DE102018125467A1

DE102018125467A1 - Stromabnehmer mit verschwenkbar gelagertem Arm

Info

Publication number: DE102018125467A1
Application number: DE102018125467.9A
Authority: DE
Inventors: Philip Tembaak
Original assignee: Paul Vahle GmbH and Co KG
Current assignee: Paul Vahle GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-04-16

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer (S_PE, S_PH) mit einem Befestigungselement (3, 4), wobei mindestens ein Arm (6) verschwenkbar an dem Befestigungselement (3, 4) gelagert ist, und dass an dem Arm (6) mindestens ein Schleifkontakt (5) angeordnet ist, wobei je Arm (6) jeweils mindestens ein Federelement (11) vorgesehen ist, welches auf den Arm (6) eine Kraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (6) mittels eines Lagers (12) mit mindestens zwei Freiheitsgraden (F₁, F₂), insbesondere in Form eines Kugelgelenks, Gelenkkopfes oder eines Kardangelenks, an dem Befestigungselement (3, 4) verschwenkbar gelagert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stromabnehmer mit einem Befestigungselement, wobei mindestens ein Arm verschwenkbar an dem Befestigungselement gelagert ist, und dass an dem Arm mindestens ein Schleifkontakt angeordnet ist, wobei je Arm jeweils mindestens ein Federelement vorgesehen ist, welches auf den Arm eine Kraft ausübt.
Bei den gattungsgemäßen Stromabnehmern sind der Arm bzw. die Arme meist über ein Drehlager verschwenkbar an einem Gehäuse gelagert. Das Gehäuse wird zudem meist mittels Klemmverbindungen an einem Mitnehmerstab verbunden, welcher wiederum an einer mobilen Einheit befestigt bzw. befestigbar ist. Das Drehlager weist dabei lediglich einen Freiheitsgrad auf. Damit der Arm Relativbewegungen zwischen der mobilen Einheit und den Stromschienen ausgleichen kann, muss dieser quer zur Verfahrrichtung der mobilen Einheit nicht nur um den ersten Freiheitsgrad verschwenkbar sein, sondern auch quer zur Längserstreckung der Schleifkohlen. Dies wird meist durch Gelenke oder Bereiche erhöhter Elastizität im Arm realisiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Stromabnehmer dahingehend zu verbessern, dass der Stromabnehmer einfach in seinem Aufbau ist und eine genügende Beweglichkeit der Schleifkohle relativ zu dem Befestigungselement gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Arm mittels eines Lagers mit mindestens zwei Freiheitsgraden, insbesondere in Form eines Kugelgelenks, Gelenkkopfes oder eines Kardangelenks, an dem Befestigungselement verschwenkbar gelagert ist. Aufgrund des vorteilhaften Einsatzes eines Lagers mit mindestens zwei Freiheitsgraden kann der Arm nicht nur Relativbewegungen in der Höhe zwischen Stromschiene und mobiler Einheit ausgleichen, sondern er kann sich auch bei ändernden Abständen zwischen mobiler Einheit und Stromschiene in Querrichtung zur Fahrtrichtung der mobilen Einheit parallel zur Ebene der Stromschienen verstellen bzw. um die Achsen des Lagers verschwenken.
Vorteilhaft können die Freiheitsgrade der beiden Verschwenkrichtungen des Armes zueinander orthogonal ausgerichtet sein. Dabei erlaubt der erste Freiheitsgrad eine Drehung bzw. Verschwenkbewegung um eine erste Lagerachse in einer Ebene, welche durch die Stromschiene und die Vertikale aufgespannt wird, wobei die Verschwenkbewegung meist nur für einen bestimmten Winkelbereich, welcher meist kleiner als 90° gewählt werden kann, erforderlich ist. Der zweite Freiheitsgrad erlaubt wiederum eine Drehung bzw. Verschwenkbewegung um eine zweite, insbesondere vertikale, Achse für einen bestimmten Winkelbereich, wobei die zweite Achse insbesondere senkrecht auf der ersten Achse steht und sich insbesondere von oben nach unten durch das Lager erstreckt, wobei mit „unten“ der Bereich unterhalb des Mitnehmerstabes und „oben“ der Bereich oberhalb des Mitnehmerstabes gemeint ist.
