EP4683819A1 - Stromabnehmer und ein mit einem solchen ausgestattetes strassenfahrzeug - Google Patents

Stromabnehmer und ein mit einem solchen ausgestattetes strassenfahrzeug

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Publication number
EP4683819A1
EP4683819A1 EP24718083.9A EP24718083A EP4683819A1 EP 4683819 A1 EP4683819 A1 EP 4683819A1 EP 24718083 A EP24718083 A EP 24718083A EP 4683819 A1 EP4683819 A1 EP 4683819A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
contact
current collector
bridge
bridge bracket
rocker
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.)
Pending
Application number
EP24718083.9A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bastian Blase
Florian BÜHS
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 EP4683819A1 publication Critical patent/EP4683819A1/de
Pending 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
    • B60L5/18—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
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60L5/22—Supporting means for the contact bow
    • B60L5/28—Devices for lifting and resetting the collector
    • B60L5/32—Devices for lifting and resetting the collector using fluid pressure
    • 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

Definitions

  • Pantograph and a road vehicle equipped with such a pantograph
  • the invention relates to a current collector according to the preamble of patent claim 1 and to a vehicle according to claim 10 which is equipped with such a current collector.
  • a current collector of the type mentioned at the beginning is known, which is intended for a non-track-bound, electrically driven vehicle for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system with two contact wires.
  • the energy fed in is primarily used for the direct traction supply of an electric vehicle drive, but can also be fed to an on-board energy storage device.
  • the contact wires of the overhead line system are above a a lane on a multi-lane motorway.
  • the current collector comprises an articulated support rod which, on the contact wire side, carries two contact rockers with sliding strips arranged next to one another, and on the vehicle side has a base joint for support on the vehicle.
  • the current collector comprises a bridge that connects the contact rockers and is designed as a protection against immersion, which prevents a contact wire running laterally between the contact rockers from sinking below the contact strips.
  • the bridge is attached to the contact rockers and is shaped in such a way that, viewed in the longitudinal direction of the vehicle, the contact strips and bridge form a seamless, smooth support curve for the contact wires. This means that lateral contact wire movement can be diverted into the contact rocker structures without significant transverse forces. For safety reasons, however, the current collector must still be lowered in such a case.
  • the rocker bridge of this known current collector has two electrically conductive bridge brackets, which are connected to a contact wire sensor for detecting contact between a contact wire and the bridge brackets.
  • the contact wire sensor is designed as an electrical conductivity sensor, which detects when a contact wire rests on both bridge brackets and thereby connects them conductively.
  • the conductivity sensor can have a resistance circuit between the bridge brackets, which is detuned when a low-resistance contact wire touches both bridge brackets. A resulting un- If a voltage level falls below a certain level, this is registered by a current collector control system and can trigger a lowering of the support rods to disconnect the current collector.
  • the disadvantage of the current collector is that if the contact wire, which is designed as a positive pole, touches the overhead line, the high overhead line voltage can damage the current collector control and other electronic components. On the other hand, especially in winter, there is a risk that the electrical conductivity of the contact wires is greatly reduced by ice forming on their undersides, which can delay or even prevent the detection of contact with the contact wire.
  • the invention is therefore based on the object of providing a current collector of the type mentioned at the beginning which overcomes the disadvantages described.
  • the object is achieved according to the invention by a generic current collector with the features specified in the characterizing part of patent claim 1.
  • the invention is therefore based on a current collector for a non-track-bound, electrically or hybrid-electrically powered road vehicle, which is designed and intended for feeding in electrical energy from a two-pole overhead line system with a contact wire for each contact pole.
  • the current collector comprises an adjustable, articulated support rod which carries two contact rockers arranged at a distance from one another.
  • At least one contact strip for electrically contacting the contact wire assigned to the respective pole is mounted on each contact rocker.
  • two elongated contact strips are mounted on each contact rocker, which extend parallel to one another in a transverse direction of the vehicle and are arranged one behind the other in a longitudinal direction of the vehicle.
  • Each contact rocker can perform a rocking movement around a rocker axis running parallel to the vehicle's transverse direction.
  • the support rod can have a lower arm and two upper arms which are articulated together in the manner of a pantograph. Each of the upper arms can carry one of the two contact rockers and rotate relative to the lower arm independently of the other upper arm.
  • the current collector comprises a rocker bridge connecting the contact rockers with at least one bridge bracket.
  • the rocker bridge is designed by the shape and arrangement of the at least one bridge bracket in such a way that a contact wire running between the contact rockers with respect to a transverse direction of the vehicle is prevented from running laterally under one of the contact strips when at least one of the contact rockers moves upwards by the contact wire resting on the at least one bridge bracket.
  • the bridge bracket or brackets can have an arc-shaped section and run sloping from the middle of a bracket to the lateral ends of the bracket at the support points.
  • the pantograph further comprises a contact wire detector for detecting a contact wire resting on the bridge in order to be able to trigger, for example, a lowering of the pantograph when contact with the contact wire is detected.
  • the at least one bridge bracket is supported movably on each of the contact rockers at a support point and can be deflected from a rest position when a contact wire is resting on it.
  • the contact wire detector has at least one sensor unit which is arranged at at least one of the support points and is designed to detect a deflection of the bridge bracket at the support point.
  • the rocker bridge can also have two such bridge brackets.
  • the at least one bridge bracket is coupled to the first contact rocker at the first support point via a spring element which, when the bridge bracket is deflected from its rest position, is compressed or stretched against a spring-elastic restoring force by a spring travel corresponding to the restoring force.
  • the sensor unit is designed to detect when the spring travel exceeds a predeterminable threshold value.
  • Tension springs, compression springs or torsion springs can be used as the spring element and combined with damping elements.
  • the sensor unit accordingly detects when a threshold value for a length or an angle as the spring travel is reached.
  • Such sensor units can be designed compactly and require little installation space at the respective support point of the bridge bracket.
  • the at least one bridge bracket is coupled to the second contact rocker at the second support point via a linear bearing, whereby the bridge bracket can be deflected in a translational manner, preferably along a vertical direction of the vehicle, when a contact wire rests on it.
  • the at least one bridge bracket performs a diving movement when it is deflected by a contact wire resting on it. If the bridge bracket loses contact with the contact wire, it is raised back to its rest position by the restoring force of the spring element(s).
  • the at least one bridge bracket is coupled to the second contact rocker via a pivot bearing at the second support point.
  • a rotation axis of the pivot bearing is connected to a connection running through the support points. connecting line orthogonal, preferably aligned in the longitudinal direction of the vehicle, whereby the bridge bracket at the first support point can be deflected in a rotational manner about the second support point.
  • the at least one bridge bracket executes a rotary movement about the pivot bearing at the second support point when it is deflected by a contact wire resting on it. The path that the bridge bracket covers at the first support point as a result of its rotation is recorded.
  • the bridge bracket If the bridge bracket loses contact with the contact wire, it is rotated back to its rest position by the restoring force of the spring element at the first support point.
  • the rotary movement preferably takes place around a longitudinal direction of the vehicle, i.e. represents a rolling movement.
  • the at least one bridge bracket at the second support point is coupled to the second contact rocker via a pivot bearing.
  • a rotation axis of the pivot bearing extends along a connecting line running through the support points, preferably in the transverse direction of the vehicle, whereby the bridge bracket can be rotated about both support points.
  • the at least one bridge bracket performs a rotary movement about the pivot bearing at the second support point and about the first support point when it is deflected by a contact wire resting on it. The path that the bridge bracket travels at the first and second support points due to its rotation is recorded.
