DE19541600C1 - Stromabnehmer für die Energieübertragung zwischen einem Fahrdraht und einem Triebwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stromabnehmer für die Energieübertragung zwischen einem Fahrdraht und einem Trieb­ wagen, mit mindestens einem Schleifstück und mit mindestens einer eine positive Steifigkeit aufweisenden Tragfeder, auf der sich das mit einer Kontaktkraft von unten an dem Fahrdraht anliegende Schleifstück abstützt. Derartige Stromabnehmer finden bei elektrischen Schienenfahrzeugen Verwendung.

Aus dem Artikel "406,9 Kilometer pro Stunde" - Weltrekord auf der Schiene - Energieübertragung bei der Rekordfahrt des ICE der DB, elektrische Bahnen eb, 86. Jahrgang, Heft 9/1988, Seiten 268 bis 289 ist ein Stromabnehmer SSS 87 bekannt, der nach der eingangs beschriebenen Art ausgebildet ist. Dieser Stromabnehmer weist eine Wippe mit zwei parallel zueinander und quer zum Fahrdraht angeordneten Schleifstücken auf. Jedes der Schleif­ stücke stützt sich über zwei endseitige Federbeine an der Wippe ab. Die Wippe ist ihrerseits um eine horizontale Achse verkippbar auf einer Hubeinrichtung angeordnet, die sich aus einer Oberschere und einer Unterschere zusammensetzt.

Die Hubeinrichtung dient zum Anheben der Wippe, bis die Schleif­ stücke mit einer bestimmten Kontaktkraft von unten an dem Fahr­ draht anliegen. Diese Kontaktkraft beträgt beispielsweise 120 Newton. Bei dem Anheben der Schleifstücke an den Fahrdraht federn die die Schleifstücke an der Wippe abstützenden Federbeine und in gewissem Maße auch der gesamte Stromabnehmer ein, bis sie die in den Federbeinen angeordneten mechanischen Tragfedern die erforderliche Kontaktkraft als reactio aufbringen. Bei der Fahrt des Triebwagens schleifen die Schleifstücke an dem Fahrdraht entlang und heben den Fahrdraht in Abhängigkeit von der ortsabhängigen Steifigkeit dessen Abstützung aufgrund ihrer elastischen Lagerung unterschiedlich stark an. Der Fahrdraht wird durch ein Kettenwerk gehalten und abgestützt, das Stützpunkte für den Fahrdraht in Abständen von einigen 10 Metern aufweist. Der Abstand der Stützpunkte beträgt bei dem Kettenwerk Re250 44 Meter im Tunnel und 65 Meter auf freier Strecke. In den Stützpunkten ist die Steifigkeit der Abstützung des Fahrdrahts maximal, so daß die elastisch abgestützen Schleifstücke stärker nachgeben und die Anhebung des Fahrdrahts durch die anliegenden Schleifstücke minimal ist. Mitten zwischen den Stützpunkten ist die Steifigkeit der Abstützung des Fahrdrahts minimal und dementsprechend seine Anhebung maximal. Diese Betrachtung berücksichtigt das statische Kräfteverhältnis zwischen dem elastischen Stromabnehmern und dem elastischen Kettenwerk. Daneben treten im Betrieb des Stromab­ nehmers dynamische Einflüsse auf. Bei der Bewegung der Schleif­ stücke über den Fahrdraht mit wechselnder Anhebung des Fahr­ drahts werden dynamische Anregungen des Stromabnehmers und des Fahrdrahts induziert, die ihrerseits zu einer noch größeren Schwankung der Kontaktkraft der Schleifstücke an den Fahrdraht führen. Da sich Ursache und Wirkung dabei aufschaukeln können, ist unmittelbar ersichtlich. Gleichzeitig muß die Kontaktkraft aber in kontrollierten Grenzen gehalten werden, um sichere Betriebsbedingungen des Stromabnehmers zu garantieren. Weiterhin wird die Kontaktkraft aerodynamisch durch die den Stromabnehmer anströmende Luft beeinflußt. Hier ist es jedoch möglich durch Windleitprofile eine weitgehende Kompensation zu erreichen.

