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Hydraulische Vielfachsteuerung, vorzugsweise für elektrisch betriebene
Fahrzeuge Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vielfachsteuerung (auch Multiplexsteuerung
genannt), vorzugsweise für elektrisch betriebene Fahrzeuge.
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Bei der früher für den Betrieb mit -Druckflüssigkeit vorgeschlagenen
Vielfachsteuerung konnten praktisch die Leitungsenden zweier Fahrzeuge nicht zusammengeschlossen
werden, ohne daß entweder Druckflüssigkeit verlorenging oder aber Luft eindrang.
Meist muß mit dem Auftreten beider Mängel gerechnet werden. Sind sie aber unvermeidlich,
so kann die Steuerung nach dem älteren Vorschlag nicht mehr richtig arbeiten. Ferner
sind auch verhältnismäßig erhebliche Flüssigkeitsmengen für den Betrieb solcher
Anlagen notwendig, nämlich für jeden Wagen gleich viel, also für zwei Wagen zweimal
soviel, für vier Wagen viermal soviel Flüssigkeit wie für einen. Jeweils muß die
gesamte Flüssigkeitsmenge im Führerwagen untergebracht, von diesem über den ganzen
'Zug verteilt und wieder zum Führerwagen zurückgeschafft werden. Bekanntlich muß
aber die Aasschaltung plötzlich erfolgen. Dies bedingt, daß diese ganz erhebliche
Flüssigkeitsmenge durch den ganzen Zug augenblicklich nach dem Motorwagen zurückverdrängt
wird. Bei Flüssigkeiten ist dies nicht möglich. Es ist noch kein Mittel bekanntgeworden,
um diese physikalisch mit der Benutzung von Flüssigkeit zusammenhängenden Nachteile
zu überwinden.
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Die neue hydraulische Vielfachsteuerung verzichtet grundsätzlich auf
den Gedanken, ein gasförmiges Übertragungsmittel durch eine Flüssigkeit zu ersetzen.
Vielmehr soll die Verschiebung beweglicher Teile durch eine Anordnung erfolgen;
die man als flüssiges Gestänge bezeichnen kann. Die Erfindung !benutzt nämlich eine
einzige, stets völlig und mit dem gleichen Teilvolumen gefüllte Steuerleitung.
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Jede mit dieser hydraulischen Vielfachsteuerung ausgerüstete Wageneinheit
z. B. eines Zuges enthält ein Aggregat :A sowie je eine Kupplungshälfte B an jedem
Ende, an welche mit genau gleichen Verbindungshälften bzw. Übergangshälften B beliebig
viele weitere Einheiten angeschlossen werden. .
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Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel,
und zwar ist in Abb. i bis I2 das Aggregat A in Längsschnitt, Grundriß und Ansicht
von einer Seite zu sehen, ferner verschiedene Einzelansichten.
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In Abb. 13 sind zwei Übergangs- bzw. Verbindungshälften B dargestellt,
und zwar sind dieselben in Köpfen von Scharfenberg-Kupplungen angeordnet.
Abb.14
stellt einen Dreiwagenzug dar, der mit dieser hydraulischen Vielfachsteuerung ausgerüstet
ist, wobei dieselbe nur schematisch dargestellt ist.
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Aggregat A In Abb. i ist das Aggregat A im Längsschnitt, in Abb. 2
in der Ansicht von oben geöffnet, in Abb. 3 im Querschnitt nach A-B der Abb. z und
in Abb. 4 in der Ansicht von hinten dargestellt.
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Das Aggregat besteht aus einem Gehäuse i, in welches zwei besonders
geformte Kolben 2 und 3 hineinragen, geführt an beiden Kopfenden durch die Teile
4 und 5. An seinem äußeren Ende ist jeder Kolben mit einer Gummidichtung 6 versehen,
die durch eine Spiralfeder 7 in angepreßtem Zustand gehalten wird. Diese Dichtung
und der Kolben haben in der Mitte ein Loch 8, welches eine radiale Fortsetzung 9
erhält bis in eine zylindrische und entsprechend ausgesparte Gummimanschette io.
