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Die Erfindung betrifft ein Schienensystem für ein schienengebundenes Fahrzeug, umfassend eine Laufschiene mit Laufflächen für Laufräder des Fahrzeugs und mindestens ein Linienleiterkabel zur berührungslosen Übertragung von Energie zu einem Übertragerkopf des Fahrzeugs.
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Aus der
DE 10 2008 031 153 B4 ein Schienensystem für ein in Schienenrichtung bewegliches schienengebundenes Fahrzeug bekannt. Das Schienensystem umfasst eine Schiene, an welcher Laufflächen für Laufräder des schienengebundenen Fahrzeugs ausgebildet sind, und einen Primärleiter zur berührungslosen Übertragung von Energie zu einem Übertragerkopf des Fahrzeugs.
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Aus der
EP 1 948 468 B1 eine Profilschiene für eine Elektrohängebahn bekannt. An der Profilschiene sind dabei Kabelkanäle zur Aufnahme von Hinleitern und Rückleitern, die zur berührungslosen Übertragung von Energie zu einem Übertragerkopf eines Fahrzeugs dienen, angebracht.
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Aus der
DE 100 53 373 B4 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung bekannt. Das System umfasst eine Einspeisung, die einen mittelfrequenten Wechselstrom in einen langgestreckten Primärleiter einspeist. Mobile Verbraucher sind entlang dem Primärleiter bewegbar und weisen jeweils eine Spule auf, die mit dem Primärleiter induktiv gekoppelt ist. Durch diese induktive Kopplung ist Energie von dem Primärleiter zu dem Verbraucher übertragbar.
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Aus der
DE 197 46 919 A1 ist eine elektrische Energieübertragungsvorrichtung mit einer Primärleiteranordnung bekannt. Die Primärleiteranordnung umfasst zwei parallel zueinander verlaufende Primärleiter.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schienensystem für ein schienengebundenes Fahrzeug der eingangs genannten Art weiterzubilden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schienensystem mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Ein erfindungsgemäßes Schienensystem für ein schienengebundenes Fahrzeug umfasst eine Laufschiene mit Laufflächen für Laufräder des Fahrzeugs und mindestens ein Linienleiterkabel zur berührungslosen Übertragung von Energie zu einem Übertragerkopf des Fahrzeugs. Das Linienleiterkabel umfasst eine Mehrzahl von Adern aus elektrisch leifähigem Material, welche von einem Mantel aus Isolationsmaterial umgeben sind. Die Adern verlaufen in eine Längsrichtung parallel zueinander, die Adern sind in einer Vertikalrichtung versetzt zueinander angeordnet, und die Adern sind in einer Leiterebene angeordnet, welche sich rechtwinklig zu einer Querrichtung erstreckt. Die Querrichtung verläuft dabei rechtwinklig zu der Vertikalrichtung. Die Längsrichtung verläuft rechtwinklig zu der Querrichtung und rechtwinklig zu der Vertikalrichtung.
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Das Fahrzeug ist entlang des Schienensystems bewegbar während Energie berührungslos von dem Linienleiterkabel zu dem Fahrzeug übertragen wird. Das Linienleiterkabel ist verhältnismäßig flach ausgeführt und somit ist Energie zu einem flachen Übertragerkopf des Fahrzeugs übertragbar. Die Adern des Linienleiterkabels sind in einem gewünschten Abstand zueinander in Vertikalrichtung anordenbar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Adern gleichartig ausgeführt und weisen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf. Somit sind handelsübliche Adern verwendbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Linienleiterkabel mittels mindestens einer Schraube an der Laufschiene befestigt, wobei die mindestens eine Schraube eine Bohrung durchgreift, die in den Mantel des Linienleiterkabels eingebracht ist und den Mantel in Querrichtung durchdringt. Dadurch ist das Linienleiterkabel einfach und sicher an der Laufschiene befestigbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Mantel einen Grundkörper mit einem Querschnitt zumindest annähernd in Form eines Rechtecks auf. Dabei ist eine Ausdehnung des Grundkörpers in Vertikalrichtung zwischen 15-mal und 25-mal, vorzugsweise 20-mal, so groß wie eine Ausdehnung des Grundkörpers in Querrichtung. Besagte Dimensionierung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.
