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Durch zwei elektrische Hilfsmotoren angetriebenes Schaltwerk zum Steuern
von Elektromotoren, insbesondere für elektrisch betriebene Fahrzeuge In dem Hauptpatent
ist ein durch zwei elektrische Hilfsmotoren angetriebenes Schaltwerk zum Steuern
von Elektromotoren beschrieben, bei dem die Hilfsmotoren miteinander und mit der
Schaltwerkswelle kraftschlüssig verbunden und gegenein.andergeschaltet sind, so
daß bei gleichen Drehmomenten der Hilfsmotoren ein Stillstand, bei verschieden großen
Drehmomenten dagegen eine Bewegung des Schaltwerkes zustande kommt.
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Die im Hauptpatent beschriebene Anordnung ist besonders für die Vielfachsteuerung
mehrerer Triebwagen geeignet.
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Es ist nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, vor allen Dingen den
Gegenstand des Hauptpatentes für die Einzelfahrzeugsteuerung brauchbar zu machen.
Die Erfindung besteht darin, daß zwei miteinander zusammenarbeitende Kontaktgruppen
vorgesehen sind, die zweckmäßig als Kontaktfingerleiste und Hilfswalze ausgebildet
sein können und von denen die eine von der Fahrkurbel und die andere von dem Schaltwerk
bzw. den Hilfsmotoren bewegt wird. Wird die von dem Führer zu bedienende Hilfswalze
durch die Fahrkurbel in dem einen oder anderen Drehsinn gegenüber der von den Hilfsmotoren
zu bewegenden Hilfswalze verstellt, so wird durch die auf den Fingerleisten angebrachten
Kontakte der Hilfsmotorsatz in einer entsprechenden Drehrichtung eingeschaltet,
so daß er die Fingerleiste in die angesteuerte Stellung nachdreht. Hat das Schalt-,verk
und die mit ihm gekuppelte Fingerleiste die vorgeschriebene Schaltstellung erreicht,
so wird der Hilfsmotorsatz abgebremst und durch ein besonderes Relais stromlos gemacht.
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In der Zeichnung sind Schaltungsbeispiele veranschaulicht. In Abb.
i bezeichnet i das Netz, 2 den Stromabnehmer, 3 und q. die Anker und 5 bzw. 6 die
Felder der beiden Hilfsmotoren. Die Anker 3 und q. sind miteinander durch eine Schnecke
7 gekuppelt, die mit dem Schneckenrad 8 im Eingriff steht. Das Schneckenrad 8 ist
auf der Welle 9 befestigt, die einerseits die Fingerleiste 1o und andererseits die
nicht mit abgebildete Hauptwalze trägt. Auf der Fingerleiste io sind Kontakte ii,
i2 und 1s angebracht, die über nachgiebige Zuleitungen i4., 1s und 16 mit den
Ankern
3 und 4 sowie der Spule 27 eines Relais verbunden sind.
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Die Wellen 17 und 18 der Führerschalter sind über Kegelradtriebe und
über die Welle i9 mit der Welle 2o einer Hilfswalze 2i verbunden, deren Kontakte
mit den Kontakten der Fingerleiste io zusammenwirken. Die Hilfswalze 21 hat durchgehende
Kontaktschienen 22 und 24, deren Enden 23 und 25 als Flügelkontakte ausgebildet
sind; außerdem ist die Hilfswalze mit einem Kontaktbelag 26 versehen, der mit dem
Finger 13 der Fingerleiste io zusammenarbeitet und mit den Kontaktschienen 22 und
24 elektrisch verbunden ist. Die Fingerleiste io kann man sich gemäß der Darstellung
als Ringausschnitt denken, der den äußeren Umfang der Hilfswalze 2i konzentrisch
überragt und rings um die Walze 21 beweglich ist. ' Bei der dargestellten Lage der
Fingerleiste io und der Hilfswalze 21 berühren die Flügelkontakte 23 und 25 die
Finger i 1 und 12, wodurch beide Anker 3 und 4 _ der Hilfsmotoren über die Verbindungen
14 bzw. 15, die Finger ii bzw. i2, die Flügelkontakte 23 bzw. 25 und die Kontaktschienen
22 bzw. 24 geerdet sind. Das Relais 27 ist nicht angezogen, da um seine in Reihe
mit dein Widerstand 29 liegende Spule ein Kurzschluß über die Verbindung 16, den
Finger 13 der Fingerleiste io, den Belag 26 der Walze 21 zur Erde gelegt ist.
