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Dokumentenidentifikation DE3641084A1 23.07.1987
Titel Halbscherenstromabnehmer
Anmelder Eisenbahntechnische Konstruktionen Ges.m.b.H., Salzburg, AT
Vertreter Lewinsky, D., Dipl.-Ing. Dipl.oec.publ.; Prietsch, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 02.12.1986
DE-Aktenzeichen 3641084
Offenlegungstag 23.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.07.1987
IPC-Hauptklasse B60L 5/26

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Oberschere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrichtung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg aufweist, wobei die Wippe an der Oberschere federnd gehalten ist.

Durch die immer höher werdenden Fahrgeschwindigkeiten von elektrischen Triebfahrzeugen werden an die Stromabnehmer dieser Fahrzeuge steigende Ansprüche gestellt, um einen möglichst unterbrechungsfreien Kontakt zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung zu gewährleisten. Der Stromabnehmer muß im Betrieb Fahrdrahthöhenunterschiede von über 1 m bewältigen. In den Schnellfahrabschnitten oder auf Neubaustrecken sind hingegen die Fahrleitungen in der Regel ohne wesentlichen Höhenunterschied zur Schiene verlegt. In diesen Abschnitten müssen die Schleifstücke, bedingt durch die unterschiedliche Elastizität der Oberleitung, einerseits in der Mitte eines Mastfeldes und anderseits an den Enden (Stützpunkten) desselben und durch dynamische Einflüsse Höhenunterschiede bis etwa 200 mm bewältigen.

Aus der AT-PS 3 22 630 ist ein Stromabnehmer mit zwei übereinander angeordneten, das Schleifstück tragenden Stützeinrichtungen bekannt, wobei die Wippe über die obere Stützeinrichtung federnd an der unteren Stützeinrichtung gehalten ist. Bei diesem Stromabnehmer soll bei kleineren Hüben nur die obere Stützeinrichtung arbeiten und die untere Stützeinrichtung nicht. Dieser bekannte Stromabnehmer besitzt ein sehr großes Gesamtgewicht und einen vergleichsweise komplizierten Aufbau, da im wesentlichen zwei Halbscheren übereinander angeordnet sind.

Eine ähnliche Konstruktion ist in der EP-A 1-00 60 189 beschrieben, bei welcher die Wippe am oberen Ende der Halbschere über eine weitere kleine Schere befestigt ist. Dank einer zwischen der Wippe und dem oberen Ende der Halbschere vorgesehenen, im wesentlichen lotrecht ausgerichteten Feder kann sich die Wippe relativ zur Oberschere vertikal bewegen. Auch hier liegt eine vergleichsweise aufwendige Konstruktion vor, da eine zweite gefederte Schere vorgesehen sein muß.

Weitere Konstruktionen von Stromabnehmern für elektrische Triebfahrzeuge, bei welchen die Wippe federnd gehalten ist, sind aus der AT-PS 2 54 941, der AT-PS 3 45 894 und der DE-OS 30 33 449 bekannt. Alle diese Konstruktionen besitzen federnd gegenüber dem in sich starren oberen Teil der Stützeinrichtung montierte Wippen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen in seinem Gesamtgewicht möglichst leichten Stromabnehmer der eingangs genannten Gattung anzugeben, bei dem Fahrdrahthöhenunterschiede bis ca. 200 mm die Vertikalbewegung einer möglichst geringen Masse bewirken und wobei die Masse der Halbschere bei diesen Hüben möglichst nicht bewegt werden muß.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Halbscherenstromabnehmer der eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die Oberschere durch ein Federelement elastisch nachgiebig ausgebildet ist.

Bei der Erfindung kann sich die Wippe gegenüber der Schere vertikal bewegen, so daß ohne die Anordnung zusätzlicher Scheren, wie bei den bekannten Stromabnehmern, zur Federung der einzeln gefederten Schleifstücke ein Federweg hinzukommt.

Die Erfindung bewirkt, daß durch Minderung der am Fahrdraht wirksamen Masse des Stromabnehmers die Kraftamplituden und somit der Verschleiß von Fahrdraht und Schleifstücken gesenkt werden. Bei Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bzw. bei mehreren am Fahrdraht anliegenden Stromabnehmern wird der derzeitige Verschleiß nicht vergrößert.

