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Die Erfindung betrifft ein nicht spurgebundenes, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, mit einem Stromabnehmer zur Energieeinspeisung aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein derartiges Fahrzeug ist bekannt aus der Offenlegungsschrift
DE 10 2017 203 046 A1 . Dieses elektrisch oder hybridelektrisch angetriebene Fahrzeug umfasst einen Stromabnehmer zur Energieeinspeisung aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage. Der Stromabnehmer weist ein pantographenartiges Gestell auf, welches je Kontaktpol eine Wippe mit zwei Schleifleisten trägt. Während der Fahrt stehen die Schleifleisten eines jeden Kontaktpols mit dem diesem Kontaktpol zugeordneten Fahrdraht in Schleifkontakt, so dass elektrische Energie sowohl direkt für den Traktionsantrieb als auch zum Aufladen eines fahrzeugseitigen Energiespeichers einspeisbar ist. Das pantographenartige Gestell weist einen Unteram und zwei gelenkig mit diesem verbundene Oberarme auf. Der Unterarm hat ein festes Ende, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse drehbar am Fahrzeug abstützt. Jeder Oberarm hat ein freies Ende, an dem er die Schleifleisten eines Kontaktpols trägt. Zum Aufrichten des Gestells ist ein Hubantrieb vorgesehen, wodurch die Schleifleisten senkrecht zur Fahrzeugquerachse anhebbar sind.
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Im Idealzustand verlaufen die beiden Fahrdrähte der zweipoligen Oberleitungsanlage parallel zueinander und mittig über einer elektrifizierten Fahrspur in gleicher konstanter Höhe. Aufgrund von Straßenunebenheiten und Wankbewegungen des Fahrzeugs, aber auch durch Verschleiß und durch Witterungseinflüsse, wie Wind und Temperaturänderungen, ergeben sich in der Praxis oftmals unterschiedliche Abstände der beiden Fahrdrähte zum Stromabnehmer. Dies kann die Aufrechterhaltung eines unterbrechungsfreien Schleifkontakts während der Fahrt und damit eine kontinuierliche Übertragung von Traktionsenergie gefährden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem eine Energieeinspeisung über den Stromabnehmer auch bei variierenden Fahrdrahtlagen gewährleistet ist.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein gattungsgemäßes Fahrzeug mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach umfasst ein nicht spurgebundenes, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Fahrzeug, etwa ein Lastkraftwagen oder Bus, einen Stromabnehmer zur Energieeinspeisung aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage, welche je Kontaktpol einen Fahrdraht aufweist. Der Stromabnehmer weist je Kontaktpol mindestens eine Schleifleiste zur Kontaktierung des dem jeweiligen Kontaktpol zugeordneten Fahrdrahtes und ein aufrichtbares Gestell auf. Das Gestell hat ein festes Ende, an dem es sich um eine Fahrzeugquerachse drehbar am Fahrzeug abstützt. Am seinem gegenüber liegenden freien Ende trägt das Gestell die Schleifleisten. Der Stromabnehmer weist einen Hubantrieb zum Aufrichten des Gestells auf, wodurch die Schleifleisten senkrecht zur Fahrzeugquerachse anhebbar sind. Erfindungsgemäß weist der Stromabnehmer Stellmittel auf, die geeignet und dazu vorgesehen sind, durch variierende Abstände der Fahrdrähte zur Fahrzeugquerachse bedingte Differenzen zwischen den Andruckkräften der beiden Kontaktpole zu verringern. Indem die Andruckkräfte der Schleifleisten an die Fahrdrähte für beide Kontaktpole auch bei sich ändernden Fahrdrahtlagen - insbesondere bei unterschiedlichen Fahrdrahthöhen - in einem definierten Bereich gehalten werden, ist während des Fahrbetriebs ein sicherer Kontaktschluss zwischen Schleifleisten und Fahrdrähten gewährleistet. Die Andruckkraft wird möglichst gleich zwischen den beiden Kontaktpolen verteilt.