AT528231A1 - Stromversorgungsvorrichtung, Stromversorgungseinrichtung und Fahrzeug - Google Patents
Stromversorgungsvorrichtung, Stromversorgungseinrichtung und FahrzeugInfo
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer Kontaktvorrichtung (1), welche zur Bildung eines elektrischen Kontakts zwischen der Kontaktvorrichtung (1) und einem Fahrzeug zu dem Fahrzeug hin absenkbar ist und welche von dem Fahrzeug weg anhebbar ist, sowie mit einer Führungsvorrichtung (2), welche mit der Kontaktvorrichtung (1) verbunden ist und welche mit einer Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist, wobei die Führungsvorrichtung (2) eine Mehrzahl an Scherenhebeln aufweist, aus welchen zumindest eine Vollscherenanordnung gebildet ist. Es wird vorgeschlagen, dass mit einem ersten Scherenhebel (13) und mit einem zweiten Scherenhebel (14) der Führungsvorrichtung (2) eine Parallelführungsvorrichtung (17) gekoppelt ist, wobei der erste Scherenhebel (13) und der zweite Scherenhebel (14) einander überkreuzend angeordnet sind, und wobei in einem Kreuzungsbereich der erste Scherenhebel (13) und der zweite Scherenhebel (14) relativ zueinander translationsbeweglich sind. Dadurch wird eine konstruktiv einfache und robuste Stromversorgungsvorrichtung erreicht.
Description
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Stromversorgungsvorrichtung, Stromversorgungseinrichtung und
Fahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen oder für ein Schienenfahrzeug, mit einer Kontaktvorrichtung, welche zur Bildung eines elektrischen Kontakts zwischen der Kontaktvorrichtung und einem Fahrzeug zu dem Fahrzeug hin absenkbar ist und welche von dem Fahrzeug weg anhebbar ist, sowie mit einer Führungsvorrichtung, welche mit der Kontaktvorrichtung verbunden ist und welche mit einer Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist, wobei die Führungsvorrichtung eine Mehrzahl an Scherenhebeln aufweist,
aus welchen zumindest eine Vollscherenanordnung gebildet ist.
Zur Stromversorgung von Fahrzeugen können Vorrichtungen eingesetzt sein, welche automatisiert einen elektrischen Kontakt zwischen Ladegeräten oder Ladestationen einerseits und Akkumulatoren elektrischer Fahrzeuge andererseits bilden. Beispielsweise beschreiben die Normen EN (Europäische Norm) 50696 und SAE (SAE International) J3105 derartige Vorrichtungen.
Diese Vorrichtungen sind beispielsweise zur Distanzüberbrückung, zur Kontaktkraftübertragung und zur Ladestromübertragung zwischen Ladegeräten oder Ladestationen einerseits und Fahrzeugen andererseits eingesetzt.
Häufig weisen die Vorrichtungen Kontaktköpfe auf, welche z.B. über Gestänge mit Ladestationen oder Decken von Depots etc. verbunden sind und über die Gestänge auf unterhalb der Vorrichtungen angeordnete Fahrzeuge abgesenkt werden und mit Andockvorrichtungen der Fahrzeuge mechanische und elektrische Kontakte bilden. Die Andockvorrichtungen können beispielsweise mit Akkumulatoren der Fahrzeuge elektrisch verbunden sein. Die Vorrichtungen können beispielsweise als invertierte Halbscheren- oder Vollscherenpantographen
ausgeführt sein.
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Bei invertierten Vollscherenpantographen werden oft zur Sicherstellung einer erforderlichen Beweglichkeit der Gestänge Linearführungsvorrichtungen eingesetzt. Diese können beispielsweise als Gleitlager ausgeführt sein, welche beispielsweise horizontale Auslenkungen von Scherenhebeln der Gestänge ermöglichen. Eine Verschmutzung oder Vereisung etc. derartiger Linearführungsvorrichtungen kann jedoch zu Funktionsstörungen der invertierten Vollscherenpantographen führen. Zudem weisen diese Linearführungsvorrichtungen häufig
eine hohe konstruktive Komplexität auf.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die WO 2021/104438 Al bekannt, welche ein als invertierter Vollscherenpantograph ausgebildetes Stromversorgungsgerät für
ein Fahrzeug zeigt.
Darüber hinaus zeigt die US 2023/0098461 Al eine Ladevorrichtung, bei welcher für einen Ladevorgang an einem elektrischen Fahrzeug ein Ladekopf mittels einer Stellvorrichtung auf eine Kontaktvorrichtung des Fahrzeugs abgesenkt werden kann. Die Stellvorrichtung kann gelenkig
miteinander verbundene Scherenhebel aufweisen.
Ferner offenbart die CN 114228526 A ein invertiertes Ladegerät, welches als invertierter Vollscherenpantograph ausgebildet ist. Eine Scherenarme umfassende Führungsvorrichtung ist über vertikale Anschlussteile mit einer Plattform verbunden. Zwischen ist den vertikalen Anschlussteilen ist eine Stabilisierungsvorrichtung angeordnet, welche ein Getriebe umfasst, mittels welchem Bewegungen der vertikalen Anschlussteile synchronisiert
werden.
Weiterhin ist in der CN 110481357 A ein invertierter Vollscheren-Ladepantograph beschrieben, welcher einer Montageplattform, eine Führungsvorrichtung und eine
Kontaktvorrichtung mit Elektroden umfasst, wobei die
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Kontaktvorrichtung mit einer Andockvorrichtung eines Fahrzeugs in einen elektrischen Kontakt gebracht werden kann. Die Führungsvorrichtung weist Scherenhebelpaare mit Querverbindungsstreben auf und ist der Montageplattform und der Kontaktvorrichtung zwischengeordnet. Aus den
Scherenhebelpaaren sind zwei Vollscheren gebildet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Stromversorgungsvorrichtung anzugeben, welche eine stabile Führung der Kontaktvorrichtung unter Vermeidung einer hohen
konstruktiven Komplexität ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher mit einem ersten Scherenhebel der Führungsvorrichtung und mit einem zweiten Scherenhebel der Führungsvorrichtung eine Parallelführungsvorrichtung gekoppelt ist, wobei der erste Scherenhebel und der zweite Scherenhebel einander überkreuzend angeordnet sind, und wobei in einem Kreuzungsbereich zwischen dem ersten Scherenhebel und dem zweiten Scherenhebel der erste Scherenhebel und der zweite Scherenhebel relativ zueinander translationsbeweglich sind. Durch diese Maßnahme wird eine stabile und im Wesentlichen vertikale Führung der Kontaktvorrichtung während Senk- und Hubvorgängen der Kontaktvorrichtung erreicht. Ein während der Senk- und Hubvorgänge gebildeter S-Schlag der Führungsvorrichtung ist vernachlässigbar klein. Auf Linearführungsvorrichtungen wie z.B. Gleitlager oder Rollenführungssysteme etc. kann verzichtet werden, wodurch eine konstruktive und funktionale Komplexitätsreduktion der Stromversorgungsvorrichtung erzielt wird. Die Stromversorgungsvorrichtung ist kompakt und weist eine moderate Masse auf. Der erste Scherenhebel und der zweite Scherenhebel sind zwar mittels der
Parallelführungsvorrichtung, nicht jedoch in dem
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Kreuzungsbereich zwischen dem ersten Scherenhebel und dem zweiten Scherenhebel miteinander verbunden.
Die Parallelführungsvorrichtung kann beispielsweise gelenkig mit dem ersten Scherenhebel und dem zweiten Scherenhebel gekoppelt sein.
