WO2014177296A1

WO2014177296A1 - Stromabnehmer und verfahren zur energieübertragung

Info

Publication number: WO2014177296A1
Application number: PCT/EP2014/053417
Authority: WO
Inventors: Lothar Schneider
Original assignee: Schunk Bahn- Und Industrietechnik Gmbh
Priority date: 2013-04-29
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2014-11-06
Also published as: DE102013207824A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer (40) sowie ein Verfahren zur Energieübertragung von einer Stromschiene (42) auf ein Fahrzeug, mit einer Andruckvorrichtung (41) und einer Schleifstückeinrichtung (43), wobei die Andruckvorrichtung so ausgebildet ist, dass mittels der Andruckvorrichtung die Schleifstückeinrichtung relativ zur Stromschiene bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen die Stromschiene andrückbar ist, wobei die Andruckvorrichtung eine Federvorrichtung (45) umfasst, wobei die Federvorrichtung eine Andruckkraft relativ zur Stromschiene ausbilden und auf die Schleifstückeinrichtung ausüben kann, wobei die Andruckvorrichtung eine Dämpfervorrichtung (56) umfasst, wobei die Dämpfervorrichtung eine Bewegung der Federvorrichtung dämpfen kann.

Description

Stromabnehmer und Verfahren zur Energieübertragung

Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer und ein Verfahren zur

Energieübertragung von einer Stromschiene auf ein Fahrzeug, mit einer Andruckvorrichtung und einer Schleifstückeinrichtung, wobei die Andruckvorrichtung so ausgebildet ist, dass mittels der Andruckvorrichtung die Schleifstückeinrichtung relativ zur Stromschiene bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen die Stromschiene andrückbar ist, wobei die Andruckvorrichtung eine Federvorrichtung umfasst, wobei die Federvorrichtung eine Andruckkraft relativ zur Stromschiene ausbilden und auf die Schleifstückeinrichtung ausüben kann. Derartige Stromabnehmer sind aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und werden regelmäßig an Schienenfahrzeugen zur Übertragung elektrischer Energie von einer Stromschiene auf ein Fahrzeug verwendet. Die Stromschiene ist üblicherweise im Bereich der Fahrschienen angeordnet und wird auch als sogenannte Dritte S chiene bezeichnet. Bei den bekannten Stromabnehmern ist ein Schleifstück an einer Schwinge oder einer aus Gelenken gebildeten Führung angeordnet, welche zur

Befestigung und Bewegung des Schleifstücks relativ zu der Stromschiene dient. Mittels dieser mechanischen Aufhängung des Schleifstücks kann das Schleifstück mit einer definierten Andruckkraft auf eine Schleifkontaktfläche der Stromschiene gedrückt werden. Das Schleifstück wird durch ein Auffahren des Schleifstücks auf die Stromschiene über eine Anlauframpe mit der Stromschiene kontaktiert, wobei die Schwinge oder Gelenkführung dann über das Schleifstück zurückgedrückt und so die erforderliche Andruckkraft von der Federvorrichtung aufgebracht wird. Die Federvorrichtung ist dabei regelmäßig als eine mechanische Dreh-, Schrauben- oder Gummifeder ausgebildet.

So ist aus der US 3 ,740 ,498 ein Stromabnehmer bekannt, bei dem die Federvorrichtung ein Gummielement umfasst. Das Gummielement der Federvorrichtung ist mit einer Achse einer Wippeneinheit, die ein

Schleifstück relativ zur Stromschiene auf- bzw. abbewegen kann, drehbar verbunden, wobei durch eine Drehung und Fixierung der Achse das

Gummielement gegen einen Anschlag vorgespannt werden kann. Nachteilig bei einer Verwendung von Gummielementen ist, dass diese relativ schnell ihre Federwirkung verlieren und häufig ausgetauscht werden müssen. Weiter sind Stromabnehmer bekannt, bei denen ein Schleifstück an einer aus mehren Gelenken gebildeten Aufhängung bzw. Gelenkführung befestigt ist, wobei eine Schraubenfeder so an der Gelenkführung angeordnet ist, dass eine Andruckkraft des Schleifstücks auf die Stromschiene bewirkt werden kann. Dabei kann die Schraubenfeder, j e nach Anord- nung, als Zug- oder Druckfeder ausgebildet sein. Darüber hinaus kann ein derartiger Stromabnehmer über eine pneumatische oder hydraulische Absenkvorrichtung verfügen. Diese Absenkvorrichtung dient j edoch nicht zur Erzeugung der Andruckkraft, sondern lediglich zur Positionierung des Schleifstücks relativ zur Stromschiene bzw. zur Bewegung von einer Ruheposition in eine Arbeitsposition. Die Absenkvorrichtung verbleibt während des Betriebs des Stromabnehmers in der Arbeitsposition und dient nicht zur Federung oder Dämpfung des Schleifstücks .

