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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen einer Längenänderung einer an einem Tragekörper gehaltenen Stromschiene.
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Stromschienen werden zum Ausgleich von Längenänderungen, wie sie beispielsweise bedingt durch Temperaturänderungen hervorgerufen werden, schwimmend gelagert.
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Die
KR 10 2014 110 324 A offenbart eine gleitende Lagerung einer Stromschiene in einem Trägerkörper.
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Die
DE 10 2009 048 869 B3 offenbart eine längsgelenkige Stromschienenhaltevorrichtung, in der die Stromschiene um ein Schwenkgelenk pendelt, dessen Pendelachse quer zur Längsachse der Stromschiene angeordnet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist, den Ausgleich von Längenänderungen von Stromschienen zu verbessern.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst eine Vorrichtung zum Ausgleichen einer Längenänderung einer an einem Tragekörper gehaltenen Stromschiene in einer Längenänderungsrichtung ein erstes Körperteil mit einer Tragekörperschnittstelle zur Anbindung an den Tragekörper, ein zweites Körperteil mit einer Schienenschnittstelle zur Anbindung an die Stromschiene und eine Führung, über die das erste Körperteil und das zweite Körperteil gegeneinander beweglich in einer Führungsrichtung mit einer Richtungskomponente in der Längenänderungsrichtung geführt gelagert sind.
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Der angegebenen Vorrichtung liegt die Überlegung zugrunde, dass die Stromschiene durch ihre Umgebung verunreinigt werden kann. Die sich auf der Stromschiene ablegenden Verunreinigungen können allerdings die Bewegung der schwimmend gelagerten Stromschiene blockieren und so die Ausgleichswirkung im Falle von Längenänderungen verschlechtern oder sogar ganz aufheben.
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Hier greift die vorliegende Erfindung mit der Idee an, die Ausgleichswirkung im Falle von Längenänderungen nicht an der Stromschiene selbst herbeizuführen, sondern mit einer Führung, die zwischen der Stromschiene und dem die Stromschiene haltenden Tragekörper liegt. Diese Führung lässt sich dann aktiv beispielsweise durch Einhausen oder passiv durch eine geeignete Auswahl der Führung selbst vor den zuvor genannten Verunreinigungen schützen.
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In einer Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung kann die Führung ein erstes zum ersten Körperteil ortsfestes Führungsteil und ein zweites zum zweiten Körperteil ortsfesten Führungsteil mit je einer Gleitfläche zur Gleitlagerung umfassen, die gegenüber einer Umgebung abgeschirmt sind. Durch die Abschirmung der Gleitlagerflächen gegenüber der Umgebung werden nicht nur die Gleitflächen aktiv vor Verwitterung geschützt, auch ein eventuell zwischen den Gleitflächen vorhandenes Gleitmittel kann auf diese Weise besser gehalten werden.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung umfasst die Führung ein Gelenkelement, wobei wenigstens eine der Gleitflächen in dem Gelenkelement angeordnet ist. Durch die Ausbildung der Führung mit einem oder mehreren Gelenken bewegen sich die Gleitlagerflächen relativ voneinander nicht weg und kommen so nicht in Kontakt mit der Umgebung, wodurch sie automatisch gegen Verwitterungen und Verunreinigungen geschützt sind.
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In einer weiteren Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung kann die Führung ein das Gelenkelement umfassendes Scherengelenk sein, an dem das erste Führungsteil und das zweite Führungsteil auf einer Linie gegenüberliegend gehalten sind. Auf diese Weise wird trotz der Schwenkwirkung der Gelenke eine Linearbewegung erreicht, mit der sich die Längenänderungen der Stromschiene grundsätzlich auch über größere Wege ausgleichen lassen.
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In einer besonderen Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung kann das erste Körperteil zwei über einen Abstandshalter in einem Abstand zueinander parallel gehaltene Platten umfassen, wobei das erste Führungsteil ein bolzenartiges Element sein kann, welches das Scherengelenk zwischen den beiden Platten hält.