Die Parallelführungsvorrichtung kann beispielsweise als längliches, hebelförmiges Profil ausgebildet sein, mit welchem z.B. Gelenkköpfe zur gelenkigen Verbindung der Parallelführungsvorrichtung mit dem ersten Scherenhebel und dem zweiten Scherenhebel verbunden sind.
Mit der Führungsvorrichtung und/oder mit der Kontaktvorrichtung können beispielsweise Versorgungsleitungen der Stromversorgungsvorrichtung verbunden sein.
Die Versorgungsleitungen können beispielsweise elektrisch an z.B. als Kontaktschienen ausgeführte Kontaktelemente der
Kontaktvorrichtung angeschlossen sein.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Eine beispielsweise im Hinblick auf Verschmutzung oder Vereisung wenig empfindliche Lösung wird erreicht, wenn der erste Scherenhebel über ein erstes Festlager mit der Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist und der zweite Scherenhebel über ein zweites Festlager mit der
Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist.
Hilfreich im Hinblick auf eine Stabilisierung von Senk- und Hubvorgängen der Kontaktvorrichtung kann es auch sein, wenn die Parallelführungsvorrichtung mit einem ersten Endabschnitt des ersten Scherenhebels und einem zweiten Endabschnitt des zweiten Scherenhebels gekoppelt ist.
Dadurch wird, beispielsweise im Vergleich zu einer Verbindung der Parallelführungsvorrichtung mit Mittenabschnitten des ersten Scherenhebels und des zweiten Scherenhebels, eine
effektive Parallelführung der Führungsvorrichtung bewirkt.
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Eine starke seitliche Erstreckung des ersten Scherenhebels und des zweiten Scherenhebels (beispielsweise weit über Lager des ersten Scherenhebels und des zweiten Scherenhebels hinaus) wird vermieden und eine Beeinflussung eines kinematischen Verhaltens der Führungsvorrichtung wird erreicht, wenn der erste Endabschnitt gewinkelt bezüglich eines ersten Basisabschnitts des ersten Scherenhebels ausgerichtet ist und der zweite Endabschnitt gewinkelt bezüglich eines zweiten Basisabschnitts des zweiten Scherenhebels ausgerichtet ist.
Der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt können beispielsweise rechtwinklig zu dem ersten Basisabschnitt und dem zweiten Basisabschnitt ausgerichtet sein. Es sind Jedoch auch unterschiedliche Winkellagen zwischen dem ersten Endabschnitt und dem ersten Basisabschnitt einerseits sowie zwischen dem zweiten Endabschnitt und dem zweiten Basisabschnitt andererseits denkbar, um beispielsweise den S-
Schlag der Führungsvorrichtung zu reduzieren etc.
Eine Vorzugslösung erhält man, wenn die Führungsvorrichtung eine Mehrzahl an Scherenhebelpaaren aufweist, wobei vier Scherenhebel zweier Scherenhebelpaare durch zumindest einen, quer zu den vier Scherenhebeln ausgerichteten Verbindungshebel miteinander verbunden sind, wobei aus Je vier Scherenhebelpaaren je eine ScherenhebelpaarVollscherenanordnung gebildet ist, wobei eine erste Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung auf eine zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung folgend angeordnet ist, und wobei die zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung kürzere Scherenhebellängen als die erste ScherenhebelpaarVollscherenanordnung aufweist.
Durch diese Maßnahme wird eine Durchführung von Leitungen oder Kabeln zwischen aufeinanderfolgend angeordneten Verbindungshebeln auch in einem eingeholten, komprimierten
Zustand der Stromversorgungsvorrichtung ermöglicht.
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Günstig ist es, wenn die Kontaktvorrichtung gelenkig mit der Führungsvorrichtung verbunden ist und die Führungsvorrichtung gelenkig mit der Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist. Dadurch werden eine hohe Flexibilität bei einer Ausrichtung der Stromversorgungsvorrichtung sowie eine bedarfsgerechte Freigängigkeit der Kontaktvorrichtung erzielt. Ferner kann dadurch eine Schiefstellung eines Fahrzeugs, an welches die Stromversorgungsvorrichtung beispielsweise zur Durchführung eines elektrischen Ladevorgangs angedockt werden kann,
kompensiert werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung erhält man ferner, wenn mit der Führungsvorrichtung eine Federvorrichtung verbunden ist, welche vor einem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung eine Vorspannung aufweist, wobei bei dem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung zumindest eine die Kontaktvorrichtung nach unten treibende, den Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung fördernde Gewichtskräfte zumindest der Kontaktvorrichtung, der Führungsvorrichtung und der Federvorrichtung ergänzende Federkraft ausgebildet ist, wobei die Federvorrichtung mechanisch parallelgeschaltet zu der Führungsvorrichtung angeordnet ist.
Durch diese Maßnahme wird ein sicherer elektrischer Kontakt zwischen der Kontaktvorrichtung und z.B. einer Andockvorrichtung eines Fahrzeugs, über welche beispielsweise Akkumulatoren des Fahrzeugs mit elektrischem Strom versorgt und aufgeladen werden können, ermöglicht. Durch eine Bildung einer hohen Kontaktkraft zwischen der Kontaktvorrichtung und z.B. der Andockvorrichtung des Fahrzeugs kann eine hohe elektrische Ladeleistung für das Fahrzeug erreicht werden. Die Federvorrichtung bewirkt eine Zusatzkraft, aus welcher zusammen mit den Gewichtskräften der Kontaktvorrichtung, der Führungsvorrichtung und der Federvorrichtung selbst die Kontaktkraft gebildet werden kann.
Ein einfaches und robustes Antriebsmittel erhält man, wenn
für eine Bewegung der Kontaktvorrichtung ein als Hebezug
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ausgebildeter Antrieb mit einem Fördermittel angeordnet ist, wobei entweder der Antrieb mit der Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist und das Fördermittel mit der Kontaktvorrichtung gekoppelt ist oder der Antrieb mit der Kontaktvorrichtung verbunden ist und das Fördermittel mit der Stromversorgungseinrichtung koppelbar ist.
Der Antrieb kann beispielsweise an oder auf der Stromversorgungseinrichtung (z.B. an einer Traverse eines Ladegerüsts) gelagert sein, wobei das Fördermittel zur Übertragung einer von einem Antriebsdrehmoment bewirkten Haltekraft auf die Kontaktvorrichtung mit der Kontaktvorrichtung gekoppelt sein kann. So kann die Kontaktvorrichtung abgesenkt und beispielsweise durch Bremsung des Antriebs auf einem abgesenkten Niveau der Kontaktvorrichtung gehalten werden.
Es ist Jedoch auch möglich, dass der Antrieb beispielsweise an oder auf der Kontaktvorrichtung gelagert ist und das Fördermittel mit der Stromversorgungseinrichtung gekoppelt ist. So kann die Kontaktvorrichtung zusammen mit dem Antrieb und gehalten von dem Fördermittel unter Übertragung einer von dem Antriebsdrehmoment bewirkten Haltekraft absenkt werden. Der Antrieb kann beispielsweise als Seilzug etc. ausgeführt sein. Das Fördermittel des Antriebs kann beispielsweise als Seil, als Gurt, als Riemen oder als Kette etc. ausgebildet
sein.
Empfehlenswert kann es zudem sein, wenn der Antrieb eine Triebfeder aufweist, welche über das Fördermittel mit der Kontaktvorrichtung gekoppelt ist, wobei für einen Hebevorgang der Kontaktvorrichtung die Triebfeder in einem abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung eine größere Spannenergie aufweist als in einem über den abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung angehobenen zweiten Zustand der Kontaktvorrichtung.
