EP4499438A1 - Stromabnehmer und mit einem solchen ausgestattetes strassenfahrzeug - Google Patents

Stromabnehmer und mit einem solchen ausgestattetes strassenfahrzeug

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Publication number
EP4499438A1
EP4499438A1 EP23723862.1A EP23723862A EP4499438A1 EP 4499438 A1 EP4499438 A1 EP 4499438A1 EP 23723862 A EP23723862 A EP 23723862A EP 4499438 A1 EP4499438 A1 EP 4499438A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
current collector
spring
pole
exactly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP23723862.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Blase
Florian BÜHS
Matthias Nelkel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4499438A1 publication Critical patent/EP4499438A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/18—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using bow-type collectors in contact with trolley wire
    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/26—Half pantographs, e.g. using counter rocking beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/04—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles using rollers or sliding shoes in contact with trolley wire
    • B60L5/10—Devices preventing the collector from jumping off
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L5/00—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles
    • B60L5/36—Current collectors for power supply lines of electrically-propelled vehicles with means for collecting current simultaneously from more than one conductor, e.g. from more than one phase
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/18—Buses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks

Definitions

  • the invention relates to a pantograph according to the preamble of claim 1 and a road vehicle according to claim 7.
  • Such a vehicle includes a current collector for feeding in traction energy from a two-pole overhead line system with a contact wire on each contact pole.
  • the current collector has a support rod that can be directed like a pantograph, which is supported in an articulated manner on a rod base on the vehicle side and carries a rocker arrangement on the trolley wire side.
  • the support linkage includes a forearm and two upper arms, which are pivotally connected to the forearm in an independently rotatable manner.
  • the rocker arrangement has a rocker frame for each of the two contact poles.
  • Each rocker frame is articulated, rotatably connected to one of the two upper arms about a vehicle transverse axis and carries two contact strips arranged one behind the other in the vehicle's longitudinal axis and parallel to the vehicle's longitudinal axis for electrical contacting of the contact wire assigned to the contact pole.
  • Such current collectors have a high mass, which negatively affects their vibration behavior, and a complex structure, which is associated with an increased risk of errors in operation, production and assembly.
  • the invention is therefore based on the object of providing a pantograph of the type mentioned at the outset with a simpler structure and improved contact behavior with the overhead line system.
  • the object is achieved according to the invention by a current collector of the type mentioned at the outset with the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
  • a current collector for an electrically or hybrid-electrically driven road vehicle is designed and provided for feeding in traction energy from an electrical overhead line system.
  • the road vehicle can, for example, be designed as a heavy commercial vehicle, such as a truck or a bus.
  • the overhead line system is two-pole and has a contact wire for each contact pole.
  • the contact wires are arranged approximately parallel to one another and at the same height above an electrified lane of a roadway used by the road vehicle.
  • a feed section of the overhead line system is supplied with electrical energy via a substation, which is made available to road vehicles via the two contact wires.
  • the pantograph includes a support rod that can be directed.
  • the support linkage can, for example, be designed like a pantograph and be directed by a pneumatic lifting drive.
  • each contact pole carries at least one contact strip for electrical contacting of the contact wire assigned to the respective contact pole.
  • the grinding strips are aligned horizontally and transversely to a longitudinal axis of the vehicle and can consist of an elongated grinding piece made of graphite, which is fastened in a grinding piece carrier. At the outside ends of the grinding piece carriers, downwardly curved casserole horns can be arranged.
  • the support linkage has exactly one forearm connected to the base joint, exactly one upper arm connected to the forearm via a knee joint and exactly one cross member connected to the upper arm via a support joint.
  • Each of the grinding strips is resiliently mounted on the cross member via spring elements.
  • two contact poles can be located parallel to each other on the cross member.
  • the grinding strips extend in the transverse direction of the vehicle and are arranged one behind the other in the longitudinal direction of the vehicle.
  • a further mass reduction of the current collector is achieved by the cross member being supported by only one upper arm, instead of the previously known two upper arms, each of which carried a rocker assigned to the respective contact pole.
  • the moving mass of the current collector is reduced, so that contact force fluctuations caused by vertical vibrations can be compensated for more quickly, which improves the quality of the contact force of the contact strips on the contact wires and reduces wear on the contact strips.
  • the smaller number of current collector components simplifies its construction, which reduces the susceptibility to errors in its manufacture and operation.
