CN1476397A - 吊架弹簧 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆尤其是有轨车辆的集电器吊架，包括一个有滑板(11)的框架(1)，它通过弹簧装置(2、2’)支承在顶轴(3)上，其中，顶轴(3)可旋转地支承在用于与集电器的支座连接的顶管内，在这里，弹簧装置(2、2’)有一个扭转弹簧(23、23’)，这种吊架即使在高速运行时仍有规定的与行驶相对气流无关的刚性以及操作所规定的垂直弹簧行程。

Description

吊架弹簧

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的用于集电器的吊架(Wippe)。

DE 36 11 940 A1公开了一种用于电动车辆的单臂集电器，它包括一个带滑板的双受电弓。双受电弓的滑板段与两个刚性地固定在两端的滑上弓(Auflaufbügel)构成一个框架，它通过双橡胶-弹簧构件或板簧以这样的方式在上受电弓壁杆的顶管上缓冲，即，使得在其中发生弹性运动的平面垂直于行驶方向。

由DE 42 19 112 A1已知一种电动车辆的集电器，它有一个带滑板的框形吊架，框形吊架借助拉力构件通过顶管固定在集电器支座的上臂上。在顶管与框架角之间分别有一拉力构件，例如一螺旋弹簧，它通过框架的压杆预紧并朝框架方向安装。拉力构件的预紧和安装角决定了弹簧沿三个空间方向的刚度。

DE 196 08 202 A1公开了一种电动车辆集电器的吊架，包括一个连接两个滑板段的框架和一种使框架可运动地与集电器顶管结构连接的导引结构，它由两个转向件构成。导引吊架的转向件分别通过金属-橡胶套筒可回转地一方面支承在顶管结构上以及另一方面支承在框架上。为了实现吊架的弹性功能，设与导引结构脱离的板簧，它们支承在顶管结构上。

DE 196 48 787 C1公开了一种电动车辆集电器的吊架，其中，吊架设计为框形吊架，包括两个互相平行地垂直于车辆纵轴线延伸的彼此通过两个互相平行地沿车辆纵向延伸的支承件连接的滑板段。吊架有一顶轴，用于与集电器上臂或上受电弓臂杆连接。在顶轴与支承件之间设两个U形延伸的弹簧夹，它们U形的边垂直于车辆纵向以及它们U形的弧沿车辆纵向定位。弹簧夹一方面与一刚性地装在顶轴上的固定梁连接，另一方面与支承件之一连接。

已知的这些集电器吊架有弹簧装置，这些弹簧装置受行驶相对气流(Fahrtwind)的严重影响。根据弹簧装置的结构方式和定向，弹性运动也可能沿行驶方向，所以由于行驶相对气流使吊架进行水平移动；由此限制了吊架的运动余量。对于高的行驶速度，已知的弹簧装置部分显示出一种不确定的弹簧特性以及在吊架中有严重的磨损。

本发明的目的是提供一种集电器的吊架，它有一弹簧装置，这种弹簧装置即使在高速运行时仍有规定的与行驶相对气流无关的刚度，并保证操作所规定的垂直弹簧行程。

按本发明此目的通过按权利要求1前序部分所述的吊架达到，其中，弹簧装置有一扭转弹簧。通过扭转弹簧这种小的结构体积可有利地实现一种空气动力学方面有利的结构方式。通过选择扭转弹簧的材料及其横截面形状，可达到规定的刚度。扭转弹簧摩擦系数比较小，所以扭转弹簧卸荷时的滞后效应可保持得很低。

在本发明的一种优选的设计中，扭转弹簧有一条沿行驶方向延伸的扭转轴线。因此弹簧装置的空气阻力可保持得很小，这在高行驶速度时是特别有利的。

按本发明的一种有利的实施形式，扭转弹簧设计为有规定扭转模量的圆杆或成型杆，优选地六棱杆。这种杆可使用不同材料和提供足够的加工精度及众所周知的机械性能，如扭转模量。当然也可以选择其他成型杆，例如有多角形、U形或H形的横截面。

在本发明的一种优选的实施形式中，弹簧装置有一固定段，它一端固定在顶轴上，在另一端内旋转固定地支承扭转弹簧。由此在顶轴与扭转弹簧之间实现机械连接，通过此连接调整扭转轴线离顶轴轴线的间距，并因而可确定吊架绕顶轴轴线的惯性矩。

优选地，扭转弹簧通过摩擦力锁合或形锁合旋转固定地支承在固定段内。

按本发明的一项有利的设计，弹簧装置有杠杆，它们按离固定段预定的间距与扭转弹簧旋转固定地连接以及与框架铰接。在一垂直地经由滑板加入的力作用下，通过杠杆的长度可改变在扭转弹簧上的扭矩。在杠杆固定点与固定段固定点之间受载时扭转弹簧旋转。在这两个固定点之间的距离选择得越长，在此范围内存在线性弹簧特性的扭转角越大，并因而用于滑板的垂直的弹簧行程越大。