Diese Gummimanschette läßt in dem Ruhezustand der Kolben eine in die Wandung des
Körpers 5 angebrachte Bohrung i i, i2 frei, durch welche das das ganze Aggregat
ausfüllende C5113 mit dem Kolbenraum 14 und der Anschlußrohrleitung 15 in Verbindung
steht. Entsprechend ist die Anordnung beim Kolben :2 und der Führung 4. Das Gehäuse
hat einen Deckel mit Filter 16, durch den das Nachfüllen des Üls erfolgen kann.
Die beiden Kolben 3 und 4 tragen, von hinten gesehen (Abb. 3), auf der linken Seite
einer in der Richtung der Kolben verlaufenden Ebene C-D zwei unsymmetrische Nasen
17 und 18, von denen die eine (17) nach oben, die andere (18) nach unten gerichtet
ist (Abb. 5). Auf der rechten Seite der durch die Längsachse gelegt gedachten senkrechten
Mittelebene sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Kolben nicht bis zur Mitte durchgeführt.
f e eine in einem Winkel geneigte schräge Fläche (i9, 2o, Abb. 9) stellt die Begrenzung
gegen den zylindrischen Teil der beiden Kolben dar.
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Von hinten gesehen (Abb. 3 und 4) sind senkrecht zu den beiden Kolben
und so, daß ihre Mittelachsen genau durch den gedachten mittleren Berührungspunkt
21 der beiden Kolben gehen, zwei aus dem Gehäuse i herausragende Wellen, der aufnehmende
Wellenstumpf 22, und der wirkende Wellenstumpf 23, angeodnet. Der Wellenstumpf 22
trägt nach innen eine Wiege 24 mit zwei horizontal ausgebildeten Bolzen 25 .und
26 (Abb. 5 bis 8), welche so lang sind, daß sie nicht ganz bis an die vorerwähnte,
senkrecht in der Längsrichtung durch die beiden Kolben gehend gedachte Mittelebene
C-D heranreichen. Diese Wiege ist so angeordnet, daß der Bolzen 26 sich vor der
Nase 17 des Kolbens 2 und der Bolzen 25 sich vor der Nase i8 des Kolbens 3 befindet.
Auf der rechten Seite des Aggregates ist der -wirkende Wellenstumpf 23 mit einem
schmetterlingsartig ausgebildeten Körper 2.7 verbunden mit zwei nasenartigen Teilen
28 und 29, welche bei Drehung des Körpers 27 im Uhrzeigersinn auf die Flächen i9
und 2ö der Kolben :2 und 3 aufstoßen und dieselben von der Mitte nach außen verdrängen
(vgl. Abb.9 und io).
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Für jede Einheit ist nur ein Aggregat A erforderlich, doch steht es
vollkommen im Belieben, mehrere Betätigungsstellen in jeder Einheit anzuordnen,
welche ebenfalls an der Betätigungswelle 23 des wirkenden Wellenstumpfes angreifen
müssen. Dies geschieht im vorliegenden Fall (Abb. i) ebenfalls durch eine hydraulische
Leitung, welche an der Stelle 3o angeschlossen wird. Die Druckflüssigkeit tritt
in den Raum 31 ein und verschiebt die Gummimanschette 32 sowie den Kolben 33 in
der Richtung nach rechts, wobei sich die die Manschette im angepreßten Zustand haltende
Feder 34 entspannt. Durch ein Kugelgelenk 35 wird der Druck des Kolbens vermittels
der Kolbenstange 36 auf den Zapfen 37 übertragen, welcher den auf der wirkenden
Welle 23 befestigten Sektor 38 ebenfalls im Uhrzeigersinn .dreht. Der Sektor 38
ist mit einem Kreisbogenschlitz 39 versehen, damit bei direkter Betätigung des Wellenstumpfes
23 die Anordnung 32-37 unbewegt bleiben kann. 40 ist eine Feder, welche die Wiege
24 stets in der Richtung des Uhrzeigers zu drehen trachtet und damit die beiden
Kolben :2 und 3 stets nach jeder Betätigung auf ihre gegenseitigen Rasten. aufeinander
und in die Mittellage (o-Lage) zurückführt.