  • each contact pole is assigned exactly one contact strip. This makes it possible to further save on the moving mass of the current collector by eliminating the need for two contact strips for each contact pole and for a rocker frame supporting them. This not only further improves the vibration dynamics of the current collector, but also simplifies the complexity of its structure.
  • grinding strips can preferably be used, the grinding pieces of which have a width of at least 6 cm, measured in the longitudinal direction of the vehicle.
  • the spring elements are designed as a leaf spring and/or as a coil spring. Due to their high availability of a wide variety of spring characteristics and their robustness, leaf and coil springs are particularly suitable for public applications Street space. For each contact strip or pair of contact strips of a contact pole, two spring elements can be arranged at opposite ends of the contact strips. Either only leaf springs or only coil springs or a combination of leaf and coil springs can be used.
  • the restoring force when the spring elements deflect can be adjusted by selecting a spring constant, for example, so that it increases linearly. A minimum initial value for the restoring force can be specified by pretensioning the spring elements.
  • stop elements for example with a shock-absorbing effect, can limit the deflection travel of the spring elements and thus the deflection of the grinding strips relative to the cross member.
  • the spring constant of the spring elements is chosen so that both contact strip vibrations caused by vehicle vibrations and height differences between the contact strips of different contact poles due to different contact wire heights are compensated for in order to achieve a high quality of contact between the contact strips and contact wires.
  • a spring characteristic of the spring elements has a first spring constant on a first deflection path and a second spring constant, which is larger than the first spring constant, on an adjoining second deflection path.
  • the second spring deflection is intended for an overload situation in which damage to the current collector - for example due to the grinding strips hitting the cross member - can be cushioned by a stronger increasing restoring force.
  • a spring element designed as a constant force spring can provide this effect.
  • the spring elements connected in cascade in this way form a passive and robust spring assembly with a self-centering spring characteristic.
  • the spring assembly compensates for variations caused by both vibrational movements of the Vehicle in the higher frequency variation range as well as height differences of the contact wires in the low frequency variation range.
  • the individual spring elements can be replaced separately and allow specific characteristic adjustment of the individual spring stages.
  • the spring elements electrically insulate the loop strips from the cross member.
  • the bearing points of the spring elements on the grinding strips and/or on the cross member or the spring elements themselves can be designed to be electrically insulating. In both cases, the spring elements can form a significant part of the electrical insulation path between the high voltage level of the contact wires and the potential of the vehicle frame.
  • the linkage base of the current collector can be attached to the road vehicle via electrical support insulators.
  • a mechanical bridge member is mounted on the cross member in such a way that a contact wire is prevented from sinking between contact strips of different contact poles.
  • the bridge member can, for example, be designed as an insulating bracket and be arranged and shaped in such a way that a contact wire that slips from a contact strip in the correct center of the vehicle cannot penetrate into a space between adjacent contact strips below the contact strips. This avoids threading a contact wire under a contact strip and resulting damage to the pantograph or the overhead line system.
  • the invention further relates to an electrically or hybrid-electrically driven road vehicle, comprising a pantograph according to one of claims 1 to 6.
  • FIG. 1 shows a front view of a first exemplary embodiment of a current collector according to the invention
  • FIG. 2 shows a side view of a second exemplary embodiment of a current collector according to the invention
  • FIG. 3 shows the current collector from FIG. 1 with a spring-loaded loop strip
  • FIG. 4 shows a front view of a third exemplary embodiment of a current collector according to the invention
  • FIG. 6 schematically illustrates a second characteristic curve of spring elements of a current collector according to the invention.
  • a non-track-bound, electrically or hybrid-electrically driven road vehicle such as a heavy-duty vehicle, only a section of a vehicle frame or another vehicle part supported directly or indirectly on it is indicated.
  • the vehicle 1 has a current collector 2.
  • the overhead line system is designed to be two-pole and has contact wires 3 and 4 designed as forward and return conductors for each contact pole.
  • the current collector 2 has a support rod 5 that can be directed in the vehicle vertical direction Z and is designed as a pantograph with a single lower arm 6 and a single upper arm 7 .
  • the support linkage 5 is supported with its forearm 6 via a base joint 8 on a linkage base 9 that is firmly connected to the road vehicle 1.
  • the upper arm 7 is connected to the forearm 6 via a knee joint 10.
