用於連接鐵路車輛的火車車鉤中的連接器和連接模塊的製作方法

2023-09-12 02:05:45 2

專利名稱：用於連接鐵路車輛的火車車鉤中的連接器和連接模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種在火車車鉤的連接模塊中所支撐的連接器，該連接器適 於連接數據通信網絡，該數據通信網絡安裝在要通過火車車鉤相互連接的鐵 路車輛中。
背景技術：
為了滿足客戶在旅行中通過網際網路進行通信的需要，可以在鐵路車輛上 安裝寬帶網以進行高速數據通信。優選地，分別安裝在鐵路車輛上的網絡能 夠相互連接，以共享在數據通信網絡管理中所需的硬體設施和軟體。實現該 目的的連接器必須滿足多個具體要求
首先，連接器必須提供至少滿足乙太網標準IEEE 802.3u的數據傳送能 力，這需要每秒100 Mb的數據傳送能力。
高速數據傳送需要以100 MHz的頻率進行信號傳輸，從而連接器需要 電磁屏蔽，以避免來自其它電磁源(例如相鄰連接器)的幹擾。
連接器還必須經受環境壓力，包括潮溼、灰塵、極端溫度以及在連接操 作和火車運行過程中產生的動負載和振動。
優選地，實現該目的的連接器應該設置為在鐵路車輛連接/斷開時自動 地連接/斷開數據通信網絡。

發明內容
本發明的一個目的在於提供一種火車車鉤的連接模塊中的連接器，其中 所述連接器和連接模塊能夠以lOOMHz的頻率範圍在火車中相互連接的鐵 路車輛之間傳送信號。本發明的另一個目的在於提供一種火車車鉤的連接模塊中的連接器，其 中所述連接器能夠方便地單獨更換。
本發明的還另 一個目的在於提供一種火車車鉤的連接模塊中的連接器，
該連接器能夠以100MHz的頻率傳送信號，並且設置用於根據火車的車廂之 間的連接/斷開而自動地連接/斷開。
在權利要求書中定義的連接器和連接模塊中實現了一個或多個上述目的。
簡言之，本發明提供了一種連接器，通過該連接器能夠在分別安裝於連
接的鐵路車輛中的數據連通網絡之間傳送數據信號。該連接器包括設置成位 於火車車鉤連接模塊中的接觸件保持器和設置用於插入接觸件保持器的前
端中的金屬接觸殼，其中金屬接觸件位於該接觸殼中，並且該接觸件電隔離 地穿過接觸殼延伸到位於接觸件保持器的後端中的導電端子。
通過該方案，實現了用於目標高頻率的被電磁屏蔽的連接器能夠安裝在 連接模塊中的任意所需位置，而無需修改連接模塊。換言之，同一個接觸件 保持器可以選擇用於安裝適於連接100 Mb/s的數據傳送件的屏蔽連接器， 或者用於安裝適於連接電力傳輸件的實體連接器(solid connector)。
接觸殼和接觸件能夠一起從接觸件保持器上拆卸下來，而接觸件保持器 保持位於連接模塊中。從而磨損的或者損壞的連接器能夠單獨地從連接模塊 的前部更換下來，而無需將接觸件保持器從連接模塊上拆卸下來。該方案有 利於減少維護次數和提高經濟效率。
優選地，接觸殼在所述接觸件的前方延伸，以便在連接時先於所述接觸 件與相匹配的連接器接合。通過這種方式，可保護接觸件不受損壞，並且使 得與相匹配接觸件的連接得到引導。
在一種優選的實施方式中，接觸件包括具有一直徑的金屬主體和從該主 體延伸並具有更小直徑的杆。主體位於穿過接觸殼的中心軸向孔中，並且杆沿軸向一直延伸到接觸殼的後端的外側。主體和杆可以整體地形成，並且通 過車削適當的金屬或金屬合金材料而製成。例如， 一種適當的材料是不鏽鋼， 另一種適當的材料是銅。
