CN107571740A - 一种集电杆执行机构及无轨电车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集电杆执行机构，包括顶部设有集电头的集电杆、带动集电杆转动的水平伺服机构、带动集电杆上下摆动的俯仰伺服机构和通过反推空气获得动力的空气动力装置，水平伺服机构和俯仰伺服机构均传动连接于集电杆的底部，空气动力装置设于集电杆的顶部。空气动力装置配合水平伺服机构和俯仰伺服机构共同完成集电头抓取电线的工作，空气动力装置的运动可以弥补集电杆在水平伺服机构和俯仰伺服机构的带动下因为抖动而造成的位移误差以及因水平伺服机构和俯仰伺服机构的回传间隙在集电头一端被明显地放大而造成的位移误差，大大提高了集电头与电线连接的准确率,最终，使得无轨电车在行驶的过程中可以自动控制集电杆抓取电线。

Description

一种集电杆执行机构及无轨电车

技术领域

本发明涉及无轨电车技术领域，具体为一种集电杆执行机构及无轨电车。

背景技术

无轨电车素有“绿色公交”之称，其直接使用二次能源电能给电车提供动力，与公共汽车相比，其节能环保且舒适卫生；对电动汽车相比，其可大量减少价格高昂的动力蓄电池或燃料电池的用量，也减轻了自身的重量，降低了自身的成本。

无轨电车需要电网为其持续供电，其一般采用集电杆与电网接触，以实现电网为电车供电。在进行集电杆与电网的连接操作时，现行的无轨电车大多是采用人为直接或者间接对无轨电车的集电杆进行升降操作，使其与电线连接，具体来说，驾驶员需要将车辆停在规定的区域内，抓取电线，然后将集电杆升起，使集电杆与电线连接，这样操作方式不仅降低了车辆运行的效率，而且增加了驾驶员的工作量，分散了驾驶员的精力，容易造成事故。

为了解决上述无轨电车的问题，现有的一篇申请号为“CN201410820058.0”，公开号为“CN104527436A”，名称为“无轨电车集电杆执行机构”的中国专利申请，其公开的无轨电车集电杆执行机构采用电气比例阀气缸来配平举升弹簧的弹力，伺服电机加上多个齿轮驱动，保证集电杆平稳升降及旋转，从而实现集电头自动抓取电线。

另外一篇申请号为“20000308”，公开号为“DE10012039A1”，名称为“Fahrdraht-und Stromabnehmersystem für Elektrobusse”的德国专利，其公开的一种精确控制集电杆工作的结构，其是利用电机(步进电机或者带有计数器的电机)来精确控制气缸的运动，从而达到调节集电杆的上升和旋转，从而实现集电头自动抓取电线。

上述两篇专利的共同点如说明书附图中的图1所示，其用于驱动集电杆运动的伺服机构均设于集电杆的底部，而集电头设在集电杆的顶部，因而伺服机构的施力点距离集电头较远，这就会产生如下两个问题：

1、集电杆的长度较长，一般可长达近5米，而伺服机构的施力点和集电头又分别位于集电杆的两端，再加上集电杆自身的重量关系，导致集电杆在运动过程中极易产生幅度较大的抖动，不利于集电头抓取电线；

2、由于伺服机构存在回传间隙，而伺服机构与集电头之间存在长达5米的距离，回传间隙在该距离的放大作用下，会导致集电头产生较大的位移误差。

发明内容

为了克服上述技术缺陷，本发明提供一种高精准度的集电杆执行机构及无轨电车。

为了解决上述问题，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明提供的一种集电杆执行机构，包括顶部设有集电头的集电杆、带动所述集电杆转动的水平伺服机构、带动所述集电杆上下摆动的俯仰伺服机构和通过反推空气获得动力的空气动力装置，所述水平伺服机构和所述俯仰伺服机构均传动连接于所述集电杆的底部，所述空气动力装置设于所述集电杆的顶部。

进一步地，所述空气动力装置包括第一安装座和若干设于所述第一安装座的风扇，所述第一安装座设于所述集电杆的顶部。

进一步地，若干所述风扇环绕排布在所述集电杆的外侧。

进一步地，所述第一安装座包括若干环绕所述集电杆的第一安装部，每个所述风扇安装于对应的所述第一安装部。

进一步地，所述风扇可以替换为螺旋桨。

进一步地，所述空气动力装置包括第二安装座、若干设于所述第二安装座的喷气嘴、用于提供高压空气的空气压缩器；所述第二安装座设于所述集电杆的顶部，若干所述喷气嘴均与所述空气压缩器连通。

