DE3641084A1 - Halbscherenstromabnehmer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Oberschere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkein­ richtung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg auf­ weist, wobei die Wippe an der Oberschere federnd gehalten ist.

Durch die immer höher werdenden Fahrgeschwindigkeiten von elektrischen Triebfahrzeugen werden an die Stromabnehmer dieser Fahrzeuge steigende Ansprüche gestellt, um einen möglichst unterbrechungsfreien Kontakt zwischen Stromab­ nehmer und Fahrleitung zu gewährleisten. Der Stromabneh­ mer muß im Betrieb Fahrdrahthöhenunterschiede von über 1 m bewältigen. In den Schnellfahrabschnitten oder auf Neubaustrecken sind hingegen die Fahrleitungen in der Re­ gel ohne wesentlichen Höhenunterschied zur Schiene ver­ legt. In diesen Abschnitten müssen die Schleifstücke, be­ dingt durch die unterschiedliche Elastizität der Oberlei­ tung, einerseits in der Mitte eines Mastfeldes und ander­ seits an den Enden (Stützpunkten) desselben und durch dynamische Einflüsse Höhenunterschiede bis etwa 200 mm bewältigen.

Aus der AT-PS 3 22 630 ist ein Stromabnehmer mit zwei übereinander angeordneten, das Schleifstück tragenden Stützeinrichtungen bekannt, wobei die Wippe über die obere Stützeinrichtung federnd an der unteren Stützein­ richtung gehalten ist. Bei diesem Stromabnehmer soll bei kleineren Hüben nur die obere Stützeinrichtung arbeiten und die untere Stützeinrichtung nicht. Dieser bekannte Stromabnehmer besitzt ein sehr großes Gesamtgewicht und einen vergleichsweise komplizierten Aufbau, da im wesent­ lichen zwei Halbscheren übereinander angeordnet sind.

Eine ähnliche Konstruktion ist in der EP-A 1-00 60 189 beschrieben, bei welcher die Wippe am oberen Ende der Halbschere über eine weitere kleine Schere befestigt ist. Dank einer zwischen der Wippe und dem oberen Ende der Halbschere vorgesehenen, im wesentlichen lotrecht ausge­ richteten Feder kann sich die Wippe relativ zur Ober­ schere vertikal bewegen. Auch hier liegt eine vergleichs­ weise aufwendige Konstruktion vor, da eine zweite gefe­ derte Schere vorgesehen sein muß.

Weitere Konstruktionen von Stromabnehmern für elektrische Triebfahrzeuge, bei welchen die Wippe federnd gehalten ist, sind aus der AT-PS 2 54 941, der AT-PS 3 45 894 und der DE-OS 30 33 449 bekannt. Alle diese Konstruktionen besitzen federnd gegenüber dem in sich starren oberen Teil der Stützeinrichtung montierte Wippen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in seinem Gesamtgewicht möglichst leichten Stromabnehmer der ein­ gangs genannten Gattung anzugeben, bei dem Fahrdraht­ höhenunterschiede bis ca. 200 mm die Vertikalbewegung einer möglichst geringen Masse bewirken und wobei die Masse der Halbschere bei diesen Hüben möglichst nicht bewegt werden muß.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Halbsche­ renstromabnehmer der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Oberschere durch ein Federelement elastisch nachgiebig ausgebildet ist.

Bei der Erfindung kann sich die Wippe gegenüber der Sche­ re vertikal bewegen, so daß ohne die Anordnung zusätzli­ cher Scheren, wie bei den bekannten Stromabnehmern, zur Federung der einzeln gefederten Schleifstücke ein Feder­ weg hinzukommt.

Die Erfindung bewirkt, daß durch Minderung der am Fahr­ draht wirksamen Masse des Stromabnehmers die Kraftampli­ tuden und somit der Verschleiß von Fahrdraht und Schleif­ stücken gesenkt werden. Bei Erhöhung der Fahrgeschwindig­ keit bzw. bei mehreren am Fahrdraht anliegenden Stromab­ nehmern wird der derzeitige Verschleiß nicht vergrößert.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Stromab­ nehmers liegt darin, daß kleinste Hubwege, das sind Wege bis etwa 60 mm Hub, nur von den einzeln gefederten Schleifstücken mit ihrer geringen Masse, und Hübe bis zu einem Ausmaß von etwa 200 mm von der Wippe übernommen werden und daß erst Hübe über 200 mm Bewegungen der Halb­ schere selbst benötigen. Durch die erfindungsgemäße Kon­ struktion ergibt sich auch ein sehr einfacher und leich­ ter Aufbau des Halbscherenstromabnehmers, dessen Funktion weitgehend von Witterungseinflüssen unabhängig ist.

