DE10006830A1 - Device for connecting electrical lines, in particular automatic railway coupling - Google Patents
Device for connecting electrical lines, in particular automatic railway couplingInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden elektrischer Leitungen, insbesondere eine automatische Eisenbahnkupplung, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for connecting electrical Lines, in particular an automatic railway coupling, according to the preamble of claim 1.
Bei den bekannten Vorrichtungen zum Verbinden elektrischer Leitungen beim Ankuppeln eines ersten Teils an ein zweites Teil eines insbesondere schienengebundenen Verkehrsmittels mit einem dem ersten Teil zugeordneten Verbindungselement, das ein erstes elektrisch leitfähiges Kontaktelement aufweist, das mit einem zweiten elektrisch leitfähigen Kontaktelement eines dem zweiten Teil zugeordneten zweiten Verbindungselement elektrisch verbindbar ist, werden spezielle Steckverbinder eingesetzt. Die Steckverbinderteile werden in der Regel nach einem mechanischen Ankuppeln eines ersten Eisenbahnwagens an einen zweiten Eisenbahnwagen oder an eine Lokomotive manuell ineinander gesteckt. Dies erfordert einen hohen Personaleinsatz, häufig unter erschwerten oder gefährlichen Bedingungen. Verunreinigungen und/oder Vibrationen beeinträchtigen häufig die Kontaktsicherheit und die Stromtragfähigkeit der Kontakte. In the known devices for connecting electrical lines in particular when coupling a first part to a second part rail-bound means of transport with a first part associated connecting element, which is a first electrically conductive Has contact element with a second electrically conductive Contact element of a second assigned to the second part Connecting element is electrically connectable, special Connector used. The connector parts are usually after a mechanical coupling of a first railway car a second railroad car or to a locomotive manually stuck together. This requires a lot of staff, often under difficult or dangerous conditions. Impurities and / or vibrations often impair contact reliability and the current carrying capacity of the contacts.
Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll eine Vorrichtung bereitgestellt werden, die ein elektrisches Ankuppeln vereinfacht und dennoch eine hohe Kontaktsicherheit und Stromtragfähigkeit gewährleistet. Darüber hinaus soll die Vorrichtung kostengünstig herstellbar und einfach in der Wartung sein.The invention is therefore based on the problem of a generic one To provide device which has the disadvantages of the prior art overcomes. In particular, a device is to be provided which simplifies electrical coupling and is still high Contact security and current carrying capacity guaranteed. Beyond that the device can be manufactured inexpensively and is easy to maintain.
Das Problem ist durch die im Anspruch 1 bestimmte Vorrichtung gelöst. Besondere Ausführungsarten der Erfindung sind in den Unteransprüchen bestimmt.The problem is solved by the device defined in claim 1. Particular embodiments of the invention are in the subclaims certainly.
Das Problem ist dadurch gelöst, daß das erste Kontaktelement mit dem zweiten Kontaktelement beim mechanischen Ankuppeln automatisch, das heißt zwangsläufig beim mechanischen Ankuppeln, verbindbar ist. Das erste und zweite Verbindungselement ist dabei insbesondere in seiner zur Ankuppelrichtung schrägen Längsrichtung bewegbar am ersten bzw. zweiten Teil festgelegt. Die elektrische Verbindung ist im wesentlichen gleichzeitig mit der mechanischen Verbindung der beiden Verbindungselemente herstellbar. Dadurch entfällt das manuelle Verbinden einander zugeordneter Steckverbinder. Darüber hinaus sind große Kontaktkräfte erzielbar, die eine hohe Kontaktsicherheit und hohe Stromtragfähigkeit gewährleisten.The problem is solved in that the first contact element with the second contact element automatically when coupling mechanically, that is inevitably connectable during mechanical coupling. The first and second connecting element is in particular in his movable in the longitudinal direction inclined to the coupling direction on the first or second part set. The electrical connection is essential simultaneously with the mechanical connection of the two Fasteners can be produced. This eliminates the manual connection associated connector. They are also great Contact forces achievable, which are high contact reliability and high Ensure current carrying capacity.
Dadurch, daß das erste und das zweite Verbindungselement im wesentlichen identisch sind und daß das zweite Verbindungselement gegenüber dem ersten Verbindungselement um eine Achse gedreht, insbesondere um 180° um eine Längsachse des zweiten Teils gedreht angeordnet ist, sind die Kosten insbesondere für die Herstellung und Lagerung reduziert. Jedes der Verbindungselemente enthält vorzugsweise mehrere zueinander komplementäre erste und zweite Kontaktelemente. Je nach deren Anordnung, beispielsweise linear oder kreisumfänglich verteilt, vorzugsweise äquidistant, ist das zweite Verbindungselement gegenüber dem ersten Verbindungselement um einen vorgebbaren Betrag achsparallel versetzt bzw. um einen vorgebbaren Winkelbetrag verdreht.The fact that the first and the second connecting element in are essentially identical and that the second connecting element rotated about an axis with respect to the first connecting element, in particular rotated by 180 ° about a longitudinal axis of the second part is arranged, the costs are in particular for the manufacture and Storage reduced. Each of the connecting elements preferably contains a plurality of mutually complementary first and second contact elements. Each according to their arrangement, for example distributed linearly or circumferentially, preferably equidistant, the second connecting element is opposite the first connecting element axially parallel by a predeterminable amount offset or rotated by a predetermined angular amount.
