<Desc/Clms Page number 1>
Schaltwerk.
Bei Betätigung mehrerer örtlich auseinander liegender Apparate von einer Befehlsstelle, ob diese nun auf mechanischem oder auf elektrischem Wege wie beispielsweise in der Vielfachsteuerung von elektrischen Triebfahrzeugen oder in der Fernschaltung von elektrischen Unterwerken erfolgt, ist es notwendig, das Betätigungsorgan an der Befehlsstelle mit den zu betätigenden Maschinen und Apparaten entweder unmittelbar zu kuppeln oder unter Verwendung von Hilfsmotoren und entsprechenden Leitungen (Druckluftleitung, elektrische Leitung od. dgl. ) zu verbinden oder zu kuppeln.
Für den besonderen Fall der elektrischen Verbindungen sind im ersteren Fall Starkstromverbindungsleitungen erforderlich, während im zweiten Falle beispielsweise mit Schwachstrom betätigte Befehlsleitungen und von diesen beeinflusste Schaltapparate notwendig sind. Diese können als Einzelschützen oder als Schaltwerk ausgebildet sein. Die letzteren haben den Vorteil, dass sie wesentlich weniger Steuerleitungen benötigen.
EMI1.1
Apparate und Maschinen unmittelbar einzeln gekuppelt bzw. betätigt, oder es können auch Servomotoren verschiedener Art verwendet werden. Diese letzteren können entweder mit vielen Leitungen oder mechanischen Verbindungen für jede Stufe befohlen oder nur angeregt werden, worauf sie die übrigen Stufen selbst betätigen.
Es sind Schaltwerke bekannt, die Druckluft od. dgl. zur Betätigung des Schaltwerkes verwenden und dadurch für die örtliche Aufstellung desselben unabhängig von der Befehlsstelle werden. Solche Schaltwerke eignen sich auch für Vielfachsteuerungen von Fahrzeugen, doch besitzen sie den Nachteil, dass in diesem Fall durch den ganzen Zug Druckluftleitungen verlegt werden müssen. Die Betätigung ist ausserdem stets abhängig vom Vorhandensein von Druckluft. Die Schaltgeschwindigkeit derartiger oder auf ähnlichem Prinzip aufgebauter Schaltwerke ist auch von dem jeweils vorhandenen Luftdruck und von der Strömungsgeschwindigkeit der Luft anhängig. Bei ungenügendem Luftdruck wird die Schaltung schleichend werden, was für elektrische Schaltungen unbrauchbar ist.
Es sind auch Schalteinrichtungen bekanntgeworden, bei denen die elektrische Schaltung stufenweise und sprunghaft nach ein oder nach beiden Schaltrichtungen erfolgt. Die Einrichtungen sind aber derart, dass beispielsweise zum Umkehren der Schaltrichtung stets der Einbau komplizierter Wendegetriebekombinationen notwendig wird, die von Hand aus umgesteuert werden müssen. Es sind auch handbetätigte Schalteinrichtungen bekannt, bei denen die Übertragung vom Handrad auf den Schaltapparat in gewissem Sinne gleitend erfolgt, d. h. einer bestimmten Schaltstellung des Handrades nicht auch eine bestimmte Stellung des Schaltapparates entspricht.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Schaltwerk, das aus dem eigentlichen Schaltorgan und einem Steuerapparat für dessen selbsttätige Fort- schaltung durch Entspannung elastischer Mittel (Federn, Luftkissen od. dgl. ) besteht, die durch die Schaltbewegungen des Steuerapparates gespannt werden. Das wesentliche Kennzeichen der Erfindung besteht darin, dass der Steuerapparat für beide Schaltrichtungen gleichsinnig arbeitet.
Das erfindungsgemässe Schaltwerk besitzt keinen der angegebenen Mängel. Es kann unabhängig von irgendeinem Druckmittel oder händischer Kraftübertragung rein elektrisch betätigt werden und hat daher zur Betätigung nur das Vorhandensein von elektrischem Strom zur Voraussetzung..