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Wird durch Drehung der Fahrkurbel die Hilfswalze 2i gegenüber der
Fingerleiste io um einen bestimmten Winkel verstellt, so wird einer der Flügelkontakte
von dem zugehörigen Kontaktfinger abgehoben, während der andere Flügelkontakt mit
seinem Finger verbunden bleibt. Gleichzeitig wird auch der Belag 26 von dem Finger
13 fortbewegt.
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Es sei beispielsweise angenommen, daß die Walze 2i so bewegt wird,
daß der Flügelkontakt 23 gegen den Finger i i bewegt, der in gleichem Drehsinn mitbewegte
Flügelkontakt 25 dagegen von dem Finger 12 abgehoben wird. Der bewegliche Kontaktfinger
i i gleitet an der Schrägung des Flügelkontaktes herab und gleitet dann weiter an
der Kontaktschiene 22 entlang, bis die Fahrkurbel und mit ihr die Zwischengetriebe
und die Hilfswalze 21 angehalten werden. Da nun der Belag 26 der Fingerleiste io
mit dem Finger 13 der Hilfswalze 2 i nicht mehr in Berührung steht, ist der Kurzschluß
für die Relaisspule aufgehoben, so daß das Relais zum Anziehen kommt und seine Kontakte
28 schließt.
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Nun fließt der Strom vom Netz i über den Stromabnehmer 2, die Relaiskontakte
28, die Feldwicklungen 5 und 6 der beiden Hilfsmotoren, den Anker 3, die Verbindung
14, den Finger ii der Fingerleiste io und die Kontaktschiene 22 zur Erde. Über den
Anker 4 des anderen Hilfsmotors kann indessen kein Strom fließen, weil der Kontaktfinger
12 nicht aufliegt. Der Hilfsmotor 3 bewegt nun das Schaltwerk mit der Hilfswalze
io in gleichem Drehsinn, in dem die Hilfswalze 2i vorher durch die Fahrkurbel ausgelegt
wurde. Nähern sich nun die Hilfswalze 21 und die Fingerleiste io wieder der dargestellten
gegenseitigen Schaltlage, so kommt zunächst der. Flügelkontakt 25 mit dem zugehörigen
Finger 12 in Berührung, so daß nunmehr auch durch den Anker 4 ein Strom fließt.
Da dieser Motor in einer Richtung umläuft, die dem durch die Feldrichtung und Ankerspannung
gegebenen. Drehsinn entgegengerichtet ist, so nimmt er ein Mehrfaches seines Nennstromes
auf. Da die Anker 3 und 4 parallel geschaltet sind, wird der durch den Anker 3 fließende
Strom geschwächt, und es erfolgt eine sehr rasche Abbremsung des Schaltwerkes bis
zum Stillstand. Inzwischen ist auch der Belag 26 auf den Finger 13 aufgelaufen,
so daß die Relaisspule 27 kurzgeschlossen und ein Öffnen der Kontakte 28 be-' wirkt
wird. Beide Hilfsmotoren werden daher stromlos gemacht. Das Relais 27, a8 kann eine
geringe Dämpfung erhalten, damit eine genaue Einstellung der Kontakte auf den Hilfswalzen
überflüssig wird und das Abschalten der Hilfsmotoren mit Sicherheit erst nach erreichtem
Stillstand erfolgt.
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Ist die Schaltwerkswalze so eingerichtet, daß sie von der Nullstellung
aus in dem einen oder anderen Drehsinn um je 18o° und zurück beweglich sein soll,
so müssen die Hilfskontakte für die Steuerung der Hilfsmotoren so ausgebildet sein,
daß sie bei einer Drehung des Führerschalters um mehr als i8o° (in beiden Drehrichtungen)
nicht mehr in Berührung kommen, wenn sie einmal außer Eingriff gekommen sind. Es
ist hierbei nicht notwendig, daß die Hilfskontakte als Flügelkontakte bekannter
Bauart ausgebildet sind, wie dies an Hand des Schaltungsbeispieles beschrieben wurde;
sie können auch als abhebbare Kontaktfinger, Schleppkontakte usw. gebaut sein.
