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Lenkvorrichtung für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lenkvorrichtung für elektrisch betriebene Kraftfahrzeuge, bei welchen jedes der Antriebsräder von einem eigenen Motor in Umdrehung versetzt und die Lenkung der Antriebsräderachse mittelst Schneckenvorgeleges bewirkt wird.
Eine solche Lenkvorrichtung ist. beispielsweise in der österr. Patentschrift Nr. 10739 und in der deutschen Patentschrift Nr. 141921 beschrieben. Der Zweck dieser Lenkvorrichtungen besteht darin, beim mechanischen Lenken der Antriebsräderachse auch die Geschwindigkeit des jeweils die äussere Krümmung beschreibenden Antriebsrades zu er-
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Lcnktätigkoit des Wagenführers zu bringen.
Um die neue Einrichtung besser verständlich zu machen, soll die speziell in der deutschen Patentschrift Nr. 141921 beschriebene Einrichtung an Hand der Fig. 1, welche schematisch Einrichtung und Schaltung der vorbeschriebenen Lenkvorrichtung veranschaulicht, hier kurz erläutert werden.
Diese Lenkvorrichtung besteht aus einer Schnecke 10, die, durch Handkurbel x in dem einen oder anderen Sinne in Umdrehung versetzt, ein Schneckenrad 11 betätigt, welches in beliebiger Art seine Bewegung auf die Lenkachse ül) ertritigt. Die Schnecke 10 ist auf ihrer Welle fix aber längsverschiebbar und steht unter heiderseitigem Einfluss zweier gleichstarker Federn S, S, die sie in der Mittelstellung zu erhalten suchen bezw. sie wieder in dieselbe zurückführen, so dass auch die Lenkachse, sobald ein auf die Schnecke wirkender Bewegungsimpuls aufhört, selbsttätig sich wieder in die der Gradausfahrt entsprechende Lage einstellt.
Die Foldwicklungen der beiden Motoren sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, in Serie geschaltet, so dass jede derselben mit dem gleichen Potential gespeist wird. Die Ankerwicklungen der Motoren dagegen können mittels des Schalters D hintereinander oder parallel geschaltet werden, was zur Erreichung der verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten erforderlich ist.
Für Einstellung der Fahrtrichtung ist ein besonderer Umschalter 1J vorgesehen, dessen Stellung die Richtung der Erregerstromkroisc in den Ankerwicklungen bedingt.
Der Schalter ('zur elektrischen Lenkung schaltet bei Gradausfahrt einen Widerstand je zur Hälfte in die Magnetwicklung der beiden Motoren, während beim Befahren einer Krümmung dieser Widerstand, je nach Stollung der drei Schalter B, C und D und der dadurch bedingten Schaltung der Motoren zur Gänze in den einen oder anderen der Motorenfeldor eingeschaltet wird.
So wird bei der der ersten und zweiten Geschwindigkeitsstufe der vorwärtsfahrt entsprechenden Stellung h, hund z, i des Fahrschalters, d. i. bei Reihenschaltung der Ankerwicklungen der Motoren beim Rechtslonken der Widerstand ganz in den rechten Motor geschaltet, der dadurch ein verringertes Antriebsmoment erhält ; es wird daher der linke Motor rascher umlaufen und der Wagen eine Rochtswendang voll- rühren : der umgekehrte Fall tritt natürlich bei Linkswendung auf.
Sind dagegen, wie dies der dritten und vierten Geschwindigkeitsstufe der Vorwärtsfahrt entspricht, die Ankerwicklungen parallel geschaltet (Stellung o, o und p, p), so wird zufolge der Verbindungen der Stromschlussstücke des Fahrschalters beim mechanischen Rechtswenden der Widerstand
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ganz in den linken, beim Linkswendon ganz in den rechten Motor geschaltet. Da in diesem Falle die Erregung in dem einen Motor abnimmt, derselbe aber mit der gleichen Potentialdifferenz gespeist wird, wird dieser Motor zu rascherom Umlaufen gezwungen.
