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Elektrisch betriebenes Fahrzeug, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke.
Es sind bereits Fahrzeuge bekannt, welche sowohl auf gewöhnlichen Strassen als auch auf bebautem Boden laufen können und welche von Elektromotoren angetrieben werden, die durch Kabel mit einer entsprechenden Stromquelle verbunden sind. Diese Stromquelle kann entweder ortsfest oder nach Erfordernis ortsbeweglieh sein. Es wurden bereits mehrere Einrichtungen vorgeschlagen, welche es ermöglichen sollen, das erwähnte Stromzuführungskabel derart anzuordnen, dass es dem Fahrzeuge gestattet, sich sowohl von der Stromansehlussstelle zu entfernen oder sich derselben zu nähern als auch notwendige Bewegungen auszuführen, ohne das in einer Kettenlinie herabhängende Kabel zu beschädigen.
Alle diese bisher gemachten Vorschläge weisen jedoch grosse Nachteile auf, die insbesondere auf das grosse Gewicht des Kabels zurückzuführen sind und darauf, dass das Kabel leicht in Unordnung gerät ; weiters treten immer Schwierigkeiten auf beim Auf-und Abrollen des Kabels von irgendeiner Trommel, selbst unter den gewöhnlichen und bequemsten Verhältnissen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung derart zu treffen, dass das erwähnte Auf-und Abrollen des elektrischen Kabels klaglos und selbsttätig vor sich geht. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass in die von einem ständig umlaufenden Elektromotor betätigte Antriebsvorrichtung für die Kabeltrommel eine Reibungskupplung eingeschaltet ist, welche bei Überschreitung eines bestimmten, durch den Zug des Kabels hervorgerufenen Gegendrehmomentes ein Abwickeln des Kabels gestattet.
In den Zeichnungen sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes schematisch
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zeigen verschiedene Ausführungsformen des Organes, welches dazu bestimmt ist, das Kabel beim Eintritt in das Fahrzeug zu stützen, die Fig. 6,7 und 8 zeigen Anordnungen, welche das regelmässige Aufrollen des Kabels auf der Trommel bewirken, in Fig. 9 ist eine Einrichtung dargestellt, welche es dem Kabel er- möglieht, sieh zu verdrehen, ohne auf das Fahrzeug oder auf die Trommel eine Kraftwirkung auszuüben, Fig. 10 zeigt eine Einrichtung, welche selbsttätig die Reibung in der Reibungskupplung für den Antrieb der Trommel vermindert, und Fig. 11 zeigt eine Einrichtung zur Verminderung der Erwärmung und Abnützung der Reibungskupplung für den Antrieb der Trommel.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erhält das als Traktor ausgebildete Fahrzeug den elektrischen Strom durch das Kabel 1, dass je nach Erfordernis an irgendeine ortsfeste oder ortsbewegliche Stromanschlussstelle angeschlossen ist. Das Kabel stützt sich auf eine Stiitze 2, welche geeignet ist, ein Halten des Kabels und eine Drehung um eine vertikale Achse zu gestatten, derart, dass es sich in jede vertikale Ebene einstellen kann, welche durch die vom Fahrzeug getragene Stützstange 3 gelegt werden kann.
Das Kabel läuft entlang dieser Stützstange 3 herunter und rollt sich auf der Trommel 4 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch denselben Motor angetrieben wird, welcher die Fahrbewegung des Fahrzeuges bewirkt, da er über ein Übersetzungsgetriebe 6 die Hinterräder des Fahrzeuges antreibt. Das Übersetzungsgetriebe kann eine Reibungskupplung enthalten und wird von den Steue, rhebeln 6'und 6"betätigt. Wenn die Trommel durch den Motor im Sinne des Aufrollen des Kabels
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von der Trommel gestattet, obgleich der Motor die Trommel immer im Sinne des Aufrollen des Kabels zu drehen sucht. Selbstverständlich kann dieselbe Einrichtung auch benützt werden, wenn ein Hilfsmotor für den Antrieb der Trommel verwendet wird.
Wenn die Geschwindigkeit, mit welcher das Kabel im Sinne des Aufrollens gezogen wird, derart geregelt ist, dass sie grösser ist als die grösste Geschwindigkeit, mit welcher sich das Fahrzeug der Stromanschlussstelle nähern kann, wird das Kabel immer in der richtigen Spannung erhalten, unabhängig von den vom Fahrzeug ausgeführten Bewegungen und das durchhängende Kabel kann sich dem Fahrzeug niemals in den Weg stellen, wenn die Anordnung entsprechend gewählt ist.
