[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere
Schienenfahrzeuge, mit einer Trägereinrichtung, einer Schnittstelleneinheit, die mit
der Trägereinrichtung verbunden ist und Anschlusselemente aufweist, einer Schutzkappe
zum Abdecken eines Zugangs zu den Anschlusselementen der Schnittstelleneinheit und
einer mit der Schutzkappe verbundenen Betätigungseinrichtung zum Verfahren der Schutzkappe
zwischen einer ersten Stellung, in der die Schutzkappe den Zugang abdeckt, und einer
zweiten Stellung, in der die Schutzkappe den Zugang freigibt, wobei die Trägereinrichtung
und die Schnittstelleneinheit in einer ersten Richtung relativ zueinander beweglich
sind, die Betätigungseinrichtung zur Betätigung durch die Relativbewegung zwischen
der Trägereinrichtung und der Schnittstelleneinheit ausgebildet ist, die Betätigungseinrichtung
wenigstens an einer Seite der Schutzkappe nur ein die Schutzkappe tragendes Betätigungselement
aufweist, und das Betätigungselement um eine Schwenkachse schwenkbar an der Trägereinrichtung
gelagert ist.
[0002] Neben mechanischen Kräften müssen in vielen Fällen zwischen gekuppelten Schienenfahrzeugen
auch elektrische Energie und elektrische oder optische Signale übertragen werden.
Dies erfolgt in der Regel über eine so genannte Elektrokontakt- bzw. Kabelkupplung.
Um die Kabelkupplungshälften nicht eventuellen Stößen beim Kuppeln der Fahrzeuge auszusetzen,
werden die Kabelkupplungshälften in der Regel erst dann miteinander gekoppelt, wenn
die Mittelpufferkupplungen der beiden Schienenfahrzeuge bereits mechanisch geschlossen
sind.
[0003] Beim Gegeneinanderführen der Kabelkupplungshälften werden die Gehäuse der zu kuppelnden
Kabelkupplungshälften mit Hilfe von Zentriereinrichtungen präzise zusammengeführt
und anschließend die Dichtungsflächen an den Gehäusefrontrahmen so zusammengepresst,
dass eine zuverlässige Abdichtung gegenüber der Umwelt erreicht wird. Im ungekuppelten
Zustand deckt eine Schutzklappe den Zugang zu den Anschlusselementen bzw. Kontakten
der Kabelkupplung ab. Hierdurch soll das Gehäuseinnere, insbesondere die darin gehaltenen
und unter Spannung stehenden Anschlusselemente, gegen Berührung und Verschmutzung
geschützt werden.
[0004] Eine gattungsgemäße Kupplungseinrichtung ist beispielsweise aus der
DE-OS 1 904 511 bekannt. Bei dieser Kupplungseinrichtung ist die Schwenkachse des die Schutzkappe
tragenden Betätigungselements senkrecht zur Kontaktfläche zwischen der Schutzkappe
und der Schnittstelleneinheit weit nach hinten versetzt angeordnet. Dies hat zur Konsequenz,
dass die Schutzkappe unmittelbar beim Öffnen bzw. Schließen hauptsächlich eine Bewegungskomponente
parallel zur Kontaktfläche zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinheit
ausführt.
[0005] Diese Kupplungseinrichtung weist zwar den Vorteil auf, dass durch den großen Abstand
zwischen der Schutzkappe und dem Anlenkpunkt des Betätigungselements an der Trägereinrichtung
eine hohe Übersetzung der Bewegung erzielt wird, sodass mit einer vergleichsweise
kleinen Stellbewegung der Schnittstelleneinrichtung eine vergleichsweise große Bewegung
der Schutzkappe erzielt werden kann. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Schutzkappe
ausreichend schnell aus dem linearen Bewegungsraum der Schnittstelleneinrichtung heraus
bewegt wird, sodass die Schnittstelleneinrichtung ungestört weiter in Richtung der
mit ihr zu koppelnden weiteren Schnittstelleneinrichtung verfahren werden kann.
[0006] Bei dieser gattungsgemäßen Kupplungseinrichtung besteht jedoch das Problem, dass
durch die hauptsächlich tangential zur Dichtfläche gerichtete Bewegung der Schutzkappe
bei deren Öffnen oder Schließen nur eine vergleichsweise schlechte Abdichtung der
Anschlusselemente der Schnittstelleneinrichtung erzielt wird bzw. ein vergleichsweise
hoher Verschleiß der Dichtelemente im Bereich der Dichtfläche in Kauf genommen werden
muss.
[0007] Eine weitere Kupplungseinrichtung mit einer solchen Schutzkappe ist beispielsweise
aus der
DE 196 21 083 A1 bekannt. Die Schutzkappe ist hier um eine feste Achse schwenkbar an dem Gehäuse der
Kabelkupplungshälfte angeordnet. Die Kabelkupplungshälfte wird zum Koppeln über einen
Antrieb relativ zu ihrem Träger nach vorne verfahren. Dabei greift ein fest mit dem
Träger verbundener Steuerstift in eine Kulissenführung der Schutzkappe ein, um diese
zu öffnen bzw. in Gegenrichtung zu schließen. Die einfache Schwenklagerung der Schutzkappe
an dem Gehäuse der Kabelkupplungshälfte hat den Nachteil, dass beim Lösen der Schutzkappe
von ihrem Sitz am Gehäuse ebenso wie beim Aufbringen der Schutzkappe auf ihren Sitz
am Gehäuse vergleichsweise ungünstige Relativbewegungsverhältnisse vorherrschen. Die
Relativbewegung weist eine starke Komponente tangential zur Kontaktfläche auf. Dies
ist zum einen relativ verschleißträchtig für die im Kontaktbereich vorgesehenen Dichtungen,
zum anderen gestaltet es sich bei diesen kinematischen Verhältnissen vergleichsweise
aufwändig, eine ausreichende Dichtkraft im Kontaktbereich sicherzustellen. Beides
wirkt sich nachteilig auf die erzielbare Abdichtung aus.
