DE102020129874A1

DE102020129874A1 - Antriebsanordnung für die Verlagerung einer Kontaktiervorrichtung sowie Kontaktiervorrichtung und deren Verwendung

Info

Publication number: DE102020129874A1
Application number: DE102020129874.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Koopsingraven; Marcel Völker
Original assignee: Stemmann Technik GmbH
Current assignee: Stemmann Technik GmbH
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-05-12
Also published as: EP4244091A1; CA3175164A1; WO2022100790A1; US20230398874A1; CN115427250A

Abstract

Antriebsanordnung 1 für die Verlagerung einer Kontaktiervorrichtung 2 von einer angehobenen Position in eine abgesenkte Position. Gelenkig miteinander verbundene Arme 3, 6 10 tragen die Kontaktiervorrichtung 2, welche durch Verschwenken der Arme 3, 6, 10 verlagerbar ist. Ein Stellantrieb 12 ist mit einem Stellhebel 15 am ersten Arm 3 verbunden und kann diesen über einen Mitnehmer anheben oder absenken, während der Arm 3 sich mit seiner Gewichtskraft auf dem Mitnehmer abstützt. In der abgesenkten Position erfolgt keine Abstützung am Mitnehmer 19. Eine Feder 18 wirkt dem Stellantrieb 12 entgegen. Die Erfindung betrifft eine absenkbare Kontaktiervorrichtung 2 mit einer solchen Antriebsanordnung und deren Verwendung. Die Antriebsanordnung ermöglicht eine energieunabhängige Notanhebung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für die Verlagerung einer Kontaktiervorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie eine solche Kontaktiervorrichtung und deren Verwendung.
Im Stand der Technik sind Stromabnehmer, sogenannte Pantographen bekannt. Es handelt sich um ein kinematisches System, um eine Kontaktiervorrichtung von einer abgesenkten Position in eine angehobene Position gegen einen Fahrdraht zu verlagern. Es gibt aber auch Anwendungsfälle, bei denen eine Kontaktiervorrichtung von einer angehobenen in eine abgesenkte Position gegen einen Gegenpart verlagert werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine solche Kontaktiervorrichtung mit einem unten liegenden Gegenpart eine Antriebsvorrichtung anzuzeigen, die geeignet ist, bei einer Fehlfunktion den Kontakt zum Gegenpart zu unterbrechen und gleichzeitig dazu ausgebildet ist, eine definierte Anpresskraft aufzubringen, ohne dass dafür eine aufwendige Steuerung oder Regelung erforderlich ist. Es soll eine entsprechende Kontaktiervorrichtung und dessen Verwendung aufgezeigt werden.
Die Aufgabe wird mit einer Antriebsanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine geeignete Kontaktiervorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 11. Die Verwendung einer solchen Kontaktiervorrichtung zum Herstellen eines elektrisch leitenden Kontaktes mit einem Gegenpart unterhalb der Kontaktiervorrichtung ist Gegenstand des Patentanspruchs 12. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ist dafür vorgesehen, eine Kontaktiervorrichtung von einer angehobenen Position in eine abgesenkte Position zu verlagern. Die Kontaktiervorrichtung ist dazu ausgebildet, mit einem Gegenpart in elektrisch leitenden Kontakt zu gelangen und zwar in unterschiedlichen Höhen. Dieser Gegenpart kann beispielsweise eine Kontaktiervorrichtung auf einem Dachbereich eines Kraftfahrzeugs sein, das in einer Ladestation mittels der Kontaktiervorrichtung aufgeladen werden soll. Es kann sich z. B. auch um ein Wasserfahrzeug handeln, das elektrisch geladen werden soll. Schiffe, die im Hafen be- und entladen werden und die dem Tidenhub unterliegen, haben eine sich nahezu stetig ändernde vertikale Position.
Die Antriebsanordnung besitzt einen ersten Arm als oberen Arm und einen zweiten Arm als Führungsarm, die zusammen mit einem dritten Arm als unteren Arm eine Viergelenkschwinge bilden. Der untere Arm besitzt ein freies unteres Ende, das die Kontaktiervorrichtung trägt. Durch Verlagern des dritten Arms mittels des ersten Arms und des zweiten Arms im Rahmen der Viergelenkschwinge kann die Kontaktiervorrichtung in die gewünschte angehobene bzw. abgesenkte Position verlagert werden.
