CN116406336A - 用于能量传输的集电器和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于从集电轨向车辆传输能量的集电器(10)和方法，其中，所述集电器包括载体装置(11)、压紧装置(12)和滑块(13)，该滑块构成滑动接触面(24)，其中，所述载体装置被构造用于将集电器紧固至车辆，其中，所述压紧装置构造成使得通过该压紧装置，滑块相对于集电轨可移动并且可压紧抵靠集电轨以形成在滑动接触位置(37)施加压紧力的滑动接触，其中，所述压紧装置包括带有翘板(18)和弹簧装置(19)的翘板单元(17)，用以形成压紧力，其中，所述翘板可旋转运动地布置在所述载体装置上，使得布置在翘板上的滑块在形成压紧力的情况下朝着滑动接触位置的方向可移动，其中，所述压紧装置包括电驱动的致动器(40)，其中，通过致动器能够向翘板单元施加对抗压紧力的力，使得翘板单元连同滑块一起在滑动接触位置和远离所述集电轨的保存位置之间可移动。

Description

用于能量传输的集电器和方法

技术领域

本发明涉及一种用于从集电轨向车辆传输能量的集电器和方法，其中，所述集电器包括载体装置、压紧装置和滑块，该滑块构成滑动接触位置，其中，所述载体装置被构造用于将集电器紧固在车辆上，其中，所述压紧装置构造成使得通过该压紧装置，滑块相对于集电轨可移动并且可压紧抵靠集电轨以形成在滑动接触位置施加压紧力的滑动接触，其中，所述压紧装置包括带有翘板和弹簧装置的翘板单元，用以形成压紧力，其中，所述翘板可旋转运动地布置在所述载体装置上，使得布置在翘板上的滑块能够在形成压紧力的情况下朝着滑动接触位置的方向移动。

背景技术

这类集电器已经在现有技术中公知，通常用在有轨车辆上，用于将电能从集电轨传输到车辆。所述集电轨布置在行驶轨道的区域，也被称为所谓的第三条轨道。在公知的集电器中，滑块固定在弹翼上，其中，弹翼(Schwinge)将滑块以规定的压紧力向集电轨的滑动接触位置压紧。滑块通过朝向集电轨移动经由助滑坡(Anlauframpe)与集电轨接触，其中，弹翼然后通过滑块被压回去，从而制造出必要的压紧力。

压紧力由弹簧装置制造，弹簧装置附接在弹翼上并以杠杆的形式操作它。从弹翼的无负荷的休止状态出发，在朝向集电轨移动时，通过弹簧装置形成压紧力，伴随着滑块的移动直到其停止，或者说直到形成最大的滑动接触面。集电轨可以为了与滑块接触而构造在集电轨的上方、下方或侧边。然后也可以相应地如下构造集电器，即，使得滑块在朝向集电轨移动时经由助滑坡向着相应的方向往回压，并在反方向上制造出压紧力。这类集电器例如由专利DE 102013207824 A1、US 2013/0081915A1和DE 102009054484 A1中公知。

在有车辆的、具有相应的集电器的轨道网络的拓展应用中，当有轨车辆跨网络地行驶，可能需要在不同的能量供应系统中进行切换。于是，相关的有轨车辆就有可能要配备其他的、用于不同的集电轨系统的集电器，以使得它们可以用于相应的轨道道路。因此可能发生无法通过集电器传输能量的情况，从而必须将相关的集电器或者说其滑动接触部分与集电轨分开。即使只需要车辆的一部分集电器用于传输电流，也有必要的是，将未使用的集电器或者说滑块与相关的集电轨分开，以避免对相应的滑块造成不必要的磨损。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种集电器、一种具有集电器的车辆和用于从集电轨向车辆传输能量的方法，该集电器或者该车辆和该方法使得能够简单且安全地操作集电器。