Der wesentliche Vorteil des erfindungsgemäßen Stromabnehmers liegt darin, daß kleinste Hubwege, das sind Wege bis etwa 60 mm Hub, nur von den einzeln gefederten Schleifstücken mit ihrer geringen Masse, und Hübe bis zu einem Ausmaß von etwa 200 mm von der Wippe übernommen werden und daß erst Hübe über 200 mm Bewegungen der Halbschere selbst benötigen. Durch die erfindungsgemäße Konstruktion ergibt sich auch ein sehr einfacher und leichter Aufbau des Halbscherenstromabnehmers, dessen Funktion weitgehend von Witterungseinflüssen unabhängig ist.

Mit besonderem Vorteil ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß eine im wesentlichen parallel zur Oberschere verlaufende Parallelogrammstange vorgesehen ist, welche die Wippe mit der Unterschere verbindet und die ein dämpfend wirkendes, an sich bekanntes Längenausgleichselement enthält. Eine derartige Parallelogrammstange, in der ein dämpfend wirkendes Längenausgleichselement vorgesehen ist, ist an sich aus der AT-PS 3 58 627 bekannt, wo es dazu dient, die Verdrehung der Wippe zu dämpfen. Auch bei der AT-PS 2 59 652 dient der zwischen Oberschere und Unterschere angeordnete Stoßdämpfer dazu, die Höhenbewegungen des Stromabnehmers zu dämpfen. Beim erfindungsgemäßen Stromabnehmer übernimmt das Längenausgleichselement der Parallelogrammstange zusätzlich die Aufgabe, den Längenausgleich zu übernehmen, wenn die Oberschere des erfindungsgemäßen Halbscherenstromabnehmers ohne Einfedern der Halbschere in sich elastisch nachgibt, wobei gleichzeitig die federnden Bewegungen der Oberschere gedämpft werden.

In einer besonders einfachen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der obere Teil der Oberschere, an dem die Wippe befestigt ist, als Blattfeder ausgebildet ist.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Oberschere aus zwei miteinander gelenkig verbundenen Teilen besteht, wobei der obere Teil der Oberschere, an dem die Wippe befestigt ist, am unteren Teil oder im Gelenk zwischen Unterschere und Oberschere federnd abgestützt ist. Diese Ausführungsform der Erfindung kann sich noch dadurch auszeichnen, daß mit dem oberen Teil der Oberschere ein weiterer Hebelarm vorgesehen ist, der über eine mit ihm gelenkig verbundene Schubstange an einer Feder, insbesondere einer Luftbalgfeder angreift, die im Bereich des Gelenkes zwischen Unterschere und Oberschere vorgesehen ist.

Da beim erfindungsgemäßen Halbscherenstromabnehmer geringere Höhenunterschiede des Fahrdrahtes durch vertikale Bewegungen der Wippe aufgefangen werden, ohne daß sich die Halbschere selbst bewegen braucht, kann in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, daß das Gelenk, über das die Unterschere am Grundrahmen verschwenkbar befestigt ist, wahlweise, z.B. mittels einer Festhaltekupplung, blockierbar ist, daß ein Bewegungen zwischen den beiden Teilen der Oberschere erfassender Sensor vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung mit der Arretierung für das Gelenk zwischen Unterschere und Grundrahmen verbunden ist, und daß der Sensor über die Steuerleitung an die Festhaltekupplung einen Befehl zum Aufheben der Blockierung des Gelenkes zwischen Unterschere und Grundrahmen abgibt, sobald eine Bewegung zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil der Oberschere einen vorgegebenen Wert überschreitet. Diese Ausführungsform hat den Vorteil, daß bei Hüben, die von der Wippe aufgefangen werden können, gewährleistet ist, daß sich die Halbschere selbst nicht bewegt, d.h. beispielsweise einfedert oder sich streckt.

Die Erfindung betrifft weiters einen Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Oberschere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrichtung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg aufweist.

Die weiter oben wiedergegebene Aufgabe wird bei diesem Halbscherenstromabnehmer erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Oberschere im Gelenk zur Unterschere zusätzlich gelagert ist und über einen Hebel am Gestänge mit einer Feder oder gesteuerten Luftfeder abgestützt ist, derart, daß die Oberschere unabhängig von der Unterschere Hubbewegungen ausführen kann.

