WO2023001511A1 - Stromabnehmer für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes strassenfahrzeug - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a current collector for an electrically or hybrid-electrically driven road vehicle according to the preamble of patent claim 1.
- Such a generic current collector is known, for example, from published application DE 102017 203 046 A1. It comprises an articulated support linkage which, on the contact wire side, carries a rocker arrangement with at least one contact strip for each contact pole and, on the vehicle side, has a base joint for supporting it on the road vehicle.
- the current collector also includes a lifting drive which is coupled to the supporting linkage in such a way that the contact strips can be raised from a lower storage position to an upper contact position.
- the support linkage of the known current collector has a separate upper arm, correspondingly the rocker arrangement has its own rocker with contact strips for each contact pole, with each of the two upper arms carries one of the seesaws.
- the two upper arms are connected to the lower arm via a joint knee joint, but can be rotated independently of one another against the lower arm, so that the two rockers, which are electrically isolated from one another, can assume different vertical positions.
- unevenness in the road surface, rolling of the road vehicle and contact wires hanging at different heights can be compensated for in order to keep the contact forces between contact strips and contact wires as constant as possible during operation of the road vehicle and to minimize contact losses.
- the well-known pantograph has many and complicated items and requires a precise and complex setting before and during integration into a road vehicle.
- the invention is therefore based on the object of providing a current collector of the type mentioned with which a uniform contact force between the contact strips and contact wires of the overhead line system can be achieved with a simpler structure.
- the support linkage is pantograph-like and includes a lower arm and - in contrast to the current from participants described above - only an upper arm, which is connected to the forearm via a knee joint.
- the rocker arrangement has a rocker box with an upper crossbeam and a lower crossbeam, which are arranged parallel or approximately to one another.
- the upper crossbeam is connected to the lower crossbeam in the middle by a central strut and on both sides by a side strut.
- the central strut and side struts are arranged parallel or approximately parallel to one another and have swivel joints at the six connection points, each with a rotational degree of freedom defined by a rotational axis.
- the six axes of rotation run parallel to one another, so that the see-saw box forms a parallelogram or approximately a parallelogram with fixed sides. ten lengths but changeable interior angles defined. When mounted on a road vehicle, these axes of rotation run parallel to a longitudinal axis of the vehicle.
- the upper arm is connected to the central strut via a seesaw joint, which enables a rotary movement between the parallelogram plane of the seesaw box and the upper arm.
- the axes of rotation of the rocker joint, the knee joint and the base joint run parallel to one another and, when mounted on a road vehicle, parallel to a vehicle transverse axis.
- the sliding strips of the two contact poles are supported symmetrically to the center strut on the rocker box.
- two contact strips arranged one behind the other can be provided for each contact pole, which run parallel to one another and, when mounted on a road vehicle, parallel to a vehicle transverse axis.
- the current collector according to the invention implements a simple one-arm construction of the pantograph, so in addition to a lower arm, only one upper arm is required, and it also enables a height difference between the contact strips of the two contact poles.
- the contact strips are supported on the rocker box symmetrically to the central strut and thus symmetrically to the upper arm of the support rods and can move vertically due to the parallelogram mechanism of the rocker box - to the extent that the contact strips of one contact pole are lowered, the contact strips of the other are contact pole raised.
- the symmetrical introduction of the contact forces into the rocker box allows a constant pressure force on the contact strips of both contact poles, regardless of the lateral contact point of the contact wires on the contact strips.
- the inventive construction of the current collector simplifies its assembly, its integration into a road vehicle and its maintenance.
- the reduced number of parts results in a lower weight and improved vibration properties of the current collector according to the invention.
- the upper arm is connected in an articulated manner to a base frame of the current collector via a pull rod and the lower arm is connected to the central strut via a coupling rod in such a way that the central strut is vertically aligned and parallel when the contact strips are raised and lowered.
- the linkage consisting of the lower and upper arm as well as the pull and coupling rod form a parallel guide for the seesaw box, so that its parallelogram plane always remains vertically aligned when the current collector is connected and disconnected.
- the contact strips are supported resiliently on the Wip pen box.
- a spring reduces the shock load when contact is made between the contact strips and the contact wires, thereby reducing the risk of spalling or eruptions from the carbon pieces of the contact strips when wiring.
- vertical movements of the chassis caused for example by braking or steering acceleration of the road vehicle or by bumps in the road, are not transferred without springs to the contact strips that are in sliding contact with the contact wires.
- the resilient support can be formed by linearly guided spring cups between the Wip pen box and contact strips.
- leaf springs can be attached to the seesaw box, which can protrude laterally, for example, and on which the contact strips are supported.
- the crossbeams of the seesaw box can be designed to be resiliently bendable, so that the contact strips can perform a spring movement due to the bending of the crossbeams by being supported on the side struts.
- the pantograph is a rotary movement of the cross beams about the axes of rotation of the pivot joints of the center strut limited by means of limitation.