Der Arm ist vorteilhaft als zweiarmige Wippe ausgebildet, die um das Lager herum in den mindestens zwei Freiheitsgradrichtungen verschwenkbar ist, wobei die zweiarmige Wippe einen ersten Armbereich und einen zweiten Armbereich aufweist. An dem freien Ende des ersten Armbereiches ist dabei die Schleifkohle bzw. ein sie haltender Schleifkohlenhalter verschwenkbar bzw. verdrehbar gelagert. Dabei übt mindestens ein Federelement auf den zweiten Armbereich eine Kraft aus, welche den Arm so zu verschwenken versucht, dass dieser die Schleifkohle gegen die Schleiffläche einer Stromschiene drückt. Vorteilhaft ist an dem Arm ein die Verschwenkbewegung begrenzende Einrichtung, insbesondere in Form eines angeforderten Vorsprungs angeordnet, welcher mit einem an dem Befestigungselement angeordneten Anschlag zusammen wirkt. Selbstverständlich kann der Vorsprung auch an dem Befestigungselement und der Anschlag an dem Arm angeordnet sein. Durch die Begrenzung der Verschwenkbewegung wird sichergestellt, dass bei noch nicht in eine Schleifleitung eingeführtem Stromabnehmer der Arm in eine nicht zulässige Stellung nach oben verschwenken kann.
Es ist ebenfalls von Vorteil, wenn das mindestens eine Federelement den Arm in Richtung des zweiten Freiheitsgrades ebenfalls kraftbeaufschlagt, wobei diese Kraft derart gerichtet ist, dass sie den Arm des Stromabnehmers stets versucht in eine zentrale Stellung hin zu verschwenken. Hierdurch wird sichergestellt, dass sich bei fehlenden äußeren auf den Stromabnehmer wirkenden Kräften dessen Arm stets in einer zentralen Stellung gehalten ist, sodass die mehreren bei einem Stromabnehmersystem vorhandenen Stromabnehmer bzw. deren Schleifkohlen stets in einem definierten Abstand zueinander angeordnet sind, sodass die mehreren Stromabnehmer sicher über einen Trichter in eine Schleifleitung eingeführt werden können.
Vorteilhaft ist, dass mindestens ein Federelement so ausgebildet ist, dass es zusätzlich eine Kraft auf eine Rastverbindung, insbesondere deren Rastelement ausübt, welche zur Verbindung des Befestigungselementes des Stromabnehmers mit dem Mitnehmerstab dient. Das Rastelement ist vorteilhaft eine Kugel, die von dem Federelement in Richtung ihres Lagersitzes kraftbeaufschlagt wird, wobei das Rastelement beim Anliegen an dem Lagersitz in eine fensterartige Aussparung hineinragt, die zur Aufnahme des Mitnehmerstabes dient. Durch entsprechende Ausgestaltung des Mitnehmerstabes ist es möglich, dass die Stromabnehmer stets nur in bestimmten diskreten Positionen an dem Mitnehmerstab befestigt werden können. Sofern sich der Stromabnehmer nicht in der jeweils diskreten Position befindet, ist das Rastelement in Form der Kugel von der Oberfläche des Mitnehmerstabes nach innen entgegen der Federkraft des Federelementes in das Gehäuse des Befestigungselementes hineingedrückt. Sobald der Stromabnehmer in den Bereich einer diskreten Position gelangt, welche dadurch definiert ist, dass dort mindestens eine zum Beispiel muldenförmige Ausnehmung in der Oberfläche des Mitnehmerstab angeordnet ist, kann das Rastelement, zum Beispiel in Form einer Kugel, wieder aus dem Gehäuse des Befestigungselementes von der Feder herausgedrückt werden und bildet dann zusammen mit der Mulde des Mitnehmerstab die erwähnte Rastverbindung.
Aufgrund der Beschränkung der Verschwenkbewegung des Armes kann sichergestellt werden, dass das Federelement stets mit einer genügend großen Andruckkraft auf das Rastelement, zum Beispiel in Form der Kugel, wirkt, sodass die Rastverbindung stets mit einer hinreichend großen Kraft aufrechterhalten bleibt.
Vorteilhaft kann an dem Arm, insbesondere an mindestens einer Seite des zweiten Armbereiches, ein Vorsprung angeformt sein, der in ein gebogenes Langloch des Befestigungselementes eingreift und von außen sichtbar ist. Ebenfalls kann vorteilhaft im Bereich des Langloches eine Markierung, insbesondere in Form einer Skala oder einer Mittenzentrierung, sein, welche an der Außenwandung des Befestigungselementes angeordnet, insbesondere angeformt, ist. Die Position des Vorsprunges im Langloch zeigt dann die Lage des Armes relativ zum Befestigungselement an. Hierdurch kann schnell festgestellt werden, ob der Stromabnehmer relativ zur Stromschiene richtig angeordnet ist, sofern die Schleifkontakte bereits in die Stromschienen eingeführt worden sind.