  • the bridge bracket If the bridge bracket loses contact with the contact wire, it is rotated back to its rest position by the restoring force of the spring element at the first support point.
  • the rotary movement preferably takes place in a transverse direction of the vehicle, i.e. it represents a pitching movement.
  • the bridge bracket In its rest position, the bridge bracket can already be set at an angle of rotation - preferably against or in the direction of travel of the road vehicle - which allows its deflection when a
  • the sensor unit is an incremental encoder that measures the traveled spring travel.
  • An incremental encoder capacitively or inductively detects the travel or angle that, for example, two components coupled to the spring element travel relative to one another when the spring element is stretched or compressed.
  • the spring travel can also be measured by triangulation.
  • the measured spring travel is compared with a threshold value and when the threshold value is reached, a contact wire resting on the rocker bridge is detected.
  • the sensor unit is a position sensor which detects when the spring travel reaches the threshold value.
  • the position sensor can be designed, for example, as a light barrier or mechanical button and can be arranged at the first support point in such a way that the barrier or the button is triggered when a component coupled to the spring element has covered a spring travel corresponding to the threshold value when the bridge bracket is deflected.
  • the sensor unit is a pressure gauge which measures the jet pressure of a fluid jet emerging from a hose opening of a hose filled with fluid and pressurized with fluid.
  • the hose is designed in such a way that an opening cross-section of the hose opening increases with increasing spring travel.
  • the hose can be designed to be elastic and filled with a liquid which flows out of the hose opening in an increasingly stronger jet the further its opening cross-section is opened, for example by compressing the hose. The compression of the hose progresses with increasing spring travel when the bridge bracket is deflected.
  • a An elastic casing is arranged around the sensor unit and the spring element.
  • the casing can be designed, for example, as a rubber bellows, which follows the deflection movement of the bridge bracket at the first support point and which protects the spring element and the sensor unit from environmental influences such as dirt, weather or the impact of foreign bodies.
  • the invention also relates to a non-track-bound, electrically or hybrid-electrically powered road vehicle with a pantograph according to one of the preceding claims.
  • the pantograph can be arranged as a module behind a driver's cab of a tractor unit or another truck and can be supported directly or indirectly on a vehicle frame of the road vehicle.
  • the road vehicle can comprise an electric traction drive which is supplied with traction energy from the overhead line system by means of the pantograph while driving on an electrified lane.
  • the traction energy can be provided by a vehicle-side energy storage device, which can also be charged from the overhead line system by means of the pantograph while driving on an electrified lane, or by a diesel generator.
  • FIG 1 a road vehicle with a current collector according to the invention in side view
  • FIG 2 the road vehicle from FIG 1 in front view
  • FIG 3 a first embodiment of a rocker bridge of a current collector according to the invention
  • FIG 4 shows a second embodiment of a rocker bridge of a current collector according to the invention
  • FIG 5 shows a third embodiment of a rocker bridge of a current collector according to the invention.
  • FIG 6 a support point of a bridge bracket are illustrated schematically .
  • an electrically or hybrid-electrically powered road vehicle for example a tractor-trailer, comprises a current collector 2, via which electrical energy can be fed in from an overhead line system 3 even while the vehicle is in motion.
  • the overhead line system 3 is designed as a two-pole system and comprises a contact wire 5 for each contact pole, which is stretched over a lane 4, for providing electrical energy.
  • the contact wires 5, designed as forward and return conductors, are suspended from support cables 7 via hangers 6 and form longitudinal catenaries which are held by transverse support devices (not shown).
  • the current collector 2 shown is designed as a half-scissor pantograph and comprises an articulated support rod 8 with a lower arm 9 and two upper arms 10, which are each pivotably connected to the lower arm 9 via a knee joint 11.
  • Each of the two upper arms 10 carries a contact rocker 12, 13 on the contact wire side with two parallel contact strips 14 which are arranged one behind the other parallel to a transverse direction Y of the vehicle and with respect to a longitudinal direction X of the vehicle.
  • the lower arm 9 is pivotally connected to the road vehicle 1 on the vehicle side via a base joint 15 and is supported on a rod base 16.
  • a lifting device 17 is coupled to the support rod 8 in such a way that the contact rockers 12, 13 can be raised.
  • the lifting device 17 can be designed as an air spring bellows which, when pressurized via suitable mechanical coupling means, generates a torque in the base joint 15 which lifts the contact rockers 12, 13.
  • the support rod 8 of the unwired current collector 2 is folded together so that the road vehicle 1 does not exceed the maximum permissible vehicle dimensions to be observed for operation outside electrified routes and the current collector 2 is in an electrically secured state.
  • the lower arm 9 is raised, whereby pull rods (not shown) force the upper arms 10 to be raised until the contact rockers 12, 13 have reached their upper contact position shown in FIG. 1 and FIG. 2, in which an electrical contact is established between the contact strips 14 and the contact wires 5.
  • the road vehicle 1 must be located sufficiently centrally in the electrified lane 4 so that the contact points of the contact wires 5 are located within a working area of the contact strips 14.
  • the current collector 2 is arranged as a module behind a driver's cab 18 of the road vehicle 1 and is supported directly or indirectly on a vehicle frame 19 of the road vehicle 1.
  • the road vehicle 1 comprises an electric traction drive 20 which is supplied with traction energy from the overhead line system 3 by means of the current collector 2 while driving on the electrified lane 4.
  • the traction energy can be provided by a vehicle-side energy storage device 21, which can also be charged from the overhead line system 3 by means of the current collector 1 while driving on an electrified lane 4, or by a diesel generator (not shown).
  • the current collector 2 comprises a rocker bridge 22 connecting the contact rockers 12, 13 with at least one bridge bracket 23, which prevents a contact wire 5 running between the contact rockers 12, 13 with respect to the vehicle's transverse axis Y from being able to run laterally under one of the contact strips 12, 13 when at least one of the contact rockers 12, 13 moves upwards by the contact wire 5 resting on the at least one bridge bracket 23.
  • a contact wire 3 can get laterally between the two contact rockers 12, 13 both when the current collector 2 is being wired up and when the current collector 2 is wired up, if the road vehicle 1 and thus the current collector 2 is steered too far laterally from the center of the lane 4.
  • the at least one bridge bracket 23 is supported on each of the contact rockers 12, 13 at a respective support point 24, 25 and can be deflected from a rest position, which is shown as a dashed line in FIGS. 3 to 5, when a contact wire 5 rests on it.
  • the bridge bracket(s) 23 of the rocker bridge 22 is/are shaped and arranged in such a way that, viewed in the vehicle's longitudinal direction X, the contact strips 14 and the rocker bridge 22 form a seamless, smooth support curve for the contact wires 5. This results in a smooth transfer of a contact wire 5 that has gotten between the contact rockers 12, 13 back onto a contact strip 14, without the movements of the contact rockers 12, 13 being influenced by the rocker bridge 22 during normal operation.
  • the current collector 2 further comprises a contact wire detector 26 for detecting a contact wire 5 resting on the rocker bridge 22 in order, for example, to be able to trigger a lowering of the current collector 2 when contact with the contact wire is detected.
  • the contact wire detector 26 has, according to FIG. 6, at least one sensor unit 27 which is arranged at at least one of the support points 24, 25 and is designed to detect a deflection S of the bridge bracket 23 at the support point 24, 25.
  • the rocker bridge 22 can also have two such bridge brackets 23.