Durch diese Maßnahme wird eine funktionale Anordnung zur
Absenkung und Rückholung der Kontaktvorrichtung erzielt, bei
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welcher ein Spannvorgang der Triebfeder durch einen Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung eingeleitet wird.
Aus dem abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung kann die Kontaktvorrichtung aufgrund der Spannenergie der Triebfeder angehoben und rückgeholt werden, wobei die Triebfeder einen Entspannungsvorgang durchführt.
Zur Durchführung des Absenkvorgangs der Kontaktvorrichtung kann beispielsweise mittels des Antriebs ein Antriebsdrehmoment gegen ein Federdrehmoment der Triebfeder übertragen werden, wodurch ein Höhenniveau der Kontaktvorrichtung verändert wird und die Triebfeder gespannt wird. Auf eine redundante Stromversorgung für den Antrieb (beispielsweise über einen Akkumulator), um beispielsweise bei einem Stromausfall eine Rückholung der Kontaktvorrichtung vornehmen zu können, kann durch diese Maßnahme verzichtet
werden.
Eine konstruktiv und funktionell einfache Lösung zur Manipulation der Kontaktvorrichtung wird erreicht, wenn der Antrieb eine Winde für das Fördermittel aufweist, wobei die Winde einen in Richtung einer Windenlängsachse und zu J]Jenem Teil des Fördermittels, welcher mit der Kontaktvorrichtung gekoppelt ist oder mit der Stromversorgungseinrichtung koppelbar ist, hin abnehmenden Durchmesser aufweist, wobei die Triebfeder mit der Winde zu einer mechanischen Parallelschaltung verbunden ist.
Durch diese Maßnahme vergrößert sich ein momentaner Windungsradius der Winde bei einer Zunahme des Federdrehmoments der Triebfeder. Aus einem Quotienten aus dem Federdrehmoment und dem Windungsradius ist jene Förderkraft gebildet, welche für eine Abwicklung des Fördermittels von der Winde erforderlich ist. Als Antriebsdrehmoment zur Manipulation der Kontaktvorrichtung ist demnach lediglich ein Differenzdrehmoment zwischen dem Federdrehmoment und einem Produkt aus der Förderkraft und dem Windungsradius
aufzubringen.
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Durch die mechanische Parallelschaltung der Triebfeder mit der Winde wird ferner eine mechanische Kopplung von Wickelvorgängen der Winde bezüglich des Fördermittels mit Spannungs- und Entspannungsvorgängen der Triebfeder erreicht, Die Triebfeder kann beispielsweise mit der Winde einerseits und mit einem Gehäuse des Antriebs oder einem anderen Bauteil, welches relativ zu der Winde in Ruhe verharrend angeordnet ist, andererseits verbunden sein etc.
Die Winde kann beispielsweise konisch ausgeführt sein etc.
Hilfreich kann es auch sein, wenn das Fördermittel des Antriebs gelenkig mit einem Antriebshebel des Antriebs verbunden ist, wobei der Antriebshebel bei einem Absenken der Kontaktvorrichtung einen ersten Anschlag der Stromversorgungsvorrichtung kontaktiert und wobei der Antriebshebel in einem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung von dem ersten Anschlag gelöst ist.
Durch den Antriebshebel wird eine Kompensation einer Relativbewegung zwischen der Stromversorgungsvorrichtung und einem Fahrzeug ermöglicht, welche beispielsweise durch einsteigende oder aussteigende Fahrgäste oder durch ein einseitiges Absenken des Fahrzeugs mittels einer Niveauregulierung, um ein Einsteigen oder Aussteigen zu erleichtern (Kneeling), verursacht werden kann etc. Durch Änderung einer Winkellage des Antriebshebels, welcher Rotationsbewegungen relativ zu dem Fördermittel durchführen kann, kann also beispielsweise ein Höhenunterschied zwischen der Stromversorgungsvorrichtung und dem Fahrzeug ausgeglichen werden.
Beispielsweise kann eine Oberseite des Antriebshebels eine Unterseite des ersten Anschlags kontaktieren.
Der erste Anschlag kann beispielsweise mit der Kontaktvorrichtung verbunden sein.
Der Antriebshebel kann beispielsweise gelenkig mit der
Kontaktvorrichtung verbunden sein.
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Ein Schalten des Antriebs auf Basis von Sensormesswerten wird ermöglicht, wenn zumindest ein Sensor zur Erfassung einer Lage oder einer Position des Antriebshebels angeordnet ist, wobei der zumindest eine Sensor signalübertragend mit dem Antrieb verbunden ist.
Durch diese Maßnahme kann beispielsweise der Antrieb ausgeschaltet werden, wenn mittels des Sensors eine Zwischenposition oder eine Zwischenlage des Antriebshebels detektiert wird, in welcher der Antriebshebel nicht an dem ersten Anschlag anliegt und der voll abgesenkte Zustand der Kontaktvorrichtung erreicht ist.
Der Sensor kann beispielweise als Potentiometer oder als Hallsensor etc. ausgeführt sein und z.B. auf einem Gelenk zwischen dem Antriebshebel und der Kontaktvorrichtung, wenn der Antriebshebel gelenkig mit der Kontaktvorrichtung verbunden ist, angeordnet sein etc. Es ist jedoch beispielsweise auch denkbar, dass der Sensor als Abstandssensor auf der Kontaktvorrichtung angeordnet ist und mittels des Sensors Positionen eines Endes des Antriebshebels erfasst werden etc. Möglich ist es beispielsweise auch, den Sensor als Endlagenschalter auszubilden und mit dem ersten
Anschlag zu verbinden etc.
Eine Versorgung eines Fahrzeugs mit Elektrizität an einer Haltestelle, in einem Depot oder an einer Ladestation etc. wird mit einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit zumindest einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung und mit einer Haltevorrichtung ermöglicht, wobei unterhalb der Haltevorrichtung ein Fahrzeug anordenbar ist und die Kontaktvorrichtung der zumindest einen Stromversorgungsvorrichtung über die Führungsvorrichtung der zumindest einen Stromversorgungsvorrichtung zu dem Fahrzeug hin absenkbar und von dem Fahrzeug weg anhebbar mit der Haltevorrichtung verbunden ist.
Die Stromversorgungsvorrichtung kann beispielsweise über die Haltevorrichtung mit einer Decke einer die
Stromversorgungseinrichtung bildenden Halle oder mit einer
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Traverse eines die Stromversorgungseinrichtung bildenden Ladegerüsts etc. verbunden sein.
Die Führungsvorrichtung kann beispielsweise gelenkig mit der Haltevorrichtung verbunden sein.
Mit der Stromversorgungseinrichtung können beispielsweise elektrische Versorgungsleitungen der Stromversorgungsvorrichtung verbunden sein, welche über die Stromversorgungseinrichtung z.B. an ein Elektrizitätsnetz
angeschlossen sein können.
Ein erfolgversprechendes Anwendungsgebiet für die erfindungsgemäße Stromversorgungsvorrichtung und die erfindungsgemäße Stromversorgungseinrichtung kann mit einem mittels einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung mit elektrischem Strom versorgbaren und unterhalb einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung anordenbaren, erfindungsgemäßen Fahrzeug mit zumindest einer Andockvorrichtung erschlossen werden, wobei die zumindest eine Andockvorrichtung mit der Stromversorgungsvorrichtung in einen mechanischen und elektrischen Kontakt bringbar ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Andockvorrichtung mechanisch und elektrisch kompatibel mit der Stromversorgungsvorrichtung ausgeführt ist.