Ein Stellantrieb steht über einen Stellhebel in Wirkeingriff mit dem ersten Arm. Der erste Arm ist gewissermaßen der Antriebsarm. Der zweite Arm ist ein Führungsarm, um den dritten Arm zu führen.
Der Stellhebel zwischen dem Stellantrieb und dem ersten Arm ist schwenkbeweglich mit dem ersten Arm verbunden. Er steht unter dem Einfluss einer Federkraft, um den Stellhebel in einer Position an dem ersten Arm abzustützen, so dass auch der erste Arm unter dem Einfluss der Federkraft steht. Die Federkraft kann eine Zugkraft oder eine Druckkraft sein. Das bedeutet, dass der Stellhebel unter dem Einfluss der Federkraft entweder gegen den ersten Arm gedrückt wird oder gegen den ersten Arm gezogen wird. Die Federkraft wirkt der Stellkraft entgegen. Die Federkraft kann in demselben Punkt an dem Stellhebel angreifen wie die Stellkraft. Im Hinblick auf das Funktionsprinzip der Antriebsanordnung sind die Positionen der Punkte, an denen die Federkraft und die Stellkraft an dem Stellhebel angreifen, unerheblich. Für eine kompakte Bauweise können die Federkraft und die Stellkraft in einem Punkt zusammenfallen. Soll eine Feder kleiner dimensioniert werden, kann dies durch einen größeren Hebelarm ausgeglichen werden. Soll andererseits die Stellkraft reduziert werden, kann der Stellantrieb mit einem größeren Hebelarm kombiniert werden, d. h. die Stellkraft kann in einem größeren Abstand von einem Drehpunkt des Hebelarms angreifen. Es ist konstruktiv in der Regel einfacher, wenn die Angriffspunkte für die Stellkraft und die Federkraft nicht identisch sind, so dass die Federkraft und die Stellkraft im Abstand zueinander in Wirkeingriff mit dem Stellhebel stehen. Im Rahmen der Erfindung bedeutet der Begriff Wirkeingriff nicht, dass die Feder selbst mit dem Stellhebel verbunden sein muss. Die Federkraft kann auch über Zwischenelemente wie Koppelstangen, Verbindungselemente oder andere geeignete Getriebeelemente von der Feder auf den Stellhebel übertragen werden. Gleiches gilt für die Verbindung zwischen dem Stellantrieb und dem Stellhebel.
Das Entgegenwirken von Federkraft und Stellkraft ist im Sinne von entgegen gerichteten Kraftvektoren zu verstehen. Der Vektor der Federkraft muss nicht zwangsläufig mit der Orientierung z. B. einer Schraubendruckfeder zusammenfallen. Es ist ausreichend, wenn die Federkraft überwiegend der Stellkraft entgegenwirkt.
Die Gewichtskraft, welche die Kontaktiervorrichtung nach unten gegen den Gegenpart drückt, soll über einen sehr weiten vertikalen Verstellbereich den Kontakt mit dem Gegenpart sicherstellen, ohne dass die Federkraft einen Einfluss auf die Anpresskraft hat. Es ist nicht die Federkraft, welche die Kontaktiervorrichtung gegen den Gegenpart drückt und auch nicht die Stellkraft. Vielmehr soll der Stellhebel mittels des Stellantriebs beim Absenken so weit verlagert werden, dass die Kontaktiervorrichtung gewissermaßen schwimmend auf dem Gegenpart aufliegt. Der Gegenpart kann seine vertikale Position innerhalb eines sehr großen Hubbereiches verändern, ohne dass sich dadurch die Anpresskraft verändert. Mit der Erfindung ist es mithin möglich, ohne aufwendige elektromechanische Steuerungen oder Regelungen eine im Wesentlichen gleichbleibende Anpresskraft zu realisieren.
Ein gewisser Einfluss der Federkraft kommt nur dann zum Tragen, wenn die Federkraft in einem anderen Punkt als die Stellkraft an dem Stellhebel angreift. Je nach Positionierung bzw. Hebelverhältnissen kann die Federkraft die Anpresskraft teilweise erhöhen und teilweise auch reduzieren.
