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Gefederte Wippe für Stromabnehmer elektrischer Schienenfahrzeuge Neuzeitliche
Stromabnehmer für elektrische Schienenfahrzeuge bestehen meistens aus einem Gelenkhebelsystem,
vorzugsweise einem Scherensystem, das an seinem Scheitelgelenk mit einer Wippe in
Verbindung steht, die die Schleifstücke trägt.
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Der Kontaktdruck der Schleifstücke gegen den Fahrdraht wird durch
eine oder .mehrere Federn, die auf das untere Gelenk des Hebelsystems wirken, erzeugt.
Da aber diese Federung eine niedrige Schwingungsfrequenz aufweist, d. h. zu träge
ist, um den erforderlichen Kontaktdruck zwischen Fahrdraht und Schleifstück bei
allen Betriebsverhältnissen aufrechtzuerhalten, wird meist noch eine weitere Federung
zwischen -der Wippe und dem Scheitelgelenk des Stromabnehmers eingebaut.
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Diese zusätzliche Federung kann verschieden ausgeführt werden. Beispielsweise
wird die Wippe auf zwei Pendelarme gesetzt, die in der Mittellage senkrecht oder
geneigt sind. Die Pendelachse liegt waagerecht und rechtwinklig zur Fahrtrichtung,
und die Pendelarme werden mit Hilfe von Federn in die Mittellage zurückgebracht.
Bei einer anderen Ausführungsform besteht die Federung lediglich aus Federn, die
in senkrechter Richtung wirken, sie ist also eine ausgesprochene Höhenfederung.
Schließlich kann auch die Federung aus einer Kombination der beiden vorerwähnten
Federungssysteme bestehen.
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Bei den modernen elektrischen Schienenfahrzeugen, von denen bekanntlich
sehr hohe Geschwindigkeiten verlangt werden, beispielsweise in der Größenordnung
von etwa 160 km/h, ist eine unterbrechungsfreie Stromabnahme vom Fahrdraht schwer
zu erzielen. Bei den bis jetzt bekanntgewordenen Lösungen dieser Aufgabe hat eine
Anordnung mit einer leichten Wippe und mit der erwähnten kombinierten Höhen- und
Fahrtrichtungsfederung zwischen Wippe und Scheitelgelenk des Stromabnehmers die
besten Ergebnisse gebracht. Die pendelnde Fahrtrichtungsfederung hat jedoch die
Neigung, bei stärkerem Pendelwinkel die Wippe vom Fahrdraht abzureißen. Daher ist
man gezwungen, den Pendelwinkel klein zu halten mit dem Ergebnis, daß der Stromabnehmer
wieder doch nicht alle betrieblichen Anforderungen erfüllen kann.
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Es sind beispielsweise Stromabnehmer bekannt, die mit einer aus Schraubenfedern
gebildeten Höhen- und Fahrtrichtungsfederung ausgestattet sind. Die Federn für die
Höhenfederung sind zwischen den unteren Enden des Bügels und den Scheitelpunkten
der oberen Scherenarme angebracht, während die Federn der Fahrtrichtungsfederung
zwischen einer Verlängerung der oberen Scherenarme und dem Bügel angeordnet sind.
Die beiden Federsysteme sind nur mittelbar miteinander gekuppelt, und für die Fahrtrichtungsfederung
sind zweimal soviel Federn erforderlich wie für die Höhenfederung.
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Zweck der Erfindung ist, eine gefederte Wippe für Stromabnehmer elektrischer
Schienenfahrzeuge zu schaffen, mit einer sowohl in Fahrtrichtung als auch in senkrechter
Richtung wirkenden Federung (Höhenfederung) zwischen dem Stromabnehmer-Scheitel-P
Cr lenk und der Wippe, die eine praktisch unterbrechungsfreie Stromabnahme bei sehr
hohen Fahrgeschwindigkeiten gewährleistet. Ferner soll die kombinierte Federung
sehr einfach sein und gleichzeitig eine rasche Auswechselung der Wippe ermöglichen.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Federung aus zwei miteinander
gekuppelten drehelastischen Elementen besteht, deren eines als Höhenfederung wirkendes
Element auf der Drehachse des anderen, als Fahrtrichtungsfederung - mit einer parallel
zur Fahrtrichtung bleibenden Bewegung - wirkenden Elementes befestigt ist.
