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Scherenstromabnehmer Die Erfindung bezieht sich auf einen Scherenstromabnehmer
für elektrisch angetriebene Bahnfahrzeuge mit einer die Schleifstücke tragenden
Palette, die durch Verwendung von zwischen der Palette und den Scheitelgelenken
des Scherengestelles angeordneten Federelementen gegenüber einer in den Scheitelgelenken
gelagerten Welle allseitig beweglich ist.
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Bei Scherenstromabnehmern, die für Triebfahrzeuge für hohe Geschwindigkeiten
bestimmt sind, kommt es darauf an, die auf das Scheitelgelenk des Stromabnehmers
bezogene reduzierte Masse möglichst klein zu halten, um gute Laufeigenschaften eines
solchen Stromabnehmers zu sichern. Hierzu hat man bisher die verschiedenen Ausführungen
der Einfach- und der Doppelschleifstücke sowie die Paletten beispielsweise über
Wippen mit dem Scheitelgelenk des Scherengestelles verbunden. Es sind auch verschiedene
Lösungen für am Scheitelgelenk des Scherengestelles angesetzte Gelenkvierecke bzw.
Gelenkfünfecke bekanntgeworden, die eine seitliche und bzw. oder eine senkrechte
Beweglichkeit besitzen. Allen diesen Arten einer Abstützung des Schleifstückträgers
gegenüber dem Scheitelgelenk des Scherengestelles ist jedoch gemeinsam, daß die
federnden Elemente von denjenigen Elementen, die die Führung des Schleifstückträgers
in Fahrtrichtung bzw. quer zur Fahrtrichtung bewirken, konstruktiv getrennt sind.
Eine solche Ausführung mit getrennten Elementen für Führung und Federung bedeutet
naturgemäß einen hohen Aufwand an Masse, der gerade an dieser Stelle für die Erzielung
bester Laufeigenschaften des Stromabnehmers besonders schädlich ist.
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Es ist auch bereits ein Bügelstromabnehmer für Lokomotiven und Triebwagen,
insbesondere von Vollbahnen, bekanntgeworden, bei dem die das Schleifstück tragende
Wippe nachgiebig an einem Scherengestell befestigt, und zwar allseitig frei federnd
aufgehängt ist. An der Wippe dieses Stromabnehmers greifen zwei Federgruppen an,
deren eine im wesentlichen das Eigengewicht der Wippe und somit die in senkrechter
Richtung auftretenden Kräfte aufnimmt, während die andere Federgruppe das richtige
Anliegen des Schleifstückes am Fahrdraht sicherstellen und vorzugsweise zur Aufnahme
der waagerechten Komponenten der im Fahrbetrieb auftretenden Kräfte dienen sollen.
Stromabnehmer dieser Art haben sich jedoch in der Praxis nicht durchsetzen können,
da sie wegen ihrer ausschließlich federnden Aufhängung bei dem verhältnismäßig hohen
Wippengewicht zu unkontrollierbaren Schwingungen mit Resonanzerscheinung neigen.
Zur Verringerung der reduzierten Masse bzw. um die Abstützung des Schleifstückträgers
möglichst leicht zu gestalten, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, unter Wegfall
von Wippen, paarweise an den Schmalseiten der Palette angeordnete Federelemente
als Abstützung vorzusehen, die mit der Schmalseite der Palette als Grundlinie und
dem Abstand zwischen je einer Schmalseite der Palette und dem Fußpunkt der Federelemente
auf der Scheitelwelle des Scherengestelles als Höhe je ein Dreieck bilden. Eine
vorteilhafte Weiterbildung dieses Scherenstromabnehmers nach der Erfindung ist darin
zu sehen, daß von den Federelementen zwischen der Palette und dem Scheitelgelenk
das eine Ende an der Palette und das andere Ende an einer, nur dem betreffenden
Federelement zugeordneten und im Scheitelgelenk drehbaren Hülse eingespannt ist.
Außerdem wird in ebenfalls vorteilhafter Weise vorgeschlagen, die Hülsen auf einer
durchgehenden Scheitelwelle anzuordnen, auf der sie zur Abstützung der Palette aufgeschoben
sind.
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Eine solche Abstützung der Palette durch allseitig bewegliche Federelemente
erlaubt eine den jeweiligen Fahrbedingungen angepaßte günstigste Auslegung dieser
Elemente, so daß mit Sicherheit Resonanzerscheinungen zwischen Stromabnehmer und
Fahrleitung vermieden werden. Außerdem wird mit dieser Art der Abstützung eine sehr
kleine reduzierte Masse erzielt, die sich auf die Laufeigenschaften des Stromabnehmers
überaus günstig auswirkt. Drittens sind die Schleifstücke gegenüber dem Scheitelgelenk
elastisch geführt, so daß auch beim Auftreten von Stößen quer zur Fahrtrichtung
nur geringe Belastungen der Scheitelgelenke und der Kniegelenke auftreten können.
