WO2025201834A1 - Stromabnehmer sowie strassenfahrzeug mit einem solchen stromabnehmer - Google Patents
Stromabnehmer sowie strassenfahrzeug mit einem solchen stromabnehmerInfo
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- WO2025201834A1 WO2025201834A1 PCT/EP2025/056178 EP2025056178W WO2025201834A1 WO 2025201834 A1 WO2025201834 A1 WO 2025201834A1 EP 2025056178 W EP2025056178 W EP 2025056178W WO 2025201834 A1 WO2025201834 A1 WO 2025201834A1
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Definitions
- the invention relates to a current collector for a road vehicle according to the preamble of patent claim 1.
- pantograph for an electrically or hybrid-electrically powered road vehicle, which is intended for feeding traction energy from a two-pole electrical overhead line system.
- This pantograph comprises a main frame supported on a chassis, i.e., the undercarriage of the road vehicle, and on which a support rod assembly with a lower arm and an upper arm is mounted.
- the lower arm is rotatably connected to the main frame via a base joint and to the upper arm via an arm joint.
- the support rod assembly On the contact wire side, the support rod assembly carries two adjacent contact rockers, each rotatably connected to the upper arm via a rocker joint.
- Each contact rocker has two contact strips that are resiliently supported on the respective rocker joint via leaf springs.
- the support rods can be moved up and down like a pantograph using a lifting device, allowing electrical contact to be established and broken between the contact strips and the contact wires of the overhead line system.
- the leaf springs are electrically insulated to provide potential separation between an electrical overhead line potential, to which the contact strips are exposed when the contact wires are electrically connected, and an electrical vehicle potential, to which the support rods are exposed.
- the vehicle potential can be an intermediate potential, which is electrically insulated from a chassis potential, to which the chassis of the road vehicle is exposed.
- the electrical insulation between the overhead line potential and the intermediate potential is monitored by the pantograph, as is the electrical insulation between the intermediate potential and the chassis potential. Should one of the electrical insulations be faulty, the support rods are lowered to interrupt the electrical contact between the contact strips and the contact wires before the overhead line potential can reach the chassis or undercarriage of the road vehicle, which could pose an electrical hazard to people.
- the insulation resistance may fall below a critical level without any noticeable damage to the electrical insulators or the
- the leaf springs themselves act as insulators due to their material properties, resulting in the pantograph being disconnected due to the lowering of the support rods, thus interrupting the power supply from the overhead line system.
- the present invention recognizes that the critical drop in insulation resistance can be caused by electrically conductive deposits on the surface of the leaf springs, which can form in saline, moist environments—for example, from the spray stirred up by vehicles on salted roads.
- the invention is therefore based on the object of providing a pantograph of the type mentioned above with increased availability for the supply of traction energy even in winter road conditions.
- the invention is based on a pantograph for an electrically or hybrid-electrically powered road vehicle, for example, a heavy commercial vehicle such as a semi-trailer tractor.
- the pantograph is intended for feeding electrical traction energy from contact wires of a trackside, two-pole overhead line system in order to supply an electric or hybrid-electric traction drive of the road vehicle with energy while in motion.
- the pantograph comprises an articulated support rod, which can be rotatably supported on the road vehicle via a base joint on the vehicle side and which, on the contact wire side, carries two contact rockers, each rotatably mounted via a rocker joint.
- the support rod can have a lower arm and two upper arms, which can be raised and lowered via drawbars and coupling rods in the manner of a pantograph.
- Each of the contact rockers has two contact strips extending parallel to a rotational axis of the respective rocker joint.
- a contact strip can have an elongated graphite contact strip, which is fastened in a contact strip holder. Downwardly curved contact horns can be arranged at the lateral ends of the contact strip.
- Each of the contact strips is resiliently supported on the respective contact link via leaf springs.
- the current collector comprises a lifting device for raising the support rod from a lower rest position, in which the contact links are lowered close to the vehicle, to an upper operating position, in which the contact links are raised to establish electrical contact between the contact strips and the contact wires.
- the leaf springs are electrically insulating for potential separation between an electrical overhead line potential, to which the contact strips are subject when making electrical contact with the contact wires, and a The vehicle potential, on which the supporting rods rest, is formed.
- the vehicle potential can be directly the chassis potential, on which the chassis of the road vehicle rests, or an intermediate potential, which is provided as an additional electrical potential layer between the overhead line potential and the chassis potential and is insulated from them.
- the leaf springs can be made of a flexurally elastic, high-resistance fiber-plastic composite, for example, glass-fiber-reinforced plastic, are lightweight, and are completely or at least partially electrically insulating.
- At least one leaf spring of the leaf springs has at least one insulation barrier, which stands upright on a surface of the at least one leaf spring and transversely to a longitudinal direction of the at least one leaf spring.
- the longitudinal direction extends from a first fastening point of the at least one leaf spring, at which it is connected to a contact strip, to a second fastening point of the at least one leaf spring, at which it is connected to a rocker joint.