Stromabnehmer der eingangs beschriebenen Art ist auch aus der DE-OS 31 04 678 bekannt. Für die Schleifstücke sind trieb­ wagenseitig Anschläge vorgesehen, die verhindern, daß die Schleifstücke über ihre statische Nullage hinaus nach oben schwingen können. Die Schleifstücke liegen unter einer Vorspan­ nung an den triebwagenseitigen Anschlägen an, die von der Größenordnung der statischen Kontaktkraft ist, mit der die Schleifstücke an dem Fahrdraht anliegen. Die Federkennlinie der Tragfeder für das Schleifstück kann bei dieser Anordnung einen relativ flachen Verlauf aufweisen, wodurch das Arbeitsvolumen der Schleifstückfederung nach unten vergrößert wird. Nach oben über die statische Nullage der Schleifstücke hinaus sind die Tragfedern bei der bekannten Anordnung jedoch unwirksam.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromabnehmer der eingangs beschriebenen Art aufzuzeigen, der eine möglichst geringe dynamische Anregung durch die unterschiedliche Anhebung des Fahrdrahts in und zwischen den Stützpunkten des Kettenwerks erfährt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Tragfeder mit positiver Steifigkeit eine Korrekturfeder parallelgeschaltet ist, wobei die Korrekturfeder eine negative Steifigkeit in einem Nulldurchgang ihrer Federkennlinie aufweist und wobei der Null­ durchgang der Korrekturfeder mit dem Federweg der Tragfeder zusammenfällt, der der gewünschten Größe der Kontaktkraft entspricht. Auf diese Weise ergibt sich in dem Bereich dieses Federwegs eine verringerte Gesamtfedersteifigkeit, die klein gegenüber der Steifigkeit der Tragfeder ist und sogar Null betragen kann. So verändert sich die Kontaktkraft beim unterschiedlichen Anheben des Fahrdrahts nur minimal oder gar nicht. Hierdurch werden dynamische Anregungen des Kettenwerks und des Stromabnehmers durch die sich verändernde Kontaktkraft reduziert bzw. ganz vermieden. D.h., daß die dynamischen Systeme des Kettenwerks und des Stromabnehmers entkoppelt werden, da Veränderungen des Federwegs im Bereich der gewünschten Kontaktkraft zu keinen Veränderungen der Kontaktkraft führen und somit die gewünschte Kontaktkraft als konstante Last auf den Stromabnehmer einwirkt.

Korrekturfedern mit einer negativen Steifigkeit in einem Nulldurchgang ihrer Kraft-/Weg-Charakteristik sind grundsätzlich bekannt. Hierbei handelt es sich um magnetische Federn, bei denen gleichnamige magnetische Pole in dem Nulldurchgang der Federn in einem labilen Gleichgewicht gegenüberliegen. Eine positive oder negative Veränderung des Federwegs führt die einander gegenüberliegenden gleichnamigen Pole aus dem labilen Gleichgewicht heraus und die dann wirksam werdenden Abstoßungs­ kräfte der Pole bewirken die negative Steifigkeit der Korrektur­ federn.

Eine derartige Korrekturfeder kann Elektromagnete aufweisen. Vorzugsweise weisen die Korrekturfedern jedoch jeweils zwei mit Permanentmagneten versehene, sich über den Federweg gegen­ einander verschiebene Teile auf.