  • the upper arm 7 is in turn connected to a cross member 11 via a carrier joint 12.
  • Base joint 8, knee joint 10 and support joint 12 are designed as rotary Joints are formed, the joint axes of which are aligned parallel to a vehicle transverse direction Y of the road vehicle 1.
  • a coupling rod 13 is connected to the linkage base 9 and the upper arm 7 in an articulated manner in such a way that when the forearm 6 is raised by a lifting device (not shown), for example an air bellows, the upper arm 7 is also forcibly raised, with one through the upper arm 7 and forearm
  • a guide rod 14 is articulated to the forearm 6 and the cross member 12 in such a way that when the support rod 5 is erected, the cross member 12 is guided in such a way that spring-mounted loops 15 on it are in contact with the contact wires 3 or 4 stay facing.
  • Each contact pole has at least one, preferably exactly one, contact strip 15 on the cross member 11 via spring elements 16 or 17 spring-mounted. Via the loop strips 15, the current collector 2 contacts the contact wires 3 and 4 assigned to the respective contact pole, whereby an electrical loop contact is formed for energy transmission while the road vehicle 1 is traveling.
  • the grinding strips 15 are aligned horizontally and transversely to a vehicle longitudinal axis X of the road vehicle 1. At their ends on the outside of the vehicle, casing horns 18 which are bent downwards are formed on the grinding strips 15.
  • the upper arm is
  • the upper arm 7 is V-shaped and has at its end on the wire side a crown tube 19 which extends in the vehicle transverse direction Y and in which two support joints 12 are integrated for connecting the cross member 11.
  • the spring elements are designed as leaf springs 16, in the exemplary embodiment according to FIG. 2 as coil springs 17. It can ever Wear strip 15, two spring elements 16 or 17 can be arranged at opposite ends of the loop strips 15. Either only leaf springs 16 or only coil springs can be used
  • leaf springs 16 and coil springs 17 can be used in combination.
  • the spring constant K of the spring elements 16 or 17 is chosen so that both contact strip vibrations caused by vehicle vibrations and height differences between different contact wire heights of the contact wires 3 and 4 are compensated for in order to achieve a high quality of contact between contact strips 15 and contact wires 3 and 4.
  • the spring characteristic KL of the spring elements 16 or 17 have a first spring constant K1 on a first deflection travel S1 and a second spring constant K2 that is larger than the first spring constant K1 on an adjoining second deflection travel S2.
  • the second deflection travel S2 is intended for an overload case, in which damage to the current collector 2 - for example by hitting the grinding strips 15 on the cross member 11 - can be cushioned by a stronger increasing restoring force F.
  • the spring elements 16 or 17 electrically insulate the grinding strips 15 against the cross member 11, for example by the bearing points of the spring elements 16 or 17 on the Schlei strips 15 and / or on the cross member 11 or the spring elements 16 or. 17 itself can be designed to be electrically insulating.
  • a mechanical bridge member 20 is mounted on the cross member 11 in such a way that a contact wire 3 or 4 can sink between Wearing strips 15 different contact poles is prevented.
  • the bridge member 20 can, for example, be designed as an insulating bracket and arranged and shaped in such a way that a contact wire 3 or 4 slipping from a contact strip 15 in the correct center of the vehicle does not penetrate into a gap ZR between adjacent contact strips 15 below the contact strips 15 can . This avoids threading a contact wire 3 or 4 under a contact strip 15 and resulting damage to the pantograph 2 or the overhead line system.
  • the core of the invention is the achieved reduction in the moving mass of a current collector according to the invention, whereby fluctuating contact forces can be compensated for more quickly.
  • the improved quality of the pressure force also reduces wear on the grinding strips 15.