Das erfindungsgemässe Schaltwerk ist dadurch sowohl für direkte als auch indirekte Betätigung geeignet, was namentlich für Vielfachsteuerung wesentlich ist. Die Schaltung erfolgt nach beiden Schaltrichtungen stufenweise und sprunghaft ohne Verwendung komplizierter Wendegetriebekombinationen,
<Desc/Clms Page number 2>
wobei sowohl der Steuerapparat als auch der Antrieb des Steuerapparates für beide Schaltrichtungen gleichsinnig arbeitet.
Die einzelnen Stufenschaltungen sind streng voneinander getrennt. Eine Überspannung der Feder für mehr als einen Schaltschritt ist nicht möglich. Es ist also jeder Schaltschritt für sich beim Gegenstand der Erfindung ein einheitliches Ganzes, das durch die Spannung und Entspannung der Feder für diesen Schaltschritt definiert ist.
Beispielsweise stellt Fig. 1 eine spezielle Ausführungsmöglichkeit dar, bei der Elektromotorenantrieb für das Schaltwerk mit indirekter, durch Stromwächterrelais 8 gesteuerter Einschaltung, des Schaltwerksmotors 2 angenommen wurde. Der Schaltwerksmotor kann natürlich auch direkt geschaltet werden. Als Sehaltapparat wurde eine Kontrollerwalze 10 eingezeichnet, doch kann an deren Stelle irgendein anderer Schaltapparat zur Ausführung von elektrischen oder mechanischen Schaltungen treten.
Die Funktion des Schaltwerkes ist folgende : Durch Drehen des Schalters 2 aus der Stellung "Null"in die Stellung "Ein" wird bei in der Ruhestellung befindlichen Schaltwerk über Verriegelungskontakte 3, 4 und 73 auf den Kolbenstangen 5 und 6 und bei geschlossenen Kontakten 7 des Strom- wächterrelais 8, das den Schalttakt gibt, das Schütz 9 eingeschaltet, und der Schaltwerksmotor 2 erhält über die Schützenkontakte 11 Strom und läuft an. Dieser spannt etwa über das Vorgelege 12 Stange 6 und Federteller 13 die mit Vorspannung eingelegte Rückzugfeder-M und die Einschaltfeder 15.
Wenn der Federteller 13 einen bestimmten eingestellten Hub erreicht hat, wird über ein Hebelsystem 16 (oder Räderwerk) die Stufensperre 17 nach Fig. 1, 2, 3 und 4 für die Schaltwelle (etwa eine Kontrollerwalze) 10 wie später noch beschrieben für einen Augenblick aufgehoben. Die gespannte Einschaltfeder 15 wird in diesem Augenblick über den Federteller 18, Stange 5, Zahnstange 19 und Zahnrad 20 (oder einem andern Kraftübertragungssystem), die Kontrollerwalze 10 im Pfeilsinn 21 vorwärts drehen. Mit dem Vorgelegerad 20, das lose auf der Kontrollerwelle 22 sitzt, ist fest ein Sperrad 23 verbunden, durch das über Klinken 24 die fest mit der Kontrollerwalze verbunden sind, für die Drehrichtung 21 die kraftschlüssige Verbindung zwischen Vorgelegerad 20 und Kontrollerwalze 10 hergestellt ist.
Die Wirkungsweise der Stufensperre ist in Fig. 3 dargestellt. Die Bewegung der Steuerstange 16 wird mittels des Hebels 25 auf die Sperre 17 übertragen. Die Sperre 17 hinwieder sitzt an einem Hebel 26, der infolge des Zuges der Feder 27 stets die fest mit der Kontrollerwalze verbundene Sperrscheibe 28 und damit auch die Kontrollerwalze 10 in ihrer Lage festzuhalten sucht. An dem Hebel 25 ist ein Daumen- hebel 29 an einem Drehpunkt befestigt, der durch einen Anschlag 30 mit dem Hebel 25 starr verbunden wird, wenn dieser im Sinne des Pfeiles 31 schwingt. In der entgegengesetzten Richtung ist der Daumenhebel 29 mit dem Haupthebel 25 nicht fest verbunden und kann keinerlei Kraft äussern.