- the rotational movement i.e. the maximum permitted angle of rotation of the crossbar from the horizontal
- the setting of the permissible height difference between the contact poles can be shifted directly into the rocker arrangement and there to different places.
- the limiting means can be designed as mechanical stop elements against which one or both crossbeams strike when the maxima len angle of rotation is reached.
- the limiting means can be integrated into one or more of the six pivot joints of the Wippenkas least. For reasons of redundancy, a combination of the limiting means mentioned can also be chosen.
- the rocker arrangement has a protective bar which is arranged and shaped in such a way that a contact wire is prevented from entering a gap between the two contact poles below a contact strip.
- the protective bar can be mounted at its ends via a bracket joint on the rocker box or on the contact strips or on discharge horns in such a way that it bridges the gap between the two contact strips of the contact poles for all height differences.
- the protective bar can be formed by the inner discharge horns themselves if these discharge horns of the two contact poles overlap sufficiently in all vertical positions of the contact strips.
- the rocker arrangement carries only one contact strip per contact pole. In comparison to the usual two sliding strips arranged one behind the other in the direction of travel for each contact pole, this simplifies the pantograph according to the invention, which reduces component and assembly costs.
- the coupling rod can be extended by a linear joint in order to be able to adjust the position of the otherwise vertically oriented parallelogram plane of the rocker box when the contact wire rises or falls relative to the roadway or when the road vehicle pitches.
- the invention also relates to a road vehicle with an electric or hybrid electric drive and with a current collector according to one of Claims 1 to 8.
- FIG. 1 shows a first exemplary embodiment of a current collector according to the invention
- FIG. 3 shows a second exemplary embodiment of a current collector according to the invention with limiting elements
- FIG. 4 shows a third embodiment of a current collector according to the invention with leaf springs
- FIG. 5 shows a fourth exemplary embodiment of a current collector according to the invention with flexible transverse bars
- FIG. 6 shows a fifth exemplary embodiment of a current collector according to the invention with a protective bracket
- FIG. 7 shows the current collector from FIG. 6 when there is a difference in height between the contact strips
- 8 shows a sixth exemplary embodiment of a current collector according to the invention with a different protective bracket
- FIG. 9 shows the current collector from FIG. 8 when there is a difference in height between the contact strips.
- a road vehicle 1 is equipped with a pantograph 2 for feeding in traction energy from a two-pole contact wire 3 designed as a forward and return conductor and equipped with the overhead line system.
- the road vehicle 1 can be a heavy commercial vehicle, such as a tractor unit or a bus, has an electric or hybrid electric traction drive. From the road vehicle 1 only one point connected to the chassis is indicated, on which the pantograph 2 is supported. From the overhead line system, only the two contact wires 3 are shown, which run via hangers on suspension cables above the electrified lane of a roadway driven by the road vehicle 1 NEN roadway.
- the pantograph 2 includes an articulated support linkage 4, which is designed as a pantograph-like half scissors and egg NEN is supported via a base joint 5 on the road vehicle 1 collapsing lower arm 6 and an upper arm 8 connected to this via a knee joint 7 has.
- a tie rod 9 articulated connects the vehicle end of the upper arm 8 with the road vehicle 1 or with an associated Grundrah men of the pantograph 2.
- a coupling rod 10 is articulated to the lower arm 6.
- the support linkage 4 described is shown in FIG. 1 in a side view for reasons of illustration; a longitudinal axis of the vehicle would therefore extend from right to left for this part of the figure.
- the contact wire side supported by the support linkage 4 Wippenanord voltage 11 is shown in FIG 1 for reasons of representation in a front view, a vehicle longitudinal axis would be suitable for therefore stretch this part of the figure perpendicularly to the plane of the drawing.
- the rocker arrangement 11 carries only one contact strip 12 for each contact pole, which are parallel to one another and transverse to the longitudinal axis of the vehicle.
- Each contact strip 12 comprises an elongated piece of carbon with an upward-facing contact surface, which is ground down by the contact wire 3 for energy transmission while driving, and at each of its ends a downward-curved discharge horn 13.
- the rocker arrangement 11 has a rocker box 14 with an upper crossbar 15 and a lower crossbar 16 which are arranged parallel or approximately parallel to one another.
- the upper crossbar 15 is connected to the lower crossbar 16 in the middle by a central strut 17 and at the ends by a side strut 18 each.
- Central strut 17 and side struts 18 are arranged parallel or approximately parallel to one another and have rotary joints 19 each with a rotational degree of freedom R at the six connection points.
- the six axes of rotation run parallel to one another, perpendicularly to the plane of the drawing in FIG. 1, so that the rocker box 14 defines a parallelogram or approximately a parallelogram.
- the center strut 17 is connected to the upper arm 8 via a rocker joint 20 and to the coupling rod 10 via a coupling joint 21, which allows a rotational movement of the parallelogram plane of the rocker box 14 relative to the upper arm 8 and coupling rod 10.
- the axes of rotation of the rocker joint 20, the coupling joint 21, the knee joint 7 and the Basisge steering 5 running parallel to each other and to the vehicle transverse axis.