Die Federkraft bzw. eine Feder ist maßgeblich für den Notbetrieb vorgesehen. Ein Notfall tritt ein, wenn der Stellhebel keine Stellkraft mehr aufbringen kann, beispielsweise weil er stromlos ist. In diesem Fall kann vorgesehen sein, dass beispielsweise ein Spindelantrieb entkoppelt wird und mittels der Federkraft die Spindel eingefahren wird. Theoretisch ist es auch denkbar, dass im Falle eines Stromausfalls eine Notstromquelle genutzt wird, beispielsweise, indem eine Batterie einen Spindelantrieb des Stellhebels antreibt, um den ersten Arm mit Unterstützung der Federkraft anzuheben.
Allein durch den Einfluss der Federkraft kann die Kontaktiervorrichtung in einer angehobenen Position gehalten werden, in welcher die Kontaktiervorrichtung ohne Kontakt zum Gegenpart ist. Um die Kontaktiervorrichtung in eine abgesenkte Position zu verlagern bzw. um den ersten Arm zu verschwenken, besitzt der Stellantrieb die Stellkraft, die ein Stellmoment auf den Stellhebel ausübt, das größer ist als ein durch die Federkraft am Stellhebel bewirktes Rückstellmoment. Dadurch kann der Stellhebel von der Mitnahmeposition in eine Freigabeposition verlagert werden.
Der Stellhebel ist über einen Mitnehmer beim Verlagern des ersten Arms in die angehobene Position an dem ersten Arm abstützbar und beim Verlagern des ersten Arms in eine abgesenkte Position von dem Arm abhebbar.
In der Freigabeposition dominiert das durch das Gewicht der Kontaktiervorrichtung erzeugte Moment. Da der Stellhebel schwenkbeweglich mit dem ersten Arm verbunden ist, ist der erste Arm in der abgesenkten Position weitestgehend frei von dem Einfluss der Federkraft und auch frei von dem Einfluss der Stellkraft. Die Kontaktiervorrichtung wird durch ihr Eigengewicht nach unten gezogen und liegt durch ihr Eigengewicht auf dem Gegenpart auf. Die Anpresskraft, mit welcher die Kontaktiervorrichtung den Gegenpart kontaktiert, hängt maßgeblich von der Gewichtskraft der Kontaktiervorrichtung und der daran angeordneten Viergelenkschwinge ab und nicht von der Federkraft.
Die Verfahrgeschwindigkeit des gesamten Systems, dessen Bewegung durch den Kontakt des Mitnehmers mit dem ersten Arm bestimmt wird, wird durch die Geschwindigkeit des Stellantriebes gesteuert.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung ist in Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen zu sehen, weil diese sich in der Ladeposition, beispielsweise durch Änderung der Beladung, anheben oder absenken können. In diesem Betriebszustand soll die Anpresskraft der Kontaktiervorrichtung nicht zunehmen, um das Kraftfahrzeug nicht zu beschädigen. Gleichzeitig darf sie aber auch nicht reduziert werden, um einen sicheren Energiefluss sicherzustellen und um Lichtbögen zu vermeiden. Die Anpresskraft der Kontaktiervorrichtung soll möglichst konstant gehalten werden. Das gelingt durch die Freigabeposition des Mitnehmers, die zu einer schwimmenden, d.h. nicht in Hochrichtung zwangsgeführten Auflage der Kontaktiervorrichtung auf dem Gegenpart führt. Die Gewichtskraft, mit welcher die Kontaktiervorrichtung an einem Gegenpart anliegt, wird insbesondere nur durch das Gewicht der Kontaktiervorrichtung erzeugt.
Der Mitnehmer dient zum Abstützen an einer Konsole am ersten Arm. An dem Mitnehmer oder an der Konsole kann ein verstellbarer Distanzkörper angeordnet sein, um den Abstand zwischen Mitnehmer und Konsole einzustellen. Über den Distanzkörper, beispielsweise einen Gewindebolzen, kann die Position der Viergelenkschwinge in der angehobenen Position bestimmt werden.