Bewegt sich nun das Gestänge 16 in der Richtung des Pfeiles 32 und schwingt der Hebel 25 und mit ihm 29 in der
Richtung des Pfeiles 31, so stösst er an den Hebel 26, wodurch die Federkraft der Feder 27 überwunden und die Sperre 17 aus der Sperrscheibe 28 28 herausgehoben wird. Da diese Auslösung nur im Augenblick des Durchschwingens des Hebels 25 erfolgt und gleich wieder behoben wird, springt die Sperre 17 nach diesem Augenblick sofort wieder in die nächste Ausnehmung der Sperrscheibe 28 ein und verhindert die Weiterdrehung der Kontrollerwalze 10 und damit auch des Vorgelegerades 20 und des Schaltwerk- triebes 5 und 19 (Zahnstange). Das kleine Federchen 33 hält den Daumenhebel 29 ohne wesentliche
Kraftausübung in der Strecklage gegenüber 25.
Die mehrfache Hebelübertragung zur Betätigung der
Sperre 11 wurde nur, um Überdeckungen in der zeichnerischen Darstellung zu vermeiden, gewählt.
Bei der Ausführung kann wie in Fig. 4 dargestellt, der Daumenhebel 29, der Anschlag 30 und die Feder 33 direkt an der Stange 6 angebracht werden und den Sperrklinkenhebel 26 betätigen.
Für die Schalthubbegrenzung der Kontrollerwalze kann alternativ beispielsweise ein Hemm- werk nach Fig. 5 Verwendung finden. Das Sperrad 28 ist fest mit der Kontrollerwalze verbunden und die Zahnteilung ist derart, dass eine Teilung einer Stufenschaltung entspricht. Der Anker 34 schwingt um einen Drehpunkt 35 und besitzt normal zwei Endlagen 36 und 37, in denen er durch die Feder 38 festgehalten wird. Die Haltefeder 38 ist zu diesem Zweck einerseits fest an die Kontrollerdeckplatte od. dgl., anderseits fest an dem Hebel 39 des Ankers befestigt. Die Zugrichtung der Feder geht bei in der Mittellage 60 befindlichen Ankers, in der dieser vom Sperrad ausser Eingriff kommt, durch den Dreh- punkt 35 des Ankers.
Der Hebel 39 des Ankers ist durch eine entsprechende Kupplung, beispielsweise
Gabel und Zapfen 40, mit dem Hebel 41 verbunden. Der Hebel 41 besitzt einen Drehpunkt 42. Beider- seits des Drehpunktes sind an ihm zwei gleich lange und entsprechend geführte Stangen 43 und 44 befestigt. Die Enden 45 und 46 dieser Stangen sind je nach der Hebestellung gegeneinander verschoben.
Mit der Stange 6 ist direkt oder über irgendeine Kupplung die Schaltscheibe 47 verbunden. In der Zeichnung wurde die direkte Verbindung der Schaltscheibe mit Stange 6 dargestellt. Die Schaltscheibe besitzt einen Drehpunkt 48 auf Stange 6, um den die Scheibe nach beiden Richtungen bis zu den festen Anschlägen 49 auf Stange 6 gedreht werden kann. Die Feder 50, die einerseits am Hebel 6, anderseits an der Schaltscheibe befestigt ist, hält diese in der Symmetrielage gegenüber der Bewegungsrichtung.
Wird die Stange 6 in der Pfeilrichtung 61 bewegt, so stösst im gezeichneten Fall die mitbewegte Schaltscheibe 47 an das vorstehende Ende 45 der Stange 43, und die Schaltscheibe wird in der Pfeilrichtung 51 bis zum Anschlag 49 umgelegt, wodurch eine starre Verbindung zwischen Scheibe und Stange 6
<Desc/Clms Page number 3>
hergestellt ist. Die Stange 43 wird nun in der Pfeilrichtung 61 vorgerückt, und über Hebel 41 wird der Anker 34 veranlasst, von der einen Endlage 36 in die andere Endlage 37 zu schnappen. Dadurch ist die Drehung der Kontrollerwalze bis zum nächsten Sperrzahn freigegeben.
Die Rückdrehung der Kontrollerwalze nach Aufhören der Kraftwirkung in der Richtung 21 wird durch ein normales Sperrad 52, das fest mit der Kontrollerwalze verbunden ist, und durch Sperrklinke 53 samt Klinkenfeder 54 verhindert. Es ist also auch bei dieser Ausbildung der Sperrung stets nur die Weiterschaltung um eine Zahnteilung, die beispielsweise gleich der Stufenschaltung sein kann, gewährleistet.