Die Federvorrichtung eines Stromabnehmers muss so ausgelegt sein, dass die Andruckkraft des Schleifstücks auf die Stromschiene nicht zu groß ist, da sonst ein übermäßiger Abrieb des Schleifstücks, und damit ein schneller Verschleiß erfo lgt. Auch ist es wichtig, dass die Federvorrichtung eine weitestgehend konstante Anpresskraft, unabhängig von einer Lage des Schleifstücks bzw. Auslenkung einer mechanischen Aufhängung, bewirkt. Darüber hinaus muss die Federvorrichtung geeignet sein, Bewegungen des Schienenfahrzeuges sowie den Verlauf der Stromschiene auszugleichen. Insbesondere im Verlauf einer Stromschiene, beispielsweise im Bereich von Weichen und an Verbindungsstücken sind Anlauframpen für das Schleifstück vorgesehen bzw. können sich Absätze mit mehreren Zentimeter Höhenunterschied befinden. Diese Fahrwegab- schnitte werden regelmäßig von Schienenfahrzeugen mit einer vergleichsweise hohen Geschwindigkeit durchfahren, wodurch auf das j eweilige Schleifstück, insbesondere durch Absätze in der Stromschiene, ein starker Stoß bewirkt wird. Eine derartige Prellung des Schleifstücks kann auch dazu führen, dass das Schleifstück in eine obere Endlage einer mechanischen Aufhängung bzw. Andruckvorrichtung katapultiert wird. Um dabei Beschädigungen des Stromabnehmers zu verhindern, können in der oberen Endlage beispielsweise eine Blattfeder oder auch ein Gummielement angeordnet sein, die in Art einer zusätzlichen Feder auf das Schleifstück einwirken. Eine Federkennlinie der Federvorrichtung ist dann im Bereich der oberen Endlage so verändert, dass ein unerwünschtes Anschlagen des Schleifstücks an beispielsweise Bauteilen des Stromabnehmers verhindert wird.

Durch die vorbeschriebenen Unebenheiten der Stromschiene und ein Einfedern des Schleifstücks kommt es j edoch aufgrund der Federung des Schleifstücks nach einem Stoß bzw. einer Prellung zu einem Nachschwingen desselben. Das Schleifstück kann insbesondere bei starken Stößen durch das Nachschwingen auf der Stromschiene springen, wodurch ein Material des Schleifstücks stark beansprucht wird. Hieraus ergibt sich ein erhöhter Aufwand für eine Wartung des Stromabnehmers durch Austausch des Schleifstücks. Weiter entsteht beim Abheben des Schleifstücks von der Stromschiene ein Lichtbogen, in dessen Folge ein Energiebedarf des Schienenfahrzeugs erhöht ist. Darüber hinaus wird die mechanische Aufhängung des Schleifstücks stärker beansprucht, was auch hier zu einem erhöhten Wartungsaufwand führt.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer sowie ein Verfahren zur Energieübertragung von einer Stromschiene auf ein Fahrzeug vorzuschlagen, mit dem ein kostengünstiger Betrieb ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch einen Stromabnehmer mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 17 gelöst.

Der erfindungsgemäße Stromabnehmer zur Energieübertragung von einer Stromschiene auf ein Fahrzeug umfasst eine Andruckvorrichtung und eine Schleifstückeinrichtung, wobei die Andruckvorrichtung so ausgebildet ist, dass mittels der Andruckvorrichtung die Schleifstückeinrichtung relativ zur Stromschiene bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen die Stromschiene andrückbar ist, wobei die Andruckvorrichtung eine Federvorrichtung umfasst, wobei die Federvorrichtung eine Andruckkraft relativ zur Stromschiene ausbilden und auf die Schleifstückeinrichtung ausüben kann, wobei die Andruckvorrichtung eine Dämpfervorrichtung umfasst, wobei die Dämpfervorrichtung eine Bewegung der Federvorrichtung dämpfen kann.

Die Dämpfervorrichtung der Andruckvorrichtung wirkt als ein Schwingungsdämpfer, der die Bewegung der Federvorrichtung bzw. der Schleif- Stückeinrichtung relativ zu der Stromschiene dämpfen kann. Die Schleif- Stückeinrichtung selbst umfasst dabei ein Schleifstück, welches eine Schleifkontaktfläche zur Kontaktierung mit der Stromschiene ausbildet. Die Dämpfervorrichtung ist so ausgebildet, dass keine Federkraft von der Dämpfervorrichtung auf die Schleifstückeinrichtung, wie dies bei Gum- mielementen der Fall ist, bewirkt werden kann. Dadurch wird es möglich bei beispielsweise einem Stoß bzw. einem Prellen der Schleistückeinrichtung aufgrund eines Höhenunterschieds einer Stromschiene, ein Zurückfedern und damit ein Nachschwingen der Schleifstückeinrichtung wirkungsvoll zu verhindern. So kann eine Erzeugung von Lichtbögen durch Abheben der Schleifstückeinrichtung bzw. des Schleifstücks von der Stromschiene vermieden und eine Energieeinsparung erzielt werden. Auch wird ein Verschleiß eines Schleifstücks und eine Materialbeanspruchung des Stromabnehmers bzw. der Andruckvorrichtung gemindert. Hieraus ergibt sich insgesamt ein geringerer Wartungsaufwand und damit ein kostengünstiger Betrieb des Stromabnehmers. Weiter ist es möglich den Stromabnehmer kostengünstiger herzustellen, da die verwendeten Materialen und die konstruktive Auslegung des Stromabnehmers zumindest teilweise nicht mehr an starke Stöße bzw. die vorbeschriebenen Lastfälle angepasst sein müssen. Auch kann ein Schienenfahrzeug dann einen Fahrwegabschnitt, der starke Stöße auf die Stromabnehmer bewirkt, mit einer höheren Geschwindigkeit durchfahren.