Der erste Arm besitzt ein erstes, oberes Ende. Im Bereich dieses Endes ist der Stellhebel gelenkig mit dem ersten Arm verbunden. Der Bereich dieses ersten Endes umfasst insbesondere den Bereich des Lagers des ersten Arms, das gleichzeitig auch das Hauptlager ist, über das die Antriebsanordnung und auch die Kontaktiervorrichtung gehalten werden.
Der zweite Arm dient primär als Führungsarm, damit der dritte Arm bzw. die daran angeordnete Kontaktiervorrichtung die gewünschte Bewegung ausführt. Die gelenkige Verbindung zwischen Stellhebel und erstem Arm befindet sich in unmittelbarer Nähe zu diesem Hauptlager bzw. zur Hauptlagerachse des ersten Arms. Sie kann auch direkt auf der Hauptlagerachse liegen.
Im Bereich des ersten Endes ist vorzugsweise ein Lagerträger für den Stellhebel an dem ersten Arm angeordnet. An diesem Lagerträger ist der Stellhebel gelenkig gelagert. Der Lagerträger ist insbesondere an einer Lagerhülse für das Hauptlager am ersten Arm angeordnet. Dadurch wird der Lagerträger zusammen mit der Lagerhülse des ersten Armes verschwenkt. Dieser Lagerträger kann gleichzeitig dafür genutzt werden, die Konsole zu tragen. Der Lagerträger hat dann eine Doppelfunktion: Einerseits dient er zur Lagerung des Stellhebels und andererseits können die Kräfte, die von der Feder oder dem Stellantrieb ausgeübt werden über die Konsole übertragen werden. Das Drehmoment, das zum Anheben des ersten Armes über den Stellhebel aufgebracht wird, wird maßgeblich über den Abstand des Lagers des Stellhebels vom Hauptlager und über die Position der Konsole bestimmt.
Der Stellantrieb ist bevorzugt als Linearantrieb ausgeführt. Hierbei kann es sich um einen elektrisch angetriebenen Spindelantrieb oder auch um eine Kolben-ZylinderAnordnung handeln, die hydraulisch oder pneumatisch angetrieben wird.
Vorzugsweise wirkt der Stellantrieb in Form eines Linearantriebs im Wesentlichen parallel zur Federkraft. Die Federkraft ist insbesondere eine Zugkraft, da in diesem Fall die Feder sehr platzsparend zwischen dem Hauptlager und dem Lagerpunkt des zweiten Armes im obersten Bereich der Antriebsanordnung angeordnet werden kann. Da die Feder eine Zugkraft ausübt, muss ein entgegenwirkender Stellantrieb eine Druckkraft ausüben, zumindest, wenn beide Bauteile im Wesentlichen parallel nebeneinander angeordnet sind.
Damit der Stellantrieb kein größeres Moment aufbringen muss, als es durch die Federkraft erzeugt wird, greift die Federkraft bevorzugt zwischen einer gelenkigen Verbindung des Stellhebels mit dem Stellantrieb und einer gelenkigen Verbindung zwischen dem Stellantrieb und dem Lagerträger an. Damit ist der Hebelarm des Stellantriebes in Bezug zum Hauptlager des ersten Arms größer als der Hebelarm der Feder in Bezug zum Hauptlager des ersten Arms. Je nach Lage der gelenkigen Verbindungen und je nach Länge und Gestaltung des Stellhebels, kann so die Stellkraft reduziert werden. Es ist daher durchaus möglich, dass aufgrund der Hebelverhältnisse die vom Stellantrieb aufzubringende Stellkraft deutlich geringer ist als die in entgegengesetzte Stellrichtung wirkende Federkraft. Maßgeblich ist, dass die durch das Rückstellmoment in der Freigabeposition nach oben wirkende Kraft an der Kontaktiervorrichtung kleiner ist als die nach unten wirkende Gewichtskraft an der Kontaktiervorrichtung.
Die Feder bzw. Federkraft kann auch in größerem Abstand als der Stellantrieb von der gelenkigen Verbindung zwischen dem Stellhebel und dem ersten Arm angeordnet sein. Mit anderen Worten kann die Feder unten und der Stellantrieb oben oberhalb der Feder angeordnet sein. Es sind in horizontaler Richtung betrachtet auch nebeneinander angeordnete Anordnungen von Stellantrieben und Federn möglich. Die Federkraft kann auch von mehreren Federn aufgebracht werden. Die Erfindung ist nicht auf eine einzelne Feder beschränkt.