Besonders wirksame Korrekturfedern mit negativer Steifigkeit sind aus der EP-OS-0 127 741 für den technischen Bereich der Federung von Kraftfahrzeugen bekannt. Hierbei weisen die beiden Teile der Korrekturfedern jeweils mehrere, in Richtung des Federwegs hintereinander geschaltete Permanentmagnete auf, wobei zwischen den Permanentmagneten Weicheisenzwischenstücke angeordnet sind, an die die beiden benachbarten Permanentmagnete mit jeweils gleichnamigen Polen angrenzen. Die Weicheisen­ zwischenstücke bewirken eine Fokussierung der magnetischen Feldlinien bzw. des magnetischen Felds, das dann seitlich, d. h. radial von der axialen Anordnung der Permanentmagnete weg, aus den Weicheisenzwischenstücken austritt und einen magnetischen Pol ausbildet, welcher gleichnamig mit den angrenzenden Polen der benachbarten Permanentmagnete ist. Dabei kann jede Korrekturfeder an jedem der beiden Teile mehrere Weicheisen­ zwischenstücke aufweisen, wobei beide Teile die gleiche Anzahl von Weicheisenzwischenstücken aufweisen, die sich jeweils paarweise in dem Nulldurchgang gegenüber liegen.

Der Federweg der Tragfeder beim Anheben des Fahrdrahts beträgt in der Größenordnung von 50 bis 70 Millimetern zwischen den Stützstellen und den Punkten mit maximalem Abstand zu den Stützstellen. Ein solcher Federweg bedeutet eine beiderseitige Auslenkung der Korrekturfeder um 25 bis 35 Millimetern bezogen auf den mittleren Federweg. Derartige Auslenkungen sind mit kleinbauenden magnetischen Korrekturfedern nicht ohne weiteres abdeckbar. Daher ist es sinnvoll, wenn eine Übersetzung für den Federweg der Korrekturfeder vorgesehen ist. Diese Übersetzung kann gleichzeitig für die Tragfeder vorgesehen sein, wenn diese vergleichsweise steif ist. Bei einer weniger steifen Tragfeder kann es günstiger sein die übersetzte Korrekturfeder der Trag­ feder parallel zuschalten.

Die Übersetzung für den Federweg der Korrekturfeder kann konstruktiv in unterschiedlicher Weise ausgebildet sein. So ist es möglich, daß die Tragfeder jeweils eine ellipsenförmig aus Federbandstahl gebogene mechanische Feder aufweist oder von einer solchen mechanischen Feder ausgebildet wird, wobei die Auslenkung der jeweiligen Korrekturfeder im Bereich der großen Halbachse und die Übertragung der Kontaktkraft auf die Schleif­ körper im Bereich der kleinen Halbachse der ellipsenförmigen Feder erfolgt. Die ellipsenförmige Feder wirkt dabei selbst als Übersetzung, wobei das Übersetzungsverhältnis dem Kehrwert der Halbachsen entspricht. Vorzugsweise ist die Korrekturfeder bei einer ellipsenförmigen Tragfeder innerhalb der Tragfeder ange­ ordnet, wodurch sich eine kompakte Bauart ergibt.

Eine Abwandlung der ellipsenförmigen Tragfeder ist gegeben, wenn die Tragfeder jeweils eine aus Federbandstahl ausgebildete Gabelfeder aufweist oder von einer solchen Gabelfeder ausge­ bildet wird, wobei die Auslenkung der jeweiligen Korrekturfeder im Bereich der freien Enden und die Übertragung der Kontaktkraft auf die Schleifkörper im Bereich des Federbauchs der Gabelfeder erfolgt. Auch hierbei kann die Korrekturfeder im Inneren der Gabelfeder angeordnet sein.