Diese vorstehend beschriebenen Schalthubbegrenzungen kommen jedoch nicht zur Wirkung, wenn der Hub des Schaltwerktriebes 5 und 19 oder das Übersetzungsverhältnis eines allfällig vorgesehenen Vorgeleges zwischen 19 und der Kontrollerwalze. M derart gewählt wird, dass bei jedem Schalthub der Einschaltfeder 15 die Kontrollerwalze nur um eine Schaltstufe weitergedreht wird.
Mit der Drehung der Kontrollerwalze 10 in der Schaltrichtung nach Pfeil 21 wird die mit Vorspannung eingelegte Feder 15, welche die Walze 10 nach Pfeil 56 zu drehen sucht, zusätzlich gespannt. Bei Durchführung jedes Schalthubes des Schaltwerkes wird durch Kontakte 3 und 4 auf 5 und 6 der Stromkreis für den Schaltwerksmotor indirekt oder auch direkt unterbrochen, und der Schaltwerksmotor wird stromlos. Die Anordnung der Kontakte 3 und 73 wird derart getroffen, dass ein neuerliches Schalten des Schaltwerkes erst möglich ist, bis der gesamte Schaltwerksmechanismus wieder in seine Anfangsruhelage zurückgekehrt ist. Zwischen dem Antriebsmechanismus des Schaltwerkes und der Kontrollerwalze 10 ist nur in der Einsehaltrichtung 21 ! eine kraftschlüssige Verbindung vorhanden.
Es wird daher die Rückzugfeder-M den Antriebsmechanismus allein oder samt dem Anker des Schaltwerksmotors in die Anfangsruhelage zurückführen. Befindet sich der Schalter 1 in der Stellung "Ein", dann ist die Vorbedingung für das Wiedereinschalten des Schaltwerkmotors gegeben, und das Einschaltspiel wiederholt sich in gleicher Weise wie vorstehend schon beschrieben. Der Schalter 1 kann als Rückkehrschalter nach Auslassen des Betätigungsgriffes oder als Schalter mit festen Stellungen mit einer oder mehreren Stellungen für die Ein-und Ausschaltung ganz nach der Triebmotorschaltung ausgebildet werden. Der Schalter 1 kann auch durch einen oder durch mehrere Druckknöpfe ersetzt werden.
Die stufenweise Ausschaltung des Kontrollers wird durch Drehen des Schalters 1 in die Stellung "Aus" eingeleitet. In der ZwisehensteIIung Z"wird beispielsweise bei der dargestellten Schaltart durch eine elektrisch eingeschaltete Blockierung 57 verhindert, dass die Einschaltfeder 15 ihren Schalthub ausführen kann. Die Blockierung kann bei andern Sehaltarten auf irgendeine andere Art indirekt oder direkt erfolgen. In der Stellung "Aus" wird der Schaltwerksmotor im gleichen Umlaufsinn laufen wie beim Einschalten. Die Rückzugfeder. 14 wird wieder gespannt werden, und nach Erreichen des eingestellten Hubes der Stange 6 wird bei Ausbildung der Stufensperrung nach Fig. 3 und 4 die Stufensperre 17 für die Kontrollerwalze, wie schon weiter vorne beschrieben, für einen Augenblick aufgehoben.
In diesem Moment kommt jedoch die gespannte Ausschaltfeder 55 zur Wirkung und dreht die Kontrollerwalze im Sinne der Ausschaltbewegung. Da die Stufensperre 17, wie bereits beschrieben, derart ausgebildet ist, dass sie gerade nur die Weiterschaltung eines Zahnes erlaubt, erfolgt die Abschaltung stufenweise.
Das gleiche wird erreicht bei Ausbildung der Sperrung als Hemmwerk nach Fig. 5, wobei jedoch gleichzeitig mit der Blockierung des Schaltwerkstriebes 5 durch Sperre 57 auch die Sperrklinke 53 vom Sperrad 52 entklinkt wird.
Nach Ausführung jeder Stufenschaltung wird der Schaltwerksmotor durch Unterbrechung der Stromzuführung an dem Kontakte 4 stromlos und der Schaltwerksmechanismus samt Motor werden wie beim Einschaltvorgang unter Wirkung der Feder 14 leer in die Anfangsruhestellung zurückgedreht und sind zur neuerlichen Schaltung bereit.