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Vorzugsweise weist der Mantel des Linienleiterkabels mindestens zwei Vorsprünge auf, welche an in Vertikalrichtung gegenüberliegenden Endbereichen des Grundkörpers angeordnet sind und jeweils in eine Aussparung der Laufschiene formschlüssig eingreifen. Dadurch ist das Linienleiterkabel einfach und sicher an der Laufschiene befestigbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Mantel des Linienleiterkabels mindestens einen Vorsprung auf, welcher von dem Grundkörper in Querrichtung weg ragt. Auch dadurch ist das Linienleiterkabel einfach und sicher an der Laufschiene befestigbar.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in den Mantel mindestens ein Kanal eingebracht, welcher parallel zu den Adern in die Längsrichtung verläuft, und welcher mit einem Versteifungsmaterial gefüllt ist. Das Versteifungsmaterial ist vorzugsweise härter oder fester als das Isolationsmaterial des Mantels. Bei dem Versteifungsmaterial handelt es sich beispielsweise um Glasfasern, bei dem Isolationsmaterial handelt es sich beispielsweise um Kunststoff, welcher weicher ist als Glasfasern.
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Vorzugsweise ist der mindestens eine Kanal in der Vertikalrichtung versetzt zu den Adern in der Leiterebene angeordnet. Dadurch bleibt das Linienleiterkabel verhältnismäßig flach.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Linienleiterkabel eine erste Ader, eine zweite Ader, eine dritte Ader, eine vierte Ader, eine fünfte Ader und eine sechste Ader, wobei die erste Ader, die zweite Ader und die dritte Ader benachbart zueinander angeordnet sind und eine erste Adergruppe bilden, und wobei die vierte Ader, die fünfte Ader und die sechste Ader benachbart zueinander angeordnet sind und eine zweite Adergruppe bilden. Dabei ist der mindestens eine Kanal in der Vertikalrichtung zwischen der ersten Adergruppe und der zweiten Adergruppe angeordnet.
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Beispielsweise sind die Adern der ersten Adergruppe elektrisch parallel geschaltet und bilden einen Hinleiter, und die Adern der zweiten Adergruppe sind elektrisch parallel geschaltet und bilden einen Rückleiter. Hinleiter und Rückleiter benötigen einen definierten Abstand in Vertikalrichtung zueinander. Durch die besagte Anordnung des mindestens einen Kanals wird der Raum zwischen der ersten Adergruppe und der zweiten Adergruppe in Vertikalrichtung zur Versteifung genutzt.
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Vorzugsweise umfasst das Schienensystem ferner mindestens eine elektrische Energiequelle, wobei die Adern des Linienleiterkabels mit der Energiequelle elektrisch verbunden sind. Die Energiequelle erzeugt dabei einen Primärstrom und speist diesen in die Adern des Linienleiterkabels ein. Somit ist Energie berührungslos zu einem Fahrzeug, welches einen Übertragerkopf zur Aufnahme von Energie aufweist, übertragbar, wenn der Übertragerkopf mit dem Linienleiterkabel induktiv gekoppelt ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert. Die Erfindung ist nicht auf die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Abbildungen stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar. Es zeigen:
- 1: eine Schnittdarstellung eines Schienensystems gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2: eine perspektivische Darstellung des Schienensystems gemäß der ersten Ausführungsform,
- 3: eine Schnittdarstellung eines Schienensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform und
- 4: eine Schnittdarstellung eines Schienensystems gemäß einer dritten Ausführungsform.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Schienensystems gemäß einer ersten Ausführungsform. Das Schienensystem umfasst eine Laufschiene 50 mit mehreren Laufflächen 52 für Laufräder eines schienengebundenen Fahrzeugs. Die Laufschiene 50 ist vorliegend eine Profilschiene für eine Elektrohängebahn. Das Schienensystem umfasst auch ein Linienleiterkabel 10 zur berührungslosen Übertragung von Energie zu einem hier nicht dargestellten Übertragerkopf des Fahrzeugs.
