Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft eine Schutzvorrichtung für eine optische Sensoreinrichtung für Schienenfahrzeuge, umfassend ein röhrenartiges Gehäuse mit einem Basisteil und einem trichterartigen Frontteil, wobei der trichterartige Frontteil einen Aussenkonus umfasst, dessen Aussenquerschnitt sich in Richtung einer Frontöffnung vergrössert und wobei in einem vorderen Abschnitt des Aussenkonus dessen Ausdehnung in einer ersten Ebene senkrecht zu einer Rohrachse des Gehäuses maximal ist und grösser als in einer zweiten Ebene, welche zur ersten Ebene senkrecht steht. Die Erfindung betrifft weiter eine optische Sensoreinrichtung mit einer solchen Schutzvorrichtung und ein Schienenfahrzeug mit einer derartigen optischen Sensoreinrichtung.

Stand der Technik

Es ist bekannt, optische Sensoren einzusetzen, um die Geschwindigkeit von Schienenfahrzeugen gegenüber der Schiene zu bestimmen. Dazu wird ein Sensor derart am Schienenfahrzeug angebracht, dass er von der Schiene zurückgeworfene Lichtstrahlen (im sichtbaren, Infrarot- und/oder UV-Bereich) erfassen kann. Üblicherweise ist eine ebenfalls am Schienenfahrzeug angeordnete Lichtquelle vorhanden, welche den vom Sensor erfassten Abschnitt der Schiene, insbesondere die Lauffläche, mit geeignetem Licht beleuchtet. Der Sensor und die Lichtquelle sind üblicherweise durch ein Schutzglas bzw. zwei gesonderte Schutzgläser vor Umgebungseinwirkungen geschützt. Das vom Sensor erfasste optische Signa! wird umgewandelt und in einer nachfolgenden Stufe ausgewertet. Es sind verschiedene Verfahren bekannt, um ausgehend vom optischen Signal die Geschwindigkeit des Schienenfahrzeugs zu ermitteln.

Unabhängig vom verwendeten Verfahren besteht dabei immer das Problem, dass das Schutzglas verschmutzen kann, wodurch die Transmission der ausgesandten und von der Schiene reflektierten Lichtstrahlen reduziert wird. Dies führt zu einem schwächeren Sensorsignal und damit zu einem schlechteren Signal-Rausch-Verhältnis. Bei starker Verschmutzung kann die Transmission derart reduziert sein, dass das Signal gar nicht mehr feststellbar ist. Je nach Art der Weiterverarbeitung kann eine Verschmutzung des Schutzglases die Erfassung der reflektierten Lichtstrahlen nicht nur quantitativ, sondern auch hinsichtlich der Bildqualität beeinträchtigen.

Aufgrund der Anbringung der optischen Sensoren an der Unterseite des Schienenfahrzeugs ist eine Reinigung des Schutzglases aufwendig. Es wird deshalb ein möglichst langes Reinigungsintervall angestrebt. Entsprechend soll eine Verschmutzung des Sensors nach Möglichkeit von vornherein vermieden werden. Zu diesem Zweck sind Schutzvorrichtungen bekannt, die zwischen dem Schutzglas und der Schiene angeordnet sind. Sie umfassen ein röhrenartiges Gehäuse mit einem dem Sensor zugewandten Basisteil und einem der Schiene zugewandten trichterartigen Frontteil. Als röhrenartiges Gehäuse wird im vorliegenden Zusammenhang ein im Wesentlichen formstabiles Gebilde verstanden, welches eine durchgängige Öffnung aufweist, durch welche Lichtstrahlen zwischen Schiene und Sensor (und ggf. zwischen Lichtquelle und Schiene) passieren können.

Bei der Dimensionierung des Gehäuses ist zu beachten, dass ein längeres Gehäuse das Schutzglas des Sensors in der Regel besser vor einer Verschmutzung schützt als ein kürzeres. Gleichzeitig werden aber auch die möglichen Strahlengänge für die Lichtstrahlen eingeschränkt, so dass längere Gehäuse bzw. zumindest deren trichterartiger Frontteil mit grösserem Querschnitt ausgeführt werden müssen als kurze Gehäuse. Ferner ist zu beachten, dass in der Regel ein besseres Signa! erhalten werden kann, wenn sich der Sensor nahe an der Schiene befindet, das Gehäuse muss aber - wie alle auf der Unterseite des Schienenfahrzeugs angeordneten Komponenten - einen vorgeschriebenen Mindestabstand zur Schiene haben, es darf in ein gewisses Lichtraumprofi! oberhalb der Schiene nicht eingreifen. Ferner dürfen sich die Gehäuse auch in seitlicher Richtung nicht über ein vorgeschriebenes Mass hinaus erstrecken. Diese Erfordernisse sprechen tendenziell für kurze Gehäuse, die wiederum eine schlechtere Wirkung gegen Verschmutzungen des Schutzglases haben.

