EP0911241A1 - Erdungskontakt - Google Patents

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EP0911241A1
EP0911241A1 EP98810926A EP98810926A EP0911241A1 EP 0911241 A1 EP0911241 A1 EP 0911241A1 EP 98810926 A EP98810926 A EP 98810926A EP 98810926 A EP98810926 A EP 98810926A EP 0911241 A1 EP0911241 A1 EP 0911241A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
contact piece
protective sleeve
grounding brush
earth
Prior art date
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Granted
Application number
EP98810926A
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English (en)
French (fr)
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EP0911241B1 (de
EP0911241B2 (de
Inventor
Bruno Wittwer
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TIBRAM AG
Original Assignee
TIBRAM AG
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=4234199&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0911241(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by TIBRAM AG filed Critical TIBRAM AG
Publication of EP0911241A1 publication Critical patent/EP0911241A1/de
Publication of EP0911241B1 publication Critical patent/EP0911241B1/de
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Publication of EP0911241B2 publication Critical patent/EP0911241B2/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F15/00—Axle-boxes
    • B61F15/20—Details
    • B61F15/28—Axle-boxes modified to ensure electrical conductivity

Definitions

  • the present invention relates to a ground contact, particularly for rail vehicles suitable is.
  • An axle bushing or an axle bushing arrangement is closed under a grounding contact understand which is an electrically conductive connection between a first Power connection and an axis rotatable with respect to this first connection or Shaft or a second power connection connected to this axis or shaft guaranteed.
  • An earth contact therefore has the function of a current bridge between a stationary part and a moving part.
  • the grounding brush has one or more sliders (typically in the form of carbon brushes) which is in sliding contact with a surface (contact surface) of the contact piece are arranged to both when at rest and when rotating Contact piece an electrically conductive connection between the contact piece and the grounding brush.
  • sliders typically in the form of carbon brushes
  • Earthing contacts are e.g. in electrical locomotives for current-carrying connection the locomotive with its axles used so that the circuit from the Power source (power plant or substation) via the catenary, the pantograph, the Electric motor, the locomotive, the axles, the wheels and the rails back to the Power source can be closed.
  • Ground contacts are not only included Locomotives, but used in all rail vehicles, one require a conductive connection between the vehicle and the rails.
  • Under a Rail vehicle is to be understood as any vehicle that can be driven on one or more rails is suitable, e.g. a railway carriage for the passenger and / or goods transport, a railcar, a locomotive, a dining car, a tram, a subway, etc. Since practically everyone these days Rail vehicles are provided with any power-operated devices (e.g. lighting, air conditioning, loudspeaker system, etc.) are practically all of them Rail vehicles equipped with one or more earth contacts.
  • the ground contacts which are the electrical connection between rail vehicles the vehicle (or its chassis) and the axle are forced always arranged in the vicinity of axle bearings, which the storage of the Axle on the vehicle or on its chassis, especially the storage of Wheel sets in bogies.
  • the axle bearings of rail vehicles included Always use a significant amount of grease and / or others for lubrication Lubricants. These lubricants can, if they are in the area between the Contact area and the carbon brushes contacting this, the current conductivity between the earthing brush and the contact surface. In addition lead the lubricants in connection with abrasion material of the carbon brushes Formation of lumps of material.
  • axle bearings were previously Provide special sealants for axles equipped with earth contacts which prevent lubricants from escaping from the axle bearings and thus Protect the ground contacts from contamination by the lubricants. Due to the considerable dimensions of the axle bearings of rail vehicles, especially of locomotives, and due to the high demands on the sealants in terms of durability and functionality in harsh operating conditions regarding temperature fluctuations and pollution these are Sealant for the axle bearings large, heavy and expensive to manufacture.
  • the object of the present invention is to provide a grounding contact which is essentially insensitive to contamination from lubricants.
  • a ground contact which is particularly for a rail vehicle a grounding brush comprising an electrically conductive lubricant is suitable on the rotatably on a chassis (in the case of application for a rail vehicle is to be arranged on a chassis of the rail vehicle), as well as a reference the grounding brush rotatable contact piece, which rotates on one on the chassis arranged wheel axle can be attached.
  • the lubricants are in electrical to arrange conductive contact to the contact piece, both with rotating and an electrically conductive connection between the To provide contact piece and the grounding brush.
  • the inventive Ground contact on a protective sleeve surrounding the sliding means, which the Penetration of lubricants through the protective sleeve, the contact piece and the earthing brush prevents limited cavity.
  • the protective sleeve of the grounding contact according to the invention allows the at Earthing contacts according to the prior art required sealant in the Axle bearings to dispense because the lubricant through the protective sleeve from the ground contact and thus in particular also be kept away from the abrasion material, whereby the formation of lumps of lubricants and abrasion material mentioned at the beginning is prevented.
  • the protective sleeve not only protects the ground contact against the penetration of lubricants, but also against the penetration of others Contamination materials, which affect the functionality and / or the service life earth contact.
  • Another advantage is the protective sleeve of the ground contact according to the invention, the abrasion material in the ground contact back, which is formed when the lubricant is on a surface of the sliding or grinding rotating contact piece.