该目的通过具有权利要求1的特征的集电器、具有权利要求17的特征的车辆和具有权利要求18的特征的方法得以解决。

根据本发明的用于从集电轨向车辆传输能量的集电器包括载体装置、压紧装置和滑块，该滑块构成滑动接触位置，其中，所述载体装置被构造用于将集电器固定在车辆上，其中，所述压紧装置构造成使得通过该压紧装置，滑块相对于集电轨可移动并且可压紧抵靠集电轨以形成在滑动接触位置施加压紧力的滑动接触，其中，所述压紧装置包括带有翘板和弹簧装置的翘板单元，用以形成压紧力，其中，所述翘板可旋转运动地布置在所述载体装置上，使得布置在翘板上的滑块在形成压紧力的情况下朝着滑动接触位置的方向可移动，其中，所述压紧装置包括电驱动的致动器，其中，通过该致动器能够向翘板单元施加对抗压紧力的力，使得让翘板单元连同滑块一起可以在滑动接触位置和远离滑轨的保存位置(Verwahrlage)之间移动。

压紧装置的翘板单元据此构造成可旋转运动的，从而让翘板单元连同固定在上面的滑块能够在形成压紧力的情况下被带到集电轨上的滑动接触位置。压紧力在这里仅仅通过弹簧装置制造。翘板单元从而使得滑块或者说翘板可以在集电轨上运动，例如当由于行驶道路和集电轨之间的高度差导致它们的相对距离发生变化时。在载体装置(集电器经由该载体装置固定在车辆上)和翘板之间通过轴或者说旋转轴形成铰接(Drehgelenke)。所述弹簧装置可以具有机械的、气动的或者液压的弹簧元件，其适合用于制造压紧力。

根据本发明，所述压紧装置具有电驱动的致动器，通过该制动器可以向翘板单元或者说翘板产生对抗压紧力的力。翘板于是可以与滑块一起从滑动接触位置移动到保存位置，其中，在保存位置时，滑块与集电轨分离或者说脱离。与此同时有可能的是，当致动器制造的对抗压紧力的力减小或者说完全消除时，该电驱动的致动器从翘板单元或者说翘板的保存位置出发将其移动到滑动接触位置。所述压紧装置据此为带有滑块的翘板单元提供了更多的摆动区域。集电器在不被使用的时候可以安全地与集电轨分离，并且保存在车辆上。在此特别有利的是，当致动器是电驱动的，也就是说，不必设置气动的或者液压的驱动件。电驱动的运行相对更加便宜，因为不必提供压缩空气或液压剂。也可以不必花钱搬运压缩空气或液压管。此外还可以减轻车身的重量，并且通过电驱动还避免了因为压缩空气中的润滑剂或者万一供应管道泄漏造成的环境污染。总体而言，可以以比较低的成本通过电驱动的致动器操作翘板单元，并且因此实现能量供应系统之间的、安全且灵活的切换。

致动器可以附接在载体装置上，其中，致动器的移动使得翘板单元在滑动接触位置和保存位置之间摆动。例如，致动器可以牢固地或者说刚性地紧固在载体装置上，从而让致动器的直线运动或旋转运动可以向翘板单元施加力作用并使之摆动。致动器通过它的运动可以直接地或者间接地作用于附接在载体装置上的翘板单元，并因此引起滑块在滑动接触位置和保存位置之间摆动。

通过压紧装置可以让翘板单元或者说滑块在无负荷的静止位置、滑动接触位置和保存位置之间、优选地沿着环形轨道、相对于集电轨移动。尤其是当不存在集电轨或者集电轨部分部段中断时，可以到达静止位置。滑动接触位置从而位于静止位置和保存位置之间的环形轨道上。根据翘板在载体装置上的悬挂方式，例如以耦合传动(Koppelgetriebe)的方式，翘板单元或者说滑块也可以不同于环形轨道而是定位成相对于集电轨直线运动。

