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Stromabnehmer mit Lenker-Geradführung für elektrisch betriebene Krananlagen,
schienengebundene und schienenlose Fahrzeuge Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer
mit Lenker-Geradführung für elektrisch betriebene Krananlagen, schienengebundene
und schienenlose Fahrzeuge.
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Es sind bereits Stromabnehmer für elektrisch betriebene Krananlagen
und Fahrzeuge bekannt, bei denen das am Fahrdraht gleitende Schleifstück mittels
eines unter Federwirkung stehenden, aus einzelnen Hebeln bestehenden Parallelogramms
gegen den Fahrdraht gedrückt wird. Der Zweck dieser bekannten Anordnungen besteht
darin, die Höhenunterschiede des Fahrdrahts gegenüber der Fahrbahn elastisch auszugleichen
und den erforderlichen Kontaktdruck des Schleifstücks gegen den Fahrdraht zu erzielen.
Mit Rücksicht auf die wechselnde Fahrtrichtung muß das Schleifstück bei Höhendifferenzen
der Stromleitung zwangsläufig senkrecht zum Fahrdraht bewegt werden, was man durch
ein Parallelogramm erzielt, dessen beide Arme mittels Lenker beweglich miteinander
verbunden sind.
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Jedoch weisen diese bekannten Anordnungen in der Praxis erhebliche
'.Mängel auf, die im wesentlichen darauf zurückzuführen sind, daß der seitens des
Schleifstücks auf den Fahrdraht ausgeübte Kontaktdruck bei verschiedener Höhe des
Fahrdrahts bzw. bei verschiedener Scherenhöhe nicht konstant, sondern unterschiedlich
ist. Es ist bei diesen Stromabnehmerausführungen bekannt, daß dieser Kontaktdruck
bei Verwendung von Zugfedern für die Scherenarme geringer
wird,
je mehr der Scherenstromabnehmer infolge niedrigerer Höhe des Fahrdrahts zusammengedrückt
wird. Hierdurch wird dann der Kontaktdruck unzulässig klein, so daß Funkenbildung
eintritt und damit zugleich ein Verschmoren des Fahrdrahts und des Schleifstücks
bewirkt wird. Diese bei Verwendung von Zugfedern auftretenden Nachteile hat man
versucht, durch Verwendung von sog. Schenkelfedern zu beseitigen. Jedoch werden
hierbei die Verhältnisse nur umgekehrt, d. h. der Kontaktdruck des Schleifstücks
auf den Fahrdraht wird bei Verringerung des Scherenhubs größer. Dies hat zur Folge,
daß das Schleifstück und die Fahrdrahtleitung sich rascher abnutzen. Ein weiterer
Nachteil der Schenkelfeder besteht darin, daß der zur Verfügung stehende Raum für
eine reichlich bemessene Feder zu klein ist, weshalb sehr häufig Federbrüche eintreten.
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Diese den bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile werden durch
die erfindungsgemäße Anordnung in der Weise vermieden und gleichzeitig wird eine
Vereinfachung ihrer Bauweise dadurch erzielt, daß das am Fahrdraht gleitende Schleifstück
an dem freien Ende eines zweiarmigen, in einem Drehpunkt eines um eine Achse schwenkbaren
Lenkers gelagerten Hebels angeordnet ist, dessen anderes Hebelarmende einerseits
mit dem freien Ende eines zweiten um eine Achse drehbaren Lenkers beweglich verbunden
ist und andererseits unter der Wirkung einer Zugfeder steht, die an einem zwischen
den Schwenkachsen der beiden Lenker angeordneten Punkt befestigt ist.
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Hierbei ist die Anordnung der einzelnen Drehpunkte der Hebel bzw.
Lenker und des Befestigungspunkts der Zugfeder zueinander in Abhängigkeit von der
Zugfederkennlinie derart gewählt, daß bei wechselnder Höhe des Fahrdrahts das Schleifstück
senkrecht zur Achse des Fahrdrahts bei Aufrechterhaltung eines in jeder Höhenlage
des Schleifstücks nahezu konstanten Kontaktdrucks geführt wird.
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Dies wird dadurch erreicht, daß bei :4nderung der Höhenlage des Schleifstücks
das Drehmoment im Drehpunkt des zweiarmigen Hebels, gebildet aus dem Produkt der
jeweiligen Zugkraft der Feder mit dem jeweils entsprechenden senkrechten Abstand
des Drehpunkts von der Federachse, eine konstante Größe ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung .kann für sich allein verwendet werden.
Auch kann sie mit einer zweiten, genau gleichen Anordnung zusammengebaut werden,
die durch gemeinsame, in den entsprechenden Drehpunkten der Hebel und Lenker angeordnete
Achsen oder Bolzen mit der ersten verbunden und auf einem gemeinsamen Unterteil
angeordnet ist, wie dies bei den an sich bekannten Stromabnehmerscheren bereits
bekannt ist.