[0008] Ähnliche Probleme bestehen bei der Kupplungseinrichtung, die aus der und der
DE 195 01 009 A1 bekannt ist. Dort ist die Schutzkappe jeweils zu beiden Seiten an einem am Gehäuse
der Kabelkupplungshälfte angelenkten Hebelarm schwenkbar gehalten, der die Schutzkappe
nahezu tangential nach oben von der Kontaktfläche abzieht. Ein weiterer Nachteil dieser
Anordnung liegt in der vergleichsweise ausladenden Gestaltung der Betätigungseinrichtung
für die Schutzkappe, die sehr lange Hebelarme und damit vergleichsweise erfordert
und damit vergleichsweise viel Bauraum beansprucht.
[0009] Um den ungünstigen kinematischen Bedingungen beim unmittelbaren Öffnen bzw. Schließen
der Schutzkappe entgegenzuwirken, wird in der
DE 100 15 420 A1 eine gattungsgemäße Kupplungseinrichtung vorgeschlagen, bei der die Schutzkappe zu
beiden Seiten über jeweils zwei am Gehäuse der Kabelkupplungshälfte angelenkte Hebelarme
getragen und betätigt wird. Diese Anordnung erzielt zwar günstigere kinematische Verhältnisse
beim unmittelbaren Öffnen bzw. Schließen der Schutzkappe mit einer größeren Bewegungskomponente
senkrecht zur Kontaktfläche, sie ist jedoch vergleichsweise aufwändig von ihrer Gestaltung.
[0010] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Kupplungseinrichtung
der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, welche die oben genannten Nachteile
nicht oder zumindest in geringerem Maße aufweist und insbesondere eine einfache Gestaltung
mit günstigen kinematischen Verhältnissen beim unmittelbaren Öffnen bzw. Schließen
der Schutzkappe ermöglicht und eine robuste und zuverlässige Abdeckung der Anschlusselemente
der Schnittstelleneinrichtung gewährleistet.
[0011] Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe ausgehend von einer Anordnung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1
angegebenen Merkmale.
[0012] Der vorliegenden Erfindung liegt die technische Lehre zu Grunde, dass man eine einfache
Gestaltung mit zum einen günstigen kinematischen Verhältnissen beim unmittelbaren
Öffnen bzw. Schließen der Schutzkappe und zum anderen einer zuverlässigen Abdeckung
der Anschlusselemente erzielen kann, wenn die Schwenkachse des Betätigungselements
an der Trägereinrichtung derart angeordnet ist, dass die Schwenkbewegung der Schutzkappe
bei ihrem unmittelbaren Öffnen oder Schließen hauptsächlich eine Bewegungskomponente
senkrecht zur Kontaktfläche zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinheit
aufweist.
[0013] Es hat sich dabei gezeigt, dass auch mit einer solchen vergleichsweise einfachen
Kinematik mit nur einem Betätigungselement auf kleinem Raum mit einfachen Mitteln
ein Bewegungsablauf erzielt werden kann, der sowohl ein schnelles Entfernen der Schutzkappe
aus dem Bewegungsraum der Schnittstelleneinheit als auch eine günstige Kinematik unmittelbar
beim Öffnen bzw. Schließen der Schutzkappe ermöglicht. Hierdurch wird zum einen eine
gute Abdichtung und zum anderen ein geringer Verschleiß der Dichtelemente sichergestellt.
[0014] Vorzugsweise ist die Schwenkachse des Betätigungselements hierzu zumindest in der
Nähe der Ebene der Kontaktfläche zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinheit,
insbesondere in der Ebene der Kontaktfläche zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinheit,
angeordnet.
[0015] Durch die Lagerung des Betätigungselements und damit auch der Schutzkappe an der
Trägereinrichtung kann zum einen eine einfache Gestaltung mit gegebenenfalls nur einem
Betätigungselement, also beispielsweise einem schwenkbar gelagerten Hebel, erzielt
werden. Zum anderen kann dank der Tatsache, dass die Schutzkappe nicht an der Schnittstelleneinrichtung
gehalten ist, deren Bewegung also nicht notwendigerweise folgen muss, in einfacher
Weise ein vergleichsweise komplexes Relativbewegungsprofil zwischen der Schutzkappe
und der Schnittstelleneinrichtung erzielt werden. Dies ermöglicht insbesondere die
Realisierung günstiger kinematischer Verhältnisse beim unmittelbaren Öffnen bzw. Schließen
der Schutzkappe. So kann beispielsweise unmittelbar vor dem Schließen der Schutzkappe
die Schwenkbewegung der Schutzkappe bereits abgeschlossen sein und die restliche Schließbewegung
alleine durch eine (z. B. lineare) Verfahrbewegung der Schnittstelleneinrichtung erzielt
werden.
[0016] Die Betätigungseinrichtung kann grundsätzlich in beliebiger geeigneter Weise gestaltet
sein, um die gewünschte Bewegung der Schutzkappe zu erzielen. Wegen der besonders
einfachen Gestaltung umfasst die Betätigungseinrichtung bevorzugt ein erstes Steuerelement,
das zum Zusammenwirken mit einem zweiten Steuerelement ausgebildet ist, wobei das
Zusammenwirken des ersten Steuerelements mit dem zweiten Steuerelement unter gegenseitiger
Relativbewegung eine Betätigung der Betätigungseinrichtung bewirkt. Das erste Steuerelement
und das zweite Steuerelement können dann beispielsweise nach Art einer Kulissenführung
zusammenwirken und so die gewünschte Verfahrbewegung der Schutzkappe bewirken. Dabei
können insbesondere sämtliche zur Betätigung der Schutzkappe an der Betätigungseinrichtung
wirkenden Kräfte über die beiden Steuerelemente in die Schutzkappe eingeleitet werden.
