DE689387C

DE689387C - Finely stepped drive or control switch, especially for electrically powered vehicles

Info

Publication number: DE689387C
Application number: DE1934S0113702
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens Corp
Priority date: 1933-04-22
Filing date: 1934-04-22
Publication date: 1940-03-19
Also published as: DE706532C

Description

Feinstufiger Fahr- oder Steuerschalter, insbesondere für elektrisch angetriebene Fahrzeuge Die Erfindung ist hauptsächlich für-Fahr-Schalter elektrisch angetriebener Fahrzeuge, wie Straßenbahnen, Oberleitungsomnibusse u. dgl., bestimmt, kann aber auch für andere Regeleinrichtungen Anwendung finden.Finely stepped travel or control switch, especially for electric powered vehicles The invention is primarily for electric drive switches powered vehicles, such as trams, trolleybuses and the like. but can also be used for other control systems.

Bisher hat man die Anfahrbes,chleunigung elektrisch angetriebener Fahrzeuge, durch. Fahrwiderstände geregelt, die in Reihe mit den Fahrmotoren liegen und den den letzteren zugeführten Strom regeln. Diese Widerstände werden entweder mit Hilfe von Schaltwalzen oder durch elektrisch oder mittels Preßluft betriebene Nockenschalter stufenweise ausgeschaltet. Walzenschalter sind recht befriedigend, wenn der Motorstrom klein ist und nur verhältnismäßig wenig Fahrstufen notwendig sind; sie sind aber nicht für höhe Stromstärken geeignet, und die Walzen müssen für eine größere Anzahl von Schaltstufen eine beträchtliche Größe erhalten. Andererseits gibt es Nackenschalter, die eine hohe Leistungsfähigkeit für die Stromunterbrechung aufweisen, und derartige Schalter werden auch vielfach für Straßenbahnwagen benutzt; sind jedoch eine große Anzahl von Widerstandsstufen vorgesehen, um ein sanftes Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeuges zu ermöglichen,, so erfordern auch die Nackenschalter viel Raum und vergrößern das Gewicht sowie die Kosten für die Steuerausrüstung. Damit der Straßenbahnwagen in erfolgreichen Wettbewerb mit .anderen Beförderungsmitteln.treten kann, ist es, jedoch notwendig, das Maß seiner Anfahrbeschleunigung zu, steigern, für eine sanfte Regelung zu sorgen und zugleich die Betriebskosten herabzusetzen.So far, the starting acceleration has been electrically powered Vehicles, through. Controlled driving resistances, which are in series with the traction motors and regulate the current supplied to the latter. These resistors will be either with the help of shift drums or electrically operated or by means of compressed air Cam switch switched off in stages. Roller switches are quite satisfactory, when the motor current is small and only relatively few speed steps are required are; but they are not suitable for high currents, and the rollers must get a considerable size for a larger number of switching stages. on the other hand There are neck switches that have high capacity for power interruption have, and such switches are also widely used for tram cars; However, a large number of resistance levels are provided to ensure a smooth start and to enable the vehicle to accelerate, so also require the neck switches much space and add weight and cost to the control equipment. So that the tram can compete successfully with other means of transport can, but it is necessary, to increase the degree of its starting acceleration, to ensure smooth regulation and at the same time reduce operating costs.