  • the reduction in components also reduces errors in the production, assembly and operation of a current collector 2 according to the invention.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer (2) für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer zweipoligen, je Kontaktpol einen Fahrdraht (3, 4) aufweisenden Oberleitungsanlage. Er umfasst ein aufrichtbares Traggestänge (5), welches sich fahrzeugseitig über ein Basisgelenk (8) an einer Gestängebasis (9) abstützt und fahrdrahtseitig je Kontaktpol mindestens eine Schleifleiste (15) zur elektrischen Kontaktierung des dem jeweiligen Kontaktpol zugeordneten Fahrdrahtes (3, 4) trägt. Indem das Traggestänge (5) genau einen mit dem Basisgelenk (8) verbundenen Unterarm (6), genau einen über ein Kniegelenk (10) mit dem Unterarm (6) verbundenen Oberarm (7) und genau einen mit dem Oberarm (7) über ein Trägergelenk (12) verbundenen Querträger (11) aufweist, wobei jede der Schleifleisten (15) jeweils über Federelemente (16, 17) auf dem Querträger (11) federnd gelagert ist, kann der Aufbau des Stromabnehmers (2) vereinfacht und sein Kontaktverhalten zur Oberleitungsanlage verbessert werden.

Description

Beschreibung
Stromabnehmer und mit einem solchen ausgestattetes Straßenfahrzeug
Die Erfindung betri f ft einen Stromabnehmer nach dem Oberbegri f f des Patentanspruches 1 sowie ein Straßenfahrzeug nach Anspruch 7 .
Ein derartiges Fahrzeug ist beispielsweise aus der Of fenlegungsschri ft DE 10 2017 203 046 Al bekannt . Es umfasst einen Stromabnehmer zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer zweipoligen, j e Kontaktpol einen Fahrdraht aufweisenden Oberleitungsanlage . Der Stromabnehmer weist ein pantographenartig auf richtbares Traggestänge auf , welches sich fahrzeugseitig auf einer Gestängebasis gelenkig abstützt und f ahrdrahtseitig eine Wippenanordnung trägt . Das Traggestänge umfasst einen Unterarm sowie zwei Oberarme , die unabhängig voneinander drehbar mit dem Unterarm gelenkig verbunden sind . Die Wippenanordnung weist für j eden der beiden Kontaktpole ein Wippengestell auf . Jedes Wippengestell ist gelenkig, um j eweils eine Fahrzeugquerachse drehbar mit einem der beiden Oberarme verbunden und trägt zwei in Fahrzeuglängsachse hintereinander und parallel zur Fahrzeuglängsachse angeordnete Schlei fleisten zur elektrischen Kontaktierung des dem Kontaktpol zugeordneten Fahrdrahtes .
Derartige Stromabnehmer haben eine hohe Masse , was deren Schwingungsverhalten negativ beeinflusst , und einen komplexen Aufbau, was mit einem erhöhten Fehlerrisiko in Betrieb, Fertigung und Montage einhergeht .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde , einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art mit einfacherem Aufbau und verbessertem Kontaktverhalten zur Oberleitungsanlage bereitzustellen . Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen .
Ein Stromabnehmer für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug ist zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer elektrischen Oberleitungsanlage ausgebildet und vorgesehen . Das Straßenfahrzeug kann beispielsweise als schweres Nutz fahrzeug, etwa ein Lastkraftwagen oder ein Bus , ausgebildet sein . Die Oberleitungsanlage ist zweipolig ausgebildet und weist j e Kontaktpol einen Fahrdraht auf . Die Fahrdrähte sind etwa parallel zueinander und in gleicher Höhe oberhalb eines elektri fi zierten Fahrstrei fens einer vom Straßenfahrzeug benutzenden Fahrbahn angeordnet . Über ein Unterwerk wird ein Speiseabschnitt der Oberleitungsanlage mit elektrischer Energie versorgt , welche den Straßenfahrzeugen über die beiden Fahrdrähte bereitgestellt wird . Der Stromabnehmer umfasst ein auf richtbares Traggestänge . Das Traggestänge kann beispielsweise pantographenartig ausgebildet sein und durch einen pneumatischen Hubantrieb auf gerichtet werden . Das Traggestänge stützt sich fahrzeugseitig über ein Basisgelenk an einer Gestängebasis ab . Es trägt f ahrdrahtseitig j e Kontaktpol mindestens eine Schlei f leiste zur elektrischen Kontaktierung des dem j eweiligen Kontaktpol zugeordneten Fahrdrahtes . Die Schlei f leisten sind hori zontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse ausgerichtet und können aus einem länglichen Schlei fstück aus Graphit bestehen, welches in einem Schlei f stückträger befestigt ist . An außenseitigen Enden der Schlei f stückträger können nach unten gebogene Auflaufhörner angeordnet sein .