Bei der Rückwärtsfahrt, wo bloss die Richtung der Erregerströmo umgekehrt, die Anker aber wie bei der ersten und zweiten Geschwindigkeitsstufe der Vorwärtsfahrt in Reihe geschaltet sind, muss beim Rechtswenden der rechte, beim Linkswenden der linke Motor der rascherlaufende sein, und der Lenkscllalter stellt auch in diesem Falle in Verbindung mit dem Fahrschalter die dementsprechenden Stromschlüsse her.
Der Wagenführer wird daher stets bei beabsichtigter Rechtswendung die Lonk- kurbel entsprechend der mechanischen Verstellung der Lenkachse nach rechts, bei Linkswendung nach links drehen, unbekümmert, auf welche Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung das Fahrzeug. eingestellt ist und es wird immer die Arbeit der Motoren in Übereinstimmung mit der mechanischen Tätigkeit des Wagenführers stehen.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist nun, diese vorbeschriebene Lenkvorrichtung, die doch mehrere gesondert zu betätigende Einrichtungen umfasst, derart zu vereinfachen, dass der Umschalter für die Fahrtrichtung und der Fahrschalter für die verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten zu einem einzigen Walzenschalter vereinigt sind, welcher in Verbindung mit dem besonders ausgestatteten Lenkschalter C gestattet, alle jene Operationen auszuführen, welche mit der vorbeschriebenen verwickelten Einrichtung erreicht werden können.
Eine weitere Verbesserung besteht in einer Einrichtung zur elektrischen Lenkung mittelst der Windungen der Magnetwicklungen, welche nur die Hälfte des Batteriepotentials benötigen, so dass das ganze Potential durch die gemäss der Erfindung hintereinander geschalteten Magnetwicklungen der beiden Motore absorbiert wird.
Diese Einrichtung bat zunächst den Vorteil, dass sie die Anwendung eines dickeren Drahtes für den Erreger- stromkreis und somit für einen gegebenen Raum, der ja bei den Motoren für Motorwagen immer sehr beschränkt ist, die Erlangung derselben Ampèrewindungszabl mit einem ge- ringeren Energieverbrauch ermöglicht ; ausserdem bietet dieselbe das Mittel zur Veränderung der Erregung in jedem Motor durch Änderung der Potentialdifferenz an seinen Kleiiilueli, wodurch der, bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform erforderliche Reihenwider- stand Z, in Wegfall kommt.
Diese Veränderung des Potentials am Verbindungspunkte der beiden Magnetwicklungen
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oder dass man diese Verbindungsstelle der Magnetwicklungen unmittelbar an das eine oder andere zweier vom Batteriemittel gleicl weit entfernter Elemente anschliesst, wie dies später
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auf den Zeichnungen dargestellt.
Fig. 2 zeigt den Motor samt Lenkschalter gemäss der ersten Ausführungsform, bei welcher die Verönderung des Potentials durch Kurzschliessen eines Teiles der Magnetbewicklung erfolgt ; Fig. 3 gibt schematisch die Aufrollung der Mantelfläche des Um-und Steuerschalters, sowie die Verbindung der feststehenden Stromschtussstücko desselben mit den Feld- und Ankerwicklungen der Motoren, den verschiedenen Widerständen und den Stromsch ! ussstückcn des Lenkschalters : Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der den verschiedenen Stellungen des Walzen schalters entsprechenden Schaltungen der Anker- und Magnetwindungen, Widerstände usw.
Fig. 5 zeigt in gleicher Darstellung wie Fig. 2 zugleich mit einer anderen Ausführungsform des Lenkschalters, die zweite Art der Einrichtung zur Veränderung des Potentials am Verbindungspunkt der Magnetwicklungen, Fig. 6 gibt hiezu wieder schematisch die Aufrollung der Mantelfläche des Walzenscbaltors und die Verbindung der feststehenden Stromschlussstücko derselben mit den Feld- und Ankerwicklungen der Motoren, den Widerständen und den Kontakten des Lenkschatters und Fig. 7 endlich schematisch die den verschiedenen Stellungen des Walzenschalters entsprechenden Schaltungen der Anker- und Magnetwicklungen, Widerstände nsw.