Es sind auch bereits andere Anordnungen bekanntgeworden, bei denen eine- vielstufige Regelung mit Hilfe eines Kollektors. erzielt wird, an' dessen Segmente die Widerstandselemente angeschlossen sind. Die Widerstandselemente selbst können. bei dieser Anordnung rund um den Kollektor herum gruppiert sein. Wenn man auch mit derartigen Kollektorsteuerungen eine recht feinsrtufige Regelung erhalten kann, .so haben sich doch in betrieblicher Hinsicht derartige Kollektorsteuerungen nicht besonders günstig gezeigt, weil bei diesen infolge der unvermeidbaren Verschmutzung Kurzschlüsse nicht mit Sicherheit verhütet werden können. Im übrigen ist bei derartigen Anordnungen auch die zu regelnde Stromstärke und die Segmentspannung zwischen den einzelnen Kollektorsegmenten begrenzt, weil andernfalls die Gefahr der Funkenbildung besteht.Other arrangements have also become known in which a multi-stage control with the help of a collector. is achieved, on 'whose Segments to which resistance elements are connected. The resistance elements themselves can. be grouped around the collector in this arrangement. If Even with collector controls of this type, a very fine-grained regulation can be obtained can, .that have such collector controls from an operational point of view not shown particularly favorably, because with these as a result of the unavoidable pollution Short circuits cannot be prevented with certainty. Incidentally, is with such Arrangements also the current to be regulated and the segment voltage between the individual collector segments because otherwise there is a risk of sparks consists.

Nach der Erfindung wird eine wesentlich vorteilhaftere Ausbildung von feinstufigen Regelschaltern . dadurch erzielt, daß von der Verwendung von Schleifkontakten abgesehen wird und -die mit den reihenweise, vornehmlich kranzförmig angeordneten Widerstandselementen verbundenen Kontaktelemente federnd angeordnet und als Abreißschalter ausgebildet werden, die bei Stromschl,,#= durch einen geeigneten Steuerteil, z. B. ei,, Rolle o: dgl., gegen vorzugsweise ringförntm," ausgebildete Kontaktschienen gepreßt werden'.Die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht es, unter Vermeidung gleitender Kontaktstücke eine große Anzahl von Widerstandsstufen hintereinanderzusichalten und dabei den Fahrschalter äußerst gedrungen und übersichtlich zu machen. Die Wirkungsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Fahrschalters beruht darauf, daß bei Herstellung des Stromschlusses zwischen den einzelnen federnd angeordneten Kontaktelementen und den Kontaktschienen jeweils eine Widerstandsstufe in dem elektrischen Stromkreis überbrückt wird. Die Steuerung der federnd angeordneten Kontakteleinente mittels einer Rolle o. dgl, kann durch .einen drehbaren Schaltarm erfolgen, der durch einen geeigneten Motor, z. B. einen Elektromotor, angetrieben wird. Die Geschwindigkeit des Motors kann je nach der gewünschten Anfahrbeschleuni.gung gewählt werden.According to the invention, a much more advantageous design of fine control switches is achieved. achieved in that the use of sliding contacts is dispensed with and the contact elements connected to the resistance elements, which are arranged in rows, primarily in a ring, are resiliently arranged and as a tear-off switch be trained, which at Stromschl ,, # = by a suitable control part, e.g. At,, Roll o: the like, against preferably ringförntm, " trained contact rails are pressed'.The arrangement according to the invention makes it possible to switch a large number of resistance levels one behind the other while avoiding sliding contact pieces and to make the drive switch extremely compact and clear. The mode of operation of the drive switch designed according to the invention is based on the fact that when the current connection is established between the individual resiliently arranged contact elements and the contact rails, one resistance stage in the electrical circuit is bridged. The control of the resiliently arranged contact elements by means of a roller o. B. an electric motor is driven. The speed of the motor can be selected depending on the required starting acceleration.

Auf den Zeichnungen veranschaulicht Fig. i eine Draufsicht auf einen solchen Fahrschalter; Fig.2 ist eine Unteransicht hierzu, und Fig.3 zeigt den Schalter teils in Seitenansicht, teils in senkrechtem Schnitt.In the drawings, FIG. 1 illustrates a top view of a such driving switch; Fig.2 is a bottom view of this, and Fig.3 shows the switch partly in side view, partly in vertical section.

