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Antrieb für in beiden Richtsingen schaltbare Schaltwerke Die Erfindung
betrifft einen Antrieb für in beiden Richtungen schaltbare Schaltwerke durch. ein
beispielsweise aus Druckluft bestehendes Druckmittel, welches -während des Schaltens
dauernd in der einmal eingestellten Richtung auf den zugehörigen Kolben wirkt, während
die Schaltwerkswelle durch eine steuerbare, unter dem Einfluß des Motorstromes stehende
Haltevorrichtung auf den vollen Schaltstellungen festgehalten wird. Das Neue und
Erfinderische wird darin. gesehen, daß das Kraftmittel der Haltevorrichtung in beiden
Schaltrichtungen von einem besonderen Fortschaltrelais gesteuert ist, dessen mit
einer Vorerregung der Haltevorrichtung verbundene Erregung in den Zwischenstellungen
des Schaltwerks erhöht wird.
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Die Verwendung von Fortschaltrelais bei Schaltwerksteuerungen ist
an sich seit langem bekannt. Bei den bisher üblichen Anordnungen dieser Art wirkt
jedoch das Fortschaltrelais nicht wie bei der Erfindung auf die mechanische Haltevorrichtung
des Schaltwerks, sondern auf das Antriebsorgan. So beeinflußt bei einer der bekannten
Schaltungen der Motorstrom die Haltevorrichtung nicht mittelbar über die Fortschaltrelais,
sondern unmittelbar :dadurch, daß - er das Solenoid der Haltevorrichtung durchfließt.
Das Haltesolenoid, welches vom Motorstrom durchflossen wird, ist aber kompliziert
und teuer. Abgesehen davon arbeitet es in keiner Weise feinstufig, da es die verhältnismäßig
große Haltekraft für das Schaltwerk ausüben muß. Verwendet man dagegen gemäß der
Erfindung ein zusätzliches Fortschaltrelais, so ergibt sich eine erheblich einfachere
Anordnung und trotzdem eine bessere Wirkungsweise. Das zum Halten dienende Solenoid
wird in diesem Falle lediglich vom Steuerstrom durchflossen und kann daher einfach
ausgeführt werden.
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Es ist auch schon eine Schaltanordnung bekanntgeworden, die zur selbsttätigen
Steuerung von Kontrollerschaltwalzen elektrischer Fahrzeuge vermittels vom Fahrstrom
beeinflußter Relais dient, bei welcher das Drehen der Schaltwalze in dem einen Sinne
unter Zuhilfenahme einer durch die Fahrkurbel gespannten Feder erfolgt. Ein wesentlicher
Unterschied zwischen dieser und der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß
bei der letzteren in beiden Richtungen durch das gleiche Druckmittel unter Überwachung
durch den Motorstrom geschaltet werden kann, während bei der bekannten Vorrichtung
nur eine Steuerung des Schaltwerks vermittels eines Relais m einer Schaltrichtung
möglich ist. Wollte man die bekannte Einrichtung
sinngemäß anwenden,
um die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, so müßten alle Trieb- und
Sperrteile doppelt vorgesehen werden. Das ist aber zweifellos eis ganz erheblicher
Nachteil.
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Ein Ausführungsbeispiel der neuen Schält= «verksteuerung ist in Abb.
i der Zeichnung dargestellt. Die Abb. 2 zeigt schematisch die Starkstromkreise.
Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt durch vier Motoren, deren Anker mit A1 bis A,
und deren Felder mit F, bis F4 bezeichnet sind. Die Widerstände sind mit R1 bis
R5 und R7 bis Rio bezeichnet. Die aus Abb.2 ersichtlichen Steuerelemente sind in
ihrer Steuerstromschaltung auch in Abb. i dargestellt. Die Widerstände werden von
den Nockenschaltern 21 bis 31 geschaltet, welche ihrerseits von der N ockenwalze
C3 (Abb. i ) gesteuert werden. Die Nocken und die Nockenkontakte sind in Abb. i
der Einfachheit halber fortgelassen. Die Nockenwalze C3 mit den Stellungen i bis
i 8A wird von dem Druckmittelantrieb M bewegt.
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Dem Starkstromkreis wird der Strom über den Stromabnehmer T, den Leistungsschalter
L', welcher von dem Höchststromschalter M' gesteuert wird, zugeführt. Cl ist der
Fahrtwendeschalter und C2 der Führerschalter. Die vier Motoren sind zu aus je zwei
parallel geschalteten Motoren bestehenden Gruppen zusammengefaßt; jeder dieser Motorgruppen
ist eine Hauptstromspule Ni bzw. N. eines Fortschaltrelais N zugeordnet.
