EP4286240B1 - Elektrokontaktkupplung - Google Patents

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EP4286240B1
EP4286240B1 EP23175805.3A EP23175805A EP4286240B1 EP 4286240 B1 EP4286240 B1 EP 4286240B1 EP 23175805 A EP23175805 A EP 23175805A EP 4286240 B1 EP4286240 B1 EP 4286240B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coupling
electrical contact
protective flap
contact coupling
movement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP23175805.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP4286240A1 (de
Inventor
Leonid Pedurjan
Nils Möhle
Peter ZWIERCZYK
Tamas MATE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP4286240A1 publication Critical patent/EP4286240A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4286240B1 publication Critical patent/EP4286240B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/06—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables
    • B61G5/10—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables for electric cables

Definitions

  • the present invention relates to an electrical contact coupling for an automatic central buffer coupling of a rail vehicle, comprising a coupling housing in which an electrical interface unit with at least one connection contact is housed.
  • the connection contact is accessible via a protective flap pivotably arranged relative to the coupling housing for covering or opening a front access to the connection contacts.
  • an actuating mechanism connected to the protective flap is provided.
  • the invention also relates to a central buffer coupling for rail vehicles with a mechanical contact coupling, in particular a Scharfenberg-type coupling, which also includes such an electrical contact coupling.
  • the field of application of the invention extends to rail vehicles that can be assembled from individual carriages to form a train.
  • the coupling provided for this purpose between the carriages is designed as an automatic center buffer coupling.
  • Automatic center buffer couplings are used in particular for train sets to avoid manual coupling by automatically establishing the mechanical connection between carriages during shunting by driving them together using a spring mechanism or the like.
  • air and electrical lines can be coupled if pneumatic or electrical auxiliary power or electrical data transmission is required for train operation.
  • the present invention is dedicated to an electrical contact coupling provided for this purpose with at least one electrical connection contact.
  • conventional electrical contact couplings for the automatic central buffer couplings of interest here are usually arranged adjacent to the same and have a coupling housing in which an electrical interface unit with the electrical connection contacts is housed.
  • Such an electrical contact coupling usually has a frontal protective cover, which can be adjusted via an actuating mechanism between a first position in which the protective cover covers the frontal access and a second position in which the protective cover opens the frontal access.
  • the problem is solved based on an electrical contact coupling according to the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features.
  • the subordinate claim 14 specifies a central buffer coupling for rail vehicles with a mechanical contact coupling, which is equipped with such an electrical contact coupling.
  • the invention includes the technical teaching that the actuating mechanism for the protective flap of the electrical contact coupling has an actuating plunger arranged adjacent to the front access and protruding in this respect, which plunger has at least one rear toothed section which, designed as a push rod gear, generates on the one hand a pivoting movement for the protective flap and on the other hand a movement-coordinated feed movement for the coupling housing for electrical contacting of the connection contacts.
  • the advantage of the inventive solution lies in the fact that the robust actuating mechanism forces the protective flap to open during coupling under all relevant operating and environmental conditions. Thanks to the implemented feed movement, it enables electrical contact over a relatively long contact pin length, thus virtually eliminating electrical contact failures.
  • the inventive, functionally integrated actuating mechanism is based on a spring-supported pushrod gear. Tests have shown that the inventive solution functions smoothly even with a horizontal deviation of the wagons to be coupled, resulting from a tight curve radius of up to 75 meters, and with a vertical deviation of up to 1.5 degrees.
  • its actuating plunger for carrying out the pivoting movement for the protective flap has a front toothed section in the form of at least one driving tooth, which interacts with a driving wheel rotatably connected to the pivot axis of the protective flap.
  • the pivoting movement is thus triggered, instead of by abutting contact with the protective flap, by abutting contact with the actuating plunger, which protrudes beyond the protective flap in the unactuated initial state, thus preventing damage to the protective flap.
  • the protective flap is preferably held in the end position by at least one spring element arranged on its axis in order to prevent unintentional manual opening.
  • the protective cover can be designed to be quite compact compared to the state of the art. In principle, it only needs to be dimensioned large enough to cover the preferably rectangular front opening for access to the connection contacts.
  • the actuating tappet has a rear toothed section in the form of a rack for functionally implementing the feed movement for the clutch housing.
  • This toothed section interacts with a drive wheel to generate a drive torque for the feed movement.
  • the drive wheel in the subsequent power flow, preferably drives a camshaft extending transversely to the actuating tappet, the at least one drive cam of which interacts with the clutch housing in such a way that the latter can be linearly adjusted in the feed direction and in the opposite direction.
  • the coupling housing is mounted on a support frame, preferably longitudinally displaceable, to execute the linear feed movement.
  • the support frame is preferably fixedly attached to the center buffer coupling.
  • the connection can be implemented via a rubber mount or similar.
  • At least one compression spring between, for example, the support frame or the center buffer coupling and the rear end of the coupling housing in such a way that the latter is subjected to rearward pressure.
  • the at least one compression spring also supports the propulsion for the feed movement.
