用于电力传输的集电器和方法

技术领域

本发明涉及一种集电器和一种用于通过集电器将能量从导电轨转移到车辆的方法，该集电器包括承载装置、接触压紧装置和形成滑动接触表面的滑动件，用于安装集电器的承载装置形成在车辆上，接触压紧装置形成为使得滑动件通过接触压紧装置相对于导电轨是可运动的并且可压紧抵靠导电轨以利用接触压紧力在滑动接触位置形成滑动接触，接触压紧装置包括用于利用摇杆和弹簧构件产生接触压紧力的摇杆单元，弹簧构件是可旋转的，使得设置在摇杆上的滑动件沿一个方向可运动到滑动接触位置，同时产生接触压紧力，接触压紧装置包括将弹簧构件连接到承载装置的固定元件。

背景技术

这种集电器在现有技术中是已知的，通常用在轨道车辆上以将电能从导电轨转移到车辆。通常，导电轨设置在导轨的区域中并且也被称为第三轨。对于已知的集电器，滑动件安装在摇臂上，摇臂使用限定的接触压紧力将滑动件压到导电轨的滑动接触表面上。当滑动件通过斜坡滑到导电轨上时，滑动件与导电轨之间建立接触，然后摇臂通过滑动件被压回，从而施加必要的接触压紧力。

接触压紧力由连接到摇臂的弹簧构件施加并以操纵杆的方式使其致动。当滑动件在导电轨上滑动时，滑动件完全接触或运动到最大滑动接触位置，弹簧件从摇臂的空载端位置开始产生接触压紧力。在不接触导电轨的情况下，然后滑动件被运动到端位置。因此可以补偿导电轨相对于集电器或轨道车辆的任何水平距离波动。

可以形成导电轨，以便从上方、下方或侧向与滑动件建立接触。因此，可以形成集电器，使得当滑动件通过斜坡滑到导电轨上时，滑动件在对应方向上被推回并且在相反方向上施加接触压紧力。这种集电器例如从DE 10 2009 054 484B4和US 2013/0081915 A1中是已知的。

铁路网络与具有对应集电器的车辆的扩展使用通常很难实现，因为跨网络的铁路车辆交通通常需要在能源供应系统中进行切换。因此，相应的轨道车辆必须配备有用于不同导电轨系统的附加集电器，或者在某些情况下配备有用于架空线的集电弓，以便能够将它们用于相应的铁路。铁路分别配备有能量供应系统，例如导电轨或架空线，并且相应地被设计。根据现有铁路的设计，相应所需的集电器可以与车辆一起使用。然而，集电器通常会扩大轨道车辆的横截面，使得在通过集电弓和架空线传递能量并且没有设置导电轨时，设置在轨道区域内的集电器容易损坏。诸如物体、建筑物、工厂等的障碍物可以位于集电器的操作范围内。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种集电器、具有集电器的车辆以及一种用于将能量从导电轨转移到车辆的方法，其允许在能量供应系统之间进行可靠且灵活的切换。

该目的通过具有权利要求1的特征的集电器、具有权利要求21的特征的车辆和具有权利要求23的特征的方法来实现。

根据本发明的用于将能量从导电轨转移到车辆的集电器包括承载装置、接触压紧装置和形成滑动接触表面的滑动件，用于安装集电器的承载装置形成在车辆上，该接触压紧装置形成为使得滑动件通过接触压紧装置相对于导电轨是可运动的，并且可压紧抵靠导电轨以利用接触压紧力在滑动接触位置形成滑动接触，接触压紧装置包括用于利用摇杆和弹簧构件产生接触压紧力的摇杆单元，弹簧构件是可旋转的，使得设置在摇杆上的滑动件沿一个方向可运动到滑动接触位置，同时产生接触压紧力，接触压紧力装置包括将弹簧构件连接到承载装置的固定元件，承载装置具有用于将接触压紧装置定位在车辆上的承载元件和枢轴机构，至少摇杆单元连同滑动件一起通过枢轴机构在滑动接触位置和远离导电轨的存储位置之间可运动。