In einer anderen Ausführungsform der Übersetzung ist ein Hydraulikmedium vorgesehen, wobei ein Stempelquerschnitt, über den die Auslenkung der jeweiligen Korrekturfeder auf das Hydraulikmedium einwirkt, größer ist als ein Stempelquerschnitt, über den die Übertragung der Kontaktkraft von dem Hydraulik­ medium auf die Schleifkörper erfolgt. Die unterschiedlichen Stempelquerschnitte sorgen für eine hydraulische Vergrößerung des Federwegs, über den die Korrekturfeder wirksam ist. Das Hydraulikmedium ist vorzugsweise inkompressibel, da es anderenfalls eine der Korrekturfeder nachgeschaltete Gasfeder ausbildet. Die der Korrekturfeder parallel geschaltete Tragfeder kann jedoch ohne weiteres jeweils eine Gasfeder aufweisen oder von einer solchen ausgebildet werden. Diese Gasfeder kann über denselben oder einen anderen Stempelquerschnitt auf das Hydraulikmedium einwirken wie die Korrekturfeder. Bei demselben Stempelquerschnitt wird der Federweg der Tragfeder ebenso übersetzt wie derjenige der Korrekturfeder. Bei einem anderen Stempelquerschnitt ergeben sich unterschiedliche Übersetzungen.

Es sind auch rein mechanische Ausführungsformen der Übersetzung möglich. Diese können beispielsweise einen Einfachhebel, einen Doppelhebel oder einen Kniehebel aufweisen. Bei einer weiteren mechanischen Ausbildung der Übersetzung weist dieser einen Balkentrieb auf.

Auch bei dem neuen Stromabnehmer ist es vorteilhaft, wenn zwei parallel zueinander und quer zum Federdraht angeordnete Schleif­ stücke vorgesehen sind, die sich jeweils über zwei endseitig angeordnete, getrennt arbeitende Federbeine mit Tragfeder und Korrekturfeder an einer Wippe des Stromabnehmers abstützen. Bei den Frequenzen, in denen bei Hochgeschwindigkeitsfahrten relevante Anregungen der Stromabnehmer erfolgen, weist diese Anordnung ans ich schon besonders kleine Scheinmassen der Schleifstücke auf. Diese Scheinmassen werden durch die Korrekturfedern in den Federbeinen noch weiter reduziert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht eines an einem Fahrdraht anliegenden Schleifstücks in Richtung des Fahrdrahts,

Fig. 2 den schematischen Aufbau eines Stromabnehmers in der Seitenansicht,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer einer Tragfeder parallel geschalteten Korrekturfeder,

Fig. 4 die Federkennlinie der Tragfeder und der Korrektur­ feder sowie die Gesamtfederkennlinie,

Fig. 5 den prinzipiellen Aufbau der Korrekturfeder im Längsschnitt,

Fig. 6 den prinzipiellen Aufbau der Korrekturfeder im Querschnitt,

Fig. 7 den Aufbau eines Federbeins mit Tragfeder und Korrekturfeder im Längsschnitt und

Fig. 8 bis 13 verschiedene Möglichkeiten der Übersetzung des Federwegs der Korrekturfeder.