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Auf diese Weise wird das Scherengelenk winklig zur auszugleichenden Längsbewegungsrichtung gehalten, so dass keine Drehbewegungen des Scherengelenkes möglich sind.
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Zusätzlich kann in einer bevorzugten Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung an einer der Platten die Tragekörperschnittstelle angeordnet sein.
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In einer anderen Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung kann das erste Körperteil ein winklig zu den Platten gehaltenes Führungselement umfassen, das eingerichtet ist, die Stromschiene in der Richtung zu führen. Auf diese Weise wird auch die Stromschiene winklig zur auszugleichenden Längsbewegungsrichtung gehalten, so dass auch keine Drehbewegungen der Stromschiene möglich sind.
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In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung kann das zweite Körperteil ein Dämpfungselement umfassen, welches eingerichtet ist, Bewegungen der Stromschiene winklig zur Längenänderungsrichtung zu dämpfen. Insbesondere im Falle der Wahl der Führung als Scherengelenk, in dem sehr hohe Hebelwirkungen auf das Scherengelenk wirken können, werden so Erschütterungen gedämpft, was die Lebensdauer der angegebenen Vorrichtung erhöht.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung der angegebenen Vorrichtung können die Führung und die Schienenschnittstelle in der Dämpfungsrichtung gesehen mit einem veränderbaren Abstand beabstandet zueinander angeordnet sein. Auf diese Weise lassen sich Höhenunterschiede bei der Installation der Schiene nivellieren.
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In einer weiteren zweckmäßigen Weiterbildung der angegeben Vorrichtung kann die Dämpfung der Dämpfungseinrichtung von der Führung aus gesehen in Richtung der Schienenschnittstelle wirkend ausgeführt sein. Auf diese Weise lässt sich die Dämpfungswirkung besonders gut für aufgehängte Stromschienen erreichen, die durch ihre Schwerkraft sonst auf der Seite Schienenschnittstelle zu aufschlagenden Erschütterungen oder dergleichen führen würden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden verständlicher im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:
- 1 eine schematische Ansicht eines Gleisabschnittes mit einer Vorrichtung zum Ausgleichen einer Längenänderung einer Deckenstromschiene aus einer Perspektive,
- 2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführung der Vorrichtung aus 1 aus einer Perspektive,
- 3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung der Vorrichtung aus 1 aus einer Perspektive,
- 4a eine schematische Ansicht einer dritten Ausführung der Vorrichtung aus 1 aus einer Perspektive
- 4b eine schematische Ansicht der Vorrichtung aus 4a aus einer anderen Perspektive, und
- 5 eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung aus 4a und 4b.
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In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben. Die Figuren sind rein schematisch und geben vor allem nicht die tatsächlichen geometrischen Verhältnisse wieder.
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine schematische Ansicht eines mit einer Decke 1 überdeckten Gleisabschnittes 2 mit einer Vorrichtung 4 zum Ausgleichen einer Längenänderung einer Schiene in Form einer Deckenstromschiene 3 aus einer Perspektive zeigt. Der überdeckte Gleisabschnitt 2, wie er in 1 angedeutet ist, kann beispielsweise in einem Tunnel, einer Unterführung oder einem überdachten Bahnhof ausgeführt sein.
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In dem Gleisabschnitt 2 erstreckt sich in einer Fahrtrichtung 6 ein Gleis 8, auf dem sich ein nicht weiter gezeigtes elektrisches Schienenfahrzeug geführt bewegen kann. Zur elektrischen Energieversorgung des Schienenfahrzeuges ist in dem Gleisabschnitt 2 in einer Höhenrichtung 10 gesehen über dem Gleis 8 die Deckenstromschiene 3 angeordnet, aus dem das nicht gezeigte elektrische Schienenfahrzeug mit einem Stromabnehmer in an sich bekannter Weise Strom entnehmen kann. Die Deckenstromschiene 3 kann sich in der Fahrtrichtung 6 in ihrer Länge aufgrund von Umwelteinflüssen, wie Temperaturwechsel ändern. Um hierdurch bedingte mechanische Spannungen zu vermeiden, ist die Vorrichtung 4 vorgesehen, die diese Längenänderungen ausgleicht.
