DE2161679A1 - Stromversorgungsvorrichtung mit ausgeglichener Halterung des Stromabnahmeorgans - Google Patents

Description

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Dipl.-Ing. E.Tergau

Patentanwälte 2161679

Nürnberg, den 10.Dez. 19

Firma Merlin Gerin, Grenoble/Prankreich

Stromversorgungsvörrichtung mit ausgeglichener Halterung des Stromabnahmeorgans

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, das sich auf einer Bahn fortbewegen kann, insbesondere für Stromversorgung eines linearen elektrischen Antriebsmotors für ein Landfahrzeug, mit StroiriEuführungs-und Stromabnahmeschienen, die sich im wesentlichen parallel längs der Fortbewegungsbahn erstrecken und zueinander so angeordnet sind, daß sie eine Stromabnahmebahn bilden, die mittels Schleifbürsten mit den Schienen zusammenarbeiten, mechanisch ein zur Halterung der Schleifbürsten dienendes Schiffchen sowie ein Verbindungssystem führen können, welches das Schiffchen mechanisch mit dem Fahrzeug verbindet und imstande ist, eine Zugkraft auf das Schiffchen zu übertragen, sowie die seitlichen und vertikalen Lageänderungen des Schiffchens und des Fahrzeugs auszugleichen, die durch die Stromabnahembahn bzw. durch die Fortbewegungsbahn geführt sind,,

Die bekannten Vorrichtungen dieser Art, die speziell für die Stromversorgung von linearen elektrischen Antriebs-

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motoren für Schwebefahrzeuge mit hoher Fortbewegungsgeschwindigkeit konzipiert sind, lassen keine vollkommene Ausschaltung der auf das Schiffchen übertragenen Belastungen ZUo Die in bezug auf die Längsrichtung der Stromversorgungsbahn seitlichen Kraftkomponenten, die durch das Verbindungssystem auf das Schiffchen übertragen werden, hängen von ■ dem Fahrwiderstand des Schiffchens und damit von der Fahrgeschwindigkeit ab. Daraus ergibt sich eine ungleichmäßige Abnutzung der Stromabnahme- oder Führungsschi ei fbür st en des Schiffchens, die für den einwandfreien Betrieb der Anlage nachteilig ist_o

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und den Bau einer besonders einfachen Vorrichtung zu ermöglichen, die das Stromabnahmeschiffchen unabhängig von. der darauf ausgeübten Zugkraft für sämtliche der normalen Betriebslage benachbarten Stellungen in indifferentem Gleichgewicht hält. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine zur Längsrichtung der Stromabnahmebahn im wesentlichen lotrecht sich erstreckende Haltestange, deren eines Ende mit dem Schiffchen über eine Gelenkverbindung verbunden ist und deren anderes Ende ein Element des Verbindungssystems bildet,mit wenigstens einer Schwenkachse parallel zur Bahnrichtung, so daß die Haltestange in einer zu den Stromschienen im wesentlichen senkrechten Ebene verläuft und sich in dieser Ebene bewegen kann, und eine Ausgleichsvorrichtung

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vorgesehen ist, die die Gesamtanordnnng von Schiffchen und Verbindungssystem für alle der normalen Betriebslage benachbarten Stellungen des Schiffchens gegenüber dem Fahrzeug unabhängig von der Größe der Zugkraft in indifferentem Gleichgewicht halten kann.

Für alle entsprechenden Stellungen des Schiffchens gegenüber dem Fahrzeug erstreckt sich die Halte- und Verbindungsstange in einer zur allgemeinen Bahnrichtung lotrechten Ebene, das heißt, lotrecht zum Fahrwiderstand des Schiffchens, Die Kraftkomponente dieses Fahrwiderstandes in dieser lotrechten Ebene ist null und beeinflußt das Gleichgewicht des Verbindungssystems in keiner Weise.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet ferner die Ausschaltung des Einflusses der aerodynamischen Kräfte auf das Gleichgewicht des Systems.

In weiterer-Ausgestaltung der Erfindung erhält man ein statisches Gleichgewicht durch eine aus Federn und Gewichten bestehende Vorrichtung für jedes Kraftfeld, das ins- ■ besondere durch die Erdanziehung oder durch Beschleunigung, ZoB. durch die Zentrifugalbeschleunigung hervorgerufen wird. Die -"Abnutzung der äußeren Schienen einer Kurve kann auf diese Weise vermieden und,das Gewicht des Schiffchens auf eine besonders einfache Art ausgeglichen werden.