- the pantograph 2 also includes a lifting drive 22 designed, for example, as an air bellows, which is coupled, for example, via a bellows lever 23 to the support linkage 4 in such a way that the contact strips 12 can be raised from a lower storage position into an upper contact position.
- the support linkage 4 forms a parallel guide for the seesaw box 14, so that its parallelogram plane when lifting and Lowering the rocker assembly 11 always remains vertically aligned.
- the contact strips 12 of the two contact poles are supported symmetrically to the central strut 17 and thus symmetrically to the upper arm 8 of the support linkage 4 on the side struts 16 of the rocker box 14 .
- the sliding strips 12 can move verti cal due to the parallelogram mechanism of the rocker box 14 and thus adapt to height differences Ah between the contact wires 3 according to FIG.
- the crossbars 15, 16 each rotate by an angle of rotation against the Ho zontale. This enables a symmetrical introduction of the contact forces into the rocker box 14, which leads to a constant pressing force of the contact strips 12 of both contact poles, regardless of the lateral contact point of the travel wires 3 on the contact strips 12.
- the rotational movement of the crossbars 15, 16 about the axes of rotation of the pivot joints 19 of the central strut 17 is limited according to FIG 3 by means of loading.
- the Be limiting means can be designed as mechanical stop elements 24, against which the crossbars 15, 16 strike at the maximum angle of rotation.
- the contact strips 12 are resiliently supported on the seesaw box in order to reduce the shock load when contact is made between the contact strips 12 and the contact wires 6, thereby reducing the risk of spalling or breakouts from the carbon pieces of the contact strips 12 when wiring.
- the resilient support can be formed according to FIG. 1 to FIG. 3 and FIG. 6 to FIG.
- laterally protruding Blattfe countries 26 can also be attached to the rocker box 14, on which the contact strips 12 are supported.
- the crossbeams 15, 16 of the Wip penkastens 14 can also be designed to be resiliently bendable, so that the sliding strips 12 can perform a spring movement by bending the crossbeams 15, 16 by supporting them on the sides.
- the rocker assembly 11 has a
- the protective bar 27 can be mounted at its ends via a bracket joint 28 according to FIG. 6 and FIG. 7 on the seesaw box 14 or according to FIG. 8 and FIG. 9 on the discharge horns 13 of the contact strips 12.
- the protective bar 27, which is curved upwards, bridges the gap between the two contact strips 12 for all height differences Ah. It thus prevents a contact wire 3 from plunging into a gap between the two contact poles below a contact strip 12. This prevents a contact wire 3, the during a steering maneuver of the road vehicle 1, the coal piece leaves a contact strip 12 in the direction of the gap or intermediate space, due to the righting moment of the lifting drive 22 in the space below a contact strip 12 ge advises. This prevents damage to the pantograph 2 and overhead line system caused by a contact wire 3 being threaded into the space.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer (2) für ein elektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer zweipoligen Oberleitungsanlage. Er umfasst ein gelenkiges Traggestänge (4), das fahrdrahtseitig eine Wippenanordnung (11) mit je Kontaktpol mindestens einer Schleifleiste (12) trägt und fahrzeugseitig ein Basisgelenk (5) zur Abstützung auf dem Straßenfahrzeug (1) aufweist. Ein Hubantrieb (22) ist derart mit dem Traggestänge (4) gekoppelt, dass die Schleifleisten (12) in eine obere Kontaktposition anhebbar sind. Erfindungsgemäß ist das Traggestänge (4) pantographenartig mit einem Unterarm (6) und einem mit diesem über ein Kniegelenk (7) verbundenen Oberarm (8) ausgebildet. Dabei weist die Wippenanordnung (11) einen Wippenkasten (14) mit einem oberen Querbalken (15) und einem unteren Querbalken (16) auf, die mittig durch eine Mittelstrebe (17) und beidendseitig durch jeweils eine Seitenstrebe (18) an Drehgelenken (19) verbunden sind. Der Oberarm (8) ist fahrdrahtseitig mit der Mittelstrebe (17) über ein Wippengelenk (20) verbunden. Die Schleifleisten (12) der beiden Kontaktpole stützen sich symmetrisch zur Mittelstrebe (17) auf dem Wippenkasten (14) ab. Hierdurch wird ein Stromabnehmer (2) bereitgestellt, mit dem bei einfacherem Aufbau eine gleichmäßige Kontaktkraft zwischen Schleifleisten (12) und Fahrdrähten (3) der Oberleitungsanlage erreichbar ist.
