DE10003007A1

DE10003007A1 - Erdungskontakt

Info

Publication number: DE10003007A1
Application number: DE10003007A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Weigel
Original assignee: Schunk Bahn und Industrietechnik GmbH Germany
Current assignee: Schunk Bahn und Industrietechnik GmbH Germany
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-08-09
Anticipated expiration: 2020-01-26
Also published as: US6443744B1; DE10003007C2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges wie elektrischer, dieselelektrischer oder dieselhydraulischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Radachse, umfassend zumindest ein in Richtung der Radachse druckbeaufschlagtes Kontaktelement wie Kohlebürste (14), das bzw. die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden insbesondere aus Kohlenstoffmaterial bestehenden oder dieses enthaltenden Kontaktfläche (10) anliegt, wobei das zumindest eine Kontaktelement über ein flächiges Element (30) in Richtung der Kontaktfläche druckbeaufschlagt ist. Um mit konstruktiv einfachen Maßnahmen und gewichtsmäßig leichter Bauart sicherzustellen, dass die Kontaktelemente im hinreichenden Umfang auf der Kontaktfläche anliegen, wird vorgeschlagen, dass das flächige Element eine in einer Halterung (20) angeordnete elastische Lage (30) aus Elastomermaterial ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges wie elektrischer, dieselelektrischer oder dieselhydraulischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Radachse umfassend zumindest ein in Richtung der Radachse druckbeaufschlagtes Kon taktelement wie Kohlebürste, das bzw. die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden insbesondere aus Kohlenstoffmaterial bestehenden oder dieses enthaltenden Kontaktfläche anliegt, wobei das zumindest eine Kontaktelement über ein flächiges Element in Richtung der Kontaktfläche druckbeaufschlagt ist.

Arbeits- und/oder Signalströme von Schienen-Fahrzeugen können über Achswellen und Achs räder zur Fahrschiene und damit zur Energiequelle zurückgeführt werden. Die Übertragung von den feststehenden Fahrzeugteilen auf die drehenden Achsen erfolgt dabei mit speziellen Strombrücken, die üblicherweise als Rückstrom-/Erdungskontakt bezeichnet werden.

Die Wälzläger der Achsen können im Nutzstrom- oder Störstromkreis liegen. Um sie gegen Stromdurchgang und somit gegen Zerstörung zu schützen, muß der Rückstrom-/Erdungskon takt eine niederohmige Brücke bilden. Bei einer über das Lager anstehenden Spannung ab zum Beispiel 0,5-1 V (Fritt-Spannung) beginnt der Stromfluß durch das Lager. Verbunden mit einer sprunghaft ansteigenden Strommenge sinkt der Wert der Übergangsspannung an schließend auf ca. 0,5 V ab.

Rückstrom-/Signalstrom-/Erdungskontakte sollen bei allen Betriebssituationen des Fahrzeuges eine gute und sichere elektrische Verbindung zwischen dem Rückstromanschluß am Fahrzeug und der Radachse auf einem definierten Stromweg herstellen. Ferner muß insbesondere bei einer Signalübertragung sichergestellt sein, daß ein konstanter Übergangswiderstand vorliegt.

Bei einem aus der DE-OS 19 53 043 bekannten Erdungskontakt ist in einem von einer Achse eines elektrischen Schienenfahrzeuges ausgehenden Gehäuse eine Kohlebürste federvor gespannt nicht drehbar gelagert, die gegenüber einer sich drehenden Kontaktscheibe abge stützt ist. Dabei kann die Kohlebürste entweder mittels einer Druckfeder gegen eine Kon taktplatte oder diese mittels einer Zugfeder gegen die Kohlebürste gedrückt werden. Bei der Verwendung einer Druckfeder kann diese gegebenenfalls von einer Scheibe ausgehen, die unmittelbar mit der Achse verbunden ist.

Aus der DD 81 136 ist ein nicht als Erdungskontakt bestimmter Putzklotz bekannt, der mittels eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders an die Lauffläche des Rades eines Schie nenfahrzeuges drückbar ist.

Aus der CH 176 524 ist ein elektrisches Schienenfahrzeug mit gummigefedertem Triebrad bekannt. Dabei wird der Arbeitsstrom über eine Kohlebürste abgeleitet, die derart auf eine Radbandage gepresst wird, dass die Kohlebürste gleichzeitig als Reinigungsklotz für die Lauffläche der Radbandage wirkt.

Ein weiterer Erdungskontakt ist in der EP 0 582 888 A1 beschrieben. Dabei besteht die Kontaktfläche, an der sich die Kohlebürste abstützt, aus Kohlenstoffmaterial oder enthält dieses. Hierdurch ergibt sich u. a. der Vorteil einer Verschleißminderung gegenüber den sonstigen Erdungskontakten.