- An insulation barrier arranged in this way extends the connection path along the surface of a leaf spring between the first and second fastening points and thus makes it more difficult to form an electrically conductive connection between the overhead line potential and the vehicle potential, which could arise due to the deposition of conductive layers on a leaf spring.
- the at least one leaf spring has a plurality of insulation barriers arranged one behind the other in the longitudinal direction, each of which stands upright on the surface of the at least one leaf spring and transversely to the longitudinal direction of the at least one leaf spring.
- two insulation barriers are provided between a first and second fastening point.
- an insulation barrier has a sharp outer edge, at least in sections.
- the sharp outer edge promotes the division or separation of a conductive layer deposited on the insulation barrier and thus prevents the formation of a leakage path for currents flowing through deposits on the surface of a leaf spring.
- an insulation barrier has a centrally arranged through-opening through which the at least one leaf spring is guided such that the insulation barrier annularly encloses the at least one leaf spring. This extends any connection paths between the first and second fastening points along the surface of the leaf spring, preventing the insulation from breaking through, regardless of whether conductive deposits form on the top, bottom, or side edges of a leaf spring.
- the at least one leaf spring has a rectangular cross-section, and the through-opening of the insulation barrier is designed to be congruent with the cross-section.
- the sharp outer edge extends rectangularly around the through-opening, so that a barrier height extending from the through-opening to the outer edge is constant all around.
- a road vehicle for operation on a track-side, two-pole electrical overhead line system, which comprises an electric traction drive and a pantograph according to one of the preceding claims for feeding in electrical traction energy from contact wires of the overhead line system.
- FIG 1 shows a road vehicle according to the invention with a current collector according to the invention in a side view
- FIG 2 shows the road vehicle with current collector from FIG 1 in a front view
- FIG 3 shows a left contact rocker of a current collector according to the invention in a spatial view
- FIG 4 the left contact rocker from FIG 3 in a side view
- FIG 6 shows detail VI from FIG 5 in an enlarged view
- FIG 8 shows a schematic front view of an isolation barrier from FIG 7.
- an electrically or hybrid-electrically powered road vehicle for example a semi-trailer tractor, comprises a pantograph 2, via which electrical energy from an overhead line system 3 can be fed into the road vehicle 1 even while the vehicle is moving.
- the overhead line system 3 is of two-pole design and comprises, spanned over a lane 4, a contact wire 5 for each contact pole to provide electrical energy.
- the contact wires 5, designed as forward and return conductors, are each suspended from support cables 7 via hangers 6 and form two longitudinal catenaries that are held above the lane 4 by transverse support devices (not shown).
- the pantograph 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, each of which is connected to the lower arm 9 via a knee joint 11 so as to be independently pivotable.
- the upper arms 10 carry two contact rockers 12, 13 on the contact wire side, which are arranged next to one another and each supported by a rocker joint 22, namely a right-hand contact rocker 12 as seen in the vehicle's longitudinal direction X and a left-hand contact rocker 13 arranged laterally next to it.
- Each of the contact rockers 12, 13 has two contact strips 14 which are arranged parallel to a rotation axis D of the respective rocker joint 22 and one behind the other with respect to the vehicle's longitudinal direction X.
- the lower arm 9 is pivotally connected to the road vehicle 1 via a base joint 15 on the vehicle side and is supported on a rod base 16.
- a lifting device 17 is connected to the support rod 8 so coupled so that the contact rockers 12, 13 can be raised and lowered.
- 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 that lifts the contact rockers 12, 13.
- the support rod 8 of the unwired pantograph 2 is folded together so that the road vehicle 1 does not exceed the maximum permissible vehicle dimensions for operation outside electrified routes and the pantograph 2 is in an electrically secured state.
- the lower arm 9 is raised, with tension and coupling rods (not shown) forcing the upper arms 10 to be raised until the contact rockers 12, 13 have reached their upper contact position shown in FIGS. 1 and 2, in which electrical contact is established between the contact strips 14 and the contact wires 5.
- the road vehicle 1 is located sufficiently centrally in the electrified lane 4 with respect to the vehicle transverse direction Y so that the contact points of the contact wires 5 are located within a working area of the contact strips 14.
- the pantograph 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 can be supplied with traction energy from the overhead line system 3 by means of the pantograph 2 while traveling on the electrified lane 4.
- the traction energy can be provided by a vehicle-mounted energy storage unit 21, which can also be charged with electrical energy from the overhead line system 3 by means of the pantograph 1 while traveling on an electrified lane 4, or by a diesel generator (not shown).
- FIGS. 3 to 6 in which the left contact rocker 13, as seen in the vehicle's longitudinal direction X, is shown in more detail as an example, the two contact strips 14, which extend parallel to the axis of rotation D of the rocker joint 22, are each resiliently supported on the rocker joint 22 via four leaf springs 23.
- the rocker joint 22 and the support rod 8 are not shown for clarity.
