EP0911241B2 - Erdungskontakt - Google Patents

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Publication number
EP0911241B2
EP0911241B2 EP98810926A EP98810926A EP0911241B2 EP 0911241 B2 EP0911241 B2 EP 0911241B2 EP 98810926 A EP98810926 A EP 98810926A EP 98810926 A EP98810926 A EP 98810926A EP 0911241 B2 EP0911241 B2 EP 0911241B2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
contact piece
protective sleeve
earthing
brush
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP98810926A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0911241B1 (de
EP0911241A1 (de
Inventor
Bruno Wittwer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TIBRAM AG
Original Assignee
TIBRAM AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
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(B2) "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
Application granted granted Critical
Publication of EP0911241B2 publication Critical patent/EP0911241B2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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, which is particularly suitable for rail vehicles.
  • a grounding contact is understood to mean an axle bushing or an axle bushing arrangement which ensures an electrically conductive connection between a first electrical connection and an axle or shaft rotatable relative to this first connection or a second power connection connected to this axle or shaft.
  • a ground contact thus has the function of a current bridge between a stationary part and a moving part.
  • a ground contact consists of a grounding stud rotatably connected to the first power connector and a contact piece rotatably connected to the second power connector, the grounding brush comprising one or more sliders (typically in the form of carbon brushes) in sliding contact with a surface (contact surface) of the contactor Contact piece are arranged to produce an electrically conductive connection between the contact piece and the grounding brush both at rest and rotating contact.
  • Earthing contacts are e.g. used in electric locomotives to electrically connect the locomotive with its axles, so that the circuit from the power source (power plant or substation) via the overhead line, the pantograph, the electric motor, the locomotive, the axles, the wheels and the rails are closed back to the power source can, see eg The CH-PS-106 070.
  • Earthing contacts are not only used in locomotives, but in all rail vehicles that require an electrically conductive connection between the vehicle and rails.
  • a rail vehicle is to be understood as meaning any vehicle that is suitable for traveling on one or more rails, such as a rail. a railroad car for passenger and / or goods transport, a railcar, a locomotive, a dining car, a tram, a subway etc. Since today virtually all rail vehicles are provided with any power-driven facilities (eg lighting, air conditioning, public address system, etc.) are also Virtually all rail vehicles equipped with one or more ground contacts.
  • the earthing contacts which in rail vehicles establish the power connection between the vehicle (or its chassis) and the axle, are always arranged in the vicinity of axle bearings, which the storage of the axle on the vehicle or on the chassis, in particular the storage of wheelsets in Bogies, serve.
  • the axle bearings of rail vehicles always contain a considerable amount of grease and / or other lubricants for the purpose of lubrication. These lubricants, when they enter the region between the contact surface and the carbon brushes contacting them, can substantially hinder the electrical conductivity between the grounding brush and the contact surface. In addition, the lubricants in conjunction with abrasive material of the carbon brushes lead to the formation of lumps of material.
  • axle bearings of axles equipped with ground contacts have hitherto been provided with special sealing means which prevent the leakage of lubricants 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, in particular of locomotives, and due to the high demands on the sealant in terms of durability and operability in harsh operating conditions with respect to temperature fluctuations and pollution, these seals are large, heavy and expensive to manufacture in the axle bearings.
  • the object of the present invention is to provide a grounding contact which is substantially insensitive to contamination by lubricants.
  • a grounding contact which is particularly suitable for a railway vehicle, comprises a grounding brush comprising an electrically conductive sliding means, which is fixed against rotation on a chassis (in the case of a rail vehicle application on a chassis of the rail vehicle) and a grounding brush rotatable contact piece, which can be rotatably attached to a chassis arranged on the wheel axle.
  • the sliding means are to be arranged in electrically conductive contact with the contact piece in order to provide an electrically conductive connection between the contact piece and the grounding brush, both when the contact piece is rotating and at rest.
  • the inventive Earthing contact a protective sleeve surrounding the sliding means, which prevents the ingress of lubricants in a limited by the protective sleeve, the contact piece and the grounding brush cavity.
  • the protective sleeve of the grounding contact makes it possible to dispense with the sealing means required in prior art grounding contacts in the axle bearings, because the lubricant is kept away from the earth contact and thus in particular also from the abrasive material by the protective sleeve, whereby the formation of lumps mentioned at the outset Lubricants and abrasion material is prevented.
  • the protective sleeve protects the grounding contact not only against the ingress of lubricants, but also against the penetration of other contaminant materials, which may affect the functionality and / or life of the grounding contact.
  • the protective sleeve of the grounding contact of the invention retains the abrasive material at grounding contact formed when the slider slides or grinds on a surface of the rotating contact piece. By retaining this abrasive material through the protective sleeve, it can not contain any components located near the grounding contact, such as e.g. Axle bearing, pollute and / or obstruct.