該實施方式的結構雖然尺寸較小，但是提供了可靠的操作，該接觸件的
直徑範圍為從杆截面的約lmm或甚至小於lmm至主體截面的約3mm。
接觸件保持器具有用於設置接觸殼的後端的前座和與該前座相分離的 後座。該後座用於設置電纜導線，並且從前座至後座的通道用於使接觸件的 杆延伸至後座內。
該實施方式在連接器的設計方面提供了用於高頻數據傳送和用於低頻 電力傳輸的不受限制的通用性。
接觸件從接觸殼的前端插入到穿過接觸殼的中心孔中。接觸件被軸向地 限制在穿過接觸殼的孔中所形成的徑向前凸肩和徑向後凸肩之間，其中由介 電材料製成的間隔件設置在所述凸肩與接觸件的主體之間。
其中一個間隔件由彈性材料製成，並且在徑向具有柔性。在徑向壓縮情 況下插入孔中的同時，柔性的間隔件能夠在前凸肩的後方徑向擴展，從而將 接觸件的主體限制在前凸肩的後方。
該實施方式提供了通過從接觸殼的前端插入支撐有間隔件的接觸件直 至柔性的間隔件卡在前凸肩的後方而實現的簡單的安裝。
間隔件優選地同軸支撐於接觸件上，並且使得接觸件定心為與接觸殼同 心。這樣使得間隔件確保在接觸件的主體與穿過接觸殼的孔的周壁之間形成 有環狀間隙，該間隙使得接觸件與接觸殼電隔離。
在接觸殼為內孔型(female)接觸件形狀的連接器中，接觸件包括從接 觸件的主體的前端延伸的接觸銷。
在接觸殼為插入型(male)接觸件形狀的連接器中，接觸件包括在接觸 件的主體的前端開口的接觸套管。
7通過如上文所述地設置，最優地利用了連接器的可用尺寸。 類似地，本發明提供了一種火車車鉤中的連接模塊，其中多個連接器設 置在連接模塊的前部，並且該連接器適於與相應的連接模塊的連接器配合， 以便將通過火車車鉤相互連接的鐵路車輛電連接。連接模塊中的至少一部分
連接器能夠通過如上文所述的被電磁屏蔽的接觸件而有效地以100MHz的 頻率範圍傳送信號。
類似地提供了火車車鉤和鐵路車輛數據通信網絡，實現了通過如上文所 述的連接模塊和連接器而以100Mb/s傳送數據。


下面將參考附圖來對本發明進行更詳細的說明。在附圖中 圖1顯示了承載有連接模塊的火車車鉤，該連接模塊的前部面向前方， 以便在連接操作中與接合的火車車鉤上的相應連接模塊配合； 圖2是表示連接模塊的示意性剖視圖3a和圖3b是根據本發明的一對相互連接的連接器的縱向剖視圖。 附圖標記列表
1火車車鉤 2掛鈎 3車鉤頭 4連接模塊
5連接器 6接觸件保持器 7主體 8座
9套筒 10槽11邊12座13凸肩
14座15-19 (未使用) 20接觸殼 21接觸件
22導電端子 23中心孔 24主體 25桿
26前凸肩 27後凸肩 28間隔件 29間隔件
30環狀間隙 31管 32通道 33套筒 34導線
35接觸銷 36接觸套管 37接觸件
具體實施例方式
參見圖l，圖中顯示了火車車鉤l，該火車車鉤包括掛鈎2和車鉤頭3。 在操作中，掛鈎2連接到鐵路車輛的底盤(圖中未顯示)上，車鉤頭設置用
於與接合的火車車鉤的相應車鉤頭連接。
連接模塊4支撐在車鉤頭上，連接模塊包括多個連接器5，該連接器5 在連接模塊4的前表面上面向前方。雖然圖中未顯示，但是可以理解的是， 在操作中， 一束導線將從鐵路車輛延伸到連接模塊的後表面。連接模塊和連 接器的布置提供了在與接合的相應裝配的火車車鉤連接時與相應連接模塊 中的相匹配的連接器的自動連接。從而在該連接模式中，連接模塊和連接器 在相互連接的鐵路車輛之間傳送電力和信號。