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Eine dynamische Untersuchung des Systems zeigt, daß es " · vorteilhaft ist, die Masse der beweglichen Teile so gering wie möglich zu halten,, Gemäß einem weiteren- Merkmal der Erfindung .wird das Gleichgewicht ganz und gar durch Federsysteme erreicht, also unter Ausschluß jedes Gegengewichts,, das die Masse der beweglichen Teile vergrößert,, Für Strekken mit großem Krümmungsradius kann der Einfluß der Zentri-

_Ä fugalkraft, die auf die geringen Massen einwirkt, annä-W

hemd vernachlässigt werden» Das gesamte System wird da- ^:

durch erheblich vereinfacht=

Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung erstreckt sich die Stromabnahmebahn parallel und seitlich neben der Fahrtstrecke des Fahrzeugs, /und die Haltestange verläuft im wesentlichen horizontal zwischen Fahrzeug und Schiffchen. Die Haltestange bildet einen Bestandteil eines Gelenkhebelsystems nach Art eines Pantographen, dessen Seiten bei ™ normaler Betriebslage lotrecht verlaufen.

Die Ausgleichsfedern weisen vorteilhafterweise eine lineare Charakteristik auf und sind mit einem Übertragungsschwenkarm verbunden, dessen relative Lage und dessen Abmessungen so -gewählt sind, d.aß sie für die verschiedenen > Stellungen des Schiffchens das Gleichgewicht des Schiff— . chens aufrecht erhalten» . - . ■ .

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt«, Es zeigen :

Fig.1 eine schematische perspektivische Ansicht eines mit der erfindungsgemäßen Stromabnahmevorrichtung ausgerüsteten Fahrzeugs, wobei ein Teil der Stromabnahmebahn aufgeschnitten ist,

Fig«2 einen Ausschnitt aus Fig_o 1 in vergrößerter Darstellung, I

Fig„3 ein Kräftediagramm für zwei verschiedene Stellungen des Verbindungssystems,

Fig,4 eine Draufsicht auf ein Verbindungssystem einer Stromversorgungsvorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig»'5 bis 8 ein Verbindungs system nach Art eines Pantographen in verschiedenen Stellungen mit einer Federausgleichsvorrichtung,

Fig_o9 eine· schematische Seitenansicht in verzerrtem Maßstab eines weiteren Verbindungssystems einer Stromversorgung svor richtung gemäß der Erfindung und

Fig.10 das System nach Fig.9 mit der in strichpunktierten Linien angedeuteten Stellung der Hebel bei einer horizontalen Verschiebung.

In Fig.l ist ein Fahrzeug 10 dargestellt, das sich auf einer in an sich bekannter Weise in Form eines umgekehrten ' T ausgebildeten Schiene 12 f ο rtcbewegen und durch ein Druckmittelkissen zwischen der Schiene 12 und dem Boden des

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Fahrzeugs 10 im Schwebezustand gehalten werden kann» Der Antrieb erfolgt durch einen.nicht dargestellten linearen Elektromotor., Patallel und längs der Schiene 12 erstreckt sich eine Stromzuführungs-und -abnahmebahn 14„ Diese besteht aus drei Stromschienen 16, die in an sich bekannter Weise entsprechend den Kanten eines geraden Prismas mit dreieckiger Grundfläche angeordnet sind. Im Innern des durch die Schienen 16 begrenzten Raumes kann eine als Schiffchen 18 ausgebildete Stromabnahmevorrichtung gleiten, deren Schleifbürsten 20 elastisch gegen die Stromschienen 16 gedrückt werden, so daß sie den elektrischen Strom abnehmen und dabei das Schiffchen 18 während seiner Verschiebung längs der Stromabnahmebahn mechanisch führen« Das Fahrzeug 10 ist auf der Schiene 12 durch Druckmittelkissen schwebend geführt, deren Dicke in Abhängigkeit von der jeweiligen Belastung variabel ist„ Die relative Lage des Fahrzeugs 10 zu dem durch die Schiene 14 geführten Schiffchen 18 ändert sich im Laufe der Fortbewegung des Fahrzeugsο Zwischen dem Schiffchen 18 und dem Fahrzeug 10 ist ein Verbindungsstück 22 angebracht, um Abweichungen von der Betriebslage des Fahrzeugs auszugleichen und dabei lediglich eine Zugkraft auf das Schiffchen 18 übertragen zu können. Das mechanische Verbindungsstück 22 ist natürlich mit einer elektrischen Verbindung ( s.Fig.,2) versehen, mit deren Hilfe der abgenommene Strom auf das Fahrzeug übertragen werden kann.