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Bevor kurz auf den Aufbau der Deckenstromschiene 3 anhand einer vergrößerten Profilansicht 14 eingegangen wird, soll zuvor kurz die Halterung der Deckenstromschiene 3 über dem Gleis 8 an der Decke 1 erläutert werden. An die Decke 1 ist über Schrauben 16 ein Deckenhaltefuß 18 angeschraubt. Da es zum Verständnis der Ausführung auf den näheren Aufbau des Deckenhaltefußes 18 nicht ankommt, soll darauf nicht weiter eingegangen werden. Der Deckenhaltefuß 18 hält mit einer Schraube 16 in einem Deckenwinkel 20 zur Decke 1 einen Langstab-Isolator 20, an dessen der Decke 1 gegenüberliegenden Seite ein Tragekörper in Form eines Zwischenhaltefußes 24 mit einem nicht weiter angedeuteten Winkel zu einer Fußfläche 26 des Zwischenhaltefußes 24 mit einer Schraube 16 befestigt ist. Dieser Winkel ist genauso groß wie der Deckenwinkel 20. An die Fußfläche 26 des Zwischenhaltefußes 24 ist die Vorrichtung 4 über nicht weiter referenzierte Schrauben angeschraubt. Die Vorrichtung 4 weist eine Schienenschnittstelle in Form einer Anschlussfläche 29 an einer Anschlussplatte 27 auf, an deren in der Höhenrichtung 10 gesehenen Unterseite über Klemmwinkel 28 und Schrauben 16 die Deckenstromschiene 3 verspannt ist.
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Bevor beispielhafte Ausführungen der Vorrichtung 4 beschrieben werden, soll zunächst anhand der vergrößerten Profilansicht 14 auf den Aufbau der Deckenstromschiene 3 kurz eingegangen werden.
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Die Deckenstromschiene
3 weist in der Höhenrichtung
10 gesehen an der Oberseite einen Querarm
29 auf, dem rechtwinklig und entgegen der Höhenrichtung
10 zwei beabstandete Spannarme
30 abragen. Die Deckenstromschiene
3 ist in der Fahrtrichtung
6 gesehen mehrteilig ausgebildet, wobei die einzelnen Teile über Stoßlaschen
31 mechanisch und elektrisch miteinander verbunden werden, die einerseits über Schrauben an der Deckenstromschiene
3 gehalten werden. Zur lagesicheren Montage können Feder/Nut-Verbindungen
32 vorgesehen sein. An einer dem Querarm
29 gegenüberliegenden Seite weist jeder Spannarm
30 eine Fahrstraße
33 für ein nicht weiter gezeigtes Montagefahrzeug auf, die jeweils von einer Mittellinie
34 der Deckenstromschiene
3 weggerichtet sind. Von einer in der Höhenrichtung
10 gesehenen Unterseite jeder Fahrstraße
35 ertreckt sich je ein Klemmarm
36 auf die Mittellinie
34 zu. Zwischen den beiden Klemmarmen
36 ist ein Fahrdraht
37 eingeklemmt. Der Aufbau der Deckenstromschiene
2 ist an sich beispielsweise aus der
DE 20 2004 009 420 U1 bekannt uns soll nachstehend nicht weiter erläutert werden.
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In 2 ist in einer perspektivischen Ansicht eine erste Ausführung der Vorrichtung 4 zum Ausgleichen der Längenänderung der Deckenstromschiene 3 gezeigt.
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Die erste Ausführung der Vorrichtung 4 weist ein erstes Körperteil in Form eines Gehäuserahmens 38 auf, der einen Innenraum 39 einhaust. Der Gehäuserahmen 38 weist eine Tragekörperschnittstelle in Form einer Anschlussseite 40 auf, die über Schrauben 16 an die Fußfläche 26 des Zwischenhaltefußes 24 geschraubt ist.