弹簧装置可以在翘板单元的静止位置松开。在无负荷的静止位置时，滑块就通过翘板摆动，直至弹簧装置完全松开，或者说不再通过翘板向滑块施加压紧力。

致动器可以是线性驱动件，其中，通过线性驱动件的压杆可以向翘板施加直线运动。致动器在朝着翘板方向上的直线运动就可以造成滑块和集电轨之间的距离发生变化。压杆在此不必联接至翘板，然而在此也可以让压杆和翘板之间形成固定的连接。当压杆不与翘板固定连接时，翘板可以通过压杆被接触。

在压杆的面向翘板的端部上，就可以布置滑动元件或滚轮。滑动元件或滚轮可以沿着翘板或者说翘板的表面滑动或者从其滚落。翘板和压杆之间的摩擦因此得以最小化。此外，不需要将翘板与压杆固定连接，由此可以显著减少构造耗费。在压杆所作用的翘板表面上同样也可以布置滑动元件。

线性驱动件可以紧固在载体装置上，其中，载体装置可以构成用于压杆的引导部。可能作用于压杆上的剪向力可以被引导部承受。引导部可以由简易的、带有贯通孔的引导元件构成，该引导元件固定在载体装置上，其中，压杆可以穿过该贯通孔被引导。

由线性驱动件可以向翘板施加通过压杆对抗压紧力的力，使得滑块可以从滑动接触位置移动到保存位置并且返回。于是，当要从集电轨上移开滑块时，压杆朝着与压紧力相反的方向作用于翘板。为了让集电轨与滑块接触，压杆可以朝着压紧力的方向返回，从而使得压紧力对着集电轨向滑块施压。

翘板可以在滑动接触位置时和在不承受力的静止位置时是从压杆上脱离开的。压杆在滑块处于该位置时原则上可以从翘板上移开，从而让滑块以施加的压紧力压紧在集电轨上。在静止位置时，弹簧装置可以完全松开，尤其是当不存在集电轨时，或者集电轨部分中断时。而且，在静止位置时，也不需要有对抗弹簧装置的压紧力的力作用于翘板。

致动器可以是自锁式线性驱动件，优选地是螺杆驱动件或者是线性发动机。致动器可以分别通过铰链联接到载体装置上和翘板上，其中，致动器也可以固定地安装在载体装置上。原则上，也可以将致动器固定地布置在翘板上。当螺杆驱动件或线性发动机构造成自锁式的，翘板单元就可以在任意位置被施加力，而不必为致动器供电。于是只有当要将滑块移动到特定的位置时，才需要为致动器供电。正如事实已经证明的那样，电的线性驱动件即使在有轨车辆的常见环境条件下也能够可靠地用在有轨车辆上。

致动器可以通过电的控制线路或者手动地通过位于致动器上的开关装置进行控制。此外还可以设置用于为致动器提供电能的供电导线。通过电的控制线路可以确定致动器的位置，并且启动或停止致动器的移动。开关装置例如可以是简单的电开关，其可以手动地直接在集电器上由操作人员操作，以建立或中断与集电轨的电接触。通过电的控制导线就可以由司机操作集电器从某个行驶状态下移开。通过让集电器只能通过电线驱控，可以让集电器特别简单地从而低成本地集成到车辆控制系统中。

弹簧装置可以至少由螺旋弹簧构成，其中，螺旋弹簧可以是拉力弹簧、压力弹簧或扭力弹簧，其可以附接在载体装置上和翘板上。螺旋弹簧例如可以与某个轴抗扭地连接，在这个轴上，翘板可旋转地或可摆动地支承在载体装置上。螺旋弹簧可以在压紧装置处于静止位置时是放松的。尤其是可以如下地实现该螺旋弹簧，即，使得螺旋弹簧的簧圈在静止位置时相互抵靠，从而通过该螺旋弹簧只能在一个旋转方向上相对于螺旋弹簧的纵轴产生弹簧力。当螺旋弹簧被用作拉力弹簧时，也同样如此。螺旋弹簧就可以向翘板施加拉力，那么就基本上等同于压紧力。作为替选，螺旋弹簧也可以用作压力弹簧，此时，压力弹簧就向翘板施加基本上等同于压紧力的压力。拉力弹簧或者压力弹簧可以经由连接杆附接在载体装置上或翘板上，此时就可以调节从拉力弹簧或压力弹簧到载体装置或者翘板的相对位置，并且从而调节连接杆上的压紧力或者说弹力。连接杆例如可以构造成至少部分地具有螺纹，从而让连接杆的长度发生变化，并且从而可以调节拉力弹簧或压力弹簧的预应力或者说压紧力。在一种特别简单的实施方式中，载体装置或翘板上的连接杆可以通过螺母紧固在载体装置的贯通孔上，在此然后就可以通过旋转螺母调节预应力。

