DE10146670C1 - Stromabnehmer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehmer, umfassend ein Stromabnehmergestell sowie eine Wippe (10), die ihrerseits Schleifleisten (12, 14) sowie diese aufnehmende erste Halterungen (16, 18) umfasst, deren jeweilige Enden untereinander über jeweils ein starres Verbindungselement (20) verbunden sind, das seinerseits über zumindest ein Federelement (28, 30) mittelbar oder unmittelbar mit dem Stromabnehmergestell verbunden ist. Damit im gewünschten Umfang sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Abfederung der Schleifleisten in Fahrtrichtung bei gleichzeitiger Querstabilität erfolgt, ist vorgesehen, dass das Federelement (28, 30) eine Biegefeder ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehmer mit einem Stromabnehmergestell sowie einer Wippe, die Schleifleisten und diese aufnehmende Halterungen umfasst, deren jeweilige Enden über ein starres, eine U-förmige Geometrie mit Seitenschenkeln und einem Querschenkel aufweisendes Verbindungselement verbunden sind, das über Federelemente mittelbar oder unmittelbar mit dem Stromabnehmergestell verbunden ist.

Ein entsprechender Stromabnehmer ist der DE 42 19 112 A1 zu entnehmen. Dabei werden die Enden der Halterungen von Schleifleisten über als Druckstäbe bezeichnete U-förmige Bügel verbunden, die über elastische Zugmittel mit dem Stromabnehmergestell verbunden sind. Bei den Zugmitteln kann es sich um gewellte Flachfedern, Druckstäbe oder starre Stäbe mit elastischen Lagerungen handeln.

Aufgrund der verwendeten Zugmittel bereitet es häufig Schwierigkeiten, die Schleifleisten mit dem gewünschten Anpressdruck, insbesondere unter Einwirkung von aerodynamischen Kräften in Fahrtrichtung, an Fahrdrähten anliegen zu lassen. Bei der Befestigung der Zugmittel einer­ seits an dem Druckstab und andererseits an dem Stromabnehmergestell kann ferner eine uner­ wünschte Instabilität in Querrichtung gegeben sein. Auch beeinflussen die Zugmittel selbst die Querstabilität der Wippe ungünstig. Daher müssen gesonderte Bauteile zur Erzielung der geforderten Querstablität (Querzentrierung) verwendet werden.

Die DE 24 59 250 A1 bezieht sich auf einen Stromabnehmer für ein Schienenfahrzeug. Dabei gehen von einem Tragorgan Schenkel aus, zwischen denen ein elastisches Element verläuft. Ferner sind horizontal verlaufende Blattfedern vorgesehen, die mit Halterungen von Schleifleisten verbunden sind. Die Blattfedern sind ihrerseits über einen der Schenkel mit dem elastischen Element verbunden.

Bei einer Wippe für Stromabnehmer nach der DE 31 38 264 A1 sind Schleifstückträger mit Stabfedern verbunden, die ihrerseits mit einem Scheitelrohr verbunden sind.

Um eine Stromabnehmerwippe für hohe Fahrgeschwindigkeiten zur Verfügung zu stellen, wird nach der DE 31 04 678 A1 vorgeschlagen, dass Schleifstücke über Federelemente unabhängig voneinander gefedert werden. Um ein unzulässiges Ausschwingen der Schleifstücke zu verhindern, sind den Federelementen Anschläge zugeordnet.

Um eine gute Federung für eine Wippe für Stromabnehmer zur Verfügung zu stellen, ist nach der DE 196 08 202 A1 eine Führungskonstruktion vorgesehen, die Schleifstücke gegen einen Fahrdraht drückende Federn und getrennte Lenkerelemente umfasst.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zu Grunde, einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass im gewünschten Umfang sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Abfederung der Schleifleisten in Fahrtrichtung des Stromabnehmers erfolgt. Auch soll eine ausreichende Querstabilität (Querzentrierung) gegeben sein. Ferner soll bei einfacher Konstruktion sichergestellt sein, dass eine Beschädigung von Schleifleisten bei auf diese über einen Fahrdraht eingeleiteten Stößen minimiert wird. Gleichzeitig soll jedoch sichergestellt sein, dass die Wippe, d. h. deren Schleifleisten im hinreichenden Umfang an einem Fahrdraht anliegen.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass die Federelemente Biegefedern sind, wobei jede Biegefeder mit ihrem einen Ende von einer, insbesondere mittig oder in etwa mittig zwischen den Schleifliesten angeordneten, mit dem Stromabnehmergestell verbundenen Halterung ausgeht und mit ihrem anderen Ende gelenkig mit einem Hebelelement wie Stab verbunden ist, wobei das Hebelelement im Schnittbereich zwischen dem jeweiligen Seitenschenkel und dem Querschenkel gelenkig mit dem Verbindungselement verbunden ist.