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An Hard der Zeichnung seien Ausführungsbeispiele fürgefederte Wippen
nach der Erfindung näher erläutert, und zwar zeigen :die Fig. 1 und 2 eine gefederte
Wippe für einen Scherenstromabnehmer in Ansicht bzw. Grundriß. Hierbei sind alle
Teile, die für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind, weggelassen
worden; die Fig. 3 bis 5 veranschaulichen in vergrößertem Maßstab einige Einzelheiten
der Wippenfederung, teilweise im Schnitt, während
Fig.6 eine abgewandelte
Ausführung der drehelastischen Elemente der Wippenfederung zeigt.
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Der Schleifbügel 1 des Stromabnehmers ist nach Fig.1 auf einer Wippe
2 befestigt, die auf jeder Seite über eine noch näher zu beschreibende Doppelfederung
mit den Scheitelgelenken 3 .der oberen Scherenarme 4 verbunden ist. Die Scheitelgelenke
3 sind durch ein Verbindungsrohr 5 voneinander distanziert.
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Die Verbindung zwischen der Wippe 2 und den oberen Scheitelgelenken
3 erfolgt über je ein Doppelhebelsystem 6. Das eine Ende eines jeden Doppelhebelsystems
6 ist über einen drehbar gelagerten Büge17 (Fig. 2) mit der Wippe 2 fest verbunden,
während das andere Ende über die beiden mechanisch miteinander in Reihenschaltung
angeordneten drehelastischen Elemente 8 und 9 mit dem Verbindungsrohr 5 der Scheitelgelenke
3 verbunden ist. Die beiden drehelastischen Elemente 8 und 9 bestehen beispielsweise
aus je einer metallischen Achse rechteckigen Querschnittes, die mit einer Gummiblockfederung
versehen ist. Bei dem oberen drehelastischen Element 8, das die beiden Hebel des
Doppelhebelsystems 6 miteinander verbindet, liegt die Drehachse stets in einer waagerechten
Ebene, so daß dieses Element die für die Wippe 2 erforderliche Höhenfederung bewirkt.
Das drehelastische Element 8 ist auf der senkrechten Drehachse des unteren drehelastischen
Elements 9 starr befestigt, so daß dieses letztere als Fahrtrichtungsfederung wirkt
und, wie aus der Draufsicht nach Fig. 4 ersichtlich, eine zur Fahrtrichtung stets
parallel bleibende Bewegung ,ausführt. Die Befestigung des unteren drehelastischen
Elements 9 an dem Verbindungsrohr 5 erfolgt über eine außen an diesem angeschweißte
Hülse 10, in die das Element von oben eingesetzt und mit Hilfe einer Schraube 11
festgehalten wird (Fig.5).
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Die drehelastischen Elemente können auch mit Torsionsfedem statt einer
Gummiblockfederung ausgeführt werden. Eine solche Ausführungsform zeigt
Fig.6,
in der die drehelastischen Elemente mit 8' bzw. 9' bezeichnet sind. Ferner kann
die Federung nach der Erfindung selbstverständlich auch bei Stromabnehmern angewendet
werden, bei denen das Scherengestell durch ein anderes Gelenkhebelsystem ersetzt
ist.
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Mit der Federung nach .der Erfindung ergeben sich gegenüber den bisherigen
Wippenfederungen folgende wesentliche Vorteile: Die Bewegung der Fahrtrichtungsfederung
bleibt immer parallel zur Fahrtrichtung; es treten keine Pendelungen auf, die die
Neigung haben, die Wippe vom Fahrdraht hinwegzubewegen. Die Höhen- und die Fghrtrichtungsfederung
sind so miteinander kombiniert, daß sich eine sehr leichte und einfache Konstruktion
ergibt, mit der .auch die gewünschte hohe Schwingungsfrequenz der Federung erreicht
wird. Bei Verwendung von gummigefederten drehelastischen Elementen mit ihrer steil
ansteigenden Kraft-Hub-Kennlinie sind keine Anschläge mehr notwendig, so daß schädliche
Prellwirkungen, die bei Anschlägen auftreten, vermieden werden. Schließlich ist
auch noch die sehr rasche Auswechselbarkeit der Wippe, lediglich durch Lösen von
zwei Schrauben, von großem Vorteil, insbesondere bei Allstrom-Schienenfahrzeugen
für Verschiebezwecke, die nur mit einem oder zwei Stromabnehmern versehen werden
können.