压紧装置可以包括阻尼装置，其中，阻尼装置可以对弹簧装置的运动进行阻尼。阻尼装置例如可以是橡胶套管或者是由弹性材料制成的类似元件，弹簧装置通过该元件与载体装置或翘板连接。尤其可以设置成，阻尼装置允许弹簧装置相对于弹簧装置在载体装置上或翘板上的紧固装置横向运动。因此不再强制性需要弹簧装置特别地支承在载体装置上或翘板上，例如通过铰链。此外还可以通过阻尼装置对弹簧装置的运动进行阻尼，使得防止因为集电轨的不平坦导致滑块意外地从集电轨上掉落。

集电器可以构造成用于制造出与集电轨的下接触面或上接触面的滑动接触。因此，可以是集电轨的下侧或者集电轨的上侧与集电器接触。原则上也可以如下地构造集电轨，即，使得集电轨的侧面能够与集电器接触。

翘板的摆动轴可以在车辆上沿着车辆的行驶方向布置在集电器的指定安装位置。通过将摆动轴布置在基本上水平的方向上，可以让集电器特别简单地布置在车辆的一侧上。

根据本发明的车辆、尤其是有轨车辆包括根据本发明的、用于从集电轨向车辆传输能量的集电器。

在根据本发明的用于通过集电器从集电轨向车辆传输能量的方法中，集电器利用集电器的载体装置固定至车辆，其中，通过集电器的压紧装置相对于集电轨移动集电器的滑块，其中，滑块在滑动接触位置时以压紧力压紧抵靠集电轨并且形成滑动接触，其中，压紧力通过所述压紧装置的翘板单元的翘板和弹簧装置形成，其中，布置在翘板上的滑块通过可旋转运动地布置在载体装置上的翘板在形成压紧力的情况下在朝着滑动接触位置的方向上移动，其中，通过所述压紧装置的电驱动的致动器向翘板单元施加对抗压紧力的力，使得翘板单元连同滑块一起从滑动接触位置向远离集电轨的保存位置移动。至于根据本发明的方法有利作用，参见对根据本发明的集电器的优点的说明。所述方法的其他有利实施方式由引用装置权利要求1的从属权利要求的特征说明中得出。

附图说明

下面参照附图更详尽地阐述本发明。

附图示出：

图1是集电器的立体图；

图2a-2c是处于不同工作位置的集电器的另一立体图；

图3是致动器的立体图；

图4是集电器的部分剖面图。

具体实施方式

图1至图4在总体上示出了一种用于从在此未详尽示出的集电轨向同样未示出的车辆传输能量的集电器10。该集电器10包括载体装置11、压紧装置12和滑块13。载体装置11构造成具有水平支腿15和竖直支腿16的L形的弯曲金属片14，并用于将集电器10紧固在车辆上。压紧装置12包括带有翘板(Wippe)18和弹簧装置19的翘板单元17。翘板18经由两个铰链20可摆动地支承在竖直支腿16上，其中，铰链20构成翘板单元17的摆动轴21。在翘板18的与铰链相对置的端部22上紧固着带有滑块13的滑块保持件23。滑块13构成与集电轨接触的滑动接触面24。在滑块保持件23上设置了更多用于紧固在此未详尽示出的、用于能量传输的电导线的接线端子25。