  • the protective sleeve is held back, there cannot be any near the grounding contact arranged components, e.g. Axle bearing, dirty and / or obstruct.
  • the sliding means of the grounding contact according to the invention preferably comprise one or more carbon brushes; however, other suitable electrical ones can also be used conductive glides are used.
  • the contact piece preferably has an essentially flat, disk-shaped one Section on - a so-called contact disc - that is perpendicular in one plane is circular to the axis of rotation of the contact piece (plane of rotation).
  • the contact disk rotatably on an axle end plate of a wheel axle of the rail vehicle to arrange.
  • the protective sleeve of a preferred embodiment of the invention is tubular and attached to the grounding brush in a rotationally fixed manner.
  • the protective sleeve is different Shape.
  • the protective sleeve it is possible for the protective sleeve to rotate on the contact piece is attached and rotates with it. In this case, those are explained below Sealant arranged between the protective sleeve and the grounding brush.
  • the circumference of the sealant is between the protective sleeve and the contact piece in a plane of rotation of the contact piece smaller than that Circumference of the wheel axle.
  • the scope of these sealants is even smaller than half the circumference of the wheel axle.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the sealing means a non-contact labyrinth seal between the protective sleeve and the contact piece include, in which the contact-side end edge of the protective sleeve with a correspondingly formed on the contact piece in sealing Function interacts.
  • the sealing means a differently designed labyrinth seal, a lip seal, a gap seal, a mechanical seal or The like includes.
  • the protective sleeve of the grounding contact can be a simple circular cylindrical one Have shape.
  • the protective sleeve has a mounting flange integrated into the sleeve for fastening the sleeve on the grounding brush.
  • the diameter of the tubular increases Protective sleeve from the attachment point of the protective sleeve to the grounding brush continuously towards the contact-side end of the protective sleeve.
  • a preferred one Embodiment of the invention is further characterized in that the scope the protective sleeve in a plane of rotation of the contact piece at least on the contact piece side End of the protective sleeve is smaller than the circumference of the wheel axle.
  • the protective sleeve is preferably relatively close-fitting around the sliding means arranged.
  • the cross-sectional area is the protective sleeve, measured in a plane of rotation of the contact piece, at least at the contact-side end of the protective sleeve smaller than four times the cross-section the lubricant.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of a grounding contact 10 according to the invention a longitudinal section along a wheel axis equipped with the ground contact 10 70 shown.
  • FIG. 1 there is an earth contact in an analog view 110 shown according to the prior art, equipped with a wheel axle 170 is.
  • the grounding contact 10 essentially exists a grounding brush 20, a contact piece 30 and a protective sleeve 40.
  • the grounding brush 20 has a housing 22, which is usually made of metal and / or plastic.
  • the housing 22 comprises four guide shafts open on one side, in which four elongated, columnar carbon brushes 51, 52, 53, 54 with the cross sections corresponding to the shaft cross sections are movably guided in the longitudinal direction of the shaft.
  • the cross-sectional areas of the carbon brushes 51, 52, 53, 54 each measure approximately 4 cm 2 .
  • the cross sections of the carbon brushes 51, 52, 53, 54 are essentially square.
  • embodiments of the invention with different cross-sectional areas and different numbers of carbon brushes are also possible.
  • the columnar carbon brushes 51, 52, 53, 54 protrude on the contact piece side beyond the shaft openings and thus the brush housing 22.
  • the carbon brushes 51, 52, 53, 54 are pressed outwards by springs arranged in the brush housing 22 through the shaft openings (to the right in FIGS. 2 and 5).
  • the grounding brush 20 is arranged with respect to the contact piece 30 in such a way that the carbon brushes 51, 52, 53, 54 are pressed essentially perpendicularly onto a contact surface 34 of the contact piece 30 in order to touch it in a sliding contact and an electrically conductive connection between the contact piece 30 and the grounding brush 20.
  • the grounding brush points 20 further a flange 26 for the attachment of the grounding brush e.g. at the Chassis of a rail vehicle.
  • the grounding brush 20 on the Outside 24 provided with a power connection 25 which is electrically conductive with the Carbon brushes 51, 52, 53, 54 is connected.
  • a connection e.g. With power cable connected to the electric motor or the mass of the rail vehicle be connected to a current bridge from the rail vehicle via the earth contact, to make the axle and the wheels to the railroad tracks.
  • the contact piece 30 has one at its end facing the grounding brush 20 essentially flat, disc-shaped section with a circular cross section, which is called a contact disk.
  • the directed towards the grounding brush 20 Surface 34 of the contact disk is referred to as contact surface 34.
  • annular recess 31 At the outer edge is an angular recess 31 on the contact surface 34
  • the circumference of the contact disk is formed along such that the outer edge of the Contact disk by a set back from the contact surface 34 in the axial direction, annular web 32 is formed.
  • the annular recess 31 cooperates the contact piece-side, annular end edge 42 of FIG Protective sleeve 40 together to form a labyrinth seal with this.
  • the annular web 32 on the outer edge of the contact disk has essentially that Function of a splash edge: as soon as grease or other lubricants, especially from the axle bearings 81, 82, on the contact piece 30, it is due to the the rotating contact piece 30 causes centrifugal force to the splash edge 32 hurled and sprayed away from the contact piece 30.