- four leaf springs 23 are provided, extending from a front contact strip 14 to a rear contact strip 14, which - as can be seen in particular in FIG. 7 - each have a rectangular, flat cross-section.
- Each leaf spring 23 has first fastening points 24, at which it is connected to one of the contact strips 14 is connected or fixed, and second fastening points 25 at which it is connected or fixed to the rocker joint 22.
- eight leaf springs can also be provided, each of which then has a first fastening point 24 and a second fastening point 25 for connection to contact strips 14 or rocker joint 22.
- two are arranged one above the other as seen in the vehicle's vertical direction Z, with one pair of leaf springs 23 running through an inner rocker box 26 and the other pair of leaf springs running through an outer rocker box 27.
- Each contact strip 14 comprises a contact strip 29, preferably made of graphite, fastened in a contact strip holder 28, as well as downwardly bent end horns 30. At the ends of each contact strip holder 28, two contact strip holders 31 are fastened, each of which provides the first fastening points 24 for two leaf springs 23.
- the leaf springs 23 are electrically insulating for potential separation between an electrical overhead line potential, to which the contact strips 14 are exposed when the contact wires 5 are electrically contacted, and an electrical vehicle potential, to which the support rods 8 are exposed.
- the leaf springs 23 have at least one insulation barrier 32, which stands upright on a surface O of the at least one leaf spring 23 and transversely to a longitudinal direction L of the leaf spring 23.
- the longitudinal direction L of a leaf spring 23 extends from a first fastening point 24 to a second fastening point 25—in the illustrated embodiment, parallel to the vehicle longitudinal direction X.
- each leaf spring 23 has two insulation barriers 32 arranged one behind the other in the longitudinal direction L between the first fastening point 24 and the second fastening point 25.
- Each insulation barrier 32 stands upright on the surface O and transversely to the longitudinal direction L of the leaf spring 23 and has, at least in sections, a sharp outer edge 33.
- Each insulation barrier 32 has a centrally arranged through-opening 34 through which the at least one leaf spring 23 is passed such that the insulation barrier 32 encloses the leaf spring 23 in a ring shape.
- the leaf springs 23 have a rectangular cross-section, to which the through-openings 34 of the insulation barriers 32 are congruent.
- the insulation barrier 32 can be connected to the surface O of the leaf spring 2 by a seal that tightly closes the gap between the through-opening 34 and the leaf spring 23.
- the sharp outer edge 33 extends rectangularly around the through-opening 34, so that a barrier height H extending from the through-opening 34 to the outer edge 33 is constant all around.
- the insulation barriers are made of a silicone material, preferably room-temperature-curing silicone rubber.
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer (2) für ein Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von Traktionsenergie aus Fahrdrähten (5) einer elektrischen Oberleitungsanlage (3). Er umfasst ein gelenkiges Traggestänge (8), welches über ein Basisgelenk (15) drehbar auf dem Straßenfahrzeug (1) abstützbar ist und welches zwei über je ein Wippengelenk (22) drehbar gelagerte Kontaktwippen (12, 13) trägt. Jede der Kontaktwippen (12, 13) weist jeweils zwei Schleifleisten (14) auf, welche sich auf dem jeweiligen Wippengelenk (22) über Blattfedern (23) federelastisch abstützen. Eine Hubeinrichtung (17) dient dem Aufstellen des Traggestänges (8) aus einer Ruheposition, in der die Kontaktwippen (12, 13) fahrzeugnah abgesenkt sind, in eine Betriebsposition, in der die Kontaktwippen (12, 13) zur elektrischen Kontaktherstellung zwischen den Schleifleisten (14) und den Fahrdrähten (5) angehoben sind. Die Blattfedern (23) sind elektrisch isolierend ausgebildet zur Potenzialtrennung zwischen einem Oberleitungspotenzial, auf dem die Schleifleisten (14) bei elektrischer Kontaktierung der Fahrdrähte (5) liegen, und einem Fahrzeugpotenzial, auf dem das Traggestänge (8) liegt. Erfindungsgemäß weist eine Blattfeder (23) mindestens eine Isolationsbarriere (32) auf, welche aufrecht auf einer Oberfläche (O) der Blattfeder (23) und quer zu einer Längsrichtung (L) der Blattfeder (23) steht. Dabei weist die Längsrichtung (L) von einer ersten Befestigungsstelle (24) der Blattfeder (23), an der sie mit einer Schleifleiste (14) verbunden ist, zu einer zweiten Befestigungsstelle (25) der Blattfeder (23), an der sie mit einem Wippengelenk (22) verbunden ist. Hierdurch kann die Verfügbarkeit des Stromabnehmers (2) für die Einspeisung von Traktionsenergie auch bei winterlichen Straßenverhältnissen erhöht werden.
Description
Beschreibung
Stromabnehmer sowie Straßenfahrzeug mit einem solchen Stromabnehmer
Die Erfindung betrifft einen Stromabnehmer für ein Straßenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 .