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Im Innenraum 39 des Gehäuserahmens 38 sind in einer Querrichtung 41 zwei parallel verlaufende erste Führungsteile in Form von Führungsstangen 42 mit Schrauben 16 am Gehäuserahmen 38 befestigt. Von diesen Führungsstangen 42 ist in der Perspektive der 2 nur eine zu sehen. Jede Führungsstange 42 besitzt eine Gleitfläche in Form einer Außenmantelfläche 43.
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Auf die Außenmantelfläche 43 jeder der Führungsstangen 42 ist ein zweites Führungsteil in Form einer Hülse 44 geschoben. Jede Hülse 44 besitzt eine Durchgangsöffnung, die von einer Gleitfläche in Form einer Innenmantelfläche 45 begrenzt ist. In dem auf die Führungsstangen 42 aufgeschobenen Zustand gleiten die Hülsen 44 über ihre Innenmantelfläche 45 auf der Außenmantelfläche 43 der Führungsstangen.
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In der Höhenrichtung 10 gesehen sind die beiden Hülsen 44 an der Unterseite über eine U-Schelle 46 miteinander verbunden. Diese U-Schelle 46 ist in der Perspektive der 2 nur teilweise zu sehen. Die U-Schelle 46 durchdringt in einer in 2 nicht zu sehenden Weise ein Haltestab 47, der auf einer der U-Schelle 46 gegenüberliegenden Seite mit der Anschlussplatte 27 als zweites Körperteil verbunden ist.
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Im Betrieb der ersten Ausführung der Vorrichtung 4 gleiten die beiden Hülsen 43 auf den Führungsstäben 42 und gleichen so Längenänderungen der Deckenstromschiene 3 aus, d.h. heißt, dass sich die Anschlussplatte 27 als zweites Körperteil im Falle von Längenänderungen der Deckenstromschiene 3 relativ zur Anschlussseite 40 des Gehäuserahmens 38 als erstes Körperteil bewegen kann. Aufgrund der parallelen Anordnung der Führungsstäbe 42 in der Querrichtung 41 werden zudem Kräfte in der Querrichtung aufgenommen, wodurch ein Pendeln der Deckenstromschiene 3 in der Querrichtung 41 verhindert wird.
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Der Gehäuserahmen 38 in der 2 kann über nicht weiter gezeigte Deckel verschlossen werden, die eine Verschmutzung im Innenraum 39 verhindern. Aufgewirbelter Staub und dergleichen setzt sich so nicht auf den Führungsstäben 42 ab, wodurch stets eine funktionierende Gleitlagerung zwischen den Führungsstäben 42 und den Hülsen 44 sichergestellt ist. Zudem können die Führungsstäbe 42 auch mit einem Gleitmittel eingeschmiert werden, das ebenfalls aufgrund der nicht weiter gezeigten Deckel nicht der Umgebung ausgesetzt ist.
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In 3 ist in einer perspektivischen Ansicht eine zweite Ausführung der Vorrichtung 4 zum Ausgleichen der Längenänderung der Deckenstromschiene 3 gezeigt.
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Die zweite Ausführung der Vorrichtung 4 weist ein erstes Körperteil in Form einer Halteplatte 48 auf. Auch die Halteplatte 48 weist eine Tragekörperschnittstelle in Form der Anschlussseite 40 auf und ist über Schrauben 16 an die Fußfläche 26 des Zwischenhaltefußes 24 geschraubt.
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Eine in der Höhenrichtung 10 gesehene Halteplattenoberseite 49 ist unter einem Knickwinkel 50 abgeknickt. Durch die Halteplattenoberseite 49 sind in der Querrichtung 41 zueinander beabstandet Schraubringe 51 geführt, die sich in der Fahrtrichtung 6 erstrecken. Durch die Schraubringe 51 ist ein erstes Führungsteil in Form eines Gelenkbolzens 52 geführt und an den Schraubringen 51 befestigt. An diesem Gelenkbolzen 52 ist ein zweites Führungsteil in Form eines Pendels 53 aufgehängt, das so gemeinsam mit dem Gelenkbolzen 52 ein Gelenk 54 bildet.