Um im Bedarfsfalle rascher abschalten zu können, kann in der dargestellten Ausführung durch Betätigung des Druckknopfes 58 die Sperre 17 länger dauernd beispielsweise unter Wirkung der Magnetspule 59 aufgehoben werden und die Kontrollerwalze wird durch die Ausschaltfeder 55 in einem Zuge in die Nullstellung zurückgedreht.
Die Schnellabschaltung wird bei Verwendung des Hemmwerkes nach Fig. 5 dadurch ermöglicht, dass der Anker durch eine beispielsweise elektromagnetische Schaltvorrichtung ähnlich 59 od. dgl. in der Mittelstellung 60 festgehalten wird. In dieser Stellung findet keine Hemmung statt. Durch gleichzeitiges Anheben der Sperrklinke 53 wird die Kontrollerwalze durch die Wirkung der Ausschaltfeder 55 in einem Zug in die Nullstellung zurückgedreht. Die Wirkungsweise der Schnellabschaltung ist in der Darstellung auf Arbeitsstrom aufgebaut, doch kann diese auch durch Ruhestromschaltung ersetzt werden.
Die Schaltung kann auch derart sein, dass beispielsweise bei Versagen der elektrischen Bremse oder bei Ausbleiben der Fahrdrahtspannung die Schnellabschaltung und Bremsung eintritt.
Bei dem Schaltwerk nach Fig. 1 wird die Schaltbewegung über die Zahnstange 19 und Zahnrad 20 auf die Kontrollerwalze 10 übertragen, wobei jedoch die Zahnstange und Zahnrad in der Anfangsruhelage des Schaltwerksmechanismusses ausser Eingriff sind.
<Desc/Clms Page number 4>
In Fig. 6 ist ein Schaltwerk dargestellt, bei dem jedoch die kraftschlüssige Kupplung zwischen Zahnstange 19 und Zahnrad 20 immer vorhanden ist. In diesem Falle ist die Kupplung zwischen Schaltwerkstrieb 5, 19 und Kontrollerwalze 10 derart ausgebildet, dass nur im Bewegungssinne nach Pfeil 21 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Schaltwerkstrieb und Kontrollerwalze vorhanden ist.
In der entgegengesetzten Bewegungsrichtung nach Pfeil 66 läuft der Schaltwerksmechanismus, ohne die Kontrollerwalze mitzunehmen, leer in die Anfangsruhestellung zurück.
In Fig. 6 ist beispielsweise eine derartige Kupplung dargestellt. Die Kupplungshälfte 62 sitzt
EMI4.1
richtung nach Pfeil 21 mit der Kupplungshälfte 64 gekuppelt. Für die rückläufige Schaltwerksbewegung nach Pfeil 66 wird die Kupplungshälfte 62 durch die Wirkung der Keilflächen 67 nach Überwindung der Federkraft 65 axial in der Richtung nach Pfeil 68 verschoben und der Schaltwerksmeehanismus leer in seine Anfangsruhelage zurückgedreht. Die Kontrollerwalze 10 verbleibt in ihrer Schaltstellung, da sie durch eine besondere schon weiter vorne beschriebene Stufensperre nach Fig. 3,4 oder 5 fixiert wird.
Für die Stufenschaltung der Kontrollerwalze nach Pfeil 56 durch die bei der Schaltrichtung in der Pfeilrichtung 21 gespannte Feder 55 wird gleichzeitig mit der Einschaltung der Blockierung 57 für den Triebteil des Schaltwerkes 5 und 19 über eine entsprechende Kupplung, beispielsweise über ein Hebelsystem 68, die bewegliche Kupplungshälfte 62 so weit in der Pfeilrichtung 83 axial verschoben, bis der Eingriff mit der festen Kupplungshälfte 64 verlorengeht. Die stufenweise Rückschaltung der Kontrollerwalze 10 erfolgt dann in der gleichen Weise, wie schon früher beschrieben.
An Stelle des Zahnrades 20 kann natürlich auch ein Rädervorgelege treten.