Fig. 1 zeigt ein Schleifstück 1, das von unten an einen Fahr­ draht 2 mit einer durch einen Pfeil 3 angedeuteten Kontaktkraft anliegt. Das Schleifstück 1 stützt sich an den weiteren, in Fig. 1 nicht dargestellten Bestandteilen eines Stromabnehmers über zwei endseitig angeordnete Federbeine 4 ab. Die Federbeine 4 arbeiten unabhängig voneinander. D. h. sie können getrennt voneinander einfedern. Beim Aufbringen der Kontaktkraft 3 federn die Federbeine um einen gewissen Federweg ein. Gleichzeitig hebt sich der Fahrdraht 2 in Richtung des Pfeils 55 an. Die Größe der Anhebung 55 des Fahrdrahts 2 hängt von der Steifigkeit der Aufhängung bzw. Abstützung des Fahrdrahts 5 ab. Diese ist in den Stützstellen eines hier nicht dargestellten Kettenwerks für den Fahrdraht größer als zwischen den Stützstellen. Daneben ist die Steifigkeit zwischen den Stützstellen im Tunnel größer als auf freier Strecke, was auf den geringeren Stützstellenabstand des Kettenwerks für den Fahrdraht 2 im Tunnel zurückzuführen ist. Durch die schwankende Anhebung 55 des Fahrdrahts 2 verändert sich der Federweg der Federbeine 4 und damit normalerweise auch die Kontaktkraft 3 ständig. In der Konsequenz erfolgt beim Schleifen des Schleifstücks 1 über den Fahrdraht 2 eine dynamischen Anregung der den Federbeinen 4 nachgeschalteten Teilen des Stromabnehmers und auch des dem Fahrdraht nachgeschalteten Kettenwerks.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des gesamten Stromabneh­ mers 15. Ein Paar von Schleifstücken 1 stützt sich über die Federbeine 4 an einer Wippe 5 ab. Die Wippe 5 ist um eine Achse 6 verkippbar an einem Lagerstück 7 gelagert. Das Lagerstück 7 ist seinerseits an die oberen Enden einer Tragstange 8 und einer Führungsstange 9 einer Oberschere 10 angelenkt. Die Tragstange 8 und die Führungsstange 9 sind an der Tragstange 11 einer Unterschere 12 drehbar gelagert, so daß sich insgesamt eine Viergelenkanordnung ergibt. Eine zweite Viergelenkanordnung ist im Bereich der Unterschere 12 ausgebildet. Hier sind die unteren Enden der Tragstange 11 und einer Führungsstange 13 schwenkbar an einem nicht dargestellten Triebwagen gelagert. Das obere Ende der Führungsstange 13 ist an einem freien Fortsatz 14 der Tragstange 8 angelenkt, die wie bereits erwähnt, verschwenkbar an der Tragstange 11 gelagert ist. Durch die durchgängige starre Ausbildung der Tragstange 8 und des Fortsatzes 14 sind die beiden Viergelenkanordnungen der Oberschere 10 und der Unter­ schere 12 miteinander gekoppelt. So richtet sich der gesamte Stromabnehmer 15 auf, wenn durch eine hier nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung die Tragstange 11 aufgerichtet wird. Dabei wird das Lagerstück 7 und mit ihm die Wippe 5 und die sich darauf abstützenden Schleifstücke 1 parallel nach oben geführt. Der Stromabnehmer 15 weist in der Regel zwei Tragstangen 8 auf, die paarweise parallel zueinander angeordnet sind. Die Führungsstange 9 ist üblicherweise ebenso wie die Tragstange 11 und die Führungsstange 13 einfach vorgesehen.

Fig. 3 zeigt den grundsätzlichen Aufbau der Federbeine 4 bei dem neuen Stromabnehmer. Die zwischen den Schleifstücken 1 und der Wippe 5 angeordneten Federbeine 4 weisen eine Tragfeder 16 und eine Korrekturfeder 17 auf. Die Tragfeder kann wie angedeutet als mechanische Feder ausgebildet sein und weist eine positive Steifigkeit auf. D.h., ein Anwachsen des Federwegs führt zu einem Anwachsen der von der Tragfeder 16 auf gebrachten Kontaktkraft und ein Reduzieren des Federwegs führt zu einem Reduzieren der Kontaktkraft. Demgegenüber weist die Korrektur­ feder 17 eine negative Steifigkeit in einem Nulldurchgang ihrer Federkennlinie, d. h. ihrer Kraft-/Weg-Charakteristik, auf. Dieser Nulldurchgang fällt mit dem mittleren Federweg der Tragfeder 16 zusammen.

Die Auswirkungen für die Gesamtfederkennlinie sind in Fig. 4 wiedergegeben. Dort ist die Federkraft F über dem Federweg s aufgetragen. Die Linie 18 ist die Federkennlinie oder Kraft-/Weg-Charakteristik der Tragfeder 16 und die Linie 19 die Federkennlinie der Korrekturfeder 17, die bei 20 einen Nulldurchgang aufweist. Die Gesamtfederkennlinie 21 weist in einem Bereich 12 ein Plateau mit minimaler oder verschwindender Steigung auf. D.h., über den Bereich 12 führt eine Veränderung des Federwegs s nicht zu einer Veränderung der Kontaktkraft F. Vielmehr bleibt die gewünschte Kontaktkraft 5 erhalten.