Abweichend von der vorbekannten Konstruktion wird kein Zugelement, sondern eine Biegefe­ der benutzt, wodurch im hinreichenden Umfang eine vertikale und eine horizontale Federung der Schleifleisten in Fahrtrichtung des Stromabnehmers ermöglicht wird. Somit können Stöße, die von dem Fahrdraht auf die Schleifleisten wirken, in hinreichendem Umfang abgefedert werden. Auch sind durch die Verwendung der Biegefedern und Hebelelemente keine gesonderten Bauteile für die Querzentrierung der Wippe erforderlich.

Durch die erfindungsgemäße Konstruktion erfolgt eine Kraftübertragung von Schleifleisten auf die Biegefedern über gelenkig gelagerte Hebel. Die Federcharakteristika der Wippenfederung, d. h. Progression, Härte und Federweg können mittels kinematischer Auslegung der Anlenk­ punkte zwischen Verbindungselement und Hebelelement einerseits und Hebelelement und Biegefeder andererseits sowie durch Verwendung von Federn mit unterschiedlichem Quer­ schnitt und unterschiedlicher Konfiguration, wie z. B. Doppelbeschichtung, variiert werden.

Die Anlenkungen einerseits zwischen der Biegefeder und dem Hebelelement und andererseits zwischen dem Hebelelement und dem Verbindungselement können geometrisch so ausgelegt werden, dass bei auf in Fahrtrichtung vordere Schleifleiste einwirkendem Stoß, der von einem Fahrdraht ausgeht, die nachlaufende Schleifleiste gegen den Fahrdraht gedrückt wird. Hierdurch bedingt wird wiederum die vorlaufende mit dem Fahrdraht kollidierende Schleifleiste von dem Fahrdraht weggezogen. Folglich können mechanische Schäden an der Schleifleiste und am Fahrdraht verhindert bzw. reduziert werden.

Des Weiteren kann die Anordnung der Hebelelemente auch so gewählt werden, dass die Anpresskraftaufteilung (Anpresskraft der Schleifleisten zum Fahrdraht) zwischen der vor­ laufenden und nachlaufenden Schleifleiste bei auftretenden aerodynamischen Kräften in Fahrtrichtung nicht bzw. nur in sehr geringem Maße beeinflusst wird.

Die gedachte Verlängerung der beiden Hebelelemente in Richtung Wippenmitte ergibt den fiktiven Drehpunkt für den Schleifleistenverband bestehend aus Schleifleisten und Ver­ bindungselement. Werden die Hebelelemente in einem derartigen Winkel positioniert, dass der fiktive Drehpunkt des Schleifleistenverbandes in derselben Höhe liegt wie die resultierende aerodynamische in Fahrtrichtung wirkende Kraft, welche auf Schleifleiste und Verbindungs­ element wirkt, so ergibt sich kein Einfluss auf die Anpresskraftaufteilung zwischen vor­ laufender und nachlaufender Schleifleiste.

Da die Schleifleisten bzw. die diese aufnehmenden ersten Halterungen ausschließlich über die starren U-förmigen Verbindungselemente oder Bügel verbunden sind, kann durch Abänderung des Verbindungselementes der Abstand zwischen den Schleifleisten verändert und somit ein problemloses Anpassen an Anforderungen von Betreibern bzw. verwendeten Oberbauleitungen erfolgen. Dabei bleibt die Federcharakteristik der Blattfedern unbeeinflusst.

Des Weiteren sollte das Hebelelement bei positionierter Wippe oberhalb des Querschenkels verlaufen und mit diesem einen spitzen Winkel einschließen.

Eine bevorzugte Geometrie ergibt sich dann, wenn die Biegefeder wie Blattfeder bei fehlender Krafteinleitung auf die Wippe zur Längsachse des Hebelelementes einen Winkel á einschließt mit α ≈ 90°.