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Dasselbe Gelenk 54 befindet sich in der Höhenrichtung 10 gesehen auf beiden Seiten des Pendels 53, wobei die Anschlussplatte 27 in der Querrichtung 41 über die Stromschiene 3 hinausgehend verbreitert ist, um die Schraubringe 51 dort befestigen zu können.
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Im Betrieb der zweiten Ausführung der Vorrichtung 4 lässt sich das Pendel 53 um die beiden Führungsstäbe 42 drehen, wodurch die Deckenstromschiene 3 entlang der Fahrtrichtung 6 hin- und herpendeln oder -schaukeln kann. Längenänderungen der Deckenstromschiene 3 können so ausgeglichen werden, denn die Anschlussplatte 27 kann sich als zweites Körperteil im Falle von Längenänderungen der Deckenstromschiene 3 relativ zur Halteplatte 48 als erstes Körperteil bewegen. Die in 3 nicht weiter zu sehenden Gleitflächen der Gelenke 54 sind gegenüber einer Außenseite stets abgedeckt und können auf diese Weise nicht verschmutzen. Auf diese Weise wird mit den Gelenken 54 die gleiche Wirkung, wie mit dem Gehäuse 38 der ersten Ausführungsform, allerdings auf einem deutlich kleineren Bauraum.
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In 4a und 4b ist in zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten eine dritte Ausführung der Vorrichtung 4 zum Ausgleichen der Längenänderung der Deckenstromschiene 3 gezeigt.
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Die dritte Ausführung der Vorrichtung 4 weist analog zur zweiten Ausführung als erstes Körperteil eine Halteplatte 48 auf, die mit dem Zwischenhaltefuß 24 in genau der gleichen Weise verbunden ist, wie in der zweiten Ausführung der Vorrichtung 4. Allerdings ist die Halteplatte 48 nicht abgewinkelt und ferner parallel zur Deckenstromschiene 3 angeordnet. Parallel und in der Höhenrichtung 10 gesehen unterhalb der Halteplatte 48 ist über einen Abstandshalter 55 eine zweite Halteplatte 56 gehalten. Der Abstandshalter 55 befindet sich in der Fahrtrichtung 6 gesehen am rückwärtigen Ende beider Platten 48, 56, wobei die drei Elemente 48, 55, 56 über eine Schraube 16 miteinander entgegen der Tiefenrichtung 10 verschraubt sind.
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Auf das in der Fahrtrichtung 6 gesehene rückwärtige Ende des entstehenden Stapels aus den drei Elementen 48, 55, 56 ist ein Führungselement 57 mit einer Führungsnut 58 aufgesetzt und mit zwei Schrauben 16 in den Abstandshalter 55 angeschraubt. Dabei ist die Deckenstromschiene 3 in der Führungsnut 58 aufgenommen. Zur Einstellung einer Höhe des Führungselementes 57 in der Tiefenrichtung 10 kann das Führungselement 57 Langlöcher 59 aufweisen, durch die die Schrauben 16 geführt sind. Um andererseits eine hohe Andruckkraft zu gewährleisten, kann zwischen die Schrauben 16 und das Führungselement 57 eine Unterlegplatte 60 gelegt sein. Auf die Funktion dieses Führungselementes wird an späterer Stelle näher eingegangen.
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In der Fahrtrichtung 6 gesehen ist auf einer dem Führungselement 57 gegenüberliegenden Seite zwischen den beiden Platten 48, 56 ein Scherengelenk 61 gehalten. Scherengelenke sind auch unter dem Begriff Scherenarm bekannt. Das Scherengelenk 61 besitzt vier gleich lange Stäbe 62, die an ihren jeweiligen Enden über Gelenke 54 gegeneinander verdrehbar gehalten sind. Auf diese Weise bilden die Stäbe 62 ein in seiner Winkelstellung veränderliches Parallelogramm. Eines der Gelenke 54 ist an der Stelle gebildet, an der das Scherengelenk 61 zwischen den Platten 48, 56 über einen Gelenkbolzen 52 gehalten wird. Dieses Gelenk 54 ist in 4a, 4b der Übersichtlichkeit halber nicht mit einem eigenen Bezugszeichen versehen. Ein weiteres Gelenk 54 ist in der Fahrtrichtung 6 gesehen den beiden Platten 48, 56 gegenüberliegend über eine Dämpfungseinrichtung 63 gebildet, auf die an späterer Stelle näher eingegangen wird. Ein in Tiefenrichtung 10 gesehenes unteres Ende der Dämpfungseinrichtung 63 ist mit der Abschlussplatte 27 fest verbunden.