Mit der Erfindung kann sich die Oberschere und damit die von ihr getragene Wippe gegenüber der Unterschere, ohne daß sich diese ihrerseits bewegt, vertikal bewegen, so daß ohne die Anordnung zusätzlicher Scheren, wie bei den bekannten Stromabnehmern, zur Federung der einzeln gefederten Schleifstücke ein Federweg hinzukommt.

Auch diese Maßnahme der Erfindung bewirkt, daß durch Minderung der am Fahrdraht wirksamen Masse des Stromabnehmers die Kraftamplituden und somit der Verschleiß von Fahrdraht und Schleifstücken gesenkt werden. Bei Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit bzw. bei mehreren am Fahrdraht anliegenden Stromabnehmern wird der derzeitige Verschleiß nicht vergrößert.

Der wesentliche Vorteil dieses erfindungsgemäßen Stromabnehmers liegt wie bei den anderen Ausführungsformen darin, daß kleinste Hubwege, das sind Wege bis etwa 60 mm Hub, nur von den einzeln gefederten Schleifstücken mit ihrer geringen Masse, und Hübe bis zu einem Ausmaß von etwa 200 mm von der Oberschere übernommen werden und daß erst Hübe über 200 mm Bewegungen der Halbschere selbst benötigen.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiele. Es zeigt:

Fig. 1 in Seitenansicht eine erste Ausführungsform eines Halbscherenstromabnehmers,

Fig. 2 in Seitenansicht eine zweite Ausführungsform eines Halbscherenstromabnehmers,

Fig. 3 ebenfalls in Seitenansicht eine dritte Ausführungsform und

Fig. 4 schematisch in Seitenansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbscherenstromabnehmers.

Ein in Fig. 1 schematisch wiedergegebener Halbscherenstromabnehmer ist auf einem Grundrahmen 1 mit integriertem Antrieb montiert, wobei am Grundrahmen 1 eine Unterschere 2 und eine im wesentlichen parallel zu ihr verlaufende Kuppelstange 3 gelenkig befestigt ist. Mit der Unterschere 2 ist eine Oberschere, bestehend aus den Teilen 4 und 5, gelenkig verbunden. Am freien Ende der Oberschere 4, 5 ist eine Wippe 8 befestigt. Ein nach unten weisender Teil der Wippe 8 ist über eine Parallelogrammstange 6, in der ein Längenausgleichselement 7 vorgesehen ist, mit der Unterschere 2 verbunden. Das Längenausgleichselement 7 kann die in der AT-PS 3 58 627 beschriebene Konstruktion besitzen und erlaubt hydraulisch gedämpfte Längenänderungen der Parallelogrammstange 6.

Der obere Teil 5 der Oberschere 4, 5 ist im in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel als Blattfeder ausgebildet, so daß die Wippe 8 vertikal federn kann, ohne daß sich die Halbschere, bestehend aus den Teilen 2, 3 und 4, bewegt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist die Oberschere aus zwei über ein Gelenk 11 miteinander verbundenen Teilen, nämlich dem unteren Teil 4 und dem oberen Teil 5, zusammengesetzt. Der obere Teil 5 trägt an seinem freien Ende wieder die Wippe 8. Mit dem oberen Teil 5 der Oberschere ist über einen senkrecht zum oberen Teil 5 ausgerichteten Hebelarm eine Schubstange 10 gelenkig verbunden, die ihrerseits mit einer im Gelenk zwischen Unterschere 2 und Oberschere 4, 5 abgestützten Feder 9, z.B. einer Luftbalgfeder, verbunden ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann der obere Teil 5 der Oberschere elastisch nachgeben, so daß Höhenbewegungen der Wippe 8 ohne Einfedern der Halbschere, bestehend aus den Teilen 2, 3 und 4, möglich sind.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform entspricht im wesentlichen der von Fig. 2, wobei jedoch im Bereich des Gelenkes 11 zwischen den beiden Teilen 4 und 5 der Oberschere ein Sensor 12 vorgesehen ist, der das Ausmaß der Verschwenkung des oberen Teiles 5 der Oberschere gegenüber deren unteren Teil 4 erfaßt. Weiters ist bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform dem Gelenk, das die Unterschere 2 mit dem Grundrahmen 1 verbindet, eine Festhaltekupplung 14 zugeordnet, die mit Hilfe eines nicht näher gezeigten Stellgliedes geöffnet bzw. geschlossen werden kann. Bei geschlossener Festhaltekupplung 14 sind Bewegungen der Unterschere 2 gegenüber dem Grundrahmen 1 unterbunden (blockiert). Die Festhaltekupplung kann auch am Gelenk zwischen Unter- und Oberschere 2 und 4 angeordnet sein.