Description
Beschreibung
Stromabnehmer für ein elektrisch oder hybridelektrisch ange triebenes Straßenfahrzeug
Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Für den Transport von Gütern oder die Beförderung von Perso nen sind elektrische Triebfahrzeuge mit Stromabnehmern zur Traktionsversorgung aus einer streckenseitigen Oberleitungs anlage im schienengebundenen Eisenbahnverkehr hinlänglich be kannt. Seit geraumer Zeit sind aber auch nicht schienengebun dene Triebfahrzeuge, insbesondere schwere Nutzfahrzeuge für den Straßenverkehr, mit dieselelektrischem Antrieb und mit Stromabnehmern zur Einspeisung elektrischer Energie aus einer Oberleitungsanlage bekannt. Aufgrund der Gummibereifung der artiger Straßenfahrzeuge sind für elektrifizierte Fahrstrei fen zweipolige Oberleitungsanlagen erforderlich, die als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte über diesem Fahrstrei fen aufspannen. Entsprechend ist auch der Stromabnehmer zwei polig ausgebildet sein.
Ein solch gattungsgemäßer Stromabnehmer ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 102017 203 046 Al bekannt. Er umfasst ein gelenkiges Traggestänge, das fahrdrahtseitig eine Wippenanordnung mit je Kontaktpol mindestens einer Schleif leiste trägt und fahrzeugseitig ein Basisgelenk zur Abstüt zung auf dem Straßenfahrzeug aufweist. Der Stromabnehmer um fasst ferner einen Hubantrieb, der derart mit dem Traggestän ge gekoppelt ist, dass die Schleifleisten aus einer unteren Ablageposition in einer obere Kontaktposition anhebbar sind.
Für jeden Kontaktpol weist das Traggestänge des bekannten Stromabnehmers einen gesonderten Oberarm auf, entsprechend weist die Wippenanordnung für jeden Kontaktpol eine eigene Wippe mit Schleifleisten auf, wobei jeder der beiden Oberarme
je eine der Wippen trägt. Die zwei Oberarme sind über ein ge meinsames Kniegelenk mit dem Unterarm verbunden, sind aber unabhängig voneinander gegen den Unterarm verdrehbar, so dass die beiden elektrisch voneinander isolierten Wippen unter schiedliche Vertikalpositionen einnehmen können. Hierdurch können Unebenheiten der Fahrbahn, ein Wanken des Straßenfahr zeugs und unterschiedlich hoch hängende Fahrdrähte ausgegli chen werden, um im Betrieb des Straßenfahrzeugs die Kontakt kräfte zwischen Schleifleisten und Fahrdrähten möglichst kon stant zu halten und Kontaktverluste zu minimieren. Der be kannte Stromabnehmer weist viele und komplizierte Einzelteile auf und bedarf einer präzisen und aufwändigen Einstellung vor und bei Integration in ein Straßenfahrzeug.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strom abnehmer der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem bei einfacherem Aufbau eine gleichmäßige Kontaktkraft zwi schen Schleifleisten und Fahrdrähten der Oberleitungsanlage erreichbar ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen gattungs gemäßen Stromabnehmer mit den im kennzeichnenden Teil des Pa tentanspruches 1 angegebenen Merkmalen. Demnach ist das Trag gestänge pantographenartig ausgebildet und umfasst einen Un terarm und - im Gegensatz zum eingangs beschriebenen Stromab nehmer - auch nur einen Oberarm, der mit dem Unterarm über ein Kniegelenk verbunden ist. Die Wippenanordnung weist dabei einen Wippenkasten mit einem oberen Querbalken und einem un teren Querbalken auf, die zueinander parallel oder annähernd angeordnet sind. Der obere Querbalken ist mit dem unteren Querbalken mittig durch eine Mittelstrebe und beidendseitig durch je-weils eine Seitenstrebe verbunden. Mittelstrebe und Seitenstreben sind zueinander parallel oder annähernd paral lel angeordnet und weisen an den sechs Verbindungsstellen Drehgelenke mit jeweils einem durch eine Drehachse definier ten Rotationsfreiheitsgrad auf. Die sechs Drehachsen verlau fen zueinander parallel, so dass der Wippenkasten ein Paral lelogramm oder annähernd ein Parallelogramm mit festen Sei-
tenlängen aber veränderbaren Innenwinkeln definiert. Bei Mon tage auf einem Straßenfahrzeug verlaufen diese Drehachsen pa rallel zu einer Fahrzeuglängsachse. Der Oberarm ist fahr drahtseitig mit der Mittelstrebe über ein Wippengelenk ver bunden, welches eine Drehbewegung zwischen der Parallelo grammebene des Wippenkastens und dem Oberarm ermöglicht. Die Drehachsen des Wippengelenks, des Kniegelenks und des Basis gelenks verlaufenden dabei zueinander parallel und bei Monta ge auf einem Straßenfahrzeug parallel zu einer Fahrzeugquer achse. Die Schleifleisten der beiden Kontaktpole stützen sich symmetrisch zur Mittelstrebe auf dem Wippenkasten ab. Je Kon taktpol können beispielsweise zwei hintereinander angeordnete Schleifleisten vorgesehen sein, welche parallel zueinander und bei Montage auf einem Straßenfahrzeug parallel zu einer Fahrzeugquerachse verlaufen.