Der Lenkschalter C wird in ähnlicher Weise wie bei der in Fig. 1 beschriebenen bekannten Einrichtung durch die Verschiebung der Schnecke 10 entgegen der Wirkung einer Feder 13 eingestellt : er besteht aus der Feder 14, in deren Gahelende die Feder 13 eingreift und den Federn J, 18, 20 und 22, die, voneinander und von der Feder 13 isoliert, in einem festliegenden Halter angeordnet sind.
Die mittlere Feder 14 ist durch eine Leitung mit dem Verbindungspunkte 35 der beiden Feldwicklungen, die Federn 16 und 18 mit den Enden eines Widerstandes 17 und die Federn 20 und 22 mit einem Widerstand 21 verbunden. Die Federn 16 und 20 sind ausserdem noch an die feststehenden Kontakte 16 bezw. 20 des als Walzenschalter aus- geführten Um- und Steuerschalters angeschlossen (Fig. 3). Letzterer ist an beliebiger Stelle
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führers.
Am zweckdienlichsten ist os, das Schneckengetriebe für die Lenkung mit der Antriebswelle des Walzenschalters in'der bei Kraftfahrzeugen üblichen Art in einem gemeinsamen Steuerständer zu lagern, um sämtliche Betätigungseinrichtungen an einer Stelle vereinigt zu haben, so dass der Wagenlenker beispielsweise mit der linken Hand die Kurbel a ? des Lenkschalters und mit der rechten Hand den Watzonschatter betätigen kann.
19 und 23 sind jene Punkte der Feldbewicklung der beiden Motoren, welche mit Rücksicht auf die gewünschte Regulierfähigkeit der Motoren festgelegt worden und zweck- dienlich mit dem Verbindungspunkt 85 die Hälfte der Wicklungen einschliessen. Diese
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Steuerschalters verbunden ; letzterer besitzt noch die Kontakte 29 und 30, und 31 und 32, die je mit den Enden eines Widerstandes 36 bezw. 24, ferner die- Kontakte 25, 26, 27 und 28, welche mit den gleichbezeicbneten Bürsten 25, 26, 27 und 28 der Motoranker und endlich einen Kontakt R, der über einen Widerstand mit dem Kontakte 28 verbunden ist.
Die Verbindungen der Punkte 19 und 23, der Federn 16 und 20, der Punkte 29, 30, 31 und 32 und der Kontakte 25,26, 27 und 28 bezw. R untereinander sind in den verschiedenen Stellungen des Walzenschalters, dessen Kontakte in Aufrollung der Mantelfläche durch den von den Linien 1-1 bis 9-9 abgegrenzten Tei] der Fig. 3 dargestellt sind, verschieden. Im Schema Fig. 4 sind die Motoranker mit a und b, die Felder mit c und d bezeichnet.
Es sei angenommen, der Walzen schalter befinde sich in der der Gradausfahrt entsprechenden Stellung 5-5. Wird nun die Schnecke 10 im Sinne des Uhrzeigers gedreht, so dass die Feder 14 gegen die Feder 18 drückt, so geht dann der Strom von dem mit dem + Pol der Batterie verbundenen Kontakte 35 über Kontakt 30, über einen Teil der Feldbewick) ung d nach dem Punkt 23 der Feldwicklung, wo er sich teilt und einerseits über 16 und 33 durch den Widerstand 17, über Kontakt 18 und 14 zur Stelle 35 der Magnetwicklung, andererseits durch die zweite Hälfte der Magnetwicklung d nach 35 fliesst, von wo er über 19 und 32 durch die Wicklung c nach der mit dem Pole der Batterie verbundenen Kontaktfeder 26 führt (Stellung 5 in Fig. 3).
Die Erregung im rechten Motor b wird durch den zu einem Teil Erregerwicklung d parallel geschalteten Widerstand 17 geschwächt, gleichzeitig nimmt aber auch der Klemmenwiderstand ab, so dass ein stärkerer Strom durch die Magnetwicklung fliesst. Hiedurch wird zwar die Erregung im rechten Motor b etwas verstärkt, diese Verstärkung ist aber natürlich kleiner als die durch die Ableitung bedingte Schwächung. Die Erregung im Haken Motor a wird einfach verstärkt und ist somit stärker als diejenige im rechten Motor b.