Der Sensor 12 ist über eine schematisch angedeutete Steuerleitung 13 mit der Festhaltekupplung 14 verbunden. Auf diese Weise ist es möglich, beim Überschreiten eines vorwählbaren Bewegungsbereiches des oberen Teils 5 der Oberschere gegenüber deren unteren Teil 4 die Festhaltekupplung 14 zu lösen, so daß jetzt die Halbschere einfedern oder aber sich strecken kann. Bei dieser Ausführungsform, die auch bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform verwirklicht werden kann, ist gewährleistet, daß die Halbschere selbst Bewegungen ausführen kann, wenn ein vorgegebener Bereich von vertikelen Relativbewegungen der Wippe 8 gegenüber der Halbschere (d.h. dem unteren Teil 4 der Oberschere), überschritten wird, wogegen die Halbschere blockiert bleibt, wenn sich die Wippe 8 innerhalb des vorgegebenen Hubbereiches bewegt.

Der in Fig. 4 gezeigte Halbscherenstromabnehmer ist ebenfalls auf einem Grundrahmen 1 mit integriertem Antrieb montiert, wobei am Grundrahmen 1 die Unterschere 2 und die im wesentlichen parallel zu ihr verlaufende Kuppelstange 3 gelenkig befestigt ist. Mit der Unterschere 2 ist die aus den Teilen 4 und 5 bestehende Oberschere gelenkig verbunden. Am freien Ende der Oberschere 4, 5 ist die Wippe 8 befestigt. Der nach unten weisende Teil der Wippe 8 ist über die Parallelogrammstange 6, in der das Längenausgleichselement 7 vorgesehen ist, mit der Unterschere 2 verbunden.

Der obere Teil 5 der Oberschere 4, 5 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Blattfeder ausgebildet, so daß die Wippe 8 vertikal federn kann, ohne daß sich die Halbschere, bestehend aus den Teilen 2, 3 und 4, bewegt oder die Oberschere besteht (ähnlich Fig. 2 oder 3) aus zwei über ein Gelenk miteinander verbundenen Teilen, wobei der obere Teil über einen senkrecht zum oberen Teil 5 ausgerichteten Hebelarm und eine Schubstange mit einer im Gelenk zwischen Unterschere 2 und Oberschere 4, 5 abgestützten Feder, z.B. einer Luftbalgfeder, verbunden ist.

In Fig. 4 ist die Oberschere, die aus den Teilen 4 und 5 besteht oder auch in sich nicht federnd ausgebildet sein kann, wie eine Wippe im Gelenk zwischen Oberschere 4, 5 und Unterschere 2 drehbar gelagert. Das Drehmoment der Oberschere 4, 5 stützt sich über eine einstellbare Feder bzw. eine gesteuerte Luftbalgfeder 16 am oberen Gestänge 17 der Unterschere 2 und 3 ab. Die Oberschere 4, 5 kann somit Drehbewegungen mit geringem Ausschlag unabhängig von Hubbewegungen der Unterschere 2 ausführen. Der Halbscherenstromabnehmer kann zusätzlich mit einer Festhaltekupplung am Gelenk zwischen der Unterschere 2 mit dem Grundrahmen 1 ausgerüstet werden. Die Festhaltekupplung kann über einen Sensor gesteuert werden, der die Bewegungen der Oberschere 4, 5 gegenüber der Unterschere 2 erfaßt, und die Festhaltekupplung löst, wenn die Bewegungen der Oberschere 4, 5 ein vorgegebenes Ausmaß überschreiten.