弹簧装置19由构造成拉力弹簧27的螺旋弹簧26和连接杆28构成。连接杆28被引导穿过水平支腿15中的贯通孔29，并且连同橡胶套管30一起支承在那里。此外，在连接杆28上，在拉力弹簧27的上端31可旋转地布置螺母32，使得通过螺母32的旋转能够改变拉力弹簧27相对于水平支腿15的相对距离，从而可以调节压紧力。在拉力弹簧27的下端33上紧固着铰接杆34，其可旋转地支承在翘板单元17的轴35上。轴35紧固在其中一个铰链20上，其中，轴35与摆动轴21间隔开，从而构成杠杆36。拉力弹簧27于是通过杠杆36产生作用于翘板18的拉力，并且将翘板连同滑块13一起压紧到在此未示出的集电轨上。尤其是图2a示出了滑块13的随后形成的滑动接触位置37。只要不存在任何集电轨，或者集电轨在车辆行驶期间部分地中断，那么滑块13就如图2b中所示的那样继续向上升至静止位置38。在竖直支腿16上，在这里紧固着许多止动件39，从而翘板单元17在静止位置38时抵靠这些止动件39，并且限制翘板18的进一步运动。在这里示出的图中，拉力弹簧27仍然被稍微张紧，但原则上也可以是完全放松的。

压紧装置12此外还包括致动器40，在这里构造成自锁式的电的线性驱动件41。线性驱动件41构造成具有压杆42，在它的端部43上布置有滚轮44。压杆42穿过紧固在竖直支腿16上的引导元件46的贯通孔45。此外，线性驱动件41经由穿插水平支腿15中的另一个贯通孔48的螺栓47与这个水平支腿15牢固地拧紧。通过压杆42朝着翘板18的方向向外移出，于是滚轮44就可以从翘板18上的滑动面49上滚落，并且翘板18或者说翘板单元17连同滑块13一起移动到在此未示出的集电轨下方的、在图2c中示出的保存位置50。滑块13然后就与集电轨分开。压杆42然后施加对抗弹簧装置19的压紧力的力。反之，压杆42可以返回，直到滚轮44不再抵靠翘板18，从而可以处于滑动接触位置37或者处于静止位置38。

在线性驱动件41上设置可手动操作的开关装置51，它允许人直接操作集电器10。此外，通过电导线52还可以对线性驱动件41进行供电和控制。

Claims (18)

1.一种用于从集电轨向车辆传输能量的集电器(10)，其中，所述集电器包括载体装置(11)、压紧装置(12)和滑块(13)，所述滑块构成滑动接触面(24)，其中，所述载体装置被构造用于将集电器紧固在车辆上，其中，所述压紧装置构造成使得通过所述压紧装置，滑块相对于集电轨可移动并且可压紧抵靠集电轨以形成在滑动接触位置(37)施加压紧力的滑动接触，其中，所述压紧装置包括带有翘板(18)和弹簧装置(19)的翘板单元(12)，用以形成压紧力，其中，所述翘板可旋转运动地布置在所述载体装置上，使得布置在翘板上的滑块在形成压紧力的情况下朝着滑动接触位置的方向可移动，

其特征在于，所述压紧装置包括电驱动的致动器(40)，其中，通过致动器能够向翘板单元施加对抗压紧力的力，使得翘板单元连同滑块一起在滑动接触位置和远离所述集电轨的保存位置(50)之间可移动。

2.根据权利要求1所述的集电器，其特征在于，所述致动器(40)附接至所述载体装置(11)，其中，所述致动器的运动引起所述翘板单元(17)在所述滑动接触位置(37)和所述保存位置(50)之间摆动。

3.根据权利要求1或2所述的集电器，其特征在于，通过所述压紧装置(12)，所述翘板单元(17)优选地沿着环形轨道相对于集电轨在无负荷的静止位置(38)、滑动接触位置(37)和保存位置(50)之间可移动。

