DE19614060C1

DE19614060C1 - Elektrische Kupplungseinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE19614060C1
Application number: DE1996114060
Authority: DE
Inventors: Lothar Dipl Ing Lichtenstein; Andreas Dipl Ing Dresel; Hans Dipl Ing Kaiser
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-05-22
Anticipated expiration: 2016-04-10

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrische Kupplungseinrichtung für Fahrzeuge.

Eine derartige elektrische Kupplungseinrichtung ist durch die DE 43 23 540 C1 bekannt. Im bekannten Fall umfaßt die elek trische Kupplungseinrichtung ein elastisches Kupplungsele ment, durch das zwei miteinander zu kuppelnde elektrische An schlüsse, die jeweils auf dem Dach zweier mechanisch mitein ander gekuppelter Fahrzeugteile angeordnet sind, elektrisch leitend miteinander verbunden sind. Das elastische Kupplungs element ist S-förmig ausgebildet und liegt in seiner Ruhelage horizontal über dem Dach der beiden Fahrzeugteile sowie im Übergangsbereich zwischen den beiden Fahrzeugteilen. Das Kupplungselement umfaßt einen elastischen Formkörper aus fa serverstärktem Kunststoff und dient als mechanischer Träger für einen elektrischen Leiter, der aus einem den elastischen Formkörper locker umhüllenden Geflecht aus elektrisch leiten dem Material besteht. Das S-förmig ausgebildete Kupplungsele ment ist an seinen beiden Enden sowohl um die y-Achse als auch um die z-Achse schwenkbar und kann sich dadurch gut an die durch die Fahrzeugbewegung hervorgerufenen Lageänderungen der elektrischen Anschlüsse anpassen.

Die in der DE 43 23 540 C1 beschriebene elektrische Kupp lungseinrichtung eignet sich auch für Fahrzeuge, die be triebsmäßig automatisch gekuppelt und entkuppelt werden. Um gleichzeitig mit der mechanischen Kupplung auch die elektri sche Kupplung zu ermöglichen, muß das elastische Kupplungs element gegen axiale Veränderungen relativ starr sein. Mecha nische Beschädigungen des elastischen Kupplungselementes, die zwangsläufig zu einer Beeinträchtigung oder gar Unterbrechung der elektrischen Verbindung führen, sind damit nicht auszu schließen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine konstruktiv einfache elektrische Kupplungseinrichtung für Fahrzeuge zu schaffen, die wartungsfrei ist und die über ihre gesamte Be triebsdauer eine elektrisch sichere Verbindung zwischen zwei Fahrzeugteilen gewährleistet.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im An spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.

Die elektrische Kupplungseinrichtung gemäß Anspruch 1 umfaßt wenigstens ein erstes elastisches Kupplungselement und ein zweites elastisches Kupplungselement, durch die ein elektri scher Anschluß auf einem Dach eines ersten Fahrzeugteils und ein elektrischer Anschluß auf einem Dach eines zweiten Fahr zeugteils derart elektrisch leitend miteinander verbindbar sind, daß eine Lageänderung der beiden elektrischen An schlüsse entlang der drei Raumachsen und/oder um die drei Raumachsen über eine elastische Verformung der Kupplungsele mente ausgleichbar ist. Die elastischen Kupplungselemente weisen wenigstens einen elastischen Formkörper auf, der wen delförmig oder spiralförmig ausgebildet ist und der als me chanischer Träger für wenigstens einen elektrischen Leiter dient, und diesen zumindest teilweise umhüllt.

Durch die Kupplungselemente der erfindungsgemäßen Kupplungs einrichtung werden auf einfache und sichere Weise die elek trischen Anschlüsse zweier benachbarter Fahrzeugteile elek trisch leitend miteinander verbunden. Bei der elektrischen Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1 ist die mechanische von der elektrischen Funktion getrennt. Bei beiden Kupplungsele menten ist die mechanische Funktion dem elastischen Formkör per und die elektrische Funktion dem elektrischen Leiter zu geordnet. Dabei ist durch die leichte Verformbarkeit der ela stischen Formkörper, die gemäß Anspruch 4 vorzugsweise aus Kunststoff bestehen, eine elektrisch einwandfreie Verbindung zwischen beiden Fahrzeugteilen über die gesamte Betriebsdauer der elektrischen Kupplungseinrichtung gewährleistet. Die elektrische Kupplungseinrichtung gemäß Anspruch 1 eignet sich damit auch für Fahrzeuge, bei denen eine große relative Lage änderung beider Fahrzeugteile zueinander auftritt.

