Batteriebetriebenes elektrisches Fahrzeug Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Steuerung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeuges.
Es ist ein Zweck der Erfindung, eine Steuereinrich tung für ein batteriebetriebenes elektrisches Fahrzeug vorzusehen, das leichte Vorkehren vorsieht, um eine kleine Geschwindigkeit zum langsamen Vorwärts bewegen des Fahrzeuges und für Anlasszwecke und eine höhere Geschwindigkeit für volle Fahrt mit minimaler Benützung von Widerständen ergibt, weil Widerstände Leistungsverluste erzeugen. Es ist ein weiterer Zweck der Erfindung, eine Steueranordnung vorzusehen, welche für Betätigung über einen grossen Geschwindigkeitsbereich geeignet ist.
Gemäss der vorliegenden Erfindung ist bei einem batteriebetriebenen elektrischen Fahrzeug, das durch einen elektrischen reihengewickelten Fahrmotor ange trieben wird, welcher eine in Gruppen unterteilte Feld wicklung hat, die durch eine Batterie gespeist wird, welche auch in Gruppen unterteilt ist, eine Steuer anordnung vorgesehen, die elektromagnetische Schüt zen zum Anschliessen der Feldwicklungsgruppen parallel oder in Reihe zueinander, elektromagnetische Schützen zum Anschliessen der Batteriegruppen par allel oder in Reihe zueinander und einen Mehrstufen- Fahrschalter aufweist,
der durch den Fahrer des Fahr zeuges betätigt wird und dessen aufeinanderfolgende Stufen die Schützen in einer vorausbestimmten Reihen folge betätigen. Vorteilhaft kann die vorausbestimmte Reihenfolge derart =sein, dass die Betätigung der Schützen bewirkt, dass der Fahrmotor mit seinen Feldwicklungsgruppen in Reihe zueinander und die Batteriegruppen parallel zueinander angelassen werden, ihm nachfolgend durch Anschliessen der Batterie gruppen in Reihe zueinander eine höhere Leistung gegeben wird, und zum Schluss durch Anschliessen der Feldwicklungsgruppen parallel zueinander beschleu nigt wird.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Nebenschluss-Feldwicklung parallel zum Fahrmotor für die dynamische Bremsung durch einen elektro magnetischen Schützen geschaltet, wird jedoch durch die erste Stufe des Fahrschalters während des An lassens des Motors ausgeschaltet.
Eine Ausführungsform eines Gabelhubwagens wird nachstehend beispielsweise unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gabelhub wagens zeigt, Fig. 2 eine Seitenansicht eines Fahrschalters für den Wagen zeigt, Fig. 3 eine Rückansicht des Fahrschalters zeigt, Fig. 4 das Innere des Fahrschalters in Richtung des Pfeiles 4 der Fig. 3 gesehen, zeigt, bei dem Teile seines Gehäuses entfernt sind, Fig. 5 den Fahrschalter von oben zeigt, mit dem Deckel des Fahrschaltergehäuses entfernt,
und Fig. 6 ein Schema der elektrischen Schaltung des Wagens zeigt.
Der in Fig. 1 gezeigte Wagen, welcher ein Chassis 111, Vorderräder 112 und steuerbare Hinterräder 113, die durch einen Elektrofahrmotor 114 angetrieben werden, ist mit Gabeln 115 versehen, die längs eines Mastes 116 auf und ab beweglich angeordnet sind, der vorn auf dem Wagenchassis schwenkbar gelagert ist. Hydraulische Einrichtungen sind vorgesehen, um die Gabeln zu heben und zu senken und den Mast zu neigen. Vorn auf dem Wagen unmittelbar hinter dem Mast ist eine Stirnwand 117 für die Aufnahme eines Steuerrades 118, Handbremshebels 119, Umkehr schalthebels 121, hydraulische Steuerungen (nichtge zeigt) und Fussbremse 122 vorgesehen; an der Vorder wand ist auch ein mehrpoliger, durch ein Pedal 124 betätigter Fahrschalter 123 angeordnet.
Hinten auf dem Wagen enthält ein Gehäuse 125 Batterien (nicht gezeigt) und stützt einen Fahrersitz 126 ab; ein Satz von durch den Fahrschalter 123 gesteuerter Schützen 127 ist unter der Fussplatte 128 des Fahrers unter gebracht. Der Fahrschalter 123 und die Schützen 127 bilden einen Teil der elektrischen Schaltung des Fahr motors 114, welche nachfolgend beschrieben wird.