Ein konkretes Beispiel für eine Korrekturfeder 17 ist in den Fig. 5 und 6 wiedergegeben. Die Korrekturfeder 17 weist zwei Teile 23 und 24 auf, die sich bei Veränderungen des Federwegs in Richtung der Pfeile 25 und 26 gegeneinander verschieben. Der Teil 23 der Korrekturfeder 17 besteht aus unter Zwischenordnung von Weicheisenzwischenstücken 27 übereinander angeordneten Permanentmagneten 28. Dabei grenzen gleichnamige Pole der Permanentmagnete 28 jeweils an ein Weicheisenzwischenstück 27 an. Hierdurch wird eine Fokussierung der magnetischen Feldlinien bzw. des magnetischen Felds erreicht, das so gebündelt seitlich aus den Weicheisenzwischenstücken 27 austritt. Den Weicheisen­ zwischenstücken 27 des Teils 23 liegen in dem Nulldurchgang 20 ringförmige Weicheisenzwischenstücke 29 des anderen Teils 24 gegenüber. Zwischen den ringförmigen Weicheisenzwischenstücken 29 sind Permanentmagnete 30 angeordnet, wobei die Anordnung deren Pole derjenigen bei den Permanentmagneten 28 entspricht. Allerdings ist zwischen jeweils zwei Weicheisenzwischenstücken 29 eine Mehrzahl von Permanentmagneten 30 angeordnet, wie dies aus Fig. 6 hervorgeht. Die in Fig. 5 dargestellte Relativ­ stellung der Teile 23 und 24 der Korrekturfeder 17 entspricht dem Nulldurchgang 20 gemäß Fig. 4 und ist ein labiles Gleich­ gewicht. Sobald eine Auslenkung des Teils 23 gegenüber dem Teil 24 in Richtung des Pfeils 25 oder 26 erfolgt, treten abstoßende Kräfte zwischen den einander gegenüber angeordneten Weicheisen­ zwischenstücken 27 und 29 auf, die auf eine Vergrößerung der ursprünglichen Auslenkung gerichtet sind.

Fig. 7 zeigt eine konkrete Ausführungsform des Federbeins 4, bei der eine mechanische Feder 31 als Tragfeder 16 und eine magnetische Feder 32 als Korrekturfeder 17 parallel zueinander geschaltet sind. Das Federbein 4 weist einen schleifstück­ seitigen Teil 33 und einen wippenseitigen Teil 34 auf. An dem schleifstückseitigen Teil 33 ist eine Führungsstange 35 befestigt, die zur Gewichtsersparnis hohl ausgebildet ist. Die Führungsstange 35 ragt durch die mechanische Spiralfeder 31 hindurch und ist über Kugellager 36 an dem wippenseitigen Teil 34 gelagert. Dabei stützt sich die Spiralfeder 31 einerseits an dem schleifstückseitigen Teil 33 und anderseits an dem wippenseitigen Teil 34 ab. Abgedeckt wird die Spiralfeder 31 von einem Gehäuseteil 37, das mit dem schleifstückseitigen Teil 33 fest verbunden ist, während zwischen dem Gehäuseteil 37 und dem wippenseitigen Teil 34 eine schleifende Dichtung 38 ausgebildet ist. Unten an der Führungsstange 35 ist der Teil 23 der Korrekturfeder 17 mit einer durchgreifenden Schraube 39 befestigt. Der Teil 24 der Korrekturfeder 17 ist in einem Gehäuseteil 40 des wippenseitigen Teils 34 des Federbeins 4 angeordnet. Ein Bund 41 dient zur Abstützung und Kraftüber­ tragung des wippenseitigen Teils 34 an der bzw. auf die hier nicht dargestellten Wippe 5.

