-
Die Erfindung bezieht sich .auf einen Erdungskontakt zur elektrischen
überbrückung der Achslagerung von mit elektrischer Energie versorgten, den elektrischen
Strom über die Räder auf die Schienen überleitenden Schienenfahrzeugen, bei dem
ein Kontaktstück stirnseitig mit dem Achsende des Radsatzes verbunden ist und ein
zweites, axial bewegliches und gegenüber dem Fahrgestell drehfest abgestütztes Kontaktstück
durch Federdruck axial gegen das erste Kontaktstück gedrückt ist und mit diesem
zusammen eine Schleifkontaktanordnung bildet.
-
Erdungskontakte dieser Art sind insbesondere bei solchen Schienenfahrzeugen
erforderlich, deren Achslager mit Wälzlagern ausgerüstet sind, da erfahrungsgemäß
die Dauerhaftigkeit und Belastbarkeit von Wälzlagern beeinträchtigt wird, wenn diese
zur Übertragung elektrischer Ströme herangezogen werden. Um den über die Wälzlager
vom Fahrgestell auf die Achsen fließenden Anteil der gesamten übertragenen elektrischen
Energie weitestmöglich herabzusetzen, darf die den Erdungskontakt bildende Schleifkontaktanordnung
stets nur einen äußerst geringen Übergangswiderstand haben. Dies setzt voraus, daß
die Kontaktflächen der Schleifkontaktanordnung durchgehend mit ausreichendem Druck
gegeneinander liegen. Bei den bisher üblichen Erdungskontakten der eingangs genannten
Art ist das zur Berücksichtigung des beim bestimmungsgemäßen Gebrauch anfallenden
Verschleißes der Kontaktflächen axial bewegliche federbelastete Kontaktstück in
einer Führungsbüchse axial verschiebbar aufgenommen und durch eine Paßfeder od.
dgl. drehfest geführt. Solche Führungen äußern insbesondere dann beachtlich hohe
Reibungswiderstände, wenn an den Kontaktflächen anfallender staubförmiger Abrieb
in die Führung gelangt. Außerdem hat sich gezeigt, daß oftmals die bisher als Drehsicherung
verwandten Paßfedern u. dgl. schon nach verhältnismäßig kurzzeitigem Gebrauch verschleißen
und die Axialbeweglichkeit des geführten Kontaktstückes weiterhin entscheidend beeinträchtigen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Erdungskontakt der
eingangs umschriebenen Art zu schaffen, der kostensparend herstellbar ist und gewährleistet,
daß die gegeneinanderliegenden Kontaktflächen der Schleifkontaktanordnung stets
mit einem ausreichenden Kontaktdruck belastet sind. Dies wird bei einem Erdungskontakt
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das axial bewegliche
Kontaktstück von in Radialebenen angeordneten und in der Axialrichtung biegbaren
Ringscheiben umgeben und durch diese gehalten und geradlinig geführt ist. Bei dieser
Ausbildung ist die bisher übliche, mit der Längsachse des Radsatzes fluchtende Gleitführung
des beweglichen Kontaktstückes durch eine Schwinghalterung ersetzt, der die Beweglichkeit
durch die elastische Biegbarkeit der das Kontaktstück tragenden Glieder vermittelt
wird. Damit ist gewährleistet, daß die Beweglichkeit nicht durch Abriebteilchen
od. dgl. beeinflußt werden kann. Da in der Halterung des beweglichen Kontaktstückes
außerdem Gleitreibung nicht auftritt, können auch wechselnde Reibungsbeiwerte sich
nicht schädlich auswirken. Außerdem lassen sich die zur Verformung der biegbaren
Ringscheiben erforderlichen Kräfte zuverlässig bestimmen und bei der Bemessung der
dem beweglichen Kontaktstück zugeordneten Federbelastung gemäß ihrer Größe und gegebenenfalls
Charakteristik berücksichtigen. Ferner ist es möglich, die Masse der axial beweglichen
Teile weitgehend gering zu halten, so daß auch bei während des bestimmungsgemäßen
Gebrauches etwa anfallenden axialen Bewegungen eines achsfesten Kontaktstückes stets
ein weitgehend gleichmäßiger Kontaktdruck beibehalten wird.