Der dargestellte Fahr- oder Steuerschalter hat Kontakte io, die auf der Innenseite eines auf einer Tafel 12 gelagerten Isolierringes i i federnd angebracht sind. Die Kontakte io werden nämlich von Blattfedern 13 getragen (Fig. 3), die mit dem Ring i i durch Bolzen 14 verbunden sind, und sind so angeordnet, daß sie nach außen gegen eine ringförmige Leitungsschiene 15 gepreßt werden können, die an der Außenseite des Isolierringes i i durch Schraubenbolzen 16 angebracht ist. Die Schiene 15 reicht unter den Ring i i hinab und ist durch eine an einem Kabelschuh 2o anzubringende Leitung an einen elektrischen Stromkreis anzuschließen.The driving or control switch shown has contacts io which are resiliently attached to the inside of an insulating ring ii mounted on a panel 12. The contacts io are namely carried by leaf springs 13 (Fig. 3) which are connected to the ring ii by bolts 14, and are arranged so that they can be pressed outwards against an annular conductor rail 15 which is on the outside of the insulating ring ii is attached by bolts 16. The rail 15 extends below the ring ii and is to be connected to an electrical circuit by a line to be attached to a cable lug 2o.

Die Teilwiderstände 17 werden von L-förmigen Armen 18 getragen, die in einem Isolierring i9 angeordnet sind. Letzterer isst durch Abstandsbolzen 22 auf einer den Isolierring 1 I abdeckenden Platte 2 i gelagert. Die Widerstände 17 sind durch zwischen dem Ring i9 und den Bolzen 22 angebrachte Buchsen. 23, 24 isoliert. Sind mehr Teilwiderstände erforderlich, als am Umfang des Ringes i9 angeordnet werden können, so sind die zusätzlichen Widerstände innerhalb des Ringes. i9 über der Platte -21 anzubringen. Sämtliche Teilwiderstände 17 können gewünschtenfalls in Reihe geschaltet sein, doch kann man sie auch in zwei oder mehrere Gruppen von in Reihe liegenden Widerständen unterteilen. Damit diese Widerstände schrittweise geschal-@fet werden können, ist jeder von ihnen mit "einem der Kontakte io durch einen Zapfen 25 ;yerbunden, der durch den Isolierring i i hindurchtritt und am .oberen Ende der den Kontakt io tragenden Feder 13 sitzt. An den Zapfen 25 sind die Widerstände durch Klemmen 3o befestigt. Sobald einer der Kontakte i o gegen den leitenden Ring 15 gedrückt wird, wird der mit diesem Kontakt verbundene Widerstand 17 aus dem Stromkreis ausgeschaltet.The partial resistors 17 are carried by L-shaped arms 18 which are arranged in an insulating ring 19. The latter is eating by standoffs 22 on an insulating ring 1 I covering panel 2 is supported i. The resistors 17 are through bushings fitted between the ring 19 and the bolts 22. 23, 24 isolated. If more partial resistances are required than can be arranged on the circumference of the ring, the additional resistances are within the ring. i9 to be attached over the plate -21. All partial resistors 17 can be connected in series, if desired, but they can also be divided into two or more groups of series resistors. So that these resistors can be switched step by step, each of them is connected to one of the contacts io by a pin 25, which passes through the insulating ring ii and sits on the upper end of the spring 13 carrying the contact io The resistors are attached to pins 25. As soon as one of the contacts io is pressed against the conductive ring 15, the resistor 17 connected to this contact is switched off from the circuit.

Zum Andrücken der Kontakte i o gegen denn leitenden Ring 15 dient .eine Rolle 26 mit solchem Umfang, daß sie zwei der Kontakte i o gleichzeitig erfassen kann. Sie besteht aus Isolierstoff und wird von einem gegabelten Arm 27 getragen, der durch einen Motor 28 zu drehen ist. Zur Lagerung der Rolle 26 dient .ein Queral= 29, der an einem Ende in einer Gabel 31 des Armes 27 schwingbar gelagert ist und am anderen Ende in der zweiten Gabel 32 des Armes 27 gleiten kann. Die Rolle 26 wird durch eine Feder 33 nach außen gedrückt; zur Verringerung der Reibung bei ihrer Drehung dient ein Kugellager 34.To press the contacts i o against the conductive ring 15 is used .A roller 26 of such a size that they grasp two of the contacts i o simultaneously can. It consists of insulating material and is carried by a forked arm 27, to be rotated by a motor 28. A Queral = serves to support the roll 26 29, which is pivotably mounted at one end in a fork 31 of the arm 27 and can slide in the second fork 32 of the arm 27 at the other end. The role 26 is urged outward by a spring 33; to reduce friction in their A ball bearing 34 is used for rotation.