Die Erfindung betrifft neben einer reinen Antriebsanordnung für unterschiedliche Kontaktiervorrichtungen, insbesondere auch eine Kontaktiervorrichtung mit einer solchen Antriebsanordnung, wie sie vorstehend erläutert worden ist. Bei der Kontaktiervorrichtung handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zur Herstellung eines elektrisch leitenden Kontaktes, z.B. an einer ortsfesten Ladestation, mit einem mobilen Gegenpart, z.B. einem Kraftfahrzeug.
In der praktischen Verwendung einer Kontaktiervorrichtung zur Herstellung eines leitenden Kontaktes zwischen der Kontaktiervorrichtung und einem Gegenpart, der sich unterhalb der Kontaktiervorrichtung befindet, wird der Stellhebel in eine Freigabeposition verlagert, so dass der Gegenpart überwiegend oder ausschließlich unter dem Einfluss der Gewichtskraft der Kontaktiervorrichtung und der damit verbunden Arme mit der Kontaktiervorrichtung in Kontakt steht. In dieser Position verharrt die Kontaktiervorrichtung, bis z.B. ein Ladevorgang abgeschlossen ist. Anschließend wirkt der Stellantrieb in entgegengesetzte Richtung, so dass der Stellhebel wieder an der Konsole zur Anlage gelangt. Der Stellhebel mit der Konsole dient nun als Mitnehmer, um den ersten Arm zurückzuschwenken.
Die Rückstellung kann ausschließlich über die Federkraft erfolgen, beispielsweise in einer Notsituation. Hierfür wird die Kontaktiervorrichtung ohne Betätigung des Stellantriebs so weit angehoben, dass die Kontaktiervorrichtung nur von der Federkraft weiter angehoben wird. Im Normalbetrieb erfolgt die Rückstellung kontrolliert unter dem Einfluss des Stellantriebes.
Die Erfindung wird nachfolgend in den rein schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:

1 eine Antriebsanordnung in einer vereinfachten Darstellung in einer abgesenkten Position;
2 ein Detail der Antriebsanordnung der 1;
3 die Antriebsanordnung der 1 in einer abgesenkten Position, wobei der Stellhebel in einer Freigabeposition ist;
4 ein Detail der 3;
5 die Antriebsanordnung der 1 bis 4 in einer höheren Position;
6: ein Detail der 5;
7: die Antriebsanordnung der 1 bis 6 in der angehobenen Position;
8: ein Detail der 7.

Die 1 zeigt in einer Seitenansicht eine Antriebsanordnung 1 für eine Kontaktiervorrichtung 2, die von einer angehobenen Position in eine dargestellte abgesenkte Position verlagerbar ist. Die Antriebsanordnung 1 ist hängend angeordnet und an einem nicht näher dargestellten tragenden Rahmen befestigt, der sich oberhalb der Antriebsanordnung 1 befindet. Sie weist mehrere Arme auf, die eine Viergelenkschwinge bilden. Ein erster Arm 3 ist der Hauptarm. Dieser besitzt an seinem ersten, oberen Ende 4 ein Hauptlager 5. Das Hauptlager 5 ist in nicht näher dargestellter Weise mit dem Rahmen verbunden. Ein zweiter Arm 6 besitzt an seinem ersten, oberen Ende ein Lager 7, über das der zweite Arm 6 mit dem Rahmen verbunden ist und an dem zweiten, unteren Ende ein unteres Lager 8. Auch der erste Arm 3 besitzt ein solches unteres Lager 9. Die beide unteren Lager 8, 9 sind im Abstand zueinander angeordnet und über einen dritten Arm 10 schwenkbeweglich miteinander verbunden. Der Abstand der unteren Lager 8, 9 ist relativ gering bezogen auf die Gesamtlänger des dritten Arms 10. Dadurch kann ein unteres Ende 11 des dritten Arms 10, das mit der Kontaktiervorrichtung 2 verbunden ist, über einen relativ großen Hubbereich verschwenkt werden.