Der durch Pedal betätigte Fahrschalter 123 (Fig. 2, 3, 4 und 5) ist mit sechs Mikroschaltern 31 versehen, die nacheinander durch eine an ihnen vorbeibewegte Kurvenplatte 32 betätigt werden, wobei die Bewegung der Kurvenplatte durch das Pedal 124 veranlasst und durch ein Dämpfungsglied 33 gesteuert wird. Das Dämpfungsglied gewährleistet, dass ein minimaler Zeitintervall zwischen der Betätigung jedes Mikro schalters vorhanden ist, auch wenn das Pedal 124 beim Anfahren des Wagens aus dem Stillstand ganz nieder gedrückt wird.
Ein Gussstück 34 besitzt eine obere Kammer, und eine untere, schmälere Verlängerung der Kammer ist durch eine kombinierte Deckel- und Seitenplatte 35 verschlossen, um ein Gehäuse für den Fahrschalter 123 vorzusehen. Augen 36 an der Vorderwand des Guss- stückes ermöglichen, dass dieses an die Wagenstirn wand 117 mit Bolzen befestigt werden kann. Das Dämpfungsglied 33 ist unter der oberen Kammer auf der Aussenseite des Gussstückes angeordnet, wobei seine Welle 37 durch eine Bohrung im Gussstück sich in die untere Verlängerung der Kammer erstreckt.
Das Dämpfungsglied ist mit Flügeln versehen, die mit der Welle 37 in einer mit Silikonflüssigkeit gefüllten Kammer rotieren und die Drehzahl der Dämpfungs- welle in einer Richtung steuern, jedoch eine rasche Rotation der Welle in der entgegengesetzten Richtung gestatten; die durch das Dämpfungsglied gestattete, gesteuerte Drehzahl kann verändert werden.
Ein Auge 41 auf der Aussenseite des Gussstückes über dem Dämpfungsglied ermöglicht die Lagerung des Drehzapfens 42 eines dreieckigen Winkelhebels 43, auf welchen durch eine Feder 44 im Gegenuhrzeiger sinn eingewirkt wird. Die Feder 44 ist einenends am Gussstück und andernends an einer Ecke des Winkel hebels befestigt. Der Winkelhebel wird durch Nieder drücken des Pedals 124 im Uhrzeigersinn gedreht, welches Pedal einen an den Winkelhebel ange schweissten Pedalarm 40 besitzt.
Eine im Gussstück neben dem Dämpfungsglied gelagerte Schwingwelle 45 besitzt einen Arm 46, welcher mit dem Winkelhebel 43 durch eine Gleitverbindung verbunden ist, welche eine Spindel 47, zwei am Arm bzw. dem Winkelhebel drehbar gelagerte Blöcke 48, 49 aufweist, die auf der Spindel zwischen Bolzen 51 an beiden Enden gleiten, wobei eine die Spindel zwischen den Blöcken um gebende Feder 52 diese auseinanderdrückt. Im Ge häuse ist die Kurvenplatte 32 an das obere Ende eines Armes 53 angeschweisst, welcher durch die Schwing welle 45 getragen wird, wobei ein Lenker 54 dazu dient, den Arm 53 mit einem Hebel 55 zu verbinden, welcher durch die Dämpfungswelle 37 getragen wird.
Die Bewegung der Kurvenplatte 32 und des Armes 53 wird somit durch das Pedal 124 veranlasst und durch das Dämpfungsglied 33 gesteuert. Wenn der Winkel hebel 43 durch Niederdrücken des Pedals 124 gedreht wird, gleitet der Block 49 auf der Spindel 47 und drückt die Feder 52 zusammen, welche bestrebt ist, den Schwingarm 46 und die Schwingwelle 45 zu drehen, deren Drehgeschwindigkeit jedoch durch die Drehzahl der Dämpfungswelle 37 gesteuert wird. Beim Loslassen des Pedals 124 bewegt die Feder 44 den Winkelhebel zurück und kehrt die Drehung der Schwingwelle 45 um; diese umgekehrte Drehung der Schwingwelle ent spricht der Drehung der Dämpfungswelle in ihrer ungesteuerten Richtung.
Demgemäss bewirkt Freigabe des Pedals 124 eine gleichzeitige Zurückbewegung der Kurvenplatte in ihre Ausgangslage.
Die sechs Mikroschalter 31 werden durch Stangen 61 getragen, die sich über die obere Kammer zwischen dem Gussstück und einem Stützglied 62 erstrecken, wobei jeder Mikroschalter einen Betätigungsknopf 63 und eine Rolle 64 besitzt, die am Ende einer Blatt feder 65 angeordnet ist. In Fig. 5 sind diese Mikro schalter weggebrochen, um die Kurvenplatte 32 unter ihnen zu zeigen. Die Rollen 64 liegen in einer Linie über der oberen Kammer und werden nacheinander durch sechs geneigte Flächen 66 angehoben, welche als Stufen längs einer Kante der Kurvenplatte 32 gebildet sind, die durch Drehen des Armes 53 an ihnen vorbeibewegt wird, an welchen sie an einem Rand angeschweisst ist. Die Kurvenplatte ist in einem Bogen um die Schwingwelle gekrümmt.