Dadurch, daß jedes Verbindungselement ein Führungsmittel aufweist, das so ausgestaltet ist, daß beim Ankuppeln die Kontakte zunächst achsparallel zueinander versetzt sind und beim weiteren Ankuppeln gegeneinander bewegbar sind, ist ein Selbstreinigungseffekt der elektrischen Kontaktflächen gewährleistet. Hierzu wird vorzugsweise mittels Anlaufschrägen an den Führungsmitteln der achsparallele Versatz gewährleistet oder bei Bedarf herbeigeführt und anschließend durch die teilweise eben ausgestalteten Führungsmittel die Bewegung der Verbindungselemente beim weiteren mechanischen Ankuppeln aus der Ankuppelrichtung umgelenkt, wobei die Umlenkung vorzugsweise um einen Betrag von 15 bis 75°, vorzugsweise 30 bis 60°, erfolgt. Damit verbunden ist auch eine Vor-Ausrichtung der einander zugeordneten Kontaktelemente auf den beiden Verbindungselementen bis auf wenige Millimeter oder sogar darunter gewährleistet. Die Führungsmittel weisen beispielsweise eine schräg zur Ankuppelrichtung ausgerichtete Führungsplatte auf, die metallisch ist und bei der es sich um Gußteil handeln kann.Because each connecting element has a guide means, that is designed so that when coupling the contacts first are offset axially parallel to each other and during further coupling are mutually movable, is a self-cleaning effect of the electrical Guaranteed contact areas. For this purpose, preferably Sloping run-up on the guide means the axially parallel offset guaranteed or brought about if necessary and then by the partially flat guide means the movement of the Fasteners during further mechanical coupling from the Coupling direction deflected, the deflection preferably around an amount of 15 to 75 °, preferably 30 to 60 °, takes place. In order to a pre-alignment of the associated ones is also connected Contact elements on the two connecting elements apart from a few Guaranteed millimeters or even less. The leadership means point for example, one aligned obliquely to the coupling direction Guide plate on which is metallic and which is cast can act.
Dadurch, daß jedes Verbindungselement einen die Kontaktelemente tragenden Kontaktelementträger aufweist und der Kontaktelementträger Ausrichtmittel aufweist, durch welche die einander zugeordneten Kontaktelemente des ersten und zweiten Verbindungselements beim Ankuppeln zueinander ausrichtbar sind, ist eine die Kontaktsicherheit und Stromtragfähigkeit beeinträchtigende übermäßige mechanische Beanspruchung der metallischen Kontaktelemente zuverlässig verhindert. Vorzugsweise erfolgt diese Ausrichtung noch vor dem Zustandekommen der elektrischen Verbindung. Die Ausrichtmittel können insbesondere einstückig von dem Kontaktelementträger ausgebildet sein, beispielsweise in Form von Ausformungen am zweiten Kontaktelement, die über entsprechende Ausrichtflanken mit Aufnahmen des ersten Kontaktelements zusammenwirken. Die Ausformungen und Aufnahmen bestehen dabei vorzugsweise aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff.Characterized in that each connecting element one the contact elements has carrying contact element carrier and the contact element carrier Alignment means through which the mutually assigned Contact elements of the first and second connecting element in the Coupling can be aligned with each other, is a contact security and Excessive mechanical power impairment Stress on the metallic contact elements reliably prevented. This alignment is preferably carried out before it occurs the electrical connection. The alignment means can in particular be integrally formed by the contact element carrier, for example in the form of formations on the second contact element, which over corresponding alignment edges with recordings of the first contact element work together. The formations and recordings exist preferably made of an electrically insulating material.
Dadurch, daß der Kontaktelementträger federnd, vorzugsweise sowohl axial als auch radial in Bezug auf die Ankuppelrichtung, an dem Verbindungselement festgelegt ist, ist die Ausrichtung ohne mechanische Beanspruchung der metallischen Kontaktelemente erreichbar. Darüber hinaus erhöht sich durch die federnde Festlegung auch die Kontaktsicherheit beim Auftreten von Stößen und/oder Vibrationen. Vorzugsweise ist der Kontaktelementträger einstückig aus einem elastisch verformbaren Werkstoff hergestellt, insbesondere aus einem Siliconkautschuk, dessen Oberfläche vorzugsweise verglast ist und dadurch schmutzabweisend wirkt und einen geringen Reibungskoeffizienten aufweist. Dadurch sind die erforderlichen Verbindungskräfte weiter reduziert. Zur Abdichtung gegen Umwelteinflüsse, insbesondere Feuchtigkeit und Verschmutzung, weist der Kontaktelementträger vorzugsweise eine die Kontaktelemente abdichtende Dichtlippe auf.The fact that the contact element carrier is resilient, preferably both axially as well as radial with respect to the coupling direction on which Connection element is set, the alignment is mechanical Strain on the metallic contact elements achievable. About that in addition, the resilient setting also increases the contact reliability when shocks and / or vibrations occur. The contact element carrier is preferably made in one piece from an elastic deformable material made, in particular from a Silicone rubber, the surface of which is preferably glazed and thereby has a dirt-repellent effect and a low coefficient of friction having. As a result, the required connecting forces are further reduced. For sealing against environmental influences, in particular Moisture and dirt, the contact element carrier shows preferably a sealing lip sealing the contact elements.