[0017] Wegen der besonders einfachen Gestaltung ist das erste Steuerelement vorzugsweise
nach Art eines Vorsprungs ausgebildet, während das zweite Steuerelement nach Art einer
Führungsbahn ausgebildet ist. So lassen sich auf einfache Weise z. B. komplexe Schwenkbewegungen
der Schutzkappe erzielen. Kombiniert mit der Bewegung der Schnittstelleneinrichtung
lässt sich so ein vergleichsweise komplexes Profil der Relativbewegung zwischen der
Schutzkappe und der Schnittstelleneinrichtung erzielen, welches insbesondere beim
unmittelbaren Öffnen und Schließen der Schutzkappe einen vorteilhaften Verlauf aufweist.
Dabei ist vorzugsweise wenigstens eines der Steuerelemente justierbar ausgebildet,
beispielsweise verdreh- und/oder verschiebbar ausgebildet oder angeordnet, um den
Herstellungs- bzw. Montageaufwand zu reduzieren. Bevorzugt ist das erste Steuerelement
mit der Schnittstelleneinheit verbunden, während das zweite Steuerelement mit dem
Betätigungselement verbunden ist. Die Schnittstelleneinrichtung kann dann vergleichsweise
einfach gestaltet sein.
[0018] Bei bevorzugten Varianten der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung ist vorgesehen,
dass das erste Steuerelement eine erste Steuerfläche aufweist und das zweite Steuerelement
eine zweite Steuerfläche aufweist. Die erste Steuerfläche und die zweite Steuerfläche
sind derart angeordnet, dass eine gegenseitige Relativbewegung des ersten Steuerelements
und des zweiten Steuerelements ein Verfahren der Schutzkappe aus der ersten Stellung
heraus bewirkt,
[0019] Das Verfahren der Schutzkappe aus der zweiten Stellung heraus kann dann durch weitere
Steuerelemente erfolgen. Bevorzugt ist aber zusätzlich oder alternativ vorgesehen,
dass das erste Steuerelement eine dritte Steuerfläche aufweist, während das zweite
Steuerelement eine vierte Steuerfläche aufweist. Die dritte Steuerfläche und die vierte
Steuerfläche sind dann derart angeordnet, dass eine gegenseitige Relativbewegung des
ersten Steuerelements und des zweiten Steuerelements ein Verfahren der Schutzkappe
aus der zweiten Stellung heraus bewirkt. Hiermit ergibt sich dann eine besonders kompakte
Gestaltung mit wenigen zu montierenden bzw. zu fertigenden Bauteilen.
[0020] Um eine solche kompakte Ausführung zu realisieren, ist das zweite Steuerelement vorzugsweise
gabelförmig ausgebildet, wobei die zweite Steuerfläche und die vierte Steuerfläche
einander zugewandt sind und an einander gegenüberliegenden Bereichen des zweiten Steuerelements
ausgebildet sind. Das erste Steuerelement kann dann als einfacher ― beispielsweise
stift- oder plattenförmiger ― Vorsprung oder dergleichen ausgebildet sein, der die
erste und dritte Steuerfläche ausbildet und während der Betätigung in die Gabel des
zweiten Steuerelements eingreift.
[0021] Wie erwähnt, können sämtliche Betätigungskräfte für die Schutzkappe über die Steuerelemente
eingeleitet werden. Bei anderen vorteilhaften Varianten der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung
ist jedoch vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung eine Spanneinrichtung umfasst,
welche die Schutzkappe in ihrer ersten Stellung gegen einen ersten Anschlag vorspannt.
Durch eine solche Spanneinrichtung können zum einen in einfacher Weise Fertigungstoleranzen
ausgeglichen werden und zudem kann auf einfach Weise eine entsprechende Dichtkraft
an der Kontaktfläche zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinrichtung erzielt
werden, die dann im Übrigen den ersten Anschlag darstellt.
[0022] Bevorzugt ist die Betätigungseinrichtung nach Art eines bi-stabilen Elements mit
zwei stabilen Endlagen ausgebildet. Bevorzugt umfasst die Spanneinrichtung daher eine
Federeinrichtung, die derart an dem Betätigungselement und der Trägereinrichtung angelenkt
ist, dass sie beim Verfahren der Schutzkappe zwischen der ersten Stellung und der
zweiten Stellung einen Totpunkt mit einem zumindest lokalen Maximum der Vorspannung
der Federeinrichtung durchfährt. Die Federeinrichtung ist dabei dann zumindest auch
in der ersten Stellung und der zweiten Stellung der Schutzkappe vorgespannt, sodass
diese die beiden stabilen Endlagen darstellen. Eine solche Anordnung kann sowohl mit
einer Druckfederanordnung als auch mit einer Zugfederanordnung erzielt werden. Wegen
der einfacheren Gestaltung der Federeinrichtung werden jedoch Zugfederanordnungen
bevorzugt.
[0023] Vorzugsweise ist hierzu vorgesehen, dass das Betätigungselement um eine Schwenkachse
schwenkbar an der Trägereinrichtung gelagert ist und die Spanneinrichtung eine Federeinrichtung
umfasst, die zwischen einem ersten Anlenkpunkt an dem Betätigungselement und einem
zweiten Anlenkpunkt an der Trägereinrichtung gespannt ist. Die Verbindungsgerade des
ersten Anlenkpunkts und des zweiten Anlenkpunkts schneidet beim Verfahren der Schutzkappe
zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung die Schwenkachse des Betätigungselements.
In der Stellung, in der sich die Verbindungsgerade und die Schwenkachse schneiden
liegt dann der Totpunkt.
