DE4201788C2 - Massearme Wippe mit einzelgefederten vertikalgeführten Schleifstücken - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine massearme Wippe mit einzelge­ federten vertikalgeführten Schleifstücken, bei der an jeweils zwei vertikal übereinanderliegenden Punkten eines an den obe­ ren Scherenarmen von einer Oberschere gelagerten und durch Führungen in im wesentlichen horizontaler Lage gehaltenen Waagbalkens Lenker in vertikalen Ebenen schwenkbar angelenkt sind, deren äußere Enden mit den Schleifstückhaltern in Ver­ bindung stehen und in einer Diagonalen der derart gebildeten Parallelgestänge Federn mit einstellbarer Grundvorspannung angeordnet sind, indem für die Federn in den Diagonalen Wider­ lager vorgesehen sind.

Bei Stromabnehmern zur Kontaktierung einer Fahrleitung werden große streckenbedingte Höhendifferenzen der Fahrleitung durch die große Hauptschere ausgeglichen. Die sinusförmigen Schwin­ gungen der Fahrleitung werden weitgehend durch die Wippe ausge­ glichen. Die Wippe soll dabei der Dynamik des Fahrdrahtes ein­ wandfrei folgen können.

So wurde früh im Stand der Technik die geneigte Wippe einge­ führt. Diese verbessert die Kontakthaltung zwischen Bügel und Fahrdraht, merklich jedoch nur bei großer Neigung. Die Neigung wechselt jedoch im Betrieb dauernd und daher nützen sich starr mit der Wippe verbundene Schleifstücke stark ab. Aus diesem Grunde wurden gefaßte Schleifstücke, die gegen die Wippe dreh­ bar gelagert sind, eingeführt. Durch die Reibungskraft zwischen Fahrdraht und Schleifstück wird ein Moment hervorgerufen, das das Schleifstück entgegen der Fahrtrichtung um seinen Anlenkungs­ punkt zu drehen sucht. Diesem Moment wirkt das Moment entgegen, das durch den Anpreßpunkt des Schleifstückes gegen den Fahrdraht hervorgerufen wird und die waagrechte Lage des Schleifstückes wieder herzustellen sucht. Deshalb wurde versucht, durch Ver­ breiterung des Schleifstückes und Erhöhung des Anpreßdruckes dies zu verhindern. Eine Lösung wurde hiezu in der sogenannten Palette gefunden, auf der in genügendem Abstand zwei Kohle­ schleifleisten angeordnet sind und die waagbalkenartig dreh­ bar ist. Durch das von der Schleifstückreibung erzeugte Moment tritt auch hier an der jeweils vorderen Schleifleiste ein er­ höhter Anpreßdruck auf. Da bei allen im Streckendienst einge­ setzten Triebfahrzeugen meistens der jeweils hintere Stromab­ nehmer verwendet wird, trifft dies bei jedem Stromabnehmer in diesem Fall immer für dieselbe Schleifleiste zu. Daher wird diese Schleifleiste im Betrieb ungleich stärker abgenützt. Auch besteht durch die mechanisch starre Verbindung der beiden Schleifleisten eine gegenseitige Beeinflussung hinsichtlich auftretender Stöße.

Ein anderer Lösungsweg wurde mit den einzelgefederten Schleif­ stückhaltern begangen, die in Bezug auf die Oberschere senk­ recht geführt sind. Damit wird ein sicherer Kontakt beider Schleifstücke mit dem Fahrdraht geschaffen, da durch die Auf­ teilung der Wippe in zwei einzelgefederte Hälften die mit je­ dem Schleifstück gekoppelte Masse wesentlich verringert ist.

Ein derartiger Stromabnehmer ist durch die DE-PS 551.782 be­ kannt geworden. Bei diesem ist an je zwei senkrecht übereinan­ derliegenden Punkten eines an den oberen Scherenarmen gelagerten und durch Führungen in horizontaler Lage gehaltenen Rahmens je ein Parallelgestänge angelenkt, dessen beide äußeren Endpunkte mit den Schleifstückhaltern in Verbindung stehen. In einer Dia­ gonalen der Parallelgestänge sind Federn angeordnet, die vor­ teilhaft einstellbar sind. Durch die Einstellbarkeit der Federn - gemeint ist hier die Einstellbarkeit der Grundvorspannung - gelingt die Kompensation des durch das vorgenannte Drehmoment verursachten Einflusses. Dies gilt jedoch nur für eine bestimm­ ten Durchfederungsgrad, der einer durchschnittlichen Stromab­ nehmerlage entsprechend gewählt wird. Für alle anderen Lagen treten die obengenannten Einflüsse, wenn auch abgeschwächt auf.