Dadurch, daß jedes Verbindungselement mehrere erste und zweite Kontaktelemente aufweist und daß durch die einander zugeordneten Kontaktelemente des ersten und zweiten Verbindungselements sowohl Energieleitungen, insbesondere mit Spannungen bis 400 V und Strömen bis 20A, als auch Signal- oder Datenleitungen, insbesondere auch für digitale Signale, verbindbar sind, lassen sich mit einer einzigen Verbindungsvorrichtung alle erforderlichen elektrischen Verbindungen bereitstellen. Die Stromtragfähigkeit und Spannungsfestigkeit läßt sich durch entsprechende Ausgestaltung insbesondere der Kontaktelemente nahezu beliebig erhöhen. Soweit über die miteinander zu verbindenden Leitungen keine masse- bzw. erdbezogenen Signale geführt werden, sind an jedem Verbindungselement für jeden Stromkreis zwei Kontaktelemente (Hin- und Rückleitung) vorzusehen, insbesondere jeweils ein erstes und ein zweites Kontaktelement. Entsprechendes gilt für die zu verbindenden Energieleitungen. Dabei ist sicherzustellen, daß das spannungsführende Kontaktelement abschaltbar und/oder gegen Berührung geschützt angeordnet ist. Insbesondere bei schienengebundenen Verkehrsmitteln besteht darüber hinaus die Möglichkeit, die über die mechanische Ankopplung zustande kommende Verbindung oder die Verbindung über die Räder zur gemeinsamen Schiene als Rückleitung einzusetzen.Because each connecting element has several first and second Has contact elements and that by the associated Contact elements of the first and second connecting element both Power lines, especially with voltages up to 400 V and currents up to 20A, as well as signal or data lines, especially for digital Signals that can be connected can be made with a single one Connection device all necessary electrical connections provide. The current carrying capacity and dielectric strength can be determined by corresponding design, in particular of the contact elements almost increase arbitrarily. So much for the lines to be connected no earth or earth signals are carried on everyone Connection element for each circuit two contact elements (back and forth Return line) to provide, in particular a first and a second Contact element. The same applies to those to be connected Power lines. It must be ensured that the live Contact element can be switched off and / or protected against contact is arranged. Especially with rail-bound means of transport there is also the possibility of using mechanical Coupling established connection or the connection over use the wheels to the common rail as a return line.
Dadurch, daß das erste Kontaktelement als Kontaktmesser ausgebildet ist, das zum Verbinden in eine vom zweiten Kontaktelement ausgebildete Messeraufnahme einführbar ist, und daß in der Messeraufnahme eine Kontaktspange gegen Berührung geschützt angeordnet ist, sind mit einer bewährten Technologie stromtragfähige und kontaktsichere Verbindungen gewährleistet. Zudem erlauben derartige Messerkontakte auf einfache Weise das Zusammenführen der einander zugeordneten elektrischen Kontakte und somit das Herstellen der elektrischen Verbindung dadurch, daß die Einführrichtung in die Messeraufnahme im wesentlichen parallel zur umgelenkten Bewegung des die Kontaktelemente tragenden Führungsmittels ist. Zur Erhöhung und/oder dauerhaften Bereitstellung der Kontaktkraft kann die Kontaktspange eine Fremdfederung aufweisen.Characterized in that the first contact element is designed as a contact knife, that for connecting into one formed by the second contact element Knife holder is insertable, and that in the knife holder Contact clasp is arranged protected against touch, are with a proven technology current-carrying and contact-safe connections guaranteed. In addition, such knife contacts allow simple Way merging the associated electrical Contacts and thus establishing the electrical connection by that the direction of insertion into the knife holder is substantially parallel for the deflected movement of the contact elements Is leadership. To increase and / or permanently provide the Contact force, the contact clip can have an external suspension.
