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Bei der Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung bestehend aus einer in Drehlagern geführten und dadurch schwenkbaren Fangeinrichtung, ein gegen den Schleifschuh des Stromabnehmerkopfes in Stiften geführtes, parallel verschiebbares Mitnehmerformstück, einer Vertikalverschiebungseinrichtung der Vertikalachse des Schleifschuhs und einem Federelement, die einen ansonsten herkömmlichen Stromabnehmerkopf für Oberleitungsfahrzeuge derart ergänzen, dass der Schleifschuh des Stromabnehmerkopfes bei der mittigen Annäherung an die Oberleitung von unten automatisch dadurch parallel zur Oberleitung ausgerichtet wird, dass die Fangeinrichtung, die im in dieser Situation hochgeschwenkten Zustand eine Trichterrinne bildet, sich und damit den gesamten Schleifschuh an der Oberleitung ausrichtet, so dass ein korrektes Andrahten, das heißt ein Vollkontakt der Schleifkohle des Schleifschuhs mit der Oberleitung, und dieses auch während der Fahrt, auch dann erzwungen wird, wenn zu Beginn des Vorgangs der Schleifschuh in einem starken Maße von der Parallelausrichtung abweicht, wobei gleichzeitig beim Andrahten über die auf den Schleifschuh durch die Oberleitung aufgebrachte Kraft mittels Kraftumlenkung im Mitnehmerformstück bewirkt, dass die Fangeinrichtung nach unten und in einer Variante der Erfindung zusätzlich nach innen schwenkt und sich damit aus dem Kollisionsbereich mit der Oberleitungsaufhängung und -führung bewegt.
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Elektrisch betriebene Fahrzeuge haben viele Vorteile im Vergleich zu solchen, die primär ihre Energie aus Verbrennungsmotoren beziehen. Da die bekanntlich weitgehend CO2-freie Erzeugung von Strom mittels Brennstoffzelle wie auch die Speicherung von elektrischer Energie in ausreichender Menge, insbesondere für die Versorgung des öffentlichen Personen- und des Lastverkehrs, nach wie vor nicht hinreichend effizient möglich sind, stellt die Stromversorgung über Ober- oder sonstige Leitungen beziehungsweise Stromschienen eine wichtige Alternative dar.
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Bei spurgebundenen Fahrzeugen wie Eisenbahnen oder Straßenbahnen sind die schon seit über hundert Jahren bekannten Verfahren ausreichend praxistauglich und weit verbreitet. Bei nicht spurgebundenen Fahrzeugen, insbesondere bei den Elektrobussen, die auch als Obusse, Oberleitungsbusse oder Trolleybusse bezeichnet werden, sind bei den bekannten Verfahren jedoch die Einschränkungen so groß, dass in vielen Städten sogar existierende Obus-Systeme rückgebaut und durch dieselbetriebene Busse ersetzt wurden. Die wichtigste Einschränkung bekannter Trolleybus-Verfahren besteht in der mangelnden Flexibilität, das heißt der fehlenden oder nur mit unverhältnismäßigem Aufwand zu erreichenden Möglichkeit, den Trolleybus kurzzeitig auch ohne Oberleitung zu betreiben. Diese Möglichkeit jedoch erfordert unter anderem eine bisher nicht gegebene Funktion des automatischen Ab- und Andrahtens während der Fahrt, wozu das grundsätzliche automatische Positionierung des Stangenstromabnehmers und des an seiner Spitze befindlichen Schleifschuhs gehört, insbesondere aber auch das oberleitungsparallele Ausrichten dieses Schleifschuhs vor dem eigentlichen Andrahten.
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Trolleybusse werden primär über zweipolige Leitungssysteme in Form von Oberleitungen mit Energie versorgt. Diese Leitungen werden grundsätzlich mittig über der vorgesehenen Spur geführt, in der konkreten Verkehrssituation können aber auch seitliche Abweichungen um mehrere Meter auftreten.
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Aus diesem Grund können Stangenstromabnehmer sich an ihren Befestigungspunkt an der Basis um eine Vertikalachse drehen und zusätzlich über ein auch nahe der Basis befindliches Gelenk vertikal schwenken und damit in der seitlichen Position und in der Höhe, relativ zum Fahrzeug, variiert werden.
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Damit die Schleifschuhe und mit ihnen die Schleifkohlen sich in jeder zulässigen Konstellation an die Oberleitung anschmiegen können, sind die Schleifschuhe nochmals um eine waagerechte Querachse und eine Vertikalachse drehbar im Stromabnehmerkopf gelagert. Dies wird zum Beispiel in
DE9311633.0 oder
DE 20 2004 002 979 beschrieben.