Der Kurbelarm 2? sitzt am unteren Ende einer senkrechten Welle 35 (Fig. 3), die mittels Kugel- oder Rollenlager 37, 38 in einem Gußstück 36 gelagert ist. Letzteres ist auf der Unterseite der Deckplatte 2i durch Bolzen 39 befestigt. Zum Drehen der Welle 35 dient ein Triebrad 4 i' mit eingebaut-er Schnecke 42, die mit der Welle 43 des Motors 28 durch eine schmiegsame Kupplung 44 verbunden ist. Das Triebrad 41 ist zur gründlichen Schmierung in ein Gehäuse 45 eingeschlossen.The crank arm 2? sits at the lower end of a vertical shaft 35 (Fig. 3), which are mounted in a casting 36 by means of ball or roller bearings 37, 38 is. The latter is fastened to the underside of the cover plate 2i by bolts 39. To rotate the shaft 35, a drive wheel 4 i 'with built-in worm 42, the is connected to the shaft 43 of the motor 28 by a flexible coupling 44. The drive wheel 41 is enclosed in a housing 45 for thorough lubrication.

Wenn der Arm i7 mit der Rolle 26 in Umlauf versetzt wird, so werden die Kontakte i o nacheinander gegen den, leitenden Ring 15 gedrückt, und da jeder Kontakt io mit einem der Widerstände 17 verbunden ist, kann man den leitenden Ring 15 und die Widerstände' 17 so in einen elektrischen Stromkreis einschalten, daß die einzelnen Widerstände -17 aus diesem Stromkreis nacheinander ausgeschaltet werden, wenn die Rolle 26 in einer Richtung läuft, so daß der in dem elektrischen Stromkreis liegende Gesamtwiderstand verringert wird, .oder aber bei der Drehung der Rolle 26 in der entgegengesetzten Richtung kann die Anzahl der in den Stromkreis ,eingeschalteten Widerstände erhöht werden. Der Lauf des Motors 28 ist so zu regeln, daß die Rolle 26 in jeder gewünschten Stellung zum Stillstand gebracht werden kann, und außerdem läßt sich die Geschwindigkeit, mit der sich die Rolle fortbewegt, durch Regelung der Geschwindigkeit des Motors 28 -einstellen. Auf diese Weise kann also die Anfahrgeschwindigkeit oder Beschleunigung eines Straßenbahnwagens oder irgendeines anderen elektrisch angetriebenen Fährzeuges leicht überwacht werden.When the arm i7 is rotated with the roller 26, the contacts io are pressed successively against the conductive ring 15, and since each contact io is connected to one of the resistors 17, the conductive ring 15 and the resistors' 17 so turn on in an electrical circuit that the individual resistors -17 from this circuit are switched off one after the other when the roller 26 runs in one direction, so that the total resistance in the electrical circuit is reduced, or when the roller rotates 26 in the opposite direction, the number of resistors switched on in the circuit can be increased. The running of the motor 28 is to be regulated so that the roller 26 can be brought to a standstill in any desired position, and in addition the speed at which the roller moves can be adjusted by regulating the speed of the motor 28. In this way, the starting speed or acceleration of a tram or any other electrically powered vehicle can easily be monitored.