Erfindungsgemäß weist das Traggestänge genau einen mit dem Basisgelenk verbundenen Unterarm, genau einen über ein Kniegelenk mit dem Unterarm verbundenen Oberarm und genau einen mit dem Oberarm über ein Trägergelenk verbundenen Querträger auf . Dabei ist j ede der Schlei f leisten j eweils über Federelemente auf dem Querträger federnd gelagert . Auf dem Querträger können sich beispielsweise j e Kontaktpol zwei parallel zu ei- ner Fahrzeugquerrichtung erstreckende und in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Schlei f leisten federnd abstützen . Indem für die beiden Kontaktpole zwar j eweils eigene Schlei f leisten aber keine getrennten Wippen, sondern nur ein gemeinsamer Querträger verwendet wird, kann erheblich an bewegter Masse des Stromabnehmers eingespart werden . Eine weitere Massereduktion des Stromabnehmers wird erzielt , indem der Querträger durch nur einen Oberarm getragen wird, anstelle der bislang bekannten zwei Oberarme , die j eweils eine dem j eweiligen Kontaktpol zugeordnete Wippe getragen haben . Durch die Teilereduktion wird die bewegte Masse des Stromabnehmers vermindert , so dass durch Vertikalschwingungen bedingte Kontaktkraftschwankungen schneller ausgeglichen werden können, was die Qualität der Anpresskraft der Schlei f leisten an die Fahrdrähte verbessert und den Verschleiß der Schlei f leisten reduziert . Außerdem wird durch die geringere Anzahl an Stromabnehmerkomponenten dessen Aufbau vereinfacht , was die Fehleranfälligkeit bei dessen Herstellung und Betrieb verringert .
In einer vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist j edem Kontaktpol genau eine Schlei f leiste zugeordnet . Hierdurch kann weiter an bewegter Masse des Stromabnehmers eingespart werden, indem auf zwei Schlei fleisten j e Kontaktpol und auf ein diese tragendes Wippengestell verzichtet wird . Hierdurch wird nicht nur die Schwingungsdynamik des Stromabnehmers weiter verbessert , sondern auch die Komplexität seines Aufbaues vereinfacht . Vorzugsweise können in diesem Fall Schlei f leisten eingesetzt werden, deren Schlei f stücke eine in Fahrzeuglängsrichtung gemessene Breite von wenigstens 6 cm aufweisen .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers sind die Federelemente als Blattfeder und/oder als Schraubenfeder ausgebildet sind . Blatt- und Schraubenfedern eignen sich aufgrund ihrer hohen Verfügbarkeit unterschiedlichster Federkennlinien sowie ihrer Robustheit besonders gut für den Anwendungs fall im öf fentlichen Straßenraum . Es können j e Schlei f leiste oder Schlei fleistenpaar eines Kontaktpols zwei Federelemente an gegenüberliegenden Enden der Schlei f leisten angeordnet sein . Dabei können entweder nur Blattfedern oder nur Schraubenfedern oder aber Blatt- und Schraubenfedern kombiniert verwendet werden . Die Rückstellkraft beim Einfedern der Federelemente kann über eine Auswahl einer Federkonstanten beispielsweise so eingestellt werden, dass diese linear ansteigt . Durch eine Vorspannung der Federelemente kann ein minimaler Anfangswert für die Rückstellkraft vorgegeben sein . Ebenso können Anschlagelemente , zum Beispiel mit stoßabdämpfender Wirkung, den Einfederweg der Federelemente und damit die Auslenkung der Schlei f leisten relativ zum Querträger begrenzen . Die Federkonstante der Federelemente wird so gewählt , dass sowohl durch Fahrzeugvibrationen eingeprägte Schlei fleistenschwingungen als auch Höhenunterschiede zwischen den Schlei f leisten unterschiedlicher Kontaktpole aufgrund von unterschiedlichen Fahrdrahthöhen ausgeglichen werden, um eine hohe Kontaktgüte zwischen Schlei f leisten und Fahrdrähten zu erreichen .