  • a contact wire detector 26 can be provided which is unproblematic in terms of susceptibility to weather-related errors or electromagnetic compatibility.
  • the contact wire detector 26 can also be designed compactly at the support point(s) 24, 25 and arranged in a protected manner below the contact strips 14.
  • the at least one bridge bracket 23 is coupled to the first contact rocker 12 at the first support point 24 via a spring element 28, which, upon deflection S of the bridge bracket 23 from its rest position, is pushed against a spring-elastic
  • the spring is compressed or stretched by a spring travel corresponding to the restoring force.
  • the sensor unit 27 is designed to detect when the spring travel exceeds a predeterminable threshold value.
  • Tension springs, compression springs or torsion springs can be used as the spring element 28 and combined with damping elements.
  • the sensor unit 27 accordingly detects when a threshold value for a length or an angle as the spring travel is reached.
  • Such sensor units 27 can be designed compactly and require little installation space at the respective support point 24, 25 of the bridge bracket 23.
  • the at least one bridge bracket 23 is connected to the second support point 25 via a linear bearing
  • the bridge bracket 23 is coupled to the second contact rocker 13, whereby the bridge bracket 23 can be deflected in a translational manner, preferably along the vertical direction Z of the vehicle, when a contact wire 5 rests on it.
  • the bridge bracket 23 here carries out a diving movement S when it is deflected by a contact wire 5 resting on it. If the bridge bracket 23 loses contact with the contact wire 5, it is raised back to its rest position by the restoring force of the spring element(s) 28.
  • the at least one bridge bracket 23 is connected to the second support point 25 via a pivot bearing
  • a rotation axis D1 of the pivot bearing 30 is arranged orthogonally to a connecting line running through the support points 24, 25, preferably aligned in the vehicle's longitudinal direction X.
  • the bridge bracket 23 at the first support point 24 can be deflected in rotation about the second support point 25.
  • the at least one bridge bracket 23 performs a rotational movement about the pivot bearing 30 at the second support point 25 when it is deflected by a contact wire 5 resting on it.
  • the path S that the bridge bracket 23 travels at the first support point 24 due to its rotation is recorded. If the bridge bracket 23 loses contact with the contact wire 5, it is returned to the first support point 24 by the restoring force of the spring element 28. Support point 24 is rotated back into its rest position.
  • the rotational movement S preferably occurs around a vehicle longitudinal direction X, thus representing a rolling movement.
  • the at least one bridge bracket 23 is coupled to the second contact rocker 13 at the second support point 25 via a pivot bearing 31.
  • a rotation axis D2 of the pivot bearing D2 extends along a connecting line running through the support points 24, 25, preferably in the vehicle transverse direction Y, whereby the bridge bracket
  • the at least one bridge bracket 23 can be deflected in a rotational manner around both support points.
  • the at least one bridge bracket 23 carries out a rotational movement S around the pivot bearing 31 at the second support point 25 and around the first support point 24 when it is deflected by a contact wire 5 resting thereon.
  • the path S that the bridge bracket 23 travels at the first and second support points 24, 25 due to its rotation is recorded. If the bridge bracket 23 loses contact with the contact wire 5, it is held in place by the restoring force of the spring element 28 at the first support point.
  • the rotational movement S preferably takes place around a transverse direction Y of the vehicle, thus representing a pitching movement.
  • the bridge bracket 23 can already be set at an angle of rotation - preferably as shown against the direction of travel of the road vehicle 1 - which facilitates its deflection S when a contact wire 5 is in contact.
  • the sensor unit 27 of the contact wire detector 26 shown in FIG. 6 can be an incremental encoder that measures the traveled spring travel.
  • An incremental encoder capacitively or inductively detects the travel or angle that, for example, two components coupled to the spring element 28 travel relative to one another when the spring element 28 is stretched or compressed.
  • the spring travel can also be measured by triangulation. In these embodiments, the measured spring travel is compared with a threshold value and when the threshold value is reached, a contact wire 5 resting on the rocker bridge 22 is detected.
  • the sensor unit 27 can also be a position sensor which detects when the spring travel reaches the threshold value.
  • the position sensor can be designed, for example, as a light barrier or mechanical button and can be arranged on the first support point 24 in such a way that the barrier or the button is triggered when a component coupled to the spring element 28 has covered a spring travel corresponding to the threshold value when the bridge bracket 23 is deflected S.
  • the sensor unit 27 can also be a pressure gauge that measures the jet pressure of a fluid jet emerging from a hose opening of a hose filled with fluid and pressurized with it.
  • the hose is designed in such a way that an opening cross-section of the hose opening increases with increasing spring travel.
  • the hose can be designed to be elastic and filled with a liquid that flows out of the hose opening in a jet that becomes stronger the further the opening cross-section is opened, for example by compressing the hose. The compression of the hose progresses with increasing spring travel when the bridge bracket 23 is deflected S.
  • an elastic casing 32 enclosing the sensor unit 27 and the spring element 28 is arranged at a support point 24, 25.
  • the casing 32 can be designed, for example, as a rubber bellows, which follows the deflection movement S of the bridge bracket 23 at the first support point 24 and which protects the spring element 28 and the sensor unit 27 from environmental influences such as dirt, weather or the impact of foreign bodies.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer (2) für ein Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer Oberleitungsanlage (3). Er umfasst ein aufrichtbares, gelenkiges Traggestänge (8), welches zwei voneinander beabstandet angeordnete Kontaktwippen (12, 13) trägt. Auf jeder Kontaktwippe (12, 13) ist jeweils eine Schleifleiste (14) zur elektrischen Kontaktierung des dem jeweiligen Pol zugeordneten Fahrdrahtes (5) gelagert. Eine die Kontaktwippen (12, 13) verbindende Wippenbrücke (22) mit mindestens einem Brückenbügel (23) hindert einen zwischen den Kontaktwippen (12, 13) verlaufenden Fahrdraht (5) durch Aufliegen des Fahrdrahtes (5) auf den mindestens einen Brückenbügel (23) daran, unter eine der Schleifleisten (14) seitlich einzulaufen zu können. Ein Fahrdrahtdetektor (26) ist zur Erfassung eines auf der Wippenbrücke (22) aufliegenden Fahrdrahtes (5) vorgesehen. Erfindungsgemäß stützt sich der Brückenbügel (23) auf jede der Kontaktwippen (12, 13) an je einem Stützpunkt (24, 25) beweglich ab und ist bei Aufliegen eines Fahrdrahtes (5) aus einer Ruhelage auslenkbar. Der Fahrdrahtdetektor (26) weist wenigstens eine Sensoreinheit (27) auf, die an einem der Stützpunkte (24, 25) angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Auslenkung (S) des Brückenbügels (23) an dem Stützpunkt (24, 25) zu erfassen.

Description

Beschreibung
Stromabnehmer und ein mit einem solchen ausgestattetes Straßenfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehmer nach dem Oberbegri f f des Patentanspruches 1 sowie auf ein Fahrzeug nach Anspruch 10 , welches mit einem solchen Stromabnehmer ausgestattet ist .