因此，接触压紧装置的摇杆单元是可旋转的，使得空载的摇杆单元和安装在摇杆单元上的滑动件可以从端位置运动到导电轨上的滑动接触位置，同时产生接触压紧力。接触压紧力仅由弹簧构件施加。因此，摇杆单元仅允许在滑动接触位置和端位置之间的滑动件或摇杆的运动。固定元件用于将摇杆单元安装在集电器的承载装置上。因此，轴或旋转轴设置在摇杆单元和用于具有滑动件的摇杆单元的固定元件之间。优选地，固定元件可以安装在承载装置上以便电绝缘。弹簧构件可以具有适用于施加接触压紧力的机械的、气动的或液压的弹簧元件。

由于承载装置被形成为具有承载元件和枢轴机构，因此也可以使摇杆单元连同滑动件一起枢转。仅摇杆单元或接触压紧装置产生接触压紧力。除了摇杆单元可枢转以产生接触压紧力之外，摇杆单元与滑动件可以在导电轨上的滑动接触位置之间运动，或者如果没有设置导电轨，则在端位置和与导电轨或端位置有一定距离的存储位置之间运动。因此，枢轴机构为摇杆单元或具有滑动件的接触压紧装置提供附加的枢转范围。因此，还可以将摇杆单元或具有滑动件的接触压紧装置枢转至足够远的存储位置，使得具有滑动件的接触压紧装置不再突出到相对于车辆的截面的操作范围内，在该横截面中，在车辆运动时，集电器可能会与障碍物发生碰撞。当不使用集电器时，它可以安全地储存在车辆上，以便车辆还可以在铁路上行驶，否则集电器就无法进入铁路。

在一个实施例中，枢轴机构可以包括致动器，该致动器连接到固定元件的操纵杆并连接到承载元件，使得致动器的线性运动可以引起摇杆单元在滑动接触位置和存储位置之间的枢转。致动器可以是例如线性驱动器，并且通过线性运动引起操纵杆和承载元件之间的距离变化。因此，连接到固定元件的摇杆单元，或者甚至刚性连接到摇杆单元的固定元件的部分，可以被枢转。特别是固定元件的操纵杆可以牢固地连接到摇杆单元。固定元件的操纵杆可以形成在摇杆单元上或者通过附加部件刚性地联接到摇杆单元。因此，通过致动器的线性运动来枢转摇杆单元可以允许滑动件在滑动接触位置或端位置和存储位置之间枢转。

承载元件可以是可安装在车辆的车轮之间的支架。支架可以以杆、纵向杆或矩形板的方式形成。支架可以容易地安装在车辆的框架上或车身上。因此可以容易地安装集电器。

固定元件可以包括安装板，该安装板在导电轨上方的高度是可调整的并且安装在承载元件上，固定元件形成彼此间隔开的两个枢轴承，并且摇杆单元的轴在这两个枢轴承之间是可以旋转的。安装板和承载元件可以各自具有结构化表面，例如允许精确高度可调整并防止安装板在承载元件上的移动的交错凹槽。彼此间隔开的枢轴承可由轴承孔形成，轴可旋转地容纳在该轴承孔中。因此，摇杆单元可以围绕轴旋转或枢转以产生接触压紧力。

致动器可以是气压缸或液压缸，其可以通过相应的接头联接到安装板或承载元件并联接到操纵杆，操纵杆不可旋转地连接到轴。原则上，如果安装板与承载元件刚性连接，则可以将气压缸或液压缸安装在安装板上而不是安装在承载元件上。例如，操纵杆可以被拧入轴或被夹在所述轴上，使得操纵杆通过气压缸或液压缸的运动引起轴的旋转。如果摇杆单元本身通过弹簧构件可旋转地连接到轴，则轴可以通过操纵杆旋转，因此摇杆单元与滑动件可以根据气压缸或液压缸的线性运动而枢转。