In allen Fällen müssen Einrichtungen vorgesehen sein, welche es dem Kabel gestatten, auf der auf dem Fahrzeug angebrachten Stütze zu gleiten und welche die leitende Verbindung vom Kabel zum Motor aufrechterhalten. Diese Einrichtungen sind jedoch bereits bekannt, für jeden Fachmann sehr einfach und bilden keinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die auf dem Wagen angebrachte Stütze für das Kabel kann am Ende einer fixen vertikalen Stange vorgesehen sein, wie dies in den Fig. 1 und 3 dargestellt ist ; sie kann auch auf einer geneigten Stange angebracht sein, welche um den Befesti- gtmgspunkt auf dem Fahrzeug schwenkbar ist, derart, dass sie sich in jede vertikale Ebene einstellen kann, welche durch die genannte Stütze hindurchgeht, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist.
Man kann auch eine Stütze verwenden, welche oben eine grosse Oberfläche aufweist, z. B. bogenförmig ausgebildet ist, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, um das herabhängende Kabel derart zu stützen, dass es in jeder Stellung vom Fahrzeug abgehalten wird, welche das Fahrzeug während seiner Bewegungen auf dem Terrain einnehmen kann. Die Wahl der passendsten Form für diese Stütze hängt natürlich von der den lokalen Umständen angepassten Anbringungsart ab und davon, ob die Trommel auf dem Fahrzeug selbst oder getrennt davon montiert ist, ferner von dem Gewicht und der Länge des Kabels, welches gestützt werden soll, und von der Natur des verwendeten Fahrzeuges.
Die Übertragungsmeehanismen iür die Fahrbewegung des Fahrzeuges und für die Bewegung der Trommel, ebenso wie die Steuereinrichtungen für diese Bewegungen können je nach den Umständen verschieden sein und bilden ebenso wie die Art ihrer Anbringung keinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Es ist klar, dass man bei der vorliegenden Einrichtung Elektromotoren verwenden kann, die im Leerlauf angelassen werden und sich fortlaufend und gleichförmig weiterdrehen, wodurch Reguliereinrichtungen überflüssig werden und wodurch es möglich ist, Dreiphasen-Induktionsmotoren zu verwenden. In diesem Falle wird die Fahrbewegung des Fahrzeuges mittels eines Wechselgetriebes bewirkt, welches geeignet ist, die Fahrtrichtung umzukehren.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind einige wichtige Spezialeinriehtungen angebracht. Diese Einrichtungen haben den Zweck, eine grössere Stabilität des Fahrzeuges gegenüber den durch die Spannung des Kabels ausgeübten Kippkräften zu gewährleisten, welche immer auf einen über dem Boden liegenden Punkt einwirken ; dem Chassis des Fahrzeuges die notwendige Festigkeit zu geben, gegenüber der durch alle diese Apparate notwendigen Belastung ; soweit als möglich alle Torsionsund Biegungskräfte, welche das Kabel auf das Fahrzeug und auf die Trommel ausüben könnte, zu vermeiden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Motor 5 so niedrig als möglich in der Längsachse des Fahrzeuges angeordnet, um den Sehwerpunkt der ganzen Konstruktion in die Mitte und so tief als möglich zu bringen, um das Kippmoment unwirksam zu machen. Das Gehäuse des genannten Motors sowie alle
Gehäuse für die Transmissions-und Steuerorgane sind derart ausgebildet und angebracht, dass sie mit dem Chassis des Fahrzeuges ein Stück bilden, um sie möglichst fest und widerstandsfähig zu machen.
Die drehbare Stütze 2 für das Kabel 1 ist in diesem Falle auf einer hohlen Säule 10 montiert, die auf dem Chassis des Fahrzeuges angebracht ist und eine Umleitungsscheibe 8 führt das Kabel zur Trommel 4, die ebenfalls auf dem Fahrzeug montiert ist. Diese Umleitungsscheibe ist derart angebracht, dass sie eine gute Verteilung des Kabels auf der Trommel sichert. Sie wird von einem Bügel 11 getragen, welcher die Säule 10 umgreift und längs dieser Säule gleiten kann. Dieser Bügel besitzt ein mit Gewinde versehenes Auge 12 für eine Schraube M, welche sich in beiden Drehrichtungen drehen kann, gegen Längsbewegung jedoch gesichert ist.
Der Antrieb dieser Schraube, welche die Verstellung der Umleitungs- seheibe 8 im vertikalen Sinne bewirkt, ist wie folgt ausgeführt : Am unteren Ende der Schraube sind zwei
Kegelräder angebracht, von welchen jedes in einer Drehrichtung leer läuft. Diese Kegelräder greifen in ein weiteres Kegelrad 15 ein, welches mittels der Welle 16 und der Kegelräder 1'7 von der Trommel aus angetrieben wird. Je nachdem sieh die Trommel im Sinne des Aufrollen oder des Abrollens dreht, wird die Umleitungsscheibe 8 mittels des beschriebenen Übertragungssystems gehoben oder gesenkt,
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es sich abrollen soll.