Das obere Lager 7 des zweiten Arms 6 und das Hauptlager 5 sind ortsfeste Gelenke. Über diese beiden Lager 5, 7 wird die gesamte Antriebsanordnung einschließlich der Kontaktiervorrichtung 2 getragen, wobei die Hauptlast vom ersten Arm 3 aufgenommen wird, während der zweite Arm 6 aus kinematischen Gründen zur Führung des dritten Arms 10 bzw. der Kontaktiervorrichtung 2 vorgesehen ist.
Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung 1 besitzt einen Stellantrieb 12. Es handelt sich um einen Linearantrieb. Er umfasst einen Stellzylinder 13, in dem eine Kolbenstange 14 geführt ist. Die Kolbenstange 14 ist schwenkbeweglich mit einem Lager an dem Stellhebel 15 verbunden, wobei der Stellhebel 15 über einen Lagerträger 16 schwenkbeweglich über ein weiteres Lager mit dem ersten Arm 3 verbunden ist. Der Lagerträger 16 ist verdrehfest mit einer Lagerhülse 17 des Lagerträgers 16 verbunden, insbesondere verschweißt. Die Lagerhülse 17 ist Bestandteil des ersten Arms 3 und dreht sich bei einem Verschwenken des ersten Arms 3 um das Hauptlager 5 mit. Dementsprechend ist die Winkellage des Lagerträgers 16 in Bezug auf den ersten Arm 3 stets dieselbe.
Der Stellhebel 15 ist ferner mit einer Feder 18 verbunden, die eine Federkraft F1 auf den Stellhebel 15 ausübt. Die Feder 18 und der Stellantrieb 12 stützen sich an dem Rahmen ab.
Der Stellantrieb 12 übt eine Kraft F2 auf den Stellhebel 15 aus. Die 2 zeigt in vergrößerter Darstellung den Bereich des Hauptlagers 5 der Antriebsanordnung 1. Das Hauptlager 5 mit der Lagerhülse 17 definiert die Schwenkachse A für den mit dem ersten Arm 3 fest verbundenen Lagerträger 16. An dem Lagerträger 16 ist der Stellhebel 15 im Bereich einer Schwenkachse B schwenkbeweglich mit dem Lagerträger 16 verbunden. Die weiteren Schwenkachsen C, D beziehen sich auf die Feder 18 und die Antriebseinheit 12. In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform fällt die Schwenkachse B des Lagerträgers 16 mit der Schwenkachse A des Hauptlagers 5 zusammen. Die Position der Schwenkachse B in der Nähe des Hauptlagers 5 spielt eine untergeordnete Rolle.
Der Stellhebel 15 steht über zwei Bereiche mit dem Lagerträger 16 in Kontakt. Der erste Kontakt besteht in der gelenkigen Verbindung in der Schwenkachse B. Der zweite Kontakt besteht zwischen einem Mitnehmer 19 am Stellhebel 15 und einer Konsole 22 am Lagerträger 16. Durch diesen Kontakt wird die Schwenkbeweglichkeit des Lagerträgers 16 in eine Richtung begrenzt und zwar in die Richtung, in welche die Federkraft F1 wirkt.
Die Konsole 22 ist bei diesem Ausführungsbeispiel parallel zu einer Geraden G(AB) durch die Schwenkachsen A und B orientiert. Die Parallelität ist nicht zwingend erforderlich, allerdings die Position der Konsole 22 so, dass sich beim Verschwenken des Stellhebels 15 der Mitnehmer 19 an ihr abstützen kann.
Auf den Arm 3 wirkt in der Schwenkachse A des Hauptlagers 5 ein Drehmoment M(A)G aufgrund der Gewichtskraft G der Kontaktiervorrichtung 2. Dieses Drehmoment M(A)G ist so groß, dass die Konsole 22 gegen den Mitnehmer 19 gedrückt wird.
An dem Mitnehmer 19 ist ein Distanzkörper 20 in Form eines Schraubbolzens angeordnet, um den Abstand zwischen dem Mitnehmer 19 und der Konsole 22 einzustellen. Wenn der Abstand vergrößert wird, kann der Arm 3 nicht mehr so weit nach unten verschwenken, wie es in der 2 dargestellt ist. Über den Distanzkörper 20 können die untere und obere Endlage bzw. die maximal abgesenkte und angehobene Position bestimmt werden.