Aufgrund der wendelförmigen oder spiralförmigen Ausbildung der elastischen Formkörper ist mit wenig Bauraum der Aus gleich großer Längenänderungen möglich. Weiterhin ist da durch, daß wenigstens zwei elastische Kupplungselemente vor gesehen sind, die gewünschte Redundanz gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist das erste Kupplungselement radial inner halb des zweiten Kupplungselementes angeordnet. Damit ist bei einem eventuellen Bruch eines der Kupplungselemente dieses Kupplungselement vor dem Herabfallen gesichert. Unabhängig davon, ob ein Bruch bei dem ersten Kupplungselement oder bei dem zweiten Kupplungselement auftritt, wird das gebrochene Kupplungselement durch das unbeschädigte Kupplungselement vor dem Herabfallen gesichert.

Bei der Kupplungseinrichtung gemäß Anspruch 1 werden die durch den Stromfluß entstehenden elektromagnetischen Felder durch den entgegengesetzten Wicklungssinn der elektrischen Leiter in den beiden Kupplungselementen kompensiert, so daß die erfindungsgemäße Kupplungseinrichtung nach außen hin elektrisch neutral ist.

Die elektrische Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung ist für alle Arten von Fahrzeugen geeignet, deren Fahrzeugteile elektrisch miteinander verbunden werden müssen.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, die Gegenstand der weiteren Ansprüche sind, werden im folgenden anhand von zwei schematisch dargestellten Ausführungsbei spielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht im Übergangsbereich von zwei mit einander gekuppelten Wagen eines Schienenfahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform der elektrischen Kupplungseinrichtung, wobei sich diese in ihrer Ruhe lage befindet,

Fig. 2 der Übergangsbereich der beiden miteinander gekuppel ten Wagen gemäß Fig. 1, die in Höhe und Abstand zuein ander gegenüber der Ruhelage versetzt sind,

Fig. 3 eine Seitenansicht von einem Ende einer zweiten Aus führungsform der elektrischen Kupplungseinrichtung ohne weitergeführte elektrische Leiter, wobei sich die elektrische Kupplungseinrichtung in ihrer Ruhe lage befindet,

Fig. 4 eine Draufsicht auf ein Ende der elektrischen Kupp lungseinrichtung gemäß Fig. 3 mit weitergeführten elektrischen Leitern, wobei sich die elektrische Kupplungseinrichtung in ihrer Ruhelage befindet,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Ende der elektrischen Kupp lungseinrichtung gemäß Fig. 3 ohne weitergeführte elektrische Leiter, wobei die elektrische Kupplungs einrichtung aufgrund einer Kurvenfahrt des Schienen fahrzeugs ausgelenkt ist.

In den Fig. 1 und 2 sind mit den Fahrzeugteilen 1 und 2 die beiden mechanisch miteinander gekuppelten Wagen eines Schie nenfahrzeugs bezeichnet. Die Hochspannungs-Energieübertragung zwischen den beiden Fahrzeugteilen 1 und 2 erfolgt durch eine elektrische Kupplungseinrichtung gemäß der Erfindung.

Die elektrische Kupplungseinrichtung umfaßt im dargestellten Ausführungsbeispiel ein erstes elastisches Kupplungselement 3 und ein zweites elastisches Kupplungselement 4. Die elasti schen Kupplungselemente 3 und 4 sind mit ihren einen Enden gemeinsam an einen elektrischen Anschluß 5 und mit ihren an deren Enden gemeinsam an einen elektrischen Anschluß 6 ge führt. In Fig. 4 ist dies am Beispiel den Anschlusses 5 darge stellt.

Die Anschlüsse 5 und 6 sind jeweils über einen Isolator 7 und 8 auf dem Dach des ersten Fahrzeugteils 1 bzw. auf dem Dach des zweiten Fahrzeugteils 2 abgestützt. An die Anschlüsse 5 und 6 ist jeweils eine in der Fig. 1 und 2 nicht dargestellte Dachleitung des entsprechenden Fahrzeugteils 1 bzw. 2 ge führt.