  • the ground contact 10 has one of the carbon brushes 51, 52, 53, 54 relatively closely surrounding protective sleeve 40, which lubricants and others Contaminants from the area of the contact surface 34 and the carbon brushes 51, 52, 53, 54 keeps away.
  • the protective sleeve 40 is in the embodiment shown in the figures of the invention are tubular and integrated into the sleeve 40 Fastening flange 41 attached to the grounding brush 20 in a rotationally fixed manner.
  • the protective sleeve 40 has a different shape.
  • the protective sleeve 40 shown in the figures has a circular shape Cross section, the diameter of the protective sleeve 40 from the mounting flange 41 to the contact-side end edge 42 of the protective sleeve 40 continuously decreases.
  • the diameter of the circular measures Protective sleeve 40 at the contact edge 42 about 8 cm, wherein the cross-sectional arrangement of the carbon brushes 51, 52, 53, 54 a Edge length of about 4.4 cm.
  • the carbon brushes 51, 52, 53, 54 are from the Protective sleeve thus relatively closely enclosed. From Fig. 2 it can also be seen that the Scope of the protective sleeve 40 in a plane of rotation of the contact piece 30 substantially is smaller than the circumference of the wheel axle 70 and the circumference of the axle bearings 81, 82.
  • the grounding brush 20, the contact piece 30 and the protective sleeve 40 limit one Cavity 60 a.
  • Sealing means 31, 42 are provided between the protective sleeve 40 and the contact piece 30.
  • the annular end edge 42 of the protective sleeve 40 is in relation to the annular Recess 31 of the contact disk arranged such that the arrangement forms a labyrinth seal 31, 42 in total.
  • the space between the end edge 42 of the protective sleeve 40 and the contact disk measures only approximately 1 mm.
  • the Labyrinth seal 31, 42 ensures in conjunction with that acting as a splash edge annular web 32 of the contact piece 30 a reliable, non-contact Sealing the cavity 60.
  • Fig. 1 is for comparison with a grounding contact 110 according to the prior art Technically equipped wheel axis 170 shown.
  • the grounding brush 120 with the carbon brushes 151, 152, 153, 154 of the ground contact 110 is correct in terms of their shape and function essentially with the grounding brush 20 with the carbon brushes 51, 52, 53, 54 of the grounding contact 10 according to the invention.
  • the contact piece 30 and correspond to the axle bearings 81, 82 in the grounding contact 10 according to the invention the contact piece 130 and the axle bearings 181, 182 of the known ground contact 110.
  • the invention creates a ground contact becomes essentially insensitive to lubricant contamination is.
  • Embodiment of the grounding contact according to the invention also by means of sealing means to seal the earth contact, especially against axle bearings that are much more compact, lighter and less expensive than the corresponding ones Sealant for the axle bearings for earthing contacts according to the state of the technique.

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Abstract

Ein Erdungskontakt (10), der insbesondere für ein Schienenfahrzeug geeignet ist, weist eine elektrisch leitende Gleitermittel (50, 51, 52, 53) umfassende Erdungsbürste (20) auf, die drehfest an einem Fahrgestell anzuordnen ist, und ein bezüglich der Erdungsbürste (20) drehbares Kontaktstück (30), das drehfest an einer am Fahrgestell angeordneten Radachse (70) zu befestigen ist. Die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) sind in elektrisch leitender Berührung zum Kontaktstück (30) anzuordnen, um sowohl bei drehendem als auch bei ruhendem Kontaktstück (30) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück (30) und der Erdungsbürste (20) bereitzustellen. Der Erdungskontakt (10) weist weiter eine die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) umgebende Schutzhülse (40) auf, um das Eindringen von Schmiermitteln in einen durch die Schutzhülse (40), das Kontaktstück (30) und die Erdungsbürste (20) begrenzten Hohlraum (60) zu verhindern. Aufgrund der Schutzhülse (40) ist der erfindungsgemässe Erdungskontakt (10) im wesentlichen unempfindlich auf Verschmutzung durch Schmiermittel. Im Vergleich zu den bisher bekannten Erdungskontakten (110) zeichnet sich eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Erdungskontaktes (10) weiter durch Dichtungsmittel (31, 42) zur Abdichtung des Erdungskontaktes (10) insbesondere gegenüber von Achslagern aus, die wesentlich kompakter, leichter und kostengünstiger sind als die entsprechenden Dichtungsmittel (185) bei den Achslagern für Erdungskontakte (110) nach dem Stand der Technik. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Erdungskontakt, der insbesondere für Schienenfahrzeuge geeignet ist.
Stand der Technik
Unter einem Erdungskontakt ist eine Achsbuchse oder eine Achsbuchsenanordnung zu verstehen, welche eine elektrisch leitende Verbindung zwischen einem ersten Stromanschluss und einer bezüglich diesem ersten Anschluss drehbaren Achse oder Welle bzw. einem mit dieser Achse oder Welle verbundenen zweiten Stromanschluss gewährleistet. Ein Erdungskontakt hat somit die Funktion einer Strombrücke zwischen einem ruhenden Teil und einem beweglichen Teil. Üblicherweise besteht ein Erdungskontakt aus einer drehfest mit dem ersten Stromanschluss verbundenen Erdungsbürste und einem drehfest mit dem zweiten Stromanschluss verbundenen Kontaktstück, wobei die Erdungsbürste eine oder mehrere Gleiter (typischerweise in Form von Kohlebürsten) umfasst, die in gleitender Berührung mit einer Oberfläche (Kontaktfläche) des Kontaktstückes angeordnet sind, um sowohl bei ruhendem als auch bei drehendem Kontaktstück eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück und der Erdungsbürste herzustellen.