Mit besonderem Vorteil ist im Rahmen der Erfindung vorge­ sehen, daß eine im wesentlichen parallel zur Oberschere verlaufende Parallelogrammstange vorgesehen ist, welche die Wippe mit der Unterschere verbindet und die ein dämpfend wirkendes, an sich bekanntes Längenausgleichs­ element enthält. Eine derartige Parallelogrammstange, in der ein dämpfend wirkendes Längenausgleichselement vor­ gesehen ist, ist an sich aus der AT-PS 3 58 627 bekannt, wo es dazu dient, die Verdrehung der Wippe zu dämpfen. Auch bei der AT-PS 2 59 652 dient der zwischen Oberschere und Unterschere angeordnete Stoßdämpfer dazu, die Höhen­ bewegungen des Stromabnehmers zu dämpfen. Beim erfin­ dungsgemäßen Stromabnehmer übernimmt das Längenaus­ gleichselement der Parallelogrammstange zusätzlich die Aufgabe, den Längenausgleich zu übernehmen, wenn die Oberschere des erfindungsgemäßen Halbscherenstromabneh­ mers ohne Einfedern der Halbschere in sich elastisch nachgibt, wobei gleichzeitig die federnden Bewegungen der Oberschere gedämpft werden.

In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß der obere Teil der Oberschere, an dem die Wippe befestigt ist, als Blattfeder ausge­ bildet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Oberschere aus zwei miteinander gelenkig verbundenen Teilen besteht, wobei der obere Teil der Oberschere, an dem die Wippe befestigt ist, am unte­ ren Teil oder im Gelenk zwischen Unterschere und Ober­ schere federnd abgestützt ist. Diese Ausführungsform der Erfindung kann sich noch dadurch auszeichnen, daß mit dem oberen Teil der Oberschere ein weiterer Hebelarm vorgese­ hen ist, der über eine mit ihm gelenkig verbundene Schub­ stange an einer Feder, insbesondere einer Luftbalgfeder angreift, die im Bereich des Gelenkes zwischen Untersche­ re und Oberschere vorgesehen ist.

Da beim erfindungsgemäßen Halbscherenstromabnehmer gerin­ gere Höhenunterschiede des Fahrdrahtes durch vertikale Bewegungen der Wippe aufgefangen werden, ohne daß sich die Halbschere selbst bewegen braucht, kann in einer Aus­ führungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß das Ge­ lenk, über das die Unterschere am Grundrahmen verschwenk­ bar befestigt ist, wahlweise, z.B. mittels einer Festhal­ tekupplung, blockierbar ist, daß ein Bewegungen zwischen den beiden Teilen der Oberschere erfassender Sensor vor­ gesehen ist, der über eine Steuerleitung mit der Arre­ tierung für das Gelenk zwischen Unterschere und Grund­ rahmen verbunden ist, und daß der Sensor über die Steuer­ leitung an die Festhaltekupplung einen Befehl zum Aufhe­ ben der Blockierung des Gelenkes zwischen Unterschere und Grundrahmen abgibt, sobald eine Bewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil der Oberschere einen vorgegebenen Wert überschreitet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß bei Hüben, die von der Wippe aufge­ fangen werden können, gewährleistet ist, daß sich die Halbschere selbst nicht bewegt, d.h. beispielsweise ein­ federt oder sich streckt.

Die Erfindung betrifft weiters einen Halbscherenstrom­ abnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Oberschere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrichtung, die Zugfedern oder einen Luft­ federbalg aufweist.

Die weiter oben wiedergegebene Aufgabe wird bei diesem Halbscherenstromabnehmer erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberschere im Gelenk zur Unterschere zusätzlich gelagert ist und über einen Hebel am Gestänge mit einer Feder oder gesteuerten Luftfeder abgestützt ist, derart, daß die Oberschere unabhängig von der Unterschere Hub­ bewegungen ausführen kann.

