DE1042003B

DE1042003B - Schaltwerksantrieb fuer elektrische Triebfahrzeuge

Info

Publication number: DE1042003B
Application number: DEL18678A
Authority: DE
Inventors: Franz Arndt; Kurt Doerfer; Kurt Walter
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-04-27
Filing date: 1954-04-27
Publication date: 1958-10-30

Description

Schaltwerksantrieb für elektrische Triebfahrzeuge Es ist bekannt, die Fahrmotoren elektrischer Triebfahrzeuge durch Schaltwerke zu steuern, die durch Elektromotoren, Verstell- oder Druckluftantriebe betätigt werden können.
Die Schaltwerke können fein- oder vielstufig ausgeführt sein. Bei vielstufiger Ausführung benutzt man zur Regelung der Fahrmotoren meist die bekannten Nockenschalter, die durch eine Schalt- oder Nockenwalze betätigt werden. Bei diesen Vielstufensteuerungen ist es dann aus bekannten technischen Gründen wichtig, die Schaltwalze nur in denjenigen ausgeprägten Stellungen anzuhalten, in denen die Kontakte ordnungsgemäß geschlossen sind. Bei den großen Stufenzahlen, die diese Steuerungen haben müssen, ist dies, besonders bei fußbedienten Steuerungen, meist nicht mit Sicherheit zu erreichen.
Es ist ein selbsttätig fortschreitender Fahrschalter bekannt, dessen Drehung unter der Wirkung eines Fortschaltrelais oder eines Stromwächters erfolgt. Als medhanisaahe Mittel zur Forts;chaltung dienen Sperrad und Klinke, von denen letztere durch einen besonderen Magneten betätigt wird, der, unter dem Einfluß des Fortschaltrelais stehend, die Klinke über einen Sperrzaun hinweghebt, so daß die durch eine Einschaltfeder od. dgl. angetriebene Schaltwalze die nächste Schaltstellung erreichen kann. Somit muß die Klinke magnetisch angehoben werden, wenn die Schaltwalze weiterschalten soll. Die Fortschaltung erfolgt demgemäß Schritt für Schritt und ist damit der unmittelbaren Einwirkung des Fahrers entzogen.
Bei Antrieben mit Steuermotoren werden diese z. B. in jeder Stellung abgebremst, wozu besondere Relais erforderlich sind. Ferner hat man Antriebe mit ständig laufenden Steuermotoren benutzt und dabei den Steuermotor in den ausgeprägten Schaltstellungen mechanisch oder elektromagnetisch von der Schaltwalze entkuppelt. Man hat auch durchlaufende oder stufenweise arbeitende Druckluftantriebe benutzt und diese durch zwei Magnetventile oder durch pneumatische Klinken gesteuert.
Alle diese Einrichtungen benötigen entweder umfangreiche zusätzliche Mittel, oder sie haben zu lange Schaltzeiten für die Einzelstufen, oder sie ergeben keine genaue Stellungshaltung.
Die Erfindung betrifft einen Schaltwerksantrieb für elektrische Triebfahrzeuge mit Verzögerungseinrichtung zur Überwachung der Schaltgeschwindigkeit der Schalt- oder Nockenwalze, auf deren Welle eine Rastenscheibe angeordnet ist, in deren Rasten ein Rastenhebel eingreift. Nach der Erfindung ist die Anordnung so getroffen, daß der Rastenhebel der durch einen Kraftantrieb (z. B. Druckluft-Verstellantrieb oder Elektromotor) bewegten Schaltwalze durch eine vom Fahrer gesteuerte Sperrklinke nur in den ausgeprägten Schaltstellungen der Schaltwalze verriegelt werden kann. Beim Erfindungsgegenstand wird ein einfaches Vielstufennockenschaltwerk benutzt, dessen Nockenschalter durch die erwähnte Schalt- oder Nockenwalze betätigt werden. Diese Schaltwalze wird von dem Differentialkolben eines Doppeldruckluftzylinders angetrieben. Der Differentialkolben hat Kolbenflächen von unterschiedlichem Durchmesser; die größere Kolbenfläche wird nur beim Aufwärtsschalten mit Druckluft beaufschlagt, die durch ein Ventil gesteuert wird. Die kleinere Kolbenfläche ist ständig mit dem Druckluftbehälter verbunden, so daß die Schaltwalze bei nicht betätigter Steuerung stets in der Nullstellung steht. Zur Steuerung der Schaltwalze in beiden Drehrichtungen ist nur ein einziges Ventil und keine Rückzugfeder erforderlich.