[0024] Um in einfacher Weise eine begrenzte Bewegung der Schutzkappe im Bereich der zweiten
Stellung der Schutzkappe zu erzielen, umfasst die Betätigungseinrichtung bevorzugt
eine Spanneinrichtung, welche die Schutzkappe in der Nähe ihrer zweiten Stellung gegen
einen zweiten Anschlag vorspannt.
[0025] Bei besonders vorteilhaften Varianten der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung
ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung ein drittes Steuerelement umfasst,
das zum Zusammenwirken mit einem vierten Steuerelement ausgebildet ist, wobei das
Zusammenwirken des dritten Steuerelements mit dem vierten Steuerelement ein Vorspannen
der in ihrer zweiten Stellung befindlichen Schutzkappe gegen einen dritten Anschlag
bewirkt. Hierdurch kann die Schutzkappe beispielsweise gegen ein Dichtungselement
gedrückt werden, welches das Eindringen von Verschmutzungen in die Schutzkappe verhindert,
welche beim nächsten Schließen der Schutzkappe dann auch ins Innere der Schnittstelleneinrichtung
transportiert werden könnten. Bevorzugt ist daher der dritte Anschlag als die Schutzkappe
gegen die Umgebung abdichtendes Dichtungselement ausgebildet.
[0026] Vorzugsweise ist das dritte Steuerelement mit der Schnittstelleneinheit verbunden,
während das vierte Steuerelement mit dem Betätigungselement verbunden ist. Es versteht
sich jedoch, dass auch eine andere Anordnung gewählt werden kann.
[0027] Um eine gleichmäßig gute Abdichtung durch die Schutzkappe zu erzielen, ist bevorzugt
vorgesehen, dass die Schutzkappe derart schwenkbar an dem Betätigungselement angeordnet
ist, dass eine in ihrer ersten Stellung über das Betätigungselement eingeleitete Anpresskraft
über den Kontaktbereich zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinheit eine
im Wesentlichen gleichmäßige Flächenpressung erzeugt.
[0028] Die vorliegende Erfindung lässt sich für beliebige Schnittstelleneinrichtungen einsetzen.
Vorzugsweise umfasst die Schnittstelleneinheit elektrische und/oder optische Anschlussmittel,
da ihre Vorteile hierbei besonders gut zum Tragen kommen.
[0029] Bei besonders einfach gestalteten Varianten ist die Schnittstelleneinheit über eine
Antriebseinheit relativ zur Trägereinrichtung verfahrbar. Die Antriebseinheit kann
dabei ein separat angesteuerter Antrieb sein. Bevorzugt handelt es sich aber um einen
Antriebsmechanismus, der seine Energie aus der Relativbewegung zwischen Komponenten
der zu kuppelnden Fahrzeuge zieht.
[0030] Die vorliegende Erfindung lässt sich weiterhin für beliebige Kupplungsarten einsetzen.
Besonders vorteilhaft lässt sich die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung einsetzen,
wenn sie als Bestandteil einer Mittelpufferkupplung eines Schienenfahrzeugs ausgebildet
ist.
[0031] Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug,
mit einer erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung.
[0032] Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
bzw. der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, welche
auf die beigefügten Zeichnungen Bezug nimmt. Es zeigen:
- Figur 1
- eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kupplungseinrichtung mit in ihrer ersten Endstellung befindlicher Schutzkappe;
- Figur 2
- eine schematische Seitenansicht der Kupplungseinrichtung aus Figur 1 mit in ihrer
ersten Endstellung befindlicher Schutzkappe;
- Figur 3
- eine schematische Seitenansicht der Kupplungseinrichtung aus Figur 1 in einer Stellung
der Schutzkappe kurz nach Durchfahren des Totpunktes;
- Figur 4
- eine schematische Seitenansicht der Kupplungseinrichtung aus Figur 1 mit in ihrer
zweiten Endstellung befindlicher Schutzkappe.
[0033] Die Figur 1 zeigt eine schematische Vorderansicht einer bevorzugten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Kupplungseinrichtung 1, die Bestandteil einer Mittelpufferkupplung
eines Schienenfahrzeugs ist.
[0034] Die Kupplungseinrichtung 1 umfasst eine Schnittstelleneinheit in Form einer elektrischen
Kabelkupplung 2 mit - nicht dargestellten - elektrischen Anschlüssen. Die Kabelkupplung
2 ist an einer Trägereinrichtung in Form eines Trägers 3 gelagert. Die Figuren 2 bis
4 zeigen schematische Seitenansichten der Kupplungseinrichtung 1 mit unterschiedlichen
Stellungen einer Schutzkappe 4, welche in einer in Figur 1 und 2 dargestellten ersten
Endstellung den Zugang 2.1 zu den elektrischen Anschlüssen der Kabelkupplung 2 dichtend
verschließt.
[0035] Die Kabelkupplung 2 ist längsverschieblich an dem Träger 3 gelagert. Hierzu weist
der Träger 3 zwei Führungsstangen 3.1 auf, die sich durch entsprechende Gleitbuchsen
2.1 an der Kabelkupplung 2 erstrecken. Die Kabelkupplung 2 kann durch einen Antrieb
5 entlang einer ersten Richtung 5.1 linear verfahren werden. Der Antrieb 5 kann dabei
ein separat angesteuerter Antrieb sein. Bevorzugt ist es jedoch ein Antrieb, der seine
Energie aus der Relativbewegung zwischen den beiden zu kuppelnden Fahrzeugen bezieht.
