DE1219511B

DE1219511B - Scherenstromabnehmerkopf

Info

Publication number: DE1219511B
Application number: DEST16077A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Moehring
Original assignee: August Stemmann OHG
Current assignee: August Stemmann OHG
Priority date: 1960-02-05
Filing date: 1960-02-05
Publication date: 1966-06-23
Also published as: CH381275A

Description

Scherenstromabnehmerkopf Die Erfindung betrifft einen Scherenstromabnehmerkopf, bestehend aus einer durch einen Tragrahmen mit zwei zueinander parallel verlaufenden Schleifleisten gebildeten Wippe, insbesondere für schnellfahrende elektrische Triebfahrzeuge.
Bei derartigen Stromabnehmerköpfen ist es bekannt, die Wippe an den Oberscheren in vier Punkten außerhalb des Oberscheren-Scheitelpunktes aufzuhängen. Dadurch soll, je nach der im einzelnen zur Anwendung kommenden Konstruktion, ein gleicher, der Massenträgheit des Scherenstromabnehmergestells beim Beschleunigen bzw. Abbremsen entgegenwirkender Anpreßdruck der Schleifleisten an den Fahrdraht, eine voneinander unabhängige Abfederung der einzelnen Schleifstücke oder - bei Verwendung von Federn in der Aufhängung - bei Aibwärtsbewegung des die Schleifleisten tragenden Rahmens ein stetiger, stärker als linearer Anstieg des Druckes der Schleifstücke gegen den Fahrdraht erzielt werden. Auch ist es bekannt, eine Wippe mit einer SchIeifleiste nachgiebig am Scherengestell zu lagern und allseitig frei federnd aufzuhängen, damit das Schleifstück den Änderungen der Fahrdrahtlage zu folgen vermag. Die Wippe, die hier als sogenannte Peitschenwippe ausgebildet ist und nur ein Schleifstück trägt, ist dabei allerdings nicht an den Oberscheren in mindestens vier Punkten außerhalb des Oberscheren-Scheitelpunktes aufgehängt. Schließlich ist es beim Bau von Stromabnehmern für elektrische Triebfahrzeuge ganz allgemein bekannt, Teleskopfedern zu verwenden.
Die bisher bekannten und gebräuchlichen Konstruktionen von Stromabnehmerköpfen der eingangs genannten Art haben den Nachteil, daß sie bei Triebfahrzeugen mit hohen Geschwindigkeiten über etwa 140 km/h keinen einwandfreien Lauf und keine sichere Kontaktgabe gewährleisten. Vielmehr hat sich in der Praxis und bei Versuchen gezeigt, daß bei derartigen Geschwindigkeiten infolge der aerodynamischen Staudrücke und Wirbelströmungen Verkantungen des Stromabnehmerkopfes .auftreten. Durch diese aerodynamischen Kräfte wird die in Fahrtrichtung vorn liegende Schleifleiste des Stromabnehmerkopfes derart an den Fahrdraht gepreßt, daß sich die zweite, dahinter liegende Schleifleiste vom Fahrdraht abhebt. Hierdurch wird die Gesamtfunktion des Stromabnehmerkopfes und die erforderliche Kontaktgabe in Frage gestellt. Derartige Erscheinungen werden als »Flattern« bezeichnet und sind bisher als unerwünscht, jedoch unvermeidlich angesehen worden. Eine Erklärung für diese Erscheinung ergibt sich aus der bei der allgemeinen Winddruckberechnung für in einem Luftstrom hintereinanderliegende Bauteile gemachten Annahme, daß der Staudruck in Strömungsrichtung sich von einem zum anderen Bauelement jeweils um etwa 50 % verrringert.
Die Erfindung hat sich daher - die Aufgabe gestellt, einen Scherenstromabnehmerköpf der eingangs genannten Art bezüglich seiner Aufhängung so auszugestalten, daß auch bei Geschwindigkeiten von über etwa 140 km/h ein einwandfreier Lauf und eine sichere Kontaktgabe gewährleistet ist.
Zu diesem Zweck ist ein Scherenstromabnehmerkopf, bestehend aus einer durch einen Tragrahmen mit zwei zueinander parallel verlaufenden Schleifleisten gebildeten Wippe, die an den Oberscheren in mindestens vier Punkten außerhalb des Oberscheren-Scheitelpunktes aufgehängt ist, insbesondere für schnellfahrende elektrische Triebfahrzeuge, vorgesehen, der sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, daß der Scherenstromabnehmerkopf in an sich bekannter Weise dadurch allseitig frei federnd angebracht ist, daß der Tragrahmen an vier an den Oberscheren angelenkten pendelfähigen Teleskopfederungen aufgehängt ist, deren verlängerte Längsachsen sich vorzugsweise auf oder oberhalb der Achse des Fahrdrahtes schneiden.
Hierdurch wird im Gegensatz zu den oben erwähnten vorbekannten Konstruktionen eine Differentialaufhängung erreicht, die sowohl die Stöße in vertikaler wie auch in horizontaler Richtung einwandfrei abfängt und ein Abheben der hinteren Schleifleiste auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten verhindert; denn die Wippe mit den beiden Schleifleisten kann sich beim Fahren entgegengesetzt der-Fahrtrichtung verschieben, und zwar zunehmend mit erhöhter Fahrgeschwindigkeit, wodurch die pendelfähigen Teleskopfederungen, an denen die Wippe aufgehängt ist, ihre Lage zueinander derart verändern, daß der Anpreßdruck der vorderen Schleifleiste reduziert, der Anpreßdruck für die hintere Schleifleiste dagegen erhöht wird.
Zweckmäßig sind bei dem Stromabnehmerkopf nach der Erfindung die pendelfähigen Teleskopfederungen zugbeansprucht und nachstellbar ausgeführt.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Tragrahmen des Stromabnehmerkopfes an den Oberscheren außerhalb des Oberscheren-Scheitelpunktes so aufgehängt, daß der Abstand zwischen diesen Aufhängepunkten und damit die Zugkraft der pendelfähigen Teleskopfederungen bei jeder Oberscherenstellung konstant oder annähernd konstant ist.