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2021 208 951 A1 ist ein derartiger Stromabnehmer für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug bekannt, der zur Einspeisung von Traktionsenergie aus einer zweipoligen elektrischen Oberleitungsanlage vorgesehen ist. Dieser Stromabnehmer umfasst einen Hauptrahmen, der sich auf einem Chassis, also dem Fahrgestell des Straßenfahrzeugs, abstützt und auf dem ein Traggestänge mit einem Unterarm und einem Oberarm lagert. Der Unterarm ist über ein Basisgelenk drehbar mit dem Hauptrahmen und über ein Armgelenk drehbar mit dem Oberarm verbunden. Das Traggestänge trägt fahrdrahtseitig zwei nebeneinander angeordnete Kontaktwippen, die über jeweils ein Wippengelenk drehbar mit dem Oberarm verbunden sind und die jeweils zwei Schleifleisten aufweisen, welche sich auf dem jeweiligen Wippengelenk über Blattfedern federelastisch abstützen. Das Traggestänge ist mittels einer Hubeinrichtung pantographenartig auf- und abbewegbar, so dass zwischen den Schleifleisten und den Fahrdrähten der Oberleitungsanlage ein elektrischer Kontakt herstell- und wieder lösbar ist. Dabei sind die Blattfedern elektrisch isolierend zur Potenzialtrennung zwischen einem elektrischen Oberleitungspotenzial, auf dem die Schleifleisten bei elektrischer Kontaktierung der Fahrdrähte liegen, und einem elektrischen Fahrzeugpotenzial, auf dem das Traggestänge liegt, ausgebildet. Das Fahrzeugpotenzial kann ein Zwischenpotenzial sein, welches gegenüber einem Chassispotenzial, auf dem ein Fahrgestell des Straßenfahrzeugs liegt, elektrisch isoliert ist.
Die elektrische Isolation zwischen Oberleitungspotenzial und Zwischenpotenzial wird vom Stromabnehmer ebenso überwacht, wie die elektrische Isolation zwischen Zwischenpotenzial und Chassispotenzial. Sollte eine der elektrischen Isolationen eine Störung aufweisen, wird durch Absenken des Traggestänges der elektrische Kontakt zwischen Schleifleisten und Fahrdrähten unterbrochen, bevor das Oberleitungspotenzial am Chassis bzw. Fahrgestell des Straßenfahrzeugs anliegen kann und es so zu einer elektrischen Gefährdung von Personen kommen könnte.
Es hat sich gezeigt, dass es im winterlichen Straßenbetrieb eines eingangs beschriebenen Stromabnehmers zu Unterschreitungen eines kritischen Isolationswiderstandes kommen kann, ohne erkennbare Beschädigung der elektrischen Isolatoren oder der aufgrund
ihrer Materialeigenschaften selbst als Isolator wirkenden Blattfedern, was zu einem Abdrahten des Stromabnehmers durch Absenken des Traggestänges und damit einhergehend zu einer Unterbrechung der Energieeinspeisung aus der Oberleitungsanlage führt. Mit vorliegender Erfindung wurde erkannt, dass die kritische Unterschreitung des Isolationswiderstandes durch elektrisch leitfähige Beläge auf der Oberfläche der Blattfedern hervorgerufen werden kann, die sich in salzhaltiger feuchter Umgebung - etwa durch die von Fahrzeugen auf mit Streusalz versehenen Straßen aufgewirbelte Gischt - bilden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer der eingangs genannten Art mit erhöhter Verfügbarkeit für die Einspeisung von T raktionsenergie auch bei winterlichen Straßenverhältnissen bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst durch einen gattungsgemäßen Stromabnehmer mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Die Erfindung geht aus von einem Stromabnehmer für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug, beispielsweise ein schweres Nutzfahrzeug, wie etwa eine Sattelzugmaschine. Der Stromabnehmer ist zur Einspeisung von elektrischer Traktionsenergie aus Fahrdrähten einer streckenseitig angeordneten, zweipoligen elektrischen Oberleitungsanlage vorgesehen, um einen elektrischen oder hybridelektrischen Traktionsantrieb des Straßenfahrzeugs während der Fahrt mit Energie zu versorgen. Der Stromabnehmer umfasst ein gelenkiges Traggestänge, welches fahrzeugseitig über ein Basisgelenk drehbar auf dem Straßenfahrzeug abstützbar ist und welches fahrdrahtseitig zwei über je ein Wippengelenk drehbar gelagerte Kontaktwippen trägt. Das Traggestänge kann einen Unterarm und zwei Oberarme aufweisen, die über Zug- und Koppelstangen nach Art eines Pantographen aufstellbar und zusammenlegbar sind. Jede der Kontaktwippen weist jeweils zwei sich parallel zu einer Drehachse des jeweiligen Wippengelenks erstreckende Schleifleisten auf. Eine Schleifleiste kann ein längliches Schleifstück aus Graphit aufweisen, welches in einem Schleifstückhalter befestigt ist. An seitlichen Enden der Schleifleiste können nach unten gebogene Auflaufhörner angeordnet sein. Jede der Schleifleisten stützt sich auf dem jeweiligen Wippengelenk über Blattfedern federelastisch ab. Der Stromabnehmer umfasst eine Hubeinrichtung zum Aufstellen des Traggestänges aus einer unteren Ruheposition, in der die Kontaktwippen fahrzeugnah abgesenkt sind, in eine obere Betriebsposition, in der die Kontaktwippen zur elektrischen Kontaktherstellung zwischen Schleifleisten und Fahrdrähten angehoben sind. Die Blattfedern sind elektrisch isolierend zur Potenzialtrennung zwischen einem elektrischen Oberleitungspotenzial, auf dem die Schleifleisten bei elektrischer Kontaktierung der Fahrdrähte liegen, und einem
elektrischen Fahrzeugpotenzial, auf dem das Traggestänge liegt, ausgebildet. Das Fahrzeugpotenzial kann direkt das Chassispotenzial, auf dem ein Fahrgestell des Straßenfahrzeugs liegt, oder auch ein Zwischenpotenzial sein, welches als zusätzliche elektrische Po- tenzialschicht zwischen Oberleitungspotenzial und Chassispotenzial vorgesehen und gegen diese isoliert ist. Die Blattfedern können aus einem biegeelastischen hochohmigen Faser-Kunststoff-Verbund bestehen, beispielsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff, weisen ein geringes Gewicht auf und sind komplett oder zumindest abschnittsweise elektrisch isolierend.