[0036] Zum Kuppeln der Kabelkupplung 2 mit einem Gegenstück an einem zweiten Fahrzeug verschiebt
der Antrieb 5 die Kabelkupplung 2 in der ersten Richtung 5.1 relativ zum Träger 3
aus der in Figur 2 dargestellten eingefahrenen Endstellung in Richtung des zweiten
Fahrzeugs. Der Antrieb 5 ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass die Kabelkupplung
2 erst dann mit ihrem Gegenstück am anderen Fahrzeug in Kontakt gelangt, wenn die
mechanische Kupplung der beiden Fahrzeuge bereits im Wesentlichen abgeschlossen ist,
sodass die Kabelkupplung 2 möglichst wenigen mechanischen Stößen oder dergleichen
durch den Kupplungsvorgang ausgesetzt ist. Zentrierstifte 2.2 sorgen für eine genaue
Führung der Kabelkupplung 2 und ihres Gegenstücks relativ zueinander.
[0037] In der in Figur 1 und 2 dargestellten eingefahrenen Endstellung der Kabelkupplung
2 deckt die Schutzkappe 4 die elektrischen Anschlüsse der Kabelkupplung 2 ab und verhindert
somit zum einen einen ungewollten Kontakt mit diesen gegebenenfalls unter Spannung
stehenden elektrischen Anschlüssen als auch eine Verschmutzung oder sonstige Beeinträchtigung
der Anschlüsse.
[0038] Um das Koppeln mit dem Gegenstück am anderen Fahrzeug zu ermöglichen, muss die Schutzkappe
4 aus ihrer in den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Endstellung heraus gefahren
werden. Dies geschieht über zwei symmetrisch zu beiden Seiten der Kabelkupplung 2
angeordnete Betätigungseinrichtungen 6 durch die Relativbewegung entlang der Richtung
5.1 zwischen der Kabelkupplung 2 und dem Träger 3.
[0039] Hierzu umfasst die Betätigungseinrichtung 6 ein Betätigungselement in Form eines
Hebels 6.1, der um eine zur Richtung 5.1 senkrechte Schwenkachse 6.2 schwenkbar an
einem Arm 3.2 angelenkt ist. Der Arm 3.2 ist starr mit dem Träger 3 verbunden, mit
anderen Worten Bestandteil des Trägers 3.
[0040] Der Hebel 6.1 trägt die Schutzkappe 4. Hierzu ist die Schutzkappe 4 in ihrem Mittenbereich
um eine Achse 4.1 schwenkbar an dem Hebel 6.1 angelenkt. Die Achse 4.1 verläuft zumindest
annähernd durch den Schwerpunkt der Schutzkappe 4, sodass diese ohne Einfluss weiterer
externer Kräfte im Wesentlichen ihren Schwenkwinkel zum Hebel 6.1 beibehält. Durch
diese mittige Anlenkung der Schutzkappe 4 am Hebel 6.1 wird zudem eine unter Abdichtungsgesichtspunkten
vorteilhafte möglichst gleichmäßige Verteilung der über den Hebel 6.1 eingeleiteten
Anpresskraft über die einen ersten Anschlag bildende Kontaktfläche 2.3 der Kabelkupplung
2 mit der Schutzkappe 4 erzielt.
[0041] Die Schwenkachse 6.2 des Hebels 6.1 verläuft parallel zur Ebene der Kontaktfläche
2.3 zwischen der Kabelkupplung 2 und der Schutzkappe 4 und ist in der in den Figuren
1 und 2 dargestellten ersten Endstellung der Schutzkappe 4 in der Nähe der Ebene der
Kontaktfläche 2.3 angeordnet. Hierdurch ergibt sich beim unmittelbaren Öffnen bzw.
Schließen der Schutzkappe 4 durch das Verschwenken des Hebels 6.1 eine Relativbewegung
zwischen der Kabelkupplung 2 und der Schutzkappe 4, die hauptsächlich eine Komponente
senkrecht zur Kontaktfläche 2.3 aufweist. Dies ist unter Verschleiß- und Abdichtungsgesichtspunkten
von Vorteil.
[0042] Die Anpresskraft zwischen der Schutzkappe 4 und der Kabelkupplung 2 wird in der in
den Figuren 1 und 2 dargestellten ersten Endstellung der Schutzkappe 4 durch eine
Spanneinrichtung 6.3 der Betätigungseinrichtung'6 erzeugt. Die Spanneinrichtung ist
dabei als einfache in der ersten Endstellung der Schutzkappe 4 vorgespannte Zugfeder
6.3 ausgebildet, die zum einen an dem Hebel 6.1 und zum anderen an dem Arm 3.2 angelenkt
ist.
[0043] Um die Schutzkappe 4 durch die Verfahrbewegung der Kabelkupplung 2 aus der ersten
Endstellung heraus zu bewegen, weist die Betätigungseinrichtung 6 ein an der Kabelkupplung
2 befestigtes erstes Steuerelement 6.4 auf, das beim Verfahren der Kabelkupplung 2
mit einem am Hebel 6.1 angeordneten zweiten Steuerelement 6.5 zusammenwirkt. Das erste
Steuerelement 6.4 ist als plattenförmiger Vorsprung an der Kabelkupplung 2 ausgebildet,
während das zweite Steuerelement 6.5 ein gabelförmig ausgebildeter Bereich 6.5 des
Hebels 6.1 ist.
[0044] Zum Herausfahren der Schutzkappe 4 aus ihrer in den Figuren 1 und 2 dargestellten
ersten Endstellung weist das erste Steuerelement 6.4 eine erste Steuerfläche 6.6 auf,
die mit einer zweiten Steuerfläche 6.7 an dem zweiten Steuerelement 6.5 zusammenwirkt.
Die zweite Steuerfläche 6.7 ist dabei Bestandteil einer Führungsbahn, die an dem gabelförmigen
zweiten Steuerelement 6.5 ausgebildet ist.