Für den Transport von Gütern und die Beförderung von Personen sind elektrisch angetriebene Fahrzeuge mit Stromabnehmern zur Traktionsversorgung aus einer streckenseitigen Oberleitungsanlage aus dem schienengebundenen Eisenbahnverkehr seit langem bekannt . Ebenso sind spurgebundene Straßenfahrzeuge , insbesondere Busse , mit stangenförmigen Stromabnehmern zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer Oberleitungsanlage bekannt . Aufgrund der Gummiberei fung derartiger Straßenfahrzeuge sind an elektri fi zierten Fahrstrei fen zweipolige Oberleitungsanlagen installiert , die als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte über diesem Fahrstrei fen aufspannen . In j üngerer Zeit sind auch nicht spurgebundene Straßenfahrzeuge bekannt geworden, insbesondere schwere Nutz fahrzeuge wie Lastkraftwagen, die einen dieselelektrischen Antrieb und einen Stromabnehmer mit zwei Kontaktwippen zur Kontaktierung der beiden Fahrdrähte aufweisen . Ein Fahrzeug mit einem solchen Stromabnehmer zeigt beispielsweise die internationale Veröf fentlichung WO 2018 / 153983 Al .
Aus der Of fenlegungsschri ft DE 10 2018 215 593 Al ist ein Stromabnehmer der eingangs genannten Art bekannt , der für ein nicht spurgebundenes , elektrisch angetriebenes Fahrzeug zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage mit zwei Fahrdrähten vorgesehen ist . Die eingespeiste Energie dient vornehmlich der direkten Traktionsversorgung eines elektrischen Fahrzeugantriebs , kann aber auch einem fahrzeugseitigen Energiespeicher zugeführt werden . Die Fahrdrähte der Oberleitungsanlage sind oberhalb einer vom Straßenfahrzeug benutzbaren Fahrbahn, beispielsweise einem Fahrstrei fen einer mehrstrei figen Autobahn, gespannt . Der Stromabnehmer umfasst ein gelenkiges Traggestänge , das fahrdrahtseitig zwei nebeneinander angeordnete Kontaktwippen mit Schlei f leisten trägt und fahrzeugseitig ein Basisgelenk zur Abstützung auf das Fahrzeug aufweist . Er umfasst ferner einen mit dem Traggestänge gekoppelten Hubantrieb zur Erzeugung eines das Traggestänge mit den Kontaktwippen anhebenden Drehmoments im Basisgelenk . Hierdurch können die Kontaktwippen aus einer unteren Ruheposition in eine obere Kontaktposition angehoben werden, womit deren Schlei f leisten in elektrischen Kontakt zu den j eweiligen Fahrdrähten gebracht werden . Zur Aufrechterhaltung des sich während der Fahrt des Straßenfahrzeugs ausbildenden Schlei fkontakts werden die Schlei f leisten mittels der Hubeinrichtung mit einer vorgegebenen Andruckkraft gegen die Fahrdrähte gepresst . Der Stromabnehmer umfasst eine die Kontaktwippen verbindende und als Eintauchschutz ausgebildete Wippenbrücke , die ein Absinken eines seitlich zwischen den Kontaktwippen verlaufenden Fahrdrahtes unterhalb der Schlei f leisten verhindert . Die Wippenbrücke ist an den Kontaktwippen befestigt und derart geformt , dass in Fahrzeuglängsrichtung gesehen Schlei f leisten und Wippenbrücke eine lückenlose , glatte Auflagekurve für die Fahrdrähte bilden . Hierdurch kann eine seitliche Fahrdrahtbewegung ohne nennenswerte Querkräfte in die Wippenstrukturen abgeleitet werden . Aus Sicherheitsgründen ist in einem solchen Fall aber trotzdem ein Absenken des Stromabnehmers erforderlich .
Hierfür weist die Wippenbrücke dieses bekannten Stromabnehmers zwei elektrisch leitende Brückenbügel auf , die mit einem Fahrdrahtsensor zur Erfassung eines Kontaktes eines Fahrdrahtes mit den Brückenbügeln verbunden sind . Der Fahrdrahtsensor ist als elektrischer Leitfähigkeitssensor ausgebildet , der erfasst , wenn ein Fahrdraht auf beiden Brückenbügeln aufliegt und diese dadurch leitend verbindet . Der Leitfähigkeitssensor kann eine Widerstandsschaltung zwischen den Brückenbügeln aufweisen, die verstimmt wird, wenn ein niederohmiger Fahrdraht beide Brückenbügel berührt . Ein dadurch bedingtes Un- terschreiten eines Spannungslevels wird von einer Stromabnehmersteuerung registriert und kann ein Absenken des Traggestänges zum Abdrahten des Stromabnehmers auslösen .
Nachteilig an dem bekannten Stromabnehmer ist einerseits , dass bei Berührung der Wippenbrücke durch den als Pluspol ausgebildeten Fahrdraht die hohe Oberleitungsspannung zu Beschädigungen der Stromabnehmersteuerung und von weiteren elektronischen Komponenten führen kann . Andererseits besteht insbesondere im Winter die Gefahr, dass die elektrische Leitfähigkeit der Fahrdrähte durch Eisbildung an deren Unterseite stark herabgesetzt ist , was die Erkennung einer Berührung der Wippenbrücke durch einen Fahrdraht verzögern oder gar verhindern kann .
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Stromabnehmer der eingangs genannte Art bereitzustellen, der die geschilderten Nachteile überwindet .
Die Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch einen gattungsgemäßen Stromabnehmer mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen . Die Erfindung geht also aus von einem Stromabnehmer für ein nicht spurgebundenes , elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug, der zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer zweipoligen, j e Kontaktpol einen Fahrdraht aufweisenden Oberleitungsanlage ausgebildet und dazu vorgesehen ist . Der Stromabnehmer umfasst ein auf richtbares , gelenkiges Traggestänge , welches zwei voneinander beabstandet angeordnete Kontaktwippen trägt . Auf j eder Kontaktwippe ist j eweils mindestens eine Schlei f leiste zur elektrischen Kontaktierung des dem j eweiligen Pol zugeordneten Fahrdrahtes gelagert . Vorzugsweise sind auf j eder Kontaktwippe zwei längliche , sich in eine Fahrzeugquerrichtung parallel zueinander erstreckende Schlei f leisten gelagert , die in einer Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnet sind . Jede Kontaktwippe kann eine Wippbewegung um j eweils eine parallel zur Fahrzeugquerrichtung verlaufende Wippenachse aus führen . Das Traggestänge kann einen Unterarm und zwei Oberarme aufweisen, die nach Art eines Pantographen gelenkig miteinander verbunden sind . Jeder der Oberarme kann eine der beiden Kontaktwippen tragen und unabhängig vom anderen Oberarm relativ zum Unterarm rotieren . Der Stromabnehmer umfasst eine die Kontaktwippen verbindende Wippenbrücke mit mindestens einem Brückenbügel . Die Wippenbrücke ist durch Form und Anordnung des mindestens einen Brückenbügels derart ausgebildet , dass ein bezüglich einer Fahrzeugquerrichtung zwischen den Kontaktwippen verlaufender Fahrdraht bei einer Aufwärtsbewegung wenigstens einer der Kontaktwippen durch Aufliegen des Fahrdrahtes auf den mindestens einen Brückenbügel daran gehindert wird, unter eine der Schlei f leisten seitlich einzulaufen zu können . Damit wird ein Verhaken eines Fahrdrahtes mit den Kontaktwippen verhindert . Der oder die Brückenbügel können einen bogenförmigen Abschnitt aufweisen und von einer Bügelmitte zu den seitlichen Bügelenden an den Stützpunkten abfallend verlaufen . Der Stromabnehmer umfasst ferner einen Fahrdrahtdetektor zur Erfassung eines auf der Wippenbrücke aufliegenden Fahrdrahtes , um beispielsweise ein Absenken des Stromabnehmers bei einem erfassten Fahrdrahtkontakt auslösen zu können .