Erdungskontakte werden z.B. bei elektrischen Lokomotiven zur stromleitenden Verbindung der Lokomotive mit ihren Achsen verwendet, damit der Stromkreis von der Stromquelle (Kraftwerk oder Unterwerk) über die Fahrleitung, den Stromabnehmer, den Elektromotor, die Lokomotive, die Achsen, die Räder und die Schienen zurück zur Stromquelle geschlossen werden kann. Erdungskontakte kommen jedoch nicht nur bei Lokomotiven, sondern bei sämtlichen Schienenfahrzeugen zum Einsatz, die eine strom leitende Verbindung zwischen Fahrzeug und Schienen erfordern. Unter einem Schienenfahrzeug ist dabei irgend ein Fahrzeug zu verstehen, das zum Fahren auf einer oder mehreren Schienen geeignet ist, so z.B. ein Eisenbahnwagen für die Personen- und/oder Warenbeförderung, ein Triebwagen, eine Lokomotive, ein Speisewagen, eine Strassenbahn, eine Untergrundbahn usw. Da heutzutage praktisch sämtliche Schienenfahrzeuge mit irgendwelchen strombetriebenen Einrichtungen versehen sind (z.B. Beleuchtung, Klimaanlage, Lautsprecheranlage usw.) sind auch praktisch sämtliche Schienenfahrzeuge mit einem oder mehreren Erdungskontakten ausgerüstet.
Die Erdungskontakte, welche bei Schienenfahrzeugen die Stromverbindung zwischen dem Fahrzeug (bzw. dessen Fahrgestell) und der Achse herstellen, sind gezwungenermassen stets in der Nähe von Achslagern angeordnet, welche der Lagerung der Achse am Fahrzeug oder an dessen Fahrgestell, insbesondere der Lagerung von Radsätzen in Drehgestellen, dienen. Die Achslager von Schienenfahrzeugen enthalten zum Zwecke der Schmierung stets eine beträchtliche Menge an Fett und/oder anderen Schmiermitteln. Diese Schmiermittel können, wenn sie in den Bereich zwischen der Kontaktfläche und den diese kontaktierenden Kohlebürsten gelangen, die Stromleitfähigkeit zwischen der Erdungsbürste und der Kontaktfläche wesentlich behindern. Zudem führen die Schmiermittel in Verbindung mit Abriebmaterial der Kohlebürsten zur Bildung von Materialklumpen. Diese Materialklumpen können den Schleifkontakt zwischen den Kohlebürsten und der Kontaktfläche behindern und unter Umständen den Strom zwischen der Kohlebürste und dem Kontaktstück vollständig unterbrechen. Die Schmiermittel und/oder Schmiermittel-Abriebmaterial-Verbindungen führen zudem zu einer Verschmutzung der Komponenten der Erdungskontakte, welche deren Funktion beeinträchtigen kann.
Um diese unerwünschten Auswirkungen zu verhindern, wurden bisher die Achslager von mit Erdungskontakten ausgerüsteten Achsen mit speziellen Dichtungsmitteln versehen, die das Austreten von Schmiermitteln aus den Achslagern verhindern und somit die Erdungskontakte vor einer Verschmutzung durch die Schmiermittel schützen. Aufgrund der beträchtlichen Abmessungen der Achslager von Schienenfahrzeugen, insbesondere von Lokomotiven, und aufgrund der hohen Anforderungen an die Dichtungsmittel in Bezug auf Dauerhaftigkeit und Funktionsfähigkeit bei harten Betriebsbedingungen hinsichtlich Temperaturschwankungen und Verschmutzung sind diese Dichtungsmittel bei den Achslagern gross, schwer und teuer in der Herstellung.
Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Erdungskontaktes, der im wesentlichen unempfindlich auf Verschmutzung durch Schmiermittel ist.
Die Lösung der Aufgabe ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Gemäss der Erfindung weist ein Erdungskontakt, der insbesondere für ein Schienenfahrzeug geeignet ist, eine elektrisch leitende Gleitermittel umfassende Erdungsbürste auf, die drehfest an einem Fahrgestell (im Falle der Anwendung für ein Schienenfahrzeug an einem Fahrgestell des Schienenfahrzeuges) anzuordnen ist, sowie ein bezüglich der Erdungsbürste drehbares Kontaktstück, das drehfest an einer am Fahrgestell angeordneten Radachse zu befestigen sein kann. Die Gleitermittel sind in elektrisch leitender Berührung zum Kontaktstück anzuordnen, um sowohl bei drehendem als auch bei ruhendem Kontaktstück eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück und der Erdungsbürste bereitzustellen. Weiter weist der erfindungsgemässe Erdungskontakt eine die Gleitermittel umgebende Schutzhülse auf, welche das Eindringen von Schmiermitteln in einen durch die Schutzhülse, das Kontaktstück und die Erdungsbürste begrenzten Hohlraum verhindert.