Der EP 0 805 089 A2 ist ein gattungsgemäßer Erdungskontakt zu entnehmen. Dabei wird das Kontaktelement mittels einer mit einem Fluid oder flüssigen Material gefüllten Einrichtung beaufschlagt. Kontaktflächenseitig ist das Fluid von einer Membran begrenzt, wodurch der Vorteil gegeben ist, dass die druckbeaufschlagende Einrichtung auf das bzw. die Kontakt elemente wie Kohlebürsten auch bei vorhandenen Abnutzungsunterschieden flächig derart anliegt, dass die Kontaktelemente ihrerseits im erforderlichen Umfang und flächig an der Kontaktfläche anliegen. Bei der diesbezüglichen Konstruktion ist sicherzustellen, dass das Fluid bzw. fließfähige Material derart eingekapselt ist, dass die erforderliche Druckbeauf schlagung erfolgt.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Erdungskontakt der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Maßnahmen und gewichts mäßig leichter Bauart sichergestellt werden kann, dass die Kontaktelemente im hinreichenden Umfang auf der Kontaktfläche anliegen, wobei insbesondere die nach dem Stand der Technik notwendigen Abdichtungen vermieden werden sollen.

Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das flächige Element eine in einer Halterung angeordnete elastische Lage aus Elastomermaterial ist. Dabei spannt das flächige Element eine Ebene auf, die parallel oder in etwa parallel zur Kontakt fläche selbst verläuft. Bei dem Elastomermaterial kann es sich zum Beispiel um Moosgummi handeln.

Insbesondere weist das flächige Element die Form eines Scheibenelementes auf, das das bzw. die Kontaktelemente vollständig oder nahezu vollständig abdeckt.

Die Halterung für das flächige Element selbst ist eine topfförmig ausgebildete Druckplatte, dessen umlaufender das flächige Element randseitig umschließender Rand Aussparungen aufweist.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Druckplatte im Schnitt eine H-Geometrie aufweist, wobei sich die Druckplatte aus einer einen Hohlzylinder bildenden Umfangswandung und eine beabstandet zu deren Stirnwänden verlaufende Zwischenwand besteht, die Abstützung der elastischen Lage ist. Auf der gegenüberliegenden Seite können in bekannter Weise Feder element einwirken, um die Druckplatte mit der elastischen Lage zusammen mit den Kontakt elementen auf die Kontaktfläche im erforderlichen Umfang kraftzubeaufschlagen.

Auch wenn die elastische Lage vorzugsweise ein Scheibenelement ist, kann diese gegebenen falls aus Segmenten, vorzugsweise in Form von Kreissektoren zusammengesetzt sein.

Die elastische Lage selbst sollte eine Härte von vorzugsweise 20-60 Shore A, insbesondere zwischen 40 und 50 Shore A aufweisen. Als weitere bevorzugte Materialeigenschaften der elastischen Zwischenlage sind die Temperaturbeständigkeit, die sich zwischen -45° und +250° C erstreckt, Wasserfestigkeit, Resistenz gegen Öle, Fette und Lacke, Alterungsbeständigkeit und elektrisch nicht leitend zu nennen. Das E-Modul beträgt in etwa 40 N/mm². Als beson ders geeignetes Material ist Silikon zu nennen, das gebenenfalls getempert ist.

Dadurch, dass die Halterung mit der elastischen Zwischenlage relativ leicht ausgebildet sein kann, ohne dass Einbußen in Bezug auf die Funktionsfähigkeit in Kauf genommen werden müssen, ergibt sich eine überaus schnelle Reaktion zum Beispiel auf Schieflagen eines Fahr zeuges, so dass die gewünschte Erdung stets sichergestellt ist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Erdungskontaktes,

Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer Halterung mit elastischer Lage,

Fig. 3 eine Draufsicht der Halterung gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 einen Querschnitt der Halterung gemäß Fig. 2 und 3.

In den Figuren sind Elemente eines Rückstrom-/Signal-/Erdungskontaktes dargestellt, mittels dessen Ströme zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges und dessen drehender Achse übertragen werden sollen. Hierzu geht mittelbar oder unmittelbar von einer nicht dargestellten Drehachse eine vorzugsweise aus Kohlenstoffmaterial bestehende oder dieses enthaltende Kontaktscheibe 10 aus, an der ein in einer von einem feststehenden Fahrzeugteil ausgehenden Halterung 12 gelagertes Kontaktelement 14 anliegt, das aus mehreren Kohlebürsten bestehen kann, die von der Kontaktscheibe aus betrachtet eine Kreissektorform aufweisen und untereinander über Fixier- oder Trennstege beabstandet sein können. Insoweit wird jedoch auf bekannte Konstruktionen verwiesen. Auch wird aus Gründen der Einfachheit nachstehend an Stelle von Kontaktelement von Kohlebürste gespro chen.

Wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 zu entnehmen ist, geht von jeder Kohlebürste 14 ein Stromseil wie Bürstenlitze 16 aus, das bzw. die elektrisch leitend in einem als Kontaktring zu bezeichnenden Hohlzylinder 18 fixiert sind, der gleichzeitig die Funktion einer Lagerbuch se ausüben kann. Der Kontaktring 18 kann sodann in einem Gehäuse befestigt sein, welches mit dem feststehenden Fahrzeugteil verbunden wird. Sonstige übliche Befestigungen bzw. Konstruktionen sind gleichfalls denkbar.