Eine erfindungsgemäße Wippe ist dadurch gekennzeichnet, daß am Waagbalken Kurvenscheiben derart angeordnet sind, daß ihre Ebene zur Schwenkebene der Lenker parallel ist, und daß jede Kurvenscheibe bei der Verschwenkung der Lenker die Länge einer Feder zusätzlich zu der durch die Kinematik des Parallelgestän­ ges verursachten Änderung stetig beeinflußt, indem über eine Kurve der Kurvenscheibe eines der Widerlager in einem Längs­ schlitz so geführt ist, daß bei der Schwenkung der Lenker um einen Schwenkwinkel dieses Widerlager über die Kurve der Kur­ venscheibe seinen Abstand von einem Schwenklager in der Diago­ nale entsprechend dieser Kurve ändert. Der erzielte Vorteil liegt darin, daß durch die Ausbildung der Kurve der Kurven­ scheiben für jeden Schwenkwinkel die gewünschte optimale Fe­ derlänge und damit Federkraft erzielbar ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß jede Kurvenscheibe in ihrer Ebene verschwenkbar und fixier­ bar ist, wobei die Schwenkachse vorzugsweise die Achse der Fe­ der kreuzt. Hier ist von Vorteil, daß die Einstellung an ge­ änderte Betriebsverhältnisse anpaßbar ist.

Eine weitere vorteilhafte Maßnahme besteht darin, daß Schub­ stangen an einer Wippenführungsstange der Oberschere angelenkt sind für eine zueinander gegensinnige Verschwenkung der Kurven­ scheiben bei einer durch das Moment der Schleifstückreibung verursachten Verschwenkung des Waagbalkens gegenüber der Ober­ schere, sodaß aus der dabei gewinnbaren Relativbewegung zwi­ schen Waagbalken und Oberschere die zueinander gegensinnige Verschwenkung der Kurvenscheiben über die Schubstangen vorge­ sehen ist. Hierbei ist vorteilhaft, daß sich die Einstellung selbsttätig an geänderte Betriebsverhältnisse anpaßt.

Diese vorteilhaften Ausführungsformen sind beispielsweise da­ durch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Relativbewegung zwischen Waagbalken und Oberschere das obere Lager der Wippen­ führungsstange in einem waagrechten Langloch verschiebbar angeordnet ist, das sich im unteren Endbereich des mit dem Waag­ balken starr verbundenen biegesteifen Anlenkhebels befindet oder dadurch gekennzeichnet, daß zur Gewinnung der Relativbe­ wegung zwischen Waagbalken und Oberschere das obere Lager der Wippenführungsstange in herkömmlicher Weise mit dem unteren Ende des mit dem Waagbalken starr verbundenen Anlenkhebels ver­ bunden ist und daß dieser Anlenkhebel als Biegefeder ausgebil­ det ist.