Die bekannten Schutzvorrichtungen stellen somit stets einen Kompromiss zwischen einer guten Schutzwirkung vor Verschmutzung und einer hohen erzielbaren Signalqualität dar.

Das deutsche Gebrauchsmuster Nr. 20 201 3 100 973 IM der vorliegenden Anmelderin schlägt vor, die Schutzvorrichtung nicht kreissymmetrisch sondern so auszubilden, dass im Bereich eines maximalen Aussenquerschnitts ihres Gehäuses in einer Ebene senkrecht zu einer Rohrachse des Gehäuses eine erste Ausdehnung grösser ist als eine zweite Ausdehnung, welche zur ersten Ausdehnung senkrecht steht. Es hat sich gezeigt, dass diese Anordnung im Vergleich zu vorbekannten Anordnungen eine gute Signalqualität bei verbessertem Schutz gegen Verschmutzungen des Schutzglases ermöglicht. Nichtsdestotrotz besteht weiterhin der Wunsch nach einer zusätzlichen Verbesserung des Schutzes gegen Verschmutzungen. Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine dem eingangs genannten technischen Gebiet zugehörende Schutzvorrichtung zu schaffen, welche eine weiter verbesserte Schutzwirkung vor Verschmutzung bei hoher Signalqualität ermöglicht. Die Lösung der Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 definiert. Gemäss der Erfindung umfasst die Schutzvorrichtung ein Innenrohr mit kreisringförmigem Querschnitt, welches mindestens in einem vorderen Bereich vom Aussenkonus umschlossen ist.

Als Rohrachse wird im vorliegenden Zusammenhang eine Symmetrieachse oder zentrale Achse durch die Öffnung des Gehäuses verstanden. Die erste und die zweite Ebene enthalten die Rohrachse. Falls die Rohrachse vertikal ausgerichtet ist, so sind die erste und die zweite Ebene vertikale Ebenen. Als "Aussenkonus" wird vorliegend ein rohrartiger Hohlkörper verstanden, dessen Querschnitt sich in Richtung der Frontöffnung monoton vergrössert. Der Querschnitt kann beispielsweise die Form einer Ellipse (mit sich vergrössernder Haupt- und gegebenenfalls Nebenachse) aufweisen, die Querschnittsform kann aber auch zugespitzt sein oder die Form eines Polygons, z. B. eines Sechsecks (mit Vorteil mit abgerundeten Ecken) aufweisen. Der Aussenkonus kann hinter dem vorderen Abschnitt einen hinteren Abschnitt aufweisen, in welchem die Ausdehnung sowohl in der ersten als auch in der zweiten Ebene gleich gross ist, es ist aber auch möglich, dass die Ausdehnung in der ersten Ebene stets grösser ist als in der zweiten Ebene. Der Durchmesser des Innenrohrs muss entlang von dessen axialer Ausdehnung nicht konstant sein, in der Regel wird aber in jeder Ebene senkrecht zur Rohrachse die Ausdehnung des Innenrohrs in der ersten Ebene mit seiner Ausdehnung in der zweiten Ebene übereinstimmen.

Im Folgenden bezeichnet "vorne" die Lage der Frontöffnung entlang der Rohrachse, während die optische Sensoreinrichtung, namentlich das Sensorgehäuse einer optischen Sensoreinrichtung, "hinten" angebracht wird. Das Gehäuse umfasst somit in einem vorderen Bereich einen nicht kreissymmetrischen Aussenkonus, welcher ein kreissymmetrisches Innenrohr umschliesst. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Kombination eine gegenüber bekannten Geometrien weiter verbesserte Schutzwirkung gegen das Verschmutzen des Schutzglases erreicht werden kann. Eine gute Abschirmung des Messfelds von durch den Luftstrom transportierten Schmutz-, Staub-, Regen- und Schneepartikeln garantiert eine eindeutige und zuverlässige Geschwindigkeitsmessung mittels der optischen Sensoreinrichtung.

Eine optische Sensoreinrichtung für Schienenfahrzeuge, welche von der Lehre der Erfindung Gebrauch macht, umfasst also ein Sensorgehäuse und mindestens eine solche Schutzvorrichtung, welche am Sensorgehäuse befestigt ist. Darunter fallen auch Sensoreinrichtungen, bei welchen das Gehäuse für den Sensor (und ggf. die Beleuchtung) einstückig mit der Schutzvorrichtung ausgebildet ist.

Die Sensoreinrichtung ist nun mit Vorteil derart am Schienenfahrzeug und die Schutzvorrichtung derart an der Sensoreinrichtung angebracht, dass sich die erste Ebene im Wesentlichen senkrecht zu einer Radachse von Laufrädern des Schienenfahrzeugs erstreckt, also im Betrieb des Schienenfahrzeugs im Wesentlichen parallel zur Schiene (d. h. in Fahrtrichtung). Durch die erfindungsgemässe Geometrie wird also der Platzbedarf in Querrichtung reduziert, ohne dass der Strahlengang in Längsrichtung beschränkt wird. Die Lichtquelle und der Sensor lassen sich somit in Fahrtrichtung hintereinander anordnen, und der Strahlengang verläuft im Wesentlichen in einer Vertikalebene parallel zur Schiene.