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Das Linienleiterkabel 10 umfasst eine erste Ader 21, eine zweite Ader 22, eine dritte Ader 23, eine vierte Ader 24, eine fünfte Ader 25 und eine sechste Ader 26 aus elektrisch leifähigem Material, beispielsweise Kupfer. Die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind von einem Mantel 30 aus Isolationsmaterial, beispielsweise Kunststoff, umgeben. Die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 verlaufen in Längsrichtung X parallel zueinander.
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Der Mantel 30 weist einen Grundkörper 35 mit einem Querschnitt annähernd in Form eines Rechtecks auf. Der Grundkörper 35 umfasst eine erste Grundseite 33 und eine zweite Grundseite 34, die in einer Querrichtung Y versetzt zueinander angeordnet sind und parallel zueinander in eine Vertikalrichtung Z verlaufen. Die Querrichtung Y verläuft rechtwinklig zu der Vertikalrichtung Z. Die Längsrichtung X verläuft rechtwinklig zu der Querrichtung Y und rechtwinklig zu der Vertikalrichtung Z. Die Vertikalrichtung Z verläuft rechtwinklig zu einem Boden.
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Eine Ausdehnung des Grundkörpers 35 des Mantels 30 in Vertikalrichtung Z ist etwa 20-mal, so groß ist wie eine Ausdehnung des Grundkörpers 35 in Querrichtung Y. Die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind gleichartig ausgeführt und weisen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf. Ein Durchmesser der Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 ist dabei kleiner als die Ausdehnung des Grundkörpers 35 in Querrichtung Y.
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Die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 sind in Vertikalrichtung Z versetzt zueinander angeordnet. Die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26, beziehungsweise die Mittelachsen der Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26, sind in einer Leiterebene angeordnet, welche sich rechtwinklig zur Querrichtung Y erstreckt. Die Leiterebene liegt dabei mittig zwischen der ersten Grundseite 33 und der zweiten Grundseite 34 des Grundkörpers 35 des Mantels 30.
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Die erste Ader 21, die zweite Ader 22 und die dritte Ader 23 sind benachbart zueinander angeordnet und bilden eine erste Adergruppe. Die vierte Ader 24, die fünfte Ader 25 und die sechste Ader 26 sind benachbart zueinander angeordnet und bilden eine zweite Adergruppe. Das Schienensystem umfasst eine hier nicht dargestellte Energiequelle. Die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 des Linienleiterkabels 10 sind mit der Energiequelle elektrisch verbunden.
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Die Energiequelle erzeugt einen Primärstrom und speist diesen in die Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 des Linienleiterkabels 10 ein. Das Linienleiterkabel 10 erzeugt dadurch ein Magnetfeld. Ein hier nicht dargestellter Übertragerkopf 65 des Fahrzeugs ist mit dem Linienleiterkabel 10 induktiv gekoppelt. Somit ist Energie berührungslos zu dem Fahrzeug übertragbar. Beispielsweise sind die Adern 21, 22, 23, der ersten Adergruppe elektrisch parallel geschaltet und bilden einen Hinleiter, und die Adern 24, 25, 26 der zweiten Adergruppe sind elektrisch parallel geschaltet und bilden einen Rückleiter.
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In den Mantel 30 sind Kanäle 45 eingebracht. Die Kanäle 45 verlaufen parallel zu den Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 in Längsrichtung X. Die Kanäle 45 sind gleichartig ausgeführt und weisen jeweils einen kreisrunden Querschnitt auf. Ein Durchmesser der Kanäle 45 ist dabei kleiner als die Ausdehnung des Grundkörpers 35 in Querrichtung Y. Die Kanäle 45 sind in der Vertikalrichtung Z versetzt zu den Adern 21, 22, 23, 24, 25, 26 angeordnet. Die Kanäle 45 sind teilweise in der Vertikalrichtung Z zwischen der ersten Adergruppe und der zweiten Adergruppe angeordnet. Die Kanäle 45, beziehungsweise die Mittelachsen der Kanäle 45, sind ebenfalls in der Leiterebene angeordnet. Die Kanäle 45 sind mit einem Versteifungsmaterial gefüllt, beispielsweise Glasfasern. Das Versteifungsmaterial ist vorzugsweise elektrisch nichtleitend.