优选地，弹簧装置有两根平行定向的杠杆，它们通过一加固件连接。通过将两根杠杆在固定段两侧相同的距离处固定在扭转弹簧上，获得一种相对于顶轴轴线对称的结构，并保证就垂直的力而言无力矩悬吊。在受载时，在固定段两侧的扭转弹簧段反向旋转。在这里连接杠杆的加固件避免扭转弹簧受弯曲负荷。

按本发明的一种特别优选的实施形式，弹簧装置有一保护管，扭转弹簧装在其中。保护管提供机械防护，避免扭转弹簧例如由碎石、鸟击和冰造成扭转弹簧损伤和/或阻塞，从而不会由于这些情况影响扭转弹簧的功能。此外保护管可以用于支承扭转弹簧。

在本发明的一种特别优选的实施形式中，吊架有两个弹簧装置，它们对称于车辆纵向中面布置。在此实施形式中在顶轴的两端各固定一个结构相同的弹簧装置的固定段，所以总体上造成吊架的一种空气动力学对称的结构。通过将负荷分布到两个弹簧装置上，扭转弹簧和杠杆可以相应地设计得比较小或尺寸比较纤细。

有利地，框架有两个连接滑板的支承件，在支承件上分别铰接两个弹簧装置之一的杠杆。通过支承件形成一个滑板距离可变的稳定的悬吊框架。弹簧装置的杠杆可转动地固定在支承件上，所以在弹簧垂直运动时吊架的支承件本身不必转动。

按本发明的一项有利的进一步发展，两个支承件之一旋转固定地与滑板连接，而另一支承件可旋转地与滑板连接。因此在弹簧运动时产生的杠杆在两个弹簧装置之间的支承件上的铰接点即使微小的距离变化也能得到补偿。

下面借助附图中示意表示的一个按本发明的吊架的实施例说明本发明其他有利的特征，其中表示：

图1按本发明的吊架鸟瞰图；

图2和3按本发明的吊架沿行驶方向看的局部前视图；

图4按本发明的弹簧装置的俯视图；

图5按本发明的弹簧装置的扭转弹簧；

图6按本发明的弹簧装置的杠杆；以及

图7按本发明的弹簧装置的固定段和保护管。

按图1，电动车辆例如高速有轨车辆的集电器用的吊架有一框架1，它通过两个弹簧装置2、2’支承在顶轴3上。框架1包括两块垂直于行驶方向X平行延伸的用于从图中未表示的滑接线集电的滑板11以及两个沿行驶方向X平行延伸的支承件12、12’。支承件12、12’设计为向上开口的U型材，其中为每一块滑板11装入一个可沿U型材插入并用螺钉固定在期望位置的夹紧段13、13’。在滑板11的下侧固定支座14、14’，它们与夹紧段13、13’连接。在车辆的每一侧，滑板11的端部通过滑上弓15、15’连接，由此侧向滑下的滑接线可以重新导引到滑板11的炭块(Kohlestück)上。两个弹簧装置2、2’的每一个包括一个与顶轴3的相应端刚性连接的固定段21、21’，装在保护管22、22’内的扭转弹簧23、23’支承在固定段中。在加载时扭转弹簧23、23’围绕它旋转的扭转轴线24、24’沿行驶方向X延伸，以便在高行驶速度造成尽可能小的空气阻力。在扭转弹簧23、23’的自由端旋转固定地安装杠杆25、25’，它们借助X状加固件26、26’稳定化，并以其自由端铰接在支承件12、12’下侧。顶轴3可绕顶轴线5旋转地装在图中未画的顶管内。顶管与集电器支座的图中未表示的上臂连接。在运行时按本发明的弹簧装置将由架空电车线施加在吊架框架1上的力传到顶轴3，再经顶管传给集电器支座。

因为在弹簧运动时，从杠杆25在一侧的弹簧装置支承件12上的铰接点27到在车辆另一侧弹簧装置的铰接点27’的距离改变，所以按图2支承件12通过夹紧段13借助螺钉与滑板11的支座14刚性连接，而按图3支承件12’的夹紧段13’与滑板11的支座14’铰接。采用这种结构吊架也可以一侧弹动或补偿有限的横向运动。在弹簧运动时杠杆25扫过一个圆面，圆面中点是扭转轴线24以及铰接点27在其圆周上运动。