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Falls der Fahrdraht nicht stets über der Mitte der Schienen oder der
Fahrbahn angeordnet sein kann, was z. B. bei einer Krümmung der Straße oder bei
schienenlosen Fahrzeugen beim Ausweichen bzw. beim Heranfahren an den Bürgersteig
häufig der Fall ist, kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das Unterteil,
auf dem die erfindungsgemäße Anordnung befestigt ist, um die Mittelachse leicht
schwenkbar angeordnet sein. Zwecks guter Anpassung des Schleifstücks an die jeweilige
Achsrichtung des Fahrdrahts ist das Schleifstück um ein Kardangelenk an dem freien
Ende des zweiarmigen Hebels schwenkbar angeordnet.
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Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise ist in der Zeichnung
eine der möglichen Ausführungsformen des-Erfindungsgegenstands beispielsweise dargestellt,
und es bedeutet Abb. i eine an sich bekannte Stromabnehmerschere mit Zugfedern,
Abb.2 eine an sich ebenfalls bekannte Stromabnehmerschere mit Geradführung, Abb.3
eine weitere an sich bekannte Stromabnehmerschere mit Schenkelfedern, Abb. 4 die
erfindungsgemäße Anordnung, Abb.5 eine vereinfachte Darstellung der auftretenden
Zugkräfte und des sich ergebenden Drehmoments bei der erfindungsgemäßen Anordnung.
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Bei der an sich bekannten Anordnung einer Stromabnehmerschere gemäß
Abb. i sind die Schenkel 3, 4, 5 und '6 gelenkig miteinander verbunden und bilden
etwa ein Parallelogramm, dessen untere Schenke 15 und 6 in den Lagerpunkten 9 und
io beweglich gelagert sind. Iin oberen, nicht näher bezeichneten Gelenkpunkt der
Schenkel 3 und 4 ist das Schleifstück 2, das an dem Fahrdraht i während der Fahrt
entlang-leitet, beweglich gelagert. Unter der Wirkung der an den Schenkeln 3 und
4 angreifenden Zugfedern 7 und 8, welche im Punkt i i befestigt sind, wird das Schleifstück
2 elastisch gegen den Fahrdraht i gedrückt. Wie aus der strichpunktiert gezeichneten
Lage der Stromabnehmerschere hervorgeht, kann das Schleifstück 2 in Abhängigkeit
von der jeweiligen Höhe des Fahrdrahts i verschiedene Höhenlagen einnehmen. Beim
Zusammendrücken der Schere wird die zur Achse des Fahrdrahts i senkrechte Kraftkomponente
selbst bei Vergrößerung der Zugkraft der Zugfedern 7 und 8 infolge ihrer Dehnung
dennoch kleiner. Bei waagerechter Stellung der Scherenarme würde diese Kraftkomponente
überhaupt den Grenzwert Null annehmen.
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In Abb. 2 ist eine an sich ebenfalls bekannte Anordnung gezeigt, bei
der der Übersicht halber die Zugfedern gemäß Abb. i fortgelassen sind. Die Ausbildung
der Schenkel 3 und 4 ist die gleiche wie die der Schenkel 3 und 4 gemäß Abb. i.
Die Schenkel 5 und 6 sind dagegen über ihre Lagerpunkte 9 und io hinaus verlängert.
Diese Verlängerungen 14 und 16 sind durch einen Lenker 17 beweglich miteinander
verbunden. Durch diese Anordnung wird eine zwangsläufige Führung des Schleifstücks
2 senkrecht zur Achse des Fahrdrahts i beim Zusammendrücken der Schere erreicht.
Jedoch ergibt sich auch bei dieser Anordnung der gleiche Nachteil wie bei der Anordnung
nach Abb. i, da auch bei der Anordnung gemäß Abb. 2 der vom Schleifstück 2 ausgeübte
Kontaktdruck bei zusammengedrückter Schere kleiner ist als bei ausgefahrener Schere.
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Man hat bereits versucht, diesen Nachteil durch Anordnung von Schenkelfedern
18 und i9, die um die Drehachsen der Scherenschenkel gelegt sind und unmittelbar
an den Schenkeln 3 und 4 bzw. 5 und 6 angreifen, zu beseitigen, wie in Abb. 3 dargestellt.
Wie
jedoch ohne weiteres erkennbar ist, wird der Kontaktdruck des
Schleifstiicks 2 auf den Fahrdraht i um so größer, je mehr die Schere zusammengedrückt
wird. Von einem in jeder Höhenlage des Schleifstücks 2 konstanten Kontaktdruck kann
daher auch bei dieser Anordnung nicht gesprochen werden. Hinzu kommt noch, daß der
zur Unterbringung dieser Schenkelfedern 18 und i9 zur Verfügung stehende Raum äußerst
beschränkt ist, so daß nur sehr knapp ausgelegte Federn eingebaut werden können.