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Aus den Fig«, 2 und 3 ist ersichtlich, daß das Schiffchen 18 von einem Verbindungsstück 22 gehalten wird, dessen freies Ende ein Kugelgelenk 24 trägt, das in einer entsprechenden, im Schwerpunkt des Schiffchens 18 befindlichen Ausnehmung gelagert ist. Das -Kugelgelenk 24 ermöglicht ein freies Verschwenken des Schiffchens 18 in jeder Richtung gegenüber dem Verbindungsstück 22 „ Die Schwenkbewegung ist natürlich durch die konstruktiven Merkmale des Schiffchens 18 begrenzt» Das Verbindungsstück 22 besteht aus einer Verlängerung einer der Seiten eines Gelenkparallelogramms 25 mit zwei langen parallelen Seiten 26,28, die mit kleinen parallelen Seiten 30,32 gelenkig verbunden sind« Die Seite 32 weist eine Verlängerung 34 auf, die an ihrem Ende ein Gegengewicht 36 trägt. "Das Gelenk 38 der Seiten 28, 30, die den das Schiffchen 18 bzw. das Gegengewicht 36 tragenden Seiten 26,32 jeweils gegenüberliegen,wird durch eine mit dem Fahrzeug 10 starr verbundene Querachse 40 gebildet ( s.Fig„2). Das Gelenkhebelsystem oder Gelenkparallelogramm 25 ist derart angeordnet, daß das Kugelgelenk 24, die Querachse 38,40 und der Schwerpunkt des Gegengewichts 36 ausgerichtet sind» In der Praxis ist es angebracht, auch das Gewicht der verschiedenen Kurbel-bzw« Gelenk stangen zu berücksichtigen,doch wird aus Gründen einer einfacheren Darstellung dieses Gewicht als vernachlässigbar angesehen» Das Verhältnis des Abstandes c^ der Achse 38 vom Gegengewicht 36 und des AbstHndes c~ der Achse 38 vom Kugelgelenk 24 ist umgekehrt proportional dem Verhältnis der

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Massen des Gegengewichts 36 und des Schiffchens 18„ Eine Abweichung des Abstandes Cp des Schiffchens gegenüber dem Fahrzeug wird durch eine Verformung des Gelenkparallelogramms 25 ermöglicht» Eine der bekannten Eigenschaftendieser Art von Gelenkparallelogramm, die allgemein als Pantograph bezeichnet wird, besteht darin, das Verhältnis ". der Strecke c. zur Strecke C₂ im Laufe ihrer Verformung beizubehalten. Die Masse M des Gegengewichts 36 ist so

- gewählt, daß die Masse N des Schiffchens 18 ausgeglichen wird. Es ist nun leicht einzusehen, daß dieser Ausgleich in jeder Stellung des Gelenkparallelogramms 25 beibehalten wird, so daß das Verhälaatnis M c. = N c_? stets gleich bleibt, Nennt man a. und b. die vertikale bzw«, horizontale Komponente der Länge c^, und a„ und b~ die' entsprechenden Komponenten der Länge C^₁ so ist leicht einzusehen, daß das Verhältnis M g b. =N g b„, bei dem g die Erdbeschleunigung darstellt, ebenfalls für jede Stellung des Gelenkparalle-

φ logramms bzw„ Pantographen gleich bleibt» Diese Gleichheit zeigt, daß das Gewicht des Schiffchens unabhängig von dessen Lage gegenüber dem Fahrzeug 10 stets durch das Gegen-

2 " gewicht ausgeglichen wird. Das Verhältnis M w ra. =

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N w ra„, bei dem der₍ Ausdruck w rv die Zentrifugalbeschleunigüng" "darstellt, bleibt ebenfaHsständig gültig„

Das Verbindungsstück 22 wird vorteilhafterweise in'Form eines Tragflügelprofils stromlinienartig ausgebildet, so

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daß sich der Fahrwiderstand bei den hohen durch das Fahrzeug erzielten Geschwindigkeiten verringert» Die Querachse 40 sowie die Elemente des Gelenkparallelograttims 25 sind im Innern einer Aussparung 42 untergebracht, die in der Seitenwand des Fahrzeugs 10 vorgesehen ist» Eine abnehmbare Deckplatte 44 gewäahrleistet die Kontinuität der Seitenwand des Fahrzeugs 10 und läßt nur das Verbindungsstück 22 hervorstehen, den einzigen außerhalb des Fahrzeugs befindlichen Teil der Haltevorrichtung» Diese besoandere Konstruktion ermöglicht es, die störanfälligen Teile, z.B. die Gelenkverbindungen des Gelenksystems, zu schützen.Die Hebel 26,28 sind vorteilhafterweise dreieckig ausgebildet, sp daß sie der ganzen Anordnung eine bemerkenswerte Festigkeit verleihen»Die Hebel 30,32 sind in Form von jeweils zwei Schwenkarmen ausgebildet, welche die dreieckigen Hebel 26,28 seitlich abschließen. Das Schiffchen 18 wird unabhängig von seiner Lage gegenüber dem Fahrzeug 10 in einem indifferenten Gleichgewicht gehalten»

Die. Stellung-A,. die in Fig.3 dargestellt ist, entspricht · einer hohen Lage des. Fahrzeuges 10 gegenüber dem Schiffchen 18 mit einer seitlichen Verlagerung nach links«, Die Stellung B ist die genau entgegengesetzte Stellung, das heißt die untere Stellung des Fahrzeugs mit einer seitlichen Verlagerung nach rechts. Es ist klar, daß das Fahrzeug jede beliebige Zwischenstellung einnehmen kann.