Wenn die Kolbenstange 14 eingefahren wird, zwingt der Mitnehmer 19 über den Druck auf die Konsole 22 und über den Zug im Bereich des Schwenklagers B den Lagerträger 16 in eine Drehbewegung gegen den Uhrzeigersinn. Durch die Verbindung zwischen Lagerträger 16 und Lagerhülse 17 wird der Arm 3 gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt und im Ergebnis wird die Kontaktiervorrichtung 2 angehoben.
Die 3 zeigt den Zustand der Antriebsanordnung 1 in der abgesenkten Position, allerdings mit dem Unterschied zur 1, dass die Kontaktiervorrichtung 2 an einem Gegenpart 21 anliegt. Die Kontaktiervorrichtung 2 befindet sich daher in einer im Vergleich zu 1 etwas angehobenen Position. Der dritter Arm 10 ist nicht ganz so weit verschwenkt wie bei dem Ausführungsbeispiel in 1. In Folge dessen ergeben sich auch andere Winkellagen für den ersten Arm 3 und den zweiten Arm 6. Das hat wiederum Einfluss auf die Lage des Stellhebels 15, wie es anhand der vergrößerten Darstellung der 4 erläutert wird.
Die Kolbenstange 14 wurde im Vergleich zu 2 nicht weiter ausgefahren. Da allerdings durch die Bewegung des Arms 3 gegen den Uhrzeigersinn der Lagerträger 16 ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn verschwenkt wurde, steht die Konsole 22 nicht mehr in Kontakt mit dem Mitnehmer 19. Dadurch steht die Gerade G(AB) zwischen den beiden Schwenklagern A und B in einem größeren Winkel W1 zur Richtung der Federkraft F1 als bei 1. Allerdings ist die Federkraft F1 nicht so groß, dass das Drehmoment der Gewichtskraft M(A)G überwunden werden könnte und dadurch der Arm 3 angehoben wird. Das ist unter anderem auf den sehr kleinen Abstand zwischen den Schwenkachsen A und B zurückzuführen und auf den spitzen Winkel W1, der unter 45° liegt. Die Freigabeposition des Stellhebels 15, wie sie in den 3 und 4 dargestellt ist, ermöglicht eine ganz überwiegend durch die Gewichtskraft bestimmte Anpresskraft auf den Gegenpart 21.
Die 5 und 6 zeigen eine Situation, in welcher der erste Arm 3 noch weiter angehoben ist. Der Stellantrieb 12 wurde nicht weiter ausgefahren oder eingefahren, sondern hat die gleiche Position wie in 4. Diese Darstellung verdeutlicht, dass auch bei einer fast vollständig nach oben verlagerten Kontaktiervorrichtung 2 noch immer eine hinreichende Gewichtskraft G zur Sicherstellung einer elektrischen Verbindung mit einem Gegenpart erzeugt werden kann.
Gleichzeitig kann anhand dieser Figuren erläutert werden, welche Situation sich bei einem Ausfall der Versorgungsenergie für den Stellantrieb 12 ergeben kann. In diesem Fall ist die Kolbenstange 14, wie sie in der vergrößerten Darstellung der 6 zu sehen ist, blockiert. Die Federkraft F1 zieht nach Freigabe der Blockade die Kolbenstange 14 zurück, so dass der in 6 eingezeichnete Winkel W1 so weit verkleinert wird, dass der Mitnehmer 19 am Stellhebel 15 in der Bildebene nach oben verschwenkt wird und wiederum an der Konsole 22 zur Anlage gelangt, um den Arm 3 in der angehobenen Position zu halten.
