DE1806601B2 - Quer zur fahrrichtung kippbarer stromabnehmer fuer schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen quer zur Fahrtrichtung kippbaren Stromabnehmer für Schienenfahrzeuge, dessen Tragkonstruktion auf dem Dach des Schienenfahrzeuges in einem Lager drehbar gehalten und über Nachstellglieder verstellbar ist.

Bei Fahrzeugen mit besonders weichet Federung, z. B. Triebwagen mit Luftfederung, ist der Wankbewegung des Fahrzeuges und insbesondere der des Stromabnehmers besondere Aufmerksamkeit zuzuwenden. Die Luftfederung bietet bekanntlich bei Kurvenlauf von Fahrzeugen den zusätzlichen Vorteil, durch eine z. B. von der auftretenden Fliehkraft gesteuerte unterschiedliche Höhe der Luftfeder-Ba'lge, den Wagenkasten zusätzlich zu der Gleisüberhöhung in den Kurven schrtigzustellen, um die Auswirkung der Fliehkraft stärker zu kompensieren und damit eine höhere, nur von der Spurführung her begrenzte Geschwindigkeit in den Kurven zulassen zu können (»Glasers Annalen«, Heft 7/1965, Seiten 271 bis 278). Dieser Vorteil kann bei elektrischen Triebfahrzeugen unter Umständen deshalb nicht ausgenutzt werden, weil durch die Schrägstellung des Fahrzeuges relativ zum Gleis der Stromabnehme·: mit dem Schleifstück aus dem Bereich des Fahrdrahtes geraten könnte.

Es ist bereits bekannt, bei einem aus einer Oberleitung gespeisten elektrischen Triebwagen mit in den Kurven gegenüber den Drehgestellen um eine in der Längsrichtung des Fahrzeuges liegende Achse verschwenkbarem Wagenkasten als Träger für den Stromabnehmer ein auf einem der Drehgestelle unmittelbar gelagertes Traggerüst vorzusehen, welches innerhalb des verschwenkbaren Wagenkastens liegt und das gleichzeitig als Träger für im Wagenkasten unterzubringende schwere elektrische Ausrüstungsteile, wie z. B. Umspanner und dgl., dient und einen diese Aggregate aufnehmenden Raum umschließt (deutsche Patentschrift 717 539).

Es ist auch ein Stromabnehmer für eine im Grubenbetrieb geeignete Verbundlokomotive bekannt, dessen Tragkonstruktion um eine zu der Scherenebene des Stromabnehmers senkrechte Achse schwenkbar ist, um dessen Gleitschuh ständig am Fahrdraht zu führen. Um den Stromabnehmer nach seitlichen Auslenkungen quer zur Fahrtrichtung in die Mittellage zurückzuführen, sind Rückstellfedern vorgesehen (deutsche Patentschrift 1 042 002).

Schließlich ist ein Stromabnehmer für Industrielokomotiven bekannt, der um eine, der Längsachse der Lokomotive parallele Achse derart gekippt werden kann, daß die Stromabnahme wahlweise entweder von einem über dem Gleis befindlichen oder von einem seitlich angebrachten Fahrdraht möglich ist. Das Gerüst dieses bekannten Stromabnehmers ist durch Stützen mit einer Grundplatte verbunden, die durch den Lokomotivführer manuell mittels Übertragungselementen je nach oberer oder seitlicher Fahrdrahtlage entweder in eine waagerechte oder eine senkrechte Betriebsendstellung gekippt werden kann. Damit das Kippen aus der einen in die andere Stellung geringere Kräfte erfordert, greift an einem geeignet gewählten Punkt des Stromabnehmergestelles eine mit ihrem anderen Ende am Lokomotivdach eingehängte Schraubenzugfeder derart an, daß das von ihr ausgeübte Drehmoment ungefähr das vom Schwerpunkt des Stromabnehmers ausgeübte Drehmoment kompensiert (deutsche Patentschrift 473 221).

