DE19654339B4 - Erdungskontakteinrichtung - Google Patents

Abstract

Erdungskontakteinrichtung für die Betriebserdung elektrisch angetriebener Schienenfahrzeuge unter Verwendung von Kohlekontaktbürsten und eines Schleifkörpers aus Schwermetall, der zur elektrischen Überbrückung der Achslagerwälzkörper stirnseitig mit der Achse eines Radsatzes verbunden ist, wobei der Schleifkörper aus Metall scheibenförmig ausgebildet und mit einem diesen konzentrisch umgebenden Dichtteil zum Abdichten der Schleiffläche gegen das Achslager verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Dichtteill (6) aus Kunststoff eine ein Polrad für eine Meßwertübertragungseinheit bildende Verzahnung (12, 22, 24, 28) aus Metall verbunden ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Erdungskontakteinrichtung für die Betriebserdung elektrisch angetriebener Schienenfahrzeuge unter Verwendung von Kohlekontaktbürsten und eines Schleifkörpers aus Schwermetall, der zur Überbrückung der Achslagerwälzkörper stirnseitig mit der Achse eines Radsatzes verbunden ist, wobei der Schleifkörper aus Metall scheibenförmig ausgebildet und mit einem diesen konzentrisch umgebenden Dichtteil zum Abdichten der Schleiffläche gegen das Achslager verbunden ist.
• Bei schienengebundenen Fahrzeugen wird der Stromkreis des von der Stromleitung, im allgemeinen Oberleitung oder Stromschiene, abgenommenen Antriebsstroms über den Kontakt Rad/Schiene zum Erzeuger geschlossen. Diese Betriebserdung ist mit erheblichen, über wenigstens einen Radsatz abgeleiteten Stromstärken verbunden, welche sich nicht auf die Wälzlager auswirken sollen. Die bekannten Erdungskontakteinrichtungen überbrücken daher die Wälzlager und leiten den Betriebsstrom über Kontaktbürsten und eine Erdungsschleifscheibe stirnseitig in die Achse eines Radsatzes ein.
• Schleifkörper bei Erdungskontakteinrichtungen haben oft die Aufgabe zu erfüllen, den Erdungskontakt gegenüber den Wälzlagern abzudichten. Hierbei ist das Wälzlager gegen Bürstenstaub und der Schleifkontakt gegen Lagerfett zu schützen. Dazu wird der Schleifkörper aus Schwermetall wahlweise mit einer Labyrinthdichtung ausgebildet, was sowohl mit hohen Kosten als auch mit einem hohen Gewicht verbunden ist, oder als einfacher Schleifkörper in Sandwich-Bauweise mit einem elektrisch und chemisch geeigneten Tragkörper, vorzugsweise aus Eisenmetallguß mit gleichartigen Dichtungselementen. Die letztgenannte Lösung bietet keine Kosten- und Gewichtsvorteile, sondern lediglich die Möglichkeit, den verschleißenden Schleifkörper preiswerter zu ersetzen. An jedem Radsatz eines Schienenfahrzeuges befindet sich ein Meßwertaufnehmer, um die Drehzahl zur Regelung von Brems- und Antriebskräften zu steuern. Dieser Meßwertaufnehmer besteht üblicherweise aus einem an der Radsatzwelle befestigten Zahnrad und einem am Lagergehäuse angeordneten Impulsaufnehmer. Das Zahnrad hat dabei die Aufgabe, durch unterschiedliche Abstände zwischen Impulsaufnehmer und Zahnkopf einerseits und Zahnfuß andererseits, unterschiedliche Magnetfelder entstehen zu lassen.
• Die Erdungskontaktvorrichtung und der Meßwertaufnehmer sind üblicherweise getrennt in Sandwich-Bauweise axial zueinander angeordnet. Das Zahnrad, auch Polrad genannt, ist wahlweise massiv oder als Schweißkonstruktion mit zur Befestigung erforderlichen Anformungen ausgebildet, das auf Teile der Radsatzachse geschraubt, gepreßt, geklemmt oder geschrumpft wird. Das Polrad ist somit schwer und mit hohem Fertigungsaufwand verbunden.