  • At least one additional spring namely a return spring, preferably designed as a tension spring, be arranged between the support frame and the proximal end of the actuating plunger, which generates a plunger return force. This ensures that the actuating plunger is completely returned to its original position after decoupling, and that the protective flap is completely closed.
  • the drive cam of the camshaft has such an asymmetrical curved shape for carrying out the feed movement that, in the movement sequence of the tappet movement, a return movement of the coupling housing is initially realized to lift the front access from the protective flap, in order to subsequently enable the protective flap to be opened via the front toothed section of the actuating tappet.
  • the feed movement of the coupling housing can then be carried out for electrical contact with a mating electrical contact coupling. Thanks to the initial return movement of the coupling housing, it lifts slightly from the covering protective flap. Since an elastomer seal is preferably arranged between the two components to protect the internal electrical connection contacts from external environmental influences, damage to the elastomer seal as a result of the subsequent pivoting movement of the protective flap can be advantageously avoided.
  • the curved shape of the drive cam is designed such that a rotation angle of between 45 and 65 degrees is carried out for the initial return movement, with a return path of 5 to 15 millimeters being carried out. This is sufficient to reliably lift the protective flap from an elastomer seal of the coupling housing without it being damaged by the subsequent pivoting movement.
  • the pivoting movement is preferably carried out over a rotation angle of between 60 and 80 degrees for the subsequent cover opening. In this case, the coupling housing is not moved any further, so that during the standstill time, the protective flap is moved via the push rod gear. can be pivoted.
  • a subsequent rotation angle of between 80 and 120 degrees then serves as the final feed movement of the coupling housing for the purpose of electrical contact.
  • the feed movement is preferably in a range between 3 and 12 millimeters.
  • the protective flap be hinged to the support frame of the electrical contact coupling and driven by a transmission gear arranged thereon.
  • the transmission gear is preferably designed as a spur gear and provides a high-speed transmission so that a slight travel of the toothed section of the actuating plunger is sufficient to fully open the protective flap via the toothed engagement of the gear parts.
  • the actuating plunger arranged on the front of the support frame be paired with an outwardly curved pressure plate arranged on the front of the support frame opposite the protective flap and designed to actuate a mating electrical contact coupling.
  • This structural arrangement ensures that corresponding electrical contact couplings reliably actuate each other.
  • the outwardly curved pressure plate for actuating the mating electrical contact coupling ensures reliable operation even in the event of horizontal and/or vertical angular deviations.
  • the coupling housing can also have at least one centering pin or similar protruding from the front for precise contact positioning relative to the mating electrical contact coupling.
  • the protruding centering pin only needs to be long enough to positively engage with a correspondingly designed component of the mating electrical contact coupling shortly before the electrical contact of the connection contacts is made during the feed movement of the coupling housing.
  • An automatic central buffer coupling 1 of a rail vehicle (not shown in detail) consists of a known mechanical contact coupling of the Scharfenberg type, which is equipped with an additional electrical contact coupling 2 for the electrical power and/or signal supply of coupled rail vehicles.
  • the electrical contact coupling is arranged above a mechanical coupling head 3 of the central buffer coupling 1 in terms of its installation position.
  • the electrical contact coupling 2 comprises a coupling housing 4 with a protective flap 5 arranged pivotably opposite it for covering or opening a front access 6 to an electrical control unit (not shown in detail here).
  • the protective flap 5 is connected to an actuating mechanism comprising an actuating plunger 7 arranged adjacent to the front access 6 and projecting in relation to it.
  • the actuating plunger 7 is guided along its actuating path by a support frame 8.
  • the protective flap 5 is also hinged to the support frame 8.
  • the actuating plunger 7, arranged on the front of the support frame 8 and guided thereby, is paired with an outwardly curved pressure plate 9 arranged on the front of the support frame opposite the protective flap 5 and intended to actuate a counter-electrical contact coupling (not shown in detail).
  • a camshaft 10 extends transversely to the actuating plunger 7, the drive cam 11 of which is provided for linear adjustment of the clutch housing 4 relative to the stationary support frame 8.
  • Two compression springs 12a and 12b apply a feed force to the rear of the linearly adjustable clutch housing 4, minimizing the play of the cam drive.
  • the coupling housing 4 is also equipped with a centering pin 14 protruding from the front, which runs axially parallel to the actuating plunger 7 and is not longitudinally adjustable.
  • the centering pin serves to ensure precise contact positioning relative to the mating electrical contact coupling.
  • the support frame 8 is detachably attached to the central buffer coupling (not shown here) via several rubber bearings 15 (exemplary).
  • the actuating plunger 7 has two rear toothed sections 16 and 17, which are part of a push rod gear, in order to generate, on the one hand, a pivoting movement for the protective flap 5 and, on the other hand, a movement-coordinated feed movement for the coupling housing 4 for the purpose of electrical contact.
  • the front toothing section 16 is designed in the form of a driving tooth, which interacts with a driving wheel 19 rotatably connected to a pivot axis 18 of the protective flap 5.