Dadurch, daß die Kontaktspange im wesentlichen U-förmig gebogen ist mit zwei parallelen Kontaktschenkeln und im Bereich der Biegung eine Anschlußleitung anschließbar ist, ist eine elektrische Kontaktierung der Messeraufnahme in einfacher und zuverlässiger Weise gewährleistet. Der Kontaktschenkel weist vorzugsweise einen punkt- oder linienförmigen Kontaktbereich für den elektrischen Kontakt mit dem zugehörigen Kontaktmesser auf. Das zweite Kontaktelement kann auch als sogenannter Lyra- oder Lamellen-Kontakt ausgebildet sein. Die Kontaktmesser bestehen vorzugsweise aus einem hochfesten und korrosionsbeständigen Werkstoff, der einen möglichst geringen Kontaktwiderstand aufweist. Entsprechendes gilt für den Werkstoff der Kontaktschenkel bzw. Kontaktbereiche, wobei außerdem günstige Federeigenschaften vorteilhaft sind. In Frage kommen beispielsweise Edelstahl, Aluminium, Kupfer und Kupferlegierungen, wobei bei Bedarf die Oberfläche zusätzlich mit einer hochleitfähigen Schicht mit geringem Kontaktwiderstand versehen sein kann, beispielsweise mit Silber.The fact that the contact clip is bent with a substantially U-shape two parallel contact legs and one in the area of the bend Connection line is connectable, is an electrical contact Knife holder guaranteed in a simple and reliable manner. The contact leg preferably has a point or line shape Contact area for electrical contact with the associated Contact knife on. The second contact element can also be called a so-called Lyra or lamella contact can be formed. The contact blades exist preferably made of a high-strength and corrosion-resistant material, which has the lowest possible contact resistance. Corresponding applies to the material of the contact legs or contact areas, whereby favorable spring properties are also advantageous. Come into question for example stainless steel, aluminum, copper and copper alloys, where if necessary, the surface with a highly conductive layer low contact resistance can be provided, for example with silver.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel im einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further advantages, features and details of the invention result from the subclaims and the following description, in which with reference to the drawings, an embodiment in individual is described. The can in the claims and in the Description mentioned features each individually or in any combination be essential to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Verbindungselement einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 shows a connecting element of a device according to the invention,
Fig. 2 zeigt einen Kontaktelementträger, Fig. 2 shows a contact element carrier,
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kontaktelementträger, Fig. 3 shows a cross section through the contact element carrier,
Fig. 4 zeigt einen um 90° gegenüber der Fig. 3 versetzten Querschnitt durch den Kontaktelementträger, und FIG. 4 shows a cross section through the contact element carrier , offset by 90 ° with respect to FIG. 3, and
Fig. 5A bis 5C zeigen verschiedene Stadien eines Ankuppelvorganges mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 5A to 5C show various stages of a Ankuppelvorganges with an inventive device.
Die Fig. 1 zeigt ein Verbindungselement 1 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, das an einem (nicht dargestellten) ersten Teil eines schienengebundenen Verkehrsmittels festzulegen ist, beispielsweise einem Eisenbahnwagen, der an ein zweites Teil, beispielsweise eine Lokomotive, anzukuppeln ist. Die Ankuppelrichtung ist dabei durch den Pfeil 2 angedeutet. Das zugehörige zweite Verbindungselement ist identisch aufgebaut und an dem zweiten Teil derart festgelegt, daß sich seine Ausrichtung aus einer Drehung des ersten Verbindungselements 1 um die Ankuppelrichtung 2 und um die Längsachse 4 um jeweils 180° ergibt. Die Längsachse 4 ist dabei schräg zur Ankuppelrichtung 2 und beide liegen im wesentlichen in der Horizontalen. Fig. 1 shows a connecting element 1 of a device according to the invention, (not shown) on a first part is to define a rail-bound transportation means, for example a railway carriage which is on a second member, such as a locomotive, to couple. The coupling direction is indicated by the arrow 2 . The associated second connecting element has an identical structure and is fixed to the second part in such a way that its orientation results from a rotation of the first connecting element 1 about the coupling direction 2 and about the longitudinal axis 4 by 180 ° in each case. The longitudinal axis 4 is oblique to the coupling direction 2 and both lie essentially in the horizontal.
Das Verbindungselement 1 weist Führungsmittel 6 in Form einer Führungsplatte und einen Kontaktelementträger 20 auf. Die Führungsplatte bildet einstückig Führungsstege 8a, 8b aus, die ihrerseits Anlaufschrägen 10a, 10b aufweisen, durch welche die sich beim mechanischen Ankuppeln in Ankuppelrichtung 2 aufeinander zu bewegenden Verbindungselemente 1 - soweit erforderlich - achsparallel zueinander ausrichtbar sind. Beim weiteren mechanischen Ankuppeln kommt es durch die planparallele Ausrichtung der Führungsplatten der beiden Verbindungselemente 1 zu einer Umlenkung der Ankuppelbewegung in Richtung der Längsachse 4 und damit zum Einführen der insgesamt drei Kontaktmesser 12a, 12b, 12c in die jeweils zugehörigen, am zweiten Verbindungselement bzw. Kontaktelementträger vorhandenen Messeraufnahmen 14a, 14b, 14c. Die von der Führungsplatte einstückig ausgebildete abgewinkelte Auskragung 16 umgreift beim Ankuppeln den Steg 18 des zugehörigen zweiten Verbindungselements und sorgt damit für eine mechanische Ankupplung.The connecting element 1 has guide means 6 in the form of a guide plate and a contact element carrier 20 . The guide plate forms one-piece guide webs 8 a, 8 b, which in turn have run-on slopes 10 a, 10 b, through which the connecting elements 1 to be moved towards each other during mechanical coupling in the coupling direction 2 - if necessary - can be aligned axially parallel to one another. In the case of further mechanical coupling, the plane-parallel alignment of the guide plates of the two connecting elements 1 leads to a deflection of the coupling movement in the direction of the longitudinal axis 4 and thus to the introduction of a total of three contact blades 12 a, 12 b, 12 c into the respectively associated, on the second connecting element or contact element carrier existing knife receptacles 14 a, 14 b, 14 c. The angled projection 16 , which is formed in one piece by the guide plate, engages around the web 18 of the associated second connecting element when coupling and thus ensures a mechanical coupling.