Die in Abb. 3 dargestellte Anordnung kann auch in ähnlicher Weise wie die Anordnung
nach Abb. z mit einer Geradführung versehen sein.
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Bei der in Abb. .4 dargestellten erfindungsgemäßen Anordnung werden
die den bekannten Stromabnehmern anhaftenden Nachteile vermieden, wie bereits oben
dargelegt wurc'e. Neben einem in jeder Höhenlage des Schleifstücks 2 konstantem
Kontaktdruck auf den Fahrdraht i wird das Schleifstück 2 bei wechselnder Höhe des
Fahrdrahts i senkrecht zur Achse des Fahrdrahts i geradlinig bzw. fast geradlinig
geführt. Die erfindungsgemäße Anordnung besteht aus einem im Drehpunkt A gelagerten
zweiarmigen Hebel 2o, an dessen freiem Ende das Schleifstück 2 in einem Lager 26,
das auch als Kardangelenk ausgebildet sein kann, beweglich gelagert ist. Durch die
beiden in den Punkten 9 und io schwenkbar gelagerten Lenker 21 und 22, die ihrerseits
in den Drehpunkten A und B mit dem zweiarmigen Hebel 2o be= weglich verbunden sind,
wird zunächst eine geradlinige bzw. fast geradlinige Führung senkrecht zur Achse
des Fahrdrahts i bei wechselnder Fahrdrahthöhe für das Schleifstück 2 erreicht.
Die Zugfeder 23 ist gleichfalls im Drehpunkt B des zweiarmigen Heber 2o befestigt,
während das andere Ende der Zugfeder 23 im Punkt C festgelegt ist. Wie man aus den
Abb. 4 und 5 erkennt, wandert beim Zusammendrücken des erfindungsgemäßen Stromabnehmers
der Drehpunkt B, an dem Ciie Zugfeder 23 angreift, in die Lage B,, wobei die Zugfeder
23 gedehnt wird. Der Drehpunkt A des zweiarmigen Hebels 20 gelangt hierbei in die
Lage A 1.
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In der zur Erläuterung der Wirkungsweise des Erfindungsgegenstan-.ls
dienenden Abb. 5 ist zwecks Vereinfachung der Punkt .A mit dem Punkt A, als zusammenfallend
angenommen. Die Dehnung P der Zugfeder 23 ist in der Ausgangslage
A B, höchste
Stellung des Schleifstücks 2, gegeben durch die Grö13e des Radius R
= C B
des um Punkt C geschlagenen Kreises. Der zusammengedrückte Zustand der erfindungsgemäßen
Anordnung ist gegeben durch die gestrichelt gezeichnete Lage des Hebels A B,. Die
Dehnung P, der Zugfeder 23 ist hierbei gegeben durch die Größe des Radius R,
= C B, des um Punkt C geschlagenen Kreises. Da nun R,>R, so ist also die
Dehnung P, der Zugfeder 23 in zusammengedrücktem Zustand der Anordnung größer als
die Dehnung P bei völlig ausgefahrenem Schleifstück 2. Gleichzeitig erkennt man
aber auch, daß der senkrechte Abstand a des Drehpunkts A von der Achsrichtung CB
der Zugfeder 23 in der höchsten Stellung des Schleifstücks 2 größer ist als der
senkrechte Abstand a, dieses Drehpunkts A von der Achsrichtung C B, der Zugfeder
23 in der zusammengedrückten Stellung der Anordnung. Das Drehm-)ment der Zugfeder
23 um den Drehpunkt
A ist gegeben durch MdA
= P - a bzw. MdA
= P1. a,. Da nun, wie oben dargelegt wurde, R,>R und dementsprechend P,>P
und da ferner a,<a, so folgt, daß bei richtiger Wahl der Hebelarme und der Federkennlinie
die Beziehung gilt Al dA
= P - a
= P1
. a,
= konstant.
Das bedeutet, daß das Drehm-)ment um den Drehpunkt A in jeder Lage des Stromabnehmers
die gleiche Größe hat und daß daher auch der Kontaktdruck des Schleifstücks 2 auf
den Fahrdraht i in jeder Höhenlage die gleiche Größe hat und keinen Schwankungen
unterworfen ist.
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Wie bereits erwähnt, kann das den Stromabnehmer tragende Unterteil
25 (Abb.4) um eine senkrecht stehende Achse 24 schwenkbar angeordnet sein,
so daß die gesamte Anordnung nach jeder Seite verschwenkt werden kann.
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Die sich hieraus ergebenden Vorteile sind bereits oben dargelegt worden.