支撐在連接模塊4中的連接器5通常可以解釋為包括能夠同軸連接的內 孔型接觸件和插入型接觸件。從而連接器5通常為旋轉對稱的形狀，並且在 多個方面包括共同的結構，為此，如果沒有不同的說明，則以下說明內容對 於內孔型連接器和插入型連接器都是可用的。
連接器5可操作用於傳送電力和/或用於在相互連接的鐵路車輛之間進 行操作控制的信號。為了滿足鐵路車輛的越來越多的功能，連接器5設計為 大量地容納在連接模塊中。如圖所示，連接器通常布置為平行的水平列和垂 直列，相鄰連接器之間留有非常有限的空隙。
從圖2的剖視圖中可以看出，連接器5通過接觸件保持器6 —個個獨立 地安裝在連接模塊4中。在連接模塊4中，接觸件保持器6位於主體7中， 該主體7由介電材料製成，並且固定在連接模塊中。更具體地，接觸件保持 器6插入到穿過(through)主體7形成的座8中。在圖中所示的實施方式中， 接觸件保持器6設置成卡到座中。為此，接觸件保持器具有形成為套筒9的 前端，該套筒9由於軸向槽10而在徑向可壓縮，該軸向槽10在接觸件保持 器的前端開口。該前端終止於徑向的突出邊11。在所述前端徑向壓縮的情況下，接觸件保持器能夠從連接模塊的後側插入到座8中。在插入的帶槽的前 端回復到其未負載的形狀時，邊11與限定座8前端的邊緣接合。
接觸件保持器6包括第一前座12，該第一前座12設置用於插入連接器 5的後端。接觸件保持器和連接器之間的接合是可拆卸的，包括例如通過螺 紋接合的方式。在安裝好的位置，接觸件保持器6的前端的套筒形部分的內 部抵靠著連接器的外部而被支撐，為此，連接器可以形成有徑向凸出的凸肩 13。凸肩13可以稍微呈錐形，從而迫使帶槽的前端徑向地擴張，以此確保 接觸件保持器牢固地連接在連接模塊上。
與第一前座12相分離的是設置在接觸件保持器6的相對端部的第二後 座14。第二後座14設置用於在接觸件保持器6中插入導電件，電通過該導 電件傳送給連接器5。
以上說明公開了連接模塊，該連接模塊具有用於有效地傳送電力和/或 控制鐵路車輛功能操作的信號的連接器，其通常的特徵在於以50Hz的頻率 振動的正弦形信號。在乙太網協議下以100 Mb/s的寬帶能力(broadband capacity)傳送數據需要傳輸以100000Hz或100MHz的頻率振動的方波。在 該條件下，連接器5將作為天線操作，外部電磁場和信號活動將通過該天線 而對信號造成幹擾並製造噪聲，連接器5必須由連接區域中的周圍的金屬屏 來保護。
圖3a和圖3b中示出了改造成用於在鐵路車輛中以寬帶能力連接數據通 信網絡的連接器5'，以縱向剖面顯示了一對匹配的連接器。每個連接器5， 包括設置用於插入接觸件保持器6的前端的金屬接觸殼20和位於該接觸殼 中的金屬接觸件21，該接觸件21穿過接觸殼延伸到位於接觸件保持器6的 後端的導電端子22。接觸殼20可拆卸地安裝在前座12中，導電端子容納在 接觸件保持器的後座14中，如上文所述。