Zweckmäßig sind die pendelfähigen Teleskopfederungen an dem Tragrahmen und/oder an den Oberscheren mittels elastischer und torsionsfähiger Bauelemente begrenzt drehbar und schwingfähig gelagert. Vorzugsweise sind hierfür Schwingmetall-Torsionsbuchsen oder gleichwirkende Mittel vorgesehen. Ferner können die pendelfähigen Teleskopfederungen in ihren Aufhängungen (Schellen) und/oder an ihren Lagerstellen verschiebbar ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Stromabnehmerkopf in Fahrtrichtung; F i g. 2 eine Seitenansicht des Stromabnehmerkopfes bei Oberscheren-Höchststellung; F i g. 3 eine Seitenansicht wie F i g. 2, bei Oberscheren-Tiefstellung; F i g. 4 eine Seitenansicht des Stromabnehmerkopfes mit Oberscheren in Arbeitsstellung; F i g. 5 einen Längsschnitt durch eine nachstellbare, pendelfähige Teleskopfederung mit Lagerungen.
Der in F i g. 1 bis 4 dargestellte Stromabnehmerkopf besteht aus zwei Schleifleistenträgern 1, die an den Enden jeweils durch einen bügelförmigen, sich nach unten erstreckenden rohrförmigen Tragrahmen 2 fest miteinander zu einem Gestell verbunden sind. Nach der-Erfindung -ist- der Tragrahmen 2 an den Oberscheren 3 außerhalb des Oberscherenscheitelpunktes 3' mittels zweckmäßig auf Zug beanspruchter und nachstellbarer pendelfähiger Teleskopfederungen 5 in mehreren mindestens jedoch in vier Punkten 4 so aufgehängt, daß die verlängerten Längsachsen der Teleskopfederungen 5 sich in einem Punkt 6 -auf, unter oder über der Mittelachse des Fahrdrahtes 7 schneiden, so daß eine Schwenkung des Rahmens um den Punkt 6 erfolgt. Der Stromabnehmer-kopf ist somit in einer Differentialaufhängung gehalten. An dem Rahmen 2 sind die pendelfähigen Teleskopfederungen an Lagerstellen 8 befestigt, die mit elastischen und torsionsfähigen Bauelementen ausgestattet sind.
Zwecks Fixierung des Stromabnehmerkopfes sind die Aufhängepunkte 4 des Stromabnehmerkopfes an den Oberscheren 3 so angeordnet, daß der Abstand zwischen diesen Aufhängepunkten 4 und damit auch die.ugkraft der Teleskopfederungen 5 bei jeder Stellung der Oberscheren 3 konstant oder annähernd konstant bleibt.
Die elastisch und torsionsfähig ausgebildeten Lagerstellen 8 ermöglichen eine zweiseitige, begrenzte Drehung der pendelfähigen Teleskopfederungen 5 und außerdem eine Schrägstellung der Längsachsen der Teleskopfederungen 5 durch einseitiges Abfedern, haben aber andererseits das Bestreben, in die Ausgangsstellung, die ihrerseits einstellbar ist, zurückzukehren. Bei der in Fi.g.5 dargestellten Ausführung sind an der Lagerstelle 8 Schwingmetall-Torsionsbuchsen 9 vorgesehen. Andere, sinnentsprechende Konstruktionen, die eine horizontale einseitige Abfederung und eine Geradführung des Stromabnehmerkopfes bewirken, sind ohne weiteres möglich.
Zwecks Druckanpassung und Veränderung des Hebelarmes können die Teleskopfederungen in ihren Aufhängungen (Schellen) und/oder an ihren Lager= stellen verschiebbar ausgebildet sein.
Durch die erfindungsgemäße Aufhängung des Stromabnehmerkopfes ist eine zusätzliche Geradführung, die lediglich zum Anlegen des Stromabnehmers dient, aber im Betriebszustand weitgehend hinderlich ist, nicht mehr erforderlich. Die nachstellbaren, pendelfähigen Teleskopfederungen 5 federn einmal den Stromabnehmerkopf gegenüber der Schwingungsfrequenz des Fahrdrahts 7 beim Unterfahren mit hoher Geschwindigkeit elastisch ab; zum anderen nehmen sie die durch die Reibung der Schleifleisten am Fahrdraht und durch den mit zunehmender Geschwindigkeit ansteigenden Staudruck auftretenden Schubkräfte derart auf, daß die Stoßbelastung in Längsrichtung zum Fahrdraht durch die Torsionsbuchsen 9 abgefangen und die sich durch die verschiedenen aerodynamischen Angriffsmomente ergebenden Anpreßdruckdifferenzen bei den einzelnen Schleifleisten selbsttätig ausgeglichen werden.
Im einzelnen spielt sich dieser Vorgang wie folgt ab: Der in F i g. 2 und 3 im Stillstand des Triebfahrzeugs dargestellte Stromabnehmerkopf wird nach F i g. 4 beim Fahren in Richtung des Pfeiles A durch die auftretenden Kräfte in Richtung des Pfeiles B versetzt. Dadurch werden die Torsionsbuchsen 9 in Richtung des Pfeiles A verdreht und gespannt. Gleichzeitig verändert sich aber auch die Stellung der Pendelteleskope 5', 5", und zwar so; daß die Federkraft in den vorderen Teleskopfederungen.5' verringert und in den hinteren Teleskopfederungen 5" verstärkt wird. Der in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit auftretenden Schubkraft wirkt die sich stetig kontinuierlich anpassende Rückstellkraft der Torsionsbuchsen 9 entgegen. Dem nach der Belastungsannahme bei allgemeinen Winddruckberechnungen um den Faktor 2 gesteigerten Anpreßdruck der vorderen Schleifleiste, der zum Abheben der hinteren Schleifleiste führt, wirken die durch die Verschiebung des Stromabnehmerkopfes in Richtung des Pfeiles B auftretenden reziproken Federkräfte der Teleskope 5" entgegen und gleichen ihn aus. Damit sind ein einwandfreier Lauf und eine sichere Kontaktgabe des Stromabnehmerkopfes gewährleistet.