Das gleiche wie bei Verwendung der in Fig. 6 dargestellten Kupplung lässt sich auf mannigfaltige Art, beispielsweise durch entsprechende Kombination von Sperrädern, Vorgelegerädern, Malteserkreuzen u. dgl., erreichen.
Fig. 7 stellt beispielsweise eine solche Kombination dar, bei der ein Sperrad 69 und Sperrzahn 70 die Funktion der Kupplung nach Fig. 6 übernimmt. Das Sperrad 69 ist fest mit der Kontrollerwalze, der Sperrzahn 70 fest mit dem lose auf der Kontrollerwelle 71 befestigten Triebzahnrad 20 verbunden. In der Bewegungsrichtung 21 ist die Kontrollerwalze mit dem Schaltwerkstrieb kraftschlüssig über Sperrrad und Sperrzahn verbunden.
Bei der rückläufigen Bewegung des Schaltwerkes in die Anfangsruhestellung nach Pfeil 66 bleibt die Kontrollerwalze durch die Stufensperre 17 nach Fig. 3,4 oder 5 fixiert und das Zahnrad samt Sperrklinke dreht sich in die Anfangsruhestellung zurück. Für die Bewegung der Kontrollerwalze durch die Feder 55 in der Pfeilrichtung 56 wird wieder durch eine Sperre 57 der Schaltwerkstrieb 5 und 19 blockiert und gleichzeitig der Sperrzahn 70 angehoben. Die Schnellabschaltung erfolgt durch Anheben der Stufensperre 17 und der Sperrklinke 70. Im übrigen ist die Wirkungsweise des Schaltwerksmechanismus die gleiche wie früher beschrieben.
An Stelle des elektromotorischen Antriebes für das Schaltwerk ist in Fig. 7 beispielsweise auch ein elektropneumatischer Antrieb 72 eingezeichnet.
Sämtliche vorstehend beschriebenen Schaltwerke nach Fig. 1, 6 und 7 können derart ausgebildet werden, dass die für die Sehnellschaltung der Kontrollerwalze vorgesehenen Konstruktionselemente in Wegfall kommen können, wenn man direkt einen Leistungsschalter ausschaltet.
In Fig. Sist ein Stufenschaltwerk dargestellt, bei demfür die Zu-und Abschaltung je ein gesonderter Schaltwerksmechanismus vorgesehen ist. Es ist ein elektropneumatischer Schaltwerksantrieb dargestellt, doch kann jede andere Antriebsart Verwendung finden.
Einfachheitshalber ist in der Darstellung angenommen, dass die Schaltwerke für die Zu-und Abschaltung durch Druckknopf betätigt werden, doch kann jede andere indirekte oder direkte Betätigungsart gewählt werden. Der Schalttakt kann dabei entweder selbsttätig beispielsweise durch Stromwächterrelais 8 oder willkürlich durch Betätigung der Einschaltorgane 74 gegeben werden.
Für die kraftschlüssige Verbindung des Schaltwerkstriebes mit der Kontrollerwalze 10 ist ein Ratschenantrieb vorgesehen.
Die beiden Klinkenräder 75 sind fest mit der Kontrollerwalze 20 verbunden, die zugehörigen Sperrzähne 76 sitzen drehbar auf den zugehörigen Ratschenhebeln 77, die lose auf der Kontrollerwelle sitzen. Die stufenweise Schaltung erfolgt folgendermassen :
Nach Erreichen des eingestellten Hubes der Stange 6 wird über irgendeine Kupplung, beispielsweise im gezeichneten Falle über ein Hebelsystem 78, jeweils die Sperrklinke des in Ruhe befindlichen Schaltwerkes angehoben und vom Sperrad entklinkt. Dadurch ist die Schaltung nach der nicht gesperrten Richtung freigegeben und die Weiterschaltung erfolgt. Der Schalthub ist dabei derart gewählt, dass die Kontrollerwalze um eine Stufe weitergedreht wird. Die Stufenfixierung der Kontrollerwalze erfolgt
EMI4.2
Strassenbahnkontroller in Verwendung ist.
Die rasche Leistungsabschaltung erfolgt durch Ausschaltung eines gesonderten Leistungsschalters, der mit der Kontrollerwalze derart verriegelt ist, dass die Ausschaltung immer, die Einschaltung jedoch nur in der Nullstellung der Kontrollerwalze möglich ist.