接觸件21支撐在貫穿接觸殼20的中心孔23中，並且能夠從接觸殼20的前端插入。接觸件包括具有第一直徑的主體24和具有小於第一直徑的第二直徑的杆25，該杆從主體24向後延伸。主體24在兩個軸向都被限制在中心孔內。為此，孔23具有在孔內形成有徑向尺寸的前凸肩26和後凸肩27。由介電材料(例如聚合物材料)製成的間隔件28、 29插在徑向凸肩和主體24的相對端面之間。至少一個間隔件28由彈性材料製成並且在徑向具有柔性，從而能夠在徑向壓縮的情況下插入孔中。在受到徑向壓縮而插入的同時，柔性的間隔件能夠在前凸肩的後方徑向擴展，從而將接觸件的主體24軸向限制在前凸肩26的後方。
在圖中所示的實施方式中，間隔件28、 29同軸地支撐在接觸件21上，並且接觸件設置在貫穿接觸殼的孔的中心。因此間隔件能夠確保環狀間隙30的形成，該環狀間隙30為接觸殼中的接觸件提供電隔離。
杆25從主體24延伸穿過接觸殼20，從而杆的後端31伸出到接觸殼的後端之外。由介電材料製成的管32與杆同心地布置，將杆與金屬接觸殼20隔離。杆的後端31通過通道33伸入到接觸件保持器的後座14內，以與容納在後座14內的導電端子22接合。如圖所示，導電端子22可以為插座，該插座通過設置在其間的由介電材料製成的套筒34而固定地設置在後座中。此處的導線35通常是四線乙太網電路中所包括的單個導線，雖然該連接器也可以用於其它場合。
在圖3a的左側中，連接器5'顯示為具有內孔型接觸殼20。此處的接觸件21包括接觸銷36，該接觸銷36從接觸件的主體24的前端延伸到稍微位於內孔型接觸殼的開口內的距離。在圖3b的右側中，連接器5'顯示為具有插入型接觸殼20。此處的接觸件21包括接觸套管37，該接觸套管37在稍微位於插入型接觸殼的端部內的距離處在接觸件的主體24的端部開口。在連接操作中，延伸的接觸殼20先於相關聯的接觸件21與匹配的連接器接觸，從而在連接操作中引導接觸件21 ，並且在非連接狀態中保護接觸件21 。為了確保在連接操作中的電接觸，可以在接觸套管37中插入柔性的接觸件或電線套，如圖3a和圖3b中的38處所示。為了該目的，接觸表面通常還可以進行鍍處理。
通過在火車車鉤上支撐的連接模塊中引入連接器5，，火車車鉤和連接模塊可提供在相互連接的鐵路車輛之間進行寬帶通信的能力。在實踐中，在鐵路車輛之間提供100 Mb的數據接口也是在鐵路車輛中安裝寬帶的先決條件，這可以通過本發明的電磁屏蔽的連接器5'來實現。
權利要求
1.一種連接器(5』)，通過該連接器(5』)能夠在分別安裝於連接的鐵路車輛中的數據通信網絡之間傳輸信號，所述連接器包括接觸件保持器(6)，該接觸件保持器(6)設置成位於火車車鉤連接模塊(7)中，其特徵在於，所述連接器還包括金屬接觸殼(20)，該接觸殼(20)設置用於插入所述接觸件保持器(6)的前端；以及金屬接觸件(21)，該接觸件(21)位於所述接觸殼中，所述接觸件電隔離地穿過所述接觸殼延伸到位於所述接觸件保持器(6)的後端中的導電端子(22)。
2. 根據權利要求1所述的連接器，其中，所述接觸殼(20)和所述接觸 件(21)能夠一起從保持在所述連接模塊(7)中的所述接觸件保持器(6) 上拆卸下來。
3. 根據權利要求1或2所述的連接器，其中，所述接觸殼(20)在所述 接觸件(21)的前方延伸，以便在連接時先於所述接觸件與相匹配的連接器 接合。
4. 根據權利要求1至3中的任一項所述的連接器，其中，所述接觸件(21) 包括具有一直徑的金屬主體(24)和從該主體延伸並具有更小直徑的杆(25)， 所述主體位於穿過所述接觸殼(20)的中心軸向孔(23)中，並且所述杆(25) 沿軸向一直延伸到所述接觸殼(20)的後端的外側。