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Beim manuellen Andrahten erfolgt die Ausrichtung des Schleifschuhs um seine Vertikalachse üblicherweise dergestalt, dass der Fahrzeugführer im Bedarfsfalle diesen zunächst von der Seite an die Oberleitung heranführt und ihn damit parallel zur Oberleitung ausrichtet, bevor er das eigentliche Andrahten, das heißt die Bewegung von unten nach oben bis zum vollen Kontakt zwischen dem Kohlestück des Schleifschuhs und der Oberleitung, vornimmt. Bei letzterem Vorgang erfolgt dann als Nebeneffekt auch noch die Ausrichtung um die waagerechte Querachse in die benötigte Lage, weshalb hierfür keine besondere Vorkehrung oder Vorrichtung benötigt wird.
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Dieser Ansatz des zunächst von der Seite her Annäherns verbietet sich jedoch für ein Andrahten während der Fahrt, weil er zum einen nicht schnell genug auf Änderungen der Oberleitung relativ zum Fahrzeug reagieren könnte, zum anderen, weil bei der seitlichen Annäherung sich der Kopf in der Querabspannung der Oberleitung verfangen könnte mit dem Risiko, dass die Oberleitung heruntergerissen würde.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zu beschreiben, mit der eine automatische oberleitungsparallele Ausrichtung des Schleifschuhs an einem Stangenstromabnehmer bei einem Oberleitungsfahrzeug im Zuge des Andrahtens und zwar dergestalt erfolgt, dass dieser Vorgang einfach bei der Annäherung des Stromabnehmerkopfes von unten und auch während der Fahrt des Fahrzeuges erfolgen kann.
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Bezogen auf einen einzelnen Schleifschuh wird die Aufgabe durch eine Konstruktion gelöst, die aus mehreren mechanischen, den Stromabnehmerkopf ergänzenden Komponenten besteht, nämlich aus einer schwenkbaren Fangeinrichtung, aus einem gegen den Schleifschuh in Stiften geführten, parallel verschiebbaren Mitnehmerformstück und einem Federelement. Außerdem gehört zu der Konstruktion, dass die zu diesem Zweck verlängerte Achse, um die der Schleifschuh im Stromabnehmerkopf vertikal drehbar ist, vertikal verschiebbar in ihrem Drehlager geführt wird. Dabei sorgt die genannte und entsprechend dimensionierte Feder dafür, dass diese Achse im unbelasteten, das heißt im abgedrahteten Zustand ausgezogen, im angedrahteten Zustand jedoch eingeschoben ist, wobei das Mitnehmerformstück durch die Feder auf die Basis des Stromabnehmerkopfes gedrückt wird. Damit ändert sich der Abstand zwischen Schleifschuh und Mitnehmerformstück. Diese Bewegung übersetzt sich in eine Schwenkbewegung der Fangeinrichtung, womit im abgedrahteten Zustand die Fangeinrichtung nach oben gestellt, im angedrahteten Zustand jedoch nach unten hinten umgelegt ist und somit nicht mit der Querabspannung der Oberleitung kollidiert. In einer Variante wird die Fangeinrichtung um einen in ihrem oberen Teil befindlichen Drehmechanismus ergänzt. Dieser umfasst pro Fangdraht, also zwei auf jeder Seite des Schleifschuhs, ein Kegelzahnrad, das sich beim Schwenken der Fangeinrichtung in einer in die Seiten des Schleifschuhs integrierte Art Zahnstange abwälzt. Damit erfährt der obere Teil der nach oben gestellten Fangeinrichtung bei der Schwenkbewegung eine zusätzliche Drehbewegung in seiner – bezogen auf diese Grundstellung – Vertikalachse, womit die gesamte Fangeinrichtung nicht nur nach unten, sondern auch nach innen, das heißt dicht an den Schleifschuh heran schwenkt.
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Nach oben geschwenkt sorgt die Fangeinrichtung dafür, die in diesem Zustand eine nach oben hin offene Trichterrinne bildet, dass sich der Schleifschuh zusammen mit der Fangeinrichtung bei der Heranführung an eine Oberleitung durch das Anschmiegen an diese automatisch parallel zu dieser ausrichtet, auch wenn er zu Beginn des Vorgangs in einem recht weiten Maße von dieser Parallelausrichtung abgewichen hat.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben.
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In den nachfolgenden Ausführungen beziehen sich die Begriffe vorne, hinten, oben, unten und seitlich jeweils auf die Grundstellung des Stromabnehmerkopfes gesehen in Fahrtrichtung des Fahrzeuges.
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Die Abbildungen zeigen die Verwendung der Erfindung im Kontext eines Stromabnehmerkopfes eines Oberleitungsbusses.
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zeigt dazu die mechanischen Komponenten im abgedrahteten Zustand von der Seite.
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zeigt die gleiche Situation, jedoch im angedrahteten Zustand.
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zeigt die Konstruktion von hinten im abgedrahteten Zustand.
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ist eine Draufsicht des Mitnehmerformstücks alleine.
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zeigt dieses in der Ansicht von hinten.
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zeigt nur den Schleifschuh mit der schwenkbaren Fangeinrichtung in der Variante mit dem zusätzlichen Drehmechanismus von der Seite im abgedrahteten Zustand.
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zeigt den Ausschnitt von von oben.
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zeigt denselben Ausschnitt wie , jedoch im angedrahteten Zustand.