Die elastischen Kupplungselemente 3 und 4 bestehen aus einem elastischen Formkörper aus Kunststoff. Beide elastischen Formkörper sind im gezeigten Ausführungsbeispiel wendelförmig ausgebildet ist und umhüllen jeweils einen elektrischen Lei ter 9 bzw. 10, für den sie jeweils als mechanischer Träger dienen.

Erfindungsgemäß ist das erste Kupplungselement 3 radial innerhalb des zweiten Kupplungselementes 4 angeordnet. Unab hängig davon, ob ein Bruch bei dem ersten Kupplungselement 3 oder bei dem zweiten Kupplungselement 4 auftritt, wird das gebrochene Kupplungselement durch das unbeschädigte Kupp lungselement vor dem Herabfallen gesichert.

Wie ein Vergleich von Fig. 1 mit Fig. 2 deutlich macht, wird eine Lageänderung der beiden elektrischen Anschlüsse 5 und 6 entlang der drei Raumachsen und/oder um die drei Raumachsen auf einfache Weise über eine elastische Verformung der Kupp lungselemente 3 und 4 ausgeglichen.

Bei der in Fig. 3 bis 5 gezeigten Ausführungsform sind die An schlüsse 5 und 6 derart ausgebildet, daß die beiden elasti schen Kupplungselemente 3 und 4 an ihren beiden Enden um die z-Achse schwenkbar sind. In den Fig. 3 bis 5 ist dies am Bei spiel des elektrischen Anschlusses 5 gezeigt. In Verbindung mit der wendelförmigen Ausbildung der elastischen Kupplungs elemente 3 und 4 kann sich die elektrische Kupplungseinrich tung optimal an die durch die Fahrzeugbewegung hervorgeru fenen Lageänderungen der elektrischen Anschlüsse 5 und 6 an passen, wobei gleichzeitig die elastischen Kupplungselemente 3 und 4 bei Kurvenfahrt weniger belastet werden, da die ela stischen Formkörper nur auf Zug und nicht auf Biegung bean sprucht werden.

Claims

1. Elektrische Kupplungseinrichtung für Fahrzeuge, die fol gende Merkmale umfaßt:

- wenigstens ein erstes elastisches Kupplungselement (3) und ein zweites elastisches Kupplungselement (4), durch die ein elektrischer Anschluß (5) auf einem Dach eines ersten Fahr zeugteils (1) und ein elektrischer Anschluß (6) auf einem Dach eines zweiten Fahrzeugteils (2) derart elektrisch lei tend miteinander verbindbar sind, daß
- eine Lageänderung der beiden elektrischen Anschlüsse (5, 6) entlang der drei Raumachsen und/oder um die drei Raumachsen über eine elastische Verformung der Kupplungselemente (3, 4) ausgleichbar ist, wobei
- die elastischen Kupplungselemente (3, 4) wenigstens einen elastischen Formkörper aufweisen, der wendelförmig oder spiralförmig ausgebildet ist und der als mechanischer Trä ger für wenigstens einen elektrischen Leiter (9, 10) dient und diesen zumindest teilweise umhüllt, und wobei
- das erste Kupplungselement (3) radial innerhalb des zweiten Kupplungselementes (4) angeordnet ist und die elastischen Formkörper der beiden Kupplungselemente (3, 4) eine entge gengesetzte Windungsrichtung aufweisen.

2. Elektrische Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Formkörper aus Kunststoff besteht.

3. Elektrische Kupplungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens bin Ende der elastischen Kupplungselemente (3, 4) gelenkig mit dem zugehörigen Fahrzeugteil (1, 2) verbunden ist.

4. Elektrische Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der elastischen Kupplungselemente (3, 4) ge meinsam über jeweils wenigstens ein Gelenk um die y-Achse schwenkbar sind.

5. Elektrische Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der elastischen Kupplungselemente (3, 4) ge meinsam über jeweils wenigstens ein Gelenk um die z-Achse schwenkbar sind.

6. Elektrische Kupplungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden der elastischen Kupplungselemente (3, 4) ge meinsam über jeweils wenigstens ein Gelenk um die y-Achse und über jeweils wenigstens ein Gelenk um die z-Achse schwenkbar sind.