[0045] Der Anlenkpunkt der Schutzkappe 4 an dem Hebel 6.1 weist einen deutlich höheren Abstand
zur Schwenkachse 6.2 des Hebels 6.1 auf als die zweite Steuerfläche 6.7, sodass hierdurch
eine Bewegungsübersetzung erzielt wird. Dies bewirkt ein schnelles, verschleißminderndes
Abheben der Schutzkappe 4 von der Kabelkupplung 2, sobald die Kabelkupplung 2 in der
Richtung 5.1 verfahren wird und die Schutzkappe 4 um die Schwenkachse 6.2 des Hebels
6.1 in der Richtung 6.8 verschwenkt wird.
[0046] Wird die Kabelkupplung 2 weiter in der Richtung 5.1 verfahren, so schwenkt die Schutzkappe
4 um die Schwenkachse 6.2 in der Richtung 6.8. Damit wird die Feder 6.3 immer weiter
gespannt, bis die Federspannung ihr Maximum in einem Totpunkt erreicht, bei dem die
Gerade 6.9 durch die beiden Anlenkpunkte der Feder 6.3 die Schwenkachse 6.2 schneidet.
Bis zu diesem Totpunkt wirkt das durch die Federkraft erzeugte Drehmoment auf den
Hebel 6.1 der Schwenkbewegung entgegen. Wird der Totpunkt durchfahren, wirkt das durch
die Federkraft erzeugte Drehmoment auf den Hebel 6.1 nunmehr in der Richtung 6.8 der
Schwenkbewegung.
[0047] Annähernd zu diesem Zeitpunkt gelangt eine dritte Steuerfläche 6.10 des hierbei in
das gabelförmige zweite Steuerelement 6.5 eingreifenden ersten Steuerelements 6.4
mit einer vierten Steuerfläche 6.11 des zweiten Steuerelements 6.5 in Eingriff. Wie
Figur 3 zu entnehmen ist, liegt die dritte Steuerfläche 6.10 auf der der ersten Steuerfläche
6.6 abgewandten Seite des ersten Steuerelements 6.4. Weiterhin sind die im Innern
des gabelförmigen zweiten Steuerelements 6.5 angeordnete vierte Steuerfläche 6.11
und die zweite Steuerfläche 6,7 einander zugewandt. Hierdurch wird erreicht, dass
die beiden Steuerelemente 6.4 und 6.5 nunmehr dem durch die Federkraft erzeugten Drehmoment
auf den Hebel 6.1 entgegenwirken und eine weitere Schwenkbewegung begrenzen bzw. nur
bei einem fortschreitenden Verfahren der Kabelkupplung 2 in der Richtung 5.1 eine
definierte weitere Schwenkbewegung erlauben.
[0048] An der Unterseite des Arms 3.2 ist ein zweiter Anschlag in Form einer Anschlagfläche
3.3 vorgesehen, der bei einer bestimmten Stellung des Hebels 6.1 mit einem am Hebel
6.1 befestigten Anschlagstift 6.12 in Eingriff gelangt, sodass ein weiteres Verschwenken
der Schutzkappe 4 in der Richtung 6.8 unterbunden wird. Die Schutzkappe 4 ist zu diesem
Zeitpunkt bereits so weit nach unten verschwenkt, dass die Kabelkupplung 2 in der
Richtung 5.1 über der Schutzkappe 4 verfahren, ohne diese unter Wirkung nennenswerter
Kontaktkräfte zu berühren. Es kann dabei lediglich sein, dass die im Wesentlichen
widerstandsfrei auf dem Hebel 6.1 drehbare Schutzkappe 4 je nach ihrem Schwenkwinkel
bezüglich des Hebels 6.1 leicht an der Unterseite 2.4 der Kabelkupplung 2 schleift,
ohne dass hierbei nennenswerte Kontaktkräfte wirken.
[0049] Wird die Kabelkupplung 2 nach Anliegen des Anschlagstifts 6.12 an der Anschlagfläche
3.3 weiter in der Richtung 5.1 verfahren, erfolgt zunächst keine weitere Schwenkbewegung
der Schutzkappe 4. Insbesondere gelangt beim weiteren Verfahren der Kabelkupplung
2 in der Richtung 5.1 auch das erste Steuerelement 6.4 außer Eingriff mit dem gabelförmigen
zweiten Steuerelement 6.5.
[0050] Erst wenn ein an der Kabelkupplung 2 befestigtes drittes Steuerelement 6.13 der Betätigungseinrichtung
6 mit einem an dem Hebel 6.1 angeformten vierten Steuerelement 6.14 der Betätigungseinrichtung
6 in Eingriff gelangt, wird die Schutzkappe 4 beim Verfahren der Kabelkupplung 2 in
der Richtung 5.1 wieder entgegen der Richtung 6.8 verschwenkt. Hierdurch bewegt sich
die Schutzkappe 4 definiert gegen das von der Feder 6.3 erzeugte Drehmoment zur ihr
zugewandten Unterseite 2.4 der Kabelkupplung 2 hin.
[0051] Das dritte Steuerelement 6.13 und das vierte Steuerelement 6.14 sind so angeordnet,
dass sie erst in Eingriff gelangen, wenn die Kabelkupplung 2 so weit in der Richtung
5.1 verfahren ist, dass die Kontaktfläche 4.2 der Schutzkappe 4, mit der sie in ihrer
ersten Stellung an der Kontaktfläche 2.3 der Kabelkupplung 2 anliegt, in der zweiten
Endstellung der Schutzkappe 4 (siehe Figur 4) zumindest so weit durch die Unterseite
2.4 der Kabelkupplung 2 dichtend abgedeckt ist, dass keine Verschmutzungen oder dergleichen
in den Bereich der Schutzkappe 4 gelangen können, der in der ersten Endstellung der
Schutzkappe 4 (siehe Figur 2) den Zugang 2.1 zu den Anschlüssen abdeckt. Hiermit wird,
wie erwähnt, verhindert, dass sich in der geöffneten Stellung der Schutzkappe 4 Verschmutzungen
oder dergleichen ansammeln können, die beim nächsten Schließen der Schutzkappe 4 in
den Bereich der Anschlüsse der Kabelkupplung 2 gelangen könnten.