An dem zweiten Armbereich ist vorteilhaft zusätzlich ein weiterer Vorsprung angeformt, welcher als Lagerpunkt für das mindestens eine Federelement dient. Die Feder ist dabei vorteilhaft eine Schraubenfeder, welche mit ihrem Endbereich den Lagerpunkt umgreift und daher quer zu ihrer axialen Längserstreckungsrichtung fixiert bzw. gelagert ist. Hierdurch kann sie auch im beide Freiheitsgradrichtungen eine Kraft auf den Arm ausüben.
Das Lager, mit dem der Arm am Befestigungselement gelagert ist, kann im einfachsten Fall ein Gelenkkopf sein, welcher vorteilhaft mittels einer Befestigungsschraube, welche durch den Gelenkkopf hindurchgreift, am Gehäuse des Befestigungselementes abgestützt ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Befestigungsschraube gleichzeitig auch die Gehäuseteile des Befestigungselementes zusammenhält bzw. aneinander fixiert.
Wie bei bekannten Stromabnehmern kann der erfindungsgemäße Stromabnehmer entweder einen oder zwei Arme aufweisen. Im Falle von zwei Armen, ragen diese aus zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses des Befestigungselementes heraus. Ob ein oder zwei Arme, in jedem Falle muss der Stromabnehmer bzw. sein Gehäuse so ausgebildet sein, dass nur der erste Armbereich des als Wippe ausgebildeten Arms aus dem Gehäuse herausragt, wohingegen der zweite Armbereich ganz in dem Gehäuse einliegt. Der zweite Armbereich ist dabei wesentlich kürzer ausgebildet, vorteilhaft um mindestens den Faktor 2-4 kürzer, als der erste Armbereich und dient als kurzer Hebel. Entsprechend ist die Federkraft des Federelementes auszulegen. Das Gehäuse weist dazu einen geschlitzten Bereich für den Arm auf, der die Bewegung des Armes sowohl in Richtung des ersten als auch in Richtung des zweiten Freiheitsgrades ermöglicht. In Richtung des zweiten Freiheitsgrades begrenzt dabei der Rand des Schlitzes oder sonstige Anschlagsflächen des Befestigungselementes die Bewegung des Armes.
Selbstverständlich wird auch ein Stromübertragungssystem mit einem oder mehreren oben beschriebenen Stromabnehmern beansprucht, wobei dieses eine Schleifleitung mit mehreren parallel zueinander angeordneten Stromschienen aufweist, wobei der Abstand der Stromschienen zueinander dem Abstand der diskreten Positionen auf dem Mitnehmerstab zueinander entspricht.
Nachfolgend wird anhand von Figuren eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers näher erläutert.
Es zeigen:

1: perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Stromabnehmersystems;
2: perspektivische Ansicht und Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mitnehmerstab;
3 und 4: Seitenansicht und Teilschnitt eines auf einen Mitnehmerstab aufgeschobenen PH-Stromabnehmer;
5 und 6: Seitenansicht und Teilschnitt eines auf einen Mitnehmerstab aufgeschobenen PE-Stromabnehmer;
7: vergrößerter Ausschnitt des Befestigungselements;
8: perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des Befestigungselements;
9: Querschnittsdarstellung durch einen Teil des Befestigungselements und des Mitnehmerstabes eines PE-Stromabnehmers;
10: weitere Querschnittsdarstellung durch den Bereich der Arme, bei denen die seitlichen Vorsprünge angeordnet sind;
11: Seitenansicht eines Armes des Stromabnehmersystems;
12: Draufsicht auf den Arm gemäß 11;
13: perspektivische Ansicht des Armes gemäß 11;
14: Querschnittsdarstellung durch den Arm gemäß 11;
15: Seitenansicht auf einen erfindungsgemäßen Schleifkohlenhalter;
16: Querschnittsdarstellung des Lagers;
17: perspektivische Teilansicht des Stromabnehmers.

Die 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Stromabnehmersystems 1, einen Mitnehmerstab 2 sowie vier daran angeordnete Stromabnehmer S_PE , S_PH1 , S_PH2 und S_PH3 . Der PE-Stromabnehmer S_PE sowie die drei PH-Stromabnehmer S_PH1 , S_PH2 und S_PH3 weisen jeweils ein Befestigungselement 3, 4 zur Befestigung der Stromabnehmer am Mitnehmerstab 2 auf, an denen jeweils zwei Arme 6 verdreh- und schwenkbar mittels der Lager 12 angeordnet sind, welche an ihren dem Befestigungselement 3, 4 abgewandten Enden jeweils Schleifkohlenhalter 8 tragen, in denen die Schleifkohlen bzw. Schleifkontakte 5 angeordnet sind. Elektrische Übertragungskabel 7 sind mittels Anschlüssen 8a mit den Schleifkontakten 5 in elektrischer Verbindung und sind zudem mit ihrem anderen Ende mit Kontaktklemmen, welche im Befestigungselement 3, 4 angeordnet sind, elektrisch verbunden. Federn 9 sind zwischen den Schleifkohlenhaltern 8 und den Befestigungselementen 3, 4 angeordnet, welche die Schleifkontakte 5 in Position halten. Der Mitnehmerstab 2 dient zur Befestigung des Stromabnehmersystems 1 an einer nicht dargestellten mobilen Einrichtung, z.B. eines Fahrzeugs oder schienengebundenen Wagens, welche entlang von Stromschienen verfahrbar ist, wobei die Schleifkontakte 5 in nicht dargestellte und an einer Trasse befestigten Stromschienen bzw. Schleifleitung zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes eingreifen.