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs, weist das das Gestell zwei aufrichtbare Tragarme auf. Jeder Tragarm weist ein festes Ende auf, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse drehbar am Fahrzeug abstützt. Jeder Tragarm weist auch ein freies Ende auf, das die mindestens eine Schleifleiste je eines der Kontaktpole trägt. Jeder Tragarm kann pantographenartig ausgebildet sein und einen Unterarm und einem mit diesem gelenkig verbundenen Oberarm aufweisen. Die Stellmittel weisen eine um eine Drehachse drehbar gelagerte Umlenkscheibe mit einer kurvensegmentförmigen Seilführung auf. Die Stellmittel weisen ferner ein Zugseil auf, dessen Zugseilenden im Bereich der festen Enden der Tragarme befestigt sind. Dazwischen ist das Zugseil über die Seilführung geführt. Das Zugseil liegt dabei vorzugsweise in einer Ebene und weist einen bogenförmigen Abschnitt entlang der Seilführung sowie zwei gerade Abschnitte von der Seilführung zum jeweiligen Zugseilende. Die Umlenkscheibe ist derart durch den Hubantrieb auslenkbar, dass die Tragarme durch die mit der Umlenkscheibe ausgelenkten Zugseilenden aufrichtbar sind. Wird der Hubantrieb aktiviert, bewegt er die Umlenkscheibe derart, dass das Zugseil unter einer Zugspannung ebenfalls bewegt wird und auf seine Zugseilenden eine Zugkraft ausübt. Die Zugseilenden sind derart im Bereich der festen Enden der Tragarme befestigt, dass sie durch die Zugkraft nach oben bewegt, also aufgestellt werden. Aufgrund der Drehbarkeit der Umlenkscheibe um die Drehachse, die etwa senkrecht auf der Ebene des Zugseils stehen kann, ist es möglich, die Tragarme unterschiedlich weit aufzurichten und trotzdem die gleiche Andruckkraft an den Schleifleisten zu erzeugen. Die Führung des Zugseils über eine bewegliche Umlenkscheibe ermöglicht es bei Einsatz von zwei Tragarmen mit nur einem Hubantrieb ohne komplizierte Ausgleichsmechanismen die Andruckkraft beider Kontaktpole bei verschiedenen Höhen zwischen dem rechten und dem linken Fahrdraht annähernd gleich zu halten.
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In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist jeder Tragarm im Bereich seines festen Endes eine Kurvenscheibe mit Seilführung auf, über die das Zugseilende bis zu seinem Befestigungspunkt geführt ist. Über die bogenförmige Seilführung der Kurvenscheibe ist das Zugseilende bis zu seinem Befestigungspunkt am Tragarm geführt. Die Kurvenscheiben sind dabei so am Tragarm befestigt und ausgerichtet, dass das Zugseil von der Umlenkscheibe kommend tangential in die Seilführung der Kurvenscheibe läuft und dann der bogenförmigen Kurvenscheibe bis zum Befestigungspunkt folgt. Wird an dem Zugseil gezogen, wird es von der Kurvenscheibe abgerollt, die dadurch gedreht wird, was wiederum den Tragarm hebelartig nach oben bewegt.
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In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die Umlenkscheibe an einem durch den Hubantrieb auslenkbaren Hebel befestigt. Als Hubantrieb kann ein pneumatischer Balgantrieb dienen, der über einen Hebel geführt wird. Am oberen Ende des Hebels ist ein Gelenk befestigt. An diesem Gelenk ist die Umlenkscheibe montiert, wobei das Gelenk die Drehachse der Umlenkscheibe bildet.
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In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist die Drehbewegung der Umlenkscheibe um die Drehachse durch Anschlagelemente begrenzt. Die Beweglichkeit der Umlenkscheibe am Ende des Hebels lässt sich durch Endanschläge einstellen, wodurch der maximale Höhenunterschied der Schleifleisten beider Kontaktpole definiert werden kann. Der vertikale Abstand der Schleifleisten beider Kontaktpole darf nicht zu weit voneinander abweichen, da ein Unterhaken eines Fahrdrahts unter eine der Schleifleisten unbedingt zu verhindern ist.