Die Fig. 2 zeigt einen Kontaktelementträger 20 in detaillierterer Darstellung, der an einer Umfangsseite eine Nut 22 aufweist, in die der in der Fig. 1 dargestellte Sicherungshaken 24 einführbar ist und der Kontaktelementträger 20 dadurch in einer von der Führungsplatte vorzugsweise einstückig ausgebildeten Aufnahme festlegbar ist. Aufgrund der elastischen Ausgestaltung des Kontaktelementträgers 20 ergibt sich eine federnde Festlegung in der Führungsplatte. Die drei metallischen Kontaktmesser 12a, 12b, 12c sind in jeweils einer zugehörigen Aufnahme 26a, 26b, 26c angeordnet, die vorzugsweise einstückig von dem Kontaktelementträger 20 ausgebildet sind, und stehen aus dieser in Ankuppelrichtung 2 hervor. Das in der Darstellung der Fig. 2 links angeordnete Kontaktmesser 12a ist dabei im montierten Zustand oberhalb des mittleren Kontaktmessers 12b und des unteren Kontaktmessers 12c angeordnet. Für die Ausrichtung des zugehörigen zweiten Verbindungselements sind vom Kontaktelementträger 20 vorzugsweise einstückig im wesentlichen zylindrische Ausrichtmittel 28a, 28b, 28c, 28d ausgebildet, die Ausrichtflächen 28a', 28b', 28b", 28c', 28c", 28d' zur Ausrichtung des jeweils zugeordneten Kontaktmessers bzw. dessen Aufnahme bilden. Durch die Ausrichtmittel 28a bis 28d sind Einführkanäle für die zugehörigen Kontaktmesser gebildet. Durch Öffnungen an den Seitenflächen der Ausrichtmittel 28a bis 28d treten metallische Kontaktbereiche 30a, 30b, 30c hindurch und in den jeweiligen Einführkanal hinein. Die Kontaktbereiche 30a, 30b, 30c sind in den Ausrichtmitteln 28a bis 28d so angeordnet, daß ein Berührungsschutz gewährleistet ist, insbesondere daß sie mit einem Prüffinger gemäß VDE (Verband deutscher Elektrotechniker) nicht kontaktiert werden können. FIG. 2 shows a contact element carrier 20 in more detail, which has a groove 22 on one circumferential side, into which the securing hook 24 shown in FIG. 1 can be inserted and the contact element carrier 20 can thereby be fixed in a receptacle which is preferably formed in one piece by the guide plate . The elastic configuration of the contact element carrier 20 results in a resilient fixing in the guide plate. The three metallic contact blades 12 a, 12 b, 12 c are each arranged in an associated receptacle 26 a, 26 b, 26 c, which are preferably formed in one piece from the contact element carrier 20 , and protrude from this in the coupling direction 2 . The contact knife 12 a arranged on the left in the illustration in FIG. 2 is arranged in the assembled state above the middle contact knife 12 b and the lower contact knife 12 c. For the alignment of the associated second connecting element, the contact element carrier 20 preferably forms in one piece essentially cylindrical alignment means 28 a, 28 b, 28 c, 28 d, the alignment surfaces 28 a ', 28 b', 28 b ", 28 c ', 28 c ", 28 d 'to align the respectively associated contact knife or its receptacle. The alignment means 28 a to 28 d form insertion channels for the associated contact blades. Metallic contact areas 30 a, 30 b, 30 c pass through openings on the side surfaces of the alignment means 28 a to 28 d and into the respective insertion channel. The contact areas 30 a, 30 b, 30 c are arranged in the alignment means 28 a to 28 d in such a way that protection against contact is ensured, in particular that they cannot be contacted with a test finger according to VDE (Association of German Electrical Engineers).