[0052] Um den dichtenden Abschluss der Schutzkappe 4 mit der Unterseite 2.4 der Kabelkupplung
2 zu erzielen, ist der entsprechende Bereich der Unterseite 2.4 der Kabelkupplung
2 und/oder die Kontaktfläche 4.2 der Schutzkappe 4 bevorzugt mit einem oder mehreren
Dichtungselementen versehen. Beispielsweise kann der entsprechende Bereich der Unterseite
2.4 der Kabelkupplung 2 mit einer entsprechenden flächigen Auflage aus einem weichen
Gummimaterial oder dergleichen versehen sein.
[0053] Die Dichtkraft, mit der die Schutzkappe 4 an der Unterseite 2.4 der Kabelkupplung
2 anliegt, wird über die Verfahrposition der Kabelkupplung 2 in der zweiten Endstellung
der Schutzkappe 4 bestimmt. Je weiter die Kabelkupplung 2 in die Richtung 5.1 verfahren
ist, desto größer ist die Dichtkraft. Um die Dichtkraft zu begrenzen bzw, einen weniger
steilen Anstieg der Dichtkraft zu erzielen, kann wenigstens eines der Bauteile in
der kinematischen Kette zwischen dem dritten Steuerelement 6.13 und der Unterseite
2.4 der Kabelkupplung 2 abschnittsweise elastisch ausgebildet sein.
[0054] Das Schließen der Schutzkappe 4 beim Entkuppeln der beiden Fahrzeuge erfolgt in entsprechend
umgekehrter Reihenfolge durch Verfahren der Kabelkupplung 2 entgegen der Richtung
5.1. Hierbei wird ― definiert durch das dritte Steuerelement 6,13 und das vierte Steuerelement
6.14 und bedingt durch das von der Feder 6.3 erzeugte Drehmoment - zunächst die Schutzkappe
4 in der Schwenkrichtung 6.8 verschwenkt und dabei aus ihrer zweiten Endstellung (Figur
4) von der Unterseite 2.4 der Kabelkupplung 2 abgehoben, bis der Anschlagstift 6.12
wieder an der Anschlagfläche 3.3 anliegt. Nach einem gewissen weiteren Verfahrweg
der Kabelkupplung 2 gelangt die dritte Steuerfläche 6.10 wieder in Eingriff mit der
vierten Steuerfläche 6.11, sodass die Schutzkappe 4 wieder - bedingt durch das Verfahren
der Kabelkupplung 2 entgegen der Richtung 5.1 und entgegen dem von der Feder 6.3 erzeugten
Drehmoment ― entgegen der Schwenkrichtung 6.8 verschwenkt wird, bis die Totpunktlage
erreicht wird. Annähernd mit Durchfahren der Totpunktlage gelangt die erste Steuerfläche
6.6 wieder mit der zweiten Steuerfläche 6.7 in Eingriff und verhindert so ein unkontrolliertes
Schließen der Schutzkappe 4 entgegen der Schwenkrichtung 6.8 durch das von der Feder
6.3 erzeugte Drehmoment. Die erste Steuerfläche 6.6 und die zweite Steuerfläche 6.7
definieren dann die ― durch das von der Feder 6.3 erzeugte Drehmoment bedingte ― Schließbewegung
der Schutzkappe 4 beim weiteren Verfahren der Kabelkupplung 2 entgegen der Richtung
5.1 bis die erste Endstellung der Schutzkappe 4 (Figur 2) wieder erreicht ist.
[0055] Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend anhand eines Beispiels beschrieben, bei
dem die Kontaktflächen zwischen der Schutzkappe und der Kabelkupplung im wesentlichen
eben ausgebildet sind. Es versteht sich jedoch, dass bei anderen Varianten auch eine
andere Kontaktgeometrie vorgesehen sein kann.
1. Kupplungseinrichtung für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, mit
- einer Trägereinrichtung (3),
- einer Schnittstelleneinheit (2), die mit der Trägereinrichtung (3) verbunden ist
und Anschlusselemente aufweist,
- einer Schutzkappe (4) zum Abdecken eines Zugangs (2.1) zu den Anschlusselementen
der Schnittstelleneinheit (2) und
- einer mit der Schutzkappe (4) verbundenen Betätigungseinrichtung (6) zum Verfahren
der Schutzkappe (4) zwischen einer ersten Stellung, in der die Schutzkappe (4) den
Zugang (2.1) abdeckt, und einer zweiten Stellung, in der die Schutzkappe (4) den Zugang
(2.1) freigibt, wobei
- die Trägereinrichtung (3) und die Schnittstelleneinheit (2) in einer ersten Richtung
(5.1) relativ zueinander beweglich sind,
- die Betätigungseinrichtung (6) zur Betätigung durch die Relativbewegung zwischen
der Trägereinrichtung (3) und der Schnittstelleneinheit (2) ausgebildet ist, und
- die Betätigungseinrichtung (6) wenigstens an einer Seite der Schutzkappe (4) nur
ein die Schutzkappe (4) tragendes Betätigungselement (6.1) aufweist,
- das Betätigungselement (6.1) um eine Schwenkachse (6.2) schwenkbar an der Trägereinrichtung
(3) gelagert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Schwenkachse (6.2) des Betätigungselements (6.1) derart angeordnet ist, dass
die Schwenkbewegung der Schutzkappe (4) bei ihrem unmittelbaren Öffnen oder Schließen
hauptsächlich eine Bewegungskomponente senkrecht zur Kontaktfläche (2.3) zwischen
der Schutzkappe (4) und der Schnittstelleneinheit (2) aufweist.
2. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (6.2) des Betätigungselements (6.1) zumindest in der Nähe der Ebene
der Kontaktfläche (2.3) zwischen der Schutzkappe und der Schnittstelleneinheit, insbesondere
in der Ebene der Kontaktfläche (2.3) zwischen der Schutzkappe (4) und der Schnittstelleneinheit
(2), angeordnet ist.
3. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) ein erstes Steuerelement (6.4) umfasst, das zum Zusammenwirken
mit einem zweiten Steuerelement (6.5) ausgebildet ist, wobei das Zusammenwirken des
ersten Steuerelements (6.4) mit dem zweiten Steuerelement (6.5) unter gegenseitiger
Relativbewegung eine Betätigung der Betätigungseinrichtung (6) bewirkt.
4. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Steuerelement (6.4) nach Art eines Vorsprungs ausgebildet ist und
- das zweite Steuerelement (6.5) nach Art einer Führungsbahn ausgebildet ist.
5. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Steuerelement (6.4) mit der Schnittstelleneinheit (2) verbunden ist und
- das zweite Steuerelement (6.5) mit dem Betätigungselement (6.1) verbunden ist.
6. Kupplungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das erste Steuerelement (6.4) eine erste Steuerfläche (6.6) aufweist und das zweite
Steuerelement (6.5) eine zweite Steuerfläche (6.7) aufweist, wobei die erste Steuerfläche
(6.6) und die zweite Steuerfläche (6.7) derart angeordnet sind, dass eine gegenseitige
Relativbewegung des ersten Steuerelements (6.4) und des zweiten Steuerelements (6.5)
ein Verfahren der Schutzkappe (4) aus der ersten Stellung heraus bewirkt
und/oder
- das erste Steuerelement (6.4) eine dritte Steuerfläche (6.10) aufweist und das zweite
Steuerelement (6.5) eine vierte Steuerfläche (6.11) aufweist, wobei die dritte Steuerfläche
(6.10) und die vierte Steuerfläche (6.11) derart angeordnet sind, dass eine gegenseitige
Relativbewegung des ersten Steuerelements (6.4) und des zweiten Steuerelements (6.5)
ein Verfahren der Schutzkappe (4) aus der zweiten Stellung heraus bewirkt.
7. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Steuerelement (6.5) gabelförmig ausgebildet ist, wobei die zweite Steuerfläche
(6.7) und die vierte Steuerfläche (6.11) einander zugewandt sind und an einander gegenüberliegenden
Bereichen des zweiten Steuerelements (6.5) ausgebildet sind.
8. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) eine Spanneinrichtung (6.3) umfasst, welche die Schutzkappe
(4) in ihrer ersten Stellung gegen einen ersten Anschlag (2,3) vorspannt.
9. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung eine Federeinrichtung (6.3) umfasst, die derart an dem Betätigungselement
(6.1) und der Trägereinrichtung (3) angelenkt ist, dass sie beim Verfahren der Schutzkappe
(4) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung einen Totpunkt mit einem
zumindest lokalen Maximum der Vorspannung der Federeinrichtung (6.3) durchfährt.
10. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das Betätigungselement (6.1) um eine Schwenkachse (6.2) schwenkbar an der Trägereinrichtung
(3) gelagert ist,
- die Spanneinrichtung eine Federeinrichtung (6.3) umfasst, die zwischen einem ersten
Anlenkpunkt an dem Betätigungselement (6.1) und einem zweiten Anlenkpunkt an der Trägereinrichtung
(3) gespannt ist, wobei
- die Verbindungsgerade (6.9) des ersten Anlenkpunkts und des zweiten Anlenkpunkts
beim Verfahren der Schutzkappe (4) zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung
die Schwenkachse (6.2) des Betätigungselements (6.1) schneidet.
11. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (6) eine Spanneinrichtung (6.3) umfasst, welche die Schutzkappe
(4) in der Nähe ihrer zweiten Stellung gegen einen zweiten Anschlag (3.3) vorspannt.
12. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die Betätigungseinrichtung (6) ein drittes Steuerelement (6.13) umfasst, das zum
Zusammenwirken mit einem vierten Steuerelement (6.14) ausgebildet ist, wobei
- das Zusammenwirken des dritten Steuerelements (6.13) mit dem vierten Steuerelement
(6.14) ein Vorspannen der in ihrer zweiten Stellung befindlichen Schutzkappe (4) gegen
einen dritten Anschlag (2.4) bewirkt.
13. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
- das dritte Steuerelement (6.13) mit der Schnittstelleneinheit (2) verbunden ist
und
- das vierte Steuerelement (6.14) mit dem Betätigungselement (6.1) verbunden ist.
14. Kupplungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Anschlag (2.4) als die Schutzkappe (4) gegen die Umgebung abdichtendes
Dichtungselement ausgebildet ist.
15. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzkappe (4) derart schwenkbar an dem Betätigungselement (6.1) angeordnet
ist, dass eine in ihrer ersten Stellung über das Betätigungselement (6.1) eingeleitete
Anpresskraft über den Kontaktbereich zwischen der Schutzkappe (4) und der Schnittstelleneinheit
(2) eine im Wesentlichen gleichmäßige Flächenpressung erzeugt.
16. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit (2) elektrische und/oder optische Anschlussmittel umfasst.
17. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnittstelleneinheit über eine Antriebseinheit relativ zur Trägereinrichtung
verfahrbar ist.
18. Kupplungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Bestandteil einer Mittelpufferkupplung eines Schienenfahrzeugs ausgebildet
ist.
19. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, mit einer Kupplungseinrichtung nach einem
der vorhergehenden Ansprüche.