Es hat sich gezeigt, dass die Kombination eines kreissymmetrischen Innenrohrs mit einem asymmetrischen Aussenkonus eine gute Signalqualität ermöglicht, aufgrund der erfindungsgemässen Geometrie ist gleichzeitig auch ein guter Schutz gegen Verschmutzungen des Schutzglases gegeben. Bevorzugt beträgt die erste Ausdehnung mindestens das 1 .2-fache der zweiten Ausdehnung, bevorzugt mindestens das 1 .33-fache. Es hat sich gezeigt, dass eine entsprechende Geometrie die Erfordernisse hinsichtlich der mechanischen Stabilität des Gehäuses, der Reduktion des Platzbedarfs in der schmaleren Richtung und der Erfassung der reflektierten Strahlung zu erfüllen vermag. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Ausdehnung des Aussenkonus in der zweiten Ebene entlang einer axialen Ausdehnung des Aussenkonus im Wesentlichen konstant. Ausgehend vom hinteren Ende des Aussenkonus erweitert sich dieser also nur in der ersten Ebene und daran angrenzenden Winkelbereichen, während der Querschnitt in der zweiten Ebene im Wesentlichen konstant bleibt. "Im Wesentlichen konstant" bedeutet insbesondere, dass der absolute Zuwachs der Ausdehnung in der zweiten Ebene höchstens 20 % des absoluten Zuwachses der Ausdehnung in der ersten Ebene beträgt. Besonders bevorzugt bleibt die Ausdehnung in der zweiten Ebene bis auf Fertigungstoleranzen konstant. Es sind andere Ausführungsformen denkbar, bei welchen sich auch die Ausdehnung in der zweiten Ebene in Richtung der Frontöffnung substanziell vergrössert. Dabei ist die Vergrösserung geringer als in der ersten Ebene und/oder der Aussenkonus weist bereits an seinem hinteren Ende eine asymmetrische Form auf.

Bevorzugt umfasst das Innenrohr einen vorderen Abschnitt, in welchem sich ein Querschnitt des Innenrohrs in Richtung Frontöffnung verringert. Das Innenrohr und der Aussenkonus schliessen somit einen sich in Richtung der Frontöffnung erweiternden Raum ein. Ist die Ausdehnung des Aussenkonus in axialer Richtung im Bereich der zweiten Ebene im Wesentlichen konstant, ändert sich die Form des eingeschlossenen Raums in axialer Richtung. Sie ist im Bereich des hinteren Endes des Aussenkonus beispielsweise ungefähr kreisringförmig und weist im Bereich der Frontöffnung einen in der ersten Ebene und in angrenzenden Winkelbereichen stark erweiterten Bereich auf.

Bevorzugt beträgt im Bereich des vorderen Abschnitts in einem axialen Querschnitt in der ersten Ebene ein Winkel zwischen Innenrohr und Aussenkonus 1 5 - 35°, bevorzugt 1 8 - 28°. Bevorzugt weisen sowohl das Innenrohr als auch der Aussenkonus bezogen auf die Rohrachse einen konstanten Winkel auf, so dass der Winkel über den gesamten Frontteil konstant ist. Der Winkel zwischen Rohrachse und Aussenkonus ist dabei bevorzugt grösser als der Winkel zwischen Rohrachse und Innenrohr. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Winkel zwischen Rohrachse und Aussenkonus beispielsweise 1 0 - 22°, der Winkel zwischen Rohrachse und Innenrohr 5 - 1 2°. Andere Winkel sind möglich, insbesondere können kleinere Winkel gewählt werden, wenn die axiale Ausdehnung sowohl des Innenrohrs als auch des Aussenkonus besonders lang gewählt wird.

Mit Vorteil ist das Innenrohr aus einem Metallblech gefertigt. Als Material kommen beispielsweise Aluminium, eine Aluminiumlegierung wie AlMgSi 1 oder rostfreier Stahl in Frage. Es hat sich gezeigt, dass diese Materialwahl einen strömungstechnisch günstigen und dauerhaften Aufbau ermöglicht und zwar auch bei den verhältnismässig starken mechanischen Einflüssen wie sie beispielsweise durch das Anhaften von Schnee erzeugt werden. Alternativ ist das Innenrohr durch ein anderes Material gebildet, z. B. einen geeigneten Kunststoff. Es kann auch einstückig mit dem Aussenkonus ausgebildet sein.