  • the protective flap 5, which is hinged to the support frame 8, is not actuated directly via the driving wheel 19, but rather via an intermediate transmission gear 20, which is designed as a spur gear.
  • the rear toothed section 17 of the actuating tappet 7 which is designed in the form of a rack, serves to carry out the feed movement.
  • the rear toothed section 17 of the actuating tappet 7 meshes with the drive gear 21 of the camshaft 10.
  • An elastomer seal 22 is arranged between the protective flap 5 and the front access 6 to the coupling housing 4 for the sealed protection of internal electrical connection contacts 23 (as an example).
  • the electrical connection contacts 23 are part of the electrical interface unit 24 already mentioned above.
  • the functioning of the above-described actuating mechanism according to the invention is explained below using a complete movement sequence based on the Fig. 5a to 5d described:
  • the Fig. 5a shows the initial state of the actuating mechanism, in which the protective flap 5 is completely closed and the actuating plunger 7 is completely extended.
  • actuating tappet 7 After contact with a counter-electrical contact coupling, the actuating tappet 7 is retracted, which initially causes a return movement of the coupling housing 4 to lift the front access - not further visible here - from the protective flap 5. This takes place here via a rotation angle of approximately 57 degrees by meshing the rear toothed section 17 with the drive gear 21 of the camshaft 10.
  • the pushrod transmission can also be equipped with other transmission means on the output side to carry out the described movement cycle.
  • a cam drive for moving the clutch housing is not mandatory and can also be replaced by a lever mechanism or the like.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Elektrokontaktkupplung für eine automatische Mittelpufferkupplung eines Schienenfahrzeugs, mit einem Kupplungsgehäuse, in welchem eine elektrische Schnittstelleneinheit mit mindestens einem Anschlusskontakt untergebracht ist, die über eine schwenkbar gegenüber dem Kupplungsgehäuse angeordnete Schutzklappe zur Abdeckung oder Öffnung eines frontseitigen Zugangs zu den Anschlusskontakten zugänglich sind, wozu ein mit der Schutzklappe verbundener Betätigungsmechanismus vorgesehen ist. Außerdem betrifft die Erfindung auch eine Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge mit einer mechanischen Kontaktkupplung, insbesondere einer Kupplung der Bauart Scharfenberg, welche eine solche Elektrokontaktkupplung mit umfasst.
  • Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf Schienenfahrzeuge, die aus einzelnen Wagen zu einem Zugverband zusammenstellbar sind. Die zwischen den Wagen hierfür vorgesehene Kupplung ist als eine automatische Mittelpufferkupplung ausgeführt. Automatische Mittelpufferkupplungen werden insbesondere deshalb für Zugverbände eingesetzt, um ein manuelles Kuppeln zu ersparen, indem beim Rangieren die mechanische Verbindung zwischen Wagen durch Aneinanderfahren automatisch über einen Federmechanismus oder dergleichen hergestellt wird. Gleichzeitig kann ein Ankuppeln von Luft- und Elektroleitungen erfolgen, sofern für den Zugbetrieb eine pneumatische beziehungsweise elektrische Hilfsenergie oder auch eine elektrische Datenübertragung erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung widmet sich einer hierfür vorgesehenen Elektrokontaktkupplung mit mindestens einem elektrischen Anschlusskontakt.
    • Stand der Technik
  • Gemäß dem allgemein bekannten Stand der Technik sind herkömmliche Elektrokontaktkupplungen für die hier interessierenden automatischen Mittelpufferkupplungen in der Regel benachbart zu derselben angeordnet und weisen ein Kupplungsgehäuse auf, in welchem eine elektrische Schnittstelleneinheit mit den elektrischen Anschlusskontakten untergebracht ist. Eine solche Elektrokontaktkupplung weist gewöhnlich eine frontale Schutzklappe auf, welche über einen Betätigungsmechanismus zwischen einer ersten Stellung, in der die Schutzklappe den frontalen Zugang abdeckt, und einer zweiten Stellung, in der die Schutzklappe den frontalen Zugang freigibt, verstellbar ist.