Das Lager 12 erlaubt dabei eine Verschwenkbewegung des jeweiligen Armes 6 in Richtung des ersten Freiheitsgrades F₁ sowie in Richtung des zweiten Freiheitsgrades F₂ . Der erste Freiheitsgrad F₁ erlaubt dabei ein Verschwenken des Armes 6 von oben nach unten um die Achse A_F1 . Der zweite Freiheitsgrad erlaubt ein Verschwenken des Armes 6 um die Achse A_F2 . Somit ist gewährleistet, dass der Arm zum Einen mittels seiner Verschwenkbewegung in Richtung des ersten Freiheitsgrades sich ändernde Höhendifferenzen zwischen Mitnehmerstab 2 und nicht dargestellten Stromschienen und zum Anderen mittels seiner Verschwenkbewegung um die Achse A_F2 den sich ändernden Abstand des Mitnehmerstabes 2 bzw. Stromabnehmersystems 1 zu den (nicht dargestellten) Stromschienen und somit quer zur Bewegungsrichtung der mobilen Einrichtung ausgleichen kann.
Die vier am Mitnehmerstab 2 angeordneten Stromabnehmer S_PE , S_PH1 , S_PH2 und S_PH3 sind jeweils in den diskreten Positionen P1, P2, P3 und P4 am Mitnehmerstab 2 an dessen Endbereich 2v angeordnet und mittels Rastverbindungen in den jeweiligen diskreten Positionen gehalten.
Die 2 zeigt eine perspektivische Ansicht und einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Mitnehmerstab 2. Der Mitnehmerstab 2 ist im Querschnitt rechteckförmig bzw. quadratisch, und weist eine Längserstreckungsrichtung L auf, wobei er einen ersten Endbereich 2v zur Befestigung von Stromabnehmern S und einen zweiten Endbereich 2w aufweist, mit dem das Stromabnehmersystem 1, z.B. an einem entlang von Stromschienen verfahrbaren Fahrzeug befestigbar ist. Der Mitnehmerstab 2 weist im ersten Endbereich 2v eine, entsprechend der benötigten Anzahl (hier vier) von zu befestigenden Stromabnehmern S, Anzahl von Vertiefungen 2b, 2d an zwei seiner langen Seiten 2a, 2c auf, die die diskreten Positionen P1, P2, P3 und P4 definieren und in den vorbestimmten Abständen zueinander angeordnet sind. Zusätzlich weist der Mitnehmerstab 2 an der Position P1 an seiner Oberseite eine Abflachung 2g auf, in die ein Formschlusselement P, z.B. in Form einer Platte, wie sie in den 1, 5 und 9 dargestellt und erläutert ist, eingelegt und mittels einer Schraube P_S an dem Mitnehmerstab 2 befestigbar ist.
Die Position P1 dient zur Befestigung eines PE-Stromabnehmers S_PE , wohingegen die Positionen P2-P4 zur Befestigung von PH-Stromabnehmern S_PH2-4 dienen. Beim erfindungsgemäßen Stromabnehmersystem ist sichergestellt, dass ein PE-Stromabnehmer nicht an einer für PH-Stromabnehmer vorgesehenen Position (hier P2-P4) angeordnet bzw. befestigt werden kann, damit in jedem Falle vermieden wird, dass ein PE-Schleifkontakt S_PE mit einer PH-Stromschiene S_PH2-4 kontaktiert.