Der mindestens eine Brückenbügel stützt sich erfindungsgemäß auf j ede der Kontaktwippen an e einem Stützpunkt beweglich ab und ist bei Aufliegen eines Fahrdrahtes aus einer Ruhelage auslenkbar . Der Fahrdrahtdetektor weist wenigstens eine Sensoreinheit auf , die an mindestens einem der Stützpunkte angeordnet und dazu ausgebildet ist , eine Auslenkung des Brückenbügels an dem Stützpunkt zu erfassen . Die Wippenbrücke kann auch zwei solcher Brückenbügel aufweisen . Durch Einsatz einer Sensoreinheit , welche eine mechanische Auslenkung des mindestens einen Brückenbügels am Ort seiner beweglichen Abstützung auf einer Kontaktwippe erfasst , können die eingangs geschilderten Probleme eines elektrischen Fahrdrahtsensors insbesondere hinsichtlich wetterbedingter Fehleranfälligkeit oder elektromagnetischer Verträglichkeit vermieden werden . Durch Entfall eines elektrischen Fahrdrahtsensors kann zudem der Test- und Zulassungsaufwand für einen erfindungsgemäßen Stromabnehmer im Straßenverkehrsbereich reduziert werden . Der Fahrdrahtsensor kann auch an dem oder den Stützpunkten kompakt ausgeführt und geschützt unterhalb der Schlei f leisten angeordnet werden .
In einer vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist der mindestens eine Brückenbügel am ersten Stützpunkt über ein Federelement mit der ersten Kontaktwippe gekoppelt , welches bei Auslenkung des Brückenbügels aus seiner Ruhelage gegen eine federelastische Rückstellkraft um einen der Rückstellkraft entsprechenden Federweg gestaucht oder gestreckt wird . Dabei ist die Sensoreinheit ausgebildet , es zu erfassen, wenn der Federweg einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet . Als Federelement können dabei Zugfedern, Druckfedern oder Drehfedern verwendet und mit Dämpfungsgliedern kombiniert werden . Die Sensoreinheit erfasst dementsprechend das Erreichen eines Schwellwertes für eine Länge oder einen Winkel als Federweg . Solche Sensoreinheiten sind kompakt aus führbar und erfordern wenig Bauraum am j eweiligen Stützpunkt des Brückenbügels .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist der mindestens eine Brückenbügel am zweiten Stützpunkt über ein Linearlager mit der zweiten Kontaktwippe gekoppelt , wodurch der Brückenbügel bei Aufliegen eines Fahrdrahtes translatorisch, vorzugsweise längs einer Fahrzeughochrichtung, auslenkbar ist . Bei dieser Aus führungs form führt der mindestens eine Brückenbügel eine Tauchbewegung aus , wenn er durch einen aufliegenden Fahrdraht ausgelenkt wird . Verliert der Brückenbügel den Kontakt zum Fahrdraht , wird er durch die Rückstellkraft des oder der Federelemente wieder in seine Ruhelage angehoben .
In einer anderen vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist der mindestens eine Brückenbügel am zweiten Stützpunkt über ein Drehlager mit der zweiten Kontaktwippe gekoppelt . Dabei ist eine Drehachse des Drehlagers zu einer durch die Stützpunkte verlaufenden Ver- bindungslinie orthogonal , vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet , angeordnet , wodurch der Brückenbügel am ersten Stützpunkt rotatorisch um den zweiten Stützpunkt auslenkbar ist . Bei dieser Aus führungs form führt der mindestens eine Brückenbügel eine Drehbewegung um das Drehlager am zweiten Stützpunkt aus , wenn er durch einen aufliegenden Fahrdraht ausgelenkt wird . Dabei wird der Weg, den der Brückenbügel am ersten Stützpunkt durch seine Rotation zurücklegt erfasst . Verliert der Brückenbügel den Kontakt zum Fahrdraht , wird er durch die Rückstellkraft des Federelements am ersten Stützpunkt wieder in seine Ruhelage zurückgedreht . Die Drehbewegung erfolgt dabei vorzugsweise um eine Fahrzeuglängsrichtung, stellt also eine Wankbewegung dar .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist der mindestens eine Brückenbügel am zweiten Stützpunkt über ein Drehlager mit der zweiten Kontaktwippe gekoppelt . Dabei erstreckt sich eine Drehachse des Drehlagers entlang einer durch die Stützpunkte verlaufenden Verbindungslinie , vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung, wodurch der Brückenbügel um beide Stützpunkte rotatorisch auslenkbar ist . Bei dieser Aus führungs form führt der mindestens eine Brückenbügel eine Drehbewegung um das Drehlager am zweiten Stützpunkt und um die erste Stützstelle aus , wenn er durch einen aufliegenden Fahrdraht ausgelenkt wird . Dabei wird der Weg, den der Brückenbügel am ersten und zweiten Stützpunkt durch seine Rotation zurücklegt erfasst . Verliert der Brückenbügel den Kontakt zum Fahrdraht , wird er durch die Rückstellkraft des Federelements am ersten Stützpunkt wieder in seine Ruhelage zurückgedreht . Die Drehbewegung erfolgt dabei vorzugsweise um eine Fahrzeugquerrichtung, stellt also eine Nickbewegung dar . In seiner Ruhelage kann der Brückenbügel bereits um einen Drehwinkel - vorzugsweise entgegen die oder auch in Fahrtrichtung des Straßenfahrzeugs - angestellt sein, was seine Auslenkung bei Aufliegen eines
Fahrdrahtes erleichtert . In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist die Sensoreinheit ein Inkrementalgeber, der den zurückgelegten Federweg misst . Ein Inkrementalgeber erfasst kapazitiv oder induktiv den Weg oder Winkel , den beispielsweise zwei mit dem Federelement gekoppelte Bauteile relativ zueinander zurücklegen, wenn das Federelement gestreckt oder gestaucht wird . Ebenso kann der Federweg durch Triangulation gemessen werden . In diesen Aus führungs formen wird der gemessene Federweg mit einem Schwellwert verglichen und bei Erreichen des Schwellwertes ein Aufliegen eines Fahrdrahtes auf der Wippenbrücke detektiert .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist die Sensoreinheit ein Positionssensor, der erfasst , wenn der Federweg den Schwellwert erreicht . Der Positionssensor kann beispielsweise als Lichtschranke oder mechanischer Taster ausgebildet sein und derart am ersten Stützpunkt angeordnet sein, dass die Schranke oder der Taster ausgelöst wird, wenn ein mit dem Federelement gekoppeltes Bauteil bei Auslenkung des Brückenbügels einen den Schwellwert entsprechenden Federweg zurückgelegt hat .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist die Sensoreinheit ein Druckmesser, der den Strahldruck eines aus einer Schlauchöf fnung eines mit Fluid gefüllten und druckbeaufschlagten Schlauches austretenden Fluidstrahls misst . Dabei ist der Schlauch derart ausgebildet , dass sich ein Öf fnungsquerschnitt der Schlauchöf fnung mit zunehmendem Federweg vergrößert . Der Schlauch kann elastisch ausgebildet und mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die mit einem umso stärkeren Strahl aus der Schlauchöf fnung ausströmt , j e weiter deren Öf fnungsquerschnitt beispielsweise durch Stauchung des Schlauches geöf fnet wird . Die Stauchung des Schlauches schreitet mit zunehmendem Federweg beim Auslenken des Brückenbügels fort .