In den einzelnen Schaltstellungen kann die Schaltwalze mit Hilfe einer auf ihrer Welle befestigten Rastenscheibe durch einen Rastenhebel festgehalten ,,verden. Die Rolle dieses schwenkbar angeordneten Rastenhebels wird durch eine Druckfeder in die Rasten der Rastenscheibe gedrückt und durch eine Verriegelungseinrichtung, die aus einer z. B. magnetisch gesteuerten Sperrklinke nebst Rückdruckfeder besteht, in der Sperrlage festgehalten. Zum Weiterdrehen der Schaltwalze wird die vom Bedienungselement gesteuerte Sperrklinke z. B. magnetisch ausgelöst. Für die Auslösung ist nach der getroffenen Anordnung nur eine ganz geringe Kraft erforderlich.
Die Schaltgeschwindigkeit der Schaltwalze wird durch die mit ihr gekuppelte Verzögerungseinrichtung bestimmt und zeit- oder stromabhängig bzw. zeit- und stromabhängig überwacht und gegebenenfalls geändert sowie durch das Bedienungselement geregelt. Durch vom Bedienungselement gesteuerte Kontakte ist es ferner möglich, die Schaltwalze in jeder Schaltstellung sicher anzuhalten, schrittweise zu steuern und aus jeder Schaltstellung in die Nullstellung zu drehen und in beiden Drehrichtungen zu steuern.
Ein Ausführungsbeispiel für einen Schaltwerksantrieb nach der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.
Auf der Welle 1 der nicht dargestellten Schaltwalze ist eine Rastenscheibe 2 befestigt, in deren Rasten 6 die Rolle 4 des um den Punkt 10 schwenkbaren Rastenhebels 3 mit Hilfe einer Feder 5 eingedrückt wird.
Zur Sperrung des Rastenhebels 3 dient die Verriegelungseinrichtung, deren um den Punkt 22 drehbare Sperrklinke 7 durch eine Druckfeder 9 in der dargestellten Lage festgehalten wird und die Rolle 4 und damit den Rastenhebel 3, die Rastenscheibe 2 und die Welle 1 sperrt. Durch Betätigung des Bedienungselementes kann die Sperrklinke 7 z. B. elektromagnetisch durch Erregung der Spule 8 angehoben, die Sperrung also aufgehoben werden. Die Welle 1 der Schaltwalze wird über ein Ritzel 11 und eine Zahnstange 12 von dem Differentialkolben 13 mit den Kolbenflächen 15 und 16 angetrieben, der sich in dem Doppeldruckluftzylinder 14 bewegt. Zur Steuerung des Druckluftantriebes dient das Magnetventil 17. Die Welle 1 der Schaltwalze ist ferner über ein Rädergetriebe 18-19 mit der Welle 20 der Verzögerungseinrichtung 21 gekuppelt.
DieWirkungsweise der Steuerung ist folgende: Die nicht dargestellten Nockenschalter für die Regelung der Fahrmotoren und für die Herstellung der Bremsschaltung werden durch eine auf der Welle 1 befestigte, nicht dargestellte Schaltwalze (Nockenwalze) betätit. Bei Inbetriebnahme des Fahrzeuges wird durch' den gleichfalls nicht dargestellten Drucklufterzeuger zunächst die Kolbenfläche 16 des Differentialkolbens 13 mit Druckluft beaufschlagt; die Kolbenfläche 15 ist mit der Außenluft verbunden. Die Welle 1 mit der Schaltwalze wird dann durch das Ritzelll und die Zahnstange 12 in die Nullstellung gedreht, falls sie sich nicht schon in dieser befindet. Wird nun durch das nicht dargestellte Bedienungselement das Einschaltkommando gegeben, dann wird zunächst durch einen ebenfalls nicht dargestellten Steuerkontakt am Bedienungselement das Magnetventil 17 erregt und die Kolbenfläche 15 mit Druckluft beaufschlagt. Da die Kolbenfläche 15 wesentlich größer ist als die Kolbenfläche 16, würde der Differentialkolben 13 die Welle 1 im Fahrsinne bewegen. Dies ist aber zunächst nicht möglich, da der Kastenhebel 3, wie oben beschrieben, durch die Sperrklinke 7 gesperrt ist, so daß die Welle 1 nicht gedreht werden kann. Anschließend wird dann durch einen anderen, nicht dargestellten Steuerkontakt am Bedienungselement die Spule 8 der Sperrklinke 7 erregt; letztere wird angehoben und gibt die Rolle 4 des Kastenhebels 3 frei. Die Welle 1 und die Schaltwalze drehen sich dann im Einschaltsinne so lange, bis die Endlage der Schaltwalze erreicht ist oder bis durch ein weiteres Steuerkommando die Spule 8 wieder ausgeschaltet wird, die Sperrklinke 7 wieder einfällt und die Welle 1 angehalten wird. Die Geschwindigkeit, mit der die Welle 1 umläuft, wird durch die Verzögerungseinrichtung 20-21 bestimmt, überwacht, gegebenenfalls geändert oder auch durch das Bedienungselement geregelt. Dies kann zeitabhängig durch Änderung der Erregerstromstärke der Spannungsspulen der Verzögerungseinrichtung über Steuerstromkontakte am Bedienungselement oder durch die Starkstromspulen stromabhängig vom Fahrmotorstrom bzw. zeit- und stromabhängig geschehen.