Die 3 zeigt eine Seitenansicht und Teilschnitt eines auf einen Mitnehmerstab 2 aufgeschobenen PH-Stromabnehmers S_PH . Dieser weist ein Befestigungselement 4 auf, welches im oberen Bereich eine fensterartige Öffnung 4a aufweist, durch die der Mitnehmerstab 2 mit seinem einen Ende hindurchgeschoben ist. Die mittels der Federn 11 in Richtung des Mitnehmerstabes 2 kraftbeaufschlagten Kugeln 10 sind in die muldenförmigen Ausnehmungen 2b, 2d des Mitnehmerstabes 2 gedrückt, wodurch die Rastverbindungen zwischen Mitnehmerstab 2 und Stromabnehmer S_PH wirkt. Die fensterartige Aussparung 4a ist vom Querschnitt her so ausgebildet, dass sie mit den Außenkonturen des Mitnehmerstabes 2 zusammenwirkt und einen Formschluss quer zur Längserstreckung L des Mitnehmerstabes bewirkt. Zusätzlich weist sie Ausnehmungen 4b auf, die seitlich aus der Öffnung 4a herausragen, welche zur Aufnahme eines Formschlusselementes P (siehe Figur en 1, 5 und 9) dient.
Die Federn 11 können sich mit ihrem nicht dargestellten Ende entweder am Befestigungselement 4 oder dem Ende 6a des jedes Armes 6 abstützen. Sofern sich das Federelement 11 an dem Befestigungselement 4 abstützt, ist ein weiteres Federelement für die Kraftbeaufschlagung auf den Arm 6 erforderlich.
Die Arme 6 sind mittels Lagern 12 an dem Befestigungselement 4 verschwenkbar gelagert und tragen an ihren dem Befestigungselement 4 abgewandten Enden die Schleifkohlenhalter 8. Am unteren Ende des Befestigungselementes 4 sind nicht dargestellte Kontaktklemmen angeordnet, an denen elektrische Kabel zur Verbindung mit den Übertragungskabeln 7 angeschlossen werden können.
Die 4 zeigt den Stromabnehmer S_PH gemäß 3 ohne eingeschobenen Mitnehmerstab 2. Deutlich ist zu erkennen, wie die Kugeln 10 in die fensterartige Öffnung 4a hineinragen. Wird nun der Mitnehmerstab 2 in die Öffnung 4a hineingeschoben, so werden die Kugeln 10 zunächst von den glatten Außenseiten 2a, 2c des Mitnehmerstabes zurück in das Gehäuse des Befestigungselementes 4 entgegen der Federkraft der Federn 11 gedrückt und rollen bzw. gleiten solange entlang der Außenseiten 2a, 2c des Mitnehmerstabes 2, bis sie im Bereich der muldenförmigen Ausnehmungen 2b, 2d gelangen.
Die 5 und 6 zeigen eine Seitenansicht und Teilschnitt eines PE-Stromabnehmer S_PE , wobei dieser in 4 auf den Mitnehmerstab 2 aufgeschobenen dargestellt ist. Der PE-Stromabnehmer S_PE ist im Prinzip genauso aufgebaut und ausgestaltet wie der zuvor in den 3 und 4 beschriebene PH-Stromabnehmer S_PH , mit dem Unterschied, dass die Öffnung 3a zur Aufnahme des Mitnehmerstabes 2 keine fensterartige, sondern eine nach oben hin geöffnete Ausnehmung 4a aufweist. Die Ausnehmung ist zur Sicherheit nach oben hin geöffnet (3r), damit der PE-Stromabnehmer S_PE , sofern er sich an einer für PH-Stromabnehmer vorgesehenen Position P2-4 befindet, nicht mittels eines Formschlusses am Mitnehmerstab 2 gehalten ist, sondern nach unten hin von diesem abfällt. Nur wenn sich der PE-Stromabnehmer S_PE an der für ihn vorgesehenen Position P1 befindet und dort das Formschlusselement P, hier in Form einer Platte, mittels der Schraube PS befestigt ist, wird er durch die in die Aussparungen 3b hineingreifende Platte P am Mitnehmerstab 2 quer zu dessen Längserstreckung L formschlüssig gehalten. Durch die in dieser Position P1 in die Ausnehmungen 2b, 2d eingreifenden Kugeln 10, ist eine Rastverbindung vorhanden und der PE-Stromabnehmer S_PE sicher in der Position P1 am Mitnehmerstab 2 gehalten.
Die 7 bis 10 zeigen vergrößerte Ausschnitte der Befestigungselemente 3, 4. Die 9 zeigt dabei eine Querschnittsdarstellung durch einen Teil des Befestigungselements 3 und des Mitnehmerstabes 2 des PE-Stromabnehmers S_PE . Hier ist der Kugelsitz 3t dargestellt, gegen den die Kugeln 10 mittels der Federn11 gedrückt werden, wobei sie in dieser Position in die Öffnung 3a hineinragen. Die Breite 3r der Öffnung ist so bemessen, dass der Mitnehmerstab 2, sofern die Platte P nicht am Mitnehmerstab 2 befestigt ist bzw. nicht in die Ausnehmungen 3b hineingreift, durch die Öffnung 3r hindurchtreten kann.