In einer weiteren vorteilhaften Aus führungs form des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist an einem Stützpunkt eine die Sensoreinheit und das Federelement umschließende , elastische Umhüllung angeordnet . Die Umhüllung kann beispielsweise als Gummibalg ausgebildet sein, welche die Auslenkbewegung des Brückenbügels am ersten Stützpunkt mitmacht und welche das Federelement und die Sensoreinheit vor Umgebungseinflüssen, wie Schmutz , Witterung oder Fremdkörpereinschlag, schützt .
Die Erfindung betri f ft auch ein nicht spurgebundenes , elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug mit einem Stromabnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche . Der Stromabnehmer kann als Modul hinter einem Führerhaus einer Sattel zugmaschine oder eines anderen Lastkraftwagen angeordnet sein und sich auf direkt oder indirekt auf einem Fahrzeuggestell des Straßenfahrzeugs abstützen . Das Straßenfahrzeug kann einen elektrischen Traktionsantrieb umfassen, der während der Fahrt auf einem elektri fi zierten Fahrstrei fen mittels des Stromabnehmers aus der Oberleitungsanlage mit Traktionsenergie versorgt wird . Abseits elektri fizierter Fahrstrei fen kann die Traktionsenergie durch einen fahrzeugseitigen Energiespeicher, der ebenfalls während der Fahrt auf einem elektri fi zierten Fahrstrei fen mittels des Stromabnehmers aus der Oberleitungsanlage aufgeladen werden kann, oder durch einen Dieselgenerator bereitgestellt werden .
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Aus führungsbeispielen der Erfindung anhand von Zeichnungen, in deren
FIG 1 ein Straßenfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Stromabnehmer in Seitenansicht ,
FIG 2 das Straßenfahrzeug aus FIG 1 in Frontansicht , FIG 3 ein erstes Aus führungsbeispiel einer Wippenbrücke eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers ,
FIG 4 ein zweites Aus führungsbeispiel einer Wippenbrücke eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers ,
FIG 5 ein drittes Aus führungsbeispiel einer Wippenbrücke eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers und
FIG 6 ein Stützpunkt eines Brückenbügels schematisch veranschaulicht sind .
Gemäß FIG 1 und FIG 2 umfasst ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug 1 , beispielsweise eine Sattel zugmaschine , einen Stromabnehmer 2 , über den auch während der Fahrt elektrische Energie aus einer Oberleitungsanlage 3 einspeisbar ist . Die Oberleitungsanlage 3 ist zweipolig ausgebildet und umfasst über einem Fahrstrei fen 4 aufgespannt , j e Kontaktpol einen Fahrdraht 5 zur Bereitstellung elektrischer Energie . Die als Hin- und Rückleiter ausgebildeten Fahrdrähte 5 sind über Hänger 6 an Tragseilen 7 aufgehangen und bilden Längskettenwerke , die von nicht dargestellten Quertrageinrichtungen gehalten werden . Der dargestellte Stromabnehmer 2 ist als Halbscherenpantograph ausgebildet und umfasst ein gelenkiges Traggestänge 8 mit einem Unterarm 9 und zwei Oberarmen 10 , die j eweils über ein Kniegelenk 11 schwenkbar mit dem Unterarm 9 verbunden sind . Jeder der beiden Oberarme 10 trägt f ahrdrahtseitig eine Kontaktwippe 12 , 13 mit zwei parallelen Schlei f leisten 14 , die parallel zu einer Fahrzeugquerrichtung Y und bezüglich einer Fahrzeuglängsrichtung X hintereinander angeordnet sind . Zur Anlenkung des Stromabnehmers 2 an das Straßenfahrzeug 1 ist der Unterarm 9 fahrzeugseitig über ein Basisgelenk 15 mit dem Straßenfahrzeug 1 schwenkbar verbunden und stützt sich auf eine Gestängebasis 16 ab . Mit dem Traggestänge 8 ist eine Hubvorrichtung 17 so gekoppelt , dass die Kontaktwippen 12 , 13 anhebbar sind . Die Hubvorrichtung 17 kann als Luftfederbalg ausgebildet sein, der bei Druckbeaufschlagung über geeignete mechanische Koppelmittel ein die Kontaktwippen 12 , 13 anhebendes Drehmoment im Basisgelenk 15 erzeugt .
In einer unteren Ruheposition der Kontaktwippen 12 , 13 ist das Traggestänge 8 des abgedrahteten Stromabnehmers 2 zusammengefaltet , so dass das Straßenfahrzeug 1 die für einen Betrieb außerhalb elektri fi zierter Fahrstrecken einzuhaltenden, maximal zulässigen Fahrzeugabmessungen nicht überschreitet und der Stromabnehmer 2 sich in einem elektrisch gesicherten Zustand befindet . Zum Andrahten des Stromabneh- mers 2 wird der Unterarm 9 auf gerichtet , wobei nicht dargestellte Zugstangen ein Aufrichten der Oberarme 10 erzwingen, bis die Kontaktwippen 12 , 13 ihre in FIG 1 und FIG 2 dargestellte obere Kontaktposition erreicht haben, in der ein elektrischer Kontakt zwischen Schlei f leisten 14 und Fahrdrähten 5 hergestellt ist . Hierfür ist es erforderlich, dass das Straßenfahrzeug 1 sich hinreichend mittig im elektri fi zierten Fahrstrei fen 4 befindet , damit die Kontaktstellen der Fahrdrähte 5 innerhalb eines Arbeitsbereichs der Schlei f leisten 14 zu liegen kommen .
Gemäß FIG 1 ist der Stromabnehmer 2 als Modul hinter einem Führerhaus 18 des Straßenfahrzeugs 1 angeordnet und stützt sich direkt oder indirekt auf einem Fahrzeuggestell 19 des Straßenfahrzeugs 1 ab . Das Straßenfahrzeug 1 umfasst einen elektrischen Traktionsantrieb 20 , der während der Fahrt auf dem elektri fi zierten Fahrstrei fen 4 mittels des Stromabnehmers 2 aus der Oberleitungsanlage 3 mit Traktionsenergie versorgt wird . Abseits elektri fi zierter Fahrstrei fen 4 kann die Traktionsenergie durch einen fahrzeugseitigen Energiespeicher 21 , der ebenfalls während der Fahrt auf einem elektri fi zierten Fahrstrei fen 4 mittels des Stromabnehmers 1 aus der Oberleitungsanlage 3 aufgeladen werden kann, oder durch einen nicht dargestellten Dieselgenerator bereitgestellt werden .
Der Stromabnehmer 2 umfasst eine die Kontaktwippen 12 , 13 verbindende Wippenbrücke 22 mit mindestens einem Brückenbügel 23 , welche einen bezüglich der Fahrzeugquerachse Y zwischen den Kontaktwippen 12 , 13 verlaufenden Fahrdraht 5 bei einer Aufwärtsbewegung wenigstens einer der Kontaktwippen 12 , 13 durch Aufliegen des Fahrdrahtes 5 auf den mindestens einen Brückenbügel 23 daran hindert , unter eine der Schlei f leisten 12 , 13 seitlich einzulaufen zu können . Ein Fahrdraht 3 kann sowohl beim Andrahten des Stromabnehmers 2 als auch in angedrahtetem Zustand des Stromabnehmers 2 , wenn das Straßenfahrzeug 1 und damit der Stromabnehmer 2 seitlich zu stark aus einer Mitte des Fahrstrei fens 4 gelenkt wird, seitlich zwischen die beiden Kontaktwippen 12 , 13 geraten . Der mindestens eine Brückenbügel 23 stützt sich auf j ede der Kontaktwippen 12 , 13 an j e einem Stützpunkt 24 , 25 beweglich ab und ist bei Aufliegen eines Fahrdrahtes 5 aus einer Ruhelage , die in FIG 3 bis FIG 5 als Strichlinie dargestellt ist , auslenkbar . Der oder die Brückenbügel 23 der Wippenbrücke 22 ist bzw . sind derart geformt und angeordnet , dass in Fahrzeuglängsrichtung X gesehen Schlei f leisten 14 und Wippenbrücke 22 eine lückenlose , glatte Auflagekurve für die Fahrdrähte 5 bilden . Hierdurch wird ein weiches Überführen eines zwischen die Kontaktwippen 12 , 13 geratenen Fahrdrahtes 5 zurück auf eine Schlei f leiste 14 erzielt , ohne dass die Bewegungen der Kontaktwippen 12 , 13 im Normalbetrieb durch die Wippenbrücke 22 beeinflusst wird .