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Die beschriebene Steuerung kann sowohl als sogenannte handbediente
Steuerung arbeiten, bei der das Schaltwerk der jeweils-um einen oder mehrere Schritte
weiter bewegten Fahrkurbel um einen oder mehrere Schritte nachgedreht wird, oder
als selbsttätige Steuerung, die unter der Überwachung eines Fortschaltrelais arbeitet,
wie dies nachstehend an Hand der Abb. 2 beschrieben wird. Die Führerschalter können
Rastenscheiben erhalten, bei denen die Winkelstellung der Rasten den Winkelstellungen
der Schaltlagen auf dem Schaltwerk entspricht. Die Anordnung ist aber auch für andere
Anwendungsgebiete
brauchbar, bei denen es sich um unendlich viele
Schaltlagen. handelt, das zu bewegende Schaltwerk also dem um einen ganz beliebigen
Winkel verstellten Steuerschalter um einen gleichen Winkel nachgestellt wird.
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Bei der Schaltung gemäß der Abb. 2 sind die bereits an Hand der Abb.
i beschriebenen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es kommen noch die
auf der vom Schaltwerk bewegten Fingerleiste io angeordneten Kontakte
30 und 32 bis 35 sowie auf der von Hand bewegten Hilfswalze 2i vorgesehenen
Kontakte der Reihen 31, 36 und 37 hinzu. Diese sind für die schrittweise Weiterschaltung
in Abhängigkeit von dem Fortschaltrelais bestimmt. Die Hebespule des Fortschaltrelais
ist mit 38, die Starkstromspule mit 39, die von diesen Spulen gesteuerten Hilfskontakte
sind mit 4o bezeichnet.
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Wird die von Hand zu bewegende Hilfswalze 2i so verstellt, daß die
Kontakte ii und 23 im Eingriff bleiben, die Kontakte i2 und 25 dagegen getrennt
werden, so wird der Hilfsmotorantrieb in der bereits geschilderten Weise in Bewegung
gesetzt. Es sei angenommen, daß die Führerkurbel so weit verstellt worden ist, daß
sich die Hilfswalze 2i mit ihrer rechten Stellung 4 unter der Fingerleiste io befindet.
In dieser Stellung sind die Finger 12 und 32 über den Finger 35 und den Belag 36
verbunden, der Hilfsmotor 4 steht aber trotzdem nicht unter Spannung, da die Kontakte
4o des Fortschaltrelais seine Rückleitung zur Erde offen halten. . Der Hilfsmotor
3 dreht daher die Fingerleiste io in der Richtung, in der die Hilfswalze 2 i verstellt
wurde. Zwischen den Stellungen. 4 und 3 werden die Finger 3o durch einen Belag der
Reihe 31 überbrückt, so daß die Hebespule 38 des Fortschaltrelais erregt wird und
das Relais zum Anziehen kommt, wobei die Kontakte 40 geschlossen werden. Die Schließung
dieser Kontakte 4o hat aber zunächst weiter keine Wirkung, da inzwischen der Kontaktfinger
32 außer Eingriff mit dem Belag 36 gekommen ist. Der Anker des Fortschaltrelais
wird nach Ablauf des Belages 31 von den Fingern 3o durch die Starkstromspule 39
angezogen gehalten, die von,dem Strom der inzwischen eingeschalteten Hauptmotoren
durchflossen wird. Hat sich die Fingerleiste io nun so weit bewegt, daß sie sich
in der vollen Schaltstellung 3 der Hilfswalze 2i befindet, so werden die Finger
32, 34 und 35 miteinander durch den folgenden Belag der Reihe 36 verbunden. Dadurch
erhält der Anker ¢ des zweiten Hilfsmotors Strom, weil seine Rückleitung über die
verbundenen Finger 1a und 35 der Fingerleiste io, den im Eingriff stehenden Belag
der Reihe 36, den Finger 32 und die Kontakte 4o des Fortschaltrelais geschlossen