Die 7 und 8 zeigen schließlich die vollständig angehobene Position, in welcher der Mitnehmer 19 wieder gegen die Konsole 22 wirkt. Erkennbar ist die Kolbenstange 14 nun eingefahren. Die gesamte Antriebsanordnung 1 ist in der angehobenen Position äußerst kompakt und bietet eine hohe Durchfahrthöhe unterhalb der Antriebsanordnung 1.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsanordnung
2: Kontaktiervorrichtung
3: erster Arm
4: erstes Ende von 3
5: Hauptlager
6: zweiter Arm
7: oberes Lager von 6
8: unteres Lager von 6
9: unteres Lager von 3
10: dritter Arm
11: unteres Ende von 10
12: Stellantrieb
13: Stellzylinder von 12
14: Kolbenstange von 12
15: Stellhebel
16: Lagerträger
17: Lagerhülse von 5
18: Feder
19: Mitnehmer an 15
20: Distanzkörper an 19
21: Gegenpart
22: Konsole
F1: Federkraft
F2: Stellkraft
G: Gewichtskraft
G(AB): Gerade durch A und B
M1: Drehmoment durch F1
M(A)G: Drehmoment durch G
A: Schwenkachse von 5
B: Schwenkachse zwischen 15 und 16
C: Schwenkachse zwischen 15 und 18
D: Schwenkachse zwischen 12 und 15
W1: Winkel zwischen G (Gewichtskraft) und F1

Claims

Antriebsanordnung (1) für die Verlagerung einer Kontaktiervorrichtung (2) von einer angehobenen Position in eine abgesenkte Position: a) Ein erster Arm (3) und ein zweiter Arm (6) bilden zusammen mit einem dritten Arm (10) eine Viergelenkschwinge, wobei an einem freien Ende (11) des dritten Arms (10) die Kontaktiervorrichtung (2) angeordnet ist, welche durch Verschwenken der Arme (3, 6, 10) verlagerbar ist; b) Ein Stellantrieb (12) steht über einen Stellhebel (15) in Wirkeingriff mit dem ersten Arm (3); c) Der Stellhebel (15) steht unter dem Einfluss einer Federkraft (F1), welche einer Stellkraft (F2) des Stellhebels (15) entgegenwirkt; d) Der Stellhebel (15) ist schwenkbeweglich mit dem ersten Arm (3) verbunden und über einen Mitnehmer (19) beim Verlagern des ersten Arms (3) in die angehobene Position an dem ersten Arm (3) abstützbar und beim Verlagern des ersten Arms (3) in eine abgesenkte Position von dem Arm (3) abhebbar, so dass sich der Stellhebel (15) in der abgesenkten Position der Kontaktiervorrichtung (2) in einer Freigabeposition befindet; e) Die Kontaktiervorrichtung (2) wird von ihrer Gewichtskraft (G) in der abgesenkten Position gehalten.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellkraft (F2) im Abstand von der Federkraft (F1) an dem Stellhebel (15) angreift.
Antriebsanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Mitnehmer (19) oder an einer dem Mitnehmer (19) armseitig zur Abstützung zugeordneten Konsole (22) ein verstellbarer Distanzkörper (20) angeordnet ist, um den Abstand zwischen Mitnehmer (19) und Konsole (22) einzustellen.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (3) ein erstes Ende (4) entfernt von dem dritten Arm (10) aufweist, wobei der Stellhebel (15) im Bereich dieses ersten Endes (4) gelenkig mit dem ersten Arm (3) verbunden ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des ersten Endes (4) ein Lagerträger (16) angeordnet ist, wobei der Stellhebel (15) an dem Lagerträger (16) gelenkig gelagert ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Konsole (22) an dem Lagerträger (16) angeordnet ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellantrieb (12) als Linearantrieb ausgeführt ist.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Federkraft (F1) zwischen einer Schwenkachse (D) der gelenkigen Verbindung des Stellhebels (15) mit dem Stellantrieb (12) und einer Schwenkachse (B) zwischen dem Stellhebel (15) und dem Lagerträger (16) an dem Stellhebel (15) angreift.
Antriebsanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkrichtung der Federkraft (F1) überwiegend parallel zur Wirkrichtung des Stellantriebs (12) ist.
Kontaktiervorrichtung (2) mit einer Antriebsanordnung (1) gemäß den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 9.
Verwendung einer Kontaktiervorrichtung (2) mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 zum Herstellen eines elektrisch leitendenden Kontaktes zwischen der Kontaktiervorrichtung (2) und einem Gegenpart (21) unterhalb der Kontaktiervorrichtung (2), dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (15) in eine Freigabeposition verlagert wird, so dass der Gegenpart (21) überwiegend unter dem Einfluss der Gewichtskraft (G) der Kontaktiervorrichtung (2) und der damit verbunden Arme (3, 6, 10) mit der Kontaktiervorrichtung (2) in Kontakt steht.