  • Aus der DE 10 2019 132 642 A1 geht ein Betätigungsmechanismus für eine Schutzklappe einer Elektrokupplung hervor, deren Schließstellung durch koaxial zur Schwenkachse angeordnete Torsionsfedern sichergestellt wird. Zum Öffnen ist die stirnseitige Oberfläche der Schutzklappe mit einer Elastomerbeschichtung versehen und geometrisch derart gestaltet, dass beim Aneinanderstoßen der Schutzklappe beim Kuppeln mit einer gegenüberliegenden Schutzklappe aufgrund der hierbei wirkenden Hebel um die Schwenkachse ein kraftschlüssiges Öffnen bewirkt wird. Mit anderen Worten stellt die Elastomerbeschichtung der Schutzklappe eine erhöhte Haftreibung bereit, welche ein synchrones Öffnen gegenüberliegender, selbsttägiger Schutzklappen von Elektrokontaktkupplungen infolge eines Aneinanderstoßens ermöglicht. Aus dem Stand der Technik gehen ebenfalls die Dokumente US 3 438 511 A und US 1 659 551 A hervor.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Betätigungsmechanismus für eine Schutzklappe einer Elektrokontaktkupplung der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass eine zuverlässige Klappenbetätigung selbst unter ungünstigen Auftreffwinkeln gegenüberliegender Elektrokontaktkupplungen oberflächenverschleißfrei realisierbar ist, und zwar auch unter extremen Umweltbedingungen, insbesondere Frost.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einer Elektrokontaktkupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Der nebengeordnete Anspruch 14 gibt eine Mittelpufferkupplung für Schienenfahrzeuge mit einer mechanischen Kontaktkupplung an, welche mit einer solchen Elektrokontaktkupplung ausgestattet ist.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der Betätigungsmechanismus für die Schutzklappe der Elektrokontaktkupplung einen benachbart zum frontseitigen Zugang angeordneten und diesbezüglich hervorstehenden Betätigungsstößel aufweist, welcher mindestens einen rückwärtigen Verzahnungsabschnitt besitzt, der als Schubstangengetriebe ausgebildet einerseits eine Schwenkbewegung für die Schutzklappe und andererseits eine hiermit bewegungskoordinierte Zustellbewegung für das Kupplungsgehäuse zur elektrischen Kontaktierung der Anschlusskontakte erzeugt.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht insbesondere darin, dass der robuste Betätigungsmechanismus unter allen relevanten Betriebs- und Umweltbedingungen ein Öffnen der Schutzklappe beim Kuppeln erzwingt und dank der implementierten Zustellbewegung eine elektrische Kontaktierung über eine relativ große Kontaktstiftlänge ermöglicht, so dass elektrische Kontaktierungsstörungen praktisch ausgeschlossen sind. Der erfindungsgemäße, funktionsintegrierte Betätigungsmechanismus basiert auf einem federunterstützten Schubstangengetriebe. Versuche haben ergeben, dass die erfindungsgemäße Lösung selbst bei einer horizontalen Abweichung zu kuppelnder Wagen, die aus einem bis zu 75 Meter engen Kurvenradius resultiert, und bei einer vertikalen Abweichung von bis zu 1,5 Grad störungsfrei funktioniert.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Betätigungsmechanismus weist dessen Betätigungsstößel zur Durchführung der Schwenkbewegung für die Schutzklappe einen vorderen Verzahnungsabschnitt in Form mindestens eines Mitnehmerzahns auf, der mit einem mit der Schwenkachse der Schutzklappe drehverbundenen Mitnehmerrad zusammenwirkt. Die Schwenkbewegung wird somit anstelle eines Stoßkontakts auf die Schutzklappe per Stoßkontakt auf den Betätigungsstößel ausgelöst, welcher im unbetätigten Ausgangszustand über die Schutzklappe hervorsteht, so dass hierdurch eine Beschädigung der Schutzklappe vermieden wird. Die Schutzklappe wird vorzugsweise durch mindestens ein an deren Achse angeordnetes Federelement in der Endlagenposition gehalten, um ein ungewolltes manuelles Öffnen zu behindern. Da im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung keine Hebelwirkungen an der Schutzklappe zum Öffnen derselben per Kontakt genutzt werden, kann die Schutzklappe gegenüber dem Stand der Technik darüber hinaus auch recht kleinbauend ausgeführt werden. Diese braucht im Prinzip nur so groß dimensioniert zu werden, dass die vorzugsweise rechteckige frontseitige Öffnung des Zugangs zu den Anschlusskontakten bedeckt wird.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus weist der Betätigungsstößel zur funktionsintegrierten Durchführung der Zustellbewegung für das Kupplungsgehäuse hierfür einen hinteren Verzahnungsabschnitt in Form einer Zahnstange auf, der mit einem Antriebsrad zur Erzeugung eines Antriebsmoments für die Zustellbewegung zusammenwirkt. Somit können die beiden Bewegungsphasen Schwenken der Schutzklappe und Zustellen des Kupplungsgehäuses mit ein und demselben Bauteil, nämlich dem entsprechend profilierten Betätigungsstößel initiiert werden. Für die Zustellbewegung des Kupplungsgehäuses treibt das Antriebsrad im nachfolgenden Leistungsfluss vorzugsweise eine quer zum Betätigungsstößel verlaufende Nockenwelle an, deren mindestens eine Antriebsnocke derart mit dem Kupplungsgehäuse zusammenwirkt, dass dieses linear in Zustellrichtung und in Gegenrichtung verstellbar ist.
  • Voraussetzung hierfür ist, dass das Kupplungsgehäuse zur Ausführung der linearen Zustellbewegung vorzugsweise längsverschiebbar an einem Trägerrahmen angeordnet ist. Der Trägerrahmen wiederum ist vorzugsweise ortsfest an der Mittelpufferkupplung befestigt. Zur Schwingungsreduzierung kann die Verbindung über ein Gummilager oder dergleichen ausgeführt werden.