Der in der Fig. 2 dargestellte Kontaktelementträger 20 weist insgesamt drei Kontaktpaare bestehend aus jeweils einem Kontaktmesser 12a, 12b, 12c und einer Messeraufnahme 14a, 14b, 14c auf. Eines dieser Kontaktpaare, beispielsweise das mittlere, ist für die Verbindung von Energieleitungen einsetzbar. Dabei kann in dem Kontaktelement der Messeraufnahme 14b die spannungsführende Phase angelegt sein, und das Kontaktmesser 12b übernimmt die Verbindung der vorzugsweise spannungslosen Rückleitung. Die äußeren Kontaktpaare 12a, 14a; 12c, 14c können in diesem Beispiel die Verbindung von Signalleitungen übernehmen, die eine ungefährliche Niederspannung, beispielsweise von 12 V, führen. Dabei können die beiden ersten und/oder die beiden zweiten Kontaktelemente oder jeweils das erste mit dem zweiten Kontaktelement der äußeren Kontaktpaare in dem Kontaktelementträger 20 miteinander elektrisch verbunden sein und eines der so gebildeten Kontaktelementpaare die Hinleitung und ein anderes Kontaktelementpaar die Rückleitung des Signals übernehmen. Dadurch ist für die beispielsweise aufgrund des geringen Spannungspegels störanfällige Signalleitung eine doppelte Kontaktsicherheit gewährleistet. In der letztgenannten Verbindungsvariante ergibt sich ein Verpolschutz auch bei umgekehrt anzukuppelnden Eisenbahnwagen, da die Zuordnung oben/unten erhalten bleibt. Je nach Anwendungsfall kann eine entsprechende Anzahl von Kontaktelementen bzw. Kontaktpaaren vorgesehen sein.The contact element carrier 20 shown in FIG. 2 has a total of three contact pairs, each consisting of a contact knife 12 a, 12 b, 12 c and a knife holder 14 a, 14 b, 14 c. One of these contact pairs, for example the middle one, can be used for connecting power lines. The live phase can be created in the contact element of the knife receptacle 14 b, and the contact knife 12 b takes over the connection of the preferably voltage-free return line. The outer contact pairs 12 a, 14 a; In this example, 12 c, 14 c can take over the connection of signal lines that carry a safe low voltage, for example of 12 V. In this case, the two first and / or the two second contact elements or in each case the first with the second contact element of the outer contact pairs in the contact element carrier 20 can be electrically connected to one another and one of the contact element pairs formed in this way take over the forwarding and another contact element pair the return line of the signal. This ensures double contact reliability for the signal line, which is susceptible to faults, for example due to the low voltage level. In the latter connection variant, reverse polarity protection also results in the case of railway carriages to be coupled in reverse, since the assignment above / below is retained. Depending on the application, a corresponding number of contact elements or contact pairs can be provided.
Insbesondere für die zu verbindenden Energieleitungen kann es erforderlich sein, eine eindeutige Zuordnung hinsichtlich des spannungsführenden (Phase) bzw. spannungslosen (Erde) Kontaktelements vorzusehen. Beispielsweise kann bei einer Eisenbahnkupplung von der Lokomotive aus betrachtet immer auf einer Seite, beispielsweise rechts, die Phase zum Wagen hin angeschlossen sein und auf dem Kontaktelement der anderen Seite die Rückleitung erfolgen. In diesem Fall muß beim Ankuppeln einer zweiten Lokomotive am anderen Ende des Zuges über einen Datenkanal ermittelt werden, ob bereits eine Lokomotive angekuppelt ist und das entsprechende Kontaktelement Spannung führt. Ist dies der Fall, darf die zweite Lokomotive keine Spannung anlegen, bzw. die zweite Lokomotive darf die Spannung erst anlegen, wenn das Kontaktelement spannungsfrei geschaltet worden ist. Diese Sicherheitseinrichtung zur Vermeidung eines Kurzschlusses kann durch entsprechende Schaltmittel, die entweder zentral in der Lokomotive oder dezentral in jedem Wagen vorzusehen ist, automatisiert werden.It may be necessary especially for the power lines to be connected be a clear assignment with regard to the live (Phase) or de-energized (earth) contact element. For example, in the case of a railway coupling from the locomotive always looks on one side, for example on the right, to the phase for Carriage to be connected and on the contact element of the other Side of the return. In this case, one must when coupling second locomotive at the other end of the train via a data channel be determined whether a locomotive is already coupled and the corresponding contact element carries voltage. If this is the case, may the second locomotive does not apply voltage, or the second Locomotive may only apply the voltage when the contact element has been switched off. This security device for Avoiding a short circuit can be prevented by appropriate switching means, either centrally in the locomotive or decentrally in each car must be provided to be automated.
Der Kontaktelementträger 20 ist vorzugsweise aus einem elastisch verformbaren Werkstoff hergestellt, insbesondere aus einem Siliconkautschuk. Die Oberfläche ist vorzugsweise verglast, was beispielsweise durch eine Plasmabehandlung des Siliconkörpers erreichbar ist. Dadurch ergibt sich eine glattere Oberfläche, die unter anderem schmutzabweisend wirkt und insbesondere gegenüber einer zweiten verglasten Oberfläche einen geringeren Reibungskoeffizienten aufweist. Die Anordnung der Kontaktelemente in einem schwingungsdämpfenden Kontaktelementträger 20 führt zu einer erhöhten Kontaktsicherheit und damit auch zu einer höheren Stromtragfähigkeit und Spannungsfestigkeit.The contact element carrier 20 is preferably made from an elastically deformable material, in particular from a silicone rubber. The surface is preferably glazed, which can be achieved, for example, by plasma treatment of the silicone body. This results in a smoother surface which, among other things, has a dirt-repellent effect and in particular has a lower coefficient of friction compared to a second glazed surface. The arrangement of the contact elements in a vibration-damping contact element carrier 20 leads to increased contact reliability and thus also to a higher current carrying capacity and dielectric strength.