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Der Antrieb 111 besteht aus zwei einander entgegenwirkenden Kolben
6o und 61, welche in einem Zylindergehäuse 62 laufen und über einen Zahntrieb 63
auf die Schaltwerkswelle 6¢ wirken. Diese ist mit der Nockenwalze C3 verbunden,
von welcher nur die beiden Steuernocken32, 52 und 33, 53 in Abb. i dargestellt sind.
Das Druckmittel wird dem Zylinder über die Druckleitung 65 und ein Umschaltventil,
welches aus den beiden Einzelventilen 66 und 67 besteht, zugeführt. Die beiden Ventile
66 und 67 sind mechanisch miteinander verbunden, so daß sie durch einen einzigen
Elektromagneten 68 gesteuert werden können. Die beiden Ventile sind durch eine Feder
68' in der in der Zeichnung dargestellten Lage festgehalten, solange der Magnet
68 nicht erregt wird. Bei dieser Lage der Steuerelemente strömt das Druckmittel
von der Druckleitung 65 über die Leitung 69 zum Kolben 6o, so daß das Schaltwerk
die Stellung i einnimmt und den Steuernocken 32 geschlossen hält. Außerdem sind
in dieser Stellung, wie sich aus dem Punktschema der Abb. 4 ergibt, die Nockenschalter
21 und 27 geschlossen (man vergleiche auch Abb.2). 75 ist eine Flüssigkeitsnachfüllung;
mit 70 und 79 sind Luftauslaßstutzen bezeichnet. Wenn der Elektromagnet 68 erregt
wird, werden die Ventile 66 und 67 umgestellt, und die vor dem Kolben 6o befindliche
Luft strömt über die Leitung 69 und den Auslaß 7o nach .aü&n. Andererseits strömt
Druckluft von .der. Zuführungsleitung 65 über das Ventil 66, die C)ffnung 71 zum
Ventil 67, die Leitung 72 zu dem Gefäß 73, welches Flüssigkeit enthält. Als Füllflüssigkeit
74 wird vorzugsweise eine nicht gefrierende Flüssigkeit, beispielsweise Glycerin
oder Alkohol, verwendet. Die Flüssigkeit wird durch das Druckmittel, beispielsweise
Luft, über die Leitung 76 und die einstellbare Öffnung 77 vor den Kolben 61 gedrückt.
Die Schraube 78 dient zur Einstellung der öffnung 77; die Geschwindigkeit der Schaltwerksbewegung
kann also durch die Schraube 78 eingestellt werden.
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Die das Schaltwerk auf jeder vollen Schaltstellung anhaltende Vorrichtung
L besteht aus einer Scheibe 8 i, welche an ihrem Umfange mit Kerben versehen ist.
In die Kerben greift ein Hebe182, und zwar mit einer größeren oder geringeren Kraft,
je nachdem der an seinem Hebelarm angreifende Elektromagnet 83 mehr oder weniger
erregt ist. Bei voller Erregung des Magneten 83 hält der Hebel 82 den Druckmittelantrieb
M entgegen seiner Antriebskraft fest.
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Zur Inbetriebnahme des Fahrzeugs wird der Steuerstromschalter 8o in
seine linke Stellung bewegt. Der Fahrtwendeschalter Cl wird je nach der Fahrtrichtung
in die Stellung R oder V umgelegt. Außerdem wird der Führerschalter C2 in die Stellung
S bewegt. Befindet sich der Fahrtwendeschalter in der Vorwärtsstellung, dann ist
für die Steuerwicklung 35 des Fahrtwenders 3¢ folgender Stromkreis geschlossen:
Vom Stromabnehmer T über den Steuerstromschalter 8o, die Beläge 9o und 9i des Führerschalters
C2, den rechten Belag des Fahrtwendeschalters Cl, die Wicklung 3 5, die Beläge 96
und 97 des Fahrtwenders, den Widerstand R11, den Kontakt des Höchststromausschalters
M, den Leistungsschalter L' über die in der ersten Stellung des Schaltwerks
geschlossenen Nockenkontakte 32 der Nockenwalze C3 zur Erde. Der Leistungsschalter
wird also zugleich mit dem Fahrtwender eingeschaltet, wobei sein Anspringstromkreis
über einen nur in der ersten Stellung der Nockenwalze geschlossenen Kontakt 32,
52 fließt. Der Leistungsschalter L' schließt also seinen Hauptkontakt und gleichzeitig
einen Hilfskontakt i oo, welcher einen Haltestromkreis über die Kontakte des Höchststromausschalters
M', aber unter Umgehung der Kontakte 32 schließt (Nullschaltungszwang).