  • Um im Rahmen des Nockenantriebs zur Durchführung der Zustellbewegung Bewegungsspiele zwischen den benachbarten Bauteilen möglichst zu eliminieren, wird optional vorgeschlagen, mindestens eine Druckfeder derart zwischen beispielsweise dem Trägerrahmen oder der Mittelpufferkupplung und dem rückwärtigen Ende des Kupplungsgehäuses anzuordnen, dass dieses rückwärtig beaufschlagt wird. Gleichzeitig unterstützt die mindestens eine Druckfeder auch den Vortrieb für die Zustellbewegung.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zwischen dem Trägerrahmen und dem proximalen Ende des Betätigungsstößels mindestens eine weitere Feder, nämlich eine als vorzugsweise Zugfeder ausgebildete Rückstellfeder angeordnet wird, welche eine Stößelrückstellkraft erzeugt. Hiermit wird sichergestellt, dass der Betätigungsstößel nach dem Entkuppeln wieder vollständig in die Ausgangslage rückgeführt wird und die Schutzklappe dabei vollständig geschlossen ist.
  • Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Antriebsnocken der Nockenwelle zur Durchführung der Zustellbewegung eine solche unsymmetrische Kurvenform aufweist, dass im Bewegungsablauf der Stößelbewegung zunächst eine Rückstellbewegung des Kupplungsgehäuses zum Abheben des frontseitigen Zugangs von der Schutzklappe realisiert wird, um anschließend ein Öffnen der Schutzklappe über den vorderen Verzahnungsabschnitt des Betätigungsstößels zu ermöglichen. Im Anschluss ist dann die Zustellbewegung des Kupplungsgehäuses zur elektrischen Kontaktierung mit einer Gegen-Elektrokontaktkupplung ausführbar. Dank der initialen Rückstellbewegung des Kupplungsgehäuses hebt dieses leicht von der abdeckenden Schutzklappe ab. Da zwischen beiden Bauteilen vorzugsweise eine Elastomerdichtung zum Schutz der innenliegenden elektrischen Anschlusskontakte vor äußeren Umwelteinflüssen angeordnet ist, können hierdurch in vorteilhafter Weise Beschädigungen der Elastomerdichtung infolge der nachfolgenden Schwenkbewegung der Schutzklappe vermieden werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Kurvenform des Antriebsnockens hierfür derart ausgeführt, dass ein Drehwinkel zwischen 45 bis 65 Grad für die initiale Rückstellbewegung durchgeführt wird, wobei ein Rückstellweg um 5 bis 15 Millimeter ausgeführt wird. Dies ist hinreichend, um die Schutzklappe zuverlässig von einer Elastomerdichtung des Kupplungsgehäuses abzuheben, ohne dass diese von der anschließenden Schwenkbewegung beschädigt wird. Die Schwenkbewegung wird vorzugsweise über einen Drehwinkel zwischen 60 bis 80 Grad zur nachfolgenden Deckelöffnung durchgeführt. Hierbei wird das Kupplungsgehäuse nicht weiter bewegt, so dass während der Stillstandzeit die Schutzklappe über das Schubstangengetriebe verschwenkt werden kann. Ein anschließender Drehwinkel zwischen 80 bis 120 Grad dient dann der finalen Zustellbewegung des Kupplungsgehäuses zwecks elektrischer Kontaktierung. Die Zustellbewegung liegt dabei vorzugsweise in einem Bereich zwischen 3 bis 12 Millimeter.
  • Gemäß einer die Erfindung weiter verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Schutzklappe am Trägerrahmen der Elektrokontaktkupplung angelenkt ist und über ein hieran angeordnetes Übersetzungsgetriebe angetrieben wird. Das Übersetzungsgetriebe ist vorzugsweise als Stirnradgetriebe ausgebildet und nimmt eine Übersetzung ins Schnelle vor, damit ein geringfügiger Stellweg des Verzahnungsabschnitts des Betätigungsstößels hinreicht, um eine vollständige Öffnung der Schutzklappe über den Verzahnungseingriff der Getriebeteile zu bewirken.
  • Gemäß einem weiteren optionalen Erfindungsaspekt wird vorgeschlagen, dass der frontseitig am Trägerrahmen angeordnete Betätigungsstößel mit einem bezüglich der Schutzklappe gegenüberliegend frontseitig am Trägerrahmen angeordneten und nach außen gewölbten Druckteller zur Betätigung einer Gegen-Elektrokontaktkupplung gepaart ist. Durch diese konstruktive Anordnung wird sichergestellt, dass einander entsprechende Elektrokontaktkupplungen sich zuverlässig gegenseitig betätigen. Außerdem sorgt der nach außen gewölbte Druckteller zur Betätigung der Gegen-Elektrokontaktkupplung dafür, dass eine zuverlässige Funktion auch bei horizontaler und/oder vertikaler Winkelabweichung durchgeführt wird.
  • Zusätzlich kann das Kupplungsgehäuse auch mindestens einen frontseitig hervorstehenden Zentrierbolzen oder dergleichen für eine kontaktierungsgenaue Positionierung relativ zur Gegen-Elektrokontaktkupplung aufweisen. Der hervorstehende Zentrierbolzen braucht dabei nur so lange ausgeführt werden, dass dieser kurz vor dem elektrischen Kontaktieren der Anschlusskontakte während der Zustellbewegung des Kupplungsgehäuses mit einem korrespondierend hierzu ausgebildeten Bauteil der Gegen-Elektrokontaktkupplung in formschlüssigen Eingriff kommt.