Die Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Kontaktelementträger 20 im Bereich der Ausrichtmittel 28a bis 28d. Zur Kontaktierung der Kontaktmesser 12a bis 12c ist als zweites Kontaktelement jeweils eine im wesentlichen U-förmig gebogene und zwei annähernd parallele, federnde Kontaktschenkel aufweisende Kontaktspange 32a bis 32c vorgesehen. Im Bereich der Biegung ist an jede Kontaktspange 32a bis 32c eine Anschlußleitung mittels Kabelendösen 34a bis 34c anschließbar. Die Kontaktspangen 32a bis 32c und auch die Kontaktmesser 12a bis 12c sind auf einer Grundplatte 36 montierbar, die beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht. Eine axial gegenüber angeordnete Abschlußplatte 38 schließt den Anschlußraum für die Kontaktspangen 32a bis 32c und die Kontaktmesser 12a bis 12c ab, der insbesondere zur Erhöhung der Betriebssicherheit ausgießbar ist, beispielsweise ebenfalls mit einem Siliconkautschuk. Die Kontaktspangen 32a bis 32c weisen an ihren Schenkeln die sphärisch ausgebildeten und durch entsprechende Öffnungen der Ausrichtmittel 28a bis 28d hindurchtretenden Kontaktbereiche 30a bis 30c auf, die den elektrischen Kontakt mit den zugehörigen Kontaktmessern 12a bis 12c bereitstellen. Die Kontaktbereiche 30a bis 30c können jeweils einstückig von den zugehörigen Kontaktspangen 32a bis 32c ausgebildet sein, beispielsweise durch entsprechende Biegung, oder können wie im dargestellten Ausführungsbeispiel durch auf die Kontaktschenkel aufgebrachte Kontaktbereichelemente gebildet sein. Anstelle der sphärischen Ausbildung sind auch stegförmige Ausbildungen denkbar, die mit dem flächigen Kontaktmesser 12a bis 12c linienförmige Kontakte ergeben. FIG. 3 shows a cross section through the contact element support 20 in the region of the adjusting means 28 a to 28 d. To make contact with the contact blades 12 a to 12 c, an essentially U-shaped bend and two approximately parallel, resilient contact legs having contact clips 32 a to 32 c are provided as the second contact element. In the region of the bend, a connecting line can be connected to each contact clip 32 a to 32 c by means of cable end loops 34 a to 34 c. The contact clips 32 a to 32 c and also the contact blades 12 a to 12 c can be mounted on a base plate 36 , which consists for example of a glass fiber reinforced plastic. An axially opposite end plate 38 closes the connection space for the contact clips 32 a to 32 c and the contact blades 12 a to 12 c, which can be poured out in particular to increase operational safety, for example also with a silicone rubber. The contact clips 32 a to 32 c have at their legs, the spherically formed and through corresponding openings of the adjusting means 28 a to 28 d passing contact regions 30 a to 30 c, which provide electrical contact with the associated contact blades 12 a to 12 c. The contact areas 30 a to 30 c can each be formed in one piece from the associated contact clips 32 a to 32 c, for example by a corresponding bend, or can be formed by contact area elements applied to the contact legs, as in the exemplary embodiment shown. Instead of the spherical design, web-like designs are also conceivable, which give linear contacts with the flat contact knife 12 a to 12 c.
Die Fig. 4 zeigt einen um 90° gegenüber der Fig. 3 versetzten Querschnitt durch den Kontaktelementträger 20. Im gebogenen Bereich der Kontaktspange 32a ist eine Klemmschraube 42a angeordnet, durch die die Kabelendöse 34a festlegbar ist, in die die Anschlußleitung 44a klemmbar ist. Entsprechendes gilt für den Anschluß der Anschlußleitung 44d über eine Kabelendöse 34d, die mit der Klemmschraube 42d ebenfalls in einem gebogenen Bereich des Kontaktmessers 12a anschließbar ist. Die Anschlußleitungen 44a, 44d sind in einem gemeinsamen Anschlußkabel 46 aus dem Kontaktelementträger 20 herausgeführt. Eine an der Abschlußplatte 38 angreifende Zugentlastung 48 schützt die Verbindung zwischen den Anschlußleitungen 44a, 44d und den Kontaktelementen 12a, 32a vor mechanischer Beanspruchung. Alternativ hierzu kann an dem Kontaktelementträger 20 auch eine Anschlußbuchse für das Anschlußkabel 46 vorgesehen sein. Vorzugsweise ist diese Anschlußbuchse so ausgebildet, daß die Stecker von miteinander zu verbindenden Anschlußkabeln 46 zweier Teile auch unmittelbar ineinander einsteckbar sind, so daß im Störfall die beiden Anschlußkabel 46 unter Umgehung der Verbindungsvorrichtung 1 miteinander verbindbar sind. Das Kontaktmesser 12a und die Kontaktspange 32a bilden in Richtung ihrer Längserstreckung Absätze 12a' bzw. 32a' aus, die bei der Montage in die Grundplatte 36 Anschläge für das Einstecken bereitstellen. FIG. 4 shows a cross section through the contact element carrier 20 offset by 90 ° with respect to FIG. 3. In the curved area of the contact clip 32 a, a clamping screw 42 a is arranged, through which the cable end eyelet 34 a can be fixed, into which the connecting line 44 a can be clamped. The same applies to the connection of the connecting line 44 d via a cable end eyelet 34 d, which can also be connected with the clamping screw 42 d in a bent area of the contact knife 12 a. The connecting lines 44 a, 44 d are led out of the contact element carrier 20 in a common connecting cable 46 . A strain relief 48 acting on the end plate 38 protects the connection between the connecting lines 44 a, 44 d and the contact elements 12 a, 32 a against mechanical stress. Alternatively, a connector socket for the connecting cable 46 can also be provided on the contact element carrier 20 . This connection socket is preferably designed such that the plugs of connecting cables 46 of two parts to be connected to one another can also be plugged directly into one another, so that in the event of a malfunction the two connecting cables 46 can be connected to one another bypassing the connecting device 1 . The contact knife 12 a and the contact clasp 32 a form in the direction of their longitudinal extension shoulders 12 a 'and 32 a', which provide 36 stops for insertion during assembly in the base plate.