Es hat sich gezeigt, dass sich besonders gute schmutzabweisende Eigenschaften ergeben, wenn eine durch eine Frontöffnung des Innenrohrs gebildete Ebene in axialer Richtung hinter eine durch die Frontöffnung des Aussenkonus gebildete Ebene zurückversetzt ist. Der Versatz beträgt mit Vorteil 2 - 30 mm, bevorzugt 5 - 20 mm.

Alternativ kann das vordere, der Frontöffnung zugewandte Ende des Innenrohrs in derselben Ebene liegen wie das vordere Ende des Aussenkonus oder gar über diesen hervortreten.

Mit Vorteil ist der Aussenkonus aus einem flexiblen Material, insbesondere aus einem Elastomer, gefertigt. Geeignet ist beispielsweise ein Synthesekautschuk wie Chloropren- Kautschuk oder Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk (EPDM), die Härte beträgt beispielsweise zwischen 60 und 80 Shore A. Ein aus einem solchen Material gefertigter Aussenkonus ist im Wesentlichen formstabil, kann sich aber bei einer mechanischen Einwirkung verformen und kehrt nach dem Ende der mechanischen Einwirkung wieder in seine ursprüngliche Form zurück. Durch Einsatz geeigneter Elastomere lässt sich der Aussenkonus mit geringem Gewicht ausbilden, er ist zudem wenig anfällig auf Umwelteinflüsse wie Frost oder Feuchtigkeit. Je nach geltenden Vorschriften ist es zudem möglich, dass an der Schienenfahrzeugunterseite angeordnete flexible Elemente einen geringeren Abstand zur Schiene einnehmen dürfen als solche aus starren Materialien, dass also durch den Einsatz eines flexiblen Aussenkonus der Abstand der Frontöffnung von der Schiene reduziert werden kann. Dies reduziert zum Einen die Einwirkung von Streulicht, zum Anderen kann der Sensor bei gleichem Schutz vor Verschmutzungen des Schutzglases näher an der Schiene platziert werden, was wie oben ausgeführt ein besseres Signal ermöglicht. Bevorzugt umfasst der Aussenkonus im Bereich der Frontöffnung eine Verstärkung. Diese kann durch eine Vergrösserung des Materialquerschnitts, z. B. durch einen Wulst, oder einen Ring aus einem formstabilen Material, z. B. einem Metall, ausgebildet sein. Die Verstärkung verbessert die mechanische Stabilität des Gehäuses, insbesondere bei mechanischen Einfl üssen wie sie beispielsweise durch das Anhaften von Schnee erzeugt werden. Wenn das Gehäuse ansonsten aus einem flexiblen Material gefertigt ist, behindert sie aber die an sich gewünschte Verformbarkeit bei externen Einwirkungen kaum.

Mit Vorteil ist der Aussenkonus an einem auf das innenrohr aufschiebbaren Element ausgebildet. Das Innenrohr dient so als Träger für den Aussenkonus, wodurch sich eine einfache und stabile Konstruktion ergibt. Der Aussenkonus ist zudem bei Bedarf (z. B. zu Reinigungszwecken oder zum Ersatz) einfach von der Schutzvorrichtung entfernbar. Bevorzugt umfassen sowohl das Innenrohr als auch der Aussenkonus einen kreiszylindrischen Abschnitt, wobei der Innendurchmesser des Abschnitts des Aussenkonus dem Aussendurchmeser des Abschnitts des Innenrohrs im Wesentlichen entspricht, so dass die beiden Abschnitte miteinander zusammenwirken können. Durch die überlappende Anordnung des I nnenrohrs und des daran befestigten Aussenkonus ergibt sich eine gute Abdichtung gegen Umwelteinflüsse.

Bevorzugt ist eine Geometrie des Innenrohrs und des aufschiebbaren Elements derart ausgebildet, dass sich eine axiale Position des aufschiebbaren Elements in Bezug auf das Innenrohr verstellen lässt. Die Länge der kreiszylindrischen Abschnitte ist beispielsweise so, dass sich ein Verstellweg von einigen mm bis einigen cm ergibt. Dies ermöglicht eine einfache Anpassung der optischen Sensoreinrichtung an das jeweilige Schienenfahrzeug. Durch das Verschieben des Aussenkonus ergibt sich zudem ein unterschiedlicher Versatz des Innenrohrs in Bezug auf die Frontöffung des Aussenkonus, so dass die Verstellung auch zur Optimierung der schmutzabweisenden Wirkung herangezogen werden kann. Vorzugsweise umfasst die Schutzvorrichtung ein umlaufendes Spannelement, welches einen auf das Innenrohr aufgeschobenen Bereich des aufschiebbaren Elements umschliesst und zur Fixierung des Elements am I nnenrohr spannbar ist. Das Spanneiement ist beispielsweise in der Art einer Schlauchschelle ausgebildet. Es ermöglicht eine einfache, sichere und flexible Verbindung zwischen Aussenkonus und Innenrohr.