In den Fig. 8 bis 13 sind verschiedene Prinzipien darge­ stellt, wie der nutzbare Federweg der Korrekturfeder 17 übersetzt werden kann, wenn er ansonsten nicht ausreichend ist, die unterschiedlichen Anhebungen 55 des Fahrdrahts 2 abzudecken, wie sie beim normalen Betrieb des Stromabnehmers 15 auftreten.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 8 ist die Tragfeder 16 als ellipsenförmig aus Federbandstahl gebogene mechanische Feder 42 ausgebildet. Die Korrekturfeder 17 greift im Bereich der großen Halbachse der elliptischen Feder 42 an. Die Kontaktkraft wird im Bereich der kleinen Halbachse aufgebracht. Auf diese Weise ergibt sich für den nutzbaren Federweg der Korrekturfeder 17 eine Verstärkung um den Kehrwert des Halbachsenverhältnisses.

Ähnliche Übersetzungsverhältnisse ergeben sich bei der Aus­ führungsform des Federbeins 4 gemäß Fig. 9. Hier ist die Tragfeder 16 als Gabelfeder 43 ausgebildet. Die Korrekturfeder 17 greift an den freien Enden der Gabelfeder 43 an. Die Kontaktkraft wird zwischen den Federbäuchen der Gabelfeder 43 aufgebracht.

Gemäß dem in Fig. 10 skizzierten Prinzip ist die Tragfeder 16 als Gasfeder 44 ausgebildet, die einen Stempel 45 abstützt. Zwischen dem Gehäuse 46 der Gasfeder 44 und dem Stempel 45 ist auch die Korrekturfeder 17 angeordnet. Der Stempel 45 beaufschlagt ein Hydraulikmedium 47, auf dem sich seinerseits ein Stempel 48 abstützt. Der Stempel 48 trägt das Schleifstück 1. Der Stempelquerschnitt des Stempels 48 ist kleiner als der Stempelquerschnitt des Stempels 45, so daß der nutzbare Federweg der Korrekturfeder 17 um das Querschnittsverhältnis übersetzt wird. Die Übersetzung betrifft bei der Ausführungsform des Federbeins 4 gemäß Fig. 10 auch den Federweg der Tragfeder 16.

Die Ausführungsformen der Fig. 11, 12 und 13 betreffen mechanische Übersetzungen des Federwegs der Korrekturfeder 17. Gemäß Fig. 11 erfolgt diese Übersetzung durch einen Doppelhebel 49 mit unterschiedlich langen Hebelarmen 50 und 51. Die Korrekturfeder 17 greift an dem kürzeren Hebelarm 51 an.

Gemäß Fig. 12 erfolgt die Übersetzung durch eine Kniehebel­ anordnung 52. Dabei ist die Korrekturfeder 17 näher an dem Kniegelenk 53 angeordnet als die Übertragung der Kontaktkraft auf das Schleifstück 1 erfolgt. Die Tragfeder 16 kann zwischen diesen beiden Punkten angeordnet sein. Das Übersetzungsprinzip gemäß Fig. 13 wird als Balkentrieb bezeichnet. Hierbei hängt das Übersetzungsverhältnis von dem Neigungswinkel α und der Länge L dessen Balkens 54 ab.

Bezugszeichenliste

1 Schleifstück
2 Fahrdraht
3 Kontaktkraft
4 Federbein
5 Wippe
6 Achse
7 Lagerstück
8 Tragstange
9 Führungsstange
10 Oberschere
11 Tragstange
12 Unterschere
13 Führungsstange
14 Fortsatz
15 Stromabnehmer
16 Tragfeder
17 Korrekturfeder
18 Federkennlinie
19 Federkennlinie
20 Nulldurchgang
21 Gesamtfederkennlinie
22 Bereich
23 Teil
24 Teil
25 Pfeil
26 Pfeil
27 Weicheisenzwischenstück
28 Permanentmagnet
29 Weicheisenzwischenstück
30 Permanentmagnet
31 Spiralfeder
32 magnetische Feder
33 Teil, schleifstückstg.
34 Teil, wippenseitig
35 Führungsstange
36 Kugellager
37 Gehäuseteil
38 Dichtung
39 Schraube
40 Gehäuseteil
41 Bund
42 ellipsenförmige Feder
43 Gabelfeder
44 Gasfeder
45 Stempel
46 Gehäuse
47 Hydraulikmedium
48 Stempel
49 Doppelhebel
50 Hebelarm
51 Hebelarm
52 Kniehebel
53 Kniegelenk
54 Balken
55 Anhebung
56 gewünschte Kontaktkraft

