Einrichtung zur stufenweisen Steuerung von elektrischen Fahrzeugen. Die Steuerung von Schaltern, wie z. B. der Stufenschalter elektrischer Fahrzeuge mittelst Elektromotoren, geschieht gewöhnlich in der Weise, dass im ersten Teil der Schalt bewegung ein Steuermotor das zum Schalten notwendige Drehmoment mittelst geeigneter Organe auf den zu steuernden Schalter über trägt, dass dann in einem zweiten Teil der Schaltbewegung der Steuermotor abgeschaltet und die Bewegung noch durch den Einfluss der sich drehenden Massen der in Bewegung befindlichen Organe unterhalten wird, während in einem dritten Teil der Bewegung eine Sperrvorrichtung, z. B. ein Riegel, in eine Rastenscheibe zum Eingriff kommt, die die gesteuerten Teile in der neuen Ruhelage festhält.
Je nach der Grösse der sich drehen den Massen muss nun der Steuermotor früher oder später abgeschaltet werden; aber es ver bleibt stets ein die Sicherheit der Schaltbe wegung ungünstig beeinfliassender, verhältnis mässig grosser Teil der Bewegung unter dem Einfluss der sich drehenden Massen zurück zulegen, wenn man am Ende der Schaltbe wegung unzulässige Schläge und Beanspru- chungen vom Sperrorgan abhalten will.
Dieser zweite Teil der Schaltbewegung, in dem der Steuermotor abgeschaltet sein muss, birgt ausserdem noch eine grosse Unsicherheit in sich, da infolge der oft innert kurzer Zeit erheblich sich ändernden Reibungsverhältnisse der gesamten Steuerungsanlage, die Bean spruchung der Sperrvorrichtung entweder eine unzulässige grosse, oder dann die Schaltbe wegung nicht zu Ende geführt wird. Es wurde auch versucht, durch Einbau von Rutschkupplungen oder federnder Zwischen glieder die unzulässig hoben Beanspruchungen von der Sperrvorrichtung fernzuhalten.
Diese Mittel versagen jedoch überall dort, wo die sich drehenden Massen nicht nur im Anker des Steuermotors, sondern auch in dem ge steuerten Schalter ihren Sitz haben, welch letzterer, da er eine Anzahl ausgeprägter Ruhestellungen besitzt; bezüglich der Sperr vorrichtung nicht verdreht werden darf, der Einbai. von Rutschkupplungen oder federnder Zwischenglieder also nur zwischen Steuer motor und Sperrvorrichtung, nicht aberzwischen letzterer und Stufenschalter erfolgen kann. Diese Nachteile soll die den Gegenstand der Erfindung bildende Steuerung, von der die beiliegende schematische Zeichnung ein Ausführungsbeispiel zeigt, vermeiden.
In der Figur ist 1 der zu steuernde Schalter, der ein Oelsclialter, Stufenschalter, Drehtransformator (Induktionsregler) oder dergl. sein kann und über Kettenräder 2 und 3 mittelst einer Kette 4 voll einer Welle 5 angetrieben wird. Die Welle 5 ihrerseits erhält ihre Bewegung von einem Gleichstrom- Elektromotor 11T, der durch Kettenräder 7 und 8 und eine Kette 9 mit ihr verbunden ist. Auf der Welle 5 sitzt eine Scheibe 10 mit einer Kerbe, in die ein mittelst einer Feder 11 und eines Elektromagnetes 12 ge steuerter Riegel 13 eingreifen kann.
Der Antriebsmotel<B>31</B> besitzt zwei Feldwicklungen 14 und 15, von denen die Wicklung 14 bei Lauf als iHotor durch eitlen Wendeschalter 16 mit dem Anker 17 in Reihe geschaltet wird, während die Wicklung 15 ständig all kon stanter Spannung liegt.
Der Wendeschalter 16 erlaubt durch Um kehrung der Stromrichtung im Anker 17 die Drehrichtung des Steuermotors zu ändern. Infolge vorstehender Schaltung der Feldwick lungen des Steuermotors erhält derselbe eine Charakteristik, die zwischen derjenigen eines Reihenschlussmotors und der eines Neben schlussmotors liegt. Die Kontakte des Wende schalters 16 werden durch Elektromagnete 18 und 19 gesteuert, die ihren Steuerstrom durch Kontaktfinger 20 und 21 eines Steuer schalters .St erhalten.