Der Stromabnehmer 2 umfasst ferner einen Fahrdrahtdetektor 26 zur Erfassung eines auf der Wippenbrücke 22 aufliegenden Fahrdrahtes 5 , um beispielsweise ein Absenken des Stromabnehmers 2 bei einem erfassten Fahrdrahtkontakt auslösen zu können . Der Fahrdrahtdetektor 26 weist hierzu gemäß FIG 6 wenigstens eine Sensoreinheit 27 auf , die an mindestens einem der Stützpunkte 24 , 25 angeordnet und dazu ausgebildet ist , eine Auslenkung S des Brückenbügels 23 an dem Stützpunkt 24 , 25 zu erfassen . Die Wippenbrücke 22 kann auch zwei solcher Brückenbügel 23 aufweisen . Durch Einsatz einer Sensoreinheit 27 , welche eine mechanische Auslenkung S des mindestens einen Brückenbügels 23 am Ort 24 , 25 seiner beweglichen Abstützung auf einer Kontaktwippe 12 , 13 erfasst , kann ein Fahrdrahtdetektor 26 bereitgestellt werden, der hinsichtlich wetterbedingter Fehleranfälligkeit oder elektromagnetischer Verträglichkeit unproblematisch ist . Der Fahrdrahtdetektor 26 kann auch an dem oder den Stützpunkten 24 , 25 kompakt ausgeführt und geschützt unterhalb der Schlei f leisten 14 angeordnet werden .
Gemäß FIG 3 bis FIG 6 ist der mindestens eine Brückenbügel 23 am ersten Stützpunkt 24 über ein Federelement 28 mit der ersten Kontaktwippe 12 gekoppelt , welches bei Auslenkung S des Brückenbügels 23 aus seiner Ruhelage gegen eine federelasti- sehe Rückstellkraft um einen der Rückstellkraft entsprechenden Federweg gestaucht oder gestreckt wird . Dabei ist die Sensoreinheit 27 ausgebildet , es zu erfassen, wenn der Federweg einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet . Als Federelement 28 können dabei Zugfedern, Druckfedern oder Drehfedern verwendet und mit Dämpfungsgliedern kombiniert werden . Die Sensoreinheit 27 erfasst dementsprechend das Erreichen eines Schwellwertes für eine Länge oder einen Winkel als Federweg . Solche Sensoreinheiten 27 sind kompakt aus führbar und erfordern wenig Bauraum am j eweiligen Stützpunkt 24 , 25 des Brückenbügels 23 .
In der Aus führungs form gemäß FIG 3 ist der mindestens eine Brückenbügel 23 am zweiten Stützpunkt 25 über ein Linearlager
29 mit der zweiten Kontaktwippe 13 gekoppelt , wodurch der Brückenbügel 23 bei Aufliegen eines Fahrdrahtes 5 translatorisch, vorzugsweise längs der Fahrzeughochrichtung Z , auslenkbar ist . Der Brückenbügel 23 führt hier eine Tauchbewegung S aus , wenn er durch einen aufliegenden Fahrdraht 5 ausgelenkt wird . Verliert der Brückenbügel 23 den Kontakt zum Fahrdraht 5 , wird er durch die Rückstellkraft des oder der Federelemente 28 wieder in seine Ruhelage angehoben .
In der Aus führungs form gemäß FIG 4 ist der mindestens eine Brückenbügel 23 am zweiten Stützpunkt 25 über ein Drehlager
30 mit der zweiten Kontaktwippe 13 gekoppelt . Dabei ist eine Drehachse Dl des Drehlagers 30 zu einer durch die Stützpunkte 24 , 25 verlaufenden Verbindungslinie orthogonal , vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung X ausgerichtet , angeordnet . Dadurch ist der Brückenbügel 23 am ersten Stützpunkt 24 rotatorisch um den zweiten Stützpunkt 25 auslenkbar . Bei dieser Aus führungs form führt der mindestens eine Brückenbügel 23 eine Drehbewegung um das Drehlager 30 am zweiten Stützpunkt 25 aus , wenn er durch einen aufliegenden Fahrdraht 5 ausgelenkt wird . Dabei wird der Weg S , den der Brückenbügel 23 am ersten Stützpunkt 24 durch seine Rotation zurücklegt , erfasst . Verliert der Brückenbügel 23 den Kontakt zum Fahrdraht 5 , wird er durch die Rückstellkraft des Federelements 28 am ersten Stützpunkt 24 wieder in seine Ruhelage zurückgedreht . Die Drehbewegung S erfolgt dabei vorzugsweise um eine Fahrzeuglängsrichtung X, stellt also eine Wankbewegung dar .
In der Aus führungs form gemäß FIG 5 ist der mindestens eine Brückenbügel 23 am zweiten Stützpunkt 25 über ein Drehlager 31 mit der zweiten Kontaktwippe 13 gekoppelt . Dabei erstreckt sich eine Drehachse D2 des Drehlagers D2 entlang einer durch die Stützpunkte 24 , 25 verlaufenden Verbindungslinie , vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung Y, wodurch der Brückenbügel
23 um beide Stützpunkte rotatorisch auslenkbar ist . Bei dieser Aus führungs form führt der mindestens eine Brückenbügel 23 eine Drehbewegung S um das Drehlager 31 am zweiten Stützpunkt 25 und um die erste Stützstelle 24 aus , wenn er durch einen aufliegenden Fahrdraht 5 ausgelenkt wird . Dabei wird der Weg S , den der Brückenbügel 23 am ersten und zweiten Stützpunkt 24 , 25 durch seine Rotation zurücklegt , erfasst . Verliert der Brückenbügel 23 den Kontakt zum Fahrdraht 5 , wird er durch die Rückstellkraft des Federelements 28 am ersten Stützpunkt
24 wieder in seine Ruhelage zurückgedreht . Die Drehbewegung S erfolgt dabei vorzugsweise um eine Fahrzeugquerrichtung Y, stellt also eine Nickbewegung dar . In seiner Ruhelage kann der Brückenbügel 23 bereits um einen Drehwinkel - vorzugsweise wie dargestellt entgegen die Fahrtrichtung des Straßenfahrzeugs 1 - angestellt sein, was seine Auslenkung S bei Auf liegen eines Fahrdrahtes 5 erleichtert .