Die Leiter von den Mikroschaltern sind zweckmässig zu einem Anschluss- kasten 67 im Gehäuse geführt, welcher auf der Aussen wand des Gehäuses über der Schwingwelle Steckdosen besitzt.
Die Mikroschalter 31 und die Schützen 127 bilden einen Teil des Steuerkreises des Fahrmotors 114, welcher nun unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben wird. Im Schaltungsschema der Fig. 6 sind die sechs Mikroschalter mit MS1 bis MS6 bezeichnet, die neun Schützen sind mit<B>Cl</B> bis C9 bezeichnet und werden durch neun Solenoide betätigt, die entsprechend mit S1 bis S9 bezeichnet sind, und drei Widerstände sind mit R I, R2 und R 3 bezeichnet. Jedes Solenoid weist eine Solenoidwicklung mit einem parallelen Konden sator auf.
Die Wagenbatterien sind in zwei Gruppen 71 und 72 unterteilt, welche mittels Schützen C5 und C6 und Leitungen 13 und 14 parallel oder in Reihe geschaltet werden können. Sicherungen sind in die Batteriekreise und überall in die Schaltung eingeschaltet. Die Batterien sind durch Leitungen 11 und 12 über den Stromkreis des Fahrmotors 114 geschaltet, zu welchem Widerstände R 1 und R2 und Feldwicklungen F1 und F2 in Reihe geschaltet sind. Die Reihenwiderstände R 1 und R2 werden durch Schützen C3 bzw. C4 ein- und ausgeschaltet; die Reihenfeldwicklungen F1 und F2 können mittels der Schützen C7 und C8 in Reihe oder parallel zueinander geschaltet werden.
Die Schützen C1 und C2 bestimmen die Polarität der Motor- klemmen und bestimmen so die Drehrichtung des Motors. Eine durch Leitungen 16 und 17, Druckknopf schalter 19 und Hilfsschützen AC <I>1</I> und AC2 parallel zum Motor 114 angeschlossene Feldwicklung F3 arbeitet so, dass der Wagen gebremst wird, indem der Motor als Nebenschlussfelddynamo arbeitet, der die kinetische Energie in elektrische Energie umwandelt, die im Widerstand R2 vernichtet wird. Die Hilfs schützen AC <I>1</I> und AC2 sind mit den Schützen<B>Cl.</B> bzw.
C2 verbunden, so dass, wenn einer der Schützen C1 und C2 geschlossen wird, um Strom dem Motor 114 zuzuführen, einer der Hilfsschützen AC <I>1</I> und AC2 geöffnet wird, um die Feldwicklung F3 abzuschalten. Ein Gleichrichter 78 ist über die Wicklung F3 ange schlossen. Die sechs Mikroschalter und die Schützen solenoide S1 bis S8 sind durch Leitungen 18 und 21 an die Batteriegruppe 72 angeschlossen. Ein auf Wärme ansprechender Schütz 82 ist zwischen dem Motorkreis und Leitungen 12 und 18 angebracht, welcher Schütz 82 die Stromzufuhr zu den Schützen C1 bis C9 unterbricht, wenn der Motor überlastet ist.
Ein Pumpenmotor 82 ist über die Batteriegruppe 72 durch den Schützen C9 angeschlossen und dient dazu, eine Pumpe anzutreiben, um ein hydraulisches Druck mittel den hydraulischen Vorrichtungen am Wagen, wie den Mitteln zum Heben und Senken der Gabeln des Wagens und zum Neigen des Mastes, zuzuführen. Der Schütz C9 wird durch das Solenoid S9 betätigt, das über Mikroschalter zwischen die Leitungen 17 und 21 angeschlossen ist.
Im Betrieb ergibt sich die nachstehend beschriebene Schaltfolge: 1. Wenn der Druckknopfschalter 19 eingeschaltet wird, werden beide Hilfsschützen AC1 und AC2 ge schlossen, so dass die Nebenschlussfeldwicklung F3 eingeschaltet wird und das Bremsen des Wagens be wirken kann, vorausgesetzt, dass das Pedal 124 des Fahrers nicht niedergedrückt wird; wenn immer in gleicher Weise das Pedal des Fahrers losgelassen wird, wird die Nebenschlussfeldwicklung F3 wieder einge schaltet, um den Motor zu zwingen, den Wagen zu bremsen.
Wenn der Druckknopfschalter 19 eingeschaltet wird, speist er auch die Leitung 21 und in der oberen Lage des Fahrerpedals verbinden die Umschalter MS4 und MS5 die Leitung 21 mit der Leitung 22, wodurch die Solenoide S5 und S6 erregt werden und die Schützen C5 und C6 gezwungen werden, die Batterie gruppen 71 und 72 parallel zueinander zu schalten. Ferner ist die Leitung 22 mit dem Solenoid S9 ver bunden, das durch Betätigung des Schalters 84 erregt werden kann, um den Schützen C9 zu betätigen und den Pumpenmotor 82 anzulassen.