Die Öffnungen 3a, 3b bzw. 4a, 4b sind derart von ihren Abmessungen auszugestalten, dass ein möglichst guter Passsitz zwischen Mitnehmerstab 2 und Befestigungselement 3, 4 ergibt und die Befestigungselemente möglichst spielfrei auf dem Mitnehmerstab 2 sitzen.
Die 10 zeigt eine Querschnittsdarstellung eines Ausschnitts des Befestigungselementes 3, 4 im Bereich des Armes 6 wo dessen Vorsprünge 6p angeformt sind, welche seitlich abstehen und in die Langlöcher 3p, 4p der Gehäuse der Befestigungselemente 3, 4 eingreifen. Die Vorsprünge 6p können, müssen aber nicht als Bewegungsbegrenzer für die Verschwenkbewegung des Armes 6 in Richtung des ersten Freiheitsgrades F1 dienen. Sie können auch lediglich dafür genutzt werden, dass an der Stellung des Vorsprunges in dem Langloch 3p, 4p von außen abgelesen werden kann, wie und in welcher Lage sich der Arm 6 relativ zum Gehäuse des Befestigungselementes 3, 4 befindet. Dies kann für die relative Positionierung des Stromabnehmersystems 1 relativ zur Trasse bzw. Schleifleitung von Bedeutung sein bzw. die das System installierende Person kann anhand der Stellung des Vorsprunges 6p im Langloch die Positionierung vornehmen. Hierfür ist z.B. eine Mittenmarkierung oder Skala im Bereich des Langloches angeordnet bzw. an dem Gehäuse angeformt und/oder als farbliche Markierung vorhanden.
Die 11 bis 13 zeigen verschiedene Ansichten des erfindungsgemäß ausgestalteten Arms 6 des Stromabnehmers. 14 zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Arm 6. Der Arm 6 weist einen mittleren Bereich 6a sowie ein erstes Ende 6e und ein zweites Ende 6f auf. Das erste Ende 6a weist einen winklig abstehenden länglichen Bereich 6g auf, der einen länglichen Kanal 6k zur Aufnahme des Vorsprungs 8d des Schleifkohlenhalters 8 bildet. Der Kanal 6k weist eine obere Öffnung sowie eine untere Öffnung auf, wobei die Begrenzungswandung des länglichen Kanals 6k eine sich hin zur unteren Öffnung erstreckende seitliche Öffnung 6z aufweist, die mit ihren Rändern 6t Anschlagsflächen für die Rastnase 8g bildet, wodurch der Schleifkohlenhalter lediglich im Winkelbereich φ (Siehe 14) um die Achse A der Ausnehmung 6k herum verdrehbar bzw. verschwenkbar ist. Der obere Rand 6p der seitlichen Öffnung 6z bildet eine Anschlagfläche für die Rastnase 8g, sofern diese weit genug durch die Ausnehmung 6k hindurch geschoben worden ist und durch die ausgelenkte und gespannte Zunge 8f des Vorsprungs 8d wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt. Durch das Hintergreifen der Rastnase 8g an der Stirnseite 6p der Ausnehmung 6k ist die Rastverbindung zwischen Schleifkohlenhalter 8 und Arm 6 gebildet.
Zur Sicherung dieser Verbindung kann anschließend ein Bolzen, Splint bzw. Sicherungsstift B durch die fensterartige Ausnehmung 6h hindurchgeschoben werden, wobei dieser dann auch durch den Kanal 8e des Vorsprungs hindurch geschoben wird. Zusätzlich zur Ausnehmung 6h kann eine weitere Ausnehmung 6h auf der gegenüberliegenden Seite in der Wandung des Bereichs 6g vorgesehen sein, so dass sich der Bolzen, Splint bzw. Sicherungsstift mit seinen beiden Enden in den fensterartigen Ausnehmungen 6h abstützen kann. Der Bolzen, Splint bzw. Sicherungsstift B kann durch entsprechende Ausbildung selbst am ungewollten Herausrutschen aus seiner arretierenden Position, wie sie in 2 dargestellt ist, gesichert sein.
Weiter weist der Arm einen oberen Kragen 6r zu seiner Verstärkung auf, an dem wiederum ein Bereich 6n angeformt ist, welcher eine Öse 6m zur Befestigung einer Feder 9 aufweist, welche dazu dient, den Schleifkohlenhalter 8 parallel zum Arm 6 auszurichten, sofern keine äußeren Kräfte auf diesen einwirken.