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Gemäß Fig_o4 wird das Schiffchen 18 durch das Verbindungsstück 22 gehalten, das durch eine im Innern eines rohrförmigen Trägers 48 gleitend gelagerte Stange 46 verlängert ist» Das Ende 50 des rohrförmigen Trägers 48 ist mittels Zapfen 52,54 dreh- oder schwenkbar in Lagern 56 und 58 gelagert, die mit dem Fahrzeug 10 fest verbunden sind» Die koaxialen Zapfen 52,54 erstrecken sich parallel zur allgemeinen Richtung der Schienen in der oben beschriebenen Weise, so daß sie eine Bewegung des Verbindungsstückes 22 in einer zur Richtung der Schienen lotrechten Ebene ermöglichen., Die Zapfen 52,54 entsprechen der Querachse 40 gemäß den Fig„l und 2«.

Die Stange 46 ist vorteilhafterweise zylindrisch ausgebildet ,und in an sich bekannter Weise verhindert ein Kniegelenk 60, dessen einer Schenkel am Stangenende 50 und dessen anderer Schenkel an der Stange 46 angelenkt ist, eine Drehbewegung der Stange um ihre Achse,, Das Ganze bildet eine über die Zapfen 52,54 gelenkig verbundene teleskopartig ausziehbare Vorrichtung, Ein Gegengewicht 62 ist auf dem äußeren Teil des rohrförmigen Trägers 48 verschiebbar gelagert und mit der Stange 46 derart mechanisch verbunden, daß jede Verlagerung der Stange gegenüber dem Träger 48 eine entsprechende Verlagerung des Gegengewichts 62 in umgekehrter Richtung zur Folge hat. Bei dem in Fig.4 dargestellten -Ausführungsbeispiel ist die Masse des Gegengewichts 62 gfeich der.Masse des Schiffchens 18,und

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das Ganze ist derart angeordnet, daß das Schiffchen und das Gegengewicht sich gegenüber der durch die Zapfen 52,54-festgelegten Achse stets in Symmetrielage befinden,, Die ganze Anordnung ist für jede Stellung der teleskopartig verschiebbaren Vorrichtung im wesentlichen ausgeglichen, wobei die durch die nicht ausgeglichene Masse des Verbindungsstückes 22 bedingten Abweichungen praktisch vernachlässigt werden können»

Die Bewegungsübertragung zwischen der Stange 46 und dem Gegengewicht 62 kann auf eine beliebige bekannte Art erfolgen«, Als Beispiel ist in Pig«4 schematisch ein Verbindungssystem mittels Kerbriemen dargestellt» Der rohrförmige Träger 48 weist zwei Schlitze auf, die sich längs der beiden Mantellinien erstrecken, wobei ein endloses Band in Form eines eingekerbten Gurtes 64-, 66 in diese beiden Schlitze eingreift«, Jeder Gurt 64,66 ist zwischen zwei Endumlenkrollen 68,68' bzw-70,70* gespannt, wobei die beiden Riementrumms parallel zur Außen- bzw=Innenfläche des rohrförmigen Trägers 48 verlaufen«, Das Gegengewicht 62 ist mit den Außentrumms jedes Riemens-64,66 durch Verbindungsklammern 72 fest verbunden, während die Stange 46 mit den Innentrumms jedes Riemens durch Klammern 74 fest verbunden ist» Es ist nun leicht einzusehen, daß eine Verschiebung des Schiffchens 18 in der durch den Pfeil F¹ in Fig_e 4 bezeichneten Richtung eine Bewegung des Innentrumms der Riemen 64,66 in der durch den Pfeil F¹ bezeichneten

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Richtung bewirkt, während die äußeren Trurmssich natürlich in der umgekehrten Richtung bewegen und das Gegengewicht 62 über die Verbindungsklammern 72 ebenfalls in umgekehrter Richtung entsprechend dem Pfeil F" mitnehmen«

Aus den Fig=5 bis 8 ist ein dem System der Fig„l bis 3 ähnliches Verbindungssystem ersichtlich-, das mit einer durch Federkraft wirkenden Ausgleichsvorrichtung versehen istο Die gleichen Bezugsziffern bezeichnen Bauteile, die denen der FIg₀I bis 3 ähnlich sind oder mit ihnen übereinstimmen«, An einem Punkt 76 des Hebels 30 ist ein Schwenkarm 78 angelenkt, der in seiner in Fig_o5 dargestellten Normallage mit dem Hebel 30 ausgerichtet ist» Das entgegengesetzte Ende 79 des Schwenkarms 78 ist mit einem Umlenkdreieck 80 gelenkig verbunden, das schwenkbar, auf einer festen Achse 82 gelagert ist. Eine Zugfeder 83 ist an einem festen Punkt 84 und an einem Punkt 85 des Umlenkdreiecks 80 befestigt, so daß auf dieses Dreieck ein Kräftepaar gegenüber der festen Gelenk achse 82 ausgeübt wird., durch das das Dreieck 80 sich im Uhrzeigersinn zu verschwenken bestrebt ist» In der in Fig„5 dargestellten normalen Betriebslage sind der Schwenkarm 78 und der Hebel 30 ausgerichtet, und die Wirkung der Feder 83 wird auf die feste Achse 38 übertragen, ohne auf den Pantographen ' eine verformende Kraft auszuüben= Das gleiche gilt für jede Lage des Schiffchens, wobei die Ausrichtung des Schwenkarms 6 78 und des Hebels 30, insbesondere bei vertikalen Bewegungsänderungen, wie sie in den Fig.„ 7 und S dargestellt sind, erhalten bleibt= 2 Q 9 8 2 6 /0 7 3 7