Claims (11)

1. Stromabnehmer für die Energieübertragung zwischen einem Fahrdraht und einem Triebwagen, mit mindestens einem Schleif­ stück und mit mindestens einer eine positive Steifigkeit aufweisenden Tragfeder, auf der sich das mit einer Kontaktkraft von unten an dem Fahrdraht anliegende Schleifstück abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß der Tragfeder (16) mit positiver Steifigkeit eine Korrekturfeder (17) parallelgeschaltet ist, wobei die Korrekturfeder (17) eine negative Steifigkeit in einem Nulldurchgang (20) ihrer Federkennlinie (19) aufweist und wobei der Nulldurchgang (20) der Korrekturfeder (17) mit dem Federweg der Tragfeder (16) zusammenfällt, der der gewünschten Größe der Kontaktkraft entspricht.

2. Stromabnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfedern (17) magnetische Federn (32) sind.

3. Stromabnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturfedern (17) jeweils zwei mit Permanentmagneten (28, 30) versehene, sich über den Federweg gegeneinander verschieben­ de Teile (23, 24) aufweisen.

4. Stromabnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die beiden Teile (23, 24) der Korrekturfedern (17) jeweils mehrere, in Richtung des Federwegs hintereinander geschaltete Permanentmagnete (28, 30) aufweisen, wobei zwischen den Perma­ nentmagneten (28, 30) Weicheisenzwischenstücke (27, 29) angeord­ net sind, an die die beiden benachbarten Permanentmagnete (28 bzw. 30) jeweils mit gleichnamigen Polen angrenzen.

5. Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Übersetzung für den Federweg der Korrekturfeder (17) vorgesehen ist.

6. Stromabnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfedern (16) jeweils eine ellipsenförmig aus Federband­ stahl gebogene mechanische Feder (42) aufweisen, wobei die Auslenkung der jeweiligen Korrekturfeder (17) im Bereich der großen Halbachse und die Übertragung der Kontaktkraft auf die Schleifkörper (1) im Bereich der kleinen Halbachse der ellipsen-förmigen Feder (42) erfolgt.

7. Stromabnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragfedern (16) jeweils eine aus Federbandstahl ausgebildete Gabelfeder (43) aufweisen, wobei die Auslenkung der jeweiligen Korrekturfeder (17) im Bereich der freien Enden und die Übertragung der Kontaktkraft auf die Schleifkörper (1) im Bereich des Federbauchs der Gabelfeder (43) erfolgt.

8. Stromabnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hydraulikmedium (47) vorgesehen ist, wobei ein Stempelquer­ schnitt, über den die Auslenkung der jeweiligen Korrekturfeder (17) auf das Hydraulikmedium (47) einwirkt, größer ist als ein Stempelquerschnitt, über den die Übertragung der Kontaktkraft von dem Hydraulikmedium (47) auf die Schleifkörper (1) erfolgt.

9. Stromabnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung einen Einfachhebel, einen Doppelhebel (49) oder einen Kniehebel (52) aufweist.

10. Stromabnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung einem Balkentrieb (54) aufweist.

11. Stromabnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schleifstücke (1) sich jeweils über zwei endseitig angeordnete, getrennt arbeitende Federbeine (4) mit Tragfeder (16) und Korrekturfeder (17) an einer Wippe (5) des Stromabnehmers (15) abstützen.