Die Kontaktvorrichtung der Stromversorgungsvorrichtung kann beispielsweise voneinander beabstandete erste Kontaktschienen aufweisen, welche mit zweiten Kontaktschienen der Andockvorrichtung in Kontakt gebracht werden können, wobei die ersten Kontaktschienen rechtwinklig zu den zweiten Kontaktschienen angeordnet sein können, etc. Die Andockvorrichtung kann beispielsweise auf einem Dach des Fahrzeugs angeordnet sein, wobei elektrische Fahrzeugleitungen von der Andockvorrichtung z.B. zu einem Akkumulator des Fahrzeugs geführt sein können etc. Der Akkumulator kann beispielsweise mittels der
Stromversorgungsvorrichtung geladen werden.
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Das Fahrzeug kann beispielsweise ein elektrischer Bus, ein elektrischer Lastkraftwagen oder ein elektrisches
Schienenfahrzeug etc. sein.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen beispielhaft:
Fig. 1: Einen Seitenriss einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung, welche mit einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung verbunden ist, wobei die Stromversorgungsvorrichtung zum Laden eines Akkumulators einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs federunterstützt an das Fahrzeug
angedockt werden kann,
Fig. 2: Einen Seitenriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung, welche mit einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung verbunden ist, wobei ein Antrieb der Stromversorgungsvorrichtung auf der Stromversorgungseinrichtung gelagert ist und wobei die Stromversorgungsvorrichtung an eine beispielhafte zweite Ausführungsvariante eines
erfindungsgemäßen Fahrzeugs angedockt werden kann,
Fig. 3: Einen Seitenriss einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung, welche mit einer
beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer
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erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung verbunden ist, wobei ein Antrieb der Stromversorgungsvorrichtung auf einer Kontaktvorrichtung der Stromversorgungsvorrichtung gelagert ist und wobei die Stromversorgungsvorrichtung an eine beispielhafte dritte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugs angedockt werden kann, und
Fig. 4: Eine beispielhafte vierte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung mit einer Führungsvorrichtung, welche eine Mehrzahl an Scherenhebelpaaren aufweist, wobei aus je vier Scherenhebelpaaren je eine ScherenhebelpaarVollscherenanordnung gebildet ist und wobei eine erste Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung größere Scherenhebellängen als eine zweite
Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung aufweist.
Ein in Fig. 1 dargestellter schematischer Seitenriss zeigt eine beispielhafte erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung.
Die Stromversorgungsvorrichtung ist für einen elektrischen Autobus, d.h. für ein Nutzfahrzeug konfiguriert und umfasst eine metallische Kontaktvorrichtung 1 und eine metallische Führungsvorrichtung 2, aus welchen ein invertierter Ladestromabnehmer gebildet ist, welcher als Vollscherenpantograph ausgeführt ist.
Weiterhin umfasst die Stromversorgungsvorrichtung einen Antrieb 3 sowie eine metallische Federvorrichtung 4.
Bei dem Autobus handelt es sich um eine beispielhafte erste Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs. Erfindungsgemäß ist es jedoch auch vorstellbar, dass das Fahrzeug z.B. als elektrischer Lastkraftwagen oder als
elektrisches Schienenfahrzeug etc. ausgebildet ist.
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Die Kontaktvorrichtung 1 ist zur Bildung eines elektrischen Kontakts zwischen der Kontaktvorrichtung 1 und dem Fahrzeug zu dem Fahrzeug hin absenkbar. Die Kontaktvorrichtung 1 ist weiterhin von dem Fahrzeug weg anhebbar.
Fig. 1 zeigt einen teilweise abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1. In einem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 kontaktiert die Kontaktvorrichtung 1 eine Andockvorrichtung 5 auf einem Dach 6 des Fahrzeugs.
Die Andockvorrichtung 5 ist somit mit der Stromversorgungsvorrichtung in einen mechanischen und elektrischen Kontakt bringbar ausgebildet und ist mechanisch sowie elektrisch kompatibel mit der Stromversorgungsvorrichtung ausgeführt.
Ein in Fig. 1 nicht dargestellter Lithium-Ionen-Akkumulator des Fahrzeugs ist so mittels der Stromversorgungsvorrichtung mit elektrischem Strom versorgbar und kann so geladen werden. Der Lithium-Ionen-Akkumulator ist mit der Andockvorrichtung 5 über in Fig. 1 nicht dargestellte elektrische
Fahrzeugleitungen verbunden.
Die Führungsvorrichtung 2 ist mit der Kontaktvorrichtung 1 und, zur Lagerung der Stromversorgungsvorrichtung, mit einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung verbunden. Die Stromversorgungseinrichtung ist als Ladestation in einem Fahrzeugdepot ausgeführt und weist eine als Traverse ausgebildete Haltevorrichtung 7 auf, mit welcher die Führungsvorrichtung 2 gelenkig verbunden ist. Die Führungsvorrichtung 2, und somit die Stromversorgungsvorrichtung, ist, beispielsweise zu Wartungszwecken, lösbar mit der Haltevorrichtung 7 der Stromversorgungseinrichtung verbunden.
Unterhalb der Haltevorrichtung 7 der
Stromversorgungseinrichtung ist das Fahrzeug angeordnet.
Die Führungsvorrichtung 2 weist eine Mehrzahl an
Scherenhebeln auf, die in jenem in Fig. 1 gezeigten Zustand
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der Stromversorgungsvorrichtung parallelogrammförmig angeordnet sind und aus welchen eine erste Vollscherenanordnung 8 und eine zweite Vollscherenanordnung 9 gebildet sind, welche aufeinander folgend angeordnet sind. Die Führungsvorrichtung 2 weist sechs gelenkig miteinander gekoppelte Scherenhebel auf.
Die zweite Vollscherenanordnung 9 ist über ein Scherenhebellager 10 an ihrer Unterseite gelenkig mit der Kontaktvorrichtung 1 verbunden.
Die Haltevorrichtung 7 weist ein erstes Festlager 11 und ein zweites Festlager 12 auf. Mit dem ersten Festlager 11 ist ein erster Scherenhebel 13 der ersten Vollscherenanordnung 8 verbunden, mit dem zweiten Festlager 12 ein zweiter Scherenhebel 14 der ersten Vollscherenanordnung 8. Das erste Festlager 11 und das zweite Festlager 12 sind an einer
Oberseite der ersten Vollscherenanordnung 8 angeordnet.
Mit dem ersten Scherenhebel 13 und mit dem zweiten Scherenhebel 14 ist eine als Parallelführungshebel ausgebildete Parallelführungsvorrichtung 17 gelenkig gekoppelt. Der erste Scherenhebel 13 und der zweite Scherenhebel 14 sind unterhalb des ersten Festlagers 11 und des zweites Festlagers 12 einander überkreuzend angeordnet. In einem Kreuzungsbereich zwischen dem ersten Scherenhebel 13 und dem zweiten Scherenhebel 14 sind der erste Scherenhebel 13 und der zweite Scherenhebel 14 relativ zueinander translationsbeweglich. In diesem Kreuzungsbereich ist also keine mechanische Verbindung (kein Gelenk o.ä.) zwischen dem ersten Scherenhebel 13 und dem zweiten Scherenhebel 14
ausgebildet.
Die Parallelführungsvorrichtung 17 ist als längliches, metallisches Profil ausgebildet, mit welchem Gelenkköpfe zur gelenkigen Verbindung der Parallelführungsvorrichtung 17 mit dem ersten Scherenhebel 13 und dem zweiten Scherenhebel 14
verbunden sind.