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In der Ruhestellung stoßen im Aggregat A die beiden Kolben 2 und 3
aufeinander (Abb. 5). Die Wiege 24 befindet sich in der gezeichneten Stellung; der
Schmetterlingskörper 27 befindet sich in der auf Abb. 9 gezeichneten Stellung. Die
Kolben der Übergangshälften B (Abb. 13) nehmen die dargestellte Mittelstellung ein.
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Die Vielfachsteuerung wird dadurch betätigt, daß man den wirkenden
Wellenstumpf 23 im Uhrzeigersinn aus seiner Ruhelage heraus dreht, d, h. durch einen
Handhebel, Fußhebel o. dgl. Der damit festverbundene Schmetterlingskörper 27 (Abb.
9 bis 12) wird ebenfalls im Sinne des Uhrzeigers gedreht, wobei seine Nase 29 auf
die schräge Fläche i9 des Kolbens 2 auftrifft und durch Gleiten auf diesen Flächen
die Kolben 2 und 3 symmetrisch in entgegengesetzter Richtung verdrängt.
Bei
diesem symmetrischen Auseinandergehen der Kolben 2 und 3 nimmt die Nase 17 des Kolbens
2 den Bolzen 26 und die Nase 18 des Kolbens 3 den Bolzen 25, jede in ihrer Richtung,
mit, wodurch die Wiege 24 eine dem Uhrzeigersinn entgegengesetzte Bewegung ausführt,
welche im vorliegenden Fall (Abb. 4) z. B. auf einen Hebel 55 übertragen wird. Dieser
Hebel 55 kann nun irgendwelche weiteren Vorgänge unmittelbar oder mittelbar
auslösen.
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Abb. i zeigt im Schnitt den Kolben 3. Wenn derselbe durch den Schmetterlingskörper
verdrängt, also auf der Abbildung nach rechts verschoben wird, so wird sofort die
Gummimanschette io die Bohrung ii im Gehäuse 5 abdecken und dann die Verbindung
zwischen dein Öl in der an 15 angeschlossenen Rohrleitung und dem Öl 13 im Innern
des Aggregates A unterbrechen. Das im Kolbenraum 14 befindliche Öl wird also
durch die Gummimanschette 6 durch die Öffnung 15 nach rechts in die Leitung verdrängt.
Das C)1 wird durch die Leitung in eine KupplungshälfteB geleitet, z. B. die linke
Hälfte B auf Abb. 13. Hier füllt das Öl den Kolbenraum 41 an und verdrängt bei ,gleichzeitigem
Sichausdehnen der Feder 42 die Gumniintanschette 43 und den Kupplungskolben 4.1,
welcher sich sinngemäß nach rechts bewegt. Dieser Kolben 44 stößt mit seinem vorderen
Teil 45 für den Fall, daß eine weitere symmetrische Einheit angeschlossen ist, gegen
den symmetrischen Teil 46 des Kolbens 47 der angeschlossenen Kupplung, bei der dieselbe
bauliche Anordnung spiegelbildlich getroffen ist und mithin sich auch dieselben
Vorgänge umgekehrt abspielen. Bei seiner Bewegung nach rechts wird dem Kolben 44
an seinem Wulst 48 ein gewisser Widerstand durch eine Feder 49 entgegengesetzt,
welche dazu dient, den Kolben nach erfolgtem Arbeitsgang in die gezei;ohnete Mittel-Ruhe-Stellung
zurückzuführen. Der Kolben 44 ist mit seinen Teilen 45 und 48 sowie der Feder 49
in einem lifilsenförmigen Hohlkolben 5o untergebracht, der durch seinen Ring 5 i
am rechten Ende abgeschlossen ist.