Wenn ferner der Druckknopfschalter 19 einge schaltet wird, speisen die Mikroschalter MS3 und MS1, welche Umschalter sind, die Leitung 24, so dass eine Warnlampe 86 brennt, um den Fahrer zu infor mieren, dass der Wagen eingeschaltet ist.
2. Das erste Niederdrücken des Fahrerpedals 124 betätigt den Mikroschalter MS 1, um die Warnlampe 86 auszulöschen und um einen Umkehrschalter 87 zu speisen, welcher durch den Fahrer mittels des Hebels 121 betätigt wird, welcher auf der Stirnwand des Wagens angeordnet ist. Je nach der Lage des Umkehr schalters 87 wird entweder das Solenoid S1 oder das Solenoid S2 erregt, um den entsprechenden Schützen C 1 oder C2 zu betätigen und elektrischen Strom von den Batteriegruppen 71 und 72 dem Motor zuzu führen, so dass er in der einen oder anderen Richtung läuft.
Ausserdem öffnet die Erregung des Solenoids S 1 oder S2 den entsprechenden Hilfsschützen AC1 oder AC2, um die Nebenschlussfeldwicklung aus dem Motorkreis abzuschalten.
3. Das Niederdrücken des Fahrerpedals betätigt ferner noch den Mikroschalter MS2, was das Solenoid S3 erregt, den Schütz C3 betätigt und den Wider stand R 1 aus dem Reihenkreis des Motors abschaltet.
4. Das weitere Niederdrücken des Fahrerpedals betätigt den Mikroschalter MS3, was das Solenoid S4 erregt, den Schützen C4 betätigt und den Widerstand R2 aus dem Reihenkreis des Motors abschaltet. Nebenbei trennt dies die Leitung 23 ab, die zum Mikroschalter MSl führt, hält jedoch den Halte widerstand R3 eingeschaltet, so dass der Schütz C1 oder C2, je nach dem Fall, eingeschaltet bleibt.
5. Weiteres Niederdrücken des Fahrerpedals be tätigt den Mikroschalter MS4, was die Solenoide <I>S4,</I> S5 und S6 aberregt, den Schützen C4 öffnet, um den Widerstand R2 wieder in den Reihenkreis des Motors einzuschalten, und die Schützen C5 und C6 betätigt, um die Batteriegruppen 71 und 72 in Reihe zueinander zu schalten. Die so an den Fahrmotor 14 angelegte höhere Spannung bewirkt, dass er den Wagen mit höherer Geschwindigkeit antreibt. Gleichzeitig wird das Solenoid S9 abgetrennt, so dass der Motor der hydraulischen Pumpe bei dieser oder einer höheren Geschwindigkeit nicht betätigt werden kann.
6. Weiteres Niederdrücken des Fahrerpedals be tätigt den Mikroschalter MS5, welcher das Solenoid S4 wieder erregt, den Schützen C4 betätigt und den Widerstand R2 noch einmal von dem Reihenkreis des Motors abschaltet.
7. Weiteres Niederdrücken des Fahrerpedals in seinen äussersten Bereich betätigt den Mikroschalter MS6, was die Solenoide S7 und S8 erregt und die Schützen C7 und C8 betätigt, um die Motorfeld wicklungen F1 und F2 parallel anzuschliessen, welche bis jetzt in Reihe miteinander waren; dies reduziert das Motorfeld und erhöht die Motordrehzahl.
Ein durch Drehmoment betätigter Schalter 89 be findet sich in Reihe mit dem Mikroschalter MS6 und wird selbsttätig geöffnet, wenn immer die Belastung des Motors einen vorausbestimmten Betrag über schreitet, wenn z. B. der Wagen eine Steigung hinauf fährt.
Sogar wenn somit der Fahrer fehlerhaft das Pedal 124 ganz niedergedrückt hält, wenn der Wagen eine Steigung nimmt, - öffnet sich der Schalter 89 zur Aberregung der Solenoide S7 und S8, um die Schützen C7 und C8 zu zwingen, die Feldwicklungen F1 und F2 wieder in Reihe anzuschliessen, wobei das erhöhte Motorfeld den Motor veranlasst, das zum Antrieb des Wagens auf der Steigung erforderliche erhöhte Drehmoment hervorzurufen.
Der durch Drehmoment betätigte Schalter 89 wird durch einen (nicht gezeigt) Drehmomentarm betätigt, der sich mit dem Motor gehäuse bewegen kann; der Motor ist für diesen Zweck mit federnder Abstützung (nicht gezeigt) versehen.