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Die Parallelführungsvorrichtung 17 ist mit einem ersten Endabschnitt 18 des ersten Scherenhebels 13 und einem zweiten Endabschnitt 19 des zweiten Scherenhebels 14 gekoppelt.
Der erste Endabschnitt 18 ist gewinkelt bezüglich eines ersten Basisabschnitts 20 des ersten Scherenhebels 13 ausgerichtet, der zweite Endabschnitt 19 gewinkelt bezüglich eines zweiten Basisabschnitts 21 des zweiten Scherenhebels 14, Der erste Endabschnitt 18 weist relativ zu dem ersten
°
Basisabschnitt 20 eine erste Winkellage von 90 auf, der
zweite Endabschnitt 19 relativ zu dem zweiten Basisabschnitt
°
21 eine zweite Winkellage von ebenfalls 90 Erfindungsgemäß sind jedoch auch andere oder unterschiedliche Winkel zwischen dem ersten Endabschnitt 18 und dem ersten Basisabschnitt 20
einerseits sowie zwischen dem zweiten Endabschnitt 19 und dem
zweiten Basisabschnitt 21 andererseits möglich.
Die Federvorrichtung 4 ist, mechanisch parallelgeschaltet zu der Führungsvorrichtung 2, mit der Führungsvorrichtung 2 verbunden und weist eine erste Senkfeder 22 und eine zweite Senkfeder 23 auf, welche als Schraubenfedern ausgebildet sind. Die erste Senkfeder 22 ist gelenkig mit einem dritten Scherenhebel 15 der zweiten Vollscherenanordnung 9 und gelenkig mit dem Scherenhebellager 10 verbunden, die zweite Senkfeder 23 ist gelenkig mit einem vierten Scherenhebel 16 der zweiten Vollscherenanordnung 9 und gelenkig mit dem Scherenhebellager 10 verbunden,
Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass beispielsweise lediglich die erste Senkfeder 22 angeordnet und gelenkig mit dem dritten Scherenhebel 15 und gelenkig mit dem vierten
Scherenhebel 16 verbunden ist etc.
Der Antrieb 3 ist als motorisierter Hebezug, welcher als Seilzug ausgeführt ist, ausgebildet.
Der Antrieb 3 umfasst einen als Elektromotor ausgeführten Motor 24, ein Getriebe 25 und eine Winde 26, wobei ein als Seil ausgebildetes Fördermittel 27 des Antriebs 3 mittels der Winde 26 geführt ist, auf die Winde 26 aufwickelbar ist und
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von der Winde 26 abwickelbar ist. In jenem in Fig. 1 gezeigten, teilweise abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 ist das Fördermittel 27 teilweise auf die Winde 26 aufgewickelt.
Zur Drehmomentübertragung von dem Motor 24 über das Getriebe 25 auf die Winde 26 ist der Motor 24 mit dem Getriebe 25 und ist das Getriebe 25 mit der Winde 26 gekoppelt. Der Antrieb 3 ist über ein Motorlager des Motors 24 und ein Getriebelager des Getriebes 25 mit der Haltevorrichtung 7 sowie, über in Fig. 1 nicht gezeigte Antriebsleitungen zur Versorgung des Antriebs 3 mit elektrischem Strom, mit einem
Elektrizitätsnetz verbunden.
Der Antrieb 3 ist zur Bewegung der Kontaktvorrichtung 1, insbesondere für Hebevorgänge der Kontaktvorrichtung 1 eingerichtet, wobei das Fördermittel 27 mit der Kontaktvorrichtung 1 gekoppelt ist.
Über einen in Fig. 1 nicht gezeigten Bedienrechner in dem Fahrzeugdepot kann der Antrieb 3 ein- und ausgeschaltet werden und können Drehzahlen des Antriebs 3 eingestellt werden, wodurch beispielsweise ein Hebevorgang der Kontaktvorrichtung 1 eingeleitet werden kann.
Hierzu ist der Antrieb 3 über in Fig. 1 nicht dargestellte
Signalleitungen mit dem Bedienrechner verbunden.
Die Federvorrichtung 4 weist vor einem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung 1 eine Vorspannung auf. Eine Drehzahl des Antriebs 3 kann zur Durchführung des Absenkvorgangs der Kontaktvorrichtung 1 so eingestellt werden, dass die Kontaktvorrichtung 1 aufgrund von Gewichtskräften der Scherenhebel, der Kontaktvorrichtung 1 und der Federvorrichtung 4 abgesenkt wird, wobei der Antrieb 3 den Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung 1 bremst.
Die Federvorrichtung 4 wird während des Absenkvorgangs der Kontaktvorrichtung 1 entspannt, wobei bei dem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung 1 die Kontaktvorrichtung 1 nach unten
treibende, den Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung 1
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fördernde Gewichtskräfte der Kontaktvorrichtung 1, der Führungsvorrichtung 2 und der Federvorrichtung 4 ergänzende Federkräfte der ersten Senkfeder 22 und der zweiten Senkfeder
23 ausgebildet sind.
Das Fördermittel 27 des Antriebs 3 ist gelenkig mit einem Antriebshebel 28 des Antriebs 3 verbunden. Der Antriebshebel 28 ist gelenkig mit der Kontaktvorrichtung 1 verbunden.
Mit der Kontaktvorrichtung 1 sind ein mechanischer erster Anschlag 29 sowie ein mechanischer zweiter Anschlag 30 der Stromversorgungsvorrichtung verbunden.
Eine Oberseite des Antriebshebels 28 kontaktiert bei dem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung 1 eine Unterseite des ersten Anschlags 29. Der Antriebshebel 28 ist in dem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 von dem ersten Anschlag 29 gelöst, da in dem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 in Fig. 1 nicht gezeigte erste Kontaktschienen der Kontaktvorrichtung 1 in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte zweite Kontaktschienen der Andockvorrichtung 5 kontaktieren und die Kontaktvorrichtung 1 auf der Andockvorrichtung 5 abgestützt ist.
Die ersten Kontaktschienen und die zweiten Kontaktschienen sind als elektrische Leiter ausgebildet und rechtwinklig zueinander ausgerichtet. Die ersten Kontaktschienen und die zweiten Kontaktschienen können einander in überkreuzter Ausrichtung mechanisch kontaktieren.
Bei einem Kontakt zwischen den ersten Kontaktschienen und den zweiten Kontaktschienen wird eine elektrisch leitende Verbindung gebildet. Die Andockvorrichtung 5 ist somit mechanisch und elektrisch kompatibel mit der
Stromversorgungsvorrichtung ausgeführt.
Mit der Kontaktvorrichtung 1 und dem Antriebshebel 28 ist im Bereich eines Gelenks 31, über welches der Antriebshebel 28 mit der Kontaktvorrichtung 1 verbunden ist, eine als metallische Schenkelfeder ausgebildete Hebelfeder 32
verbunden. Da der Antriebshebel 28 bei dem Absenkvorgang der
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Kontaktvorrichtung 1 an den ersten Anschlag 29 angelegt ist und die Hebelfeder 32 mechanisch gespannt hält, weist die Hebelfeder 32 bei dem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung 1, eine mechanische erste Spannenergie und in dem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1, am Ende eines Entspannungsvorgangs der Hebelfeder 32, eine mechanische zweite Spannenergie auf, wobei die erste Spannenergie größer als die zweite Spannenergie ist.