-
Die Erfindung läßt sich in. mannigfaltigen Arten verwirklichen. Bei
einer zweckdienlichen Ausführung sind zwei Ringscheiben angeordnet. Diese Anordnung
ermöglicht es, auch verhältnismäßig langgestreckte bewegliche Kontaktstücke weitgehend
genau achsrecht zu halten, um eine gleichmäßige Druckverteilung über die Schleifkontaktfläche
zu erreichen. Es ist jedoch auch möglich, nur eine Ringscheibe vorzusehen, um eine
besonders einfache und raumsparende Bauweise zu erzielen.
-
Die ringscheibenförmige Ausbildung führt zu einer über den gesamten
Umfang des axial beweglichen Kontaktstückes wirksamen Abstützung, wobei im wesentlichen
die Anordnung derart gewählt werden muß, daß in jeder Richtung übereinstimmende
Stützkräfte wirksam werden. Es ist jedoch bei schwachen Stützkräften gegebenenfalls
notwendig, die Stützkräfte zur Berücksichtigung des Eigengewichtes des beweglichen
Kontaktstückes über den Umfang in zweckentsprechender Weise ungleichmäßig zu verteilen.
-
Die in der Axialrichtung biegbaren Ringscheiben können auch verschiedenartig
ausgebildet werden. Besonders einfach ist eine vollflächige Ringscheibe. Diese würde
für den Schleifkontaktbereich zugleich als Abdichtung wirksam sein. Zur Erzielung
der gewünschten Nachgiebigkeit kann jede Ringscheibe gleichmittig gewellt ausgebildet
sein. Solche Ringscheiben bedürfen einer nur relativ geringen Breite, um schon Axialhübe
von beachtlicher Weite zuzulassen, ohne daß dazu wesentliche Stellkräfte erforderlich
sind. Selbstverständlich ist es möglich, für die erforderliche Nachgiebigkeit des
Tragmittels die Form und den Werkstoff gemeinsam auf die gestellte Aufgabe abzustimmen.
-
Die Erfindung kann weiterhin verwirklicht werden, indem an Stelle
volMächiger Ringscheiben aufgegliederte Ausbildungen angewandt werden. Dazu kann
die Ringscheibe in radial verlaufende Finger aufgegliedert sein. Die Finger können
je selbständig an dem beweglichen Kontaktglied angreifen, doch ist es in der Regel
zweckdienlicher, gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung den mittleren
Breitenbereich der biegbaren Ringscheiben durch Schlitze in die axiale Elastizität
vergrößernde Stege aufzugliedern.
-
Bei einer Verwirklichung der Erfindung an einem Erdungskontakt, dessen
die Schleifkontaktanordnung bildenden beiden Kontaktstücke beim bestimmungsgemäßen
Gebrauch in wesentlich unterschiedlichem Maße verschleißen, ist von den biegbaren
Ringscheiben das dem geringeren Verschleiß unterliegende Kontaktstück gehaltert.
Da dieses recht leicht sein kann und einer nur geringen Länge bedarf, kann es in
der Regel ohne weiteres in der schon erwähnten Art durch Tragmittel gehalten werden,
deren Verbindung mit dem beweglichen Kontaktstück auf eine Radialebene beschränkt
ist. Ein Verkippen des beweglichen Kontaktstückes ist dabei nicht zu befürchten,
da es dem Gegenkontakt großflächig anliegt und da außerdem die Stützkräfte dicht
neben der Anlagefläche angreifen können.
Die erfindungsgemäß für
das bewegliche Kontaktstück vorgesehenen, in der Axialrichtung biegbaren Ringscheiben
reichen im Normalbetrieb immer aus, dem an den Kontaktflächen anfallenden Reibungsdrehmoment
das Gleichgewicht zu halten, d. h. die erforderliche Drehabstützung zu übernehmen.
Fallweise wird es jedoch zweckdienlich sein, zusätzlich eine starre Anschlaganordnung
vorzusehen, die jedoch nur dann wirksam werden soll, wenn auf Grund ungünstiger
Umstände vor dem Anfahren die Kontakte besonders fest aneinander haften. Ein solcher
Fall ist z. B. denkbar, wenn nach einem längeren Halt die Kontaktstücke durch Eisbildung
starr miteinander verbunden sind. Etwa vorgesehene starre Anschläge sind so anzuordnen,
daß sie die Drehbeweglichkeit des beweglichen Kontaktstückes auf einen Drehwinkel
begrenzen, der an den biegbaren Ringscheiben noch keine schädlichen Folgen hat,
der jedoch größer ist als die dem normalen Reibungsdrehmoment des Schleifkontaktes
das Gleichgewicht haltende Drehverformung der Ringscheiben.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Erdungskontakt schematisch im Längsschnitt,
F i g. 2 in gleicher Darstellung einen Erdungskontakt, wobei oberhalb der Längsachse
und unterhalb derselben unterschiedliche Ausführungen der biegbaren Ringscheiben
dargestellt sind, F i g. 3 in der F i g. 1 gleichender Darstellung eine weitere
Ausführungsform eines Erdungskontaktes, F i g. 4 als Teilansicht eine Ausführungsform
einer Ringscheibe.