图4表示没有滑板11时弹簧装置俯视图，其中夹紧段13’通过销子16与滑板11的支座14’铰接。两个夹紧段13’用螺钉固定在U形支承件12’端部。两根杠杆25’通过X状加固件26’加强。从固定段21’伸出两个构成保护管22’的空心圆柱部分，扭转弹簧23’安装和支承在其中。在扭转弹簧23’端部成形一六边形延伸段31’，杠杆25’旋转刚性地套在延伸段上构成形锁合连接。加固件26’用纤维增强的塑料制造，以便在重量轻的同时提供弹簧装置足够的刚度，以避免在扭转弹簧23’上作用弯曲负荷。

按图5，扭转弹簧23由六棱杆构成，它在中央及两端有圆柱体作为支承部分28、29。中央支承部分28旋转固定地锚固安装在固定段21的孔30内。外部的支承部分29受载时绕扭转轴线24旋转，因为成形在扭转弹簧23端部的六边形延伸段31被由于弹簧运动而旋转的杠杆25带动。

为此，按图6的杠杆25在一端有一六边形通孔32，它可形锁合地套在扭转弹簧23的六边形延伸段31上。为了夹紧在扭转弹簧23上，杠杆25有一缝33和一个垂直于缝33延伸的孔34，用于一螺钉-螺母组合，因此可达到六边形通孔32在六边形延伸段31上的一种沿行驶方向X的摩擦力锁合的配合。此外，杠杆25在其臂中有两个细长的通孔35，用于安装加固件26，以及在其另一端有一孔36用于与支承件12铰接。

按图7，十字形固定段21有一个用于将固定段21安装在图中未表示的顶轴3上的孔37，以及一个垂直于孔37延伸的孔38，用于例如通过螺钉-螺母组合将固定段21防旋转地牢固安装在顶轴3上。沿扭转轴线24，固定段21有另一个孔30，从两侧将保护管22插入孔30内并固定在其中。在保护管22之间，孔30有一台阶39，它用作扭转弹簧23中央支承部分28的支承套。一个通孔40垂直于扭转轴线24穿过孔30的台阶39，所以装在此通孔40内的圆柱形构件摩擦力锁合地阻止中央支承部分28在固定段21内旋转。在保护管22的彼此背对的端部插入支承插座41，用于扭转弹簧23在外部的支承部分29的滑动配合。在保护管22互相背对的端侧的圆周上加工了一些槽42，它们作为啮合在槽42内与杠杆25连接的图4中所示环形件43的旋转止挡。通过确定槽42和环形件43啮合在槽43中的凸台的尺寸，使弹簧装置有一个旋转止挡装置，它限制吊架向上和向下垂直的弹性运动。

Claims (11)

1.电动车辆尤其是有轨车辆的集电器吊架，包括一个有滑板(11)的框架(1)，它通过弹簧装置(2、2’)支承在顶轴(3)上，其中，顶轴(3)可旋转地支承在用于与集电器的支座连接的顶管(22、22’)内，其特征为：所述弹簧装置(2、2’)有一个扭转弹簧(23、23’)。

2.按照权利要求1所述的吊架，其特征为：所述扭转弹簧(23、23’)有一沿行驶方向(X)延伸的扭转轴线(24、24’)。

3.按照权利要求1或2所述的吊架，其特征为：所述扭转弹簧(23、23’)设计为有规定扭转模量的圆杆或成型杆，优选地设计为六棱杆。

4.按照权利要求1至3之一所述的吊架，其特征为：所述弹簧装置(2、2’)有一固定段(21、21’)，它的一端固定在所述顶轴(3)上，在另一端内旋转固定地支承所述扭转弹簧(23、23’)。

5.按照权利要求4所述的吊架，其特征为：所述扭转弹簧(23、23’)通过摩擦力锁合或形锁合旋转固定地支承在固定段(21、21’)内。

6.按照权利要求1至5之一所述的吊架，其特征为：所述弹簧装置(2、2’)有杠杆(25、25’)，它们按离固定段(21、21’)预定的间距与扭转弹簧(23、23’)旋转固定地连接以及与框架(1)铰接。

7.按照权利要求6所述的吊架，其特征为：所述弹簧装置(2、2’)有两根平行定向的杠杆(25、25’)，它们通过一加固件(26、26’)连接。

8.按照权利要求7所述的吊架，其特征为：所述弹簧装置(2、2’)有保护管(22、22’)，所述扭转弹簧(23、23’)装在其中。

9.按照权利要求1至8之一所述的吊架，其特征为：所述吊架有两个弹簧装置(2、2’)，它们对称于车辆纵向中面布置。

10.按照权利要求9所述的吊架，其特征为；框架(1)有两个连接滑板(11)的支承件(12、12’)，在支承件上分别铰接两个弹簧装置(2、2’)之一的杠杆(25、25’)。

11.按照权利要求10所述的吊架，其特征为：两个支承件(12)之一旋转固定地与滑板(11)连接，而另一支承件(12’)可旋转地与滑板(11)连接。

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