Der Antrieb der Trommel wird ähnlich wie in den vorhergehenden Fällen bewirkt ; der Fahrmotor treibt unter Vermittlung irgendeiner Transmission M, 19, 20 die eine Scheibe 21 einer Reibungskupplung. deren andere Scheibe 22 mit der Trommel 4 fest verbunden ist.
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Eine Feder 23, deren Spannung mit Hilfe der Schraube 24 reguliert werden kann, gestattet den Andruck zwischen den beiden Scheiben der Reibungskupplung nach Belieben einzustellen. Von diesem Andruck hängt die Spannung des Kabels ab, da je nach dieser Spannung ein Gleiten in der Reibungkupplung stattfindet, welches dem Kabel gestattet, sich abzurollen, obgleich der Motor die Kupplung im Sinne des Aufrollen antreibt.
Natürlich kann statt dieses Antriebes der Trommel auch eine andere gleichwertige Einrichtung verwendet werden, z. B. eine starke Feder, verbunden mit einer geeigneten Bremsvorrichtung oder auch ein Hilfselektromotor, dessen Geschwindigkeit verlangsamt werden kann, der zum Stillstand gebracht werden kann oder gegebenenfalls reversiert werden kann, ohne dass die Stromzuleitung unterbrochen wird, ohne zu Unzukömmlichkeiten Anlass zu geben, d. h. ein Motor, der für diesen speziellen Fall berechnet und gebaut ist.
Die Verstellung der Umleitungsseheibe kann auch durch irgendwelche andere Mechanismen bewirkt werden, z. B. kann ein Exzenter 25 (Fig. 7) verwendet werden, welches mit einer Stange 26 zusammenwirkt, die mit dem Auge 11, welches die Umleitungsscheibe 8 trägt, fest verbunden ist ; das genannte Exzenter 25 kann mittels irgendeiner Transmission 27, 28 mit der Trommel 4 verbunden sein. Man kann auch eine Stange 29 (Fig. 8) verwenden, welche zwei einander entgegengesetzt gleiche Gewinde aufweist, in welche ein Daumen 30 eingreift, der mit dem die Scheibe 8 tragenden Auge 11 verbunden ist, wobei die Stange 29 mittels irgendeiner geeigneten Übersetzung von der Trommel aus angetrieben wird.
Um die Unzukömmlichkeiten zu vermeiden, welche von dem Bestreben des Kabels, sich selbst aufzurollen oder von den Veränderungen der Spannung des Kabels oder von den Bewegungen des Fahrzeuges herrühren, kann man eine Einrichtung verwenden, welche in Fig. 9 schematisch dargestellt ist.
Sie besteht aus einer drehbaren Kupplung, welche die mechanische und elektrische Verbindung des Kabels gewährleistet, dabei aber den Teilen, aus welchen sie zusammengesetzt ist, gestattet, sich gegeneinander zu verdrehen.
Bei dieser Einrichtung sind die beiden miteinander leitend zu verbindenden Enden l'und 2" (Fig. 9) des Kabels an den im Schnitt dargestellten Kupplungshälften 31'und 3r befestigt. Diese beiden Hälften sind so miteinander verbunden, dass sie sich zwar gegenseitig in ihrer gemeinsamen Längsachse verdrehen, jedoch nicht in axialer Richtung entfernen können.
Die eigentlichen leitenden Seelen des Kabels, im vorliegenden Falle drei, sind einerseits zu isolierten Schleifringen 32', anderseits zu ebenfalls isolierten federnden Kontaktknopfen 32"geführt, die eine leitende Verbindung mit den Schleifringen 32' bilden und für den Fall, dass sich die beiden Kupplungshälften gegeneinander verdrehen, auf den Schleifring- 32'gleiten und auf diese Weise die leitende Verbindung zwischen den beiden zu verbindenden Kabcltcilen immer aufrechterhalten.
Es könnte unter Umständen vorkommen, dass auf das Kabel plötzlich ein zu starker Zug ausgeübt wird. Um dies zu vermeiden, kann man eine Einrichtung verwenden, welche geeignet ist, selbsttätig den Andruck der beiden Teile der zwischen der Trommel und dem Antriebsmotor vorgesehenen Reibungskupplung zu regeln. In Fig. 10 ist eine hiezu geeignete Einrichtung dargestellt. Bei dieser Einrichtung ist die Scheibe 2, auf welche sich das Kabel 1 bei seinem Eintritt in das Fahrzeug stützt, auf einem Stück 2' montiert, dass sich auf der Stützstange 3 drehen kann.