Ein Umlenkdreieck 87 ist auf einer Gelenkverbindung 86 der Hebel 28,32 gelagert und an einem Punkt 88 der Wirkung einer Druckfeder 89 ausgesetzt, die sich gegen einen festen Punkt 90 abstützt» Eine angelenkte Pleuelführungsstange ist an einem ihrer Enden an einem festen Punkt 92 drehbar' und mit ihrem anderen Ende an einem Punkt 9 3 des Umlenkdreiecks 87, der von den Punkten 86 und 88 entfernt liegt_s ebenfalls drehbar angeordnet» Die aus der Feder 89 und dem ( Umlenkdreieck 87 bestehende Ausgleichsvorrichtung ist so ausgelegt, daß in der in Fig»5 dargestellten Normallage sich die Gelenkpunkte 90,88,86 in einer Linie befinden, um auf den Pantographen bzw» das Gelenkparallelogramm eine senkrecht nach unten gerichtete Kraft F_R zu übertragen, deren Drehmoment F_n χ b. gegenüber dem Gelenk 38 das aus dem Gewicht des Schiffchens 18 resultierende Drehmoment Ng χ bp·ausgleicht.

Die Ausgleichsvorrichtung gemäß den Fig„5 bis 8 arbeitet in_ folgender Weise :

Jede Verschiebung des Schiffchens 18 gegenüber dem Fahrzeug 10 läßt sich in eine horizontale Translationsbewegung und in eine Drehbewegung um das Gelenk 38 zerlegen. Um das Ver-

i ständnis der Arbeitsweise zu erleichtern, empfiehlt es sich, diese beiden Bewegungen streng zu unterscheiden, obwohl sie im allgemeinen beide zusammen auftreten»

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Seitliche Verschiebung (Fig-„ 5 , Fig_o 6) .Bei einer .horizontalen seitlichen Verschiebung des Schiffchens 18 und- zwar aus der in Fig_o5 dargestellten Lage in eine in Fig_e6 dargestellte Lage, schwenkt der Pantograph um das Gelenk 38, wobei der Punkt 86 fest bleibt» Das Ausgleichssystem mit dem Umlenkdreieck 87 bewegt sich nicht und übt stets auf die Gelenkverbindung 86 eine Kraft F_n aus» Der Schwenkarm 78 nimmt eine geneigte Lage ein und überträgt auf den Hebel 30 ein Drehmoment, das den letzterem um das Gelenk 38 sich im Uhrzeigersinn drehen läßt« Durch geeignete Wahl der Charakteristik der Zugfeder 83 und zweckentsprechende Anordnung des Schwenkarms 78 ist es möglich, ein ausgleichendes Drehmoment zu erhalten, durch welches das umgekehrte Drehmoment aufgehoben wird,, das' unter der Einwirkung der Kräfte N und F den Pantographen in die in Fig.5 dargestellte Normallage zurückzuführen bestrebt ist. Die Erfahrung hat gezeigt, daß innerhalb der Grenzwerte, zwischen denen sich das Schiffchen verschiebt, dieser Ausgleich mit einer über 3 % liegenden Genauigkeit erzielt werden kann. Es ist leicht einzusehen, daß bei einer Verschiebung in entgegengesetzter Richtung, beispielsweise gemäß den Figuren nach rechts, das aus der Wirkung des Schwenkarms 78 resultierende Drehmoment umgekehrt verläuft wie übrigens auch das Rückholmoment in die Ausgleichsstellung. Das Ausgleichssystem mit dem Umlenkds-reieck 87 tritt also bei einer solchen Translationsbewegung nicht in Funktion.

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S.chwenkbewegung, Bei einer Schwenkbewegung aus der in Fig«, 5 dargestellten Normallage in eine in Fig,7 oder Fig» 8 dargestellte Lage bleiben die Hebel 30,32 senkrecht, während die Hebel 26,28 um ihre Gelenkachsen schwenken, um eine geneigte Lage einzunehmen» Der Schwenkarm 78 bleibt mit dem Hebel 30 ausgerichtet, und die Wirkung der Feder 83 ist folglich null. In der in Fig» 7 dargestellten Lage hat sich der Gelenkpunkt 88 nach oben verschoben und dem durch die Pleuelstange 91 geführten Umlenkdreieck 87 eine Schwenkbewegung erteilt, die den Befestigungspunkt 88 der Druckfeder 89 nach.rechts und nach oben verschiebt« Aus dem Zusammendrücken der Druckfeder 89 resultiert eine verstärkte Kraft F„, deren aktive, auf die Gelenkverbindung 88 wirkende Komponente -R, aufgrund der aus dem Dreieck 87 resultierenden Hebelwirfcung verringert wird» Eine geeignete Wahl der Charakteristiken ermöglicht esj das Gewicht des Schiffchens unabhängig von seiner vertikalen Lage im Gleichgewicht zu -halten«, '