Die zweite Spannenergie ist größer als 0 J, um das Fördermittel 27 mechanisch gespannt zu halten und einen Aufwickelvorgang des Fördermittels 27 auf die Winde 26 zu erleichtern, wenn die Kontaktvorrichtung 1 wieder angehoben werden soll.
Da die Kontaktvorrichtung 1 in dem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 auf der Andockvorrichtung 5 abgestützt ist und der Antriebshebel 28 dadurch von dem ersten Anschlag 29 gelöst wird, führt die Hebelfeder 32 nach Erreichung des voll abgesenkten Zustands der Kontaktvorrichtung 1 den Entspannungsvorgang durch.
Der Antriebshebel 28 ist am Ende des Entspannungsvorgangs an den unterhalb des ersten Anschlags 29 angeordneten zweiten Anschlag 30 angelegt, wobei die Hebelfeder 32 die zweite
Spannenergie aufweist.
Mit dem Gelenk 31, über welches der Antriebshebel 28 mit der Kontaktvorrichtung 1 verbunden ist, ist ein Sensor 33 zur Erfassung einer Lage des Antriebshebels 28 verbunden. Der Sensor 33 ist über in Fig. 1 nicht dargestellte Sensorleitungen signalübertragend sowie, zur Versorgung des Sensors 33 mit elektrischem Strom, elektrisch mit dem Antrieb 3 verbunden. Der Sensor 33 ist als Potentiometer ausgebildet. Mittels des Sensors 33 werden Zwischenlagen des Antriebshebels 28 zwischen dem ersten Anschlag 29 und dem zweiten Anschlag 30 detektiert. Bei Detektion einer solchen Zwischenlage wird der Antrieb 3 ausgeschaltet. Erfindungsgemäß ist es auch möglich, dass der Sensor 33
beispielsweise als Hallsensor etc. ausgebildet ist.
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Mit der Führungsvorrichtung 2 und mit der Kontaktvorrichtung 1 sind in Fig. 1 nicht dargestellte Versorgungsleitungen der Stromversorgungsvorrichtung verbunden.
Die Versorgungsleitungen sind elektrisch an die ersten Kontaktschienen der Kontaktvorrichtung 1 sowie, über die Haltevorrichtung 7 und elektrische Anschlüsse des
Fahrzeugdepots, an das Elektrizitätsnetz angeschlossen.
Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, beispielsweise auf die Federvorrichtung 4, den Antriebshebel 28, das Gelenk 31, den ersten Anschlag 29, den zweiten Anschlag 30 und den Sensor 33 zu verzichten. Das Fördermittel 27 kann auch wie im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben mit der
Kontaktvorrichtung 1 verbunden sein.
Erfindungsgemäß ist es ferner vorstellbar, dass die Parallelführungsvorrichtung 17 beispielsweise eine erste Rolle und eine zweite Rolle aufweist, wobei die erste Rolle in jenem Bereich, in welchem der erste Scherenhebel 13 mit dem ersten Festlager 11 verbunden ist, fest mit dem ersten Scherenhebel 13 verbunden ist und wobei die zweite Rolle in jenem Bereich, in welchem der zweite Scherenhebel 14 mit dem zweiten Festlager 12 verbunden ist, fest mit dem zweiten Scherenhebel 14 verbunden ist. An der ersten Rolle und der zweiten Rolle können ein erstes Anschlagmittel und ein zweites Anschlagmittel (die z.B. als Seile oder Ketten ausgeführt sein können etc.) auf- und abwickelbar angeschlagen und einander kreuzend sowie einander passierend ausgerichtet sein. Während Drehbewegungen des ersten Scherenhebels 13 und des zweiten Scherenhebels 14 können das erste Anschlagmittel und das zweite Anschlagmittel Auf- und Abwicklungsvorgänge auf und von der ersten Rolle und der zweiten Rolle durchführen und so eine Parallelführung der
Führungsvorrichtung 2 bewirken.
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In Fig. 2 ist ein Seitenriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung, welche mit einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung verbunden ist, wobei ein Antrieb 3 der Stromversorgungsvorrichtung an der Stromversorgungseinrichtung gelagert ist und wobei die Stromversorgungsvorrichtung an eine beispielhafte zweite Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs
angedockt werden kann.
Die Stromversorgungsvorrichtung, die Stromversorgungseinrichtung und das Fahrzeug ähneln jenen beispielhaften ersten Ausführungsvarianten einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung, einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung und eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind. Es werden daher in Fig. 2 teilweise gleiche Bezugszeichen wie
in Fig. 1 verwendet.
Im Unterschied zu Fig. 1 ist mit einer Führungsvorrichtung 2 der Stromversorgungsvorrichtung gemäß Fig. 2 keine Federvorrichtung 4, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist, verbunden. Weiterhin umfasst die Stromversorgungsvorrichtung nach Fig. 2 keinen Antriebshebel 28, wie er beispielhaft in Fig. 1 gezeigt ist. Erfindungsgemäß ist es jedoch möglich, jene im Zusammenhang mit der Federvorrichtung 4 und dem Antriebshebel 28 gemäß Fig. 1 beschriebenen Prinzipien auch auf die
Stromversorgungsvorrichtung nach Fig. 2 anzuwenden.
Der Antrieb 3 gemäß Fig. 2 ist als Hebezug mit einem als Seil ausgebildeten Fördermittel 27 ausgeführt. Der Antrieb 3 ist mit der Stromversorgungseinrichtung gemäß Fig. 2 verbunden, das Fördermittel 27 ist mit einer Kontaktvorrichtung 1 der
Stromversorgungsvorrichtung gelenkig gekoppelt.
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Der Antrieb 3 weist einen elektrischen Motor 24 sowie ein Getriebe 25 auf, die miteinander gekoppelt sind und über welche der Antrieb 3 an einer Haltevorrichtung 7 der Stromversorgungseinrichtung gelagert ist. Der Antrieb 3 weist ferner eine Winde 26 für das Fördermittel 27 auf, welche mit dem Getriebe 25 gekoppelt ist. Über das Getriebe 25 werden Drehmomente des Motors 24 auf die Winde 26 übertragen. Das Fördermittel 27 ist in jenem in Fig. 2 gezeigten Zustand teilweise auf die Winde 26 aufgewickelt.
Die Winde 26 weist einen in Richtung einer Windenlängsachse 34 und zu jenem Teil des Fördermittels 27, welcher gelenkig mit der Kontaktvorrichtung 1 gekoppelt ist, hin abnehmenden Durchmesser auf. Weiterhin weist der Antrieb 3 eine als metallische Bandfeder ausgebildete Triebfeder 35 auf, welche über das Fördermittel 27 mit der Kontaktvorrichtung 1 gekoppelt ist. Die Triebfeder 35 ist mit der Winde 26 sowie mit einem in Fig. 2 nicht gezeigten, relativ zu der Winde unbeweglichen Antriebsgehäuse verbunden.
Die Triebfeder 35 ist mit der Winde 26 zu einer mechanischen Parallelschaltung verbunden. Die Winde 26 ist konisch ausgeführt.
Die Kontaktvorrichtung 1 kann zur Bildung eines mechanischen und elektrischen Kontakts zwischen der Stromversorgungsvorrichtung und dem Fahrzeug mittels des Antriebs 3 und der Führungsvorrichtung 2 auf eine Andockvorrichtung 5 des Fahrzeugs abgesenkt werden, wobei die
Triebfeder 35 gespannt wird.
Für einen Hebevorgang der Kontaktvorrichtung 1 von dem Fahrzeug weg weist die Triebfeder 35 in einem abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 eine größere Spannenergie auf als in einem über den abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 angehobenen zweiten Zustand der Kontaktvorrichtung 1.