该轴可以形成枢轴机构的枢轴线，该枢轴线沿车辆的运动方向在集电器的预定安装位置设置在车辆上。因此，在一方面，该轴可以用于旋转摇杆并用于产生接触压紧力，在另一方面，该轴可以用于从滑动接触位置或端位置枢转到存储位置，反之亦然。集电器可以通过承载元件安装在车辆上，使得枢轴线在车辆的运动方向上延伸。例如，具有滑动件的接触压紧装置或摇杆单元可以围绕枢轴线在车身的底部的方向或在底部下方的车身的侧壁方向上枢转。

根据另一个实施例，枢轴机构可以包括枢轴驱动器，该枢轴驱动器可连接至枢轴机构的杆并且连接至承载元件，使得枢轴驱动器的旋转运动可以引起杆和带有摇杆单元的固定元件在滑动接触位置和储存位置之间的枢转。枢轴驱动器可以是旋转驱动器，通过该旋转驱动器，杆可以沿着其纵向轴线旋转或枢转。如果具有摇杆单元的固定元件安装在杆上，则具有滑动件的摇杆单元可以通过转动杆而在滑动接触位置或端位置和储存位置之间轻松旋转。

承载元件可以具有可安装在车辆的车轮之间的轮毂上的支架，杆可容纳在支架之间以便在支架上是可旋转的。然后，支架可容易地安装在轮毂上，并且可以将杆定位为在导电轨附近平行。杆可以安装在各个支架的端部，从而连接支架。

枢轴驱动器可以是气动枢轴驱动器或电动机，其可以联接到杆，杆通过枢轴承可连接到支架，阻尼元件分别设置在支架和枢轴承之间。枢轴驱动器可以设置在杆上、杆内、枢轴承上或支架上。阻尼元件可以是使轮毂的振动抑制的橡胶元件。替代地，阻尼元件也可以设置在杆上，在枢轴承和杆之间。通过在枢轴承上旋转杆，可以形成特别大的枢转范围。

枢轴承可以形成枢轴机构的枢轴线，该枢轴线沿车辆的运动方向在集电器的预定安装位置设置在车辆上。在这种情况下，因此也可以使具有滑动件的接触压紧装置或摇杆单元在车身下方沿车身底部或侧壁的方向枢转。在这种情况下，摇杆可以相对较短，因为接触压紧装置可以容易地定位在导电轨附近，因为提供了支架。同时，由于杆的枢转范围大，接触压紧装置可以枢转到离导电轨较远的存储位置。

在另一个有利的实施例中，枢轴机构可以包括致动器，该致动器可连接到枢轴机构的操纵杆并且可连接到承载元件，使得致动器的线性运动可以引起操纵杆和带有摇杆单元的固定元件在滑动接触位置和存储位置之间的枢转。致动器可以是将操纵杆连接到承载元件的线性驱动器。操纵杆可以是杆状的或板状的并且刚性连接到固定元件。相对于固定元件可旋转的且具有滑动件的摇杆单元可以因此枢转以产生接触压紧力而与枢轴机构无关。在这种情况下，枢轴机构仅用于使接触压紧装置枢转。

承载元件可以具有可安装在车辆的车轮的轮毂上的载体，操纵杆可旋转地安装在载体上。例如，载体可以是可安装在轮毂上的板。或者，载体可以由轮毂的盖或法兰或用于安装的其他合适元件形成。如果操纵杆可旋转地安装在载体上，则连接到载体的固定元件可以与操纵杆一起枢转。

致动器可以是气压缸或液压缸，其可以通过相应的接头联接到轮毂或载体并联接到操纵杆，操纵杆通过枢轴承可连接到载体，操纵杆优选为板。作为安装在载体上的替代物，气压缸或液压缸可以安装在轮毂上。枢轴承可以是简单的枢轴承、浮动轴承或固定轴承，甚至是铰链。如果操纵杆是板，枢轴承可以设置成沿着板延伸，使得板在存储位置和滑动接触位置或端位置与载体完全接触。