Die Fig. 5A bis 5C zeigen verschiedene Stadien eines Ankuppelvorganges mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Fig. 5A zeigt eine Ansicht von oben auf zwei erfindungsgemäße Verbindungselemente 1, 101, die in Ankuppelrichtung 2, 102 aufeinander zu bewegt werden. Die Längsachsen 4, 104 der Verbindungselemente 1, 101 sind dabei im wesentlichen parallel zueinander und schließen mit der Ankuppelrichtung 2, 102 jeweils einen spitzen Winkel von beispielsweise 30° ein. Im weiteren Verlauf der Ankuppelbewegung erreichen die beiden Verbindungselemente 1, 101 die in der Fig. 5B dargestellte Position, in der sich die beiden Führungsmittel 6, 106 berühren und zuvor gegebenenfalls mit den in der Fig. 1 dargestellten Anlaufschrägen 10a, 10b in planparallele Ausrichtung gebracht wurden. Der Übergang aus der in der Fig. 5A dargestellten Position in die in der Fig. 5B dargestellte Position erfolgt im wesentlichen durch eine Bewegung in Ankuppelrichtung 2, 102. In der in der Fig. 5B dargestellten Position sind die einander zugeordneten Kontaktelemente 12a, 32a; 12b, 32b; 12c, 32c noch nicht in elektrischem Kontakt miteinander. Die elektrische Kontaktierung erfolgt beim Übergang in die in der Fig. 5C dargestellte Position, bei der sich die beiden Verbindungselemente 1, 101 durch Umlenkung der Bewegung in Ankuppelrichtung 2, 102 in eine Kontaktbewegung parallel zu den Längsachsen 4, 104 der Verbindungselemente 1, 101 aufeinander zu bewegen und dabei die Kontaktmesser 12a bis 12c des ersten Verbindungselements 1 jeweils in die Kontaktspangen 32a bis 32c des zweiten Verbindungselements 101 eingeführt werden und umgekehrt. Bei der Bewegung in Längsrichtung 4, 104 kommt es außerdem zu einem Einhaken der Auskragung 16 des ersten Verbindungselements 1 in den Steg 18 des zweiten Verbindungselements 101 und umgekehrt und damit zu einem mechanischen Ankuppeln. FIGS. 5A-5C show various stages of a Ankuppelvorganges with an inventive device. Fig. 5A shows a top view of two connecting elements 1 according to the invention, 101 to one another in the coupling direction 2, 102 to be moved. The longitudinal axes 4 , 104 of the connecting elements 1 , 101 are essentially parallel to one another and each form an acute angle of, for example, 30 ° with the coupling direction 2 , 102 . In the further course of the coupling movement, the two connecting elements 1 , 101 reach the position shown in FIG. 5B, in which the two guide means 6 , 106 touch and previously, if necessary, with the bevels 10 a, 10 b shown in FIG. 1 in plane-parallel Alignment. The transition from the position shown in FIG. 5A to the position shown in FIG. 5B essentially takes place by a movement in the coupling direction 2 , 102 . In the position shown in FIG. 5B, the mutually associated contact elements 12 a, 32 a; 12 b, 32 b; 12 c, 32 c not yet in electrical contact with each other. Electrical contact is made at the transition to the position shown in Fig. 5C position, in which the two connecting elements 1, 101 by deflection of the movement in the coupling direction 2, 102 to one another in a contact motion parallel to the longitudinal axes 4, 104 of the connectors 1, 101 to move and the contact blades 12 a to 12 c of the first connecting element 1 are each inserted into the contact clips 32 a to 32 c of the second connecting element 101 and vice versa. During the movement in the longitudinal direction 4 , 104 , the projection 16 of the first connecting element 1 is also hooked into the web 18 of the second connecting element 101 and vice versa, and thus mechanical coupling.
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