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der Batterie.
Die Ankerwicklungen der beiden Motoren a, b sind also hintereinander geschaltet.
Die obbezeichnete Verstärkung der Erregung in dem linken Motor und die Schwächung derjenigen in dem rechten Motor haben daher eine Vergrösserung des Drehmomentes im linken Motor und eine Verkleinerung desjenigen im rechten Motor zur Folge.
Das linke Wagenrad wird daher bestrebt sein, dem rechten Rad vorzueilen und das Vordergestcll wird sich nach Belieben des Wagenführers drehen, solange derselbe durch Weiterdrehen der Schnecke 10 die Feder 14 mit der Feder 18 in Kontakt hält.
Wenn der durch den Kontakt der Fodern 14 und 18 hervorgebrachte Unterschied im Drehmoment der beiden Motoren nicht genügt, um die gewünschte Drehung des Vordergestolles zu bewirken, so wird der Wagenführer die Schnecke 10 rascher drehen, wodurch die Feder 18 an die Feder 16 drückt. Von diesem Augenblick an ist Kurzschluss zwischen den Stellen 23 und 35 des Erregerstromkreises des rechten Motors aber 16 und 14 und dadurch ein Teil der Erregerwicklung d kurzgeschlossen, so dass der Unterschied im Dreh- momente der beiden Motoren grösser wird, daher die Lenkung rascher vor sich geht.
Wenn die Schnecke in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird ; so dass die Feder 1 : 1 die Feder 14 gegen die Feder 22 und (bei schnellerer Drehung) diese gegen die Feder 20 drückt, so wird umgekehrt das Drehmoment des rechten Motors vergrössert und dasjenige des linken Motors verringert und der Wagen dreht sich in der entgegengesetzten Richtung. Es kann somit mit vorstehender Einrichtung die Lenkung nach beiden Richtungen hin mit zwei verschiedenen Geschwindigkeiten vorgenommen werden.
Bewegt man den Schalter aus Stellung 5-5 in Stellung 6-6, so finden dieselben Verbindungen statt, nur dass Kontakt 28 direkt in Verbindung mit Kontakt 27 kommt und den Anlasswiderstand 41 kurzschlicsst, wodurch man die erste Geschwindigkeitsstufe der Vorwärtsfahrt erhalt (Stellung 6 in Fig. 4).
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Bei der Bewegung des Walzenschalters in Stellung 7-7 wird der mit dem- {- Pol 25 der Batterie verbundene Kontakt 25 über Kontakt 29 mittelst des Widerstandes 36 mit Punkt 30 oder Punkt 82 durch Vermittlung des Widerstandes 24 über mit Kontakt 26 und durch diese mit dem -Pol 26 in Verbindung gesetzt. lu jeden der beiden Erregerstromkreise c, d (Fig. 4, Stellung 7-7) ist also ein gleicher Widerstand 24 bezw. 36 eingeschaltet, der eine Abschwächung des Feldes und eine beschleunigte Bewegung hervorruft, man erhält somit die zweite Geschwindigkeitsstufe der Vorwärtsfahrt.
Wenn sich der Schalter in Stellung 8-8 befindet, wird die Bürste 23, anstatt wie vorher mit der Feder 16 in Verbindung gesetzt zu werden, mit der Bürste 20 und die Bürsto 19 mit der Bürste 16 verbunden, dieselbe Drehung der Schnecke 10, welche die Feder 14 zunächst mit der Feder 18 und dann mit der Feder 16 in Kontakt bringt, wird also die Wirkung haben, die Leistung im linken Motor zu schwächen und im rechten Motor zu erhöhen. In genannter Stellung 8 sind die beiden Anker nebeneinander geschaltet, die Bürste 25 und die Bürste 27 sind mit dem positiven Pol der Batterie in Verbindung, während die Bürsten 26 und 28 mit dem negativen Pol verbunden sind.