Eine zweckmäßige Ausführung einer erfindungsgemäßen Wippe wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Wippe in Seitenansicht,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Wippe mit selbsttätiger Anpassung der Schwenklage der Kurvenscheibe sowie eine Variation bezüglich der Ausbildung des Anlenkhebels.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Wippe 1, die am oberen Ende des Oberarms 2 der Stromabnehmerschere gelagert ist. Das Schwenklager 3 befindet sich in der Querschnittsmitte eines Waagbalkens 4, der mittels eines Anlenkhebels 5 und einer Wippen­ führungsstange 6 bei Schwenkbewegungen des Oberarms 2 in waag­ rechter Lage gehalten wird. An beidendig und an beiden Seiten des Waagbalkens 4 angeordneten Teilen sind Paare von Schwenk­ lagern 7, 8 mit gegenseitigem Vertikalabstand angeordnet. In je­ dem dieser Paare von Schwenklagern 7, 8 sind zueinander paralle­ le Lenker 9, 10 gelagert, die an ihren äußeren Enden Lager 11, 12 aufweisen. Durch diese Lager 11, 12 ist beidseitig ein Vertikal­ träger 13 für die Schleifstücke 14 in vertikaler Lage verschieb­ lich mit dem jeweiligen oberen und unteren Lenker 9 bzw. 10 ver­ bunden. Die Kraft, die zur Kontakthaltung zwischen Schleifstück 14 und Fahrdraht 15 bei den sinusförmigen Schwingungen der Fahr­ leitung erforderlich ist, wird durch Federn 16 erzeugt die vor­ teilhaft an einem inneren Schwenklager und einem Punkt des im anderen inneren Schwenklager gelagerten Lenkers angreift. Es können dies also Zugfedern sein, die in den oberen Schwenkla­ gern 7 und in einem Punkt der in den unteren Schwenklagern 8 gelagerten unteren Lenker 10 angreifen. Ebenso ist, wie in Fig. 1 dargestellt die Anordnung von Druckfedern möglich, die in den unteren Schwenklagern 8 und in einem Punkt der in den oberen Schwenklagern 7 gelagerten oberen Lenker 9 angreifen. Diese Federn 16 können in bekannter Weise einstellbar ausge­ führt sein, wie dies in Fig. 1 anhand einer Druckfeder darge­ stellt ist. Rein geometrisch ergibt sich für verschiedene Schwenkwinkel der Lenker 9, 10 die zugehörige Kurve für die Schleifstückkraft. Durch die Einstellbarkeit der Feder 16 können nur parallel zu dieser Kurve verlaufende in Richtung der Kraftordinate verschobene Kurven erzeugt werden. Eine Änderung der durch die Kinematik des Parallelogramms gegebenen Kurven­ form ist hierbei jedoch nicht möglich. Eine neue Kurvenform ist nur dadurch zu erzielen, daß die Länge der Feder 16 mittels einer Kurvenscheibe 17 zusätzlich in Abhängigkeit von der Ver­ schwenkung verstellt wird. Die Kurvenscheiben 17 sind an verti­ kal angeordneten Teilen des Waagbalkens 4 befestigt. Sie können um einen Drehpunkt 18 verschwenkbar und in jeder gewünschten Schwenklage fixierbar sein. Der Drehpunkt 18 fällt vorteilhaft mit dem unteren Schwenklager 8 zusammen.

Die Feder 16 ist in einem rohrförmigen Federgehäuse 19 unterge­ bracht und findet in dessen Boden 20 ein erstes Widerlager. In den Boden 20 ist eine Stange 21 schraubbar und damit in ihrer wirksamen Länge veränderlich geführt. Diese Stange 21 ist am oberen Lenker 9 gelagert. An seinem offenen Ende ist das Feder­ gehäuse 19 durch zwei angesetzte Stege 22 gabelförmig verlän­ gert. Die Stege 22 weisen mittige Längsschlitze 23 auf, die einerseits zur Führung des Federgehäuses 19 an dem Schwenkla­ ger 8 sowie andererseits der Achse der Rolle 24 dienen. Die Rolle 24 ist über einen Stössel 25 mit einem im Federgehäuse 19 gleitbar gelagerten Federteller 26 verbunden, der das zweite Widerlager der Feder 16 bildet. Bei der Schwenkung der Lenker 9, 10 wird entsprechend der Kinematik der Anordnung der Abstand des Bodens 20 - des ersten Widerlagers - vom Schwenklager 8 verändert. Gleichzeitig wird die Rolle 24 oder ein Gleitstein über die Kurve der Kurvenscheibe 17 gerollt, dabei ändert sich der Abstand des Federtellers 26 - des zweiten Widerlagers - von dem Schwenklager 8 entsprechend dieser Kurve. Daraus ist er­ kennbar, daß und wie sich die Funktion der Veränderung der wirksamen Federlänge über dem Schwenkwinkel aus zwei unabhän­ gigen Komponenten zusammensetzt.

Die Momente der Schleifstückreibung und ärodynamischer Kräfte versuchen die Wippe 1 derart zu verdrehen, daß die jeweils vordere Schleifleiste stärker an den Fahrdraht angepreßt wird als die hintere, wodurch ungleiche Abnützung erfolgt. Diese Verdrehung wird erfindungsgemäß zugelassen und zur Kompensa­ tion des störenden Effektes herangezogen.