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Nachstehend seien Ausführungsbeispiele für Scherenstromabnehmer nach
der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Diese Ausführungsbeispiele
beziehen
sich zwar auf. Stromabnehmer für Vollbahnlokomotiven, doch ist es ebenso möglich,
nach der technischen Lehre der Erfindung auch Stromabnehmer für andere Triebfahrzeuge
besonders vorteilhaft auszulegen.
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In F i g.1 ist der Aufriß und in F i g. 2 der zugehörige Seitenriß
der hier interessierenden Teile eines Scherenstromabnehmers dargestellt. Bei dem
Aufriß sind zur Erhöhung der Anschaulichkeit die Auflaufhörner weggelassen, die
üblicherweise an die Palette angesetzt sind. Aus dem gleichen Grund ist in F i g.
2, dem Seitenriß, lediglich eine Lagerstelle der Palette dargestellt, wobei zur
besseren übersicht die Federelemente in die Schnittebene nach oben gedreht worden
sind.
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In dem Scheitelgelenk 1 des dargestellten Scherenstromabnehmers vereinigen
sich die oberen Scherenarme 2 und 3. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, sind die oberen
Scherenarme im Scheitelgelenk 1 in Wälzlagern 7 und 8 gelagert, deren nicht näher
bezeichnete Innenringe auf der Scheitelwelle 4 aufsitzen und deren ebenfalls nicht
näher bezeichnete Außenringe in den Lagerstellen 5 und 6 der oberen Scherenarme
2 und 3 gehalten werden. Die Innenringe dieser Wälzlager 7 und 8 sind durch eine
Mutter 9 auf der Scheitelwelle 4 festgelegt.
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Hinter den Lagerstellen 5 und 6 ist die Scheitelwelle 4 stärker ausgeführt
und trägt an dieser Stelle mit Hilfe von Nadellagern 13 und 14 die Hülsen 15 und
16, gegen die sich Federelemente 17 und 18 abstützen. An die Hülsen 15 und 16 sind
L-förmige Fortsätze 19 und 20 angesetzt, um die Federelemente 17 und 18 durch Schrauben
21 und 22 mit den Hülsen 15 und 16 verbinden zu können.
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Die Innenringe der Wälzlager 7 und 8 und der Nadellager 13 und 14
sind durch Hülsen 11 und 12 voneinander distanziert. Das andere Ende der Federelemente
17 und 18 ist mit Schrauben 23 und 24 mit dem Rahmen der Palette 25 verbunden, die
in an sich bekannter Weise Schleifstücke 26 und 27 trägt.
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Ein zweites gleiches Gelenk, wie vorstehend beschrieben, ist auf der
anderen Schmalseite der Palette 25 bzw. am Ende der anderen beiden oberen Scherenarme
vorgesehen.
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In jedem dieser Gelenke sind die Hülsen 15 und 16 mit Hilfe einer
Schraubenfeder 31 gegeneinander verspannt. Die Enden 31 a und 31 b dieser Schraubenfeder
31 legen sich gegen Nasen 32 und 33 der L-förmigen Fortsätze 19 und 20 der Hülsen
15 und 16. Die Schraubenfeder 31 ist zwischen diese Nasen 32 und 33 mit Vorspannung
eingesetzt, so daß die Hülsen 15 und 16 und damit die Federelemente 17 und 18 gegeneinander
verspannt sind. Damit die Palette waagerecht gehalten wird, sitzt auf der Scheitelwelle
4 ein Arm 34, in den ein Bolzen 37 eingesetzt ist, gegen den sich die Enden
31 a und 31 b
der Schraubenfeder 31 legen. Dieser
Arm 34 ist ähnlich einer an sich bekannten Wippenbauart durch Schraubenzugfedern
35 und 36 gegenüber den oberen Scherenarmen 2 und 3 in seiner Lage elastisch festgelegt.
Da auf jeder Seite der Scheitelwelle 4 ein solcher Arm 34 starr aufgesetzt ist,
genügt es im allgemeinen, an jedem der beiden Arme 34 nur eine Schraubenzugfeder
35 bzw.36 angreifen zu lassen, wobei dann die Wirkungen dieser beiden Schraubenzugfedern
einander entgegengesetzt sein müssen.
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Bei kleineren, senkrecht wirkenden .Stößen auf die Palette 25 werden
nur die Federelemente 17 und 18 elastisch deformiert. Bei größeren Stößen wird zusätzlich
zur elastischen Deformation der Federelemente 17 und 18 die Vorspannung der Schraubenfeder
31 überwunden, und die Hülsen 15 und 16 verdrehen sich um einen gewissen Betrag
gegeneinander.
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Die Energie, die als Folge eines senkrecht wirkenden Stoßes von den
Federelementen 17 und 18 sowie gegebenenfalls zusätzlich von der Schraubenfeder
31 aufgenommen wird, wird sofort wieder abgegeben, und die Palette 25 wird gegenüber
dem Scheitelgelenk 1 wieder in die in F i g.1 dargestellte Normallage gebracht.