    • Detailbeschreibung anhand Zeichnung
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine perspektivisch schematische Darstellung einer automatischen Mittelpufferkupplung mit einer hieran angebrachten Elektrokontaktkupplung,
    Fig. 2
    eine schematisch perspektivische Darstellung der Elektrokontaktkupplung aus Fig. 1,
    Fig. 3
    eine schematisch perspektivische Darstellung einer Detailansicht auf den Betätigungsmechanismus der Elektrokontaktkupplung nach Fig. 2,
    Fig. 4
    einen schematisch perspektivischen Längsschnitt durch die Elektrokontaktkupplung nach Fig. 2, und
    Fig. 5a - 5d
    eine Seitenansicht auf den Betätigungsmechanismus der Elektrokontaktkupplung gemäß Fig. 2 zur Veranschaulichung einer Bewegungssequenz.
  • Gemäß Fig. 1 besteht eine automatische Mittelpufferkupplung 1 eines - nicht weiter dargestellten - Schienenfahrzeuges aus einer an sich bekannten mechanischen Kontaktkupplung der Bauart Scharfenberg, die zur elektrischen Strom- und/oder Signalversorgung gekuppelter Schienenfahrzeuge mit einer zusätzlichen Elektrokontaktkupplung 2 ausgestattet ist. Die Elektrokontaktkupplung ist hinsichtlich der Einbauposition oberhalb eines mechanischen Kupplungskopfes 3 der Mittelpufferkupplung 1 angeordnet.
  • Gemäß Fig. 2 umfasst die Elektrokontaktkupplung 2 ein Kupplungsgehäuse 4 mit einer schwenkbar demgegenüber angeordneten Schutzklappe 5 zur Abdeckung oder Öffnung eines frontseitigen Zugangs 6 zu einer - hier nicht weiter ersichtlichen - elektrischen Stelleneinheit. Die Schutzklappe 5 ist mit einem Betätigungsmechanismus verbunden, der einen benachbart zum frontseitigen Zugang 6 angeordneten und diesbezüglich hervorstehenden Betätigungsstößel 7 umfasst. Der Betätigungsstößel 7 wird entlang seines Bestellwegs von einem Trägerrahmen 8 geführt. Auch die Schutzklappe 5 ist am Trägerrahmen 8 angelenkt. Der frontseitig am Trägerrahmen 8 angeordnete und hiervon geführte Betätigungsstößel 7 ist mit einem bezüglich der Schutzklappe 5 gegenüberliegend frontseitig am Trägerrahmen angeordneten und nach außen gewölbten Druckteller 9 zur Betätigung einer - nicht weiter dargestellten - Gegen-Elektrokontaktkupplung gepaart.
  • Quer zum Betätigungsstößel 7 verläuft eine Nockenwelle 10, deren Antriebsnocke 11 für eine lineare Verstellung des Kupplungsgehäuses 4 gegenüber dem ortsfesten Trägerrahmen 8 vorgesehen ist. Zwei Druckfedern 12a und 12b beaufschlagen das linear verstellbare Kupplungsgehäuse 4 rückwärtig mit einer bezüglich des Nockentriebs bewegungsspielminimierenden Zustellkraft. Zwei zwischen dem Trägerrahmen 8 und dem proximalen Ende des Betätigungsstößels 7 angeordnete und als Zugfeder wirkende Rückstellfedern 13 dienen der Erzeugung einer Stößelrückstellkraft.
  • Das Kupplungsgehäuse 4 ist ferner mit einem frontseitig hervorstehenden Zentrierbolzen 14 ausgestattet, der achsparallel zum Betätigungsstößel 7 verläuft und nicht längsverstellbar ist. Der Zentrierbolzen dient einer kontaktierungsgenauen Positionierung relativ zur Gegen-Elektrokontaktkupplung. Der Trägerrahmen 8 ist über mehrere Gummilager 15 (exemplarisch) per Schraubverbindung lösbar an der - hier nicht weiter dargestellten - Mittelpufferkupplung angebracht.
  • Gemäß Fig. 3 weist der Betätigungsstößel 7 zwei rückwärtige Verzahnungsabschnitte 16 und 17 auf, welche Bestandteil eines Schubstangengetriebes sind, um einerseits eine Schwenkbewegung für die Schutzklappe 5 und andererseits eine hiermit bewegungskoordinierte Zustellbewegung für das Kupplungsgehäuse 4 zwecks elektrischer Kontaktierung zu erzeugen.
  • Der vordere Verzahnungsabschnitt 16 ist dabei in Form eines Mitnehmerzahns ausgebildet, welcher mit einem mit einer Schwenkachse 18 der Schutzklappe 5 drehverbundenen Mitnehmerrad 19 zusammenwirkt. Die am Trägerrahmen 8 angelenkte Schutzklappe 5 wird nicht direkt über das Mitnehmerrad 19 betätigt, sondern über ein dazwischenliegendes Übersetzungsgetriebe 20, das als Stirnradgetriebe ausgebildet ist.