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Weiterhin fließt über den zweiten Hilfskontakt i o i des Leistungsschalters
L' ein Strom, welcher vom Kontakt 92 des Führerschalters
C2 über
den Hilfskontakt i o i, den geschlossenen Hilfskontakt ioz des Schützes G und die
Wicklung des Schützes S, die Wicklung des Magneten 68, den Widerstand R12 zur Erde
verläuft. Das Schütz S (Serienschütz) und der Magnet 68 werden zur gleichen Zeit
erregt. Durch das Serienschütz S wird (Abb. z) nunmehr ein Starkstromkreis hergestellt,
welcher folgenden Verlauf hat: Von dem Stromabnehmer T über den Leistungsschalter
L', die Wicklung des Höchststromausschalters M', die erste Motorengruppe, die Widerstände
R1 bis R5, das Schütz S, die Widerstände Rlo bis R7, die zweite Motorengruppe zur
Erde. Durch die Erregung des Magneten 68 wirkt, wie bereits beschrieben, das Druckmittel
auf den Kolben 6 i, so da.ß sich die Nockenwalze C3 entgegen der Pfeilrichtung bewegt.
Die Schraube 78 ist so eingestellt, daß die Schaltwerksgeschwindigkeit bei leichter
Last klein genug ist, um eine Überlastung der Motoren zu vermeiden. Bei der Schaltwerksbewegung
werden entsprechend der Abb. q., bis das Schaltwerk in die Stellung 9A gelangt,
sämtliche Widerstandsstufen R1 usw. des Motorstromkreises kurzgeschlossen. Die mit
i bezeichnete Stellung der Nockenwalze ist also gleichzeitig die Nullstellung und
die erste Betriebsstellung; in der Abb. q. sind beide Betriebszustände voneinander
getrennt dargestellt.
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Ist die Belastung groß oder wird gerade eine Steigung befahren, dann
wird das Fortschaltrelais N wirksam. In den Serienstellungen ist die Hebespule N3
des Fortschaltrelais dauernd schwacherregt, und zwar vom Stromabnehmer über den
Schalter 8o, die Beläge 9o und 92, die Spule N3, den Widerstand R13, den Belag 95
zur Erde. Die Schaltung der Hebespule ist in Abb.3 schematisch herausgezeichnet.
Diese schwache Vorerregung genügt aber nicht, um das Fortschaltreläis zum Anziehen
zu bringen. Das Fortschaltrelais wird vielmehr zwischen den vollen Schaltstellungen
des Schaltwerks, wie im nachstehenden näher beschrieben, zusätzlich erregt.
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Befindet sich die Nockenwalze C3 zwischen zwei vollen Schaltstellungen,
dann wird der Hebe18z der HaltevorrichtungL aus der jeweiligen Kerbe herausbewegt
und schließt dabei den Kontakt io3. Hierdurch wird zunächst, wie sich aus der schematischen
Abwicklung der Abb.3 ergibt, die Spule des Magneten 83 für die Haltevorrichtung
L erregt. Da die Spule des Magneten 83 im Nebenschluß zum Vorschaltwiderstand R13
der Hebespule N3 liegt, wird durch das Einschalten der Spule des Magneten 83 die
Erregung der Hebespule N3 erhöht. Das Fortschaltrelais N zieht nun an, sofern der
Strom in den beiden Stromspulen N1 und N2 groß genug ist, d. h. wenn die Magnetkraft
der drei Spulen Ni bis N3 die Kraft der Feder 37 überwindet (Abb. i). Das Fortschaltrelais
schließt somit seinen Kontakt N¢ und verstärkt dadurch (Abb. 3) die Erregung der
Spule 83. Gleichzeitig wird, wie sich aus Abb, 3 ergibt, die Erregung der Hebespule
N3 geschwächt. Durch - die Schwächung der Hebespule ist das Verbleiben des Fortschaltrelais
N in der angezogenen Stellung in erhöhtem Maße vom Motorstrom abhängig. Solange
es in dieser Stellung bleibt, wird aber durch die starke Erregung des Magneten 83
der Hebel so fest in die nächste Kerbe gedrückt, daß eine Weiterbewegung des Schaltwerks
nicht möglich ist. Erst wenn der Motorstrom, d. h. also die Erregung, in den Stromspulen
NI.