5. 根據權利要求4所述的連接器，其中，所述接觸件保持器(6)具有 用於設置所述接觸殼(20)的後端的前座(12)和與該前座相分離的後座(14)，所述後座用於設置導電端子(22)，並且從所述前座至所述後座的通道(33) 用於使所述接觸件(21)的杆(25)延伸至所述後座內。
6. 根據權利要求5所述的連接器，其中，所述接觸件的主體(24)被軸 向地限制在穿過所述接觸殼(20)的所述中心軸向孔(23)中所形成的徑向 前凸肩(26)和徑向後凸肩(27)之間，其中由介電材料製成的間隔件(28， 29)設置在所述前凸肩(26)和後凸肩(27)與所述接觸件的主體(24)的 相對端部之間。
7. 根據權利要求6所述的連接器，其中，所述間隔件(28， 29)支撐在 所述接觸件(21)上，並使得所述接觸件定心為與所述接觸殼(20)同心， 所述間隔件確保在所述中心軸向孔與所述接觸件的主體之間形成有環狀間 隙(30)。
8. 根據以上任意一項權利要求所述的連接器，其中，所述接觸殼(20) 為內孔型，所述接觸件包括從所述接觸件的主體(24)的前端延伸的接觸銷(36)。
9. 根據權利要求1至7中任意一項所述的連接器，其中，所述接觸殼(20) 為插入型，所述接觸件包括在所述接觸件的主體(24)的前端開口的接觸套 管(37)。
10. —種火車車鉤中的連接模塊(4; 7)，多個連接器(5， 5，)設置在 所述連接模塊的前部，並適於與相應的連接模塊的連接器配合，以便將通過 所述火車車鉤相互連接的鐵路車輛電連接，所述連接模塊的特徵在於，至少 一部分連接器(5')能夠通過被電磁屏蔽的權利要求1至9中任意一項所述的接觸件(21)而有效地以100MHz的頻率範圍傳送信號。
11. 根據權利要求10所述的連接模塊，其中，被電磁屏蔽的所述接觸件 (21)分別單獨地與四線乙太網電纜中所包括的單根導線連接。
12. —種火車車鉤，該火車車鉤包括根據權利要求10或11所述的連接 模塊(4; 7)。
13. —種鐵路車輛數據通信網絡，該鐵路車輛數據通信網絡包括數據傳 送接口，該數據傳送接口包括根據權利要求10或11所述的連接模塊(4; 7)。
全文摘要
本發明涉及一種連接器(5)，通過該連接器能夠在分別安裝於連接的鐵路車輛中的數據連通網絡之間傳送數據信號。該連接器包括設置成位於火車車鉤連接模塊(7)中的接觸件保持器(6)、設置用於插入接觸件保持器的前端的金屬接觸殼(20)、以及位於該接觸殼中的金屬接觸件(21)，該接觸件穿過接觸殼延伸到位於接觸件保持器的後端中的導電端子(22)。本發明還涉及一種火車車鉤中的連接模塊，其中多個連接器設置在連接模塊的前部，並且該連接器適於與相應的連接模塊的連接器配合，以便將通過火車車鉤相互連接的鐵路車輛電連接，並且其中至少一部分連接器能夠通過根據本發明的被電磁屏蔽的接觸件而有效地以100MHz的頻率範圍傳送信號。
文檔編號H01R13/646GK101626936SQ200880005157
公開日2010年1月13日 申請日期2008年2月14日 優先權日2007年2月15日
發明者A·韋斯特曼, T·達爾斯特倫 申請人:德爾納車鉤公司