• In der DE-PS 1 801 392 ist bereits eine Erdungskontakteinrichtung für die Betriebserdung elektrisch angetriebener Schienenfahrzeuge vorgeschlagen worden, bei welcher der Schleifkörper scheibenförmig ausgebildet ist und mit einem, diesen konzentrisch umgebenden Dichtteil zum Abdichten der Schleiffläche gegen das Achslager verbunden ist. Eine derartige Einrichtung ist auch aus der DE 92 10 799 U1 bekannt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Erdungskontakteinrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, welche bei einer leichteren Ausbildung und preiswerteren Herstellung für ein Zusammenwirken mit einer Meßwertübertragungseinheit geeignet ist.
• Als Lösung wird vorgeschlagen, daß mit dem Dichtteil aus Kunststoff eine ein Polrad für eine Meßwertübertragungseinheit bildende Verzahnung aus Metall verbunden ist.
• Der Schleifkörper aus einem geeigneten Werkstoff ist wie beim Stand der Technik so ausgebildet, daß er lediglich seiner elektrischen Aufgabe gerecht wird. Die Abdichtungsfunktion gegen Bürstenstaub und Lagerfett übernimmt dagegen das Dichtteil aus Kunststoff, vorzugsweise Duroplast, das mit dem Schleifkörper in vielfältig bekannter Weise lösbar oder unlösbar als Verbundwerkstoff ausgebildet sein kann. Ein geeignetes Verfahren hierzu ist das Umpressen des Schleifkörpers als Einlegeteil in an sich bekannter Weise beim Herstellungsprozeß des Dichtteils.
• Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß mit dem Dichtteil aus Kunststoff eine Verzahnung verbunden ist, welche ein Polrad für eine Meßwertübertragungseinrichtung ausbildet.
• In Fällen, in denen am Radsatzende ein Erdungskontakt und ein Meßwertgeber angeordnet werden, kann das Zahnrad des Meßwertaufnehmers mit dem Dichtteil aus Kunststoff verbunden und über dieses mit dem Schleifkörper am Radsatz befestigt werden. Diese Verbindung kann in an sich bekannter Weise ebenfalls sowohl lösbar als auch als Verbundwerkstück gemeinsam mit dem Schleifkörper eine einheitlichen Körper ergeben. Der Impulsaufnehmer kann dabei wie bisher in einem Lagerdeckel oder auch im Erdungskontaktgehäuse befestigt werden.
• Zur weiteren Gewichtsminderung kann das massive, eingepresste Zahnrad durch einzelne, mit dem Dichtteil unlösbar verbundene Zahnsegmente, die den Zahnköpfen entsprechen, ersetzt werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Zahnrad als Stanz- oder dünnwandiges Drehteil auszubilden.
• Zur weiteren Gewichtsminderung kann nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung, das eingepresste Zahnrad durch einzelne, mit dem Dichtteil unlösbar verbundene Stahleinsätze ersetzt werden.
• Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merkmale sind in den Ansprüchen angegeben. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt und nachstehend erläutert.
• Es zeigen:
• 1 einen Axialschnitt durch den Erfindungsgegenstand,
• 2 einen axialen Schnitt durch den Schleifkörper,
• 3 die Draufsicht auf den Schleifkörper gemäß 2,
• 4 die Teildarstellung eines Axialschnittes durch ein Polrad ohne Schleifscheibe,
• 5 ein aus vier Stanzsegmenten zusammengesetztes Zahnrad,
• 6 einen Ausschnitt eines Polrades aus Kunststoff mit eingefügten Stahleinsätzen,
• 7 einen Axialschnitt durch ein Polrad einer weiteren Ausführung und
• 8 einen Querschnitt durch das Polrad gemäß 7.
• In den Figuren der Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Im einzelnen bedeuten:

1

Erdungskabel

2

Kabelmuffe

3

Kohlekontaktbürsten

4

Bürstenhalter

5

Erdungsschleifscheibe

6

die Schleifscheibe umgebender Dichtkörper

aus Kunststoff

7

Werkstofftrennfläche Metall-Kunststoff

8

Befestigungsschraube für Verbundteil

Schleifscheibe/Dichtteil

9

Druckkappe

10

Radachse

11

Befestigungsschraube für Druckkappe an der

Radachse

12

Zahnkranz

13

Impulsaufnehmer

14

Achslager

15

Zwischendeckel für Impulsaufnehmer

16

Erdungskontaktgehäuse

17

Befestigungsschraube für die Verbindung

des Erdungskontaktgehäuses mit dem Zwi

schendeckel

18

Deckel für Erdungskontaktgehäuse

19

Deckelbefestigungsschraube

20

Befestigungsschraube für Kontaktbürsten

halter

21

Dichtteil mit Zahnkranz (Polrad) ohne

Schleifscheibe

22

aus Metall gestanztes Zahnrad (Polrad)

22a, b, c, d,

Polradsegmente

23

Dichtteil (Polrad) mit Metallsegmenten

24

Metallsegmente

25

Nut-Federverbindung zwischen Schleif

scheibe und Dichtteil

26

Dichtnut des Kontaktgehäuses

27

Dichtnut des Dichtteils

28

Metallmantel für in das Dichtteil (Polrad)

eingepreßte Zähne

• Die 1 bis 3 veranschaulichen die Einbettung der Schleifscheibe 5 aus Metall in einen diesen umfassenden Dichtteil oder Schleifscheibenkörper 6 aus Kunststoff. Die Verbindung zwischen der Schleifscheibe und dem Dichtteil ist durch eine Nut-Federverbindung, die einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt zeigt, gesichert. Die Verbindung ist mit 25 bezeichnet (2). Lediglich im Bereich der Befestigungsschraube 8 ist die Schleifscheibe mit einer Materialverdickung zur Bildung eines Befestigungsauges versehen. über das Auge und die Befestigungsschraube 8 wird der Massekontakt für die Erdung über die Druckkappe 9 mit der Stirnseite der Radachse 10 hergestellt.
• Sofern Meßwerte mit Hilfe eines Impulsaufnehmers 13 zu übertragen sind, weist der Dichtkörper an seinem Umfang eine Polverzahnung 12 auf. Diese kann auch durch eine in das Material des Dichtkörpers eingepreßte Verzahnung mit einem Metallmantel 28, ein in das Kunststoffmaterial eingebettetes, schmales, gestanztes Polrad 22 aus Metall (5) oder durch einzelne in den Kunststoff eingebettete Metallsegmente 24 bestehen. Neben der dargestellten Verbundbauweise ist auch die separate Anordnung eines Polrades 21, 23 aus Kunststoff verwendbar (4 und 6).
• Alle Ausführungen lassen die leichte Bauweise der Kombination Schleifscheibe/Dichtteil, verbunden mit einfacher Herstellbarkeit und preiswerter Fertigung erkennen. Durch die Ringnuten 26 und 27 im Erdungskontaktgehäuse 16 und im Dichtteil 6 ergibt sich eine labyrinthartige Dichtung mit ausreichendem Schutz der Schleifscheibenkontaktfläche vor Achslagerschmierstoffen und der Achslagerwälzkörper vor Kohlenschleifstaub.

Claims (12)

1. Erdungskontakteinrichtung für die Betriebserdung elektrisch angetriebener Schienenfahrzeuge unter Verwendung von Kohlekontaktbürsten und eines Schleifkörpers aus Schwermetall, der zur elektrischen Überbrückung der Achslagerwälzkörper stirnseitig mit der Achse eines Radsatzes verbunden ist, wobei der Schleifkörper aus Metall scheibenförmig ausgebildet und mit einem diesen konzentrisch umgebenden Dichtteil zum Abdichten der Schleiffläche gegen das Achslager verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Dichtteill (6) aus Kunststoff eine ein Polrad für eine Meßwertübertragungseinheit bildende Verzahnung (12, 22, 24, 28) aus Metall verbunden ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (5) mit dem Dichtteil (6) lösbar verbunden ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (5) mit dem Dichtteil (6) unlösbar verbunden ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (6) aus Duroplast besteht.
5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper (5) durch Umpressen mit dem Material des Dichtteils (6) als Verbundkörper (5, 6) ausgebildet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtteil (6) mit dem Zahnrad einen Verbundkörper bildet.
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schleifkörper mit dem Dichtteil (6) und mit dem Zahnrad als unlösbares Verbundbauteil ausgeführt ist.
8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Polrad durch einzelne, mit dem Dichtteil (6) unlösbar verbundene Zahnsegmente (12), die den Zahnköpfen entsprechen, gebildet wird.
9. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad als Stanzteil (22) ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad mit dem Dichtteil (6) als separates, vom Schleifkörper getrennt montierbares Polrad ausgebildet ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Umfang des Dichtteils (23) Metallsegmente eingebettet sind.
12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung in das Material des Dichtteils eingepreßt (profiliert) und mit einem Metallmantel (28) armiert ist.