  • Zur Durchführung der Zustellbewegung dient der hintere Verzahnungsabschnitt 17 des Betätigungsstößels 7, welcher in Form einer Zahnstange ausgebildet ist. Der hintere Verzahnungsabschnitt 17 des Betätigungsstößels 7 kämmt das Antriebszahnrad 21 der Nockenwelle 10.
  • Gemäß Fig. 4 ist zwischen der Schutzklappe 5 und dem frontseitigen Zugang 6 zum Kupplungsgehäuse 4 eine Elastomerdichtung 22 zum abgedichteten Schutz innenliegender elektrischer Anschlusskontakte 23 (exemplarisch) angeordnet. Die elektrischen Anschlusskontakte 23 sind Bestandteil der vorstehend bereits erwähnten elektrischen Schnittstelleneinheit 24.
  • Nachfolgend wird die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Betätigungsmechanismus anhand einer vollständigen Bewegungssequenz anhand der Fig. 5a bis 5d beschrieben:
    Die Fig. 5a zeigt den Ausgangszustand des Betätigungsmechanismus, in welchem die Schutzklappe 5 vollständig geschlossen ist und der Betätigungsstößel 7 vollständig ausgefahren ist.
  • Hinsichtlich Fig. 5b erfolgt nach Kontakt mit einer Gegen-Elektrokontaktkupplung ein Einfahren des Betätigungsstößels 7, wodurch zunächst eine Rückstellbewegung des Kupplungsgehäuses 4 zum Abheben des - hier nicht weiter erkennbaren - frontseitigen Zugangs von der Schutzklappe 5. Dies erfolgt hier über einen Drehwinkel von ca. 57 Grad durch Zahneingriff des hinteren Verzahnungsabschnitts 17 in das Antriebszahnrad 21 der Nockenwelle 10.
  • Nach Fig. 5c erfolgt anschließend das Öffnen der Schutzklappe 5 über den vorderen Verzahnungsabschnitt 16 des Betätigungsstößels 7, indem dessen vorderer Mitnehmerzahn mit dem Mitnehmerrad 19 in Eingriff kommt. Dabei wird hier ein Drehwinkel von ca. 36 Grad ausgeführt. Der Antriebsnocken des Nockengetriebes ist so geformt, dass währenddessen das Kupplungsgehäuse 4 im Wesentlichen stillsteht.
  • Schließlich wird gemäß Fig. 5d die Zustellbewegung des Kupplungsgehäuses 4 zur elektrischen Kontaktierung durchgeführt, indem wiederum der hintere Verzahnungsabschnitt 17 des Betätigungsstößels 7 in Eingriff mit dem Antriebszahnrad 21 des Nockengetriebes eine Drehbewegung um ca. 45 Grad ausführt, um das Kupplungsgehäuse 4 final zuzustellen, so dass der elektrische Kontakt vollständig hergestellt ist.
  • Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So kann das Schubstangengetriebe abtriebsseitig auch mit anderen Getriebemitteln ausgestattet werden, um den beschriebenen Bewegungszyklus durchzuführen. Beispielsweise ist ein Nockenantrieb zur Bewegung des Kupplungsgehäuses nicht zwingend und kann auch durch ein Hebelgetriebe oder dergleichen ersetzt werden.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    Mittelpufferkupplung
    2
    Elektrokontaktkupplung
    3
    Kupplungskopf
    4
    Kupplungsgehäuse
    5
    Schutzklappe
    6
    frontseitiger Zugang
    7
    Betätigungsstößel
    8
    Trägerrahmen
    9
    Druckteller
    10
    Nockenwelle
    11
    Antriebsnocke
    12
    Druckfeder
    13
    Rückstellfeder
    14
    Zentrierbolzen
    16
    vorderer Verzahnungsabschnitt
    17
    hinterer Verzahnungsabschnitt
    18
    Schwenkachse
    19
    Mitnehmerrad
    20
    Übersetzungsgetriebe
    21
    Antriebszahnrad
    22
    Elastomerdichtung
    23
    Anschlusskontakt
    24
    elektrische Schnittstelleneinheit

Claims (15)

  1. Elektrokontaktkupplung (2) für eine automatische Mittelpufferkupplung eines Schienenfahrzeugs, mit einem Kupplungsgehäuse (4) in welchem eine elektrische Schnittstelleneinheit (24) mit mindestens einem Anschlusskontakt (23) untergebracht ist, die über eine schwenkbar gegenüber dem Kupplungsgehäuse (4) angeordnete Schutzklappe (5) zur Abdeckung oder Öffnung eines frontseitigen Zugangs (6) zu dem mindestens einen Anschlusskontakt (23) zugänglich sind, wozu ein mit der Schutzklappe (5) verbundener Betätigungsmechanismus vorgesehen ist, wobei der Betätigungsmechanismus einen benachbart zum frontseitigen Zugang (6) angeordneten und diesbezüglich hervorstehenden Betätigungsstößel (7) mit mindestens einem rückwärtigen Verzahnungsabschnitt (16, 17) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsmechanismus als Schubstangengetriebe ausgebildet einerseits eine Schwenkbewegung für die Schutzklappe (5) und andererseits eine hiermit bewegungskoordinierte Zustellbewegung für das Kupplungsgehäuse (4) zur elektrischen Kontaktierung des mindestens einen Anschlusskontakts (23) erzeugt.