Alternativ wird der Aussenkonus nicht auf das Innenrohr aufgeschoben, sondern beispielsweise unabhängig von diesem mantel- oder stirnseitig am Sensorgehäuse befestigt.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Schutzvorrichtung eine Heizung. Die Heizung heizt insbesondere das Innenrohr der Schutzvorrichtung.

Eine Heizung der Schutzvorrichtung ermöglicht den Gebrauch der Schutzvorrichtung auch bei Eis und Schnee. Durch eine Heizung wird verhindert, dass Eis und/oder Schnee festfrieren und so den Strahlengang ganz oder teilweise verschliessen. Eine Heizung der Schutzvorrichtung hat damit eine andere Funktion als eine Heizung des Sensors, die teilweise dafür verwendet wird, ein Beschlagen zu verhindern.

Alternativ zur Nutzung einer Heizung kann die Schutzvorrichtung geometrisch so gestaltet werden, dass Eis und/oder Schnee sich nur schwer ansetzen können oder zumindest den Strahlengang lange nicht behindern. Dies verhindert allerdings eine Optimierung der Geometrie zur Schutzwirkung und funktioniert wohl auch nur bei moderaten Schnee- und/oder Eisvorkommen. Eine derartige geometrische Gestaltung kann auch mit einer Heizung kombiniert werden.

Vorzugsweise ist die Heizung eine Flächenheizung, welche auf der Innenseite des Innenrohres angebracht ist. Bevorzugt ist diese Flächenheizung zumindest teilweise mit einer Anti-Haft-Beschichtung ausgerüstet. Bei Flächenheizungen handelt es sich typischerweise um Silikon- oder Kaptonfolien oder - matten mit integrierten Heizelementen. Weiter gibt es auch Ausführungen mit speziellen Tinten, welche in Polyesterfolien gefasst sind. Grundsätzlich kann aber auch eine andere Art von Heizung verwendet werden, die eine Fläche im Wesentlichen gleichmässig heizt. Eis und Schnee stören besonders innerhalb des Innenrohres, da sie dort den Sensor blockieren und so das zu messende Signal stören. Aus Energiespar- und Regelungsgründen ist es am einfachsten und günstigsten, eine Heizung direkt dort zu platzieren, wo ihre Heizwirkung gebraucht wird und somit auf Wärmeleitung durch andere Bauteile zu verzichten. Flächenheizungen der oben genannten Art und insbesondere Silikonflächenheizungen sind genügend robust, um direkt auf der Innenseite des Innerohres eingesetzt werden zu können.

Alternativ zu einer Heizung auf der Innenseite des Innenrohres könnte das Innenrohr von aussen geheizt werden, so dass sich das Innenrohr durch Wärmeleitung auch auf der Innenseite erwärmt. Eine solche Konstruktion schützt die Heizung vor Umwelteinflüssen, benötigt aber mehr Energie und lässt sich weniger gut regeln.

In einer Ausführungsform weist das Innenrohr und/oder der Aussenkonus des Spritzschutzes mindestens eine seitliche Öffnung auf, durch die ein Zugang zu zumindest einzelnen Teilen der Heizung gegeben ist oder die einzelnen Teilen den nötigen Platz lässt. Auf diese Art kann eine Heizung mit Standardbauteilen verwendet werden, die Heizung einfacher installiert und angeschlossen werden und/oder die Auswahl und Gestaltung der Heizungsbauteile ist weniger eingeschränkt.

Eine auf der Innenseite des Innenrohrs angebrachte Heizung lässt sich mit einer Anti-Haft Beschichtung versehen. Insbesondere kann eine Silikonflächenheizung mit einer Teflon- Beschichtung versehen werden. Eine solche Beschichtung erschwert das Anfrieren von Eis und Schnee sowie das Anhaften von anderen Verschmutzungen. Durch die Beschichtung wird nur wenig Heizenergie benötigt, damit Eis und Schnee von der Heizungsoberfläche abgleitet und somit das Innenrohr von störenden Verschmutzungen befreit wird.

Auch wenn es keine Heizung gibt oder diese nicht auf der Innenseite des Innenrohres angebracht ist, kann die Innenseite des Innenrohres mit einer Anti-Haft-Beschichtung, z.B. aus Teflon, versehen sein. Auch in diesen Fällen wird ein Ansetzen von Verschmutzungen, Eis und Schnee erschwert.