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist eine Federkennlinie der Federelemente auf einem ersten Einfederweg eine erste Federkonstante und auf einem daran anschließenden zweiten Einfederweg eine zweite , gegenüber der ersten Federkonstanten größere Federkonstante auf . Der zweite Einfederweg ist für einen Überlastfall vorgesehen, auf dem durch eine stärker ansteigende Rückstellkraft Schäden am Stromabnehmer - etwa durch Aufschlagen der Schlei f leisten auf den Querträger - abgefedert werden können . Um größere Höhendi f ferenzen zwischen den Fahrdrähten aus zugleichen, kann zwischen dem ersten und zweiten Einfederweg auch noch ein weiterer Federweg liegen, auf dem beispielsweise die Rückstellkraft konstant bleibt . Diesen Effekt kann ein als Konstantkraft feder ausgebildetes Federelement bieten . Die derart kaskadiert geschalteten Federelemente bilden eine passive und robuste Federbaugruppe mit einer selbst zentrierender Federkennlinie . Die Federbaugruppe gleicht Variationen sowohl durch Vibrationsbewegungen des Fahrzeugs im höherf requenten Variationsbereich als auch Höhendi f ferenzen der Fahrdrähte im niederfrequenten Variationsbereich aus . Die einzelnen Federelemente können getrennt voreinander ersetzt werden und erlauben eine gezielte Kennlinieneinstellung der einzelnen Federstufen .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers isolieren die Federelemente die Schlei f leisten gegen den Querträger elektrisch . Es können die Lagerpunkte der Federelemente an den Schlei f leisten und/oder am Querträger oder auch die Federelemente selbst elektrisch isolierend ausgebildet sein . In beiden Fällen können die Federelemente einen wesentlichen Teil der elektrischen I solationsstrecke zwischen dem Hochspannungsniveau der Fahrdrähte und dem Potential des Fahrzeuggestells bilden . Des Weiteren kann die Gestängebasis des Stromabnehmers über elektrische Stützisolatoren am Straßenfahrzeug befestigt sein .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist ein mechanisches Brückenglied derart am Querträger montiert , dass ein Absinken eines Fahrdrahtes zwischen Schlei f leisten unterschiedlicher Kontaktpole verhindert ist . Das Brückenglied kann beispielsweise als isolierender Bügel ausgebildet und derart angeordnet und geformt sein, dass ein von einer Schlei f leiste in Richtig Fahrzeugmitte abrutschender Fahrdraht nicht in einen Zwischenraum zwischen benachbarten Schlei f leisten unterhalb der Schlei fleisten eindringen kann . Hierdurch werden ein Einfädeln eines Fahrdrahtes unter eine Schlei f leiste und dadurch bedingte Beschädigungen am Stromabnehmer oder an der Oberleitungsanlage vermieden .
Die Erfindung betri f ft ferner ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug, umfassend einen Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 6 . Weitere Eigenschaften und Vorteile des Erfindungsgegenstands ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines konkreten Aus führungsbeispiels anhand der Zeichnungen, in deren
FIG 1 eine Frontansicht eines ersten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers ,
FIG 2 eine Seitenansicht eines zweiten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers ,
FIG 3 den Stromabnehmer aus FIG 1 mit einer eingefederten Schlei fleiste ,
FIG 4 eine Frontansicht eines dritten Aus führungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers ,
FIG 5 eine erste Kennlinie von Federelementen eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers , und
FIG 6 eine zweite Kennlinie von Federelementen eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers schematisch veranschaulicht sind .