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Im Betrieb der dritten Ausführung der Vorrichtung 4 kann sich die in der Führungsnut 58 gehaltene Deckenstromschiene 3 in der Fahrtrichtung 6 gesehen vor und zurück bewegen. Wenn sich die Deckenstromschiene 3 beispielsweise aufgrund von Temperaturveränderungen in der Fahrtrichtung 6 bewegt, zieht sie die Anschlussplatte 27 und damit entsprechend die Dämpfungseinrichtung 63 mit sich. Demgegenüber verbleiben die beiden Platten 48, 56, die an den Zwischenhaltefuß 24 angebunden sind, ortsfest. Die resultierende Relativbewegung wird hierbei durch das parallelogrammförmige Scherengelenk 61 aufgenommen. Dabei wird das Scherengelenk gesehen in der Querrichtung 61 gestreckt, wenn sich die Deckenstromschiene 3 in der Fahrtrichtung 6 bewegt und gestaucht, wenn sich die Deckenstromschiene 3 entgegen der Fahrtrichtung 6 bewegt.
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Gegenüber der zweiten Ausführung hat die dritte Ausführung der Vorrichtung 4 den Vorteil, dass die Anschlussplatte 27 gegenüber den die beiden Platten 48, 56 keinerlei Drehbewegung durchführt und somit im Falle von Temperaturbewegungen der Deckenstromschiene 3 auch keine Kräfte in anderen Richtungen als der Fahrtrichtung 6 auftreten.
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Abschließend soll die Dämpfungseinrichtung 63 anhand von 5 näher erläutert werden. Sowohl das Pendel 53 der zweiten Ausführung der Vorrichtung 4 als auch der Haltestab 47 der ersten Ausführung der Vorrichtung 4 lassen sich durch die Dämpfungseinrichtung 63 ersetzen und/oder um diese erweitern.
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Die Dämpfungseinrichtung 63 umfasst ein Rohr 64, in dem koaxial ein Stößel 65 aufgenommen ist. An ein in der Höhenrichtung 10 gesehenen Unterseite des Rohres 64 schließt sich ein Stellgewinde 66 an, das durch das Gelenk 54 zwischen den beiden an der Dämpfungseinrichtung 63 ankommenden Stäben 62 geführt ist. Zwischen dem Stellgewinde 66 und den beiden Stäben ist eine Abstandshülse 67 gehalten, um die sich die Stäbe 62 drehen können. In der Höhenrichtung 10 gesehen auf die beiden Stäbe 62 ist eine Unterlegscheibe 68 aufgelegt, auf die eine auf das Stellgewinde 66 aufgeschraubte Stellmutter 69 gelegt ist. Der Stößel 65 ist ortsfest an der Anschlussplatte 27 gehalten und liegt über eine Feder 70 getrennt auf dem Stellgewinde 66 auf. Auf diese Weise drückt die an der Anschlussplatte 27 befestigte Stromschiene 3 die Stellmutter 69 über die Feder 70 und das Stellgewinde 66 auf die Stäbe 62 am Gelenk 54 des Scherengelenkes 61.
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Erschütterungen in und entgegen der Tiefenrichtung 10 auf die Deckenstromschiene 3 werden so von der Feder 70 aufgenommen und gedämpft. Die Dämpfungswirkung kann dabei durch Verdrehen der Stellmutter 69 eingestellt werden, die einen Abstand 71 der Deckenstromschiene 3 in der Höhenrichtung 10 vom Scherengelenk 61 bestimmt.