Durch Veränderung der Erregerstromstärke der Spannungsspulen der Verzögerungseinrichtung über nicht dargestellte Kontakte am Bedienungselement können folgende Durchlaufzeiten der Schaltwalze erzielt werden: 1. langsam aufwärts, 2. schnell aufwärts, 3. langsam abwärts, 4. schnell abwärts. Beim Anfahren ergibt die bremsende Wirkung der vom Fahrmotorstrom durchflossenen Starkstromspulen der Verzögerungseinrichtung 21 eine stromabhängige Regelung der Schaltgeschwindigkeit.
Wie bereits beschrieben, kann durch Betätigung des Bedienungselementes die Spule 8 der Sperrklinke 7 der Verriegelungseinrichtung abgeschaltet werden, so daß schrittweises Steuern und Anhalten der Schaltwalze in jeder beliebigen Stellung möglich ist. Ferner kann die Schaltwalze durch entsprechendes Steuern des Magnetventils 17 beliebig in beiden Drehrichtungen und durch Abschaltung der Erregung der Verzögerungseinrichtung 21 und des Magnetventils 17 schnell in die Nullstellung bewegt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltwerksantrieb für elektrische Triebfahrzeuge mit Verzögerungseinrichtung zur Überwachung der Schaltgeschwindigkeit der Schalt-oder Nockenwalze, auf deren Welle eine Kastenscheibe angeordnet ist, in deren Rasten ein Kastenhebel eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Kastenhebel (3, 4) der durch einen Kraftantrieb (z. B. Druckluft-Verstellantrieb oder Elektromotor) bewegten Schaltwalze durch eine vom Fahrer gesteuerte Sperrklinke (7, 8) nur in den ausgeprägten Schaltstellungen der Schaltwalze verriegelt werden kann.
2. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriegelungseinrichtung aus einer magnetisch gesteuerten Sperrklinke (7, 8) besteht, die mit Hilfe einer Druckfeder (9) die Rolle (4) des Kastenhebels (3) in den Rasten (6) der Kastenscheibe (2) festhält.
3. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalzenwelle (1) z. B. über ein Kitzel (11) und eine Zahnstange (12) von dem Differentialkolben (13) eines Doppeldruckluftzylinders (14) mit unterschiedlichen Kolbenflächen (15, 16) angetrieben und daß beim Aufwärtsschalten die größere Kolbenfläche (15) mit Druckluft beaufschlagt und diese Beaufschlagung durch ein Magnetventil (17) gesteuert wird, während die kleinere Kolbenfläche (16) ständig mit dem Druckluftbehälter verbunden ist.
4. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltwalzenwelle (1) über ein Rädergetriebe (18, 19) mit der Welle (20) einer Verzögerungseinrichtung (21) verbunden ist, die die Schaltgeschwindigkeit der Welle (1) und damit der Schaltwalze beeinflußt.
5. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (21) stromabhängig arbeitet.
6. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (21) zeit- und stromabhängig arbeitet. 7.
Schaltwerksantrieb nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (21) durch das Bedienungselement geregelt werden kann. B.
Schaltwerksantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregung der Spule (8) der Sperrklinke (7) durch Kontakte am Bedienungselement beliebig unterbrochen werden kann.
9. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 1 bis 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Steuerung der Spule (8) der Sperrklinke (7) ein schrittweises Schalten der Welle (1) und der Schaltwalze erreicht wird.
10. Schaltwerksantrieb nach Anspruch 1 bis 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ausschaltung des Magnetventils (17) die Welle (1) und damit die Schaltwalze schnell in die Nullstellung gedreht wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 595 554, 687 753.