4.根据权利要求3所述的集电器，其特征在于，所述弹簧装置(19)在所述翘板单元(17)处于静止位置(38)时是放松的。

5.根据以上权利要求中任一项所述的集电器，其特征在于，所述致动器(40)是线性驱动件(41)，其中，通过所述线性驱动件的压杆(42)能够向所述翘板(18)施加线性运动。

6.根据权利要求5所述的集电器，其特征在于，在所述压杆(42)的面向所述翘板(18)的端部(43)上布置滑动元件或滚轮(44)。

7.根据权利要求5或6所述的集电器，其特征在于，所述线性驱动件(41)固定地紧固至所述载体装置(11)，其中，所述载体装置构成用于所述压杆(42)的引导件(48)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的集电器，其特征在于，由所述线性驱动件(41)能够向所述翘板(18)施加经由所述压杆(42)对抗压紧力的力，使得所述滑块(13)能够从所述滑动接触位置(37)移动到保存位置(50)并返回。

9.根据权利要求5至8中任一项所述的集电器，其特征在于，所述翘板(18)在滑动接触位置(37)和无力负荷的静止位置与所述压杆(42)脱离。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的集电器，其特征在于，所述致动器(40)是自锁式的线性驱动件(41)，优选地是螺杆驱动件或者是线性马达。

11.根据以上权利要求中任一项所述的集电器，其特征在于，所述致动器(40)能够通过电的控制导线(52)控制，或者手动地通过位于致动器上的开关装置(51)控制。

12.根据以上权利要求中任一项所述的集电器，其特征在于，所述弹簧装置(19)由至少一个螺旋弹簧(26)构成，其中，所述螺旋弹簧是拉力弹簧(27)、压力弹簧或者是扭力弹簧，其附接至所述载体装置(11)和所述翘板(18)。

13.根据权利要求12所述的集电器，其特征在于，所述拉力弹簧(27)或者所述压力弹簧通过连接杆(28)附接至所述载体装置(11)或所述翘板(18)，其中，从所述拉力弹簧或者所述压力弹簧到所述载体装置或者所述翘板的相对距离是可调节的，从而在所述连接杆上的压紧力是可调节的。

14.根据以上权利要求中任一项所述的集电器，其特征在于，所述压紧装置(12)包括阻尼装置(30)，其中，所述阻尼装置能够对所述弹簧装置(19)的运动进行阻尼。

15.根据以上权利要求中任一项所述的集电器，其特征在于，所述集电器(10)被构造用于形成与集电轨的下接触面的滑动接触或者与集电轨的上接触面的滑动接触。

16.根据以上权利要求中任一项所述的集电器，其特征在于，所述翘板(18)的摆动轴(21)在车辆上沿着车辆的行驶方向布置在所述集电器(10)的指定安装位置。

17.一种车辆，尤其是有轨车辆，具有至少一个根据以上权利要求中任一项所述的用于从集电轨向车辆传输能量的集电器(10)。

18.一种通过集电器(10)从集电轨向车辆传输能量的方法，其中，所述集电器利用所述集电器的载体装置(11)固定至车辆，其中，通过所述集电器的压紧装置(12)相对于集电轨移动集电器的滑块(13)，其中，所述滑块在滑动接触位置(37)时以压紧力压紧抵靠所述集电轨并且形成滑动接触，其中，压紧力通过所述压紧装置的翘板单元(17)的翘板(18)和弹簧装置(19)形成，其中，布置在所述翘板上的滑块通过可旋转运动地布置在所述载体装置上的翘板在形成压紧力的情况下在朝着滑动接触位置的方向上移动，

其特征在于，通过所述压紧装置的电驱动的致动器(40)向所述翘板单元施加对抗压紧力的力，使得所述翘板单元连同滑块一起从滑动接触位置向远离集电轨的保存位置(50)移动。

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