CH422113A - Motorischer Stellantrieb für elektrische Steuergeräte, insbesondere für Fahrschalter von Triebfahrzeugen - Google Patents

Description

  Motorischer     Stehantrieb    für elektrische Steuergeräte, insbesondere für Fahrschalter  von Triebfahrzeugen    Die Erfindung betrifft einen motorischen Stellen  trieb für elektrische Steuergeräte, insbesondere für  Fahrschalter von Triebfahrzeugen. Mit zwei Motoren  arbeitende Stellentriebe sind bereits bekannt, z. B.  für Kran-, Geschützsteuerungen u. a. Auch für den  Antrieb von     Nockenschaltern    wurde schon ein Zwei  motorenantrieb verwendet. Bei diesem wurde durch  Verändern der Erregung oder der Ankerspannung  der beiden Motoren bei der Drehzahlbildung die Dif  ferentialwirkung z. B. in Abhängigkeit vom     Fahrmo-          torstrom    ausgenutzt.

   Ein grosser Drehzahlbereich,  wie er bei     Nockenschaltgeräten    wünschenswert ist,  bei gleichzeitig hohem Drehmoment für Antreiben  und Abbremsen des Steuergeräts ist hierbei nicht er  reichbar. Die zum Verstellen von Steuergeräten ins  besondere für Fahrschalter von     Triebfahrzeugen    ver  wendeter Stellmotoren, insbesondere     Gleichstromne-          benschlussmotoren,    sind     verhältnismässig    klein und  haben in der Regel nur eine     Dauerleistumg    von 20  bis 50 Watt. Nachteilig dabei ist, dass sich ihre Dreh  zahl bekanntlich nur in verhältnismässig engen     Gren-.          zen    regeln lässt.

   Dabei erfolgt die Drehzahlregelung  durch Verändern der Motorspannung, Verändern des  Stromes der Erregerwicklung oder auch in der     soge-          nannten         Meyer-Schaltung     mit Anker-, Vor- und  Parallelwiderständen.

   Die Ursache hierfür ist in dem  relativ hohen Ankerwiderstand solcher Kleinmoto  ren, in den betriebsmässig unvermeidlichen     Anker-          spannungsschwankungen        (         25        %),        sowie        in        der        stark     schwankenden Last, wie sie beim Verstellen eines  Schaltgerätes auftritt, zu suchen.

   Wird beispielsweise  zwecks Erzielung einer niedrigen Drehzahl bei Un  terspannung ein zusätzlicher Widerstand in den An  kerkreis eingeschaltet, dann besteht einerseits die Ge  fahr des     Hängenbleibens    des Antriebs an einem  Lastpunkt und     andererseits    stellt sich bei überspan-         nung    und Betrieb zusätzlichen Ankerwiderstand im  Falle der Erzielung einer hohen Drehzahl an Punkten  geringer Last eine hohe Drehzahl ein.

   Ausser den  vorgenannten Forderungen wird von Stellmotoren  weiterhin verlangt, dass sie, um den     Nachlaufwinkel     am angetriebenen Gerät möglichst klein halten kön  nen,     raschestens,    beispielsweise durch elektrische       Abbremsung    zum Stillstand gebracht werden können.

    Da der Nachlauf der Motoren aber stark von der  jeweiligen Drehzahl mit der der     Abbremsungsvor-          gang    beginnt,     ehh        än@gig        isst"    ist es     zweckmässig,    den       Abbremisvorgang    von einer     niedrigen        Drehzahl    aus       beginnnen    zu lassen" d. h.     ein        evtl.        Schnellgang        muss     kurz vorher     abgeschaltet    werden..

   Nun     fassen    sich aber       erfahrungsgemäss    aus ,den     vorgenunn@ben        Grüniden     Stellmotoren, bezogen auf     Nenndrehmoment    und  Nennspannung,     mit    den     oben        aude;gebenen        Mitteln          praktisch        nur'        in        einem        engen     von       höchstens    1:2     !b,etrieib:

  smässi@g    sicher     ,betreiben    und da  bei müssen noch erhebliche     Drehzahl-,und        Drehmo-          mentschwankungen    in Kauf     genommene    werden. Ein  solch enger Drehzahlbereich ist aber bei vielen Steu  eraufgaben, vor allem beispielsweise bei der Steue  rung von Fahrschaltern für Triebfahrzeuge nicht aus  reichend und es ist demgegenüber ein weit grösserer  Drehzahlbereich von mindestens etwa 1:4 anzustre  ben, wobei eine kleine Drehzahl als Grunddrehzahl  für normal verlaufende Schaltvorgänge und als Ein  laufdrehzahl beim Anhalten gefordert wird und eine  hohe     Verstellgeschwindigkeit,    die ein Mehrfaches der  Grunddrehzahl beträgt, für bestimmte Schaltvor  gänge, z.

