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Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer für ein elektrisch getriebenes Fahrzeug, der die Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 aufweist.
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Elektrisch getriebene Fahrzeuge, wie zum Beispiel schienengebundene Triebfahrzeuge, spurgebundene Oberleitungsbusse oder Lastkraftwagen mit elektrischen oder dieselelektrischen Antrieben, werden während der Fahrt von Fahrleitungsanlagen mit Traktionsenergie versorgt. Hierzu wird ein elektrisch leitfähiges Schleifstück eines fahrzeugseitigen Stromabnehmers mit einer Fahrleitung, beispielsweise einem Fahrdraht einer Oberleitungsanlage oder eine seitlich angeordneten Stromschiene, in elektrischen Schleifkontakt gehalten. Zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen Fahrleitung und Fahrzeug weist der Stromabnehmer die erforderlichen Bewegungsfreiheitsgrade auf, um den Schleifkontakt möglichst unterbrechungsfrei aufrechtzuerhalten.
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Hierzu sind scheren- und halbscherenförmige oder auch teleskopartige Gestänge bekannt, die eine Wippe mit zwei leistenförmigen Schleifstücken tragen. Diese Schleifleisten sind in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet und erstrecken sich parallel zu einer Fahrzeugquerachse. Bei Schienenfahrzeugen werden die Schleifstücke durch die – häufig in Zickzack-Anordnung verlaufende – Fahrleitung auf ihrer Länge gleichmäßig beschliffen. Bei nicht schienengebundenen Fahrzeugen muss der Stromabnehmer zur Kompensation von Fahrungenauigkeiten durch eine Regelvorrichtung nachgeführt werden.
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Alternativ kann das Gestänge wie bei Oberleitungsbussen als rohrförmige Stange ausgebildet sein, an deren fahrleitungsseitigem Ende eine schuhförmige Halterung für ein Schleifstück angeordnet ist. Das Schleifstück sitzt in einer Längsnut der Halterung, durch die die Fahrleitung läuft, wodurch der Stangenstromabnehmer zwangsgeführt ist. Ein solcher Stromabnehmer für einen Oberleitungsbus ist beispielsweise aus der Gebrauchsmusterschrift
DE 20 2004 002 979 U1 bekannt.
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Die typischerweise aus Graphit bestehenden Schleifstücke werden im Betrieb durch die Fahrleitung abgeschliffen und unterliegen daher einem Verschleiß, der nach gewissen Standzeiten einen Austausch erfordert. Die quer liegenden Schleifleisten haben einen relativ langen Arbeitsbereich, der durch die hin- und herwandernde Fahrleitung langsam und gleichmäßig abgenutzt wird. Die sich längs der Fahrleitung erstreckenden Schleifstücke von Stangenstromabnehmern haben einen relativ kurzen Arbeitsbereich, der permanent über seine gesamte Länge beschliffen wird und daher stärker abgenutzt wird. Solche Schleifstücke sind bereits etwa alle 1000 km auszutauschen, was einen hohen Wartungsaufwand bedeutet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art mit geringerem Wartungsaufwand bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromabnehmer mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Demnach umfasst ein Stromabnehmer für ein elektrisch getriebenes Fahrzeug ein Schleifstück zur Herstellung eines elektrischen Schleifkontaktes mit einer Fahrleitung, eine Halterung für das Schleifstück, ein die Halterung mit dem Fahrzeug verbindendes Gestänge, und Mittel zum Anpressen des Schleifstückes an die Fahrleitung. Gemäß der Erfindung weist das Schleifstück eine Verschleißreserve und die Halterung eine Zustelleinrichtung für das Schleifstück auf, mittels der eine den Verschleiß des Schleifstückes kompensierende Zustellbewegung des Schleifstückes ausführbar ist. Die Verschleißreserve kann durch eine Materialzugabe am Schleifstück im Wesentlichen in