Erfindungsgemäß weist wenigstens eine Blattfeder der Blattfedern mindestens eine Isolationsbarriere auf, welche aufrecht auf einer Oberfläche, der wenigstens einen Blattfeder und quer zu einer Längsrichtung der wenigstens einen Blattfeder steht. Dabei weist die Längsrichtung von einer ersten Befestigungsstelle der wenigstens einen Blattfeder, an der sie mit einer Schleifleiste verbunden ist, zu einer zweiten Befestigungsstelle der wenigstens einen Blattfeder, an der sie mit einem Wippengelenk verbunden ist. Eine derart angeordnete Isolationsbarriere verlängert den Verbindungsweg entlang der Oberfläche einer Blattfeder zwischen erster und zweiter Befestigungsstelle und erschwert damit die Ausbildung einer elektrisch leitfähigen Verbindung zwischen Oberleitungspotenzial und Fahrzeugpotenzial, die durch Ablagerung leitfähiger Schichten auf einer Blattfeder entstehen könnte.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist die wenigstens eine Blattfeder mehrere, in Längsrichtung hintereinander angeordnete Isolationsbarrieren auf, welche jeweils aufrecht auf der Oberfläche, der wenigstens einen Blattfeder und quer zur Längsrichtung der wenigstens einen Blattfeder stehen. Vorzugsweise sind zwischen einer ersten und zweiten Befestigungsstelle zwei Isolationsbarrieren vorgesehen. Die dadurch erreichte weitere Verlängerung der Verbindungsstrecke erhöht die Sicherheit des Stromabnehmers gegen Isolationsfehler durch leitfähige Ablagerungen auf den Blattfedern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist eine Isolationsbarriere wenigstens abschnittsweise eine scharfe Außenkante auf. Die scharfe Außenkante begünstigt eine Teilung beziehungsweise Trennung einer sich auf der Isolationsbarriere anlagernden leitfähigen Schicht und verhindert dadurch die Ausbildung eines Kriechweges für durch Ablagerungen auf der Oberfläche einer Blattfeder fließende Ströme.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist eine Isolationsbarriere eine zentral angeordnete Durchgangsöffnung auf, durch welche die wenigstens eine Blattfeder derart hindurchgeführt ist, dass die Isolationsbarriere, die wenigstens eine Blattfeder ringförmig umschließt. Hierdurch werden beliebige Verbindungswege zwischen erster und zweiter Befestigungsstelle entlang der Oberfläche der Blattfeder verlängert, sodass ein Durchbrechen der Isolation unabhängig davon verhindert wird, ob sich leitfähige Ablagerungen auf der Oberseite, der Unterseite oder den Seitenrändern einer Blattfeder bilden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers weist die wenigstens eine Blattfeder einen rechteckförmigen Querschnitt auf und die Durchgangsöffnung der Isolationsbarriere ist zu dem Querschnitt kongruent ausgebildet. Dabei verläuft die scharfe Außenkante rechteckförmig um die Durchgangsöffnung, so dass eine sich von Durchgangsöffnung zu Außenkante erstreckende Barrierenhöhe ringsum konstant ist. Diese Ausführung stellt nach allen Seiten der Blattfeder sicher, dass die Isolationsbarriere oder die Isolationsbarrieren gleichermaßen die Ausbildung niederohmiger Kriechstrecken verhindert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist die Isolationsbarriere mit der Oberfläche der wenigstens einen Blattfeder durch eine Klebstoffschicht verbunden. Dies verhindert ein Unterkriechen der Isolationsbarrieren, indem ein Eindringen von leitfähigen Ablagerungen in den Spalt zwischen Isolationsbarriere und Blattfeder verhindert wird, da diese Fuge durch den Klebstoff, beispielsweise einem Silikon, abgedichtet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ist die Isolationsbarriere aus einem Silikon-Werkstoff, vorzugsweise aus Raum-Tem- peratur-Vernetzendem Silikon-Kautschuk, gefertigt. Dieses so genannte RTV-Silikon vernetzt vorteilhafterweise ohne den Einsatz hoher Temperaturen innerhalb einer spezifizierten Vulkanisationszeit. Hierdurch lassen sich erfindungsgemäße Isolationsbarrieren schnell und effizient produzieren. Die Oberfläche derartiger Isolationsbarrieren begünstigen ein Abperlen und Abfließen von feuchten leitfähigen Ablagerungen.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Straßenfahrzeug zum Betreiben an einer streckenseitig angeordneten, zweipoligen elektrischen Oberleitungsanlage, welches einen elektrischen Traktionsantrieb und einen Stromabnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Einspeisung von elektrischer Traktionsenergie aus Fahrdrähten der Oberleitungsanlage umfasst.
Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Stromabnehmers ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung anhand der Zeichnungen, in deren
FIG 1 ein erfindungsgemäßes Straßenfahrzeug mit erfindungsgemäßem Stromabnehmer in einer Seitenansicht,
FIG 2 das Straßenfahrzeug mit Stromabnehmer aus FIG 1 in einer Vorderansicht, FIG 3 eine linke Kontaktwippe eines erfindungsgemäßen Stromabnehmers in einer räumlichen Ansicht,
FIG 4 die linke Kontaktwippe aus FIG 3 in einer Seitenansicht,
FIG 5 die linke Kontaktwippe aus FIG 3 in einer Draufsicht,
FIG 6 die Einzelheit VI aus FIG 5 in vergrößerter Darstellung,
FIG 7 eine Blattfeder mit Isolationsbarrieren der linken Kontaktwippe aus FIG 3 bis FIG 6 und
FIG 8 eine Isolationsbarriere aus FIG 7 in Vorderansicht schematisch veranschaulicht sind.
Gemäß FIG 1 und FIG 2 umfasst ein elektrisch oder hybrid-elektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug 1 , beispielsweise eine Sattelzugmaschine, einen Stromabnehmer 2, über den auch während der Fahrt elektrische Energie aus einer Oberleitungsanlage 3 in das Straßenfahrzeug 1 einspeisbar ist. Die Oberleitungsanlage 3 ist zweipolig ausgebildet und umfasst über einem Fahrstreifen 4 aufgespannt, je Kontaktpol einen Fahrdraht 5 zur Bereitstellung elektrischer Energie. Die als Hin- und Rückleiter ausgebildeten Fahrdrähte 5 sind jeweils über Hänger 6 an Tragseilen 7 aufgehangen und bilden zwei Längsketten- werke, die von nicht dargestellten Quertrageinrichtungen über dem Fahrstreifen 4 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 jeweils über ein Kniegelenk 11 unabhängig voneinander schwenkbar mit dem Unterarm 9 verbunden sind. Die Oberarme 10 tragen fahrdrahtseitig zwei nebeneinander angeordnete und über je ein Wippengelenk 22 gelagerte Kontaktwippen 12, 13, nämlich in Fahrzeuglängsrichtung X gesehen eine rechte Kontaktwippe 12 und seitlich daneben angeordnet eine linke Kontaktwippe 13. Jede der Kontaktwippen 12, 13 weist jeweils zwei Schleifleisten 14 auf, die parallel zu einer Drehachse D des jeweiligen Wippengelenks 22 und bezüglich der 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 Hubeinrichtung 17 so
gekoppelt, dass die Kontaktwippen 12, 13 anhebbar und absenkbar sind. Die Hubeinrichtung 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 Be-trieb außerhalb elektrifizierter Fahrstrecken einzuhalten-den, maximal zulässigen Fahrzeugabmessungen nicht überschreitet und der Stromabnehmer 2 sich in einem elektrisch gesicherten Zustand befindet. Zum Andrahten des Stromabnehmers 2 wird der Unterarm 9 aufgerichtet, wobei nicht dargestellte Zug- und Koppelstangen 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 Schleifleisten 14 und Fahrdrähten 5 hergestellt ist. Hierfür ist es erforderlich, dass das Straßenfahrzeug 1 sich bezüglich der Fahrzeugquerrichtung Y hinreichend mittig im elektrifizierten Fahrstreifen 4 befindet, damit die Kontaktstellen der Fahrdrähte 5 innerhalb eines Arbeitsbereichs der Schleifleisten 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 elektrifizierten Fahrstreifen 4 mittels des Stromabnehmers 2 aus der Oberleitungsanlage 3 mit Traktionsenergie versorgt werden kann. Abseits elektrifizierter Fahrstreifen 4 kann die Traktionsenergie durch einen fahrzeugseitigen Energiespeicher 21 , der ebenfalls während der Fahrt auf einem elektrifizierten Fahrstreifen 4 mittels des Stromabnehmers 1 mit elektrischer Energie aus der Oberleitungsanlage 3 aufgeladen werden kann, oder durch einen nicht dargestellten Dieselgenerator bereitgestellt werden.