  • the sliding means of the grounding contact according to the invention comprise one or more carbon brushes; however, other suitable electrically conductive sliders may be used.
  • the contact piece has a substantially flat, disk-shaped portion - a so-called contact disk - which is circular in a plane perpendicular to the axis of rotation of the contact piece (plane of rotation).
  • the contact disk is rotationally fixed to be arranged on a Achsendhari a wheel axle of the rail vehicle.
  • the protective sleeve of a preferred embodiment of the invention is tubular and rotatably attached to the grounding brush.
  • the protective sleeve has a different shape.
  • the protective sleeve is rotatably attached to the contact piece and rotates with it.
  • the sealing means explained below are arranged between the protective sleeve and the grounding brush.
  • sealing means are provided in the region of the axle bearings in the case of a ground contact for a rail vehicle, which retain the lubricants in the axle bearings and prevent them from penetrating into the grounding contact. Accordingly, these sealing means have a circumference which substantially corresponds to that of the axle bearings to be sealed.
  • sealing means are provided between the protective sleeve and the contact piece in a preferred embodiment of the invention to effectively seal the grounding contact against the axle bearings.
  • the sealing means according to this embodiment of the invention can be manufactured to a much smaller extent than the above-mentioned sealing means according to the prior art, since they no longer have to have the circumference of the axle bearings.
  • the circumference of the sealing means between the protective sleeve and the contact piece is significantly smaller than the circumference of the axle bearings.
  • the circumference of these sealing means measures in a plane of rotation of the contact piece or the wheel axle not even half the circumference of the axle bearings.
  • the circumference of the sealing means between the protective sleeve and the contact piece in a plane of rotation of the contact piece is smaller than the circumference of the wheel axle.
  • the circumference of these sealing means is even smaller than half the circumference of the wheel axle.
  • An embodiment of the invention is characterized in that the sealing means between the protective sleeve and the contact piece comprise a non-contact labyrinth seal, wherein the contact piece side end edge of the protective sleeve cooperates with a correspondingly formed on the contact piece recess in sealing function.
  • the sealing means comprise a differently configured labyrinth seal, a lip seal, a gap seal, a seal ring seal, or the like.
  • the protective sleeve of the inventive grounding contact may have a simple circular cylindrical shape.
  • the protective sleeve has a mounting flange integrated in the sleeve for fastening the sleeve to the grounding brush.
  • the diameter of the tubular protective sleeve continuously decreases from the attachment point of the protective sleeve to the grounding brush towards the contact piece end of the protective sleeve.
  • a preferred embodiment of the invention is further characterized in that the circumference of the protective sleeve in a plane of rotation of the contact piece is at least at the contact piece end of the protective sleeve is smaller than the circumference of the wheel axle.
  • the protective sleeve is disposed relatively tightly around the slider means.
  • the cross-sectional area of the protective sleeve, measured in a plane of rotation of the contact piece, is smaller than at least at the contact piece end of the protective sleeve the quadruple cross-section of the sliding means.
  • FIG. 2 shows an embodiment of a grounding contact 10 according to the invention in a longitudinal section along a wheel axle 70 equipped with the grounding contact 10.
  • a grounding contact 110 according to the prior art is shown in Fig. 1 in an analog view, with which a wheel axle 170 is equipped.
  • the earthing contact 10 according to the invention shown in FIG. 2 consists essentially of 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 elongate, columnar carbon brushes 51, 52, 53, 54 are guided in the shaft longitudinal direction with cross sections corresponding to the shaft cross-sections.
  • 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 substantially square.
  • embodiments of the invention having other cross-sectional areas and other numbers of carbon brushes are also possible.
  • the columnar carbon brushes 51, 52, 53, 54 project contact piece side over the shaft openings and thus the brush housing 22 also.
  • the carbon brushes 51, 52, 53, 54 are pushed outward through the shaft openings by means of springs arranged in the brush housing 22 (to the right in FIGS. 2 and 5).
  • the grounding brush 20 is arranged with respect to the contact piece 30 such that the carbon brushes 51, 52, 53, 54 are pressed substantially perpendicular to a contact surface 34 of the contact piece 30 to contact them in a sliding contact and a current-conducting connection between the contact piece 30th and the grounding brush 20 produce.
  • the grounding brush 20 further comprises a flange 26 for fixing the grounding brush, e.g. on the chassis of a rail vehicle. Further, the grounding brush 20 is provided on the outside 24 with a power connection 25 which is electrically conductively connected to the carbon brushes 51, 52, 53, 54. To this terminal 25, e.g. connected to the electric motor or the mass of the rail vehicle power cable to establish a current bridge from the rail vehicle via the ground contact, the axle and the wheels to the railroad tracks.