Die Schutzhülse des erfindungsgemässen Erdungskontaktes erlaubt es, auf die bei Erdungskontakten nach dem Stand der Technik erforderlichen Dichtungsmittel bei den Achslagern zu verzichten, weil die Schmiermittel durch die Schutzhülse vom Erdungskontakt und somit insbesondere auch vom Abriebmaterial ferngehalten werden, wodurch die eingangs erwähnte Bildung von Klumpen aus Schmiermitteln und Abriebmaterial verhindert wird. Die Schutzhülse schützt den Erdungskontakt nicht nur gegen das Eindringen von Schmiermitteln, sondern auch gegen das Eindringen von weiteren Verunreinigungsmaterialien, welche die Funktionsfähigkeit und/oder die Lebensdauer des Erdungskontaktes beeinträchtigen können. Als weiterer Vorteil hält die Schutzhülse des erfindungsgemässen Erdungskontaktes das Abriebmaterial beim Erdungskontakt zurück, das gebildet wird, wenn die Gleitermittel auf einer Oberfläche des sich drehenden Kontaktstückes gleiten oder schleifen. Indem dieses Abriebmaterial durch die Schutzhülse zurückgehalten wird, kann es keine in der Nähe des Erdungskontaktes angeordnete Komponenten, wie z.B. Achslager, verschmutzen und/oder behindern.
Vorzugsweise umfassen die Gleitermittel des erfindungsgemässen Erdungskontaktes eine oder mehrere Kohlebürsten; es können jedoch auch andere geeignete, elektrisch leitende Gleiter verwendet werden.
Vorzugsweise weist das Kontaktstück einen im wesentlichen ebenen, scheibenförmigen Abschnitt auf - eine sogenannten Kontaktscheibe -, die in einer Ebene senkrecht zur Drehachse des Kontaktstückes (Drehebene) kreisförmig ausgebildet ist. Bei einer Ausführungsform der Erfindung für den Einsatz bei Schienenfahrzeugen ist die Kontaktscheibe drehfest an einer Achsendscheibe einer Radachse des Schienenfahrzeuges anzuordnen.
Die Schutzhülse einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist rohrförmig ausgebildet und drehfest an der Erdungsbürste befestigt. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen die Schutzhülse eine andere Form hat. Des weiteren ist es möglich, dass die Schutzhülse drehfest am Kontaktstück befestigt ist und sich mit diesem mitdreht. In diesem Falle sind die weiter unten erläuterten Dichtungsmittel zwischen der Schutzhülse und der Erdungsbürste angeordnet.
Gemäss dem Stand der Technik sind bei einem Erdungskontakt für ein Schienenfahrzeug Dichtungsmittel im Bereich der Achslager vorgesehen, welche die Schmiermittel bei den Achslagern zurückhalten und an einem Eindringen in den Erdungskontakt hinein hindern. Diese Dichtungsmittel weisen demzufolge einen Umfang auf, der im wesentlichen demjenigen der abzudichtenden Achslager entspricht. Demgegenüber sind bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Dichtungsmittel zwischen der Schutzhülse und dem Kontaktstück vorgesehen, um den Erdungskontakt wirksam gegen die Achslager abzudichten. Die Dichtungsmittel gemäss dieser Ausführungsform der Erfindung können mit einem wesentlich kleineren Umfang hergestellt werden als die oben erwähnten Dichtungsmittel nach dem Stand der Technik, da sie nicht mehr den Umfang der Achslager aufweisen müssen. Vorzugsweise ist der Umfang der Dichtungsmittel zwischen der Schutzhülse und dem Kontaktstück deutlich kleiner als der Umfang der Achslager. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung misst der Umfang dieser Dichtungsmittel in einer Drehebene des Kontaktstückes bzw. der Radachse nicht einmal die Hälfte des Umfangs der Achslager.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemässen Erdungskontaktes für eine Radachse ist der Umfang der Dichtungsmittel zwischen der Schutzhülse und dem Kontaktstück in einer Drehebene des Kontaktstückes kleiner als der Umfang der Radachse. Vorzugsweise ist der Umfang dieser Dichtungsmittel sogar kleiner als der halbe Umfang der Radachse.
Eine Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Dichtungsmittel zwischen der Schutzhülse und dem Kontaktstück eine berührungslose Labyrinthdichtung umfassen, bei welcher die kontaktstückseitige Endkante der Schutzhülse mit einer entsprechend auf dem Kontaktstück ausgebildeten Ausnehmung in dichtender Funktion zusammenwirkt. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen die Dichtungsmittel eine anders gestaltete Labyrinthdichtung, eine Lippendichtung, eine Spaltdichtung, eine Gleitringdichtung oder Ähnliches umfasst.