Der erfindungsgemäße Stromabnehmer realisiert eine einfache Einarmkonstruktion des Pantographen, kommt also neben einem Unterarm auch mit nur einem Oberarm aus, und ermöglicht den noch eine Höhendifferenz zwischen den Schleifleisten der bei den Kontaktpole. Die Schleifleisten sind auf dem Wippenkasten symmetrisch zur Mittelstrebe und damit symmetrisch zum Ober arm des Traggestänges abgestützt und können sich aufgrund der Parallelogrammmechanik des Wippenkastens vertikal bewegen - und zwar in dem Maße, wie sich die Schleifleisten eines Kon- taktpols absenken, werden die Schleifleisten des anderen Kon- taktpols angehoben. Die symmetrische Einleitung der Kontakt kräfte in den Wippenkasten erlaubt eine gleichbleibende An druckkraft der Schleifleisten beider Kontaktpole unabhängig vom lateralen Kontaktpunkt der Fahrdrähte auf den Schleif leisten. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Stromab nehmers vereinfacht sich dessen Montage, dessen Integration in ein Straßenfahrzeug und dessen Wartung. Die reduzierte Teilezahl bedingt ein geringeres Gewicht und verbesserte Schwingungseigenschaften des erfindungsgemäßen Stromabneh- mers.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers sind der Oberarm über eine Zugstange mit einem Grundrahmen des Stromabnehmers und der Unterarm über eine Kuppelstange mit der Mittelstrebe derart gelenkig verbunden, dass die Mittelstrebe beim Anheben und Absenken der Schleif leisten vertikal ausgerichtet parallelgeführt ist. Das Ge stänge aus Unter- und Oberarm sowie Zug- und Kuppelstange bilden eine Parallelführung für den Wippenkasten, so dass seine Parallelogrammebene beim An- und Abdrahten des Stromab nehmers stets vertikal ausgerichtet bleibt.
In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen des erfindungsge mäßen Stromabnehmers stützen sich die Schleifleisten am Wip penkasten federnd ab. Eine Federung verringert die Stoßbelas tung bei der Kontaktherstellung zwischen Schleifleisten und Fahrdrähten und verringert dadurch das Risiko von Abplatzun gen oder Ausbrüchen aus den Kohlestücken der Schleifleisten beim Andrahten. Zudem werden Vertikalbewegungen des Fahrge stells, hervorgerufen etwa durch Brems- oder Lenkbeschleuni gungen des Straßenfahrzeugs oder durch Fahrbahnunebenheiten, nicht ungefedert auf die im Schleifkontakt mit den Fahrdräh ten befindlichen Schleifleisten übertragen. Die federnde Ab stützung kann durch linear geführte Federtöpfe zwischen Wip penkasten und Schleifleisten gebildet sein. Des Weiteren kön nen am Wippenkasten Blattfedern angebracht sein, die bei spielsweise seitlich abstehen können und auf die sich die Schleifleisten abstützen. Es kommt so zwar neben der Verti kalbewegung auch zu einer seitlichen Verschiebung beim Einfe dern, diese ist aufgrund des geringen Federwegs von bei spielsweise 30 mm funktionell vernachlässigbar. Des Weiteren können die Querbalken des Wippenkastens federelastisch bieg bar ausgebildet sein, so dass die Schleifleisten durch Ab stützung an den Seitenstreben eine Federbewegung durch Ver biegen der Querbalken ausführen können.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Stromabnehmers ist eine Drehbewegung der Quer balken um die Drehachsen der Drehgelenke der Mittelstrebe
durch Begrenzungsmittel begrenzt. Durch die Begrenzung der Drehbewegung, also dem maximal erlaubten Drehwinkel der Quer balken aus der Horizontalen, wird die mögliche Höhendifferenz zwischen den Schleifleisten der beiden Kontaktpole begrenzt. Die Einstellung des zulässigen Höhenunterschiedes zwischen den Kontaktpolen kann direkt in die Wippenanordnung und dort an verschiedene Stellen verlagert werden. Die Begrenzungsmit tel können als mechanische Anschlagelemente ausgebildet sein, gegen die ein oder beide Querbalken bei Erreichen des maxima len Drehwinkels anschlagen. Ebenso können die Begrenzungsmit tel in ein oder mehrere der sechs Drehgelenke des Wippenkas tens integriert sein. Aus Redundanzgründen kann auch eine Kombination der genannten Begrenzungsmittel gewählt werden. Mit den erfindungsgemäßen Stromabnehmer ist so eine einfache, direkte und robuster Einstellung der erlaubten Höhendifferenz möglich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Stromabnehmers weist die Wippenanordnung einen Schutzbügel auf, der derart angeordnet und geformt ist, dass ein Eintauchen eines Fahrdrahtes in einen Zwischenraum zwi schen den beiden Kontaktpolen unterhalb einer Schleifleiste verhindert wird. Der Schutzbügel kann an seinen Enden über je ein Bügelgelenk am Wippenkasten oder an den Schleifleisten oder an Ablaufhörnern derart montiert sein, dass er bei allen Höhendifferenzen die Lücke zwischen