Unter diesen Umständen wird der Motor, dessen Erregung abgeschwächt ist, also der rechte, weiter vorgehen, hingegen der linke, dessen Erregung verstärkt worden ist, zurückbleiben ; das Vordergestell wird noch das Bestreben haben, sich in derselben Richtung zu drehen, die ihm durch die auf die Schnecke ausgeübte Kraft des Wagenführers erteilt worden ist. Man hat demnach eine dritte Geschwindigkeitsstufe der Vorwärtsfahrt.
Die vierte Geschwindigkeit ist gegeben durch die Stellung 9-9 des Walzenschalters, die sich von der vorigen nur durch die Einschaltung von Beschleunigungswiderständen 34-36 in den induzierenden Stromkreis, welcher derselbe ist, wie bei Stellung 7-7, unterscheidet.
Wie aus Vorgesagtem hervorgeht, erhält man bei allen Fahrgeschwindigkeiten eine gänzliche Übereinstimmung der mechanischen Tätigkeit des Wagenführers mit der Tätig- keit des Motoren, d. h. die für die Stellung 5-5 des Schalters beschriebenen, durch
Drehung der Schnecke 10 bewirkte Lenkung tritt stets auf, unbekümmert mit welcher
Geschwindigkeit der Wagen fährt.
In der Stellung 3-3, welche der elektrischen Bremsung entspricht, sind die beiden
Bürsten eines und desselben Motors miteinander entweder direkt oder durch Vermittlung eines Widerstandes in Verbindung, und zwar in Übereinstimmung mit der grösseren oder geringeren Bremswirkung, die man hervorbringen will. Die Punkte 19 und 23 sind in Verbindung mit den Schaltfodern, wie in den Stellungen 8-8 und 9-. 9.
Unter diesen Umständen haben die Drehungen der Steuerwelle noch zur Folge, dass die Erregung in dem Motor, welcher voreilen soll, geschwächt und demnach in dem anderen verstärkt wird, was wieder eine Schwächung des Widerstandsmomentes und somit der Bremswirkung bei dem Rade, welches voreilen soll, und eine Verstärkung derselben bei dem anderen Rade zur Folge hat, so dass die Tätigkeit der Motoren auch in der Stellung 3-3 des Walzenschalters mit der Tätigkeit des Wagenführers in Übereinstimmung gehalten ist, d. h. bei Rechtslenkung das linke, bei Linkslenkung das rechte Antriebsrad die grössere Geschwindigkeit besitzt.
Die Rückwärtsfahrt wird bewerkstelligt, indem man den Schalter in die Stellung 2-2 und dann in die Stellung 1-1 bringt, wodurch die Richtung des Stromes in dem Erregerstromkreise c, d (Fig. 4) umgekehrt wird, da in dieser Stellung die Punkte 31 und 32 des linken Motors mit dem Schaltorkontakt 25, also dem positiven Pol, nnd die Punkte 29 und 30 mit dem an den negativen Pol angeschlossenen Kontakt 26 in Verbindung stehen.
In der Stellung 2 befinden sich die beiden Anker mit einem Anlassrheostat des Stromkreises zusammen in Hintereinanderschaltung ; in der Stellung 1 ist der Rheostat ausgeschaltet.
Um während dos Rückwärtsganges die Richtung des Fahrzeuges zu ändern, droht man die Steuerwelle (Schnecke 10) in derselben Richtung wie bei der Vorwärtsbewegung (bei Rechtslenkung im Sinne des Uhrzeigers, bei Linkslenkung in entgegengesetztem Sinne) ; da aber der Motor, welcher voreilen soll, nicht derselbe ist, wie bei der Vorwärtsbewegung, so müssen in den aufeinanderfolgenden Stellungen 2-2 und 1-1 des Walzenschalters, der lltitilit 19 mit der Feder 16 und der Punkt 23 mit der Feder 20 verbunden sein, während in den entsprechenden Stellungen 5-5 und 6-6 für die Vorwärtsbewegung der
Punkt 23 mit 16 und Punkt 19 mit 20 in Verbindung stehen.
Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, dass mit ein und derselben Ein- richtung alle Kombinationen gebildet werden können, die erforderlich sind, um die Tätig- keit der Motoren in vollständige Übereinstimmung mit der mechanischen Tätigkeit des
Wagenführers sowohl bei Veränderung der Fahrtrichtung als auch bei der Umkehrung in Übereinstimmung zu bringen, d. h. dass mit dieser Vorrichtung dasselbe erreicht wird, wie mit dem besonderen Um-und Steuerschalter bei der bekannten eingangs beschriebenen
Vorrichtung.
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Die Veränderung des Potentials des Vorbindungspunktos. ! J5 der beiden Magnetwicklungen kann, wie eingangs erwähnt, statt in der vorbeschriebenen Weise durch Kurzschliessen eines Teiles der Windungen auch durch unmittelbaren Anschluss des genannten Punktes 85 an das eine oder das andere zweier von der Botteriemitte gleichweit entfernter Elemente mittels des vorbeschriebenen vereinigten Um-und Steuerschalters bewirkt werden, wodurch die die Punkte 19 und 23 der Magnetwicklungen mit dem Schalter verbindenden Leitungen erspart werden.
Diese Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist in den Fig. 5-7 der Zeichnung schematisch veranschaulicht.
Der Lenkschalter C, welcher wieder durch die Schnecke 10 beeinflusst wird, besteht hier aus dem um Achse 42 drehbaren Schalthebel 14 und den voneinander isolierten Stromschlussstücken 16, 18, 20 und 22.
Die Verbindungen sind ähnlich wie bei Ausführungsform Fig. 2 und 3, und zwar sind verbunden : Hebel 14 mit dem Vereinigungspunkt 35 der Magnetwickiungen beider Motoren a und b, die Stücke 16 und 18 mit den Enden des Widerstandes 17 und die Punkte 22 und 20 mit den Enden des Widerstandes 21. Die Verbindung der Stücke 16 und 20, der Punkte 29,30, 31 und 32 und der Bürsten 25, 26, 27 und 28 der Motoren, die alle leitend an die gleichbezeichneten feststehenden Kontakte des Walzenschaltors an- geschlossen sind, sind den verschiedenen mit 1-1 bis 9-9 bezeichneten Stellungen des letzteren entsprechend verschieden. Die Leiter der Batterie Ba sind mit N und 0, jene der Elemente 19 und 23 mit P bezw. Q bezeichnet.
Angenommen, es wird die Schnecke so gedreht, dass der Hebel 14 mit der Platte 22 Kontakt herstellt ; in der Stellung 5-5 des Walzenschalters ist dann Punkt 35 über 14 und 22 durch Widerstand 21 und über 20 mit dem Element 19 verbunden. Das Potential der Stelle 35 ist somit nicht mehr das mittlere Potential der Batterie B, sondern es kommt demjenigen des Elementes 19 um so näher, je kleiner der Widerstand ist.
Ferner ist Punkt 32, das Ende der Magnetwicklung des linken Motors mit dem negativen Pol der Batterie verbunden, also mit dem vom Element 19 entferntesten Pol, so dass die Potentialdifferenz zwischen Punkt 35 und Punkt 32 grösser ist als diejenige zwischen Punkt 35 und Punkt 30 ; folglich wird die Erregung in dem linken Motor stärker sein als in dem rechten, und da sich die beiden Anker in Hintereinanderschaltung befinden, so ist das Drehmoment des linken Motors grösser als das des rechten Motors.
Dreht der Wagenführer die Schnecke 10 schneller, so dass der Hebel 14 direkt in Kontakt mit der Platte 20 kommt, so wird aas Potential des Punktes 35 genau dasjenige des Elementes 19 sein, und die Leistung, welche der linke Motor ausübt, wird auf Kosten derjenigen des rechten Motors noch mehr vergrössert, so dass die Veränderung der Fahrt- richtung noch schneller vor sich gehen wird.
Auch in allen anderen Stellungen des Schalters sind die Verbindungen zwischen den verschiedenen Punkten derart, dass eine vollständige Übereinstimmung zwischen der mechanischen Tätigkeit des Wagenführers und der Tätigkeit der Motoren besteht.
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