ist. Das Schaltwerk wird demnach sofort abgebremst und so lange im Stillstand festgehalten,
bis der Anker des Fortschaltrelais infolge des abflauenden Hauptstromes in der Spule
39 losgelassen wird und die Kontakte 40 öffnet. Sollte das Sinken des Hauptstromes
längere Zeit in Anspruch nehmen, so werden inzwischen die Hilfsmotoren durch Abfallen
des mit Dämpfung versehenen Relais 28 abgeschaltet, da um dessen Spüle 27 ein Kurzschluß
über den Finger 34, den jeweils im Eingriff stehenden Belag 36, den Finger 32 und
die Kontakte 40 des Fortschaltrelais gelegt ist. Nach den Abfallen des Fortschaltrelais
wird auch dieser Kurzschluß für die Relaisspule 27 aufgehoben. Gleichzeitig wird
auch der Motoranker 4 wieder stromlos gemacht, so daß der Anker 3 das Schaltwerk
in der angesteuerten Richtung um einen Schritt weiter bewegt, der sich in der gleichen,
bereits beschriebenen Weise vollzieht. Es folgen nunmehr die weiteren Schaltschritte,
bis die zur Darstellung gebrachte gegenseitige Lage der Teile in und 2i wieder erreicht
ist. Das endgültige Stillsetzen des Schaltwerkes erfolgt dann mit Hilfe der Kontakte
12, a5, 13 und 26 in der an Hand der Abb. i beschriebenen Weise.
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Die beschriebene Einrichtung arbeitet ein-«randfrei, wenn die Handkurbel
rasch genug geschaltet wird, so daß die Hilfswalze 21 sich schneller bewegt, als
der Hilfsmotorantrieb die Fingerleiste nachschiebt. Bei zu langsamer Bewegung der
Hilfswalze 2i könnte eine Unsicherheit im Wechselspiel des Anlaufens und Abbremsens
des Hilfsmotorantriebes auftreten, «ras z. B. dann nicht zu vermeiden wäre, wenn
der Handantrieb mittels einer hohen Ubersetzung auf die Hilfswalze einwirkt.
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Um das Schalten auch in solchen Fällen betriebssicher zu machen, ist
am Handantrieb erfindungsgemäß eine Hilfskontaktvorrichtung vorgesehen, die die
Kontakte geschlossen hält, solange die Kurbel in dem einen oder dem anderen Drehsinn
bewegt wird, und sie öffnet, wenn die Kurbel im Stillstand verharrt. Diese Kontaktvorrichtung
ist in die obere Hälfte der Abb. 2 eingetragen.
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Der von der Kurbel bewegte Kontakt ist mit 44 bezeichnet und dient
zur überbrükkung von Kontaktfingern 42 und 43, wenn die Kurbel bewegt wird. Die
Hilfskontakte sind zu den Kontakten 13 und 26 der Hilfswalze 21 parallel geschaltet,
halten also die Kurzschließung der Relaisspule 27 aufrecht, wenn. die Kontakte 13
und 26 bereits getrennt wurden. Erst wenn der Führer die Kurbel in die anzusteuernde
Stellung und zum Halten gebracht hat, "wird das Relais 27, 28 zum Ansprechen gebracht,
und der Antrieb beginnt
in der bereits beschriebenen Weise zu arbeiten.
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Dabei besteht aber die Möglichkeit, die Kurbel noch während der Bewegung
des Schaltwerkes wieder zu verstellen und das Relais 27, 28 zum Abfallen zu bringen,
wodurch die Hilfsmotoren ohne Abbremsung abgeschaltet würden. Um auch diesen Mangel
zu beseitigen, wird das Relais 27, 28 mit zusätzlichen Hilfskontakten 41 versehen,
die mit den Kontakten 42 und 43 in Reihe geschaltet und bei abgefallenem Relais
geschlossen sind. Dadurch wird erreicht, daß nach einmaligem Ansprechen des Relais
27, 28, also nach begonnenem Anlauf der Hilfsmotoren, die eingeleitete Bewegung
bis zu Ende durchgeführt wird, auch wenn die Kurbel inzwischen vorzeitig verstellt
wird.