In FIG 1 bis FIG 4 ist von einem nicht spurgebundenen, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenen Straßenfahrzeug 1 , etwa einem Fahrzeug des Schwerlastverkehrs , lediglich ausschnittsweise ein Fahrzeuggestell oder ein sich mittelbar oder unmittelbar darauf abstützendes anderes Fahrzeugteil angedeutet . Zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer elektrischen Oberleitungsanlage weist das Fahrzeug 1 einen Stromabnehmer 2 auf . Die Oberleitungsanlage ist zweipolig ausgebildet und weist j e Kontaktpol als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte 3 und 4 auf . Der Stromabnehmer 2 weist ein in Fahrzeughochrichtung Z auf richtbares Traggestänge 5 auf , welches als Pantograph mit einem einzigen Unterarm 6 und einem einzigen Oberarm 7 ausgeführt ist . Das Traggestänge 5 stützt sich mit seinem Unterarm 6 über ein Basisgelenk 8 an einer mit dem Straßenfahrzeug 1 fest verbundenen Gestängebasis 9 ab . Der Oberarm 7 ist mit dem Unterarm 6 über ein Kniegelenk 10 verbunden . Der Oberarm 7 ist wiederum mit einem Querträger 11 über ein Trägergelenk 12 verbunden . Basisgelenk 8 , Kniegelenk 10 und Trägergelenk 12 sind als Dreh- gelenke ausgebildet , deren Gelenkachsen parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung Y des Straßenfahrzeugs 1 ausgerichtet sind . Eine Koppelstange 13 ist mit der Gestängebasis 9 und dem Oberarm 7 derart gelenkig verbunden, dass beim Aufrichten des Unterarms 6 durch eine nicht dargestellte Hubvorrichtung, beispielsweise einen Luftbalg, zwangsweise auch der Oberarm 7 aufgestellt wird, wobei sich ein durch Oberarm 7 und Unterarm
6 auf gespannter Kniewinkel vergrößert . Zudem ist eine Führungsstange 14 mit dem Unterarm 6 und dem Querträger 12 derart gelenkig verbunden, dass beim Aufrichten des Traggestänges 5 der Querträger 12 so geführt ist , dass auf diesem federnd gelagerte Schlei f leisten 15 den Fahrdrähten 3 bzw . 4 zugewandt bleiben . Auf den Querträger 11 sind j e Kontaktpol mindestens eine , vorzugsweise genau eine Schlei f leiste 15 über Federelemente 16 bzw . 17 federnd gelagert . Uber die Schlei f leisten 15 kontaktiert der Stromabnehmer 2 die dem j eweiligen Kontaktpol zugeordneten Fahrdrähte 3 und 4 , wodurch sich während der Fahrt des Straßenfahrzeugs 1 ein elektrischer Schlei fkontakt zur Energieübertragung ausbildet . Die Schlei f leisten 15 sind hori zontal und quer zu einer Fahrzeuglängsachse X des Straßenfahrzeugs 1 ausgerichtet . An ihren fahrzeugäußeren Enden sind an den Schlei f leisten 15 nach unten gebogene Auf laufhörner 18 angeformt .
Im Aus führungsbeispiel gemäß FIG 1 bis FIG 3 ist der Oberarm
7 T- förmig ausgebildet und weist an seinem f ahrdrahtseitigen Ende ein sich in Fahrzeugquerrichtung Y erstreckendes Scheitelrohr 19 auf . Der Querträger 11 ist über Trägergelenke 12 mit dem Scheitelrohr 19 gelenkig verbunden . Im Aus führungsbeispiel gemäß FIG 4 ist der Oberarm 7 V- förmig ausgebildet und weist an seinem f ahrdrahtseitigen Ende ein sich in Fahrzeugquerrichtung Y erstreckendes Scheitelrohr 19 auf , in dem zwei Trägergelenke 12 zur Verbindung des Querträgers 11 integriert sind .
Im Aus führungsbeispiel gemäß FIG 1 , FIG 2 und FIG4 sind die Federelemente als Blattfedern 16 ausgebildet , im Aus führungsbeispiel gemäß FIG 2 als Schraubenfedern 17 . Es können j e Schlei f leiste 15 zwei Federelemente 16 bzw . 17 an gegenüberliegenden Enden der Schlei f leisten 15 angeordnet sein . Dabei können entweder nur Blattfedern 16 oder nur Schraubenfedern
16 oder aber Blattfedern 16 und Schraubenfedern 17 kombiniert verwendet werden .
Die Rückstellkraft F beim Einfedern der Federelemente 16 bzw .
17 kann über eine Auswahl einer Federkonstanten K beispielsweise so eingestellt werden, dass diese gemäß FIG 5 mit zunehmendem Einfederweg S linear ansteigt . Durch eine Vorspannung der Federelemente 16 bzw . 17 kann ein minimaler Anfangswert FO für die Rückstellkraft vorgegeben sein . Die Federkonstante K der Federelemente 16 bzw . 17 wird so gewählt , dass sowohl durch Fahrzeugvibrationen eingeprägte Schlei fleistenschwingungen als auch Höhenunterschiede zwischen unterschiedlichen Fahrdrahthöhen der Fahrdrähte 3 und 4 ausgeglichen werden, um eine hohe Kontaktgüte zwischen Schlei f leisten 15 und Fahrdrähten 3 und 4 zu erreichen .