An dieses Stück 2'ist bei 31 eine Stange angelenkt, welche mittels des zweiarmigen Hebels 32 oder einer andern geeigneten Übertragungsvorrichtung die Verstellung der Seheibe 33 der Reibungskupplung in bezug auf die zweite Scheibe 34 bewirkt, derart, dass die zur Erreichung der gewünschten Reibung notwendige Anpressung erreicht wird ; der Zug des Kabels 1 sucht das Stück 2 in jenem Sinne zu verdrehen, welcher eine Entfernung der beiden Scheiben 33 und 34 voneinander bewirkt, wodurch eine Verminderung des Reibungsdruekes eintritt. Durch diese Einrichtung wird der Reibungsdruck selbsttätig durch die Spannung des Kabels geregelt und in dem Falle, wo die Spannung zu gross werden sollte, wird ein rasches und fast vollständig freies Gleiten in der Reibungskupplung erzielt, welche die Trommel antreibt.
Bei den beschriebenen Einrichtungen, wo die Bewegung der Trommel durch ein Reibungsgetriebe erfolgt, kann sich, wenn das Fahrzeug eine beträchtliche Geschwindigkeit annimmt und verschiedene Bewegungen ausführt, die Reibungskupplung zu stark erwärmen und rasch abnutzen. Um diesen Übelstand zu vermeiden, kann man die in Fig. 11 dargestellte Einrichtung verwenden. Bei dieser Einrichtung ist in das Übertragungssystem, welches die Trommel 4 antreibt, ein Differentialgetriebe eingeschaltet, welches zwischen den beiden Teilen der Kupplung, d. h. zwischen den beiden Scheiben 33 und 34, die durch eine nicht dargestellte Feder aneinandergedrückt werden, ein gegenseitiges Gleiten ermöglicht.
Die Scheibe 33 wird in diesem Falle von einer Welle 36 angetrieben, auf welcher das Planetenrad 37 eines gewöhnlichen Differentialgetriebes montiert ist. Das zweite Planetenrad 88 wird mittels der Welle 39 von dem Motor angetrieben, der die Trommel 4 in Drehung versetzen soll. Auf der Pfanne 40, welche die
Planetenräder trägt, ist ein Schneckenrad 41 montiert, welches in die Schnecke 42 eingreift, die über die
Kegelräder 43 und das Zahnradgetriebe 44 von der Trommel 4 angetrieben wird. Der Trebling 44 ist lose auf die Welle 45 aufgesetzt und mit ihr bei einer Drehungsrichtung durch ein Steigrad 46, in das ein mit der Welle 45 verbundener Sperrzahn eingreift, verbunden.
Ein anderes Steigrad 47 ist ebenfalls
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des Fahrzeuges verbundenen Sperrzahn verhindert wird. Durch diese Einrichtung wird, wenn sich das Fahrzeug der Stromentnahmestelle nähert, das Aufrollen des Kabels durch die Trommel 4 bewirkt, die von der zur Scheibe 33 führenden Welle 36 gedreht wird. Dabei drehen sich die Planetenräder am Platze, da sich die Pfanne nicht drehen kann, weil die Bewegung der Schneckenübersetzung 41, 42 nicht um- kehrbar ist ; ausserdem ist sie aber auch blockiert durch das Steigrad 47. Wenn sich umgekehrt das Fahrzeug von der Stromentnahmestelle entfernt und die Trommel zwingt, sich in einem solchen Sinne zu drehen, dass sich das Kabel abrollt, wird das Zahnrad 44 mitgenommen und infolgedessen die Übersetzung 45, 43, 42, 41 in Drehung versetzt.
Die Pfanne, welche die Planetenräder trägt, kommt in mehr oder weniger schnelle Drehung, wodurch die Bewegung der Welle 36 sieh verlangsamt bis zum Stillstand.
Selbstverständlich kann die Verminderung der Geschwindigkeit jedem besonderen Fall angepasst werden, indem man das Übersetzungsverhältnis zwischen den verschiedenen Rädern des gesamten Systems entsprechend wählt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Elektrisch betriebenes Fahrzeug, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, dessen Motor mittels eines auf einer Trommel aufgewickelten Kabels gespeist wird, wobei die Kabeltrommel einen von der Spannung des Kabels beeinflussten Reibungsantrieb erhält, so dass eine gleichmässige Spannung des Kabels erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass in die von einem ständig umlaufenden Elektro- motor unmittelbar betätigte Antriebsvorrichtung für die Kabeltrommel eine Reibungskupplung H, 33,. 34) eingeschaltet ist, welche bei Überschreitung eines bestimmten durch den Zug des Kabels hervorgerufenen Gegendrehmomentes ein Abwickeln des Kabels gestattet.