In FIg₀ 833t die Läge des Verblndungssystems bei einer Verschiebung des Schiffchens 18 nach oben dargestellt» Man erkennt-, daß In diesem Falle die aus einer Verlängerung der Druckfeder 8-9 resultier ende Kraft F- durch eine ver-.stärkte Hebelarmwirkung ausgeglichen wird,, die eine verstärkte wirksame -Kraft F^ -liefert»

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Die Pig»9 und 10 stellen eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar,bei der das Schiffchen 18 mit dem Ende einer vertikalen Stange 116 über ein Kugelgelenk 24 oder ein Universalgelenk mit federnden Teilen 120 gelenkig verbunden ist, durch die geringfügige Verschiebungen des Schiffchens gegenüber der Stange 116. ermöglicht werden. Das Kugelgelenk 24 kann auch aus zwei konzentrischen Hülsen bestehen, deren eine mit der Stange 116 und deren andere mit dem Körper des Schiffchens 18 fest verbunden ist, wobei der Abstand zwischen den beiden Hülsen mit einer elastischen Masse, z.B.Gummi, ausgefüllt ist» '"Das Kugelgelenk 24 liegt vorteilhafterweise 'im Symmetriemittelpunkt oder Widerstandsmeittelpunkt des Schiffchens 18. Die Stange 116 erstreckt sich in einer im wesentlichen vertikalen Richtung und ist an zwei ihrer Punkte 122 und 124, die in der Mitte von Pleuelarmen 126 und 128 mit Abstand angeordnet sind, gelenkig gelagert.

Ein Ende eines jeden Pleuelarmes 126,128 ist an der Stelle 132 an einem Schwenkhebel 134 angelenkt, der schwenkbar an einem festen Punkt 136 gelagert ist, wobei der Begriff "fest" im Sinne von "mit dem Fahrzeug 10 fest verbunden " verwendet wird. Der Pleuelarm 128 besitzt rechts von der Gelenkverbindung 132 einen Durchbruch bzw.Schlitz 131, der eine geringfügige Verschiebung des Pleuelarms ■' 128 gegenüber der Gelenkverbindung 132 im Falle einer seitlichen Verschiebung zuläßt, wie- sie im folgenden unter Bezugnahme auf Fig.Io ausführlicher beschrieben werden wird.

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Die entgegengesetzten Enden 130 und 138 der Pleuelarme 126,128 sind jeweils mit Sciffenkhebeln 140,142 gelenkig verbunden, die parallel zum Schwenkhebel 134 verlaufen, aber in entgegengesetzter Richtung dazu in bezug auf die senkrechte Stange 116. Der Schwenkhebel 140 besitzt einen abgewinkelten Arm 144, der an einem festen Punkt 146 schwenkbar gelagert ist. Das Ende des Schwenkhebels 142 ist mittels eines Gelankes 148 an einer Stange 150 befestigt, die sich im wesentlichen parallel zur senkrechten Stange 116 erstreckt und deren oberes Ende an einem festen Punkt 152 schwenkbar gelagert ist. Die verschiedenen vorerwähnten Hebel bestehen vorzugsweise aus parallel im Abstand voneinander angeordneten Hebelpaaren, die die Gelenkverbindungen erleichtern und die mechanische Festigkeit des Gelenksystems erhöhen.

Eine Verschiebung der Stange 116 im Anschluß an eine Absenkung des Schiffchens 18 verschiebt die Punkte 122 und 124 der Pleuelarme 126 und 128 nach unten und bewirkt eine Schwenkung des Schwenkhebels 134 um die Gelenkachse 136.Bei dieser Verschiebung beschreibt das Gelenk 132 eine Kreislinie um den Drehmittelpunkt 136. In ähnlicher Weise beschreiben die Punkte 130 und 138 Kreislinien jeweils umgekehrter Krümmung um den Drehmittelpunkt 146 und 148. Es ist nun leicht einzusehen, daß aufgrund der im wesentlichen gleichen Länge der Schwenkhebel 134, 140, 142 die Punkte

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124 und 122 im wesentlichen eine durch die Achse der Stange 116 definierte Bahn beschreiben, welche bei dieser Abwärtsbewegung praktisch längs der Achse der Stange erfolgt. Eine solche Bewegung ist in der Mechanik unter der Bezeichnung Dreigliedbewegung bekannt.