-
Der in F i g. 1 dargestellte Erdungskontakt ist einem Radsatz zugeordnet,
dessen Räder zwischen den Achslagern angeordnet sind. Mit einem Achszapfen 10 ist
gegen dessen Stirnseite anliegend durch nicht dargestellte Schrauben eine Scheibe
11 fest verbunden, deren mittlerer gewölbter Bereich 12 einen Gegenkontakt für die
Schleifkontaktanordnung bildet. Die Wölbung des Bereiches 12 ist in bekannter Weise
auf die nicht dargestellte Lageranordnung abgestimmt. Mit dem Achslagergehäuse 13
ist durch Schrauben 14 ein ringmantelförmiges Gehäuse 15 verbunden, dessen freie
Stirnseite finit einem durch Schrauben 16 gehaltenen Deckel 17 abschließbar ist.
Der den achszapfenseitigen Innenraum des Gehäuses 15 umgrenzenden Ringwand 18 sind
mit freiem Abstand zwei Ringnuten 19 und 20 eingeformt. Ein Innenbund 21 des Gehäuses
15 stützt über eine aus isolierendem Werkstoff bestehende Einlage 22 eine Schraubendruckfeder
23 einendig ab. Das innerhalb des Gehäuses 15 untergebrachte axial bewegliche Kontaktstück
24 weist einen die Feder 23 umgreifenden Mantel 25 auf und ist mit einem Zwischenboden
26 ausgerüstet. Der durch diesen abgegrenzte achsseitige Raum des Mantels 25 haltert
starr eine aus im wesentlichen nichtmetallischem Werkstoff bestehende ringförmige
Schleifbürste 27, deren freies Stirnende großflächig gegen den Gegenkontakt 12 anliegt,
wobei der Kontaktdruck im wesentlichen durch die Vorspannung der Feder 23 bestimmt
ist. Mit dem Zwischenboden 26 sind elektrische Zuleitungen 28 verbunden. Der Mantel
25 ist mit zwei mit freiem Abstand angeordneten Ringnuten 29 und 30 versehen. Das
axial bewegliche Kontaktstück 24 mit seinen Einzelteilen 25 bis 27 ist innerhalb
des Gehäuseinnenraumes gleichmittig angeordnet. Zwischen die Innenwandung des Gehäuses
15 und den Mantel 25 des axial beweglichen Kontaktstückes 24 sind zwei gleiche
biegbare Ringscheiben 31 eingeschaltet, die je mit einem ringförmigen Außenfuß 32
in der Ringnut 19 bzw. 20 des Gehäuses 15 und mit einem ringförmigen Innenfuß 33
in der zugeordneten Ringnut 29 bzw. 30 des Mantels 25, vorzugsweise elastisch vorgespannt,
sitzen. Die Ringscheiben 31 bestehen aus gummiartigem elastischem Kunststoff und
erstrecken sich in der aus der Zeichnung ersichtlichen Gebrauchsstellung etwa kegelstumpfförmig.
Ihre Wandteile 34 mögen im entspannten Zustand je in einer Radialebene liegen, doch
könnte die dargestellte Form auch dem entspannten Zustand entsprechen. Es wäre weiterhin
möglich, die Bereiche 34 der Ringscheiben 31 über die Breite und zur Längsachse
gleichmittig gewellt auszuführen.
-
Die biegbaren Ringscheiben 31 halten das axial bewegliche Kontaktstück
24 gleichmittig innerhalb des Gehäuses 15, lassen jedoch axiale Bewegungen
zu, so daß die Feder 23 die Schleifbürste 27 stets zuverlässig gegen den Gegenkontakt
12 andrücken kann. Der an den Schleifkontaktflächen anfallende Abrieb beeinträchtigt
die Betriebssicherheit bzw. den Kontaktdruck nicht, da in der Halterung des beweglichen
Kontaktes keine Gleitflächen vorhanden sind, die Reibungswiderstände äußern bzw.
sich verklemmen könnten.