Die Heizung kann auf verschiedene Arten geschaltet und gesteuert werden. In einer Ausführungsform wird sie mit einem Thermostat auf einer konstanten Temperatur über dem Taupunkt gehalten. Diese Temperatur liegt bevorzugt über 20°C, besonders bevorzugt zwischen 30°C und 40°C. In einer anderen Ausführungsform ist es aber auch möglich, dass die Heizung an die Auswerteelektronik des Sensors gekoppelt ist und bei sich verschlechternden Messungen für ein gewisses Zeitintervall heizt. Eine I ntervallheizung ist auch unabhängig von den Messungen möglich. Es ist möglich, dass sich die unterschiedlichen Arten der Schaltung und Steuerung über ein Steuergerät wählen lassen.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Heizung vorzugsweise auch mit einem Übertemperaturschutz ausgerüstet. Dieser ist so gestaltet, dass die Heizung zum Beispiel bei Überschreiten einer definierten Schwellentemperatur abgeschaltet wird. Diese Schwellentemperatur liegt bevorzugt bei 60°C und besonders bevorzugt bei 80°C für Silikonheizungen. Bevorzugt wird bei der Wahl einer geeigneten Schwellentemperatur allerdings primär auf die Belastungsgrenzen der Heizung und des Materials des Spritzschutzes geachtet. Ein Übertemperaturschutz verhindert oder minimiert eine Beschädigung im Falle einer Fehlfunktion der Heizung.

Bevorzugt umschliessen bei am Sensorgehäuse angebrachter Schutzvorrichtung ein Schutzglas des Sensorgehäuses und das Innenrohr ein erstes Volumen, welches ebenfalls in die Frontöffnung mündet. Das Innenrohr und der Aussenkonus umschliessen ferner ein zweites Volumen, welches in die Frontöffnung mündet. Dabei sind das erste Volumen und das zweite Volumen ausser im Bereich der Frontöffnung gegeneinander abgeschlossen. Dies bedeutet, dass keine nennenswerte Strömung zwischen dem ersten und dem zweiten Volumen entstehen kann, ein nahtloser, luftdichter Abschluss ist nicht notwendig.

Das zweite Volumen erzeugt beim Betrieb des Schienenfahrzeugs eine Luftströmung, welche ein Eindringen von Schmutzpartikeln, Schmutzwasser oder Schnee in das erste Volumen und damit in den Bereich des Schutzglases verhindert. Das Innenrohr ist bevorzugt fest und abgedichtet am Sensorgehäuse der Sensoreinrichtung befestigt oder mit diesem einstückig ausgebildet. So ist auch bei minimalen Innenrohrdimensionen, welche eng an das Mess- und Beleuchtungsfeld angepasst sind, sichergestellt, dass keine Abschattung des Sensors stattfindet. Das Innenrohr ist aus demselben Grund mit Vorteil aus einem starren Material hergestellt, z. B. einer Aluminiumlegierung wie AlMgSi 1 .

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform umfasst in Kombination: a) ein Innenrohr mit einem hinteren kreiszylindrischen Abschnitt und einem vorderen, sich in Richtung zur Frontöffnung verengenden Abschnitt; b) einen Aussenkonus mit einem hinteren kreiszylindrischen Abschnitt und einem vorderen Abschnitt, in welchem sich der Querschnitt in der ersten Ebene in Richtung zur Frontöffnung hin erweitert, wobei der Querschnitt in der zweiten Ebene in Richtung zur Frontöffnung hin konstant bleibt; wobei der Aussenkonus mit seinem kreiszylindrischen Abschnitt auf den kreiszylindrischen Abschnitt des Innenrohrs aufgeschoben ist.

Eine weitere Ausführungsform umfasst in Kombination: a) ein Innenrohr mit einem hinteren kreiszylindrischen Abschnitt und einem vorderen, sich in Richtung zur Frontöffnung verengenden Abschnitt; b) einen Aussenkonus mit einem hinteren kreiszylindrischen Abschnitt und einem vorderen Abschnitt, in welchem sich der Querschnitt in an die erste Ebene angrenzenden Bereichen erweitert, wobei der Querschnitt in an die zweite Ebene angrenzenden Bereichen konstant bleibt; wobei der Aussenkonus mit seinem kreiszylindrischen Abschnitt auf den kreiszylindrischen Abschnitt des Innenrohrs aufgeschoben ist.

Aus der nachfolgenden Detailbeschreibung und der Gesamtheit der Patentansprüche ergeben sich weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen der Erfindung. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die zur Erläuterung des Ausführungsbeispiels verwendeten Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 Ein Schrägbild einer Sensoreinrichtung mit einer erfindungsgemässen

Schutzvorrichtung und einem erfassten Schienenabschnitt; Fig. 2A, B vertikale Querschnitte durch die Sensoreinrichtung entlang der Haupt- und der Nebenachse;

Fig. 3 ein Schrägbild des Mantelstücks der Schutzvorrichtung; und

Fig. 4 eine Ansicht des Mantelstücks von vorne.

Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung

Die Figur 1 ist ein Schrägbild einer Sensoreinrichtung mit einer erfindungsgemässen Schutzvorrichtung und einem erfassten Schienenabschnitt. Die Sensoreinrichtung 1 umfasst ein Sensorgehäuse 10, an welchem die erfindungsgemässe Schutzvorrichtung 20 befestigt ist. Die Schutzvorrichtung 20 umfasst ein Gehäuse mit einem Aussenkon us mit länglichem Querschnitt. Die Sensoreinrichtung 1 ist derart am Schienenfahrzeug befestigt, dass die Hauptachse des Aussenkonus, d. h. die Ebene der grossen Ausdehnung, im Wesentlichen parallel ist zu einer Hauptausdehnung der erfassten Schiene 30.