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In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs trägt jeder Tragarm eine um eine Fahrzeugquerachse kippbare Wippe, an der die mindestens eine Schleifleiste angeordnet ist, und wobei die beiden Wippen an ihren einander zugewandten Seiten durch eine gelenkiges Brückenglied verbunden sind. Um zu verhindern, dass zwischen den beiden in Fahrtrichtung nebeneinander angeordneten Wippen eine Lücke entsteht, in die eine Fahrdraht einhaken könnte, ist zwischen den beiden Wippen eine Brückenglied als Eintauchschutz vorgesehen. Diese ist mit Gelenken versehen, um die Beweglichkeit beider Wippen nicht einzuschränken.
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In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist das Brückenglied durch Gelenke mit den Wippen verbunden, deren Beweglichkeit begrenzt ist. Hierdurch kann auf die Anschlagselemente für die Umlenkscheibe verzichtet werden. Um den maximalen Höhenunterschied der beiden Wippen zu gewährleisten, wird der Bewegungsfreiheitsgrad der Gelenke am Brückenglied eingeschränkt. Aus Redundanzgründen können natürlich auch beide Einschränkungen verwendet werden.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist das Gestell nur einen aufrichtbaren Tragarm auf. Der Tragarm hat ein festes Ende, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse drehbar am Fahrzeug abstützt, und ein freies Ende, mit dem ein Wippenträger über ein Gelenk verbunden ist. Der Wippenträger trägt auf beiden Seiten des Gelenks je eine Wippe, auf welchen jeweils die mindestens eine Schleifleiste eines Kontaktpols angeordnet sind. Das Gelenk erlaubt eine Drehbewegung des Wippenträgers um eine Fahrzeuglängsachse. Durch den Einsatz nur eines Tragarms müssen die beiden Schleifleisten der Kontaktpole auf einem gemeinsamen Wippenträger befestigt werden. Dieser ist mit einem Drehgelenk am freien Ende des Tragarms befestigt und um einen gewissen Winkelbetrag um eine Fahrzeuglängsachse verkippbar, um einen variierenden Höhenunterschied der Fahrdrähte ausgleichen zu können.
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In einem weiteren alternativen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs weist das Gestell einen aufrichtbaren Tragarm auf. Der Tragarm hat ein festen Ende, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse drehbar am Fahrzeug abstützt, und ein freies Ende, mit dem ein Wippenträger über ein Gelenk verbunden ist. Der Wippenträger trägt auf beiden Seiten des Gelenks je eine Wippe, auf der jeweils die mindestens eine Schleifleiste der Kontaktpole angeordnet sind. Jede Wippe ist über eine Konstantkraftfeder auf dem Wippenträger gelagert. Die beiden Wippen sind - neben ihrer eigenen Federung - mit zusätzlichen Konstantkraftfedern am durchgängigen Wippenträger befestigt. Dies erlaubt eine kraftunabhängige Auslenkung der Wippen relativ zum Wippenträger bei Höhenversatz beider Fahrdrähte.
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Vorzugsweise sind die Konstantkraftfedern des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer vorgebbaren Federkraft vorgespannt. Durch eine Vorspannung von beispielsweise 50 N pro Konstantkraftfeder ist zudem gesichert, dass eine Einfederung erst mit einer für die Übertragung nötigen Minimalkraft erfolgt und vorher die unterschiedlich hoch hängenden Fahrdrähte nicht gleichzeitig mit den Schleifleisten verbunden werden.
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Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnungen, in deren
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schematisch veranschaulicht sind.