-
Das in F i g. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel umfaßt wie die Ausführung
nach F i g. 1 einen Achszapfen 10, mit dessen Stirnende eine Scheibe 11 verbunden
ist, deren gewölbter mittlerer Bereich 12 einen Gegenkontakt bildet, gegen den durch
eine Feder 23 ein axial bewegliches Kontaktstück 24 angedrückt wird, das einen Mantel
25, einen Zwischenboden 26 und eine Schleifbürste 27 umfaßt. Die Schleifkontaktanordnung
ist wie beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 innerhalb eines Gehäuses 15 angeordnet,
das durch einen Deckel 17 abgeschlossen ist. Bei der Ausführung nach F i g. 2 ist
jedoch der Mantel 25 des beweglichen Kontaktstückes von einer aus isolierendem Werkstoff
bestehenden Hülse 40 umfaßt. Gemäß dem oberen Teil der F i g. 2 sind die biegbaren
Ringscheiben 41, 42 von Abstandhülsen 43 tragenden, sich achsparallel erstreckenden,
in die Wand des Gehäuses 15 fassenden Schrauben 44 gehalten und verlaufen über ihre
Breite kegelstumpfförmig. Gemäß dem unteren Teil der F i g. 2 halten dagegen die
Schrauben 44 unter Vermittlung von Abstandhülsen 43 Ringscheiben 45, 46 in Form
von gewellten Ringscheiben bzw. von über ihre Länge wellenförmig verlaufenden Fingern.
Auch bei dieser Ausführung wird das bewegliche Kontaktstück 24 in dem Gehäuse 15
axial beweglich zentrisch geführt, ohne daß die Beweglichkeit durch Gleitreibungswiderstände
beeinträchtigt werden könnte.
-
Der in F i g. 3 dargestellte Erdungskontakt weist eine mit dem Stirnende
eines Achszapfens 10 durch nicht gezeichnete Schrauben verbundene Scheibe 50 auf,
deren eingesenktem mittlerem Bereich eine aus im wesentlichen nichtmetallischem
Werkstoff bestehende Schleifbürste 51 durch Schrauben 51' angefügt ist. Bei dieser
Ausführung nimmt die Schleifbürste 51 an der Drehbewegung des Radsatzes teil. Mit
dem Achslagergehäuse 13 ist durch Schrauben 14 ein Gehäuse 52 verbunden, dessen
freies Stirnende durch einen von Schrauben 53 gehaltenen
Deckel
54 abschließbar ist. Eine der Innenwand 55 des Gehäuses 52 eingeformte Ringnut 56
haltert den ringförmigen äußeren Fuß 57 einer etwa kegelstumpfförmigen Ringscheibe
58, deren Innenfuß 59 in eine Ringnut hfl faßt, die einem das axial bewegliche Kontaktstück
bildenden metallischen Ring 61 eingeformt ist. Der Ring 61 wird durch eine vorgespannte
Schraubendruckfeder 62 gegen das freie Stirnende der Schleifbürste 51 angedrückt.
Die Feder 62 stützt sich andernends über einen aus isolierendem Werkstoff bestehenden
Ring 63 an einem Innenbund b4 des Gehäuses 52 ab. Auch bei dieser Ausführung ist
die Ringscheibe 58 formänderungsfähig. Daher wird der das axial bewegliche Kontaktstück
bildende Ring 61 innerhalb des Gehäuses 52 mittig gehalten und kann der Spannung
der Feder 62 unbehindert folgen, so daß auch bei insbesondere an der Schleifbürste
51 auftretendem Verschleiß stets ein ausreichender Kontaktdruck aufrechterhalten
wird.
-
Die F i g. 4 zeigt als Teilansicht eine vorzugsweise aus Metall, wie
federhartem Stahlblech, bestehende Ringscheibe, deren mittlerer Breitenbereich durch
Winkelschlitze 71 und 72 aufgegliedert ist. Die Winkelschlitze 71 und 72 umfassen
jeweils in Umfangsrichtung verlaufende Längenbereiche 73 und 74 und sich diesen
anschließende etwa radial gerichtete Bereiche 75 und 76. Dadurch sind über ihre
Längen mit wechselnden Richtungen verlaufende Zungen gebildet, die es zulassen,
den inneren Randbereich 77 der Ringscheibe gegenüber dem äußeren Randbereich 78
axial zu verlagern.