Die Schutzhülse des erfindungsgemässen Erdungskontaktes kann eine einfache kreiszylindrische Form aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist die Schutzhülse einen in die Hülse integrierten Befestigungsflansch für die Befestigung der Hülse an der Erdungsbürste auf. Vorzugsweise nimmt der Durchmesser der rohrförmigen Schutzhülse von der Befestigungsstelle der Schutzhülse an der Erdungsbürste zum kontaktstückseitigen Ende der Schutzhülse hin kontinuierlich ab. Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich weiter dadurch aus, dass der Umfang der Schutzhülse in einer Drehebene des Kontaktstückes mindestens beim kontaktstückseitigen Ende der Schutzhülse kleiner ist als der Umfang der Radachse.
Vorzugsweise ist die Schutzhülse relativ eng anliegend um die Gleitermittel herum angeordnet. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Querschnittfläche der Schutzhülse, gemessen in einer Drehebene des Kontaktstückes, zumindest beim kontaktstückseitigen Ende der Schutzhülse kleiner als der vierfache Querschnitt der Gleitermittel.
Die nachfolgende detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung dient in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen nur als Beispiel für ein besseres Verständnis der Erfindung und ist nicht als Einschränkung des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert wird, aufzufassen. Für den Fachmann sind aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen und der Gesamtheit der Patentansprüche weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Merkmalskombinationen ohne weiteres erkennbar, die jedoch immer noch innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen stellen einen bekannten Erdungskontakt und einen Erdungskontakt gemäss einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Es zeigt:
Fig. 1
einen Erdungskontakt nach dem Stand der Technik in einem Längsschnitt entlang einer mit dem Erdungskontakt ausgerüsteten Radachse;
Fig. 2
einen erfindungsgemässen Erdungskontakt in einem Längsschnitt entlang einer mit dem Erdungskontakt ausgerüsteten Radachse;
Fig. 3
Frontalansicht in axialer Richtung auf Kontaktscheibe von Erdungskontakt aus Fig. 2;
Fig. 4
Frontalansicht in axialer Richtung auf Erdungsbürste von Erdungskontakt aus Fig. 2;
Fig. 5
teilweise geschnittene Seitenansicht der Erdungsbürste und der Schutzhülse von Erdungskontakt aus Fig. 2;
Fig. 6
Querschnitt durch Kohlebürsten von Erdungskontakt aus Fig. 2.
Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Erdungskontaktes 10 in einem Längsschnitt entlang einer mit dem Erdungskontakt 10 ausgerüsteten Radachse 70 dargestellt. Zum Vergleich ist in Fig. 1 in einer analogen Ansicht ein Erdungskontakt 110 nach dem Stand der Technik dargestellt, mit dem eine Radachse 170 ausgerüstet ist.
Der in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemässe Erdungskontakt 10 besteht im wesentlichen aus einer Erdungsbürste 20, einem Kontaktstück 30 und einer Schutzhülse 40.
Die Erdungsbürste 20 hat ein Gehäuse 22, das üblicherweise aus Metall und/oder aus Kunststoff gefertigt ist. Das Gehäuse 22 umfasst vier einseitig offene Führungsschächte, in denen vier längliche, säulenförmige Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 mit den Schachtquerschnitten entsprechenden Querschnitten in Schachtlängsrichtung beweglich geführt sind. Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung messen die Querschnittflächen der Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 (und der entsprechenden Führungsschächte) je ungefähr 4 cm2. Wie in Fig. 6 zu erkennen, sind die Querschnitte der Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 im wesentlichen quadratisch. Es sind jedoch auch Ausführungsformen der Erfindung mit anderen Querschnittflächen und anderen Anzahlen von Kohlebürsten möglich. Die säulenförmigen Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 stehen kontaktstückseitig über die Schachtöffnungen und somit das Bürstengehäuse 22 hinaus vor. Die Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 werden durch im Bürstengehäuse 22 angeordnete Federn durch die Schachtöffnungen hindurch nach aussen (in den Figuren 2 und 5 nach rechts) gedrückt. Die Erdungsbürste 20 ist bezüglich des Kontaktstückes 30 derart angeordnet, dass die Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 im wesentlichen senkrecht auf eine Kontaktfläche 34 des Kontaktstückes 30 gedrückt werden, um diese in einem schleifenden Kontakt zu berühren und eine stromleitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück 30 und der Erdungsbürste 20 herzustellen.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist die Erdungsbürste 20 weiter einen Flansch 26 für die Befestigung der Erdungsbürste z.B. am Fahrgestell eines Schienenfahrzeuges auf. Weiter ist die Erdungsbürste 20 an der Aussenseite 24 mit einem Stromanschluss 25 versehen, der elektrisch leitend mit den Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 verbunden ist. An diesen Anschluss 25 kann ein z.B. mit dem Elektromotor oder der Masse des Schienenfahrzeuges verbundenes Stromkabel angeschlossen werden, um eine Strombrücke vom Schienenfahrzeug über den Erdungskontakt, die Achse und die Räder zu den Eisenbahnschienen herzustellen.
Das Kontaktstück 30 hat an seinem zur Erdungsbürste 20 hin gerichteten Ende einen im wesentlichen ebenen, scheibenförmigen Abschnitt mit kreisförmigem Querschnitt, welche als Kontaktscheibe bezeichnet wird. Die zur Erdungsbürste 20 hin gerichtete Oberfläche 34 der Kontaktscheibe wird als Kontaktfläche 34 bezeichnet.