Gemäß FIG 3 bis FIG 6, in welchen exemplarisch die in Fahrzeuglängsrichtung X gesehen linke Kontaktwippe 13 näher dargestellt ist, stützen sich die zwei Schleifleisten 14, die sich parallel zur Drehachse D des Wippengelenks 22 erstrecken, auf dem Wippengelenk 22 jeweils über vier Blattfedern 23 federelastisch ab. In FIG 3 bis FIG 6 sind Wippengelenk 22 und Traggestänge 8 zur besseren Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier von einer vorderen Schleifleiste 14 bis zu einer hinteren Schleifleiste 14 durchgehende Blattfedern 23 vorgesehen, die - wie insbesondere auch in FIG 7 ersichtlich ist -jeweils einen rechteckförmigen, flachen Querschnitt aufweisen. Jede Blattfeder 23 weist erste Befestigungsstellen 24, an der sie mit jeweils einer der
Schleifleisten 14 verbunden bzw. fixiert ist, und zweite Befestigungsstellen 25, an der sie mit dem Wippengelenk 22 verbunden bzw. fixiert ist, auf. Es können alternativ auch acht Blattfedern vorgesehen sein, welche dann jeweils eine erste Befestigungsstelle 24 und eine zweite Befestigungsstelle 25 zur Verbindung mit Schleifleisten 14 bzw. Wippengelenk 22 aufweisen. Im dargestellten Fall durchgehender Blattfedern 23 sind jeweils zwei in Fahrzeughochrichtung Z gesehen übereinander angeordnet, wobei ein Paar Blattfedern 23 durch einen inneren Wippenkasten 26 und das andere Paar Blattfedern durch einen äußeren Wippenkasten 27 verläuft. Die beiden Wippenkästen 26, 27 sind durch das nicht dargestellte Wippengelenk 22 miteinander verbunden und stellen jeweils vier zweite Befestigungsstellen 25 für die Blattfedern 23 bereit. Jede Schleifleiste 14 umfasst ein in einem Schleifstückhalter 28 befestigtes Schleifstück 29, vorzugsweise aus Grafit, sowie nach unten gebogene Endhörner 30. An den Enden jedes Schleifstückhalters 28 sind zwei Schleifleistenhalter 31 befestigt, welche jeweils die ersten Befestigungsstellen 24 für zwei Blattfedern 23 bereitstellen.
Die Blattfedern 23 sind elektrisch isolierend ausgebildet zur Potenzialtrennung zwischen einem elektrischen Oberleitungspotenzial, auf dem die Schleifleisten 14 bei elektrischer Kontaktierung der Fahrdrähte 5 liegen, und einem elektrischen Fahrzeugpotenzial, auf dem das Traggestänge 8 liegt. Die Blattfedern 23 weisen erfindungsgemäß mindestens eine Isolationsbarriere 32 auf, welche aufrecht auf einer Oberfläche O der wenigstens einen Blattfeder 23 und quer zu einer Längsrichtung L der Blattfeder 23 steht. Die Längsrichtung L einer Blattfeder 23 weist dabei von einer ersten Befestigungsstelle 24 zu einer zweiten Befestigungsstelle 25 - im dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zur Fahrzeuglängsrichtung X.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist - insbesondere unter Verweis auf FIG 7 und FIG 8 - jede Blattfeder 23 zwischen erster Befestigungsstelle 24 und zweiter Befestigungsstelle 25 jeweils zwei in Längsrichtung L hintereinander angeordnete Isolationsbarrieren 32 auf. Jede Isolationsbarriere 32 steht aufrecht auf der Oberfläche O und quer zur Längsrichtung L der Blattfeder 23 und weist wenigstens abschnittsweise eine scharfe Außenkante 33 auf. Jede Isolationsbarriere 32 weist eine zentral angeordnete Durchgangsöffnung 34 auf, durch welche die wenigstens eine Blattfeder 23 derart hindurchgeführt ist, dass die Isolationsbarriere 32 die Blattfeder 23 ringförmig umschließt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Blattfedern 23 einen rechteckförmigen Querschnitt auf, zu dem die Durchgangsöffnungen 34 der Isolationsbarrieren 32 kongruent ausgebildet sind. Dadurch kann die Isolationsbarriere 32 mit der Oberfläche O der der Blattfeder 2 durch eine die Fuge zwischen Durchgangsöffnung 34 und Blattfeder 23 dicht verschließende
Klebstoffschicht 35 verbunden werden. Die scharfe Außenkante 33 verläuft rechteckförmig um die Durchgangsöffnung 34, so dass eine sich von Durchgangsöffnung 34 zu Außenkante 33 erstreckende Barrierenhöhe H ringsum konstant ist. Die Isolationsbarrieren sind dabei aus einem Silikon-Werkstoff, vorzugsweise aus Raum-Temperatur-Vernetzen- dem Silikon-Kautschuk, gefertigt.