枢轴承可以形成枢轴机构的枢轴线，该枢轴线横向于车辆的运动方向，优选竖直地，在集电器的预定安装位置设置在车辆上。当枢轴基本上竖直设置时，接触压紧装置可以枢转在车身的底部下方。因此，滑动件相对于导电轨的高度基本上不受枢转过程的影响。

固定元件可以包括安装板，该安装板在导电轨上方的高度是可调整的并且安装在承载元件上，在安装板上形成彼此间隔开的两个枢轴承，并且摇杆单元的轴可旋转地容纳在这两个枢轴承之间。承载元件和安装板可以具有交错的凹槽，通过这些凹槽可以逐步地进行高度调整并且通过这些凹槽可以防止安装板在承载元件上的转移。在每种情况下，枢轴承均可以是轴承孔，其在它们之间可旋转地容纳摇杆单元的轴。也可以使用例如夹紧元件或螺钉代替枢轴承来安装轴。

固定元件可以将弹簧构件连接到枢轴机构。在这种情况下，弹簧构件通过固定元件直接连接到枢轴机构。

弹簧构件可以包括螺旋弹簧和轴，螺旋弹簧不可旋转地连接到轴并且在滑动接触位置和端位置松弛。因此，可以产生比较大的接触压紧力。螺旋弹簧可以在较长时间内预加应力，而不会有弹簧力损失的风险。螺旋弹簧可以在接触压紧装置的静止位置或端位置和储存位置被松弛。特别地，螺旋弹簧可以被实现为使得螺旋弹簧的线圈在静止位置彼此靠置，使得在相对于螺旋弹簧的纵向轴线的一个旋转方向上可以通过螺旋弹簧仅产生一个弹簧力。不可旋转的连接到轴可以确保弹簧构件的部件被安全地引导，因此螺旋弹簧被配置为可旋转地安装在轴上。优选地，该轴可以形成用于摇杆单元的旋转轴线。螺旋弹簧和轴可以例如通过弹簧支撑件或在螺旋弹簧的线圈末端和轴之间的形状配合连接来连接。

摇杆单元可以包括套筒，该套筒可旋转地安装在固定元件上并且围绕弹簧构件，摇杆设置在套筒上。套筒可以容易地保护弹簧构件免受环境影响和污染。套筒也可以设置在固定元件上，使得套筒的纵向轴线对应于摇杆单元的旋转轴线。如果摇杆设置在套筒上，则摇杆可以安装在套筒上或形成在套筒上作为臂或延伸部。滑动件可以通过安装装置安装在摇杆上，例如通过螺钉接口。因此，可以容易地更换滑动件。螺旋弹簧可以联接到套筒，使得套筒相对于固定元件的旋转引起产生接触压紧力。因此，螺旋弹簧也可以联接到固定元件，从而可以仅在一个旋转方向上产生接触压紧力。

例如，套筒可以通过可旋转地设置在轴上的弹簧连接器连接到螺旋弹簧。弹簧连接器可以形成为弹簧支撑件的形式，螺旋弹簧的线圈末端以形状配合的方式接合在弹簧连接器中。此外，弹簧连接器可以不可旋转地连接到套筒。因此，套筒也可以容易地可旋转地安装在轴上。此外，可以使用普通衬套作为中间层将套筒安装在弹簧连接器或轴上。因此，有效地防止了套筒横向于轴倾斜。

摇杆单元的轴能够不可旋转地紧固在固定元件上。例如，轴可以通过固定元件的夹紧件夹持在固定元件上。或者，通过在轴中产生张力，轴可以不可旋转地安装在固定元件上。张力可以通过固定元件形成。因此，在轴的一端提供具有螺母的螺纹可能就足够了，该螺纹允许轴被支撑。用于工具接合的特征，诸如六边形，可以形成在轴的相对端。因此，也可以通过使轴旋转来设定滑动件的端位置。