Anpressrichtung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Materialzugabe so bemessen, dass bei fortwährendem Verschleiß des Schleifstückes der Fahrleitung eine konstante Kontaktfläche zur Verfügung gestellt wird. Kontinuierlich oder in diskreten Zeitabständen sorgt die Zustelleinrichtung dafür, dass das Schleifstück derart bewegt wird, dass seine Kontaktfläche wieder ihren Sollabstand zu einem Referenzniveau erreicht und der erlittene Verschleiß kompensiert ist. Diese Zustellbewegung kann erfolgen, bis die Verschleißreserve aufgebraucht ist. Hierdurch wird eine der Größe der Verschleißreserve entsprechende Verlängerung der Standzeit für das Schleifstück erzielt, womit längere Wartungsintervalle mit insgesamt geringerem Wartungsaufwand einhergehen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist die Zustelleinrichtung eine mechanische und/oder hydraulische und/oder pneumatische Stelleinheit für die Zustellbewegung auf. Die Stelleinheit kann beispielsweise als Schraubenfeder oder als Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ausgebildet sein, mit deren Federende bzw. Kolbenstange das Schleifstück gekoppelt ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist die Zustelleinrichtung eine Sensoreinheit zur Erfassung eines Verschleißes des Schleifstückes auf. Die Sensoreinheit kann beispielsweise als Lichtschranke ausgebildet sein.
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Vorzugsweise weist die Zustelleinrichtung eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers eine Regeleinheit zur Bestimmung einer Zustellgröße in Abhängigkeit des erfassten Verschleißes und zur Ansteuerung der Stelleinheit entsprechend der bestimmten Zustellgröße auf. Hierdurch kann eine automatisiert geregelte Steuerung der Zustellbewegung realisiert werden. Mit Vorteil kann die Regeleinheit dazu ausgebildet sein, die bereits zurückgelegten Stellwege aufzuzeichnen, wodurch ein Erreichen der Verschleißgrenze automatisch festgestellt werden kann. Ein Erreichen der Verschleißgrenze kann in einem auslesbaren Diagnosemodul des Fahrzeugs festgehalten oder über Fahrzeugkommunikationsgeräte an eine Wartungszentrale übertragen werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist die Halterung zwei Führungsschenkel, zwischen welchen die Fahrleitung bei einer Fahrzeugbewegung geführt ist, und einen die Führungsschenkel verbindenden Querschenkel, durch den das Schleifstück bei einer Zustellbewegung geführt ist, auf. Die Halterungsschenkel sind in Fahrtrichtung gesehen U-förmig angeordnet, wobei der Querschenkel vom Schleifstück durchsetzt ist, welches eine vertikale geführte Zustellbewegung ausführen kann. Die Kontaktfläche für die Fahrleitung wird durch die obere Stirnfläche des Kontaktstückes gebildet, die in einem Sollabstand zum durch den Querschenkel gebildeten Referenzniveau einzustellen ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Stromabnehmer zwei Schleifstücke auf, die unter einem spitzen Winkel und symmetrisch zu beiden Seiten einer Fahrzeuglängsebene angestellt sind. Hierdurch kann die durch zwei Kontaktstücke gebildete Kontaktfläche vergrößert und die Fahrleitung zentriert werden.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers sind die Führungsschenkel zueinander V-förmig angeordnet. Die Zentrierwirkung für die Fahrleitung wird hierbei durch die Führungsschenkel der Halterung übernommen. Die V-förmige Öffnung der Halterung bildet auch eine Andrahthilfe beim Hochfahren des Stromabnehmers.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in deren
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Halterung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Halterung,
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Halterung
eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers schematisch veranschaulicht sind.