Letzterer besteht aus zwei mechanisch voneinander getrennten Tei len 22 und 23, voll denen der durch ein Handrad 24 betätigte, 23, Segmente 25, 26, 27 und Kontakte 28, 29 und 30 trägt, wäh rend auf dem andern Teil, 22, der mit der Antriebswelle 5 durch ein Winkelgetriebe verbunden ist, die-Segniente 31, 32, 33, 34 und 35 befestigt sind. Der Teil 23 sei bei spielsweise mit 92 so verbunden, dass er in der eitlen Schaltrichtung, z. B. zum Auf schalten, gegenüber 22 nur um eine Stufe; in der anderen Schaltrichtung dagegen von jeder Stellung in eine beliebige untere Stel lung bewegt werden kann.
Der Schaltvorgang vollzieht sich nun wie folgt: Angenommen der Schalter 1, den wir in diesem Falle als Stufenschalter eines Triebfahrzeuges mit einer Anzahl ausgepräg ter Fahrstellungen ansehen wollen, sei von einer Fahrstufe auf die nächst höhere zu verbringen. Vor Beginn der Bewegung liegt der Riegel 13 in der Kerbe des Sperrades 10, die Kontakte des Wendeschalters sind ge öffnet, und die Kontakte und Segmente des Steuerschalters k9t in der gezeichneten Stel lung. Das Handrad 24 des Steuerschalters St wird nun uni eine Stufe im Uhrzeigersinne bewegt.
Dadurch bewegt sich auch die mit dein Handrad 24 festverbundene Trommel 23 mit den daran befestigten Segmenten 25, 26 und 27 und den ebenfalls mit ihr starr ver bundenen Kontaktfingern 28, 29 und 30. Die Verbindung der Kontaktfinger 28 und 29 durch das Segment 31 wird dadurch aufge hoben, während der Kontaktfinger 30 auf das Segment 33 aufläuft. Von der Steuerstrom klemme 54 aus wird daher ein Stromkreis geschlossen über den Kontaktfinger 36, das Segment 25, den Kontaktfinger 30-, die Seg mente 33 und 34, den Kontaktfinger 21, über die Spule des Elektromagnetes 19 und diejenige des Riegelmagnetes 12 an die Steuer- stromkleinme 55.
Der Magnetkern, der rechten Hälfte des Wendeschalters 16 wird daher angezogen und schliesst die Kontakte dieser Hälfte. Dadurch wird der Stromkreis zurr Anker 17 des Steuermotors U und der Reihenschlusswicklung 14 desselben geschlos sen. Gleichzeitig mit dein Kontaktschluss der rechten Wendeschalterhälfte ist auch durch den Elektromagnet 12 der Riegel 13 aus der Rast 'der Sperrscheibe gezogen wor den, so dass c'ie Sperrung der Steuerwelle 5 aufgehoben wird.
Der Steuermotor 3I1 bewegt nun die Steuerwelle 5 mit dem damit ge kuppelten Schalter 1 und dein Teil 22 des Steuerschalters St, während der Teil 23 des letztern in Ruhe verbleibt. Durch diese Re lativbewegung der Teile 22 und 23 des Steuerschalters<B>St</B> wird nach einem einstell- baren Verdrehungswinkel das Kontaktsegment 33 unter dem Kontaktfinger 30 ablaufen, wodurch der Stromkreis über die Spule 19 des Wendeschalters 16 und 12 des Riegels 13 unterbrochen wird.
Der Anker 17 sowie der mit ihm in Reihe geschaltete Wicklungsteil 14 des Steuermotors IM sind dadurch strom los, und der Riegel 13 ist bereit, nach Vol lendung der ganzen Bewegung in die Kerbe der Scheibe 10 einzufallen. Infolge der Wir kung der sich drehenden Massen der antrei benden und der angetriebenen Organe der ganzen Steuervorrichtung dauert die Bewe gung noch fort;
der Anker 17 des Steuer motors 112 dreht sich daher noch in dem vom Teil 15 der Feldwicklung erzeugten Magnet feld. Gegen Ende der gewünschten Bewe gung, d. h. nach einem einstellbaren Teil der Bewegung, die von einer Stufe zur näch sten auszuführen ist, läuft das auf dem Teil 22 des Steuerschalters St befestigte Segment 31 unter die Kontaktfinger 28 und 29 und schliesst dadurch den Anker 17 des Steuer motors<B>31</B> kurz. Der dabei im Anker indu zierte Strom bremst diesen rasch ab, so- dass der Riegel 13 am Ende der Bewegung beim Einfallen in die Kerbe des Sperrades 10 nur noch einen geringen Schlag auszuhalten hat.