Wie aus -der Zeichnung erkennbar ist, sind die Kontakte i o mit einer kugeligen oder balligen Fläche versehen, mit der sie Stromschluß mit der Ringschiene 15 heriatellen können. Jeder Kontakt soll beim. Schließen oder Unterbrechen des Stromkreises eine reibende Bewegung an den leitenden Ring 15 ausführen, um die Kontaktfläch-en sauber zu halten, und dazu dient ein starres Plättchen 4o an jedem der Kontakte io; es ist so angeordnet, daß die Blattfeder 13 zwischen diesem Plättchen 4o und dem zugehörigen Kontakt i.o liegt. Wie insbesondere Fig. 3 erkennen läßt, reicht jedes Plättchen 4o genügend weit nach oben, um noch durch die Rolle 26 oberhalb jedes Kontaktes io erfaßt werden zu können. Die Federn 13 werden deshalb, sobald die Rolle 26 gegen die Platte 40 trifft, so abgebogen, daß zwischen dem Kontakt io und denn leitenden Ring 15 eine leicht reibende Bewegung in senkrechter Richtung entsteht. Andererseits ist aus Fig. 2 zu ersehen, daß die Rolle 26 bei ihrer Berührung reit den einzelnen Kontakten io zunächst eine Seitenkante des zugehörigen Plättchens 4o trifft und dadurch die Blattfeder 13 etwas verdreht, wodurch eine leichte Bewegung zwischen denn Kontakt i o' und der Kontaktschiene 15 in waagerechter Richtung erzeugt wird. Infolgedessen reiben sich, wie erwähnt, die Kontakte i o an dem leitenden Ring 15; die Kontaktflächen werden von Oxyden oder anderen Verschmutzungen befreit und so. dauernd blank erhalten.As is apparent from -the drawing the contacts io having a spherical or convex surface are provided, with which they can heriatellen current circuit with the ring rail 1. 5 Every contact should be with. Close or break the circuit, execute a frictional movement on the conductive ring 15 in order to keep the contact surfaces clean, and for this purpose a rigid plate 4o is used on each of the contacts io; it is arranged so that the leaf spring 13 lies between this plate 4o and the associated contact io. As can be seen in particular from FIG. 3, each plate 4o extends sufficiently far upwards to be able to be grasped by the roller 26 above each contact io. The springs 13 are therefore, as soon as the roller 26 hits the plate 40, bent so that between the contact and the conductive ring 15 there is a slight frictional movement in the vertical direction. On the other hand, it can be seen from Fig. 2 that the roller 26, when it touches the individual contacts io, first hits a side edge of the associated plate 4o and thereby rotates the leaf spring 13 somewhat, causing a slight movement between the contact io 'and the contact rail 15 is generated in the horizontal direction. As a result, as mentioned, rub the contacts io on the conductive ring 1 5; the contact surfaces are freed from oxides or other dirt and so on. always kept blank.

Es ist übrigens auch möglich, die einzelnen Kontakte r o unabhängig von der umlaufenden Rolle 26 gegen den leitenden Ring 15 anzupressen. Diesem Zweck dient ein Stößel 46 (Fig.3), der radial zu dem Kontaktkranz angeordnet und durch eine auf ider Welle 3 5 sitzende Nockenscheibe 47 zu steuern ist. Der Stößel 46 wird in der Regel durch eine Feder 48 zurückgezogen (Fig.3), die in einem an dem Gußstück 36 angebrachten Gehäuse 49 angeordnet ist. Wird durch-die Nockenscheibe 47 der Stößel 46, der gerade einer der Kontaktfedern 13 gegenübersteht, nach außen gedrückt, so wird diese Feder den zugehörigen Kontakt i o gegen den leitenden Ring 15 andrücken. Die Nockenscheihe 47 kann so geformt und auf der Welle 35 gelagert sein, daß der durch den Stößel 46 gesteuerte Kontakt mit dem leitenden Ring 15 während einer bestimmten Zeitdauer in Berührung bleibt. Weitere Nockenscheiben 51, 52, 53 (Fig. 3) kmnneu auf der Welle 35 angebracht werden, um z. B. Grenzschalter. zu steuern, die zur Regelung des Motors 28 dienen, und man kann natürlich. auch mehrere dem Stöße146 ähnliche Steuermittel anbringen.Incidentally, it is also possible for the individual contacts r o to be independent to be pressed by the rotating roller 26 against the conductive ring 15. That purpose serves a plunger 46 (Fig.3), which is arranged radially to the contact ring and through a cam disk 47 seated on ider shaft 35 is to be controlled. The plunger 46 is usually withdrawn by a spring 48 (Fig.3), which is attached to the Cast 36 attached housing 49 is arranged. Will through-the cam disc 47 of the plunger 46, which is currently facing one of the contact springs 13, to the outside pressed, this spring is the associated contact i o against the conductive ring 15 press on. The cam plate 47 can be shaped in this way and mounted on the shaft 35 be that the controlled by the plunger 46 contact with the conductive ring 15 during remains in contact for a certain period of time. Further cams 51, 52, 53 (Fig. 3) kmnneu be attached to the shaft 35 in order to z. B. Limit switch. to control which are used to control the motor 28, and of course you can. also several dem Attach similar control means.