den beiden Schleifleisten der Kontaktpole überbrückt. Alternativ kann der Schutzbügel durch die inneren Ablaufhörner selbst gebildet sein, wenn diese Ablaufhörner der beiden Kontaktpole in allen Vertikal stellungen der Schleifleisten ausreichend überlappen. Damit wird verhindert, dass ein Fahrdraht, der bei einem Lenkmanö ver des Straßenfahrzeugs ein Kohlestück einer Schleifleiste in Richtung Fahrzeugmitte verlässt, aufgrund des Aufrichtmo ments des Hubantriebs im Zwischenraum zwischen den Kontaktpo len unterhalb einer Schleifleiste gerät. Ein derartiges Ein fädeln eines Fahrdrahtes kann zu Beschädigungen an Stromab nehmer und Oberleitungsanlage und dadurch bedingten Folgeun fällen auf der Fahrbahn führen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfin dungsgemäßen Stromabnehmers trägt die Wippenanordnung je Kon taktpol nur eine Schleifleiste. Im Vergleich zu den üblichen, zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Schleif leisten für jeden Kontaktpol vereinfacht dies den erfindungs gemäßen Stromabnehmer weiter, was Bauteil- und Montagekosten verringert. Die Kuppelstange kann dabei durch ein Linearge lenk verlängerbar sein, um die Stellung der sonst vertikal ausgerichteten Parallelogrammebene des Wippenkastens bei ge genüber der Fahrbahn ansteigenden oder abfallenden Fahrdräh ten oder bei Nickbewegungen des Straßenfahrzeugs anpassen zu können.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Straßenfahrzeug mit einem elektrischen oder hybridelektrischen Antrieb sowie mit einem Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung eines bevorzugten Ausführungs beispiels anhand der Zeichnungen, in deren
FIG 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Stromabnehmers,
FIG 2 der Stromabnehmer aus FIG 1 bei Vorliegen einer Hö hendifferenz zwischen den Schleifleisten,
FIG 3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Stromabnehmers mit Begrenzungselementen,
FIG 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Stromabnehmers mit Blattfedern,
FIG 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Stromabnehmers mit biegeelastischen Querbal ken,
FIG 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsge mäßen Stromabnehmers mit Schutzbügel,
FIG 7 der Stromabnehmer aus FIG 6 bei Vorliegen einer Hö hendifferenz zwischen den Schleifleisten,
FIG 8 ein sechstes Ausführungsbeispiel eines erfindungs gemäßen Stromabnehmers mit anderem Schutzbügel und FIG 9 der Stromabnehmer aus FIG 8 bei Vorliegen einer Hö hendifferenz zwischen den Schleifleisten schematisch veranschaulicht sind.
Gemäß FIG 1 ist ein Straßenfahrzeug 1 mit einem Stromabnehmer 2 zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer zweipoligen, als Hin- und Rückleiter ausgebildete Fahrdrähte 3 aufweisen den Oberleitungsanlage ausgestattet. Das Straßenfahrzeug 1 kann ein schweres Nutzfahrzeug, etwa ein Sattelzugmaschine oder ein Bus, sein weist einen elektrischen oder hybrid elektrischen Traktionsantrieb auf. Vom Straßenfahrzeug 1 ist lediglich eine mit dessen Fahrgestell verbundene Stelle ange deutet, an der sich der Stromabnehmer 2 abstützt. Von der Oberleitungsanlage sind lediglich die beiden Fahrdrähte 3 ge zeigt, welche über Hänger an Tragseilen oberhalb des elektri fizierten Fahrstreifens einer vom Straßenfahrzeug 1 befahre nen Fahrbahn verlaufen.
Der Stromabnehmer 2 umfasst ein gelenkiges Traggestänge 4, das als pantographenartige Halbschere ausgebildet ist und ei nen sich über ein Basisgelenk 5 am Straßenfahrzeug 1 abstüt zenden Unterarm 6 sowie einen mit diesem über ein Kniegelenk 7 verbundenen Oberarm 8 aufweist. Eine Zugstange 9 verbindet gelenkig das fahrzeugseitige Ende des Oberarms 8 mit dem Straßenfahrzeug 1 oder mit einem damit verbundenen Grundrah men des Stromabnehmers 2. Eine Kuppelstange 10 ist gelenkig mit dem Unterarm 6 verbunden. Das beschriebene Traggestänge 4 ist in FIG 1 aus Darstellungsgründen in einer Seitenansicht gezeigt, eine Fahrzeuglängsachse würde sich hier also für diesen Figurenteil von rechts nach links erstrecken.
Die vom Traggestänge 4 fahrdrahtseitig getragene Wippenanord nung 11 ist in FIG 1 aus Darstellungsgründen jedoch in einer Frontansicht gezeigt, eine Fahrzeuglängsachse würde sich für
diesen Figurenteil daher senkrecht zur Zeichnungsebene er strecken. Die Wippenanordnung 11 trägt je Kontaktpol nur eine Schleifleiste 12, welche parallel zueinander und quer zur Fahrzeuglängsachse liegen. Jede Schleifleiste 12 umfasst ein längliches Kohlestück mit einer nach oben gewandten Kontakt fläche, welche zur Energieübertragung während der Fahrt vom Fahrdraht 3 beschliffen wird, und an ihren Enden je ein nach unten gebogenes Ablaufhorn 13.