Unter Umwandlung der Spannenergie der Triebfeder 35 kann die Kontaktvorrichtung 1 daher aus dem abgesenkten ersten Zustand
der Kontaktvorrichtung 1 angehoben und in eine eingeholte
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Position nahe einer Haltevorrichtung 7 der Stromversorgungseinrichtung geführt werden. Die Kontaktvorrichtung 1 kann also mittels der Triebfeder 35 automatisch rückgeholt werden (beispielsweise dann, wenn der
Motor 24 aufgrund eines Stromausfalls stromlos ist).
Mit der Führungsvorrichtung 2 ist eine Parallelführungsvorrichtung 17 verbunden, welche konstruktiv und im Hinblick auf funktionale und verbindungstechnische Prinzipien gleich wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ausgebildet ist. Die Führungsvorrichtung 2, welche eine erste Vollscherenanordnung 8 und eine zweite Vollscherenanordnung 9, deren Konstruktions- und Funktionsprinzipien beispielhaft im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben sind, aufweist, ist an ihrer Oberseite gelenkig über ein erstes Festlager 11 und ein zweites Festlager 12 mit der Haltevorrichtung 7 verbunden. An ihrer Unterseite ist die Führungsvorrichtung 2 gelenkig mit
der Kontaktvorrichtung 1 verbunden.
Fig. 3 offenbart einen Seitenriss einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung, welche mit einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung verbunden ist, wobei im Unterschied zu jener in Fig. 2 gezeigten, beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung ein Antrieb 3 der Stromversorgungsvorrichtung auf einer Kontaktvorrichtung 1 der Stromversorgungsvorrichtung gelagert ist und wobei die Stromversorgungsvorrichtung an eine beispielhafte dritte Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs
angedockt werden kann.
Ein Fördermittel 27 des Antriebs 3 gemäß Fig. 3 ist gelenkig mit einer Haltevorrichtung 7 der Stromversorgungseinrichtung gekoppelt. Der Antrieb 3 ist über einen Motor 24 und ein
Getriebe 25 mit der Kontaktvorrichtung 1 verbunden. Mit dem
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Getriebe 25 ist eine Winde 26 gekoppelt, über welche das Fördermittel 27 geführt ist und die Kontaktvorrichtung 1 manipulierbar ist.
Ansonsten sind die Stromversorgungsvorrichtung, die Stromversorgungseinrichtung und das Fahrzeug gemäß Fig. 3 nach jenen konstruktiven und funktionalen Prinzipien, die im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben sind, ausgeführt. Es werden daher in Fig. 3 gleiche Bezugszeichen wie in Fig. 2 verwendet.
Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, Jenes in Fig. 3 gezeigte antriebstechnische Prinzip für jene beispielhafte erste Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen
Stromversorgungsvorrichtung nach Fig. 1 einzusetzen.
Der Antrieb 3 weist eine Triebfeder 35 auf, welche über das Fördermittel 27 mit der Kontaktvorrichtung 1 kinematisch gekoppelt ist, wobei für einen Hebevorgang der Kontaktvorrichtung 1 die Triebfeder 35 in einem abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 eine größere Spannenergie aufweist als in einem über den abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 angehobenen zweiten Zustand der Kontaktvorrichtung 1. Dadurch, dass die Triebfeder 35 über das Fördermittel 27 kinematisch mit der Kontaktvorrichtung 1 gekoppelt ist, kann die Kontaktvorrichtung 1 unter Umwandlung der Spannenergie der Triebfeder 35 aus dem abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung 1 angehoben und in eine eingeholte
Position nahe der Haltevorrichtung 7 geführt werden.
In Fig. 4 ist eine beispielhafte vierte Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung mit einer Führungsvorrichtung 2 dargestellt, welche eine Mehrzahl an Scherenhebelpaaren aufweist.
Im Hinblick auf ihre Antriebs- und Verbindungstechnik sowie im Hinblick auf funktionale Prinzipien entspricht die beispielhafte vierte Ausführungsvariante einer
erfindungsgemäßen Stromversorgungsvorrichtung jener
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beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer Stromversorgungsvorrichtung, wie sie beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist. Es ist jedoch auch möglich, die Führungsvorrichtung 2 gemäß Fig. 4 in jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvariante nach Fig. 1 und in Jener beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsvariante nach Fig. 3
einzusetzen.
Je vier Scherenhebel zweier Scherenhebelpaare der Führungsvorrichtung nach Fig. 4 sind durch je einen, quer zu den vier Scherenhebeln ausgerichteten Verbindungshebel miteinander verbunden.
Aus je vier Scherenhebelpaaren ist je eine ScherenhebelpaarVollscherenanordnung gebildet, wobei eine erste Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 36 mit einem in Fig. 4 projizierend erscheinenden ersten Verbindungshebel 38 auf eine zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 37 mit einem in Fig. 4 projizierend erscheinenden zweiten Verbindungshebel 39 folgend angeordnet ist. Die zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 37 weist kürzere Scherenhebellängen auf als die erste ScherenhebelpaarVollscherenanordnung 36.
Die zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 37 ist oberhalb der ersten Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 36 angeordnet. Zwischen dem ersten Verbindungshebel 38 und dem zweiten Verbindungshebel 39 ist ein elektrisches Kabel 40 zur Versorgung einer Kontaktvorrichtung 1 der
Stromversorgungsvorrichtung hindurchgeführt.
Die Führungsvorrichtung 2 ist an ihrer Unterseite gelenkig mit der Kontaktvorrichtung 1 und an ihrer Oberseite gelenkig mit einem Grundrahmen 41 gekoppelt. Über den Grundrahmen 41 ist die Stromversorgungsvorrichtung mit einer Stromversorgungseinrichtung, wie sie beispielhaft in Fig. 2
dargestellt ist, verbindbar.
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Die Kontaktvorrichtung 1 kann über die Führungsvorrichtung 2 zur Bildung eines mechanischen und elektrischen Kontakts mit einem Fahrzeug, wie es beispielhaft in Fig. 2 gezeigt ist, auf das Fahrzeug abgesenkt werden. Weiterhin kann die Kontaktvorrichtung 1 über die Führungsvorrichtung 2 von dem
Fahrzeug weg angehoben werden.
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Liste der Bezeichnungen
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Kontaktvorrichtung Führungsvorrichtung Antrieb Federvorrichtung Andockvorrichtung
Dach
Haltevorrichtung
Erste Vollscherenanordnung Zweite Vollscherenanordnung Scherenhebellager Erstes Festlager Zweites Festlager Erster Scherenhebel Zweiter Scherenhebel Dritter Scherenhebel Vierter Scherenhebel Parallelführungsvorrichtung Erster Endabschnitt Zweiter Endabschnitt Erster Basisabschnitt Zweiter Basisabschnitt Erste Senkfeder
Zweite Senkfeder
Motor
Getriebe
Winde
Fördermittel Antriebshebel
Erster Anschlag Zweiter Anschlag Gelenk
Hebelfeder
Sensor Windenlängsachse
Triebfeder
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36 Erste Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 37 Zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung 38 Erster Verbindungshebel
39 Zweiter Verbindungshebel
40 Kabel
41 Grundrahmen
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Claims (15)
1. Stromversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen oder für ein Schienenfahrzeug, mit einer Kontaktvorrichtung (1), welche zur Bildung eines elektrischen Kontakts zwischen der Kontaktvorrichtung (1) und einem Fahrzeug zu dem Fahrzeug hin absenkbar ist und welche von dem Fahrzeug weg anhebbar ist, sowie mit einer Führungsvorrichtung (2), welche mit der Kontaktvorrichtung (1) verbunden ist und welche mit einer Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist, wobei die Führungsvorrichtung (2) eine Mehrzahl an Scherenhebeln aufweist, aus welchen zumindest eine Vollscherenanordnung gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem ersten Scherenhebel (13) der Führungsvorrichtung (2) und mit einem zweiten Scherenhebel (14) der Führungsvorrichtung (2) eine Parallelführungsvorrichtung (17) gekoppelt ist, wobei der erste Scherenhebel (13) und der zweite Scherenhebel (14) einander überkreuzend angeordnet sind, und wobei in einem Kreuzungsbereich zwischen dem ersten Scherenhebel (13) und dem zweiten Scherenhebel (14) der erste Scherenhebel (13) und der zweite Scherenhebel (14) relativ zueinander
translationsbeweglich sind.
2. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Scherenhebel (13) über ein erstes Festlager (11) mit der Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist und der zweite Scherenhebel (14) über ein zweites Festlager (12) mit der Stromversorgungseinrichtung
verbindbar ist.
3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Parallelführungsvorrichtung (17) mit einem ersten Endabschnitt (18) des ersten Scherenhebels (13) und einem zweiten Endabschnitt (19) des
zweiten Scherenhebels (14) gekoppelt ist.
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4. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Endabschnitt (18) gewinkelt bezüglich eines ersten Basisabschnitts (20) des ersten Scherenhebels (13) ausgerichtet ist und der zweite Endabschnitt (19) gewinkelt bezüglich eines zweiten Basisabschnitts (21) des zweiten Scherenhebels (14)
ausgerichtet ist.
5. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsvorrichtung (2) eine Mehrzahl an Scherenhebelpaaren aufweist, wobei vier Scherenhebel zweier Scherenhebelpaare durch zumindest einen, quer zu den vier Scherenhebeln ausgerichteten Verbindungshebel miteinander verbunden sind, wobei aus Je vier Scherenhebelpaaren je eine ScherenhebelpaarVollscherenanordnung gebildet ist, wobei eine erste Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung (36) auf eine zweite Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung (37) folgend angeordnet ist, und wobei die zweite ScherenhebelpaarVollscherenanordnung (37) kürzere Scherenhebellängen als die
erste Scherenhebelpaar-Vollscherenanordnung (36) aufweist.
6. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktvorrichtung (1) gelenkig mit der Führungsvorrichtung (2) verbunden ist und die Führungsvorrichtung (2) gelenkig mit der
Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist.
7. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Kontaktvorrichtung (1) und der Führungsvorrichtung (2) ein invertierter
Stromabnehmer gebildet ist.
8. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Führungsvorrichtung (2) eine Federvorrichtung (4) verbunden ist, welche vor einem
Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung (1) eine Vorspannung
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aufweist, wobei bei dem Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung (1) zumindest eine die Kontaktvorrichtung (1) nach unten treibende, den Absenkvorgang der Kontaktvorrichtung (1) fördernde Gewichtskräfte zumindest der Kontaktvorrichtung (1), der Führungsvorrichtung (2) und der Federvorrichtung (4) ergänzende Federkraft ausgebildet ist, wobei die Federvorrichtung (4) mechanisch parallelgeschaltet zu der
Führungsvorrichtung (2) angeordnet ist.
9. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Bewegung der Kontaktvorrichtung (1) ein als Hebezug ausgebildeter Antrieb (3) mit einem Fördermittel (27) angeordnet ist, wobei entweder der Antrieb (3) mit der Stromversorgungseinrichtung verbindbar ist und das Fördermittel (27) mit der Kontaktvorrichtung (1) gekoppelt ist oder der Antrieb (3) mit der Kontaktvorrichtung (1) verbunden ist und das Fördermittel
(27) mit der Stromversorgungseinrichtung koppelbar ist.
10. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) eine Triebfeder (35) aufweist, welche über das Fördermittel (27) mit der Kontaktvorrichtung (1) gekoppelt ist, wobei für einen Hebevorgang der Kontaktvorrichtung (1) die Triebfeder (35) in einem abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung (1) eine größere Spannenergie aufweist als in einem über den abgesenkten ersten Zustand der Kontaktvorrichtung (1)
angehobenen zweiten Zustand der Kontaktvorrichtung (1).
11. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (3) eine Winde (26) für das Fördermittel (27) aufweist, wobei die Winde (26) einen in Richtung einer Windenlängsachse (34) und zu jenem Teil des Fördermittels (27), welcher mit der Kontaktvorrichtung (1) gekoppelt ist oder mit der Stromversorgungseinrichtung
koppelbar ist, hin abnehmenden Durchmesser aufweist, wobei
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die Triebfeder (35) mit der Winde (26) zu einer mechanischen
Parallelschaltung verbunden ist.
12. Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (27) des Antriebs (3) gelenkig mit einem Antriebshebel (28) des Antriebs (3) verbunden ist, wobei der Antriebshebel (28) bei einem Absenken der Kontaktvorrichtung (1) einen ersten Anschlag (29) der Stromversorgungsvorrichtung kontaktiert und wobei der Antriebshebel (28) in einem voll abgesenkten Zustand der Kontaktvorrichtung (1) von dem ersten Anschlag (29) gelöst ist.
13. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (33) zur Erfassung einer Lage oder einer Position des Antriebshebels (28) angeordnet ist, wobei der zumindest eine Sensor (33)
signalübertragend mit dem Antrieb (3) verbunden ist.
14. Stromversorgungseinrichtung mit zumindest einer Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und mit einer Haltevorrichtung (7), dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Haltevorrichtung (7) ein Fahrzeug anordenbar ist und die Kontaktvorrichtung (1) der zumindest einen Stromversorgungsvorrichtung über die Führungsvorrichtung (2) der zumindest einen Stromversorgungsvorrichtung zu dem Fahrzeug hin absenkbar und von dem Fahrzeug weg anhebbar mit der Haltevorrichtung (7)
verbunden ist.
15. Mittels einer Stromversorgungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit elektrischem Strom versorgbares und unterhalb einer Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 14 anordenbares Fahrzeug mit zumindest einer Andockvorrichtung (5), dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Andockvorrichtung (5) mit der Stromversorgungsvorrichtung in
einen mechanischen und elektrischen Kontakt bringbar
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ausgebildet ist, wobei die zumindest eine Andockvorrichtung (5) mechanisch und elektrisch kompatibel mit der
Stromversorgungsvorrichtung ausgeführt ist.
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Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50367/2024A AT528231A1 (de) | 2024-04-30 | 2024-04-30 | Stromversorgungsvorrichtung, Stromversorgungseinrichtung und Fahrzeug |
| PCT/EP2025/059433 WO2025228624A1 (de) | 2024-04-30 | 2025-04-07 | Stromversorgungsvorrichtung, stromversorgungseinrichtung und fahrzeug |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ATA50367/2024A AT528231A1 (de) | 2024-04-30 | 2024-04-30 | Stromversorgungsvorrichtung, Stromversorgungseinrichtung und Fahrzeug |
Publications (1)
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|---|---|
| AT528231A1 true AT528231A1 (de) | 2025-11-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ATA50367/2024A AT528231A1 (de) | 2024-04-30 | 2024-04-30 | Stromversorgungsvorrichtung, Stromversorgungseinrichtung und Fahrzeug |
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|---|---|
| AT (1) | AT528231A1 (de) |
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