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Das Versteifungsmaterial ist vorzugsweise härter oder fester als das Isolationsmaterial des Mantels 30.
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Die Laufschiene 50 umfasst eine Strebe 54, welche sich in Vertikalrichtung Z erstreckt und zwei Endabschnitte der Laufschiene 50 miteinander verbindet. An den besagten Endabschnitten der Laufschiene 50, welche in Vertikalrichtung Z versetzt zueinander angeordnet sind, sind die Laufflächen 52 ausgebildet. An der Strebe 54 ist ein Halter 56 angebracht, welcher von der Strebe 54 in Querrichtung Y weg ragt, und an welchem die zweite Grundseite 34 des Grundkörpers 35 des Mantels 30 des Linienleiterkabels 10 anliegt.
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In den Mantel 30 sind hier verdeckte Bohrungen 44 eingebracht. Die Bohrungen 44 durchdringen den Mantel 30 in Querrichtung Y von der ersten Grundseite 33 bis zu der zweiten Grundseite 34. Das Linienleiterkabel 10 ist mittels mehrerer Schrauben 60 an den Laufschiene 50 befestigt. Die Schrauben 60 durchgreifen die Bohrungen 44 und sind in den Halter 56 eingedreht.
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Der Mantel 30 des Linienleiterkabels 10 weist einen ersten Vorsprung 61 auf, welcher in Vertikalrichtung Z an einem Endbereich des Grundkörpers 35 angeordnet ist. Der erste Vorsprung 61 greift formschlüssig in eine erste Aussparung 71 der Laufschiene 50 ein, welche an einem ersten Endabschnitt der Laufschiene 50 ausgebildet ist.
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Der Mantel 30 des Linienleiterkabels 10 weist ferner einen zweiten Vorsprung 62 auf, welcher in Vertikalrichtung Z an einem gegenüberliegenden Endbereich des Grundkörpers 35 angeordnet ist. Der zweite Vorsprung 62 greift formschlüssig in eine zweite Aussparung 72 der Laufschiene 50 ein, welche an einem zweiten Endabschnitt der Laufschiene 50 ausgebildet ist.
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2 zeigt eine perspektivische Darstellung des in 1 dargestellten Schienensystems gemäß der ersten Ausführungsform. Das Linienleiterkabel 10 und die Laufschiene 50 erstrecken sich in Längsrichtung X. Dabei ist das Linienleiterkabel 10 mittels hier nicht dargestellter Schrauben 60 an dem Halter 56 der Laufschiene 50 befestigt. Die Schrauben 60 durchgreifen dabei die Bohrungen 44 des Linienleiterkabels 10. Das Linienleiterkabel 10 ist zusätzlich mittels der Vorsprünge 61, 62, welche an in Vertikalrichtung Z gegenüberliegenden Endbereichen des Grundkörpers 35 des Mantels 30 angeordnet sind und in die Aussparungen 71, 72 der Laufschiene 50 formschlüssig eingreifen, an der Laufschiene 50 befestigt.
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3 zeigt eine Schnittdarstellung eines Schienensystems gemäß einer zweiten Ausführungsform. Das Schienensystems gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht weitgehend dem in 1 dargestellten Schienensystem gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede eingegangen. Das Schienensystem gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst ebenfalls eine Laufschiene 50 und ein Linienleiterkabel 10, welche sich in Längsrichtung X erstrecken.
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Die Laufschiene 50 umfasst eine Strebe 54, welche sich in Vertikalrichtung Y erstreckt und zwei Endabschnitte der Laufschiene 50 miteinander verbindet. An der Strebe 54 ist ein Halter 56 angebracht, welcher von der Strebe 54 in Querrichtung Y weg ragt, und an welchem die zweite Grundseite 34 des Grundkörpers 35 des Mantels 30 des Linienleiterkabels 10 anliegt. In den Halter 56 ist eine dritte Aussparung 73 eingebracht.