进一步地，若干所述喷气嘴环绕排布在所述集电杆的外侧。

进一步地，所述第二安装座包括若干环绕所述集电杆的第二安装部，每个所述喷气嘴安装于对应的所述第二安装部。

进一步地，所述集电杆设有通气管，所述空气压缩器与若干所述喷气嘴通过所述通气管连通；所述通气管设在所述集电杆内。

本发明还提供一种无轨电车，包括车体，还包括上文所述的一种集电杆执行机构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在集电杆的顶部设置了空气动力装置，该空气动力装置配合水平伺服机构和俯仰伺服机构共同完成集电头抓取电线的工作。由于空气动力装置靠近集电头，因此空气动力装置的施力点与集电头的距离较小，集电杆不会因为空气动力装置带动集电头运动而产生较大幅度的抖动，空气动力装置的运动可以弥补集电杆在水平伺服机构和俯仰伺服机构的带动下因为抖动而造成的位移误差以及因水平伺服机构和俯仰伺服机构的回传间隙在集电头一端被明显地放大而造成的位移误差，因此本发明可以实现对集电头的精准控制，大大提高了集电头与电线连接的准确率，最终，使得无轨电车在行驶的过程中可以自动控制集电杆抓取电线。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是现有的无轨电车的结构示意图；

图2是本发明实施例1所述一种集电杆执行机构的结构示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本发明实施例2所述一种集电杆执行机构的结构示意图；

图5是图4的局部放大图；

图6是本发明实施例3所述一种集电杆执行机构的结构示意图；

图7是图6的局部放大图；

图8是本发明实施例4所述一种集电杆执行机构的结构示意图；

图9是图6的局部放大图；

图10是本发明基于实施例1的无轨电车的结构示意图；

图11是本发明基于实施例2的无轨电车的结构示意图；

图12是本发明基于实施例3的无轨电车的结构示意图；

图13是本发明基于实施例4的无轨电车的结构示意图；

图中：

1-集电杆；11-集电头；2-水平伺服机构；3-俯仰伺服机构；

4-空气动力装置；

41-第一安装座；411-第一安装部；42-若干风扇；

43-第二安装座；431-第二安装部；44-喷气嘴；45-空气压缩器；46-螺旋桨；

5-车体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图2～图3所示，本发明提供的一种集电杆执行机构，包括顶部设有集电头11的集电杆1、水平伺服机构2、俯仰伺服机构3和空气动力装置4。空气动力装置4配合水平伺服机构2和俯仰伺服机构3共同完成集电头抓取电线的工作，水平伺服机构2和俯仰伺服机构3可以提供较大的动力，水平伺服机构2带动集电杆1转动，俯仰伺服机构3带动集电杆1上下摆动，二者均传动连接于集电杆1的底部，空气动力装置4设于集电杆1的顶部。空气动力装置4配合水平伺服机构2和俯仰伺服机构3共同完成集电头11抓取电线的工作。由于空气动力装置4靠近集电头11，因此空气动力装置4的施力点与集电头11的距离较小，集电杆1不会因为空气动力装置4带动集电头11运动而产生较大幅度的抖动，空气动力装置4的运动可以弥补集电杆1在水平伺服机构2和俯仰伺服机构3的带动下因为抖动而造成的位移误差以及因水平伺服机构2和俯仰伺服机构3的回传间隙在集电头11一端被明显地放大而造成的位移误差，因此本发明可以实现对集电头11的精准控制，大大提高了集电头11与电线连接的准确率，最终，使得无轨电车在行驶的过程中可以自动控制集电杆抓取电线。

优选地，本实施例中，空气动力装置4设在集电头11下方的位置，二者之间的距离根据实际情况而定。可以理解的是，在不影响集电头11正常工作的前提下，空气动力装置4还可以设置在靠近集电头11的其他位置。

优选地，空气动力装置4包括第一安装座41和若干风扇42，第一安装座41设于集电杆1的顶部，风扇42设于第一安装座41，风扇42转动而反推空气，从而带动集电杆1运动。为了使空气动力装置4可以带动集电杆1向不同的方向运动，优选地，若干风扇42环绕排布在述集电杆1的外侧，开启不同的风扇42，集电杆1向该风扇42对应方向的反向运动，理论上，通过开启一个或多个风扇42，并调整不同的风扇42的风速，即可实现集电杆1向任一方向运动。具体地，第一安装座41包括若干环绕集电杆1的第一安装部411，每个风扇42安装于对应的第一安装部411,本实施例中第一安装座41为长方体状，其包括四个侧壁，每个侧壁均设置一个第一安装部411。

优选地，本实施例中的风扇42可以采用涵道风扇，涵道风扇包括电机和扇叶，涵道风扇具体的型号可以根据实际需求而定。可以理解的是，风扇42也可以采用其他类型的风扇，风扇42的类型并不用于限制本发明的保护范围。

实施例2

实施例2与实施例1的不同之处在于，如图4～图5所示，实施例2的空气动力装置4包括第二安装座43、喷气嘴44和空气压缩器45，第二安装座43设于集电杆1的顶部，若干喷气嘴44设于第二安装座43并且均与空气压缩器45连通，空气压缩器45用于提供高压空气，高压空气由喷气嘴44射出，反推空气获得动力，从而带动集电杆1运动。