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Gemäß 1 weist ein nicht in Gänze dargestellter Stromabnehmer für ein elektrisch getriebenes Fahrzeug, etwa ein Stangenstromabnehmer für einen Oberleitungsbus, ein Schleifstück 10 mit guten Leitfähigkeits- und Gleiteigenschaften, etwa aus Graphit-Verbundwerkstoff oder Kupfer- bzw. Aluminiumlegierungen. Das Schleifstück 10 dient der Herstellung eines elektrischen Schleifkontaktes mit einer Fahrleitung F, etwa einem Fahrdraht einer Oberleitungsanlage, aus dem der Fahrstrom in das Fahrzeug eingespeist wird. Hierzu weist der erfindungsgemäße Stromabnehmer nicht dargestellte Mittel zum Anpressen des Schleifstückes 10 an die Fahrleitung F auf, etwa eine Hebevorrichtung zum Aufstellen des ebenfalls nicht dargestellten Gestänges des Stromabnehmers, durch welches eine Halterung 20 für das Schleifstück 10 mit dem Fahrzeug verbunden ist.
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Die Halterung 20 bildet einen Gleitschuh mit zwei Führungsschenkeln, zwischen welchen die Fahrleitung F im Fahrzeugbetrieb geführt ist. Die Führungsschenkel können durch einen Querschenkel verbunden sein. In den Ausführungsbeispielen gemäß 1 und 3 sind die Führungsschenkel der Halterung 20 vertikal und zueinander parallel angeordnet. Sie können aber auch wie im Ausführungsbeispiel gemäß 2 V-förmig angeordnet sein, um einen nach oben offenen Trichter zu bilden, der eine Einfanghilfe beim Andrahten des Stromabnehmers an die Fahrleitung F bildet.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist das einzige Schleifstück 10 vertikal angeordnet, während in den Ausführungsbeispielen gemäß 2 und 3 zwei Schleifstücke 11 und 12 vorgesehen sind, die bezüglich einer Fahrzeuglängsebene symmetrisch angeordnet sind und einen vorzugsweise spitzen Winkel einschließen. Gemäß 2 und 3 wird die Fahrleitung F demnach seitlich von unten durch zwei Schleifstücke 11 und 12 beschliffen, was eine Zentrierung der Fahrleitung F in der Halterung 20 und eine Vergrößerung der Kontaktfläche im Vergleich zum Ausführungsbeispiel gemäß 1 zur Folge hat. In allen Ausführungsbeispielen wird durch den Schleifkontakt Material an den Kontaktflächen der Schleifstücke 10, 11 und 12 abgetragen, so dass diese nach Erreichen einer Verschleißgrenze auszutauschen sind.
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Um den hierdurch entstehenden Wartungsaufwand zu verringern, weist erfindungsgemäß das Schleifstück 10 bzw. 11 und 12 eine Verschleißreserve V in Form einer Materialzugabe verglichen mit bekannten Schleifstücken auf. Dies äußert sich in einer Vergrößerung der Abmessung erfindungsgemäßer Schleifstücke 10 bzw. 11 und 12 senkrecht zu ihren Kontaktflächen. Weiterhin weist die Halterung 20 erfindungsgemäß eine nicht näher dargestellte Zustelleinrichtung für das Schleifstück 10 bzw. 11 und 12 auf, mittels der eine den Verschleiß des Schleifstückes 10 bzw. 11 und 12 kompensierende Zustellbewegung Z des Schleifstückes 10 bzw. 11 und 12 ausführbar ist.
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Die Zustelleinrichtung weist eine Stelleinheit auf, die durch eine mechanische Druckfeder oder durch einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder gebildet sein kann. Die Stelleinheit wird durch eine Regeleinheit angesteuert, die eine Zustellgröße in Abhängigkeit des Verschleißes bestimmt. Der Verschleiß des Schleifstückes 10 bzw. 11 und 12 wird durch eine Sensoreinheit, etwa eine Lichtschranke, erfasst und der Regeleinheit zugeführt. Mit Hilfe einer automatisch geregelten Zustelleinrichtung kann das Schleifstück 10 bzw. 11 und 12 während des Fahrbetriebs automatisch stets in einem vorgegebenen Sollabstand zu einem Referenzniveau, etwa dem Querschenkel der Halterung 20, gehalten werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202004002979 U1 [0004]