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Die Fangeinrichtung besteht in ihrer Grundform aus einem vorderen (1) und einem hinteren (2) Gebilde aus Draht oder drahtförmigem Kunststoff und zwei seitlichen Verbindungsstücken (3), die auch in Metall oder Kunststoff ausgeführt sind. Die Drahtgebilde sind grundsätzlich rechtwinklig in U-Form gebogen, wobei sie nach oben hin ab einem Punkt, der sich durch die Höhe des oberen Randes des Schleifschuhs ergibt, zusätzlich nach hinten und außen abgebogen und zusätzlich am Drahtende (8) nochmals nach außen gekröpft sind. Die Basis des U-förmigen Teils ist für das Schwenken jeweils in zwei Drehlagern (4) geführt, die unterhalb des Schleifschuhs (5) angebracht sind. Das hintere Drahtgebilde (2) besteht zusätzlich auf jeder Seite aus einer nach vorne gebogenen Verlängerung (6) des seitlichen Drahtstücks nach unten, das an seinem Ende nochmals rechtwinklig nach innen gekröpft ist, so dass sich ein Mitnehmerstift (7) ergibt.
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Die beiden Drahtgebilde (1 und 2) sind zur Synchronisation ihrer Bewegungen untereinander auf beiden Seiten mit den genannten Verbindungsstücken (3) verbunden, deren Enden auf die genannten oberen Kröpfungen (8) drehbar aufgesteckt sind.
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Das Vertikaldrehgelenk (9) des Schleifschuhs im Stromabnehmerkopf ist höhenverschiebbar ausgeführt, wobei eine Feder (10) so um die verschiebbare Achse (11) angebracht ist, dass sich der Schleifschuh (5) mit seinem Horizontaldrehgelenk (12) und den weiteren Anbauteilen im unbelasteten, das heißt nicht angedrahteten, Zustand in der ausgezogenen und damit der oberen Position befindet.
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Die genannte senkrechte Achse (11) führt durch ein weiteres Formteil (13), dessen untere Kontur ein Kreissegment bildet. Das Formteil ist in zwei am Schleifschuh befestigten Stiften (14) geführt und kann sich damit parallel zum Schleifschuh bewegen, wenn dieser sich über die genannte verschiebbare Vertikalachse (11) bewegt.
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Die Aussparung für die Vertikalachse und das Horizontalgelenk im Zentrum des Formteils (13) ist so bemessen, dass auch bei den durch das Horizontaldrehgelenk (12) ermöglichten Nickbewegungen des Schleifschuhs die Vertikalachse samt Gelenk und Feder Platz haben. Dabei stützt sich die Feder nach oben gegen eine Scheibe (15), die unterhalb des Horizontalgelenks fest mit der Vertikalachse (11) verbunden ist, ab. Nach unten hin übernimmt diese Aufgabe jedoch eine weitere, auf der Achse verschiebbare Scheibe (16), die sich in der Aussparung des Formteils oberhalb eines Schlitzes bewegt, der lediglich so groß bemessen ist, dass die Achse hindurchpasst. Die Scheibe (16) ist an ihrer Unterseite gemäß der Rundung des Formteils (13) gewölbt.
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Das Formteil (13) besitzt des Weiteren noch beidseitig schräge Nuten (17), in die die unteren Kröpfungen (7) des hinteren Drahtformteils (2) eingreifen. Diese Nuten sind so ausgebildet, dass das Drahtformteil bei Aufwärtsbewegung des Formteils (13) gegen den Schleifschuh (5), das heißt beim Andrahten an die Oberleitung (21) nach hinten unten geschwenkt wird. Die Oberleitung ist mittels einer Klemme (22) mit mehreren Zentimetern Abstand von der Querabspannung an dieser aufgehängt, die sich damit nicht im Bereich der nach unten geschwenkten Fangeinrichtung befindet.
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In der in den bis dargestellten Variante bestehen die vorderen (1) und hinteren (2) Teile der Fangeinrichtung jeweils auch aus Hülsen (21), die sich um ein dornartiges Drahtstück drehen können. Auf den Hülsen (21) sitzen zusätzliche Kegelzahnräder (22), die in einem entsprechend gebogenen Zahnlauf (23), einer Zahnstange nicht unähnlich, jedoch in die Flanken des Schleifschuhs (5) eingeformt, abwälzen. Dies tun sie bei der Schwenkbewegung der Fangeinrichtung und drehen damit die genannten Hülsen (21) und die mit diesen verbundenen oberen Teile der Fangeinrichtung. Damit werden die oberen Teile der Fangeinrichtung, die im Grundzustand nach oben und außen geschwenkt sind, beim Nachuntenschwenken gleichzeitig nach innen gedreht.
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Diese Variante der Erfindung kommt mit Vorteil in solchen Fällen zum Einsatz, in denen für die Schleifschuhe im Netz der Oberleitungsfahrzeuge nur ein seitlich begrenztes Lichtraumprofil gegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9311633 [0006]
- DE 202004002979 [0006]