An seinem zweiten Ende 6f weist der Arm 6 eine Ausnehmung 6b zur Aufnahme eines Lagers 12 auf, mit dem der Arm 6 verschwenkbar an dem Befestigungselement 3, 4 lagerbar ist. Ferner sind an dem zweiten Ende 6f noch seitliche Vorsprünge 6v zu Anzeige der Stellung des Armes 6 relativ zum Befestigungselement 3, 4 angeformt. Ein weiterer Vorsprung 6d dient zur Lagerung einer Feder 11, die den Anpressdruck der Schleifkohle 5 an einer nicht dargestellten Stromschiene bestimmt.
Die 15 zeigt eine Seitenansicht des Schleifkohlenhalters 8, der mit seinem oberen Bereich 8b die Schleifkohle 5 hält und an dessen unterem Bereich 8c nach unten abstehend der Vorsprung 8d angeordnet, insbesondere angeformt, ist. Der Vorsprung 8d weist an seinem freien Ende zwei zungenförmige Bereiche 8f auf, wobei einer oder beide an ihren freien Enden Rastnasen 8g aufweisen. Im Vorsprung 8d ist eine fensterartige Ausnehmung bzw. eine Bohrung 8e zum Durchgriff für den Bolzen, Splint bzw. Sicherungsstift B angeordnet.
Die 16 zeigt eine Querschnittsdarstellung durch einen Teil des Stromabnehmers im Bereich des Lagers 12. Der Arm 6 selbst bildet dabei mit seinem Bereich 6t eine Öffnung 6b, die mit ihrer Innenwandung eine Gelenkpfanne bildet, in der eine Teilkugel 12a angeordnet ist und die von einer Befestigungsschraube 12c zur Befestigung am Gehäuse des Befestigungselementes 3, 4 durchgriffen ist. Es ist jedoch auch möglich, dass mindestens ein zusätzliches Gelankpfannenteil 12c in der Öffnung 6b zur Verbesserung der Stabilität und Verringerung der Reibung einliegt, wobei für diese entsprechende Materialien gewählt werden können, die sich vorteilhaft von dem Material des Armes 6 unterscheiden, wobei in der von 12c gebildeten Gelenkpfanne die Kugel bzw. Kugelteile 12a drehbar einliegen.
Die 17 zeigt einen Detailausschnitt des Stromabnehmers 1 mit seinem Gehäuse des Befestigungselementes 4 und dem seitlich aus einem Schlitz 4v des Gehäuses herausragenden ersten Armbereich 6a des Armes 6. Die Langlöcher 4p sind teilkreisbogenförmig ausgebildet, so dass die Vorsprünge 6v beim Verschwenken des Armes 6 in beide Verschwenkrichtungen F₁ und F₂ sich in den Langlöchern bewegen können. Oberhalb und unterhalb des jeweiligen Langlochs 4p sind in deren Mitte jeweils Markierungen 4j angeordnet, mittels derer die Lage des Armes 6 relativ zum Gehäuse des Befestigungselementes 3, 4 ablesbar ist.

Claims

Stromabnehmer (S_PE, S_PH) mit einem Befestigungselement (3, 4), wobei mindestens ein Arm (6) verschwenkbar an dem Befestigungselement (3, 4) gelagert ist, und dass an dem Arm (6) mindestens ein Schleifkontakt (5) angeordnet ist, wobei je Arm (6) jeweils mindestens ein Federelement (11) vorgesehen ist, welches auf den Arm (6) eine Kraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (6) mittels eines Lagers (12) mit mindestens zwei Freiheitsgraden (F₁, F₂), insbesondere in Form eines Kugelgelenks, Gelenkkopfes oder eines Kardangelenks, an dem Befestigungselement (3, 4) verschwenkbar gelagert ist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Freiheitsgrade (F₁, F2) zwei Verschwenkrichtungen des Armes (6) definieren bzw. bilden, die insbesondere orthogonal zueinander, ausgerichtet sind.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Freiheitsgrad (F₁) eine Drehung bzw. Verschwenkbewegung um eine erste Lagerachse (A_F1) für einen Winkelbereich kleiner 90° ist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Freiheitsgrad (F₂) eine Drehung bzw. Verschwenkbewegung um eine zweite Achse (A_F2) für einen Winkelbereich kleiner 45° ist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (6) als zweiarmige Wippe ausgebildet ist, die um das Lager (12) herum u.a. in der ersten Freiheitsgradrichtung (F₁) herum verschwenkbar ist, wobei die zweiarmige Wippe einen ersten Armbereich (6a) und einen zweiten Armbereich (6c) aufweist, wobei an dem freien Ende (6e) des ersten Armbereiches (6a) ein Schleifkohlenhalter (8) verschwenkbar gelagert ist, und dass mindestens ein Federelement (11) auf den zweiten Armbereich (6c) eine Kraft (FF) ausübt.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (11) den Arm (6) mit seinem im Schleifkohlenhalter (8) angeordneten Schleifkontakt (5), insbesondere in Form einer Schleifkohle, um die erste Lagerachse (A_F1) herum in Richtung einer ersten Endstellung kraftbeaufschlagt.