Mit der Erfindung kann sich die Oberschere und damit die von ihr getragene Wippe gegenüber der Unterschere, ohne daß sich diese ihrerseits bewegt, vertikal bewegen, so daß ohne die Anordnung zusätzlicher Scheren, wie bei den bekannten Stromabnehmern, zur Federung der einzeln gefe­ derten Schleifstücke ein Federweg hinzukommt.

Auch diese Maßnahme der Erfindung bewirkt, daß durch Minderung der am Fahrdraht wirksamen Masse des Strom­ abnehmers die Kraftamplituden und somit der Verschleiß von Fahrdraht und Schleifstücken gesenkt werden. Bei Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bzw. bei mehreren am Fahrdraht anliegenden Stromabnehmern wird der derzeitige Verschleiß nicht vergrößert.

Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Stromab­ nehmers liegt wie bei den anderen Ausführungsformen da­ rin, daß kleinste Hubwege, das sind Wege bis etwa 60 mm Hub, nur von den einzeln gefederten Schleifstücken mit ihrer geringen Masse, und Hübe bis zu einem Ausmaß von etwa 200 mm von der Oberschere übernommen werden und daß erst Hübe über 200 mm Bewegungen der Halbschere selbst benötigen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung schema­ tisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 in Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines Halbscherenstromabnehmers,

Fig. 2 in Seitenansicht eine zweite Ausführungsform eines Halbscherenstromabnehmers,

Fig. 3 ebenfalls in Seitenansicht eine dritte Ausfüh­ rungsform und

Fig. 4 schematisch in Seitenansicht ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel eines Halbscherenstromabnehmers.

Ein in Fig. 1 schematisch wiedergegebener Halbscheren­ stromabnehmer ist auf einem Grundrahmen 1 mit integrier­ tem Antrieb montiert, wobei am Grundrahmen 1 eine Unter­ schere 2 und eine im wesentlichen parallel zu ihr verlau­ fende Kuppelstange 3 gelenkig befestigt ist. Mit der Un­ terschere 2 ist eine Oberschere, bestehend aus den Teilen 4 und 5, gelenkig verbunden. Am freien Ende der Obersche­ re 4, 5 ist eine Wippe 8 befestigt. Ein nach unten wei­ sender Teil der Wippe 8 ist über eine Parallelogrammstan­ ge 6, in der ein Längenausgleichselement 7 vorgesehen ist, mit der Unterschere 2 verbunden. Das Längenaus­ gleichselement 7 kann die in der AT-PS 3 58 627 beschrie­ bene Konstruktion besitzen und erlaubt hydraulisch ge­ dämpfte Längenänderungen der Parallelogrammstange 6.

Der obere Teil 5 der Oberschere 4, 5 ist im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Blattfeder ausgebildet, so daß die Wippe 8 vertikal federn kann, ohne daß sich die Halbschere, bestehend aus den Teilen 2, 3 und 4, bewegt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Ober­ schere aus zwei über ein Gelenk 11 miteinander verbunde­ nen Teilen, nämlich dem unteren Teil 4 und dem oberen Teil 5, zusammengesetzt. Der obere Teil 5 trägt an seinem freien Ende wieder die Wippe 8. Mit dem oberen Teil 5 der Oberschere ist über einen senkrecht zum oberen Teil 5 ausgerichteten Hebelarm eine Schubstange 10 gelenkig ver­ bunden, die ihrerseits mit einer im Gelenk zwischen Unterschere 2 und Oberschere 4, 5 abgestützten Feder 9, z.B. einer Luftbalgfeder, verbunden ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann der obere Teil 5 der Oberschere elastisch nachgeben, so daß Höhenbewegungen der Wippe 8 ohne Einfedern der Halbschere, bestehend aus den Teilen 2, 3 und 4, möglich sind.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform entspricht im we­ sentlichen der von Fig. 2, wobei jedoch im Bereich des Gelenkes 11 zwischen den beiden Teilen 4 und 5 der Ober­ schere ein Sensor 12 vorgesehen ist, der das Ausmaß der Verschwenkung des oberen Teiles 5 der Oberschere gegen­ über deren unteren Teil 4 erfaßt. Weiters ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dem Gelenk, das die Un­ terschere 2 mit dem Grundrahmen 1 verbindet, eine Fest­ haltekupplung 14 zugeordnet, die mit Hilfe eines nicht näher gezeigten Stellgliedes geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Bei geschlossener Festhaltekupplung 14 sind Bewegungen der Unterschere 2 gegenüber dem Grundrahmen 1 unterbunden (blockiert). Die Festhaltekupplung kann auch am Gelenk zwischen Unter- und Oberschere 2 und 4 angeord­ net sein.