Claims
1. Stromabnehmer (2) für ein elektrisch oder hybridelektrisch angetriebenes Straßenfahrzeug (1) zur Einspeisung von elektrischer Traktionsenergie aus Fahrdrähten (5) einer streckenseitig angeordneten, zweipoligen elektrischen Oberleitungsanlage (3), umfassend
- ein gelenkiges Traggestänge (8), welches fahrzeugseitig über ein Basisgelenk (15) drehbar auf dem Straßenfahrzeug (1) abstützbar ist und welches fahrdrahtseitig zwei über je ein Wippengelenk (22) drehbar gelagerte Kontaktwippen (12, 13) trägt,
- wobei jede der Kontaktwippen (12, 13) jeweils zwei sich parallel zu einer Drehachse (D) des jeweiligen Wippengelenks (22) erstreckende Schleifleisten (14) aufweist, welche sich auf dem jeweiligen Wippengelenk (22) über Blattfedern (23) federelastisch abstützen, und
- eine Hubeinrichtung (17) zum Aufstellen des Traggestänges (8) aus einer unteren Ruheposition, in der die Kontaktwippen (12, 13) fahrzeugnah abgesenkt sind, in eine obere Betriebsposition, in der die Kontaktwippen (12, 13) zur elektrischen Kontaktherstellung zwischen den Schleifleisten (14) und den Fahrdrähten (5) angehoben sind,
- wobei die Blattfedern (23) elektrisch isolierend zur Potenzialtrennung zwischen einem elektrischen Oberleitungspotenzial, auf dem die Schleifleisten (14) bei elektrischer Kontaktierung der Fahrdrähte (5) liegen, und einem elektrischen Fahrzeugpotenzial, auf dem das Traggestänge (8) liegt, ausgebildet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
- dass wenigstens eine Blattfeder (23) der Blattfedern (23) mindestens eine Isolationsbarriere (32) aufweist, welche aufrecht auf einer Oberfläche (O) der wenigstens einen Blattfeder (23) und quer zu einer Längsrichtung (L) der wenigstens einen Blattfeder (23) steht,
- wobei die Längsrichtung (L) von einer ersten Befestigungsstelle (24) der wenigstens einen Blattfeder (23), an der sie mit einer Schleifleiste (14) verbunden ist, zu einer zweiten Befestigungsstelle (25) der wenigstens einen Blattfeder (23), an der sie mit einem Wippengelenk (22) verbunden ist, weist.
2. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 1 ,
- wobei die wenigstens eine Blattfeder (23) mehrere, in Längsrichtung (L) hintereinander angeordnete Isolationsbarrieren (32) aufweist, welche jeweils aufrecht auf der Oberfläche (O) der wenigstens einen Blattfeder (23) und quer zur Längsrichtung (L) der wenigstens einen Blattfeder (23) stehen.
3. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 1 oder 2,
- wobei eine Isolationsbarriere (32) wenigstens abschnittsweise eine scharfe Außenkante (33) aufweist.
4. Stromabnehmer (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
- wobei eine Isolationsbarriere (32) eine zentral angeordnete Durchgangsöffnung (34) aufweist, durch welche die wenigstens eine Blattfeder (23) derart hindurchgeführt ist, dass die Isolationsbarriere (32) die wenigstens eine Blattfeder (23) ringförmig umschließt.
5. Stromabnehmer (2) nach Anspruch 4,
- wobei die wenigstens eine Blattfeder (23) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist und die Durchgangsöffnung (34) der Isolationsbarriere (32) zu dem Querschnitt kongruent ausgebildet ist,
- wobei die scharfe Außenkante (33) rechteckförmig um die Durchgangsöffnung (34) verläuft, so dass eine sich von Durchgangsöffnung (34) zu Außenkante (33) erstreckende Barrierenhöhe (H) ringsum konstant ist.
6. Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- wobei die Isolationsbarriere (32) mit der Oberfläche (O) der wenigstens einen Blattfeder (23) durch eine Klebstoffschicht (35) verbunden ist.
7. Stromabnehmer (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
- wobei die Isolationsbarriere (32) aus einem Silikon-Werkstoff, vorzugsweise aus Raum- Temperatur- Vernetzendem Silikon-Kautschuk, gefertigt ist.
8. Straßenfahrzeug (1) zum Betreiben an einer streckenseitig angeordneten, zweipoligen, elektrischen Oberleitungsanlage (3), umfassend
- einen elektrischen Traktionsantrieb (20) und
- einen Stromabnehmer (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche zur Einspeisung von elektrischer Traktionsenergie aus Fahrdrähten (5) der Oberleitungsanlage (3).
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