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Der hülsenförmige Hohlkolben 5o kann in dem zylinderförmig ausgebildeten
Teil 52 der Kupplungshälfte B sich= nach links gegen die Einwirkung einer Feder
53 verschieben. Gezeichnet ist er in seiner Ruhelage (äußerste Stellung nach rechts),
welche durch den Einsatzring 54 gegeben ist. Die Anordnung dieses Kolben-Hülsen-Systems
erzwingt automatisch eine Rückführung des Kolbens 44 in die Mittellage, da beide
Spiralfedern nicht direkt gegeneinander arbeiten, vielmehr die Spiralfeder 4.9 den
Kolben 44 dazu zwingt, mit seinem Wulst 48 die äußerste Stellung links innerhalb
der Hülse 5o einzunehmen, während die Feder 53 die Hülse 5o einschließlich Kolben
44 usw. dazu zwingt, die äußerste Stellung rechts innerhalb des zylindrischen Hohlraumes
52 einzunehmen.
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Entsprechend wird der Kolben 2, welcher durch die Bewegung des Schmetterlings
27 (im Uhrzeigersinn) nach links verdrängt wird, eine entsprechende Ölmenge verdrängen
und eine andere Kupplungshälfte B speisen, in welcher in gleicher Weise wie eben
beschrieben der darin befindliche Kolben nach außen verdrängt wird. Also: jedes
Bewegen des wirkenden Wellenstumpfes im Uhrzeigersinne bewirkt - ein gleichmäßiges
Verschieben der normalerweise in der Mittellage festgehaltenen Kolben der Kupplungshälften
nach außen und gleichzeitig damit eine Bewegung der Wiege 24 entgegengesetzt dem
Uhrzeigersinn.
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Diese gleiche Bewegung entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn tritt auch
in sämtlichen anderen Einheiten ein, die etwa an .die betrachtete Einheit in irgendeiner
lZichtung angeschlossen sein sollten.
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Es soll z. B. die Betätigung durch i@ iedertreten des Hebels P1 in
der Einheit a des auf Abb. 14 dargestellten Dreiwagenzuges erfolgen. Dementsprechend
bewegt sich der aufnehmende Wellenstumpf 22 entgegengesetzt der Uhrzeigerbewegung.
Gleichzeitig verschiebt sich der Kolben 56 der Kupplungshälfte BI nach rechts, der
Kolben 57 der Kupplungshälfte B1' nach links. Durch sein Verschieben nach links
verschiebt der Kolben 57 der Kupplungshälfte B1' den Kolben 58 der Kupplungshälfte
B= ebenfalls nach links, also nach innen. Dadurch findet unter Vermittlung des zwischengeschalteten
Ölvolumens eine Verdrängung des Kolbens 3 des im Wagen b untergebrachten Aggregates
A statt. Der Kolben 3 verschiebt sich also nach links und verschiebt gleichzeitig
damit ebenfalls den Kolben 2 nach links. Dieser nimmt mit seiner Nase 17 den Bolzen
26 der Wiege 24 ebenfalls mit nach links, so daß diese Wiege um ihren Mittelpunkt
21 genau dieselbe Linksdrehung vollführt wie im früher beschriebenen Fall, wo die
Kolben sich entgegengesetzt aus der Mittellage wegbewegt haben. In dem jetzigen
Fall erfolgt diese Drehung -der Wiege 24 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn ohne
Mithilfe der Nase 18 des Kolbens 3 und des Bolzens 25 der Wiege.