Die Aufgabe vorliegender Erfindung besteht darin, einen für schnellfahrende elektrische Triebfahrzeuge geeigneten Stromabnehmer zu schaffen, desser Schleifslück trotz gleislage- oder fahrdynamisch-be dingter oder durch ein Steuergerät aufgezwungene; Schrägstellung des Wagenkastens relativ zum Gleii mit Sicherheit im Bereich des Fahrdrahtes verbleibt

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurcl gelöst, daß die Nachstellglieder gleisneigungs- ode fliehkraftabhängig derart betätigbar sind, daß de Stromabnehmer stets am Fahrdraht geführt wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung is in der Mitte der Tragkonstruktion des Stromabneh mcrs ein Lager gegenüber dem Wagendach ange

brucin, und es greilon symmetrisch _zu diesem Lager zwei Nuchstellglieder zwischen der Tragkonstruktion und dem Dach an.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, den Stromabnehmer unabhängig von der Seitenneigung des Wagenkastens selbsttätig zu steuern, so daß der Schleifkontakt des Stromabnehmers stets eine gute Verbindung mit dem Fahrdraht gewährleistet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die um eine Längsachse kippbare Anordnung des Stromabnehmers am Dach des Schienenfahrzeuges dieses mit wesentlich höherer Geschwindigkeit durch einen Gleisbogen fahren kann, da durch die Nachsteuerung des Stromabnehmers entgegen der Fliehkrafteinwirkung das Schleifstück zu keiner Zeit aus dem Bereich des Fahrdrahtes gerät.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Lager auf einer Seite der Tragkonstruktion angeordnet ist und auf der anderen Seite nur ein Nachstellglied angreift. Diese Ausführungsform der Erfindung beinhaltet eine Verringerung der Zahl der erforderlichen Teile, weniger Gewichtsaufwand sowie Kostenersparnisse.

i)ie Nachstellglieder können gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung Luftfederbälge oder auch hydraulische Kolben-Zylinder-Antriebe sein, die wiederum von einem selbsttätigen, fliehkraftabhängigen Steuergerät oder von dem Steuergerät der Wagenfederung gesteuert werden.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, ddß die Luftfederbälge bzw. Kolben-Zylinder-Antriebe mit der ohnehin vielfach bogenabhängig gesteuerten Federung des Wagenkastens des Fahrzeuges verbunden werden können, so daß diese Luftfederbälge bzw. Antriebe von einer und denelben Steuerungsanlage bedient werden können.

Weitere, aus der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. In der Zeichnung sind deshalb zur Erläuterung einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. E-'s zeigt

F i g. 1 einen kippbaren Stromabnehmer mit als Luftfedern ausgebildeten Verstellorganen,

Fig. 2 den Stromabnehmer nach Fig. 1, jedoch mit als Kolben-Zylinder-Antriebe ausgebildeten Verstellorganen,

F i g. 3 den Stromabnehmer nach F i g. 1 mit einem den Druck in den Luftfedern steuernden und auf Neigung des Wagenkastens ansprechenden Steuergerät, ;n

Fig. 4 den Stromabnehmer mit mechanisch wirkenden Verstellorganen,

Fig. 5 den Stromabnehmer mit außermittigem Drehpunkt,

Fig. 6 den Stromabnehmer mit an dessen vertikalen Streben angebrachten Zusatzgewichten und

F i g. 7 den Stromabnehmer mit an dessen Tragkonstruktion angebrachten Zusatzgewichten.