In einer Ausführungsform des Stromabnehmers kann die Federvorrichtung und die Dämpfervorrichtung zusammen eine Andruckeinheit ausbilden. Die Federvorrichtung und die Dämpfervorrichtung können demnach integral ausgebildet sein. Unabhängig davon ist es jedoch auch möglich, die Federvorrichtung und die Dämpfervorrichtung als zwei voneinander räumlich getrennte Vorrichtungen auszubilden. Die Ausbildung einer Andruckeinheit bewirkt jedoch den Vorteil, dass eine derartige Andruckeinheit relativ kompakt ausgebildet sein kann. Da an einem Stromabneh- mer ein Einbauumfeld, alleine schon für eine Federeinrichtung, relativ eng bemessen ist, ist es vorteilhaft, wenn die Andruckeinheit nur einen kleinen Bauraum einnimmt. Weiter kann die Andruckvorrichtung eine Gelenkeinheit umfassen, wobei die Gelenkeinheit eine Führung zur Bewegung der Schleifstückeinrichtung relativ zur Stromschiene zwischen einer Verwahrposition und der Schleifkontaktlage ausbilden kann. Die Verwahrposition entspricht dann einer oberen Endlage eines Federwegs der Federvorrichtung. Die Gelenkeinheit kann so ausgebildet sein, dass sich eine bogenförmige Führung der Schleifstückeinrichtung bzw. des Schleifstücks oberhalb der Stromschiene ergibt. Auch kann vorgesehen sein, dass die Schleifstückeinrichtung in der Verwahrposition arretierbar ist. So kann der Stromab- nehmer, beispielsweise für Wartungsarbeiten, leicht außer Betrieb genommen werden.

In einer Weiterbildung kann die Gelenkeinheit als eine Doppellenkerführung oder eine Parallelogrammführung ausgebildet sein. Die Gelenkeinheit kann dann aus mehreren parallel oder schräg zueinander angeordne- ten Lenkern bzw. Gelenkstäben gebildet sein, die mit einem Ende an einem Grundkörper des Stromabnehmers und mit einem gegenüberliegenden Ende j eweils an der Schleifstückeinrichtung angelenkt sind. So kann es ermöglicht werden ein Schleifstück mit einer Schleifkontaktfläche parallel zu einer Stromschiene auf und ab zu bewegen. Unabhängig von der Ausbildung einer Gelenkeinheit ist es natürlich auch möglich eine andere Art einer mechanischen Führung der Schleifstückeinrichtung vorzusehen.

Vorzugsweise kann die Gelenkeinheit und die Federvorrichtung so mit der Schleifstückeinrichtung verbunden und relativ zueinander angeordnet sein, dass unabhängig von einer Position der Schleifstückeinrichtung eine Andruckkraft der Schleifstückeinrichtung im Wesentlichen konstant ausgebildet ist. So ist es möglich eine gegebenenfalls j e nach Bewegungsrichtung der Schleifstückeinrichtung sich ändernde Federkraft der Federvorrichtung dadurch zu kompensieren bzw. im Wesentlichen als konstante Andruckkraft auszubilden. Dies kann durch eine bestimmte Art der Befestigung der Federvorrichtung an der Gelenkeinheit sowie durch eine bestimmte Bewegungsrichtung der Gelenkeinheit relativ zur Federvorrichtung erfolgen.

Wenn die Dämpfervorrichtung so ausgebildet ist, dass diese eine Bewegung der Schleifstückeinrichtung in j ede Richtung der Bewegung dämpft, kann eine besonders wirkungsvolle Dämpfung einer Schwingungsbewegung der Schleifstückeinrichtung erfolgen. So kann nicht nur ein mö gliches Abheben eines Schleifstücks von der Stromschiene, sondern auch ein Zurückfedern des Schleifstücks auf die Stromschiene gedämpft werden. Der Stromabnehmer wird besonders universell einsetzbar, wenn die

Dämpfervorrichtung eine EinStelleinrichtung aufweist, mittels der eine Dämpfung der Bewegung der Federvorrichtung einstellbar ist. Der Stromabnehmer kann dann an individuell unterschiedliche Anwendungsfälle bzw. Stromschienen leicht angepasst werden. Die Dämpfervorrichtung kann in einer Ausführungsform als eine viskose Reibungsbremse ausgebildet sein. Die Dämpfervorrichtung kann dann eine erste Kolben-Zylindereinheit mit einem hydraulischen Fluid, wie zum Beispiel Öl, als Dämpfermedium aufweisen. Die Dämpfervorrichtung kann folglich in Art eines hydraulischen Ölstoßdämpfers ausgebil- det sein. Am Markt erhältliche Olstoßdämpfer sind j edoch hier nicht als Dämpfervorrichtung einsetzbar, da diese nicht an die speziellen Einsatzbedingungen an einem Stromabnehmer angepasst sind. So ist es bei einem Stromabnehmer erforderlich besonders hohe Kräfte zu dämpfen, wobei für die Dämpfervorrichtung nur ein kleiner Bauraum zur Verfü- gung steht.