   B. für das Rückschelten von Fahr- in den  Bremsbereich verlangt wird, wozu eine     vierreal    so  hohe     Verstellgeschwindigkeit    wie beim normalen  Aufschalten beim Fahren notwendig ist.  



       AAgabe    der     Erfindung    ist es, einen Zwelmotoren-      antrieb     für        elektrische        Steuergeräte        anzugeben,    bei  dem die vorgenannten Nachteile vermieden sind und  der selbst bei grossen Lastschwankungen und bei den       im    Betrieb     auftretenden    unvermeidlichen Spannungs  schwankungen von etwa   25 % die geforderte Dreh  zahlgrenze nicht nur betriebssicher     einzustellen    ge  stattet,     sondern    auch noch mit kleinstem Auslaufwin  kel zum Halten gebracht werden kann.  



  Gemäss der Erfindung erreicht man dieses Ziel  bei einem motorischen Stellentrieb für elektrische  Steuergeräte, insbesondere für Fahrschalter von  Triebfahrzeugen mit festen ungeregelten Drehzahl  stufen dadurch,     dass    ein als Additionsgetriebe wir  kendes Differentialgetriebe mit zwei Stellmotoren  zusammenarbeitet, und Mittel vorhanden sind, um  für kleinere     Verstellgeschwindigkeiten    des Gerätes  und zum     Einlaufen    in vorgegebene Stellungen einen  Motor allein und für grössere     Verstellgeschwindig-          keiten    der andere Motor zusätzlich in Betrieb zuset  zen.

   Dabei können die beiden Motoren mit gleichen  oder verschiedenen Leistungen und     Nenndrehzahl          ausgeführt    und     evtl.    zwischen den Motoren und dem       Additionsgetriebe    zusätzlich vorgesehene Zwischen  getriebe     können        mit    gleichen oder unterschiedlichen       Übersetzungsverhältnissen    ausgeführt sein. Dadurch,  dass z.

   B. jeder der beiden Motoren     mit    festen Dreh  zahlen bei voller Erregung während der Betriebsbe  reitschaft     betrieben    wird, wobei das volle Feld als  Dauerfeld     ausgeführt    ist, ist bereits bei Beginn des       Anfahr-    und Bremsvorganges das Feld in voller  Stärke vorhanden. Den     Anfahr-    und Bremsvorgang       kann    man besonders rasch einsetzen lassen, wenn  man die     Stellmotoren    nicht mehr, wie üblich, mittels  Auf- und     Abschützen,    sondern     transistorisch    ge  steuert ein- und ausschaltet bzw. abbremst.

   Auf diese  Weise     gelingt    es, insbesondere den Auslaufwinkel  beim Abbremsen besonders klein zu halten, weil da  durch die bei     Schützsteuerungen    unvermeidlichen  Eigenzeiten der Schütze in     Wegfall    kommen.

       Selbst-          verständlich        können        Dur        Erreichugg        klennstmöglich.er     Auslaufwinkel auch Sonderstellmotoren mit     kleinst-          möglichem        Schwungmoment    und     kleinstmöglichem          Ankerwiderstand    verwendet werden. Wenn die bei  den Stellmotoren des Antriebs gleichzeitig arbeiten,  dann ergibt sich als Antriebsdrehzahl des Getriebes  die     Summe    bzw. die     Differenz    der beiden Motoren  unter Berücksichtigung der dazwischen liegenden  Übersetzung.

   Je nachdem der eine oder andere Motor  in Betrieb ist oder die Motoren gleich- oder gegensin  nig geschaltet werden, ergeben sich verschiedene  Drehzahlen, ohne dass eine Lastabhängigkeit durch  diese     Drehzahländerung    vorhanden ist. Mit dem an  gegebenen Antrieb kann man     also    ohne weiteres im       Langsamgang    anhalten und so den Nachlauf klein  halten.  



  Die Zeichnung zeigt einen beispielsweisen Zwei  motorenantrieb nach der Erfindung in schematischer  Darstellung. Mit 1 ist das anzutreibende Schaltgerät  angedeutet, das von den beiden Motoren 2 und 3 an-    getrieben wird. Jeder dieser Motoren arbeitet im       Ausführungsbeispiel    ;auf     ein.        Zwischengetriebe    4 bzw.

    5 und diese wieder arbeiten auf die beiden Tellerrä  der 6     bzw.    7 eines     Differentialgetriebes    8, dessen  Sonnenrad 9 mit einem Zahnrad 10 verbunden ist,  das im     Ausführungsbeispiel    auf der Welle des Getrie  bes 5 drehbar gelagert ist     und,das    mit einem auf der       Schaltgerätewelle    11 sitzenden Zahnrad 12 kämmt.