Am Aussenrand ist auf der Kontaktfläche 34 eine winkelförmige Ausnehmung 31 dem Umfang der Kontaktscheibe entlang derart ausgebildet, dass der Aussenrand der Kontaktscheibe durch einen in axialer Richtung von der Kontaktfläche 34 zurückversetzten, ringförmigen Steg 32 gebildet wird. Die ringförmige Ausnehmung 31 wirkt mit der weiter unten erläuterten kontaktstückseitigen, ringförmigen Endkante 42 der Schutzhülse 40 zusammen, um mit dieser zusammen eine Labyrinthdichtung zu bilden.
Der ringförmige Steg 32 am Aussenrand der Kontaktscheibe hat im wesentlichen die Funktion einer Spritzkante: sobald Fett oder andere Schmiermittel, insbesondere von den Achslagern 81, 82, auf das Kontaktstück 30 gelangen, wird es aufgrund der durch das sich drehende Kontaktstück 30 verursachten Zentrifugalkraft zur Spritzkante 32 geschleudert und von dieser vom Kontaktstück 30 weggespritzt.
Auf der in axialer Richtung der Kontaktfläche 34 gegenüberliegenden Seite des Kontaktstückes 30 weist dieses bei der in den Figuren 2 und 3 dargestellten Ausführungsform eine dreischenklige Flanschpartie 36 auf, mittels welcher das Kontaktstück 30 an einer Achsendscheibe 72 der Radachse 70 befestigt ist. Es sind jedoch auch andere geeignete Vorrichtungen zur Befestigung des Kontaktstückes 30 an der Achsendscheibe 72 möglich.
Der erfindungsgemässe Erdungskontakt 10 weist eine die Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 relativ eng umgebende Schutzhülse 40 auf, welche Schmiermittel und andere Schmutzstoffe vom Bereich der Kontaktfläche 34 und der Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 fernhält. Die Schutzhülse 40 ist bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung rohrförmig ausgebildet und mittels eines in der Hülse 40 integrierten Befestigungsflansches 41 drehfest an der Erdungsbürste 20 befestigt. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen die Schutzhülse 40 eine andere Form hat. Die in den Figuren dargestellte Schutzhülse 40 hat einen kreisförmigen Querschnitt, wobei der Durchmesser der Schutzhülse 40 vom Befestigungsflansch 41 zur kontaktstückseitigen Endkante 42 der Schutzhülse 40 hin kontinuierlich abnimmt. Bei der dargestellten Ausführungsform misst der Durchmesser der kreisförmigen Schutzhülse 40 bei der kontaktstückseitigen Endkante 42 ungefähr 8 cm, wobei die im Querschnitt quadratische Anordnung der Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 eine Kantenlänge von ungefähr 4.4 cm hat. Die Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 werden von der Schutzhülse somit relativ eng umschlossen. Aus Fig. 2 ist weiter ersichtlich, dass der Umfang der Schutzhülse 40 in einer Drehebene des Kontaktstückes 30 wesentlich kleiner ist als der Umfang der Radachse 70 und der Umfang der Achslager 81, 82.
Die Erdungsbürste 20, das Kontaktstück 30 und die Schutzhülse 40 grenzen einen Hohlraum 60 ein. Um das Eindringen von Schmiermitteln, insbesondere von den Achslagern 81, 82, und anderen Schmutzstoffen in den Hohlraum 60 hinein weiter zu vermindern, sind bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform der Erfindung Dichtungsmittel 31, 42 zwischen der Schutzhülse 40 und dem Kontaktstück 30 vorgesehen. Dazu ist die ringförmigen Endkante 42 der Schutzhülse 40 bezüglich der ringförmigen Ausnehmung 31 der Kontaktscheibe derart angeordnet, dass die Anordnung insgesamt eine Labyrinthdichtung 31, 42 bildet. Der Zwischenraum zwischen der Endkante 42 der Schutzhülse 40 und der Kontaktscheibe misst nur ungefähr 1 mm. Die Labyrinthdichtung 31, 42 gewährleistet in Verbindung mit dem als Spritzkante wirkenden ringförmigen Steg 32 des Kontaktstückes 30 eine zuverlässige, berührungsfreie Abdichtung des Hohlraumes 60.
In Fig. 1 ist zum Vergleich eine mit einem Erdungskontakt 110 nach dem Stand der Technik ausgerüstete Radachse 170 dargestellt. Die Erdungsbürste 120 mit den Kohlebürsten 151, 152, 153, 154 des Erdungskontaktes 110 stimmt in Bezug auf ihre Form und Funktion im wesentlichen mit der Erdungsbürste 20 mit den Kohlebürsten 51, 52, 53, 54 des erfindungsgemässen Erdungskontaktes 10 überein. Dem Kontaktstück 30 und den Achslagern 81, 82 beim erfindungsgemässen Erdungskontakt 10 entsprechen das Kontaktstück 130 und die Achslager 181, 182 des bekannten Erdungskontaktes 110.