Die Dämpfervorrichtung kann so ausgebildet sein, dass gegenüberliegende Kammern der ersten Kolben-Zylindereinheit mittels eines Drosselkanals verbunden sind, wobei ein Querschnitt des Drosselkanals veränderbar ist. Bei einer Bewegung eines Kolbens der ersten Kolben- Zylindereinheit kann dann das Fluid bzw. Öl durch den Drosselkanal hindurchströmen. Eine Querschnittsänderung des Drosselkanals bewirkt dann ein Verändertes Durchströmverhalten des Fluids und damit eine Veränderte Dämpfung. Der Drosselkanal kann beispielsweise in Form eines Ringspalts ausgebildet sein, wobei ein Querschnitt des Ringspalts über einen innerhalb einer Öffnung verstellbaren Konus variiert werden kann.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Dämpfervorrichtung einen Ausgleichsbehälter für das Fluid aufweist. Infolge einer Kolbenbewegung der ersten Ko lben-Zylindereinheit verdrängtes Öl kann dann beispielsweise in den Ausgleichsbehälter einströmen. Insbesondere wenn eine Ko lbenstange des Ko lbens auch zu einer Verdrängung von Öl aus einem Zylinder bei einem Eintauchen der Kolbenstange in den Zylinder beiträgt, kann der Ausgleichsbehälter dann überschüssiges Öl aufnehmen.

Die Federvorrichtung kann als eine pneumatische Feder ausgebildet sein. Dann kann die Federvorrichtung eine zweite Kolben-Zylindereinheit mit einem Gas als ein Federmedium aufweisen. Im Gegensatz zu einem im Wesentlichen inkompressiblen Fluid, wie Öl, kann das Gas von der zweiten Kolben-Zylindereinheit verdichtet werden, wobei dann von dem komprimierten Gas eine Federkraft über einen Kolben bzw. Zylinder ausgeübt werden kann. Auch kann vorgesehen sein, dass Gas innerhalb der zweiten Kolben-Zylindereinheit in j eder Position der Federvorrichtung unter einem gegenüber Atmosphärendruck um ein Vielfaches erhöhten Druck zu halten. So kann eine ausreichende Federkraft bewirkt und diese gegebenenfalls über eine Änderung des Drucks eingestellt werden. Die Federvorrichtung kann dann derart mit der Dämpfervorrichtung verbunden sein, dass die Federvorrichtung eine Federkraft auf das Fluid der Dämpfervorrichtung ausüben kann. Beispielsweise kann der Kolben der zweiten Kolben-Zylindereinheit über einen Verbindungskanal mit dem Fluid der Dämpfervorrichtung bzw. der ersten Kolben- Zylindereinheit so verbunden sein, dass von dem Ko lben der zweiten Ko lben-Zylindereinheit eine vom Gasdruck der pneumatischen Feder ausgehende Kraft auf einen Flüssigkeitsdruck des hydraulischen Fluids ausgeübt wird. Die erste Kolben-Zylindereinheit bzw. eine Kolbenstange des Ko lbens der ersten Kolben-Zylindereinheit kann dann zur Übertragung einer Federkraft der Federvorrichtung bzw. der Andruckkraft genutzt werden. Der Aufbau der Federeinrichtung wird dadurch erheblich vereinfacht.

Mittels der Federvorrichtung kann dann auch eine im Wesentlichen permanente Federkraft auf einen Kolben der ersten Kolben- Zylindereinheit bewirkt werden. Um einen möglichen Gasverlust auszugleichen oder um auf infolge von starken Temperaturschwankungen veränderte Federeigenschaften einzuwirken, kann die Federvorrichtung einen permanenten Druckgasanschluss aufweisen. Über den Druckgasanschluss kann dann auch durch eine Veränderung des Gasdrucks in der zweiten Ko lben-Zylindereinheit eine Andruckkraft variiert werden. Der Druckgasanschluss kann über eine

Druckgasleitung mit einem Druckgassystem des Fahrzeugs so verbunden sein, dass über eine Variation des Gasdrucks eine Andruckkraft aller oder einzelner am Fahrzeug angeordneter Stromabnehmer eingestellt werden kann. Dann ist es auch nicht mehr notwendig, dass eine Einstel- lung der Federvorrichtung bzw. der Andruckkraft unmittelbar am Stromabnehmer erfo lgt. Dies kann dann beispielsweise vom Fahrzeugführer, auch während einer Fahrt des Fahrzeugs, vorgenommen werden.