为了使空气动力装置4可以带动集电杆1向不同的方向运动，优选地，若干喷气嘴44环绕排布在述集电杆1的外侧，开启不同的喷气嘴44，集电杆1向该喷气嘴44对应方向的反向运动，理论上，通过开启一个或多个喷气嘴44，并调整不同的喷气嘴44的喷射空气的速度，即可实现集电杆1向任一方向运动。具体地，第二安装座43包括若干环绕集电杆1的第二安装部431，每个喷气嘴44安装于对应的第二安装部431,本实施例中，第二安装座43为圆柱形，其圆周面设置四个第二安装部431，在圆周面沿周向间隔排布。

优选地，集电杆1设有通气管(图中未示出)，空气压缩器45与若干喷气嘴44通过通气管连通。进一步优选地，集电杆1内设有通道(图中未示出)，通气管设在集电杆1的通道内。实施例2的其他结构与实施例1相同，不再赘述。

实施例3

实施例3与实施例1的不同之处在于，如图6～图7所示，实施例3采用螺旋桨46代替风扇42。在实施1中，为了安装风扇42，第一安装部411需要设计成一个与安装风扇42相配的槽，增加了第一安装座41的制作难度，而在实施3中，第一安装部411仅需设计为一个供螺旋桨46的转轴穿过的过孔即可，简化了第一安装部411的结构。优选地，本实施例中工包括4个螺旋桨46，第一安装座41为圆柱形，4个螺旋桨46沿第一安装座41的圆周面的周向间隔排布。实施例3的其他结构与实施例1相同，不再赘述。

实施例4

在实施例3中，多个螺旋桨46同时设在一个第一安装座41上，如果螺旋桨46采用较大的规格，那么相邻的螺旋桨46在运动时可能会相互碰撞，为了避免螺旋桨46之间相互碰撞，优选地，在实施例4的集电杆1上沿其长度方向顺次设置两个第一安装座41，每个第一安装座41上设置两个螺旋桨46，并且这个两个螺旋桨46相对设置，两个第一安装座41之间的距离应该保证这两个第一安装座41上的螺旋桨46之间不会相互撞击，四个螺旋桨46分别朝向不同的方位，此时，即使螺旋桨46采用较大的规格，任意两个螺旋桨46也不会相互碰撞。在本实施例的形式上，容易想到还可以设置更多数量的第一安装座41，在不同的第一安装座41设置分别设置螺旋桨46，以避免螺旋桨46之间相互撞击，又或者增加第一安装座41的长度，沿第一安装座41的长度方向交错设置螺旋桨46，以避免螺旋桨46之间相互撞击。上述变化形式均在本发明的保护范围之内。实施例4的其他结构与实施例3相同，不再赘述。

本发明还提供一种无轨电车，如图10～图13所示，该电车包括车体5以及实施例1、实施例、实施例3或实施例4所述的一种集电杆执行机构。

本实施例所述一种集电杆执行机构和一种无轨电车的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种集电杆执行机构，其特征在于，包括顶部设有集电头的集电杆、带动所述集电杆转动的水平伺服机构、带动所述集电杆上下摆动的俯仰伺服机构和通过反推空气获得动力的空气动力装置，所述水平伺服机构和所述俯仰伺服机构均传动连接于所述集电杆的底部，所述空气动力装置设于所述集电杆的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，所述空气动力装置包括第一安装座和若干设于所述第一安装座的风扇，所述第一安装座设于所述集电杆的顶部。

3.根据权利要求2所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，若干所述风扇环绕排布在所述集电杆的外侧。

4.根据权利要求3所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，所述第一安装座包括若干环绕所述集电杆的第一安装部，每个所述风扇安装于对应的所述第一安装部。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，所述风扇可以替换为螺旋桨。

6.根据权利要求1所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，所述空气动力装置包括第二安装座、若干设于所述第二安装座的喷气嘴、用于提供高压空气的空气压缩器；所述第二安装座设于所述集电杆的顶部，若干所述喷气嘴均与所述空气压缩器连通。

7.根据权利要求6所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，若干所述喷气嘴环绕排布在所述集电杆的外侧。

8.根据权利要求7所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，所述第二安装座包括若干环绕所述集电杆的第二安装部，每个所述喷气嘴安装于对应的所述第二安装部。

9.根据权利要求6所述的一种集电杆执行机构，其特征在于，所述集电杆设有通气管，所述空气压缩器与若干所述喷气嘴通过所述通气管连通；所述通气管设在所述集电杆内。

10.一种无轨电车，包括车体，其特征在于，还包括权利要求1-9任一项所述的一种集电杆执行机构。