Wie Fig. 2 zeigt, weist der herkömmliche Anlenkhebel 5 in seinem unteren Endbereich ein waagrecht verlaufendes Langloch 29 auf. In diesem gleitet ein im oberen Ende der Wippenfüh­ rungsstange 6 angeordnetes Lager 28, an dem zwei Schubstangen 27 angelenkt sind, die auf die Kurvenscheiben 17 im Sinne von deren Verschwenkung einwirken. Dazu wird die von den Schubstan­ gen 27 übertragene Kraft mittels Drehzapfen 30 in die Kurven­ scheiben 17 eingeleitet. Bei einer anderen möglichen Ausfüh­ rungsvariante, bei der der Anlenkhebel 5 in herkömmlicher Weise durch ein Gelenk 28 mit dem oberen Ende der Wippenführungsstan­ ge 6 verbunden ist, ist dieser Anlenkhebel 5 als Biegefeder aus­ gebildet.

Claims (5)

1. Massearme Wippe (1) mit einzelgefederten vertikalgeführten Schleifstücken (14), bei der an jeweils zwei vertikal überein­ anderliegenden Punkten (7, 8) eines an den oberen Scherenarmen (2) von einer Oberschere (2, 6) gelagerten und durch Führungen (6) in im wesentlichen horizontaler Lage gehaltenen Waagbalkens (4) Lenker (9, 10) in vertikalen Ebenen schwenkbar angelenkt sind, deren äußere Enden (11, 12) mit den Schleifstückhaltern (13) in Verbindung stehen und in einer Diagonalen der derart gebildeten Parallelgestänge Federn (16) mit einstellbarer Grund­ vorspannung angeordnet sind, indem für die Federn (16) in den Diagonalen Widerlager (20, 21, 24, 26) vorgesehen sind, da­ durch gekennzeichnet, daß am Waagbalken (4) Kurvenscheiben (17) derart angeordnet sind, daß ihre Ebene zur Schwenkebene der Lenker (9, 10) parallel ist, und daß jede Kurvenscheibe (17) bei der Verschwenkung der Lenker (9, 10) die Länge einer Feder (16) zusätzlich zu der durch die Kinematik des Parallelgestänges verursachten Änderung stetig beeinflußt, indem über eine Kurve der Kurvenscheibe (17) eines der Wider­ lager (24, 26) in einem Längsschlitz (23) so geführt ist, daß bei der Schwenkung der Lenker (9, 10) um einen Schwenkwinkel dieses Widerlager (24, 26) über die Kurve der Kurvenscheibe (17) seinen Abstand von einem Schwenklager (8) in der Diagonale ent­ sprechend dieser Kurve ändert.

2. Massearme Wippe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jede Kurvenscheibe (17) in ihrer Ebene verschwenkbar und fixierbar ist, wobei die Schwenk­ achse (18) vorzugsweise die Achse der Feder (16) kreuzt.

3. Massearme Wippe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Schubstangen (27) an einer Wippenführungsstange (6) der Oberschere (2, 6) angelenkt sind für eine zueinander gegensinnige Verschwenkung der Kurvenschei­ ben (17) bei einer durch das Moment der Schleifstückreibung verursachten Verschwenkung des Waagbalkens (4) gegenüber der Oberschere (2, 6), sodaß aus der dabei gewinnbaren Relativbe­ wegung zwischen Waagbalken (4) und Oberschere (2, 6) die zuein­ ander gegensinnige Verschwenkung der Kurvenscheiben (17) über die Schubstangen (27) vorgesehen ist.

4. Massearme Wippe nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Gewinnung der Relativbe­ wegung zwischen Waagbalken (4) und Oberschere (2, 6) das obere Lager (28) der Wippenführungsstange (6) in einem waagrechten Langloch (29) verschiebbar angeordnet ist, das sich im unteren Endbereich des mit dem Waagbalken (4) starr verbundenen biege­ steifen Anlenkhebels (5) befindet.

5. Massearme Wippe nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Gewinnung der Relativbe­ wegung zwischen Waagbalken (4) und Oberschere (2, 6) das obere Lager (28) der Wippenführungsstange (6) schwenkbar mit dem unteren Ende des mit dem Waagbalken (4) starr verbundenen An­ lenkhebels (5) verbunden ist, und daß dieser Anlenkhebel (5) als Biegefeder ausgebildet ist.