此外，该轴可以形成夹紧部分，该夹紧部分可以固定在固定元件的夹紧件上。夹紧件可以例如以夹具的方式形成，并且围绕夹紧部分的圆周接合。例如通过螺丝拧紧夹具会引起轴与固定元件的力配合连接。

根据本发明的车辆，特别是轨道车辆，包括根据本发明的集电器。

除了至少一个集电器之外，车辆可以具有用于将能量从架空线转移到车辆的集电弓。因此，车辆可以有利地使用不同的能量供应系统。从引用装置权利要求1的从属权利要求的特征的描述中，车辆的其他有利实施例是明显的。

在根据本发明的用于通过集电器将能量从导电轨转移到车辆的方法中，利用集电器的承载装置将集电器安装在车辆上，集电器的滑动件通过集电器的接触压紧装置相对于导电轨运动，滑动件利用接触压紧力在滑动接触位置压紧抵靠导电轨并且形成滑动接触，接触压紧力由接触压紧装置的摇杆单元的摇杆和弹簧构件形成，设置在摇杆上的滑动件通过可旋转的弹簧构件沿一个方向运动到滑动接触位置，同时产生接触压紧力，接触压紧装置的固定元件将弹簧构件连接到承载装置，接触压紧装置通过承载装置的承载元件和枢轴机构定位在车辆上，至少摇杆单元连同滑动件一起通过枢轴机构从存储位置运动到导电轨上的滑动接触位置以及从滑动接触位置运动到存储位置。关于根据本发明的方法的有利效果的进一步细节，参考对根据本发明的集电器的优点的描述。该方法的其他有利实施例从引用装置权利要求1的从属权利要求的特征的描述中是明显的。

在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的优选的实施例。

附图说明

图1是集电器的第一实施例的立体图。

图2是图1的集电器在滑动接触位置的侧视图。

图3是图1的集电器在储存位置的侧视图。

图4是集电器的第二实施例的立体图。

图5是图4的集电器在滑动接触位置的侧视图。

图6是图4的集电器在储存位置的侧视图。

图7是集电器的第三实施例的立体图。

图8是图7的集电器在滑动接触位置的侧视图。

图9是图7的集电器在储存位置的侧视图。

图10是图7的集电器在滑动接触位置的俯视图。

图11是图7的集电器在储存位置的俯视图。

具体实施方式

图1至3的组合视图示出了在导电轨12上的轨道车辆(未进一步图示)的车轮11之间的集电器10。集电器10包括承载装置13、接触压紧装置14和滑动件15。承载装置13用于将集电器10安装在车辆(未进一步图示)上。如图所示，滑动件15连接到接触压紧装置14，并且在滑动接触位置16与导电轨12接触。然后滑动件15的滑动接触表面17安置在导电轨12的表面18上，从而在集电器10和导电轨12之间建立电接触。

接触压紧装置14利用接触压紧力使滑动件15压紧抵靠导电轨12，接触压紧装置14包括用于利用摇杆20和弹簧构件21产生接触压紧力的摇杆单元19。此外，接触压紧装置14包括将弹簧构件21连接到承载装置13的固定元件22。弹簧构件21由螺旋弹簧(未图示)和轴23形成，螺旋弹簧不可旋转地连接到轴23。摇杆单元19形成可旋转安装的套筒24，套筒24围绕弹簧构件21或螺旋弹簧和轴23。具体地，摇杆20设置在套筒24上或拧入套筒24中，使得套筒24在轴23或螺旋弹簧上的旋转引起摇杆20与滑动件15的枢转。弹簧构件21形成为使得接触压紧力仅施加在导轨12的方向上。如果没有设置导电轨12，则滑动件15设置在本来要设置导轨12的位置下方的端位置(未图示)。当滑动件15通过斜坡(未图示)滑动到导电轨12上时，弹簧构件21的螺旋弹簧被拉伸并且产生接触压紧力。