Der Stromabnehmer kann auch über eine Steuervorrichtung zur Regelung eines Gasdrucks am Druckgasanschluss verfügen. Mittels der Steuervor- richtung kann ein Gasdruck und damit eine Andruckkraft begrenzt oder individuell für j eden Stromabnehmer in Abhängigkeit von Umgebungsbedingungen gesteuert werden. Selbstverständlich können auch mehrere Stromabnehmer mit einer einzelnen Steuervorrichtung verbunden sein.

Eine besonders kleine Baugröße der Andruckvorrichtung kann erzielt werden, wenn die zweite Ko lben-Zylindereinheit koaxial zu einer Ko l- benstange der ersten Kolben-Zylindereinheit angeordnet ist. Dann kann die zweite Ko lben-Zylindereinheit beispielsweise die erste Kolben- Zylindereinheit umgeben. Ein Kolben der zweiten Kolben- Zylindereinheit kann dann als ein Ringkolben ausgebildet sein. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Energieübertragung von einer Stromschiene auf ein Fahrzeug wird mittels einer Andruckvorrichtung eines Stromabnehmers eine Schleifstückeinrichtung des Stromabnehmers relativ zur Stromschiene bewegt und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen die Stromschiene gedrückt, wobei mittels einer Federvorrichtung der Andruckvorrichtung die Andruckkraft relativ zur Stromschiene ausgebildet und auf die Schleifstückeinrichtung ausgeübt wird, wobei mittels einer Dämpfervorrichtung der Andruckvorrichtung eine Bewegung der Federvorrichtung gedämpft wird. Hinsichtlich der Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung des erfindungsgemäßen Stromabnehmers verwiesen. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Vorrichtungsanspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche. Im Fo lgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Eine Schnittansicht eines Stromabnehmers nach dem Stand der Technik; Fig. 2 eine Schnittansicht einer Ausführungsform eines Stromabnehmers;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Stromabnehmers aus

Fig. 2; Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Andruckeinheit des Stromabnehmers aus Fig. 2 ;

Fig. 5 eine Seitenansicht der Andruckeinheit;

Fig. 6 eine Schnittansicht der Andruckeinheit aus Fig. 5 entlang einer Linie VI- VI .

Die Fig. 1 zeigt einen Stromabnehmer 1 0 in einer Schnittansicht nach dem Stand der Technik zusammen mit einer hier nur abschnittsweise dargestellten Stromschiene 1 1 . Der Stromabnehmer umfasst eine Andruckvorrichtung 12 und eine Schleifstückeinrichtung 13. Der Steuerabnehmer 10 weist einen Grundkörper 14 auf, der über Schrauben 15 an einem hier nicht dargestellten Fahrzeug befestigbar ist. Die Schrauben 15 sind j eweils über einen elektrischen Isolator 16 mit dem Grundkörper 14 verbunden. An am Grundkörper ausgebildeten Drehgelenken 17 und 1 8 der Andruckvorrichtung 12 sind j eweils Lenker 19 bzw. 20 schwenkbar angeordnet. Die Lenker 19 und 20 sind weiter mit einem Koppelelement 21 der Andruckvorrichtung 12 verbunden, welches Drehgelenke 22 und 23 für die Lenker 19 bzw. 20 ausbildet. An dem Koppelelement 21 ist die Schleifstückeinrichtung 13 des Stromabnehmers 10 befestigt.

Die Schleifstückeinrichtung 13 ist im Wesentlichen aus einer Befestigungsplatte 25 und einem daran befestigten Schleifstück 26 gebildet. Das Schleifstück 26 bildet eine Schleifkontaktfläche 27 aus, die mit einer Schienenkontaktfläche 28 der Stromschiene 1 1 elektrisch kontaktiert ist, sodass elektrische Energie von der Stromschiene 1 1 auf das Schleifstück 26 übertragen werden kann. Eine weitere Übertragung der elektrischen Energie von dem Schleifstück 26 auf das nicht dargestellte Fahrzeug erfo lgt mittels eines hier nicht dargestellten Kabels. Im Übrigen ist die Befestigungsplatte 25 über Drehgelenke 29 und 30 mit dem Koppelelement 21 so verbunden, dass das Schleifstück 26 quer zu einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs gekippt werden kann. Die Schleifkontakt- fläche 27 kann so an eventuelle Unebenheiten der Stromschiene 1 1 besser angepasst werden.

Die Andruckvorrichtung 12 umfasst eine Federvorrichtung 3 1 , die hier im Wesentlichen aus einer Schraubenzugfeder 32 ausgebildet ist. Die Schraubenzugfeder 32 ist mit einer Achse 33 des Drehgelenks 17 und einer Achse 34 des Drehgelenks 23 verbunden. Bei einer Bewegung der Schleifstückeinrichtung 24 in Richtung des Grundkörpers 14 info lge einer Abstandsänderung einer Stromschiene 1 1 relativ zum Grundkörper 14 , wird die Schleifstückeinrichtung 24 bzw. das Schleifstück 26 parallel zur Stromschiene 1 1 in einer Bewegungsrichtung des Fahrzeugs verschwenkt, und die Schraubenzugfeder 32 wird info lge einer Abstandsänderung der Achsen 33 und 34 gespannt. So übt die Schraubenzugfeder 32 auf die Achsen 33 und 34 eine Federkraft aus, die über eine, von den Lenkern 1 9, 20 und im Koppelelement 21 ausgebildete Parallelogramm- führung 35 , eine Andruckkraft auf die Schleifstückeinrichtung 13 bzw. die Schleifkontaktfläche 27 auf die Stromschiene 1 1 ausübt.