    Der Antrieb wirkt auf Grund der beiden motorischen       Einsgänge    sowohl     @additiv    .als .auch     -subttrraktiv.    Die  Nenndrehzahlen der beiden Motoren wie auch die       Übersetzung        ihrer    zugehörigen Getriebe     können     gleich oder verschieden     gewählt    werden.     Zweckmäs-          sig    ist, da der Antrieb auch von nur einem Motor aus  erfolgen kann, die Zwischengetriebe 4 und 5 selbst  sperrend     auszuführen,        damit    bei Betrieb mit einem  Motor der andere Motor keine Rückwirkung erfährt.

    Wenn man auf die Selbstsperrung der Getriebe ver  zichten     will,    ist es zweckmässig, einen Bremsmotor zu  verwenden, vor allem dann,     wenn        Wechselstrommo-          toren    als Stellmotoren benutzt werden. Zwecks Errei  chung eines besonders kleinen     Nachlaufweges    der  Motoren kann man gegebenenfalls die Stellmotoren  auch als Sondermotoren mit besonders kleinem       Trägheitsmoment    ausführen.  



  Wenn man den erwähnten Antrieb bei Fahrschal  tern für     Triebfahrzeuge    verwendet, können die bei  den Motoren 2 und 3 mit gleicher Nenndrehzahl und  gleichen     Nennleistungen    ausgeführt werden, die     Zwi-          schengetrieibe    4 und 5     tdagegen        brauchen    .nicht gleich  artig     ;ausgeführt        zu        tsein..    Diese können vielmehr  entsprechend dem     jeweiligen    Verwendungszweck mit  unterschiedlichen     Übersetzungen,    z.

   B. im     Verhältnis     1:3     ausgeführt    sein.  



  Die Arbeitsweise des Antriebs ist so, dass bei  spielsweise der Motor 2 allein in Tätigkeit gesetzt  wird, wenn langsam verlaufende Schaltvorgänge z. B.  beim Aufschalten beim Fahren verlangt sind. Dage  gen     wird    im     Falle    des Schnellaufs, der beispielsweise  beim raschen Zurückschalten von Fahr- auf Brems  stellung nötig ist, zu dem Motor 2 noch der Motor 3  zugeschaltet. Verhält sich angenommener Weise die  Übersetzung der Zwischengetriebe 3:1, dann verhal  ten sich die     Antriebsdrehzahlen    in diesem Fall wie  4:1.

   Wenn noch weitere Drehzahlgrenzen     erfasst     werden sollen, so ist auch dies     möglich,    und zwar  durch Wahl eines grösseren     Übersetzungsunterschie-          des    und     Wahl    eines leistungsstärkeren Motors 3.

   Vor       allem    ist es zweckmässig, bei     leistungsmässig    ver  schieden     ausgeführten    Motoren den leistungsschwä  cheren Motor     als        langsam        antreibenden    Motor, dem  ein Zwischengetriebe mit grosser Übersetzung zuge  ordnet ist, zu verwenden und seine Steuerung     transi-          storisch    durchzuführen, während demgegenüber der  leistungsstärkere zweite Motor in     herkömmlicher     Weise mittels Auf- und     Abschützen    gesteuert wird.

    Die     Abbremsung    der Motoren zur Erreichung       kleinstmöglichen    Auslaufwinkels kann entweder  elektrisch und/oder mechanisch erfolgen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Motorischer Stellentrieb für elektrische Steuerge räte, insbesondere für Fahrschalter von Triebfahr zeugen mit festen ungeregelten Drehzahlstufen, da durch gekennzeichnet, dass ein als Additionsgetriebe wirkendes Differentialgetriebe mit zwei Stellmotoren zusammenarbeitet und Mittel vorhanden sind, um für kleinere Verstellgeschwindigkeiten des Gerätes und zum Einlaufen in vorgegebene Stellungen einen Motor allein und für grössere Verstellgeschwindig- keiten den anderen Motor zusätzlich in Betrieb zu setzen. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Antrieb nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass beide Motoren während der Be triebsbereitschaft dauernd erregt sind. 2. Antrieb nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die beiden Motoren mit gleichen oder verschiedenen Leistungen und Nenndrehzahlen ausgeführt sind. 3. Antrieb nach Patentanspruch und Unteransprü chen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die bei- den Zwischengetriebe zwischen Stellmotor und Dif ferentialgetriebe mit gleichen oder unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen ausgeführt sind.

   4. Antrieb nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoren mittels Auf- und schützen oder transisto- risch gesteuert sind. 5. Antrieb nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor, insbesondere der leistungsschwächere Lang sammotor mit grösserer Übersetzung im Getriebe transistorisch und der leistungsstärkere Motor mittels Auf- und Abschützen gesteuert wird. 6.

   Antrieb nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Motoren zur Erreichung eines kleinstmög lichen Auslaufwinkels elektrisch und/oder mecha nisch abgebremst wird.