Der Sensor 12 ist über eine schematisch angedeutete Steuerleitung 13 mit der Festhaltekupplung 14 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, beim Überschreiten eines vorwählbaren Bewegungsbereiches des oberen Teils 5 der Oberschere gegenüber deren unteren Teil 4 die Festhalte­ kupplung 14 zu lösen, so daß jetzt die Halbschere einfe­ dern oder aber sich strecken kann. Bei dieser Ausfüh­ rungsform, die auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausfüh­ rungsform verwirklicht werden kann, ist gewährleistet, daß die Halbschere selbst Bewegungen ausführen kann, wenn ein vorgegebener Bereich von vertikelen Relativbewegungen der Wippe 8 gegenüber der Halbschere (d.h. dem unteren Teil 4 der Oberschere), überschritten wird, wogegen die Halbschere blockiert bleibt, wenn sich die Wippe 8 inner­ halb des vorgegebenen Hubbereiches bewegt.

Der in Fig. 4 gezeigte Halbscherenstromabnehmer ist eben­ falls auf einem Grundrahmen 1 mit integriertem Antrieb montiert, wobei am Grundrahmen 1 die Unterschere 2 und die im wesentlichen parallel zu ihr verlaufende Kuppel­ stange 3 gelenkig befestigt ist. Mit der Unterschere 2 ist die aus den Teilen 4 und 5 bestehende Oberschere ge­ lenkig verbunden. Am freien Ende der Oberschere 4, 5 ist die Wippe 8 befestigt. Der nach unten weisende Teil der Wippe 8 ist über die Parallelogrammstange 6, in der das Längenausgleichselement 7 vorgesehen ist, mit der Unter­ schere 2 verbunden.

Der obere Teil 5 der Oberschere 4, 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Blattfeder ausgebildet, so daß die Wippe 8 vertikal federn kann, ohne daß sich die Halbschere, bestehend aus den Teilen 2, 3 und 4, bewegt oder die Oberschere besteht (ähnlich Fig. 2 oder 3) aus zwei über ein Gelenk miteinander verbundenen Teilen, wo­ bei der obere Teil über einen senkrecht zum oberen Teil 5 ausgerichteten Hebelarm und eine Schubstange mit einer im Gelenk zwischen Unterschere 2 und Oberschere 4, 5 abge­ stützten Feder, z.B. einer Luftbalgfeder, verbunden ist.

In Fig. 4 ist die Oberschere, die aus den Teilen 4 und 5 besteht oder auch in sich nicht federnd ausgebildet sein kann, wie eine Wippe im Gelenk zwischen Oberschere 4, 5 und Unterschere 2 drehbar gelagert. Das Drehmoment der Oberschere 4, 5 stützt sich über eine einstellbare Feder bzw. eine gesteuerte Luftbalgfeder 16 am oberen Gestänge 17 der Unterschere 2 und 3 ab. Die Oberschere 4, 5 kann somit Drehbewegungen mit geringem Ausschlag unabhängig von Hubbewegungen der Unterschere 2 ausführen. Der Halbscherenstromabnehmer kann zusätzlich mit einer Fest­ haltekupplung am Gelenk zwischen der Unterschere 2 mit dem Grundrahmen 1 ausgerüstet werden. Die Festhaltekupp­ lung kann über einen Sensor gesteuert werden, der die Bewegungen der Oberschere 4, 5 gegenüber der Unterschere 2 erfaßt, und die Festhaltekupplung löst, wenn die Bewe­ gungen der Oberschere 4, 5 ein vorgegebenes Ausmaß über­ schreiten.