Die Wippenanordnung 11 weist einen Wippenkasten 14 mit einem oberen Querbalken 15 und einem unteren Querbalken 16 auf, die zueinander parallel oder annähernd parallel angeordnet sind. Der obere Querbalken 15 ist mit dem unteren Querbalken 16 mittig durch eine Mittelstrebe 17 und an den Enden durch je weils eine Seitenstrebe 18 verbunden. Mittelstrebe 17 und Seitenstreben 18 sind zueinander parallel oder annähernd pa rallel angeordnet und weisen an den sechs Verbindungsstellen Drehgelenke 19 mit jeweils einem Rotationsfreiheitsgrad R auf. Die sechs Drehachsen verlaufen zueinander parallel, in FIG 1 senkrecht auf der Zeichnungsebene, so dass der Wippen kasten 14 ein Parallelogramm oder annähernd ein Parallelo gramm definiert. Die Mittelstrebe 17 ist mit dem Oberarm 8 über ein Wippengelenk 20 und mit der Kuppelstange 10 über ein Kuppelgelenk 21 verbunden, was eine Drehbewegung der Paralle logrammebene des Wippenkastens 14 relativ zu Oberarm 8 und Kuppelstange 10 ermöglicht. Die Drehachsen des Wippengelenks 20, des Kuppelgelenks 21, des Kniegelenks 7 und des Basisge lenks 5 verlaufenden dabei zueinander und zur Fahrzeugquer achse parallel.
Der Stromabnehmer 2 umfasst ferner einen beispielsweise als Luftbalg ausgebildeten Hubantrieb 22, der zum Beispiel über einen Balghebel 23 derart mit dem Traggestänge 4 gekoppelt ist, dass die Schleifleisten 12 aus einer unteren Ablageposi tion in einer obere Kontaktposition anhebbar sind. Das Trag gestänge 4 bildet dabei eine Parallelführung für den Wippen kasten 14, so dass seine Parallelogrammebene beim Anheben und
Absenken der Wippenanordnung 11 stets vertikal ausgerichtet bleibt.
Die Schleifleisten 12 der beiden Kontaktpole stützen sich symmetrisch zur Mittelstrebe 17 und damit symmetrisch zum Oberarm 8 des Traggestänges 4 auf den Seitenstreben 16 des Wippenkastens 14 ab. Die Schleifleisten 12 können sich auf grund der Parallelogrammmechanik des Wippenkastens 14 verti kal bewegen und sich damit gemäß FIG 2 an Höhendifferenzen Ah zwischen den Fahrdrähten 3 anpassen. Hierzu drehen sich die Querbalken 15, 16 jeweils um einen Drehwinkel gegen die Ho rizontale. Hierdurch wird eine symmetrische Einleitung der Kontaktkräfte in den Wippenkasten 14 ermöglicht, was zu einer gleichbleibenden Andruckkraft der Schleifleisten 12 beider Kontaktpole unabhängig vom lateralen Kontaktpunkt der Fahr drähte 3 auf den Schleifleisten 12 führt.
Die Drehbewegung der Querbalken 15, 16 um die Drehachsen der Drehgelenke 19 der Mittelstrebe 17 ist gemäß FIG 3 durch Be grenzungsmittel begrenzt. Durch die Begrenzung des Drehwin kels ex, wird die mögliche Höhendifferenz Ah zwischen den Schleifleisten 12 der beiden Kontaktpole begrenzt. Die Be grenzungsmittel können als mechanische Anschlagelemente 24 ausgebildet sein, gegen welche die Querbalken 15, 16 bei Er reichen des maximalen Drehwinkels anschlagen.