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Der Kolben 2 bewirkt durch die schon mehrfach beschriebene Ölverdrängung
seinerseits eine Bewegung des Kolbens 59 der Kupplung Bz' nach links, also nach
außen. Dadurch wird auch der Kolben 6o der Kupplung B3 nach innen verdrängt. Es
wiederholt
sich im Wagen c derselbe eben für den Wagen b beschriebene
Vorgang. Schließlich wäre noch zu erwähnen, daß der Kolben 61 der Kupplung B3' ebenfalls
nach außen verdrängt wird.
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Für den Fall nun, daß der Zug nicht vom Wagen a, sondern vom Wagen
c aus gesteuert wird, würde zunächst einmal in der weiter oben beschriebenen Weise
der wirkende Wellenstumpf 23 nicht durch den Hebel P3, sondern durch den Hebel Ps'
unter Vermittlung der zwischengeschalteten Üldruckvorrichtung betätigt werden. In
diesem Fall werden dieselben Bewegungen wie.vorher beschrieben stattfinden mit der
Ausnahme, daß zwar der Kolben 61 der Kupplung B3' nach links, also nach außen, sämtliche
anderen Kupplungskolben des ganzen Zuges aber nach rechts verdrängt werden. Dementsprechend
werden also auch die Kolben 2 und 3 der Aggregate in den Wagen b und a aus ihrer
Mittelstellung nicht nach links, sondern nach rechts verdrängt (Abb.8). In diesem
Fall wird die Nase 18 des Kolbens 3 den Bolzen 25 der Wiege 24 mit nach rechts
nehmen, während die Nase 17 des Kolbens :2 und der Bolzen 26 der Wiege 24 nicht
in Eingriff kommen. Es wird die Wiege 24 wiederum entgegen .dem Uhrzeigersinn gedreht
werden.
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Aus den Abb. ii und 1a geht deutlich hervor, daß in den zuletzt beschriebenen
Fällen, d. h. in den Fällen, wo sich die Kolben 2 und 3 der Aggregate A in derselben
Richtung bewegen, gleichgültig nach rechts oder links, eine Betätigung dieser Aggregate
durch ihren Wellenstumpf 23 bzw. durch den Schmetterlingskörper 27 unmöglich ist.
Abb. i i zeigt deutlich, daß im ersten Fall der. Schmetterlingskörper 27 mit seiner
Nase 29 auf dem Kolben 3 aufliegt, also verriegelt ist, während im anderen Fall
die Nase 28 auf dem Kolben 2 aufliegt und ebenfalls eine Verriegelung herstellt.
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Selbstverständlich kann die Betätigung der Steuerungen auch von dem
Aggregat A jeder beliebigen Einheit erfolgen unter der Voraussetzung, daß sich das
ganze System vor Beginn der Betätigung in der Ruhe-Mittel-Lage befindet.
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Wenn z. B. die Betätigung der ganzen Steuerung von dem Wagen b aus
erfolgen soll (Notbremse), so wird im Aggregat A des Wagens b der Schmetterlingskörper
27 die Kolben 2 und 3 auseinandertreiben und die Ölvolumina, bei der angenommenen
Fahrtrichtung nach rechts, nach dem Wagen a zu in der Fahrtrichtung, nach dem Wagen
c zu gegen die Fahrtrichtung verdrängen. Im Aggregat A des Wagens
b nehmen also die Kolben 2 und 3 die in Abb. 6 dargestellte Stellung ein,
im Wagen a die Stellung des Bildes 8, im Wagen c die Stellung des Bildes 7. Die
drei Wiegen 24 sämtlicher Aggregate haben genau gleichzeitig und gleichmäßig die
gleiche Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ausgeführt.
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Wenn im Ausführungsbeispiel angenommen ist, daß die neue Vielfachsteuerung
die Steuerungsorgane der einzelnen Wagen eines Zuges betätigt, so ist sie ebensogut
überall dort verwendbar, wo es sich darum handelt, von einer einzigen Betätigungsstelle
aus in beliebig vielen, gleichartig ,eingerichteten und zusammengeschlossenen Einheiten
gleichzeitig und gleich schnell die gleiche Bewegung ausführen zu lassen.