Auf dem Dach 1 eines elektrisch antreibbaren Schienenfahrzeuges ist ein Stromabnehmer 2 auf gesetzt und dieser Abnehmer über eine Lagerung in Fahrzeugquerrichtung kippbar gelagert. Die Lagerung ist als einfarhes, aus zwei in Fahrzeuglängsrichtung hinterelnanderliegenden Böcken bestehendes Kipplager 3 ausgebildet, das mit seinem einen Ende auf dem Dach 1 fc.«.t und mit seinem anderen Ende an der Tragkonstruktion 4 des Stromabnehmers 2 gelenkig angeschlossen ist. Die Tragkonstruktion 4 kann mehrteilig sein, wobei zum Stromabnehmer 2 hin noch eine Bodenstrebe 18 vorgesehen iiU, die nach diesem Ausführuiigsbeispiel über Isolatoren 19 abgestützt wird. Aus Sicherheitsgründen kann beim Kipplager 3 eine an sich bekannte, wahlweise einschallbare Sperre zweckmäßig sein, durch die sich die Mittelstellung des Stromabnehmers 2 sichern läßt. Die dem Kipplager 3 zugeordnete Sperre kann elektrisch oder pneumatisch steuerbar sein. Je nach Ausbildung des Stromabnehmers 2 können das Kipplager 3 mittig oder außermittig auf dem Dach 1 und die die Kippbewegung des Stromabnehmers bewirkenden Verstellglieder 5 bei mittiger Anordnung des Kipplagers 3 zu beiden Seiten desselben und bei außermittiger Anordnung zu einer Seite des Kipplagers angebracht sein. Die der veränderbaren Kippstellung des Stromabnehmers dienenden Verstellglieder 5 können, wie im Alisführungsbeispiel nach Fig. 1 dargestellt, als an sich bekannte Luftfederb. ige 6 ausgebildet sein. Die Luftfederbälge 6 sind bei die ;m Ausführungsbeispiel symmetrisch zu dem oberhalb der Dach-Längsmittellinie liegenden Kipplager 3 angeordnet und jeweils mit einer ihrer Felgen 7, 8 einerseits am Dach 1 und andererseits an der Tragkonstruktion 4 angeschlossen. Die Befestigung der Felgen 7, 8 am Dach 1 bzw. an der Tragkonstruktion 4 ist fest ausgebildet, da durch die den Luftfederbälgen 6 an sich eigene Eigenschaft gelenkig zu wirken, gelenkige Verbindungen an der Tragkonstruktion 4 und/oder am Dach 1 entfallen können. Urn den Stromabnehmer 2 entsprechend der beispielsweise durch die Fliehkraft bedingten Neigung des Schienenfahrzeuges bzw. dessen Wagenkastens 9 in einem Gleisbogen nachstellen zu können, ist der Druck der als Verstellglieder 5 wirkenden Luftfederbälge 6 in relativ weiten Grenzen veränderbar. Aus diesem Grunde sind die auf dem Dach 1 angebrachten Luftfederbälge 6 über Leitungen 10, 11 mit einem neigungsabhängig gesteuerten Druckübersetzer 12 verbunden. Bei Ausbildung der Wagenfederung 13 als an sich bekannte Luftfederung sind die auf dem Dach 1 angebrachten Luftfederbälge 6 mit den zwischen d;m Wagenkasten 9 und dessen Drehgestell 14 vorgesehenen Luftfederbälgen 15 verbunden. Durch die letztgenannte Verbindung, durch die auf den Druckübersetzer 12 eventuell verzichtet werden kann, werden die auf dem Dach 1 angeordneten Luftfederbälge 6 entsprechend der Veränderung des Duckes in den Luftfederbälgen 15 der Wagenfederung 13 nachgestellt. Die Nachstellung des Druckes in den auf dem Dach 1 angebrachten Luftfederbälgen 6 bedingt ein K'ppen der Tragkonstruktion 4 um den Drehpunkt des Kipplagers 3 und so ein Nachstellen des mit der Tragkonstruktion 4 verbundenen Stromabnehmers 2. Die Verstellbewegungen, die in der Regel beim Durchfahren eines Gleisbogens, insbesondere eines überhöhten Gleisbogens durch das Schienenfahrzeug erforderlich werden, können dem allgemeinen Neigungsgrad des Schienenfahrzeuges angepaßt sein, so daß ein Abgleiten des Gleitstückes zum Stromabnehmer 2 vom Fahrdraht 16 nicht auftritt. Um einerseits die Luftfederbälge 6 auf dem Dach 1 vom Gewicht des Stromabnehmers 2 entlasten und andererseits den Stromabnehmer besser stabilisieren zu können, sind zwischen der Tragkonstruktion 4 und dem Dach 1 übliche Schraubenfedern 17 vorgesehen. Die Schraubenfedera 17 können vorzugsweise am äußeren Rand der Tragkonstruktion 4 angebracht sein; es ist jedoch denkbat, diese auch an

anderen Stellen zwischen der Tragkonstruktion 4 und dem Dach 1 anzuordnen.