  • the contact piece 30 has at its end directed toward the grounding brush 20 a substantially flat, disc-shaped portion with a circular cross-section, which is referred to as a contact disk.
  • the surface 34 of the contact disk facing the grounding brush 20 is referred to as the contact surface 34.
  • annular recess 31 On the outer edge of an angular recess 31 along the circumference of the contact disc along the contact surface 34 is formed such that the outer edge of the contact disc is formed by a recessed in the axial direction of the contact surface 34, annular ridge 32.
  • the annular recess 31 acts with the contact piece side explained below, annular end edge 42 of the protective sleeve 40 together to form together with this a labyrinth seal.
  • the annular ridge 32 on the outer edge of the contact disc has essentially the function of a spray edge: as soon as grease or other lubricant, in particular from the axle bearings 81, 82, reach the contact piece 30, it is due to the centrifugal force caused by the rotating contact piece 30 to the spray edge Flung 32 and sprayed away from this from the contact piece 30.
  • the grounding contact 10 has a protective sleeve 40 that relatively closely surrounds the carbon brushes 51, 52, 53, 54 and that keeps lubricants and other contaminants away from the area of the contact surface 34 and the carbon brushes 51, 52, 53, 54.
  • the protective sleeve 40 is formed tubular in the embodiment of the invention shown in the figures and non-rotatably attached to the grounding brush 20 by means of a built-in sleeve 40 mounting flange 41.
  • the protective sleeve 40 shown in the figures has a circular cross section, wherein the diameter of the protective sleeve 40 from the mounting flange 41 to the contact piece side end edge 42 of the protective sleeve 40 decreases continuously.
  • the diameter of the circular protective sleeve 40 at the contact piece side end edge 42 measures approximately 8 cm, with the square cross section arrangement of the carbon brushes 51, 52, 53, 54 having an edge length of approximately 4.4 cm.
  • the carbon brushes 51,52,53,54 are thus relatively tightly enclosed by the protective sleeve. From Fig. 2 it is further apparent that the circumference of the protective sleeve 40 in a plane of rotation of the contact piece 30 is substantially smaller than the circumference of the wheel axle 70 and the circumference of the axle bearings 81, 82nd
  • 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 with respect to the annular recess 31 of the contact disc is arranged such that the arrangement a total of a labyrinth seal 31, 42 forms.
  • the gap between the end edge 42 of the protective sleeve 40 and the contact disc measures only about 1 mm.
  • the labyrinth seal 31, 42 in conjunction with the annular ridge 32 of the contact piece 30 acting as a spray edge, ensures reliable, non-contact sealing of the cavity 60.
  • Fig. 1 for comparison equipped with a grounding contact 110 according to the prior art wheel axle 170 is shown.
  • the grounding brush 120 with the carbon brushes 151, 152, 153, 154 of the grounding contact 110 substantially coincides in terms of their shape and function with the grounding brush 20 with the carbon brushes 51, 52, 53, 54 of the inventive grounding contact 10.
  • the contact piece 30 and the axle bearings 81, 82 in the grounding contact 10 according to the invention correspond to the contact piece 130 and the axle bearings 181, 182 of the known grounding contact 110.
  • the invention provides a ground contact which is substantially insensitive to contamination by lubricants.
  • an embodiment of the inventive grounding contact is also distinguished by sealing means for sealing the grounding contact, in particular with respect to axle bearings, which are much more compact, lighter and less expensive than the corresponding sealing means in the axleboxes for earthing contacts according to the prior art.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Current-Collector Devices For Electrically Propelled Vehicles (AREA)
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  • Coupling Device And Connection With Printed Circuit (AREA)

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, siehe z.B. die CH-PS-106 070. Erdungskontakte kommen jedoch nicht nur bei Lokomotiven, sondern bei sämtlichen Schienenfahrzeugen zum Einsatz, die eine stromleitende 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-Abriebmateriali-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 Kontaktstükkes 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 Erdungskontäktes 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 Gleftringdichtung 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) mit einer zur Erdungsbürste (20) hin gerichteten Oberfläche (34), wobei die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) in elektrisch leitender Berührung zur Oberfläche (34) des Kontaktstücks (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, und mit einer die Gleitermittel (50, 51, 52, 53) rohrförmig umgebenden Schutzhülse (40) zur Verhinderung des Eindringens von Schmiermitteln, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (40) mit einem Aussenrand der Oberfläche (34) des Kontaktstücks (30) dichtend zusammenwirkt 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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Rechnung Fa. Stemmann vom 08.09.1993 †
Ursprungszeichnung 245.1780-2 im Format DIN A2 †
verkleinerte Zeichnung 245.1769-2 mit Bezugszeichen der EP-B1 in Rot †
Versandanzeige/ Leiferschein der Fa. Stemmann vom 12.08.1996 †
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