Die in FIG 6 dargestellte Sensoreinheit 27 des Fahrdrahtdetektors 26 kann ein Inkrementalgeber sein, der den zurückgelegten Federweg misst . Ein Inkrementalgeber erfasst kapazitiv oder induktiv den Weg oder Winkel , den beispielsweise zwei mit dem Federelement 28 gekoppelte Bauteile relativ zueinander zurücklegen, wenn das Federelement 28 gestreckt oder gestaucht wird . Ebenso kann der Federweg durch Triangulation gemessen werden . In diesen Aus führungs formen wird der gemessene Federweg mit einem Schwellwert verglichen und bei Erreichen des Schwellwertes ein Aufliegen eines Fahrdrahtes 5 auf der Wippenbrücke 22 detektiert . Die Sensoreinheit 27 kann aber auch ein Positionssensor sein, der erfasst , wenn der Federweg den Schwellwert erreicht . Der Positionssensor kann beispielsweise als Lichtschranke oder mechanischer Taster ausgebildet sein und derart am ersten Stützpunkt 24 angeordnet sein, dass die Schranke oder der Taster ausgelöst wird, wenn ein mit dem Federelement 28 gekoppeltes Bauteil bei Auslenkung S des Brückenbügels 23 einen den Schwellwert entsprechenden Federweg zurückgelegt hat .
Die Sensoreinheit 27 kann auch ein Druckmesser sein, der den Strahldruck eines aus einer Schlauchöf fnung eines mit Fluid gefüllten und druckbeaufschlagten Schlauches austretenden Fluidstrahls misst . Dabei ist der Schlauch derart ausgebildet , dass sich ein Öf fnungsquerschnitt der Schlauchöf fnung mit zunehmendem Federweg vergrößert . Der Schlauch kann elastisch ausgebildet und mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die mit einem umso stärkeren Strahl aus der Schlauchöf fnung ausströmt , j e weiter deren Öf fnungsquerschnitt beispielsweise durch Stauchung des Schlauches geöf fnet wird . Die Stauchung des Schlauches schreitet mit zunehmendem Federweg beim Auslenken S des Brückenbügels 23 fort .
Gemäß FIG 6 ist an einem Stützpunkt 24 , 25 eine die Sensoreinheit 27 und das Federelement 28 umschließende , elastische Umhüllung 32 angeordnet . Die Umhüllung 32 kann beispielsweise als Gummibalg ausgebildet sein, welche die Auslenkbewegung S des Brückenbügels 23 am ersten Stützpunkt 24 mitmacht und welche das Federelement 28 und die Sensoreinheit 27 vor Umgebungseinflüssen, wie Schmutz , Witterung oder Fremdkörpereinschlag, schützt .

Claims

Patentansprüche
1. Stromabnehmer (2) für ein nicht spurgebundenes, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von elektrischer Energie aus einer zweipoligen, je Kontaktpol einen Fahrdraht (5) aufweisenden Oberleitungsanlage (3) , umfassend
- ein auf richtbares , gelenkiges Traggestänge (8) , welches zwei voneinander beabstandet angeordnete Kontaktwippen (12, 13) trägt, wobei auf jeder Kontaktwippe (12, 13) jeweils mindestens eine Schleif leiste (14) zur elektrischen Kontaktierung des dem jeweiligen Pol zugeordneten Fahrdrahtes (5) gelagert ist,
- eine die Kontaktwippen (12, 13) verbindende Wippenbrücke (22) mit mindestens einem Brückenbügel (23) , welche einen bezüglich einer Fahrzeugquerrichtung (Y) zwischen den Kontaktwippen (12, 13) verlaufenden Fahrdraht (5) bei einer Auf- wärtsbewegung wenigstens einer der Kontaktwippen (12, 13) durch Aufliegen des Fahrdrahtes (5) auf den mindestens einen Brückenbügel (23) daran hindert, unter eine der Schleifleisten (14) seitlich einzulaufen zu können, und
- einen Fahrdrahtdetektor (26) zur Erfassung eines auf der Wippenbrücke (22) aufliegenden Fahrdrahtes (5) , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- dass der mindestens eine Brückenbügel (23) sich auf jede der Kontaktwippen (12, 13) an je einem Stützpunkt (24, 25) beweglich abstützt und bei Aufliegen eines Fahrdrahtes (5) aus einer Ruhelage auslenkbar ist, und
- dass der Fahrdrahtdetektor (26) wenigstens eine Sensoreinheit (27) aufweist, die an einem der Stützpunkte (24, 25) angeordnet und dazu ausgebildet ist, eine Auslenkung (S) des Brückenbügels (23) an dem Stützpunkt (24, 25) zu erfassen.
2. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 1,
- wobei der mindestens eine Brückenbügel (23) am ersten Stützpunkt (24) über ein Federelement (28) mit der ersten Kontaktwippe (12) gekoppelt ist, welches bei Auslenkung (S) des Brückenbügels (23) aus seiner Ruhelage gegen eine feder- elastische Rückstellkraft um einen der Rückstellkraft entsprechenden Federweg gestaucht oder gestreckt wird,
- wobei die Sensoreinheit (27) ausgebildet ist, es zu erfassen, wenn der Federweg einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet .
3. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 2,
- wobei der mindestens eine Brückenbügel (23) am zweiten Stützpunkt (25) über ein Linearlager (29) mit der zweiten Kontaktwippe (13) gekoppelt ist, wodurch der Brückenbügel (23) bei Aufliegen eines Fahrdrahtes (5) translatorisch, vorzugsweise längs einer Fahrzeughochrichtung (Z) , auslenkbar ist .
4. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 3,
- wobei der mindestens eine Brückenbügel (23) am zweiten Stützpunkt (25) über ein Drehlager (30) mit der zweiten Kontaktwippe (13) gekoppelt ist,
- wobei eine Drehachse (Dl) des Drehlagers (30) zu einer durch die Stützpunkte (24, 25) verlaufenden Verbindungslinie orthogonal, vorzugsweise in Fahrzeuglängsrichtung (X) ausgerichtet, angeordnet ist, wodurch der Brückenbügel (23) am ersten Stützpunkt (24) rotatorisch um den zweiten Stützpunkt (25) auslenkbar ist.
5. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 4,
- wobei der mindestens eine Brückenbügel (23) am zweiten Stützpunkt (25) über ein Drehlager (31) mit der zweiten Kontaktwippe (13) gekoppelt ist,
- wobei eine Drehachse (D2) des Drehlagers (31) sich entlang einer durch die Stützpunkte (24, 25) verlaufenden Verbindungslinie, vorzugsweise in Fahrzeugquerrichtung (Y) , erstreckt, wodurch der Brückenbügel (23) um beide Stützpunkte (24, 25) rotatorisch auslenkbar ist.
6. Stromabnehmer (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
- wobei die Sensoreinheit (27) ein Inkrementalgeber ist, der den zurückgelegten Federweg misst.
7. Stromabnehmer (2) nach einem der der Ansprüche 1 bis 5,
- wobei die Sensoreinheit (27) ein Positionssensor ist, der erfasst, wenn der Federweg den Schwellwert erreicht.
8. Stromabnehmer (2) nach einem der der Ansprüche 1 bis 5,
- wobei die Sensoreinheit (27) ein Druckmesser ist, der den Strahldruck eines aus einer Schlauchöffnung eines mit Fluid gefüllten und druckbeaufschlagten Schlauches austretenden Fluidstrahls misst,
- wobei der Schlauch derart ausgebildet ist, dass sich ein Öf fnungsquerschnitt der Schlauchöffnung mit zunehmendem Federweg vergrößert.
9. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei an einem Stützpunkt (24, 25) eine die Sensoreinheit (27) und das Federelement (28) umschließende, elastische Umhüllung (32) angeordnet ist.
10. Nicht spurgebundenes, elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) mit einem Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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