Die Konstruktion gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 entspricht in etwa der nach F i g. 1 und unterscheidet sich von dieser lediglich dadurch, daß als Verstellglieder S hier statt der Luftfederbälge 6 Kolben-Zylinder-Antriebe 20 vorgesehen sind. Die Kolben-Zylinder-Antriebe 20 sind zwischen Dach 1 und Tragkonstruktion 4 vorgesehen und hierbei sowohl die Zylinder 21 als auch die Kolben 22 gelenkig am Dach 1 bzw. an der Tragkonstruktion 4 angeschlossen. Um das Druckmittel (Preßluft oder 01) leichter zu- bzw. ableiten zu können, sind die Zylinder 21 am Dach 1 und die Kolben 22 an der Tragkonstruktion 4 angeschlossen. Zum Aufbauen des für die Verstellung des Stromabnehmers 2 erforderlichen Druckes in den Antrieben 20 sind diese über Leitungen 23. 24 an den Druckübersetzer 25 angeschlossen. Desweiteren sind die Kolben-Zylinder-Antriebe 20, insbesondere bei hydraulischer Ausführung an weite- ao ren Kolben-Zylinder-Antrieben 26. die zwischen dem Wagenkasten 9 und dessen Drehgestell 14 vorgesehen sind, angeschlossen. F.ntsprechend der gelenkigen Anordnung der Kolben-Zylinder-Antriebe 20 auf dem Dach 1 sind auch die zwischen Wagenkasten 9 und Drehgestell 14 vorgesehenen Kolben-Zylinder-Antriebe 26 an diesen Wagenteilen gelenkig angeschlossen. Zwecks besserer Leitungsführung empfiehlt es sich auch hier, den Zylinder 27 am Wagenkasten 9 und dessen Kolben 28 am Drehgestell 14 gelenkig anzubringen. Auch kann es zweckmäßig sein, die Durchmesser der Zylinder 21 bzw. 27 verschieden groß zu wählen, um eine Übersetzung im hydraulischen System zu erzielen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3. da« im wesentlichen der Ausführung nach F i g. 1 entspricht, ist in der Zu- und Ableitung 10. 11 jedes auf dem Dach 1 angeordneter. Luftfederbalges 6 ein elektrisch pneumatisches Ventil 29. 30 vorgesehen, das über eine elektrische Leitung 31 an einem an sich bekannten neigungsabhängigen Steuergerät 32 (Pendel und oder Kreisel) angeschlossen ist. Je nach Ausschlagsrichtung des hier als Pendel ausgebildeten Steuergerätes 32 wird das entsprechende Ventil 29 oder 30 auf- bzw. zugemacht und dadurch der für die Nachstellung dc, Stromabnehmers 2 erforderliche Druck in den auf dem Dach 1 angebrachten Luftfederbälgen 6 gesteuert.

Im Fall, daß die Verstellung des Stromabnehmers 2 rein mechanisch erfolgen soll, kann gemäu dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel die Tragkonstruktion 4 des Stromabnehmers 2 mittels einer seitlich des Wagenkastens 9 geführten Stange 33 oder eines ebenfalls seitlich am Wagenkasten 9 geführten flexiblen Bandes 34 mit dem Drehgestell 14 verbunden sein. Stange 33 und Band 34 dienen hierbei der laufenden Verstellung und der festen Begrenzung der maximal möglichen Kipplage des Stromabnehmers 2. Um einerseits die Verstellung der Kipplage zu ermöglichen und andererseits die Neigungsbereitschaft des Wagenkastens 9 nicht zu behindern, ist die Stange 33 sowohl an der Tragkonstruktion 4 als auch am Drehgestell 14 gelenkig angeschlossen. Diese Ausführung eignet sich besonders bei Fahrzeugen, die übliche Schraubenfedern 35 als Wagenfederung haben, zumal die Verstellglieder mit keiner weiteren Einrichtung, wie beispielsweise mit der Federuns luftgefederter Wagenkästen, verbunden zu werden brauchen. Das die Verstellung des Stromabnehmers 2 in Fahrzeugquerrichtung ermöglichende Kipplager 3 ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel oberhalb der Dach-Längsmittellinie des Fahrzeuges angebracht. Lediglich im Gegensatz zur Stange 33. die am äußeren Rand der Tragkonstruktion 4 an dieser angeschlossen ist, ist das flexible Band 34 bei diesem Ausführungsbeispiel etwa in der Mitte zwischen Kipplager 3 und äußerem, der Stange 33 gegenüberliegendem Rand der Tragkonstruktion 4 an dieser festgemacht. Selbstverständlich kann der Angriffspunkt des Bandes 34 je nach der gewünschten Übersetzung auch an einer anderen Stelle zwischen dem Kipplager 3 und der äußeren Begrenzung der Tragkonstruktion 4 an dieser liegen.

In dem in Fig 5 dargestellten Ausführungsbeispiel sind — im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen 1 bis 4 — das Kipplager 3 außermittig und das der Verstellung des Stromabnehmers 2 dienende Verstellglied im Bereich der Dach-Längsmittellinie des Fahrzeuges zwischen der Bodenstrebe 18 des Stromabnehmers 2 und dem Dach 1 vorgesehen. Hochspannungsisolatoren 19 isolieren die Teile der Tragkonstruktion 4 gegenüber dem Dach 1. Das der Verstellung des Stromabnehmers 2 dienende und als Koiberi -Zylinder-Antrieb 20 ausgebildete Verstellglied stützt über dessen Kolben 22 und einen isoliert an der Bodenstrebe 18 angebrachten Nocken 36 den Stromabnehmer 2 gegen das Dach 1 ab. wobei der Zylinder 21 des Antriebes 20 gelenkig am Dach 1 angeschlossen ist. Die Versorgung des Antriebes 20 mit Druckmittel kann entsprechend der Versorgung der Verstellglieder 5 bzw. der Antriebe 20 bei den vorgenannten Ausführungsheispielen erfolgen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 6 iM der Stromabnehmer 2 mit Zusatzgewichten 37 versehen, und es sind diese Gewichte an den vertikalen Streben 39 um deren Gelenke an diesen angebracht. Durch die Anwendung dieser Zusatzgewichte 37 kann der Schwerpunkt des Stromabnehmers 2 in die jeweils gewünschte Lage gegenüber dessen Drehpunkt um das Kipplager 3 gebracht werden. Die Anbringung der Zusatzgewichte 37 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fi s. 6 eignet sich besonders für Fahrzeuge mit einer gleisbogenabhängigen Steuerung der Wagenfederung. Bei einer derartigen Wagenfederung, bei der der Wagenkasten 9 entgegen seiner Fliehkraftneigung nachgestellt wird, wird der Stromabnehmer 2 durch die Zusatzgewichte 37 in Fliehkraftrichtung um das Kipplager 3 gekippt. Auf diese Weise wird dei Schleifbügel als Stromabnehmer 2 ohne Anwenduni zusätzlicher Verstellmittel stets am Fahrdraht 16 be lassen.