Mit den erfindungsgemäßen Halbscherenstromabnehmern wird insbesondere auch bei hohen und höchsten Fahrgeschwin­ digkeiten ein optimales Kontaktverhalten erreicht, wobei auch bei einer Mehrfachtraktion, bei der zwei oder meh­ rere Stromabnehmer im Abstand voneinander zugleich am Fahrdraht anliegen, auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine befriedigende unterbrechungsarme Kontaktgüte gewähr­ leistet ist. Neben einer Verbesserung der Energieübertra­ gung an den Kontaktstellen wird eine Erhöhung der Befah­ rungsgeschwindigkeit bestehender Oberleitungssysteme und Minderung des Verschleißes am Fahrdraht und Schleif­ stücken erreicht.

Claims (8)

1. Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahr­ zeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Ober­ schere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrich­ tung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg auf­ weist, wobei die Wippe an der Oberschere federnd gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober­ schere (4, 5) durch ein Federelement elastisch nach­ giebig ausgebildet ist.

2. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine im wesentlichen parallel zur Oberschere (4, 5) verlaufende Parallelogrammstange (6) vorgesehen ist, welche die Wippe (8) mit der Un­ terschere (2) verbindet und die ein dämpfend wirken­ des, an sich bekanntes Längenausgleichselement ent­ hält.

3. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (5) der Oberschere (4, 5), an dem die Wippe (8) befestigt ist, als Blattfeder ausgebildet ist.

4. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschere aus zwei miteinander gelenkig (11) verbundenen Teilen (4, 5) besteht, wobei der obere Teil (5) der Oberschere (4, 5), an dem die Wippe (8) befestigt ist, am unteren Teil (4) oder im Gelenk zwischen Unterschere (2) und Oberschere (4, 5) federnd abgestützt ist.

5. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem oberen Teil (5) der Ober­ schere (4, 5) ein Hebelarm vorgesehen ist, der über eine mit ihm gelenkig verbundene Schubstange (10) an einer Feder, insbesondere einer Luftbalgfeder (9) angreift, die im Bereich des Gelenkes zwischen Unter­ schere (2) und Oberschere (4, 5) vorgesehen ist.

6. Halbscherenstromabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk, über das die Unterschere (2) am Grundrahmen (1) ver­ schwenkbar befestigt ist, wahlweise, z.B. mittels einer Festhaltekupplung (14), blockierbar ist, daß ein Bewegungen zwischen den beiden Teilen (4, 5) der Oberschere erfassender Sensor (12) vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung mit der Arretierung für das Gelenk zwischen Unterschere (2) und Grundrahmen (1) verbunden ist, und daß der Sensor (12) über die Steuerleitung (13) an die Festhaltekupplung (14) einen Befehl zum Aufheben der Blockierung des Gelen­ kes zwischen Unterschere (2) und Grundrahmen (1) ab­ gibt, sobald eine Bewegung zwischen dem oberen Teil (5) und dem unteren Teil (4) der Oberschere (4, 5) einen vorgegebenen Wert überschreitet.

7. Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahr­ zeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Ober­ schere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrich­ tung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschere (4) im Gelenk zur Unterschere (2) zusätzlich gelagert ist und über einen Hebel am Gestänge (17) mit einer Feder oder gesteuerten Luftfeder (16) abgestützt ist, der­ art, daß die Oberschere (4, 5) unabhängig von der Unterschere (2) Hubbewegungen ausführen kann.

8. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk, über das die Unter­ schere (2) am Grundrahmen (1) verschwenkbar befestigt ist, wahlweise, z.B. mittels einer Festhaltekupplung (14), blockierbar ist, daß ein Bewegungen der Ober­ schere erfassender Sensor vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung mit der Arretierung (14) für das Gelenk zwischen der Unterschere (2) und dem Grundrah­ men (1) verbunden ist, und daß der Sensor über die Steuerleitung (13) an die Festhaltekupplung (14) einen Befehl zum Aufheben der Blockierung des Gelen­ kes zwischen Unterschere (2) und Grundrahmen (1) ab­ gibt, sobald eine Bewegung der Oberschere (4, 5) einen vorgegebenen Wert überschreitet.