Unabhängig hiervon sollte die Gesamtlänge der mit einem Verbindungselement gelenkig ver­ bundenen zwei Hebelelemente, die in einer Ebene verlaufen, die senkrecht zur Längserstrekung der Schleifleisten verläuft und deren Halterungen in einem Endbereich schneiden, kleiner als die Länge des Querschenkels sein.

Damit die Biegefeder wie Blattfeder nicht überdehnt werden kann, ist ein erster Anschlag vorgesehen, dem ein zweiter Anschlag zugeordnet sein kann, der die Funktion eines Dämpfungs- bzw. Pufferelementes aufweist. Dabei können der erste und der zweite Anschlag von einer gemeinsamen Halterung wie einem Gehäuse ausgehen, die bzw. das von der Biegefeder insbesondere im Bereich ihres zweiten Endes durchsetzt ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der einzigen Figur ist eine Wippe 10 eines Stromabnehmers dargestellt, der in gewohnter Weise über eine Scherenkonstruktion an einen nicht dargestellten Fahrdraht anlegbar bzw. von diesem abhebbar ist. Die Wippe 10 weist als bekannte Konstruktionsmerkmale Schleifleisten 12, 14 auf die von Halterungen 16, 18 ausgehen. Dabei können bekannte Konstruktionen sowohl in Bezug auf die Schleifleisten 12, 14 als auch deren Halterungen 16, 18 genutzt werden.

Die Halterungen 16, 18 sind an ihrem jeweiligen Ende über ein starres Verbindungselement 20 miteinander verbunden, das die Form eines U-förmigen Bügels mit Seitenschenkeln 22, 24 und Querschenkel 26 aufweist. Die Seitenschenkel 22, 24, die senkrecht zum Querschenkel 26 verlaufen, sind mit den Halterungen 16, 18 der Schleifleisten 12, 14 verbunden.

Das Verbindungselement 20 selbst ist im Ausführungsbeispiel über zwei Biegefedern 28, 30 mit einer weiteren Halterung 31 verbunden, die ihrerseits mit dem nicht dargestellten Strom­ abnehmergestell bzw. dessen Oberschere verbunden ist. Auch kann die Halterung 31 für die Montage an verschiedene nicht dargestellte Scheitelrohre oder Scheitelgelenkwellen des Stromabnehmers angepasst werden.

Die Biegefedern 28, 30 sind nicht unmittelbar mit dem U-förmigen Verbindungselement 20, sondern über stabförmige Hebelelemente 32, 34 verbunden. Hierzu sind die Biegefedern 28, 30 mit ihren ersten Enden 36, 38 mit der Halterung 30 verbunden, wohingegen ihre zweiten Enden - mittelbar oder unmittelbar - gelenkig in Lagerstellen 40, 42 mit den Hebelelementen 32, 34 verbunden sind, die ihrerseits in Lagerstellen 44, 48 an dem Verbindungselement 22 angelagert sind, und zwar im Schnittbereich zwischen dem Querschenkel 26 und dem jeweiligen Seitenschenkel 22, 24.

Wie die Prinzipdarstellung verdeutlicht, beschreibt die Biegefeder 28, 30 zur Längsachse 50, 52 des Hebelelementes 32, 34 einen rechten oder nahezu einen rechten Winkel, sofern die Wippe nicht belastet ist. Des Weiteren schließt der Hebel 32, 34 zum Querschenkel 26 des Verbindungselementes einen spitzen Winkel ein. Durch diese Geometrien ergibt sich der Vorteil, dass sich eine gewünschte vertikale und horizontale Federung der Schleifleisten 12, 14 in Fahrtrichtung des Stromabnehmers ergibt. Somit können Stöße, die von dem Fahrdraht auf die Schleifleisten 12, 14 einwirken, im hinreichenden Umfang abgefedert werden.

Um ein Überdehnen der Biegefedern 28, 30 bei überhöhter vertikaler oder horizontaler Krafteinwirkung auf die Schleifleisten 12, 14 zu verhindern, die dann auftreten können, wenn eine Krafteinleitung durch Kollision einer Schleifleiste mit einem Oberleitungsdraht erfolgt, sind erste Anschläge 54 vorgesehen, die entlang schleifleistenseitiger Fläche der Biegefedern 28, 30 verlaufen. Diametral gegenüberliegend ist ein zweiter Anschlag 56 in Form eines An­ schlagpuffers vorgesehen, wodurch Federweg der Biegefedern 28, 30 und damit die Aussteue­ rung der Wippe 10 bei horizontaler Bewegung dieser begrenzt wird.