Bei dem Ausfiihrungsbeispiel nach F i g. 7 schließ lieh sind die Zusatzgewichte 38 an den nach untei gebogenenen Enden der Tragkonstruktion 4 ange bracht, und zwar derart, daß der Schwerpunkt de Stromabnehmers 2 infolge der Schwere der Zusatzge wichte unterhalb des Drehpunktes des Stromabneli mers bleibt. Auch bei diesem Ausführungsbeispie wird der Stromabnehmer 2 entsprechend der Neigun des Wagenkastens 9 in die entgegengesetzie Richturi gekippt und dadurch ein Abgleiten des Schleifstücl vom Fahrdraht 16 verhindert. Die Rückführung d( Stromabnehmers 2 aus seiner Kipplage erfolgt b beiden letztgenannten Ausführungsbeispielen durc zwischen der Tragkonstruktion 4 bzw. zwischen di ser und dem Dach 1 vorgesehenen Federn 17.

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Die der Verstellung des Stromabnehmers 2 dienenden Verstellglieder S können bei Anwendung von Luftfedern 6 als an sich bekannte, durch Schraubenfedern vorspannbare Luftfederbälge ausgebildet sein. Desgleichen können die Kolben-Zylinder-Antriebe 20 r.'s ebenfalls an sich bekannte, durch Schraubenfe-

dern belastbare Kolbenantriebe oder übliche hydraulische Tauchkolben ausgebildet sein. Durch die Anwendung der vorgenannten Verstellglieder 5 kann auf zusätzliche, der Rückstellung des Stromabnehmers 2 dienende Einrichtungen weitgehend verzichtet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

1 8Q6 Patentansprüche:

1. Quer zur Fahrtrichtung kippbarer Stromabnehmer für Schienenfahrzeuge, dessen Tragkonstruktion auf dem Dach des Schienenfahrzeuges in einem Lager drehbar gehalten und über Nachstellglieder verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellglieder (S) gleisneigungs- oder fliehkraftabhUngig derart betätigbar sind, daß der Stromabnehmer (2) stets am Fahrdraht (16) geführt wird.

2. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (3) in der Mitte der Tragkonstruktion (4) angebracht ist und symmetrisch dazu zwei Nachstellglieder (5) zwischen der Tragkonstruktion (4) und dem Dach (1) angreifen (F i g. 1 bis 4).

3. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (3) auf einer Seite der Tragkonstruktion (4) angeordnet ist und auf der anderen Seite nur ein Nachsteliglied (5) angreift (F i g. 5).

4. Stromabnehmer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachstellglied (5) ein Luftfederbalg (6) ist (F i g. 1, 3).

5. Stromabnehmer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachstellglied (5) ein hydraulischer Kolben-Zylinder-Antrieb (20) ist (Fig. 2, 5).

6. Stromabnehmer nac". Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellglieder (5) von einem fliehkraftab.iängigen Steuergerät (32) gesteuert werden (F i g. 3).

7. Stromabnehmer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellglieder (5) von dem Steuergerät der Wagenfederung (13) gesteuert werden.

8. Stromabnehmer nach Anspruch 2 oder .1, dadurch gekennzeichnet, daß das Nachsteliglied (5) ein Gestänge (33) oder ein flexibles Band (34) zwischen Tragkonstruktion (4) und Drehgestell (14) ist (Fig. 4).

9. Stromabnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nachstellglieder (5) Zusatzgewichte (37) am Stromabnehmergestänge (39) oder Zusatzgewichte (38) an der Tragkonstruktion (4) sind (F i g. 6, 7).