Die Schleifleisten 12 stützen sich am Wippenkasten federnd ab, um die Stoßbelastung bei der Kontaktherstellung zwischen Schleifleisten 12 und Fahrdrähten 6 zu vermindern und dadurch das Risiko von Abplatzungen oder Ausbrüchen aus den Kohlestü cken der Schleifleisten 12 beim Andrahten zu verringern. Die federnde Abstützung kann gemäß FIG 1 bis FIG 3 sowie FIG 6 bis FIG 9 durch linear geführte Federtöpfe 25 zwischen Wip penkasten 14 und Schleifleisten 12 gebildet sein. Gemäß FIG 4 können am Wippenkasten 14 auch seitlich abstehende Blattfe dern 26 angebracht sein, auf die sich die Schleifleisten 12 abstützen. Gemäß FIG 5 können die Querbalken 15, 16 des Wip penkastens 14 auch federelastisch biegbar ausgebildet sein,
so dass die Schleifleisten 12 durch Abstützung an den Seiten streben 18 eine Federbewegung durch Verbiegen der Querbalken 15, 16 ausführen können. Gemäß FIG 6 bis FIG 9 weist die Wippenanordnung 11 einen
Schutzbügel 27 auf. Der Schutzbügel 27 kann an seinen Enden über je ein Bügelgelenk 28 gemäß FIG 6 und FIG 7 am Wippen kasten 14 oder gemäß FIG 8 und FIG 9 an den Ablaufhörnern 13 der Schleifleisten 12 montiert sein. Der nach oben gewölbte Schutzbügel 27 überbrückt bei allen Höhendifferenzen Ah die Lücke zwischen den beiden Schleifleisten 12. Er verhindert damit ein Eintauchen eines Fahrdrahtes 3 in einen Zwischen raum zwischen den beiden Kontaktpolen unterhalb einer Schleifleiste 12. Damit wird vermieden, dass ein Fahrdraht 3, der bei einem Lenkmanöver des Straßenfahrzeugs 1 das Kohle stück einer Schleifleiste 12 in Richtung Lücke bzw. Zwischen raum verlässt, aufgrund des Aufrichtmoments des Hubantriebs 22 in den Zwischenraum unterhalb einer Schleifleiste 12 ge rät. Damit werden Beschädigungen an Stromabnehmer 2 und Ober- leitungsanlage durch Einfädeln eines Fahrdrahtes 3 in den Zwischenraum vorgebeugt.
Claims
1. Stromabnehmer (2) für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung elektri scher Traktionsenergie aus einer zweipoligen, je Kontaktpol einen Fahrdraht (3) aufweisenden Oberleitungsanlage, umfas send
- ein gelenkiges Traggestänge (4), das fahrdrahtseitig eine Wippenanordnung (11) mit je Kontaktpol mindestens einer Schleifleiste (12) trägt und fahrzeugseitig ein Basisgelenk (5) zur Abstützung auf dem Straßenfahrzeug (1) aufweist, und
- einen Hubantrieb (22), der derart mit dem Traggestänge (4) gekoppelt ist, dass die Schleifleisten (12) aus einer unteren Ablageposition in einer obere Kontaktposition anhebbar sind, dadurch gekennzeichnet,
- dass das Traggestänge (4) pantographenartig mit einem Un terarm (6) und einem mit diesem über ein Kniegelenk (7) ver bundenen Oberarm (8) ausgebildet ist,
- wobei die Wippenanordnung (11) einen Wippenkasten (14) mit einem oberen Querbalken (15) und einem zu diesem parallel an geordneten, unteren Querbalken (16) aufweist,
- wobei der obere Querbalken (16) mit dem unteren Querbalken (15) mittig durch eine Mittelstrebe (17) und beidendseitig durch jeweils eine, zur Mittelstrebe (17) parallel angeordne te Seitenstrebe (18) an Drehgelenken (19) mit zueinander pa rallel verlaufende Drehachsen verbunden ist,
- wobei der Oberarm (8) fahrdrahtseitig mit der Mittelstrebe (17) über ein Wippengelenk (20) verbunden ist,
- wobei das Wippengelenk (20), das Kniegelenk (7) und das Ba sisgelenk (5) zueinander parallel verlaufende Drehachsen auf weisen, und
- wobei sich die Schleifleisten (12) der beiden Kontaktpole symmetrisch zur Mittelstrebe (17) auf dem Wippenkasten (14) abstützen.
2. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 1,
- wobei der Oberarm (8) über eine Zugstange (9) mit dem Stra ßenfahrzeug (1) und der Unterarm (6) über eine Kuppelstange
(10) mit der Mittelstrebe (17) derart gelenkig verbunden sind, dass die Mittelstrebe (17) beim Anheben der Schleif leisten (12) vertikal ausgerichtet parallelgeführt ist.
3. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Schleifleisten (12) sich am Wippenkasten (14) über linear geführte Federtöpfe (25) federnd abstützen.
4. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Schleifleisten (12) sich am Wippenkasten (14) über Blattfedern (26) federnd abstützen.
5. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Schleifleisten (12) sich an den Seitenstreben (18) des Wippenkastens (14) abstützen und die Querbalken (15, 16) federelastisch biegbar ausgebildet sind.
6. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei eine Drehbewegung (ex) der Querbalken (15, 16) um die
Drehgelenke (19) der Mittelstrebe (17) durch Anschlagelemente (24) begrenzt ist.
7. Stromabnehmer (2) nach einem der voranstehenden Ansprüche,
- wobei die Wippenanordnung (11) einen Schutzbügel (27) auf weist, der derart angeordnet und geformt ist, dass ein Ein tauchen eines Fahrdrahtes (3) in einen Zwischenraum zwischen den Kontaktpolen unterhalb einer Schleifleiste (12) verhin dert wird.
8. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Wippenanordnung (11) je Kontaktpol nur eine Schleifleiste (12) trägt.
9. Straßenfahrzeug (1) mit einem elektrischen oder hybrid elektrischen Antrieb und einem Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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