Eine Arbeitsstellung der Schleifstückeinrichtung 1 3 zeigt eine hier dargestellte untere Schleifkontaktlage 36 der Schleifstückeinrichtung 13. Die untere Schleifkontaktlage 36 bzw. eine maximale Auslenkung der Schleifstückeinrichtung 13 ist mittels eines Anschlages 37 begrenzbar. Die Federvorrichtung 3 1 umfasst weiter eine Blattfeder 38 , die bei auf die Schleifstückeinrichtung 13 durch Unebenheiten der Stromschiene 1 1 bewirkten Stößen ein Anschlagen der Parallelogrammführung 35 an dem Grundkörper 14 vermeiden und Beschädigungen verhindern soll. Die Blattfeder 38 ist daher so angeordnet, dass vor einem möglichen Anschlagen infolge eines Stoßes die Blattfeder 38 eine zusätzliche Federkraft auf den Lenker 19 bewirkt, sobald dieser mit der Blattfeder 38 in Kontakt gelangt. Die Parallelogrammführung 35 wird daher von der Blattfeder 38 in einer hier nicht dargestellten oberen Endlage der

Schleifstückeinrichtung 13 niedergehalten bzw. mit der ergänzenden Federkraft in die Schleifkontaktlage 36 zurückbewegt. Stöße auf die Schleifstückeinrichtung 13 bewirken regelmäßig ein Abheben der

Schleifkontaktfläche 27 von der Schienenkontaktfläche 28 unter Ausbildung von einem Lichtbogen bei einem Spannungsüberschlag. Durch ein Nachschwingen der Andruckvorrichtung 12 kann infolge eines einzelnen Stoßes, wie zum Beispiel beim Anfahren einer hier nicht gezeigten Rampe der Stromschiene 1 1 , die Schleifstückeinrichtung 13 von der Stromschiene 1 1 abheben und auf diese stoßartig zurückbewegt werden.

Eine Zusammenschau der Fig. 2 bis 6 zeigt eine Ausführungsform eines Stromabnehmers 40 sowie eine nähere Darstellung einer Andruckvorrich- tung 41 des Stromabnehmers 40. Wie aus Fig. 2, einer Schnittansicht des Stromabnehmers 40 mit einer Stromschiene 42, zu ersehen ist, weist der Stromabnehmer 40 eine Schleifstückeinrichtung 43 sowie einen Grundkörper 44 auf. Der prinzipielle Aufbau des Stromabnehmers 40 ist mit dem in Fig. 1 dargestellten Stromabnehmer vergleichbar. So weist der Stromabnehmer 40 eine Parallelogrammführung 45 der Andruckvorrichtung 41 mit Lenkern 46 und 47 und einem Koppelelement 48 auf. Das Koppelelement 48 ist mit einer Befestigungsplatte 49 der Schleifstückeinrichtung 43 verbunden. An der Befestigungsplatte 49 ist ein Schleifstück 50 befestigt. Das Schleifstück 50 steht in Kontakt mit der Strom- schiene 42.

Ein Wesentlicher Unterschied zu dem in Fig. 1 gezeigten Stromabnehmer, ist die Ausbildung der Andruckvorrichtung 41 sowie deren Anordnung. Die Andruckvorrichtung 41 ist an einem Drehgelenkt 5 1 an dem Grundkörper 44 sowie an einem Drehgelenk 52 an dem Koppelelement 48 befestigt. Die Schleifstückeinrichtung 43 ist, wie beim Stromabnehmer der Fig. 1 beschrieben, mittels der Parallelogrammführung 45 relativ zur Stromschiene 42 verschwenkbar bzw. mittels der Andruckvorrichtung 41 gegen die Stromschiene andrückbar. Die Andruckvorrichtung 41 übt dazu über eine Kolbenstange 53 eine Andruckkraft auf das Koppelelement 48 aus. Die Fig. 4 bis 6 zeigen den näheren Aufbau einer Andruckeinheit 54 der Andruckvorrichtung 41 . Die Andruckeinheit 54 ist aus einer Federvorrichtung 55 und einer Dämpfervorrichtung 56 gebildet. Die Dämpfervorrichtung 56 umfasst eine erste Kolben-Zylindereinheit 57 mit einem Ko lben 58 , der Kolbenstange 53 und einem Zylinder 59. Ein Zylinderraum 60 des Kolbens 58 ist mit Öl gefüllt. Der Zylinder 59 ist von einem koaxial ausgebildeten Kanalraum 61 umgeben, welcher ebenfalls mit Öl gefüllt ist. An einem Zugende 62 des Zylinders 59 sind Durchströmö ffnungen 63 für das Öl ausgebildet. An einem Druckende 64 des Zylinders 59 ist ein Drosselkanal 65 mit Durchströmöffnungen 66 ausgebildet. Der Drosselkanal 65 ist zwischen einer konischen Einstellschraube 67 und einer konischen, übereinstimmend ausgebildeten Öffnung 68 des Zylinderraums 60 so ausgebildet, dass ein Ringspalt 69 zwischen der Einstellschraube 67 und der Öffnung 68 ausgebildet wird. Ein Drehen der Ein- Stellschraube 67 bewirkt eine Querschnittsänderung des Ringspaltes 69. Bei einer Bewegung des Kolbens 58 im Zylinder 59 wird das im Zylinderraum 60 befindliche Öl verdrängt und durchströmt den Kanalraum 6 1 und den Drosselkanal 65 bzw. den Ringspalt 69 zwischen gegenüberliegenden Kammern 70 und 71 der ersten Kolben-Zylindereinheit 57 , j e nach Bewegungsrichtung des Kolbens 58 , im Wechsel. Die erste Kolben- Zylindereinheit 57 wirkt dabei als eine viskose Reibungsbremse, die eine Dämpfung einer Bewegung der Kolbenstange 53 in j ede Bewegungsrichtung bewirkt.