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Gemäß 1 bis 4 weist ein Stromabnehmer 1 zur Energieeinspeisung aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage in ein nicht spurgebundenes, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Fahrzeug 2, etwa ein Lastkraftwagen oder ein Bus, ein aufrichtbares Gestell auf. Das Gestell umfasst zwei aufrichtbare Tragarme 3, die jeweils einen Unterarm 4 und einen mit diesem gelenkig verbundenen Oberarm 5 aufweisen. Jeder Tragarm 3 weist ein festes Ende 6 auf, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse 7 drehbar am Fahrzeug 2, das nur teilweise dargestellt ist, abstützt. Jeder Tragarm 3 weist auch ein freies Ende 8 auf, das eine Wippe 9 mit mindestens einer, vorzugsweise einem Paar paralleler Schleifleisten 10, trägt. Jede der beiden Wippen 9 ist einem Kontaktpol der zweipoligen, für jeden Kontaktpol einen Fahrdraht IIP, 11N aufweisenden Oberleitungsanlage zugeordnet. Beide Tragarme 3 sind gemeinsam mittels eines als pneumatischen Balg ausgebildeten Hubantriebs 12 pantographenartig aufrichtbar, wodurch die Schleifleisten 10 senkrecht zur Fahrzeugquerachse 7 angehoben und in elektrischen Schleifkontakt zu den jeweiligen Fahrdrähten 11 gebracht werden können.
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Der Stromabnehmer 1 weist Stellmittel zur Verringerung von Differenzen zwischen den Andruckkräften der beiden Kontaktpole, die von variierenden Abständen 13P und 13N der Fahrdrähte 11P und 11N zur Fahrzeugquerachse 7 herrühren könnten. Ursache für variierende Fahrdrahtlagen könnten Straßenunebenheiten oder Wankbewegungen des Fahrzeugs 2 sein, aber auch Wind und Temperaturschwankungen. Die Stellmittel weisen eine Umlenkscheibe 14 auf, die um eine Drehachse 15 drehbar und auf einer Grundplatte 16 gleitend gelagert ist. Die Umlenkscheibe 14 weist eine rillenförmige Seilführung 17 auf, die in eine kurvensegmentförmige Stirnseite der Umlenkscheibe 14 eingearbeitet ist. Die Stellmittel weisen ferner ein Zugseil 18 auf, beispielsweise ein Stahlseil, das über die Seilführung 17 geführt ist und dessen Zugseilenden 19 im Bereich der festen Enden 6 der Tragarme 3 befestigt sind. Das Zugseil 18 liegt dabei in einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse 15 liegt, und weist einen bogenförmigen Abschnitt entlang der Seilführung 17 sowie zwei gerade Abschnitte ab der Seilführung 17 bis zum jeweiligen Zugseilende 19. Die Zugseilenden 19 selbst sind auf mit den Tragarmen 3 drehfest verbundenen Kurvenscheiben 20 aufgerollt. Die Seilführung auf den Kurvenscheiben 20 folgt dabei einem Bogen um die Fahrzeugquerachse 7. Die Grundplatte 16 ist am Ende eines Antriebshebels 21 befestigt, der durch Betätigung des Hubantriebs 12 nach vorne auslenkbar ist. Mit der Grundplatte 16 wird auch die Umlenkscheibe 14 ausgelenkt, die über das Zugseil 18 ein aufrichtendes Drehmoment auf die Tragarme 3 überträgt. Kontaktieren zunächst nur die Schleifleisten 10 den Fahrdraht 11P eines Kontaktpols, da dieser einen geringeren Abstand DP von der Fahrzeugquerachse 7 als der Fahrdraht 11N des anderen Kontaktpols hat, dreht sich die Umlenkscheibe 14 aus einer mittigen Position, die in 4 in Strich-Punkt-Linie angedeutet ist, in die in 4 dargestellte seitliche Position, bis die Schleifleisten 10 des anderen Kontaktpols den höher gelegenen Fahrdraht 11N kontaktiert haben. Aufgrund der Drehbarkeit der Umlenkscheibe 14 um die Drehachse 15 ist es möglich, die Tragarme 3 unterschiedlich weit aufzurichten und trotzdem die gleiche Andruckkraft an den Schleifleisten 10 zu erzeugen. Die Führung des Zugseils 18 über die bewegliche Umlenkscheibe 14 ermöglicht es, zwei Tragarme 3 mit nur einem Hubantrieb 12 anzuheben und dabei ohne komplizierte Ausgleichsmechanismen die Andruckkraft beider Kontaktpole bei verschiedenen Fahrdrahthöhen annähernd gleich zu halten.