Beim Vergleich des in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemässen Erdungskontaktes 10 mit dem in Fig. 1 dargestellten Erdungskontakt 110 gemäss dem Stand der Technik ist sofort erkennbar, dass die Dichtungsmittel 31, 42 des erfindungsgemässen Erdungskontaktes 10 einen wesentlich kleineren Umfang haben als die Dichtungsmittel 185 beim in Fig. 1 dargestellten Beispiel nach dem Stand der Technik. Die Dichtungsmittel 10 sind deshalb im Vergleich zu den Dichtungsmitteln 185 auch entsprechend leichter und günstiger in der Herstellung.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Erfindung ein Erdungskontakt geschaffen wird, der im wesentlichen unempfindlich auf Verschmutzung durch Schmiermittel ist. Im Vergleich zu den bisher bekannten Erdungskontakten zeichnet sich eine Ausführungsform des erfindungsgemässen Erdungskontaktes zudem durch Dichtungsmittel zur Abdichtung des Erdungskontaktes insbesondere gegenüber von Achslagern aus, die wesentlich kompakter, leichter und kostengünstiger sind als die entsprechenden Dichtungsmittel bei den Achslagern für Erdungskontakte nach dem Stand der Technik.

Claims (10)

  1. Erdungskontakt (10), insbesondere für ein Schienenfahrzeug, mit einer elektrisch leitende Gleitermittel (50, 51, 52, 53) umfassenden, drehfest an einem Fahrgestell anzuordnenden Erdungsbürste (20), und einem bezüglich der Erdungsbürste (20) drehbaren Kontaktstück (30), wobei die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) in elektrisch leitender Berührung zum Kontaktstück (30) anzuordnen sind, um sowohl bei drehendem als auch bei ruhendem Kontaktstück (30) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück (30) und der Erdungsbürste (20) bereitzustellen, gekennzeichnet durch eine die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) umgebende Schutzhülse (40) zur Verhinderung des Eindringens von Schmiermitteln in einen durch die Schutzhülse (40), das Kontaktstück (30) und die Erdungsbürste (20) begrenzten Hohlraum (60).
  2. Erdungskontakt (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktstück (30) einen im wesentlichen ebenen, scheibenförmigen Abschnitt mit kreisförmigem Querschnitt (Kontaktscheibe) aufweist, wobei das Kontaktstück drehfest an einer Achsendscheibe (72) einer am Fahrgestell angeordneten Radachse (70) anzuordnen ist.
  3. Erdungskontakt (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (40) im wesentlichen rohrförmig ist und drehfest an der Erdungsbürste (20) befestigt ist.
  4. Erdungskontakt (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch zwischen der Schutzhülse (40) und dem Kontaktstück (30) anzuordnende Dichtungsmittel (31, 42) zur Verhinderung des Eindringens von Schmiermitteln in den durch die Schutzhülse (40), das Kontaktstück (30) und die Erdungsbürste (20) begrenzten Hohlraum (60).
  5. Erdungskontakt (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsmittel (31, 42) zwischen der Schutzhülse (40) und dem Kontaktstück (30) eine berührungslose Labyrinthdichtung (31, 42) umfassen, bei welcher die kontaktstückseitige Endkante (42) der Schutzhülse (40) mit einer entsprechend auf dem Kontaktstück (30) ausgebildeten Ausnehmung (31) in dichtender Funktion zusammenwirkt.
  6. Erdungskontakt (10) nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Dichtungsmittel (31, 42) zwischen der Schutzhülse (40) und dem Kontaktstück (30) in einer Drehebene des Kontaktstückes (30) kleiner ist als der Umfang von Achslagern (81, 82), welche der Lagerung der Radachse (70) dienen.
  7. Erdungskontakt (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Dichtungsmittel (31, 42) zwischen der Schutzhülse (40) und dem Kontaktstück (30) in einer Drehebene des Kontaktstückes (30) kleiner ist als der Umfang der Radachse (70).
  8. Erdungskontakt (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang der Schutzhülse (40) in einer Drehebene des Kontaktstückes (30) mindestens beim kontaktstückseitigen Ende (42) der Schutzhülse (40) kleiner ist als der Umfang der Radachse (70).
  9. Erdungskontakt (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt der Schutzhülse (40) in einer Drehebene des Kontaktstückes (30) mindestens bei ihrem kontaktstückseitigen Ende (42) kleiner ist als der vierfache Querschnitt der Gleitermittel (50, 51, 52, 53).
  10. Schienenfahrzeug mit Erdungskontakt (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Erdungskontakt (10) eine elektrisch leitende Gleitermittel (50, 51, 52, 53) umfassende, drehfest am Fahrgestell des Schienenfahrzeuges angeordnete Erdungsbürste (20) und ein bezüglich der Erdungsbürste (20) drehbares Kontaktstück (30) aufweist, wobei die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) in elektrisch leitender Berührung zum Kontaktstück (30) angeordnet sind, um sowohl bei drehendem als auch bei ruhendem Kontaktstück (30) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktstück (30) und der Erdungsbürste (20) bereitzustellen, sowie eine die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) umgebende Schutzhülse (40) zur Verhinderung des Eindringens von Schmiermitteln in einen durch die Schutzhülse (40), das Kontaktstück (30) und die Erdungsbürste (20) begrenzten Hohlraum (60).
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