Bei einer seitlichen Verschiebung des Schiffchens 18, beispielsweise in der durch den Pfeil F in Fig.10 angedeuteten Richtung, wird die Stange 116 veranlaßt, um den Gelenkpunkt 122 zu schwenken, der durch die Schwenkhebel 134 und 140 festgehalten wird. Diese Schwenkbewegung be-'wirkt eine Verschiebung des Punktes 124. und des Endes 138 in Richtung des Pfeiles F.. Diese Verschiebung wird durch den Durchbruch bzw.Schlitz 131 ermöglicht„ Diese Translation des Gelenkpunktes 138 wird durch den Hebel 142 auf den Punkt 148 übertragen, welcher der Stange 150 eine Schwenkbewegung um den festen Gelenkpunkt 152 erteilt und dadurch die Stange 150 in Richtung des Pfeiles F„ entgegen der Verschiebungsrichtung der Stange 116 bewegt.

Die Vorrichtung^ zum Ausgleich des Gewichts des Schiffchens 18 besteht aus einer Zugfeder 154, die an einem festen Punkt 156 verankert ist und mit ihrem entgegengesetzten Ende in der Mitte 158 eines Pleuelarmes 16o befestigt ist. Das eine Ende des Pleuelarms 160 ist mittels eines Gelenkes 162 an dem Arm 144 befestigt, während das andere Ende mittels eines Gelenkes 164 an einem Schwenkhebel 166

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angeordnet ist,' der in der in Fig.10 dargestellten Normallage parallel zum Arm 144 verläuft und an einem festen Punkt 168 schwenkbar gelagert ist. Im Verlauf einer Schwenkbewegung des Schwenkhebels 140 und seines Armes 144 um das Gelenk 146 wird der Punkt 158 veranlaßt, sich im· wesentlichen auf einer geraden Linie zu bewegen, die in Fig.9 mit X,X¹ bezeichnet ist» Die Verschiebung des Punktes ändert die Wirkungslinie der Zugfeder 154 und gestattet einen Ausgleich der verminderten oder erhöhten Federkraft als Folge einer Verkürzung oder Verlängerung der Zugfeder 154. Das aus'der Zugfeder 154 und dem Pleuelarm 160 bestehende System ermöglicht es, das Gewicht des Schiffchens 18 in jeder vertikalen Lage auszugleichen»

Das Ausglerchsystem besteht Im Falle, einer seitlichen Verschiebung aus einer Masse 170, die sich- z„B_o mit Hilfe von Stützrollen 172 auf einer ortsfesten Konvexen Rampe 174 verschieben kann« Der mittlere Teil dieser Rampe ist als horizontales Lager 176 ausgebildet« Die Masse 17O weist einen Bolzen 178 auf, der in einen im Ende der Stange 150:': vorgesehenen vertikalen Schlitz 180 eingreift. Ein Schwenken der Stange 150, z.B. in Richtung des Pfeiles F„, bringt die Masse 170 auf der Rampe 174 in eine geneigte Lage; dabei hat die Schwerkraft das Bestreben, die Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles F„ zu verstärken. Das resultierende Drehmoment kann so bemessen werden, daß es das aufgrund der seitlichen Verschiebung in Richtung des Pf ei-

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les F durch das Schiffchen 18 ausgeübte Drehmoment genau kompensiert»

In einer Kurve sind das Schiffchen 18 und die Masse 170 Zentrifugalkräften ausgesetzt, die ihrer jeweiligen Masse proportional sind und sich in der gleichen Richtung auswirken„ Durch geeignete Wahl der Massen und der Hebelarme ist es möglich, einen vollkommenen Ausgleich der aus den vorerwähnten Zentrifugalkräften resultierenden Drehmomente zu erzielen» Natürlich kann das System der auf einer Rampe 174 beweglichen Masse 170 beispielsweise durch ein Pendelsystem ersetzt werden. Die Rampe 174 ist mit dem Fahrzeug 10 starr verbunden»

Sämtliche Gelenkverbindungen des vorstehend beschriebenen Hebelsystems bestehen aus horizontalen Achsen, die parallel zur Fortbewegungsbahn der Fahrzeuge verlaufen« Die als fest bezeichneten Schwenkachsen 136, 146, 152, 168 sind selbstverständlich Achsen, die mit einem schematisch dargestellten Stützträger 18 2 fest verbunden sind, der wiederum an der Seitenwand des Fahrzeugs 10 befestigt ist und aus der letzteren seitlich herausragt.

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Claims (1)

1. -21 -

   Patentansp r ü ehe

   1. J Stromversorgungsvorrichtung für ein Fahrzeug, das sich auf einer Bahn fortbewegen kann, insbesondere zur Stromversorgung eines linearen elektrischen Antriebsmotors für e,in Landfahrzeug, mit Stromzuführungs-und Stromabnahemschienen, die sich im wesentlichen parallel längs der Fortbewegungsbahn erstrecken und zueinander so angeordnet sind, daß sie eine Stromabnahmebahn bilden, die mittels Schleifbürsten,die mit den Schienen zusammenarbeiten, mechanisch ein zur Halterung der Schleifbürsten dienendes Schiffchen sowie ein Verbindungsystem führen können, welches das Schiffchen mechanisch mit dem Fahrzeug verbindet und imstande ist, eine Zugkraft auf das Schiffchen zu übertragen,sowie die seitlichen und vertikalen Lageänderungen des Schiffchens und des Fahrzeugs auszugleichen, die durch die Stromabnahmebahn bzw. durch die Fortbewegungsbahn geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Längsrichtung der Stromabnahmebahn im wesentlichen lotrecht sich erstreckende Haltestange, deren eines Ende mit dem Schiffchen über eine Gelenkverbindung verbunden ist und deren anderes Ende ein Element des Verbindungssystems bildet, mit wenigstens einer Schwenkachse parallel zur Bahnrichtung, so daß die Haltestange in einer zu den." Stromschienen im wesentlichen senkrechten Ebene verläuft und sich in dieser Ebene bewegen kann, und eine Ausgleichsvorrichtung vorgesehen ist, die die Gesamtanordnung von