Um den Schalter 1 in entgegengesetzter Rich tung zu bewegen, wird das Rad 24 des Steuerkontrollers entgegengesetzt zum Uhr zeigersinne bewegt. Der Steuerstrom ver läuft dann von der Klemme 54 über den Kontaktfinger 36, das Segment 25, den Kon taktfinger 30, die Segmente 32 und 35 und den Kontaktfinger 20 zu den in Reihe ge schalteten Magnetspulen 18 und 12 zur Steuer stromklemme 55, worauf die Steuerwelle 5 den Schalter 1 im zum vorbeschriebenen ent gegengesetzten Sinne bewegt.
Durch die Einwirkung dieser elektrischen Bremse nach Abschaltung des Steuermotors M und vor dem Einfallen des Riegels 13 ist es möglich, den Steuermotor bis kurz vor Ende der auszuführenden Bewegung einwirken zu lassen, wodurch der durch die Wirkung der sich drehenden Massen zurückzulegende Teil der Schaltbewegung auf einen Mindestbetrag vermindert und die Sicherheit der Schaltung bedeutend erhöht wird.
An die Steuerwelle 5 können selbstver ständlich auch mehrere Schalter 1 angekup pelt werden. Ebenfalls können mehrere Steuerschalter Ast vorgesehen werden, um die Schalter 1 von verschiedenen Orten aus steuern zu können. In letzterem Falle sind dann die Bremskontakte 28 und 29 sämt licher Steuerschalter St in Reihe zu schalten, so dass der Bremsstromkreis zum Anker 17 des Steuermotors M jeweils nur am bedienten Steuerschalter geöffnet und geschlossen wird, Besitzt der Steuerschalter St so viele Stufen, dass der Schaltwinkel für eine Stufe und somit der Schaltweg für die Kontaktfinger 28, 29 und 30 sowie die Segmente 31, 32 und 33 klein wird,
so wird das Ausschalten der Magnetspulen 18 bezw. 19, sowie der Magnetspule 12 wie auch das Kurzschliessen des Ankers 17 des Steuermotors 131 zweck mässigerweise in einen besondern Schalter verlegt, der beispielsweise mit der Steuer welle 5 gekuppelt und von dieser über eine passende Übersetzung angetrieben wird, so dass die Walze dieses Schalters z. B. pro Schaltstufe eine ganze Umdrehung macht, und so der Schaltweg dieser Steuerkontakte beliebig gross gehalten werden kann.
Die Kontakte dieses Hilfssteuerschalters werden dann mit denjenigen der Steuerschalter St so verbunden, dass am Steuerschalter der Ankerkurzschluss-Stromkreis aufgehoben und die entsprechende Magnetspule des Wende schalters 16, sowie die Riegelspule 12 ein geschaltet werden, während am Hilfssteuer schalter das Ausschalten dieser Magnetspulen sowie das Schliessen des Bremsstromkreises erfolgt.
Anstatt die Magnetspule 12 des Riegels 13 in Reihe zu den Magnetspulen des Wendeschalters 16 zu legen, kann sie auch durch einen besonderen Kontakt am Steuerschalter<I>St</I> ein- und ausgeschaltet wer den, womit eine beliebige Voreilung der Rie gelbewegung gegenüber der Bewegung des Steuermotors beim Ein- und Ausschalten des Steuermotors erhalten wird. Es wäre auch denkbar, dass ein zu steuern des Organ, beispielsweise ein Drehtransfor mator oder dergl., in einem bestimmten Dreh sinn, einmal aus der Ruhe bewegt, die Dre hung der Steuerwelle seinerseits so unter stützen würde, dass der ganzen Steuervor richtung eine unzulässige Schaltgeschwindigkeit erteilt werden könnte.
In solchen Fällen verhindert die Anordnung gemäss vorliegen der Erfindung bei passender Bemessung der Reihen- und Nebenschluss-Feldwicklung eine unzulässige Erhöhung der Drehzahl der Steuer welle, indem bei Überschreiten einer gewissen Geschwindigkeit der Steuermotor als Strom erzeuger auf die Steuerstromquelle zurück arbeiten und somit regelnd auf die Schalt geschwindigkeit einwirken kann.
Selbstverständlich lässt sich das Drehmo ment des Elektromotors M auch auf irgend eine andere Art, wie z. B. durch Seil- oder Schneckengetriebe, auf den zu steuernden Schalter übertragen.