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Die Drehbewegung der Umlenkscheibe 14 um die Drehachse 15 ist durch bolzenförmige Anschlagelemente 22 begrenzt, die von der Grundplatte 16 emporstehen. Hierdurch kann der maximale Höhenunterschied der Schleifleisten 10 beider Kontaktpole definiert werden. Der Höhenunterschied darf nicht zu groß sein, um ein Unterhaken eines Fahrdrahts 11P unter eine der Schleifleisten 10 zu verhindern. Die beiden Wippen 9 sind an ihren einander zugewandten Seiten durch ein gelenkiges Brückenglied 23 verbunden, was für die Fahrdrähte 11P als Eintauchschutz für die Lücke zwischen den Wippen 9 dient. Diese ist mit Gelenken versehen, um die Beweglichkeit beider Wippen 9 nicht einzuschränken. Um den Höhenunterschied der beiden Wippen 9 zu begrenzen, kann auch die Beweglichkeit dieser Gelenke begrenzt werden.
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Gemäß 5 weist das Gestell des Stromabnehmers 1 alternativ nur einen aufrichtbaren Tragarm 3 auf. Der Tragarm 3 hat ein festes Ende 6, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse 7 drehbar am Fahrzeug 2 abstützt, und ein freies Ende 8, mit dem ein Wippenträger 24 über ein Gelenk 25 verbunden ist. Der Wippenträger 24 trägt auf beiden Seiten des Gelenks 25 je eine Wippe 9, auf welchen jeweils die mindestens eine Schleifleiste 10 eines Kontaktpols angeordnet sind. Das Gelenk 25 erlaubt eine Drehbewegung D des Wippenträgers 24 um eine Fahrzeuglängsachse, die senkrecht auf der Blattebene von 5 steht, um einen variierenden Höhenunterschied der Fahrdrähte 11P und 11N ausgleichen zu können.
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Gemäß 6 weist das Gestell des Stromabnehmers 1 einen aufrichtbaren Tragarm 3 auf. Der Tragarm 3 hat ein festen Ende 6, an dem er sich um eine Fahrzeugquerachse 7 drehbar am Fahrzeug 2 abstützt, und ein freies Ende 8, mit dem ein Wippenträger 24 über ein Gelenk 26 verbunden ist. Der Wippenträger 24 trägt auf beiden Seiten des Gelenks 26 je eine Wippe 9, auf der jeweils die mindestens eine Schleifleiste 10 der Kontaktpole angeordnet sind. Jede Wippe 9 ist über eine Konstantkraftfeder 27 auf dem Wippenträger 24 gelagert. Die beiden Wippen 9 sind - neben ihrer eigenen Federung - zusätzlich über Konstantkraftfedern am durchgängigen Wippenträger 24 befestigt. Dies erlaubt eine kraftunabhängige Auslenkung der Wippen 9 relativ zum Wippenträger 24 bei Höhenversatz der beiden Fahrdrähte 11P und 11N. Vorzugsweise sind die Konstantkraftfedern 27 mit einer vorgebbaren Federkraft von beispielsweise 50 N vorgespannt, um zu gewährleisten, dass eine Einfederung erst mit einer für die Übertragung nötigen Minimalkraft erfolgt und vorher die unterschiedlich hoch hängenden Fahrdrähte 11P und 11N nicht gleichzeitig mit den Schleifleisten 10 verbunden werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017203046 A1 [0002]