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (11) den Arm (6) in Richtung des zweiten Freiheitsgrades (F2) hin zu einer zentralen Stellung (ST₂) hin kraftbeaufschlagt, insbesondere bei fehlenden äußeren Kräften zentriert.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Federelement (11) zusätzlich eine Kraft auf eine Rastverbindung (10, 2b, 2d), insbesondere auf ein Rastelement (10), welches insbesondere eine Kugel ist, ausübt, die zur Verbindung des Befestigungselementes (3, 4) mit einem Mitnehmerstab (2) dient.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) das Rastelement, insbesondere die Kugel, in Richtung eines Lagersitzes (3t) kraftbeaufschlagt, wobei das Rastelement (10) beim Anliegen an dem Lagersitz (3t, 4t?) in eine fensterartige Aussparung (3a, 4a) hineinragt.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Arm (6), insbesondere an mindestens einer Seite des zweiten Armbereiches (6c), ein Vorsprung (6v) angeformt ist, der in ein gebogenes Langloch (3v, 4v) des Befestigungselementes (3, 4) eingreift und von außen sichtbar ist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das im Bereich des Langloches (3v, 4v) eine Markierung (6j), insbesondere Skala oder Mittenzentrierung, an der Außenwandung des Befestigungselementes (3, 4) angeordnet, insbesondere angeformt, ist, die zusammen mit dem Vorsprung (6v) zur Anzeige der Lage des Armes (6) relativ zum Befestigungselementes (3, 4) dient.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Armbereich (6c) ein Vorsprung angeformt ist, welcher als Lagerpunkt für das mindestens eine Federelement (11) dient.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (12) ein Gelenkkopf ist, wobei eine Befestigungsschraube (20) durch den Gelenkkopf hindurchgreift und sich am Gehäuse des Befestigungselementes (3, 4) abstützt, insbesondere deren Gehäuseteile zusätzlich mit zusammenhält.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH)) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arm (6) selbst einen Teil des Lagers (12) bildet, insbesondere eine Gelenkpfanne mit seiner Öffnung (6b) bildet, in der eine Kugel oder Teilkugel (12a) drehbar angeordnet ist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmer (S_PE, S_PH) zwei Arme (6) aufweist, welche aus zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses des Befestigungselementes (3, 4) herausragen.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (11) eine Schraubenfeder ist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das an dem zweiten Armbereich (6c) ein Vorsprung (6w) angeordnet, insbesondere angeformt, ist, und das Befestigungselement (3, 4) einen Anschlag (3w, 4w) für den Vorsprung (6w) zur Begrenzung der Bewegung des Armes (3) in Richtung des ersten Freiheitsgrades (F₁) aufweist.
Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge und Federkonstante des Federelements (11) so bemessen ist, dass das Federelement (11) bei Anliegen des Vorsprungs (6w) an den Anschlag (3w, 4w) eine genügend hohe Kraft auf das Rastelement (10), insbesondere in Form einer Kugel, ausübt, dass die Rastverbindung den auf sie im Betrieb des Stromabnehmers (S_PE, S_PH) einwirkenden Kräften standhält.
Stromabnehmersystem (1) mit mindestens einem Stromabnehmer (S_PE, S_PH) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Stromabnehmersystem (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Stromabnehmer (S_PE, S_PH) mittels einer Rastverbindung an einer diskreten Position (P1-P4) an einem Mitnehmerelement (2), insbesondere in Form eines Mitnehmerstabes, anordbar oder angeordnet ist.
Stromabnehmersystem (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabnehmer (S_PE, S_PH) über ein Ende (2v) auf den Mitnehmerstab (2) aufgeschoben werden, wobei in einer diskreten Position (P1-P4) das Rastelement (10) in eine Ausnehmung (2b, 2d) des Mitnehmerstabes von dem mindestens einen Federelement (11) hineingedrückt wird und in die Ausnehmung (2b, 2d) eingreift.
Stromabnehmersystem (1) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (2) an einer entlang einer Trasse verfahrbaren mobilen Einheit angeordnet ist.
Stromübertragungssystem mit einem Stromabnehmersystem (1) nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Stromübertragungssystem eine Schleifleitung mit mehreren parallel zueinander angeordneten Stromschienen aufweist, wobei der Abstand der Stromschienen zueinander dem Abstand der diskreten Positionen (P1-P4) zueinander entspricht.