und N2 des Fortschaltrelais abgeklungen ist und daher der Kontakt N4 abfällt,
ist die Erregung des Magneten 83 (Abb. 3) so gering, daß die Haltevorrichtung L
das Schaltwerk freigibt und eine Weiterbewegung ermöglicht. Die Vorerregung der
Hebespule N3 kann durch Regelung des Widerstandes R13 eingesteht werden. ,, Ist
nun das Schaltwerk in der beschriebenen Weise in die letzte Serienstellung 9A ,gelangt,
dann kann die Fahrzeuggeschwindigkeit dadurch weiter erhöht werden, daß man den
Führerschalter C2 in die Parallelstellung P bewegt. In dieser Stellung wird das
Parallelschütz P und das Erdschütz 0 eingeschaltet. Der Erregerstromkreis für diese
beiden Schütze hat folgenden Verlauf: Stromabnehmer T, Schalter 8o, Belag 9o und
94 des Führerschalters C2, Nockenkontakt 33 der Nockenwalze C3, welcher in der Stellung
9A durch den Nocken 53 geschlossen ist, die Wicklungen der Schütze P und G, Erde.
Die Schütze P und G ziehen an. Dabei öffnet das Schütz G seinen Hilfskontakt ioa,
so daß das Schütz S abfällt und der Magnet 68 aberregt wird, d. h. der Schaltwerksantrieb
M umgesteuert wird. Gleichzeitig schließt das Schütz G seinen Hilfskontakt 104,
welcher einen Selbsthaltestromkreis schließt, so daß die Schütze G und P unabhängig
von dem Nockenschalter 33, 53 eingeschaltet bleiben. Der Starkstromkreis besteht
nunmehr aus zwei Parallelkreisen (Abb. z). Davon verläuft der eine vom Stromabnehmer
T über den Leistungsschalter L', den Höchststromausschalter M, die erste Motorgruppe,
den geschlossenen Nockenkontakt 25 (Abb. q.), die Widerstände R4 bis R1,
Schütz G zur Erde. Der andere Stromkreis verläuft vom Stromabnehmer T über
den Leistungsschalter L', den Höchststromausschalter M, das Schütz
P, die Widerstände R7 bis R10, Nockenkontakt 31 (Abb. q.), die zweite Motorgruppe
zur Erde. Bei der Rückbewegung des Schaltwerks werden
nun nach
dem Punktschema der Abb. ¢ die N ockenschalter der Reihe nach geschlossen, so daß
das Fahrzeug weiterhin beschleunigt wird. In der Parallelstellung des Führerschalters
C. ist der Belag 95 nicht wirksam, so daß die Hebespule N3 des Fortschaltrelais
auf den Parallelstellungen nicht erregt ist. Die Folge davon ist, daß ein höherer
Strom durch die Hauptstr omspulen N1 und N. fließen muß, um das Fortschaltrelais
zum Ansprechen zu bringen, d. h. auf den Parallelstellungen wird ein großer Motorstrom
zugelassen, so daß eine höhere Beschleunigung erzielt wird. Soll auch schon auf
den Serienstellungen ein schnellerer Betrieb hergestellt werden, dann wird der Führerschalter
C2 gleich in die Stellung P bewegt, so daß der Belag 95 auch beim Serienbetrieb
geöffnet und daher ein höherer Motorstrom zugelassen ist. Dieser Betrieb ist auf
solchen Teilen der Strecke anzuwenden, auf denen mit Rücksicht auf kurze Haltestellenentfernungen
eine rasche Beschleunigung geboten ist. Hat das Schaltwerk die Stellung 18a erreicht
und ist der Führerschalter in die Nullstellung zurückbewegt, dann können sofort
wieder, wie aus der Schaltung hervorgeht, die einzelnen Stufen von neuem geschaltet
werden.
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Für den Fall, daß der Führer das Schaltwerk auf einer bestimmten Stufe
anhalten will, bewegt er den Führerschalter C., in die Stellung ,;Anhalten« (A).
Auf dieser Stellung ist der Magnet 83 der Haltevorrichtung L über den Belag 93 des
Führerschalters unmittelbar an Spannung gelegt, so daß er voll erregt ist und das
Schaltwerk festhält. Wie sich aus dem Punktschema der Abb. ¢ ergibt, wird der Widerstand
R5 bei Serienfahrt zuerst kurzgeschlossen, und zwar durch Schließen des Nockenschalters
26. Der Kurzschluß des Widerstandes R;, bleibt auch während des gesamten übrigen
Betriebs, also auch auf allen Parallelstellungen bestehen, damit der Vorschaltwiderstand,
wie üblich, auf der ersten Parallelstellung kleiner ist als auf der ersten Serienstellung.