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   Schiffchen und Verbindungssystem für alle der normalen Betriebslage benachbarten Stellungen des Schiffchens gegenüber dem Fahrzeug unabhängig von der Größe der Zugkraft in indifferentem Gleichgewicht halten kann_o

   2. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange sich im wesentlichen senkrecht erstreckt und daß das Verbindungssystem so angeordnet ist, daß die Stange eine axiale Bewegung und eine Schwenkbewegung ausführen kann, daß die Ausgleichsvorrichtung eine Feder mit veränderlicher Wirkungslinie aufweist, so daß das Stützmoment für das Schiffchen bei seinen vertikalen Verschiebungen und ein Gewichtssystem zum Ausgleich bei seitlichen Verschiebungen des Schiffchens konstant gehalten werden.

   3. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsvorrichtung ein von dem Verbindungssystem getragenes Gegengewicht aufweist, das sich bei Relativbewegüngen des Schiffchens in bezug auf das Fahrzeug verschieben kann, um die Schwerpunkte des Schiffchens und des Gegengewichts sowie die Schwenkachse im wesentlichen in einer Linie zu halten, wobei das Verhältnis der Entfernungen zwischen den beiden Schwerpunkten und der Schwenkachse umgekehrt proportional zur Masse des Schiffchens und des Gegengewichts gehalten wird, um das indifferente Gleichgewicht aufrechtzuerhalten.

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   4o Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange gerade.".ausgebildet und auf der Schwenkachse an einem Punkt zwischen dem Schiffchen und dem '"Gegengewicht, die beide von der Haltestange getragen werden, drehbar befestigt ist.

   5. Stromve'rsorgungsvorrichtung nach Anspruch l_ydadurch gekennzeichnet, daß die gerade Haltestange aus einer teleskopartig ausziehbaren Einheit besteht mit einem ersten Element, das- schwenkbar auf der mit dem Fahrzeug fest verbundenen Achse gelagert ist, mit einem zweiten Element, das gegenüber dem ersten Element in Längsrichtung verschiebbar ist und an seinem freien Ende das Schiffchen trägt, und mit einem dritten Element, das als in Längsrichtung verschiebbares Gegengewicht ausgebildet und mechanisch mit dem zweiten Element so verbunden ist, daß die 'Verschiebebewegungen der beiden letztereren Elemente umgekehrt proportional erfolgen.

   -6«, Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Verbindungssystem angelenkte Schwenkarme aufweist, so daß ein Pantograph entsteht, dessen einer Arm das Schiffchenund ein zugeordneter Arm das Gegengewicht trägt, wobei die jeweiligen Längen der Schwenkarme so gewählt sind, daß ihr Verhältnis in jeder entsprechenden Lage des Schiffchens gegenüber der Schwenkachse erhalten bleibt.

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   7o Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange sich in der normalen Betriebslage, im wesentlichen horizontal erstreckt»

   8. Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungssystem Gelenkhebel aufweist, die einen Pantographen bilden, von dem der eine der Hebel die Haltestange bildet und dessen Winkel in der normalen Betriebslage im wesentlichen rechte Winkel sind, und daß die Ausgleichsvorrichtung zwei Federn aufweist, die mit den Gelenkhebeln in der Weise verbunden sind, daß sie bei-Verformungen des Pantographen entsprechen! der einen oder anderen Richtung der Gelenkhebel des Pantographen ein indifferentes Gleichgewicht gewährleisten und aufrechterhalten.

   9o Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltestange sich in der normalen Betriebslage im wesentlichen horizontal erstreckt, wobei die Gelenkhebel des Panteographen horizontal und vertikal verlaufen»

   10= Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder eine lineare Charakteristik und eine Wirkungslinie gegenüber dem Pantographen aufweist, die in Abhängigkeit von den horizontalen oder vertikalen Verformungen des Pantographen veränderlich und damit ein indifferentes Gleichgewicht gewährleistet ist.

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   11ο ' Stromversorgungsvorrichtungnach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feder mechanisch mit einem der Gelenkhebel des Pantographen durch einen angelenkten Schwenkarm verbunden ist,- der in der normalen Betriebslage sich mit dem zugeordneten Hebel im wesentlichen in einer Linie befindet.

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