Weiter ist ein Ausgleichsbehälter 72 vorgesehen, der koaxial zum Kanal- räum 61 angeordnet und über Durchströmöffnungen 73 mit diesem verbunden ist. Der Ausgleichsbehälter 72 ist ebenfalls mit Öl gefüllt und dient zur Aufnahme überschüssigen Öls, wenn die Kolbenstange 53 teilweise oder vo llständig in den Zylinderraum 60 eingefahren ist. Eine Befüllö ffnung 74 dient zur Befüllung der ersten Kolben-Zylindereinheit 57 mit Öl. Weiter kann die Einstellschraube 67 mittels einer Kontermutter 75 fixiert werden. Bohrungen 76 in einem Anschlussstück 77 der Andruckeinheit 54 dienen zur Befestigung bzw. Ausbildung des Drehgelenks 5 1 .

Die Federvorrichtung 55 ist aus einer zweiten Kolben-Zylindereinheit 78 gebildet, die einen Kolben 79 und einen Zylinder 80 aufweist. Die zweite Ko lben-Zylindereinheit 78 ist koaxial zur ersten Kolben-Zylindereinheit 57 bzw. zur Kolbenstange 53 angeordnet. Ein Zylinderraum 8 1 des Zylinders 80 bildet durch die Anordnung des Kolbens 79 eine Ausgleichskammer 82 und eine Druckkammer 83 aus. Die Ausgleichskammer 82 entspricht dem Ausgleichsbehälter 72 und ist mit dem Öl gefüllt. Die Druckkammer 83 ist mit einem Gas als ein Federmedium gefüllt. Eine Befüllung der Druckkammer 83 erfolgt über eine Befüllöffnung 84 mit einem Ventil 85. Das in der Druckkammer 83 befindliche Gas steht unter einem Vielfachen eines Atmosphärendrucks und bewirkt so eine Federkraft auf den Kolben 79 der seinerseits, dadurch das der Kolben 79 zwischen der Ausgleichskammer 82 und der Druckkammer 83 hin und her bewegbar ist, die Ausgleichskammer 82 bzw. das darin befindliche Öl mit der entsprechenden Druckkraft beaufschlagt. Dies führt dazu, dass der Ko lben 58 ebenfalls mit dieser Druckkraft beaufschlagt wird, und die Ko lbenstange 53 aus dem Zylinderraum 60 herausbewegt wird. Die zweite Kolben-Zylindereinheit 78 bzw. die Druckkammer 83 und das darin befindliche Gas wirkt somit als eine Feder für die Kolbenstange 53. Eine Bewegung des Kolbens 58 in Richtung des Druckendes 64 bewirkt demnach eine Verdichtung des Gases und damit eine Druckerhöhung in der Druckkammer 83 bzw. eine Bewegung des Kolbens 58 in Richtung des Zugendes 62 eine Expansion des Gases und damit eine Druckminderung in der Druckkammer 83.

An der Ko lbenstange 53 ist weiter ein Anschlussstück 86 zur Ausbildung des Drehgelenks 52 befestigt. Die Andruckeinheit 54 kann so einfach zwischen den Drehgelenken 5 1 und 52 angeordnet werden. Weiter ist die Andruckeinheit besonders kompakt ausgebildet und kann über die Ko lbenstange 53 eine Federkraft bzw. Andruckkraft auf die Schleifstückein- richtung 43 bei gleichzeitiger Dämpfung einer Bewegung ausüben.

Insbesondere bei auf die Schleifstückeinrichtung 43 einwirkenden Stößen info lge einer unebenen Stromschiene 42 wird so ein Schwingen bzw. mehrfaches Abheben der Schleifstückeinrichtung 43 von der Stromschie- ne 42 wirkungsvoll vermieden. Dadurch werden auch ein unerwünschter Lichtbogenüberschlag sowie ein erhöhter Materialverschleiß des Schleifstücks 50 vermieden. Auch können dann Fahrwegabschnitte mit einer hier nicht dargestellten Stromschienenrampe oder Absätzen in der Stromschiene 42 mit einer höheren Geschwindigkeit von einem Fahrzeug durchfahren werden.