Entsprechend dem Ausführungsbeispiel erfolgt die Abfederung der Wippe 10 über insgesamt vier Biegefedern wie Blattfedern, wobei jeweils zwei Federn mit einem Verbindungselement 20 verbunden sind, die jeweils in einem Endbereich der Schleifleisten 12, 14 bzw. deren Halterungen 16, 18 verlaufen.

Durch die Verwendung von vier Biegefedern 28, 30 oder gleichwirkenden Federsystemen ist sichergestellt, dass nur ein Viertel der gesamten abzufedernden Masse, d. h. der Schleifleisten 12, 14, Auflaufhörner und restlich gefederte Wippenteile auf eine der Biegefedern wirkt. Die abzufedernde Masse pro Biegefeder wird hierdurch reduziert, wodurch ein gutes dynamisches Verhalten der Federung erzielt wird.

Sind im Ausführungsbeispiel die Biegefedern 28, 30 über die Hebelelemente 50, 52 mit den die Schleifleisten 12, 14 an und für sich starr verbindenden Verbindungselementen 20 ver­ bunden, so ist ohne Weiteres auch die Möglichkeit gegeben, dass entsprechende Biegefedern unmittelbar zu den U-förmigen Verbindungselementen führen. In diesem Fall erübrigen sich die Lagerstellen 40, 42.

Claims (11)

1. Stromabnehmer mit einem Stromabnehmergestell sowie einer Wippe (10), die Schleifleisten (12, 14) und diese aufnehmende Halterungen (16, 18) umfasst, deren jeweilige Enden über ein starres, eine U-förmige Geometrie mit Seitenschenkeln (22, 24) und einem Querschenkel (26) aufweisendes Verbindungselement (20) verbunden sind, das über Federelemente (28, 30) mittelbar oder unmittelbar mit dem Stromabnehmergestell verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (28, 30) Biegefedern sind, wobei jede Biegefeder mit ihrem einen Ende (36, 38) von einer, insbesondere mittig oder in etwa mittig zwischen den Schleifleisten (12, 14) angeordneten, mit dem Stromabnehmergestell verbundenen Halterung (31) ausgeht und mit ihrem anderen Ende gelenkig mit einem Hebelelement (32, 34) wie Stab verbunden ist, wobei das Hebelelement (32, 34) im Schnittbereich zwischen dem jeweiligen Seitenschenkel (22, 24) und dem Querschenkel (26) gelenkig mit dem Verbindungselement (20) verbunden ist.

2. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder eine Blattfeder (28, 30) ist.

3. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelelement (32, 34) bei positionierter Wippe oberhalb des Querschenkels (26) verläuft und mit diesem einen spitzen Winkel einschließt.

4. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (28, 30) bei fehlender Krafteinleitung auf die Wippe (10) zur Längsachse (50, 52) des Hebelelementes (32, 34) einen Winkel α mit ≈ 90° ein­ schließt.

5. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit einem der Verbindungselemente (20) verbundenen zwei Hebelelemente (32, 34) eine Gesamtlänge aufweisen, die kleiner als Länge des Querschenkels (26) des Verbindungselementes ist.

6. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (28, 30) wie Blattfeder vorzugsweise im Bereich ihres zweiten Endes ein ein Überdehnen verhindernder erster Anschlag (54) zugeordnet ist.

7. Stromabnehmer nach zumindest Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Biegefeder (28, 30) zwischen zwei Anschlägen (54, 56) verstellbar ist.

8. Stromabnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag (58) ein Dämpfungs- bzw. Pufferelement ist.

9. Stromabnehmer nach zumindest einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschlag (56) aufnahmeseitig und der erste Anschlag (54) schleiflei­ stenseitig verläuft.

10. Stromabnehmer nach zumindest einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Anschlag (54, 56) von einer gemeinsamen Aufnahme bzw. einem Gehäuse ausgehen, die bzw. das von der Biegefeder (28, 30) durchsetzt ist.

11. Stromabnehmer nach zumindest einem der Ansprüche 6-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme bzw. das Gehäuse für die Anschläge (54, 56) von der die Biegefeder (28, 30) in ihrem ersten Ende fixierenden zweiten Halterung (30) ausgeht.