Sämtliche Kontakte io; die Rolle 26 und ihr- Antrieb sind durch eine unter der Platte 12 angebrachte Blechkappe 54 abgedeckt. Zwischen dieser und der Platte 12 liegt eine Filzscheibe 55, um Feuchtigkeit und Schmutz von der Steuereinrichtung fernzuhalten. Die Kappe 54 ist an den Punkten 56,57 aasgelenkt und durch Flügelrmittem 58, 59 festzulegen.All contacts ok; the roller 26 and its drive are covered by a sheet metal cap 54 attached under the plate 12. A felt washer 55 is located between this and the plate 12 in order to keep moisture and dirt away from the control device. The cap 54 is articulated at points 56, 57 and fixed by wing knobs 58, 59.

Wie schon erwähnt wurde, sind derartige Schalter und Steneroinrichtungen',hauptsächüch zur-Regelung derGeschwindigkeit derAntrebs:-motörenelektrischer Fahrzeuge bestimmt; sie eignen sich aber auch für andere Motoren und Antriebsvorrichtungen. Da es dank de2 Erfindung möglich ist, eine beträchtliche Anzahl von Teilwiderständen anzuordnen, so kann man ein sanftes Anfahren und Ändern der Fahrgeschwindigkeit durchführen. Im übrigen lassen .sich diese vielen Widerstände und die ganze Schaltanordnung auf sehr engem Raum anordnen; und der Gewichtsaufwand dafür ist wesentlich geringer als bei den bekannten Fahr- und Steuerschaltern.As mentioned earlier, such switches and stereos are the main ones to regulate the speed of the Antrebs: -engine electric vehicles intended; however, they are also suitable for other motors and drive devices. As it thanks de2 invention is possible to arrange a considerable number of partial resistors, so you can start off gently and change the driving speed. In addition, let these many resistors and the whole circuit arrangement on arrange very tight space; and the weight required for this is much lower than with the well-known drive and control switches.

Claims

PATTERN CLAIMS i. Finely stepped drive .ader control switch, in particular for electrically powered vehicles, with switches arranged on a circular path for short-circuiting the variable resistors, characterized in that the switches through with the. Resistance elements connected to resilient contacts are formed, which are directly controlled by a suitable isolated control unit, e.g. B. a toboggan, against a common contact bar serving to short-circuit the resistance elements be pissed off.

2. Driving: or control switch according to claim i, characterized in that that n the resistors (17) and their contacts (i o) mounted on an insulating ring (i i) are, which also carries the -leiten-the ring (15) against which the resiliently mounted Contacts (i o) by a role passing them o. The like. For switching the individual resistance levels.

3. Driving or control switch according to claim .i and 2, characterized in that the roller (26) of a motorized rotating or pivotable crank arm (27) is carried.

4, driving or control switch as addressed i to 3, characterized in that the resistors (17) independently of the role (z6) and their drive motor can be switched by means of a plunger (q.6), which is controlled by a aulf of the switch shaft (35) mounted cam disc (q.7) is controllable.

5. Drive or control switch according to claims i to q., characterized by a flexible one Storage of the contacts (io), preferably with leaf springs (13), that the roller (a6) during the switching movement by bending and tilting the contact springs (13) Sliding friction of the contacts running in vertical and horizontal directions against the conductive ring.