Claims

Patentansprüche

Stromabnehmer (40) zur Energieübertragung von einer Stromschiene (42) auf ein Fahrzeug, mit einer Andruckvorrichtung und einer Schleifstückeinrichtung (43), wobei die Andruckvorrichtung so ausgebildet ist, dass mittels der Andruckvorrichtung die Schleifstückeinrichtung relativ zur Stromschiene bewegbar und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen die Stromschiene andrückbar ist, wobei die Andruckvorrichtung eine Federvorrichtung (55) umfasst, wobei die Federvorrichtung eine Andruckkraft relativ zur Stromschiene ausbilden und auf die Schleifstückeinrichtung ausüben kann,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Andruckvorrichtung eine Dämpfervorrichtung (56) umfasst, wobei die Dämpfervorrichtung eine Bewegung der Federvorrichtung dämpfen kann.

Stromabnehmer nach Anspruch 1,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Federvorrichtung (55) und die Dämpfervorrichtung (56) zusammen eine Andruckeinheit (54) ausbilden.

3. Stromabnehmer nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Andruckvorrichtung (41) eine Gelenkeinheit umfasst, wobei die Gelenkeinheit eine Führung zur Bewegung der Schleifstückein- richtung (43) relativ zur Stromschiene (42) zwischen einer Verwahrposition und der Schleifkontaktlage ausbildet.

4. Stromabnehmer nach Anspruch 3,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Gelenkeinheit als eine Doppellenkerführung oder eine Paral- lelogrammführung (45) ausbildet ist.

Stromabnehmer nach Anspruch 3 oder 4,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Gelenkeinheit und die Federvorrichtung (55) so mit der Schleifstückeinrichtung (43) verbunden und relativ zueinander ange ordnet sind, dass unabhängig von einer Position der Schleifstückein richtung eine Andruckkraft der Schleifstückeinrichtung im Wesentli chen konstant ist.

Stromabnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Dämpfervorrichtung (56) so ausgebildet ist, dass diese eine Bewegung der Schleifstückeinrichtung (43) in jede Richtung der Bewegung dämpft.

Stromabnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Dämpfervorrichtung (56) eine Einsteileinrichtung aufweist, mittels der eine Dämpfung einer Bewegung der Federvorrichtung (55) einstellbar ist.

Stromabnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Dämpfervorrichtung (56) als eine viskose Reibungsbremse ausgebildet ist, und dass die Dämpfervorrichtung eine erste Kolben- Zylindereinheit (57) mit einem hydraulischen Fluid als Dämpfermedium aufweist.

Stromabnehmer nach Anspruch 8,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass gegenüberliegende Kammern (70, 71) der ersten Kolben- Zylindereinheit (57) mittels eines Drosselkanals (65) verbunden sind, wobei ein Querschnitt des Drosselkanals veränderbar ist.

Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 8 oder 9,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Dämpfervorrichtung (56) einen Ausgleichsbehälter (72) für das Fluid aufweist.

11. Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Federvorrichtung (55) als eine pneumatische Feder aus det ist, und dass die Federvorrichtung eine zweite Kolben- Zylindereinheit (78) mit einem Gas als Federmedium aufweist.

12. Stromabnehmer nach Anspruch 11,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Federvorrichtung (55) derart mit der Dämpfervorrichtung (56) verbunden ist, dass die Federvorrichtung eine Federkraft auf das Fluid der Dämpfervorrichtung ausüben kann.

13. Stromabnehmer nach Anspruch 11 oder 12,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass mittels der Federvorrichtung (55) eine permanente Federkraft auf einen Kolben (58) der ersten Kolben-Zylindereinheit (57) bewirkt werden kann.

14. Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 11 bis 13,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die Federvorrichtung (55) einen permanenten Druckgasanschluss aufweist.

15. Stromabnehmer nach Anspruch 14,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass der Stromabnehmer (40) eine Steuervorrichtung zur Regelung eines Gasdruckes am Druckgasanschluss umfasst.

16. Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 11 bis 15,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass die zweite Kolben-Zylindereinheit (78) koaxial zu einer Kolbenstange (53) der ersten Kolben-Zylindereinheit angeordnet ist.

17. Verfahren zur Energieübertragung von einer Stromschiene (42) auf ein Fahrzeug, wobei mittels einer Andruckvorrichtung (41) eines Stromabnehmers (40) eine Schleifstückeinrichtung (43) des Stromabnehmers relativ zur Stromschiene bewegt und zur Ausbildung eines Schleifkontaktes mit einer Andruckkraft in einer Schleifkontaktlage gegen die Stromschiene gedrückt wird, wobei mittels einer Federvorrichtung (55) der Andruckvorrichtung die Andruckkraft relativ zur Stromschiene ausgebildet und auf die Schleifstückeinrichtung ausgeübt wird,

dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,

dass mittels einer Dämpfervorrichtung (56) der Andruckvorrichtung eine Bewegung der Federvorrichtung gedämpft wird.