Claims

Patentansprüche: 1. Scherenstromabnehmerkopf, bestehend aus einer durch einen Tragrahmen mit zwei zueinander parallel verlaufenden Schleifleisten gebildeten Wippe, die an den Oberscheren in mindestens vier Punkten außerhalb des Oberscheren-Scheitelpunktes aufgehängt ist, insbesondere für schnellfahrende elektrische Triebfahrzeuge, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Scherenstromabnehmerkopf in an sich bekannter Weise dadurch allseitig frei federnd angebracht ist, daß der Tragrahmen (2) an vier an den Oberscheren angelenkten pendelfähigen Teleskopfederungen (5) aufgehängt ist, deren verlängerte Längsachsen sich vorzugsweise auf oder oberhalb der Achse des Fahrdrahtes (7) schneiden.
2. Stromabnehmerkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelförmigen Teleskopfederungen (5) zugbeansprucht und nachstellbar sind.
3. Stromabnehmerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragrahmen (2) des Stromabnehmerkopfes an den Oberscheren (3) außerhalb des Oberscheren-Scheitelpunktes (3') so aufgehängt ist, daß der Abstand zwischen diesen Aufhängepunkten (4) und damit die Zugkraft der pendelfähigen Tele= skopfederungen (5) bei jeder Oberscherenstellung konstant oder annähernd konstant ist.
4. Stromabnehmerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelfähigen Teleskopfederungen (5) an dem Tragrahmen (2) und/oder an den Oberscheren (3) mittels elastischer und torsionsfähiger Bauelemente begrenzt drehbar und schwingfähig gelagert sind.
5. Stromabnehmerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lagerstellen (8) der pendelfähigen Teleskopfederungen (5) an dem Tragrahmen (2) des Stromabnehmerkopfes Schwingmetall-Torsionsbuchsen (9) oder gleichwirkende Mittel vorgesehen sind.
6. Stromabnehmerkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die pendelfähigen Teleskopfederungen (5) in ihren Aufhängungen (Schellen) und/oder an ihren Lagerstellen (8) verschiebbar ausgebildet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 551782, 632506, 659 395, 678 643, 691369, 809 817; deutsche Auslegeschrift Nr. 1058 544; österreichische Patentschrift Nr. 12 685; schweizerische Patentschrift Nr. 155 305; USA.-Patentschrift Nr. 2 562 727.