Die Figuren 2A und 2B zeigen vertikale Querschnitte durch die Sensoreinrichtung entlang der Haupt- und der Nebenachse. Das Sensorgehäuse 10 aus Aluminiumguss umfasst einen Hauptteil 1 1 mit einem kreisförmigen Querschnitt. An dessen hinteren, d. h. der Schiene 30 abgewandten Ende ist ein Deckel 1 2 angeordnet, in welchem der Sensor 1 3 befestigt ist. Der Sensor 13 ist mit einer Buchse 14 an der Deckelaussenseite verbunden. Die Sensoreinrichtung 1 lässt sich mit Befestigungsklemmen 1 5a, 1 5b an geeigneten Halteeinrichtungen des Schienenfahrzeugs befestigen. Nach vorne, d. h. in Richtung der erfassten Schiene 30 an den Hauptteil 1 1 des Sensorgehäuses 1 0 anschliessend ist ein Aufnahmeteil 1 6 gebildet. Dieser hat einen elliptischen Querschnitt, wobei eine Grenzfläche des Hauptteils 1 1 unmittelbar und gerade in die Grenzfläche des Aufnahmeteils 1 6 übergeht, während sich diametral entgegengesetzt der Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts des Hauptteils 1 1 über einen konischen Übergangsabschnitt zur Hauptachse des elliptischen Querschnitts des Aufnahmeteils 1 6 erweitert. Der Hauptteil 1 1 ist also bezüglich des Aufnahmeteils 1 6 exzentrisch angeordnet.

Im gegenüber dem Hauptteil 1 1 erweiterten Abschnitt des Aufnahmeteils 16 ist eine Lichtquelle 1 7 aufgenommen. Diese ist schräg, anliegend an den konischen Übergangsabschnitt, im Aufnahmeteil 1 6 befestigt, so dass von ihr ausgesandtes Licht in einem vorgegebenen Winkel auf die Lauffläche des Kopfs der Schiene 30 trifft, der Lichtkegel 40 ist in der Figur 1 angedeutet. Die Mündung des Aufnahmeteils 1 6 wird durch einen Abschnitt mit der Geometrie eines Zylinders mit elliptischer Grundfläche gebildet.

Im Bereich der Mündung des Aufnahmeteils 1 6 ist ein Schutzglas 1 8 aus Borosilikatglas befestigt. Das Schutzglas 1 8 stützt sich über je einen elliptischen O-Ring an der hinteren Seite an einem in den Aufnahmeteil 1 6 eingeschobenen ellptischen Einsatz 1 6a und an der vorderen Seite an einem Übergangsstück 1 9 aus Aluminiumguss ab. Das Übergangsstück 1 9 ist durch mehrere umlaufend angeordnete, axial verlaufende Schrauben mit der Stirnseite des Aufnahmeteils 1 6 verschraubt und schliesst mit dem Schutzglas 1 8 das Sensorgehäuse 10 nach vorne ab. Der Aussenquerschnitt des Übergangsstücks 19 entspricht im hinteren Abschnitt dem der Mündung benachbarten Innenquerschnitt des Aufnahmeteils 1 6. Im vorderen Abschnitt ist die Form des Übergangsstücks 19 kreiszylindrisch.

In diesen vorderen Abschnitt des Übergangsstücks 19 ist das Innenrohr 2 1 der Schutzvorrichtung 20 eingeschoben. Das Innenrohr 2 1 ist aus Aluminiumblech gefertigt. Es ist mittels dreier gleichmässig über den Umfang verteilter radialer Schrauben 2 1 c am Übergangsstück 1 9 fixiert und stützt sich über einen Kragen 21 d an der Stirnseite des Übergangsstücks 1 9 ab. Das Innenrohr 21 setzt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem kreiszylindrischen hinteren Rohrabschnitt 2 1 a und einem damit verschraubten konischen vorderen Rohrabschnitt 2 1 b zusammen. Auf das Innenrohr 21 ist ein Mantelstück 22 aufgeschoben. Dieses weist einen kreiszylindrischen hinteren Teil 22a sowie einen asymmetrisch konischen vorderen Teil 22b auf. Der Innenquerschnitt des kreiszylindrischen hinteren Teils 22a entspricht im Wesentlichen dem Aussenquerschnitt des kreiszylindrischen hinteren Rohrabschnitt 21 a des Innenrohrs 2 1. Die entsprechenden Abschnitte lassen sich somit passend zusammenfügen, so dass das Mantelstück 22 auf dem Innenrohr 21 in axialer Richtung verschieblich gehalten ist.