承载装置13包括承载元件25和用于定位接触压紧装置14的枢轴机构26。摇杆单元19连同滑动件15一起可以通过枢轴机构26在滑动接触位置16和存储位置27之间运动。相对于车辆(未图示)的截面，具有滑动件15的接触压紧装置14因此设置在导电轨12上的扩展操作范围28中的滑动接触位置16以及缩小操作范围29中的存储位置27。因此，可以减小车辆的有效截面，从而防止与物体或建筑物的可能碰撞。因此可以显著扩展在不同铁路车厢上用于使用这种车辆的选择。

承载元件25由安装板30形成，在这种情况下，安装板30安装在车辆的示例性图示的载体31上。在安装板30上，安装有固定元件22的两个枢轴承32，枢轴承容纳轴23。套筒24设置在枢轴承32之间。枢轴机构26还包括形成致动器34的气压缸33，并且通过该气压缸33具有滑动件15的摇杆单元19可以从滑动接触位置16枢转到存储位置27，反之亦可。气压缸33通过接头36和接头37联接到载体31以及联接到固定元件22的操纵杆35。由于操纵杆35不可旋转地连接到轴23，因此气压缸33可以很容易地通过致动操纵杆35来执行摇杆单元19的枢转。如图所示，由于轴23形成枢轴线38，所以枢轴线38设置在平行于导电轨12的车辆运动方向上。

图4至6的组合视图示出了集电器40的第二实施例，而与图1至3的集电器相反，集电器40在车辆(未图示)的车轮41之间安装在车轮41的轮毂52上。集电器40还包括承载装置43、接触压紧装置44和用于接触导电轨12的滑动件45。接触压紧装置44也由摇杆单元46形成，摇杆单元46具有摇杆47和形成在摇杆47上的套筒48。套筒48围绕摇杆单元46的弹簧构件49的螺旋弹簧(未图示)以及轴50。轴50被夹在接触压紧装置44的固定元件52的夹具51上。

承载装置43包括枢轴机构53和承载元件54。承载元件54具有安装在轮毂42上的支架55。枢轴机构53的杆56可旋转地安装在支架55之间。杆56通过枢轴承57连接到支架55，相应的阻尼元件58设置在支架55和枢轴承57之间。枢轴驱动器(未进一步图示)允许杆56和固定元件52(固定元件52被拧入所述杆56中)以及带有滑动件45的摇杆单元56从滑动接触位置59到存储位置60的旋转以及反向旋转。这也导致在滑动接触位置59的扩展的操作范围61，以及在存储位置60的缩小的操作范围62。枢轴53由枢轴承57的位置产生，枢轴线63在运动方向上平行于导电轨12延伸。

图7至图11的组合视图示出了集电器64的第三实施例，集电器64包括承载装置65、接触压紧装置66和滑动件67。接触压紧装置66由摇杆单元68形成，摇杆单元68具有摇杆69和形成在其上的套筒70。滑动件67安装在摇杆69上。套筒70围绕摇杆单元68的弹簧构件71的螺旋弹簧(未图示)和弹簧构件71的轴72。轴72通过接触压紧装置66的固定元件74的夹具73被夹紧。通过弹簧构件71，接触压紧力可以施加在导电轨12上。

承载装置65包括承载元件75和枢轴机构76。承载元件75安装在车辆(未进一步图示)的车轮78的轮毂77上。承载元件75具有用于连接至轮毂77的载体79。在载体79上形成枢轴机构76的枢轴承80，允许枢轴机构76的板81在枢轴承80上枢转。枢轴机构76的枢轴线82由枢轴承80的位置产生并且在竖直方向上横向于车辆(未图示)的运动方向延伸。枢轴机构76包括形成致动器84的气压缸83。气压缸83通过接头85和接头86安装到轮毂77和板81，使得气压缸83的致动引起板81的枢转。固定元件74安装在板81的延伸部87上，使得接触压紧装置66与板81一起可以枢转。根据板81平行或横向于运动方向的位置，具有滑动件67的接触压紧装置66设置在滑动接触位置88或存储位置89。滑动接触位置88产生扩展的操作范围90，而存储位置89产生缩小的操作范围91。