Gemäß FIG 6 kann die Federkennlinie KL der Federelemente 16 bzw . 17 auf einem ersten Einfederweg S 1 eine erste Federkonstante Kl und auf einem daran anschließenden zweiten Einfederweg S2 eine gegenüber der ersten Federkonstanten Kl größere , zweite Federkonstante K2 aufweisen . Der zweite Einfederweg S2 ist für einen Überlastfall vorgesehen, auf dem durch eine stärker ansteigende Rückstellkraft F Schäden am Stromabnehmer 2 - etwa durch Aufschlagen der Schlei f leisten 15 auf den Querträger 11 - abgefedert werden können .
Die Federelemente 16 bzw . 17 isolieren die Schlei f leisten 15 gegen den Querträger 11 elektrisch, indem beispielsweise die Lagerpunkte der Federelemente 16 bzw . 17 an den Schlei fleisten 15 und/oder am Querträger 11 oder auch die Federelemente 16 bzw . 17 selbst elektrisch isolierend ausgebildet sein .
Am Querträger 11 ist in allen Aus führungsbeispielen ein mechanisches Brückenglied 20 derart am Querträger montiert , dass ein Absinken eines Fahrdrahtes 3 oder 4 zwischen Schlei f leisten 15 unterschiedlicher Kontaktpole verhindert ist . Das Brückenglied 20 kann beispielsweise als isolierender Bügel ausgebildet und derart angeordnet und geformt sein, dass ein von einer Schlei f leiste 15 in Richtig Fahrzeugmitte abrutschender Fahrdraht 3 oder 4 nicht in einen Zwischenraum ZR zwischen benachbarten Schlei f leisten 15 unterhalb der Schlei f leisten 15 eindringen kann . Hierdurch werden ein Einfädeln eines Fahrdrahtes 3 oder 4 unter eine Schlei f leiste 15 und dadurch bedingte Beschädigungen am Stromabnehmer 2 oder an der Oberleitungsanlage vermieden .
Kern der Erfindung ist die erzielte Reduktion der bewegten Masse eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers , wodurch schwankende Kontaktkräf te schneller ausgeglichen werden können . Durch die verbesserte Qualität der Andruckkraft wird auch der Verschleiß der Schlei f leisten 15 reduziert . Durch die Reduktion an Bauteilen werden auch Fehler bei der Fertigung, der Montage und dem Betrieb eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers 2 reduziert .

Claims

Patentansprüche
1. Stromabnehmer (2) für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer zweipoligen, je Kontaktpol einen Fahrdraht (3, 4) aufweisenden Oberleitungsanlage, umfassend
- ein auf richtbares Traggestänge (5) , welches sich fahrzeugseitig über ein Basisgelenk (8) an einer Gestängebasis (9) abstützt und f ahrdrahtseitig je Kontaktpol mindestens eine Schleif leiste (15) zur elektrischen Kontaktierung des dem jeweiligen Kontaktpol zugeordneten Fahrdrahtes (3, 4) trägt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- dass das Traggestänge (5) genau einen mit dem Basisgelenk (8) verbundenen Unterarm (6) , genau einen über ein Kniegelenk (10) mit dem Unterarm (6) verbundenen Oberarm (7) und genau einen mit dem Oberarm (7) über ein Trägergelenk (12) verbundenen Querträger (11) aufweist,
- wobei jede der Schleif leisten (15) jeweils über Federelemente (16, 17) auf dem Querträger (11) federnd gelagert ist.
2. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 1,
- wobei jedem Kontaktpol genau eine Schleif leiste (15) zugeordnet ist.
3. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Federelemente als Blattfeder (16) und/oder als Schraubenfeder (17) ausgebildet sind.
4. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei eine Federkennlinie (KL) der Federelemente (16, 17) auf einem ersten Einfederweg (Sl) eine erste Federkonstante (Kl) und auf einem daran anschließenden zweiten Einfederweg (S2) eine gegenüber der ersten Federkonstanten (Kl) größere, zweite Federkonstante (K2) aufweist.
5. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 3 oder 4,
- wobei die Federelemente (16, 17) die Schleif leisten (15) gegen den Querträger (11) elektrisch isolieren.
6. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei ein mechanisches Brückenglied (20) derart am Querträger (11) montiert ist, dass ein Absinken eines Fahrdrahtes (3, 4) zwischen Schleif leisten (15) unterschiedlicher Kontaktpole verhindert ist.
7. Elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) , insbesondere Lastkraftwagen oder Omnibus, einen Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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