  2. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (7) zur Durchführung der Schwenkbewegung für die Schutzklappe (5) einen vorderen Verzahnungsabschnitt (16) in Form mindestens eines Mitnehmerzahns aufweist, der mit einem mit der Schwenkachse (18) der Schutzklappe (5) drehverbundenen Mitnehmerrad (19) zusammenwirkt.
  3. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungsstößel (7) zur Durchführung der Zustellbewegung für das Kupplungsgehäuse (4) einen hinteren Verzahnungsabschnitt (17) in Form einer Zahnstange aufweist, der mit einem Antriebszahnrad (21) zur Erzeugung eines Antriebsmoments für die Zustellbewegung zusammenwirkt.
  4. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebszahnrad (21) eine quer zum Betätigungsstößel (7) verlaufende Nockenwelle (10) antreibt, deren Antriebsnocke (11) derart mit dem Kupplungsgehäuse (4) zusammenwirkt, dass dieses linear in Zustellrichtung und in Gegenrichtung verstellbar ist.
  5. Elektrokontaktkupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (4) zur Ausführung der linearen Zustellbewegung längs verschiebbar an einem Trägerrahmen (8) angeordnet ist.
  6. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Druckfeder (12a, 12b) vorgesehen ist, welche das Kupplungsgehäuse (4) zur Erzeugung einer zusätzlich bewegungsspieleliminierenden Zustellkraft rückwärtig beaufschlagt.
  7. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Trägerrahmen (8) und dem proximalen Ende des Betätigungsstößels (7) mindestens eine Rückstellfeder (13a, 13b) zur Erzeugung einer Stößelrückstellkraft angeordnet ist.
  8. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsnocken (11) eine solche unsymmetrische Kurvenform aufweist, die im Bewegungsablauf der Stößelbetätigung zunächst eine Rückstellbewegung des Kupplungsgehäuses (4) zum Abheben des frontseitigen Zugangs (6) von der Schutzklappe (5) realisiert, um anschließend ein Öffnen der Schutzklappe (5) über den vorderen Verzahnungsabschnitt (16) des Betätigungsstößels zu ermöglichen, so dass schließlich die Zustellbewegung des Kupplungsgehäuses (4) zur elektrischen Kontaktierung mit einer Gegen-Elektrokontaktkupplung ausführbar ist.
  9. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenform des Antriebsnockens (11) derart ausgeführt ist, dass ein Drehwinkel zwischen 45 bis 65° für die initiale Rückstellbewegung um 5 bis 15 mm, ein anschließender Drehwinkel zwischen 60 bis 80° für die nachfolgende Deckelöffnung und ein Drehwinkel zwischen 80 bis 120° für die finale Zustellbewegung um 3 bis 12 mm vorgesehen ist.
  10. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schutzklappe (5) und dem frontseitigen Zugang (6) zum Kupplungsgehäuse (4) eine Elastomerdichtung (22) zum abgedichteten Schutz des mindestens einen innenliegenden elektrischen Anschlusskontakts (23) angeordnet ist.
  11. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzklappe (5) am Trägerrahmen (8) angelenkt und über ein hieran angeordnetes Übersetzungsgetriebe (20) angetrieben ist.
  12. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der frontseitig am Trägerrahmen (8) angeordnete Betätigungsstößel (7) mit einem bezüglich der Schutzklappe (5) gegenüberliegend frontseitig des Trägerrahmens (8) angeordneten und nach außen gewölbten Druckteller (9) zur Betätigung einer Gegen- Elektrokontaktkupplung gepaart ist.
  13. Elektrokontaktkupplung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsgehäuse (4) mindestens einen frontseitig hervorstehenden Zentrierbolzen (14) zur kontaktierungsgenauen Positionierung relativ zur Gegen-Elektrokontaktkupplung aufweist.
  14. Mittelpufferkupplung (1) für Schienenfahrzeuge, mit einer mechanischen Kontaktkupplung, insbesondere einer Scharfenberg-Kupplung, zum mechanischen Kuppeln benachbarter Schienenfahrzeuge, die zur elektrischen Strom- und/oder Signalversorgung der gekuppelten Schienenfahrzeuge mit einer zusätzlichen Elektrokontaktkupplung (2) nach einem der vorstehenden Ansprüche ausgestattet ist.
  15. Mittelpufferkupplung () nach Anspruch 14,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrokontaktkupplung (2) hinsichtlich der Einbauposition relativ zum Gleisboden oberhalb eines mechanischen Kupplungskopfes (3) angeordnet ist.
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