Der Querschnitt des asymmetrisch konischen Teils erweitert sich in einer ersten vertikalen Ebene (siehe Figur 2A), bleibt aber in einer dazu senkrechten zweiten vertikalen Ebene konstant (siehe Figur 2B). Es ergibt sich im Bereich der vorderen Öffnung - wie in der Figur 4 gut ersichtlich - ein asymmetrischer, länglicher Querschnitt. Zwischen dem Innenrohr 21 und dem Mantelstück 22 ist ein Zwischenraum 23 ausgespart. Aufgrund des sich in Richtung der Mündung der Schutzvorrichtung 20 verengenden Innenrohrs 21 umläuft dieser Zwischenraum 23 das gesamte Innenrohr 21 , sein Querschnitt erweitert sich jedoch in den an die erste Ebene angrenzenden Bereichen. Im Betrieb wird das Mantelstück 22 bevorzugt in eine axiale Stellung relativ zum Innenrohr 2 1 gebracht, in welcher es über das Innenrohr 21 hinaus ragt. Es hat sich gezeigt, dass sich aufgrund der sich daraus ergebenden Strömungsverhältnisse die Verschmutzung des Schutzglases reduzieren lässt.

Das Mantelstück 22 lässt sich mit einer Spannvorrichtung in der Art einer an sich bekannten Schlauchschelle an der gewünschten Position auf dem Innenrohr 21 fixieren.

Das Mantelstück der Schutzvorrichtung ist in den Figuren 3 und 4 genauer dargestellt: Die Figur 3 ist ein Schrägbild des Mantelstücks, die Figur 4 zeigt eine Ansicht des Mantelstücks 22 von vorne, d. h. von der Mündungsöffnung her.

Das Mantelstück 22 ist einstückig aus Chloropren-Kautschuk mit einer Härte von 67 Shore A gefertigt. Es umfasst den erwähnten kreiszylindrischen hinteren Teil 22a sowie den asymmetrisch konischen vorderen Teil 22b. An seiner freien Stirnseite ist der vordere Teil 22b mit einem Wulst versehen. Während das Mantelstück 22 eine gewisse Flexibilität aufweist, stellt der Wulst sicher, dass die Form der Mündung des Mantelstücks 22 auch bei einwirkenden Kräften (z. B. durch anhaftenden Schnee usw.) erhalten bleibt bzw. das Mantelstück 22 nach einer temporären Verformung in seine vorgegebene Form zurückkehrt.

Der kreiszylindrische hintere Teil 22a hat einen Aussendurchmesser von 1 02 mm. Entlang der zweiten Ebene (der Nebenebene) ist der Querschnitt des Mantelstücks 22 im Wesentlichen konstant, der Aussendurchmesser vergrössert sich lediglich aufgrund des Wulstes auf 1 1 0 mm. In der ersten Ebene (der Hauptebene) erweitert sich der Querschnitt ausgehend von ungefähr der Hälfte der axialen Länge des Mantelstücks 22. Der Aussendurchmesser beträgt am vorderen Ende (inkl. Wulst) 1 55 mm.

Demgegenüber verringert sich der Durchmesser des kreiszylindrischen Innenrohrs im vorderen Rohrabschnitt 2 1 b. Es ergibt sich in der ersten Ebene ein Winkel zwischen der Aussenwand des vorderen Rohrabschnitts 2 1 b und der Innenwand des Mantelstücks 22 von ca. 23°.

Das Mantelstück 22 räumt allfällige Schneemassen aus dem Messbereich und verhindert, dass Steine, Eis- oder Dreckpartikel direkt an das Innenrohr 2 1 treffen oder an diesem haften bleiben. Die Strömung des Fahrtwindes wird im Bereich der Kante des Mantelstücks 22 gebrochen. Es bildet sich ferner eine wirbelartige Luftströmung im Volumen, welches zwischen dem Mantelstück und dem Innenrohr eingeschlossen ist. Diese Luftströmung verhindert ein direktes Eindringen von Schmutz in das Innenrohr 21 und sorgt dafür, dass einströmende Partikel sich mehrheitlich in diesem Bereich an die Innenwand des Mantelstücks 22 absetzen. Der verringerte Öffnungsquerschnitt des Innenrohrs 21 erschwert zusätzlich das Vordringen von Schmutz zum Sensorglas.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere kann die Schutzvorrichtung auch in Kombination mit anders gestalteten oder aufgebauten Sensorgehäusen eingesetzt werden. Die Geometrie der Schutzvorrichtung kann sich ebenfalls von derjenigen des Ausführungsbeispiels unterscheiden. So können insbesondere der Innen- und der Aussenkonus eine andere Querschnittform aufweisen, und die Längenverhältnisse können anders gewählt sein. Dasselbe gilt für die beispielhaft angegebenen absoluten Grössenangaben. Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Erfindung eine Schutzvorrichtung für eine optische Sensoreinrichtung für Schienenfahrzeuge geschaffen wird, welche eine gute Schutzwirkung vor Verschmutzung bei hoher Signalqualität ermöglicht.