Sofern es sich bei dem senkrecht wirkenden Stoß um eine Änderung der Höhe des Fahrdrahtes
gehandelt hat, wird sich das Scheitelgelenk 1 durch die entsprechende Bewegung der
Scherenarme senken. Handelt es sich jedoch bei dem senkrecht wirkenden Stoß nur
um eine Änderung der Fahrdrahthöhe von geringer räumlicher Erstreckkung, so wird
sich das Scheitelgelenk 1 gegenüber dem Dach des Triebfahrzeuges nur unwesentlich
absenken, und dieser kurzzeitige Stoß wird von der Palettenfederung allein aufgenommen.
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Gegenüber Stößen in bzw. quer zur Fahrtrichtung sind die Federelemente
17 und 18 ebenfalls elastisch. Bei sehr starken Stößen in bzw. gegen Fahrtrichtung
kann es zu einer erheblichen Dehnung bzw. Stauchung der Federelemente 17 und 18
mit gleichzeitiger Verdrehung der Fortsätze 19 bzw. 20 kommen.
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Aus den vorstehenden Ausführungen ist zu entnehmen, daß die Palette
25 und damit die Schleifstücke 26 und 27 des beschriebenen Stromabnehmers gegenüber
dem Scheitelgelenk 1 allseitig beweglich sind, wodurch ein überaus weicher Lauf
des Stromabnehmers erzielbar ist.
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In den F i g. 3 bis 5 ist eine Palettenlagerung in drei Rissen dargestellt,
die von der Ausführung nach den F i g.1 und 2 abweicht.
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Von den sich im Scheitelgelenk 1 vereinigenden oberen Scherenarmen
2 und 3 trägt lediglich der Scherenarm 3 eine mit einem Wälzlager ausgerüstete Lagerstelle
6. An den oberen Scherenarm 2 ist, abweichend von der Ausführung nach den F i g.1
und 2, ein Winkel 38 angeschweißt, in den die Scheitelwelle 4 unverdrehbar
eingesetzt ist. Je nach der Höhenlage des Scheitelgelenkes 1 über Schienenoberkante
wird also die Scheitelwelle 1 eine andere Winkellage im Raum einnehmen.
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Auf der Scheitelwelle 4 sitzen die Hülsen 15 und 16, an denen die
hier gummielastischen Federelemente 17 und 18 angesetzt sind.
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Infolge der starren Verbindung zwischen dem oberen Scherenarm 2 und
der Scheitelwelle 4 fällt hier ein besonderer Arm 34 (F i g. 1 und 2), gegen den
sich Schraubenzugfedern 35 und 36 (F i g. 1 und 2) zur gegenseitigen Verspannung
der Hülsen 15 und 16 bzw. der Federelemente 17 und 18 legen können, weg.
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Die hier verwendeten Schraubenzugfedern 35 und 36 zur Symmetrierung
der Lage der Palette gegenüber den oberen Scherenarmen 2 und 3 erfüllen jetzt auch
die Aufgabe einer gegenseitigen Verspannung der hier gummielastischen Federelemente
17 und 18. Hierzu sind die Schraubenzugfedem 35 und 36, wie aus dem Aufriß der F
i g. 4 zu ersehen ist, gegeneinander verkreuzt angesetzt. Dies bedeutet, daß auf
jede der beiden Hülsen 15 und 16 durch die Wirkung der Schraubenzugfedem 35 und
36 in der
Ruhelage der Palette bzw. bei senkrecht wirkender Belastung
derselben gleich große, jedoch entgegengesetzt gerichtete Drehmomente einwirken.
Dadurch wird der Lagerung der Palette 25 eine dem Kippen entgegenwirkende Verspannkraft
erteilt und die Ebene, die durch die Schleifleisten festgelegt ist, so gehalten,
daß die Fahrleitung gänzlich in ihr verläuft.
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Bei starker Durchfederung der Palette werden infolge der Elastizität
der Federelemente 17 und 18 auch die Hülsen 15 und 16 verdreht, und damit werden
die Schraubenzugfedern 35 und 36 zusätzlich gespannt. Es wird im allgemeinen vorteilhaft
sein, für die Schraubenzugfedern 35 und 36 eine e Vergleich zu der Auslegung der
hier gummielastischen Federelemente 17 und 18 weiche Kennlinie zu wählen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Scherenstromabnehmer nach
der Erfindung ist in den F i g. 6 bis 8 im Grund-, Auf- und Seitenriß dargestellt.
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Dieses Ausführungsbeispiel stellt eine weitere Ausführungsform der
Palettenlagerung dar. Abweichend von der Ausführung nach den F i g. 3 bis 5 sind
für die Symmetrierung der Palette bzw. für die gegenseitige Verspannung der auch
hier wieder gummielastischen Federelemente 17 und 18 Schraubenfedern 42 und
43 vorgesehen. Diese legen sich einerseits gegen Anschläge 41 an den oberen
Scherenarmen 2 und 3 und andererseits an Anschläge 44
und 45
an Fortsätzen der bereits erwähnten und beschriebenen Hülsen 15 und 16. Die Wirkungsweise
dieser Art der Abfederung ist im übrigen die gleiche wie bei der Ausführung der
Palettenlagerung nach den F i g.1 und 2.