Um sicherzustellen, dass die Kohlebürsten 14 im erforderlichen Umfang und flächig auf der Kontaktscheibe 10 aufliegen, ist folgende Konstruktion gewählt. Innerhalb der Lagerbuchse 18 ist eine Halterung 20 vorgesehen, die entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 4 aus einer einen Hohlzylinder bildende Außenwandung 22 und einer parallel und beabstandet zu den Stirnränder 24, 26 der Wandung 22 verlaufenden Zwischenwandung 28 besteht, die Ab stützung für eine elastische Lage 30 insbesondere in Form einer Silikon-Gummiplatte ist, die unmittelbar auf der kontaktflächenabgewandten Seite der Kohlebürsten 14 aufliegt. Auf die Zwischenwandung 28, und zwar auf die der elastischen Lage 30 gegenüberliegenden Fläche 32, wirkt ein Federelement 34, um die Halterung 20 in Richtung der Kohlebürsten 14 kraftzubeaufschlagen. Da zwischen der Zwischenwandung 28 und der Kohlebürste 14 die elastische Lage 30 verläuft, ist sichergestellt, dass die von der Feder 34 oder einem gleich wirkenden Element übertragene Kraft gleichmäßig verteilt auf die Kohlebürsten 14 mit der Folge übertragen wird, dass diese flächig auf der Kontaktscheibe 10 aufliegen.

Die Konstruktion der Halterung 20 ist auch insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen. Man erkennt die Halterung 20, die einer topfförmigen Halteplatte gleichkommt, wobei in den zwischen der Außenwandung 24 und der Zwischenwandung 28 verlaufenden Bereich die elastische Zwischenplatte 30 einbringbar ist. Der die elastische Lage 30 peripher umgebende Rand 34 der Wandung 24 weist vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilt Aussparungen 36 auf, die zur Durchführung der Stromseile 16 dienen.

Die elastische Zwischenlage selbst, die insbesondere aus Silikonmaterial, gegebenenfalls getempertes Silikonmaterial besteht, sollte insbesondere eine Härte zwischen 30 und 50 Shore A aufweisen. Ferner sind als bevorzugte Materialeigenschaften anzugeben:
Temperaturbeständigkeit: -45° bis +250°C;
Chemische Beständigkeit: wasserfest, resistent gegen alle handelsüblichen Öle, Fette und Lacke, nicht elektrisch leitend, alterungsbeständig, besonders bei Wärme;
Materialeigenschaften: Härte vorzugsweise 20-60 Shore A, insbesondere zwischen 40 und 50 Shore A, E-Modul in etwa 40 N/mm².

Claims

1. Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges wie elektrischer, dieselelektrischer oder dieselhydraulischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Achse umfassend zumindest ein in Richtung der Radachse druckbeaufschlagtes Kontaktelement wie Kohlebürste (14), das bzw. die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden insbesondere aus Kohlenstoffmaterial bestehenden oder dieses enthalten den Kontaktfläche (10) anliegt, wobei das zumindest eine Kontaktelement über ein flächiges Element (30) in Richtung der Kontaktfläche druckbeaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Element eine in einer Halterung (20) angeordnete elastische Lage (30) ist, die aus einem Elastomermaterial besteht.

2. Erdungskontakt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) eine Ebene aufspannt, die parallel oder in etwa parallel zur Kontaktfläche (10) verläuft.

3. Erdungskontakt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial Moosgummi ist.

4. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial ein Silikonmaterial ist.

5. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial ein Silikon-Kautschukmaterial ist.

6. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Elastomermaterial aus getempertem Silikon-Material bzw. Silikon-Kaut schukmaterial besteht.

7. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) ein Scheibenelement ist.

8. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) die Kontaktelemente (14) kontaktflächenabgewandt vollständig oder nahezu vollständig abdeckt.

9. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (20) der elastischen Lage (30) eine topfförmig ausgebildete Druck platte ist.

10. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (20) aus einer einen Hohlzylinder bildenden Wandung (22) sowie einer beabstandet zu deren Stirnrändern (24, 26) verlaufenden Zwischenwand (28) als Abstützung für die elastische Lage (30) besteht.

11. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwand (28) außermittig zwischen den Stirnwänden (24, 26) des Hohlzylinders (22) verläuft.

12. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) eine Platte wie Silikon-Gummiplatte ist.

13. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) in Segmente unterteilt ist.

14. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) in kreissektorartige Segmente unterteilt ist.

15. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lage (30) eine Temperaturbeständigkeit zwischen -45° und +250° C aufweist.

16. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (30) elektrisch isolierend ist.

17. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (30) wasserfest ist.

18. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Zwischenlage (30) resistent gegen Öle, Fette und/oder Lack ist.

19. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der elastischen Zwischenlage (30) einen E-Modul von in etwa 40 N/mm² aufweist.

20. Erdungskontakt nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der elastischen Zwischenlage (30) eine Härte von in etwa 30-50 Shore A aufweist.