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Der Mantel 30 des Linienleiterkabels 10 weist einen ersten Vorsprung 61 auf, welcher mittels eines Stegs mit einem Endbereich des Grundkörpers 35 verbunden ist. Der Mantel 30 des Linienleiterkabels 10 weist auch einen zweiten Vorsprung 62 auf, welcher mittels eines Stegs mit einem gegenüberliegenden Endbereich des Grundkörpers 35 verbunden ist. Die Stege verlaufen geneigt zu der Querrichtung Y und geneigt zu der Vertikalrichtung Z. Die Vorsprünge 61, 62 greifen formschlüssig in Aussparungen 71, 72 der Laufschiene 50 ein, welche an den Endabschnitten der Laufschiene 50 ausgebildet sind.
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Der Mantel 30 des Linienleiterkabels 10 weist zusätzlich einen dritten Vorsprung 63 auf, welcher von der zweiten Grundseite 34 des Grundkörpers 35 des Mantels 30 in Querrichtung Y weg ragt. Der dritte Vorsprung 63 greift formschlüssig in die dritte Aussparung 73 der Laufschiene 50 ein.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung eines Schienensystems gemäß einer dritten Ausführungsform. Das Schienensystems gemäß der dritten Ausführungsform ähnelt dem in 1 dargestellten Schienensystem gemäß der ersten Ausführungsform. Im Folgenden wird insbesondere auf die Unterschiede eingegangen. Das Schienensystem gemäß der dritten Ausführungsform umfasst ebenfalls eine Laufschiene 50 und ein Linienleiterkabel 10, welche sich in Längsrichtung X erstrecken.
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Die Laufschiene 50 umfasst eine Strebe 54, welche sich in Vertikalrichtung Z erstreckt und zwei Endabschnitte der Laufschiene 50 miteinander verbindet. An der Strebe 54 ist ein Halter 56 angebracht, welcher von der Strebe 54 in Querrichtung Y weg ragt. Ein Montagekörper 75 ist an dem Halter 56 befestigt und ragt in Querrichtung Y von dem Halter 56 weg.
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Zwei Linienleiterkabel 10 sind in dem Montagekörper 75 angeordnet. Zwei weitere Linienleiterkabel 10 sind jeweils an einem Endabschnitt der Laufschiene 50 befestigt. Die Linienleiterkabel 10 umfassen jeweils eine erste Ader 21, eine zweite Ader 22 und eine dritte Ader 23 aus elektrisch leifähigem Material, beispielsweise Kupfer. Die Adern 21, 22, 23 sind von einem Mantel 30 aus Isolationsmaterial, beispielsweise Kunststoff, umgeben. Die Adern 21, 22, 23 verlaufen in Längsrichtung X parallel zueinander.
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Das hier nicht dargestellte Fahrzeug umfasst einen Übertragerkopf 65, welcher U-förmig ausgebildet ist. Zwei Seitenschenkel des Übertragerkopf 65 sind dabei in Vertikalrichtung Z versetzt angeordnet und verlaufen parallel zueinander. Die Seitenschenkel sind durch einen Verbindungsschenkel verbunden. Der Montagekörper 75 mit den zwei darin angeordneten Linienleiterkabeln 10 ragt in einen zwischen den Seitenschenkeln gebildeten Freiraum.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Linienleiterkabel
- 21
- erste Ader
- 22
- zweite Ader
- 23
- dritte Ader
- 24
- vierte Ader
- 25
- fünfte Ader
- 26
- sechste Ader
- 30
- Mantel
- 33
- erste Grundseite
- 34
- zweite Grundseite
- 35
- Grundkörper
- 44
- Bohrung
- 45
- Kanal
- 50
- Laufschiene
- 52
- Lauffläche
- 54
- Strebe
- 56
- Halter
- 60
- Schraube
- 61
- erster Vorsprung
- 62
- zweiter Vorsprung
- 63
- dritter Vorsprung
- 65
- Übertragerkopf
- 71
- erste Aussparung
- 72
- zweite Aussparung
- 73
- dritte Aussparung
- 75
- Montagekörper
- X
- Längsrichtung
- Y
- Querrichtung
- Z
- Vertikalrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008031153 B4 [0002]
- EP 1948468 B1 [0003]
- DE 10053373 B4 [0004]
- DE 19746919 A1 [0005]