Mit den erfindungsgemäßen Halbscherenstromabnehmern wird insbesondere auch bei hohen und höchsten Fahrgeschwindigkeiten ein optimales Kontaktverhalten erreicht, wobei auch bei einer Mehrfachtraktion, bei der zwei oder mehrere Stromabnehmer im Abstand voneinander zugleich am Fahrdraht anliegen, auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine befriedigende unterbrechungsarme Kontaktgüte gewährleistet ist. Neben einer Verbesserung der Energieübertragung an den Kontaktstellen wird eine Erhöhung der Befahrungsgeschwindigkeit bestehender Oberleitungssysteme und Minderung des Verschleißes am Fahrdraht und Schleifstücken erreicht.


Anspruch[de]
  1. 1. Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Oberschere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrichtung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg aufweist, wobei die Wippe an der Oberschere federnd gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschere (4, 5) durch ein Federelement elastisch nachgiebig ausgebildet ist.
  2. 2. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine im wesentlichen parallel zur Oberschere (4, 5) verlaufende Parallelogrammstange (6) vorgesehen ist, welche die Wippe (8) mit der Unterschere (2) verbindet und die ein dämpfend wirkendes, an sich bekanntes Längenausgleichselement enthält.
  3. 3. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil (5) der Oberschere (4, 5), an dem die Wippe (8) befestigt ist, als Blattfeder ausgebildet ist.
  4. 4. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschere aus zwei miteinander gelenkig (11) verbundenen Teilen (4, 5) besteht, wobei der obere Teil (5) der Oberschere (4, 5), an dem die Wippe (8) befestigt ist, am unteren Teil (4) oder im Gelenk zwischen Unterschere (2) und Oberschere (4, 5) federnd abgestützt ist.
  5. 5. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem oberen Teil (5) der Oberschere (4, 5) ein Hebelarm vorgesehen ist, der über eine mit ihm gelenkig verbundene Schubstange (10) an einer Feder, insbesondere einer Luftbalgfeder (9) angreift, die im Bereich des Gelenkes zwischen Unterschere (2) und Oberschere (4, 5) vorgesehen ist.
  6. 6. Halbscherenstromabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk, über das die Unterschere (2) am Grundrahmen (1) verschwenkbar befestigt ist, wahlweise, z.B. mittels einer Festhaltekupplung (14), blockierbar ist, daß ein Bewegungen zwischen den beiden Teilen (4, 5) der Oberschere erfassender Sensor (12) vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung mit der Arretierung für das Gelenk zwischen Unterschere (2) und Grundrahmen (1) verbunden ist, und daß der Sensor (12) über die Steuerleitung (13) an die Festhaltekupplung (14) einen Befehl zum Aufheben der Blockierung des Gelenkes zwischen Unterschere (2) und Grundrahmen (1) abgibt, sobald eine Bewegung zwischen dem oberen Teil (5) und dem unteren Teil (4) der Oberschere (4, 5) einen vorgegebenen Wert überschreitet.
  7. 7. Halbscherenstromabnehmer für elektrische Triebfahrzeuge, bestehend aus Grundrahmen, Unterschere, Oberschere, Kuppelstange und einer Wippe mit gefederten Schleifleisten und mit einer Hub- und Senkeinrichtung, die Zugfedern oder einen Luftfederbalg aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberschere (4) im Gelenk zur Unterschere (2) zusätzlich gelagert ist und über einen Hebel am Gestänge (17) mit einer Feder oder gesteuerten Luftfeder (16) abgestützt ist, derart, daß die Oberschere (4, 5) unabhängig von der Unterschere (2) Hubbewegungen ausführen kann.
  8. 8. Halbscherenstromabnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenk, über das die Unterschere (2) am Grundrahmen (1) verschwenkbar befestigt ist, wahlweise, z.B. mittels einer Festhaltekupplung (14), blockierbar ist, daß ein Bewegungen der Oberschere erfassender Sensor vorgesehen ist, der über eine Steuerleitung mit der Arretierung (14) für das Gelenk zwischen der Unterschere (2) und dem Grundrahmen (1) verbunden ist, und daß der Sensor über die Steuerleitung (13) an die Festhaltekupplung (14) einen Befehl zum Aufheben der Blockierung des Gelenkes zwischen Unterschere (2) und Grundrahmen (1) abgibt, sobald eine Bewegung der Oberschere (4, 5) einen vorgegebenen Wert überschreitet.






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