DE365700C

DE365700C - Gradual control for electric vehicles by a control motor

Info

Publication number: DE365700C
Application number: DEM77332D
Authority: DE
Inventors: Carl Simmen
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1922-03-27
Filing date: 1922-04-11
Publication date: 1922-12-21

Description

Stufenweise Steuerung für elektrische Fahrzeuge durch einen Steuermotor. Die Steuerung von Schaltern, wie z. B. der Stufenschalter elektrischer Fahrzeuge mittels Elektromotoren, geschieht gewöhnlich in der Weise, daß im ersten Teil der Schaltbewegung ein Steuermotor das zum Schalten notwendige Drehmoment mittels geeigneter Organe auf den zu steuernden Schalter überträgt, 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 Kastenscheibe zum Eingriff kommt, die die gesteuerten Teile in der neuen Ruhelage festhält. Je nach der Größe der sich drehenden Massen muß nun der Steuermotor früher oder später abgeschaltet werden; aber es verbleibt stets ein die Sicherheit der Schaltbewegung ungünstig beeinflussender, verhältnismäßig großer Teil der Bewegung unter,dem Einfluß der sich drehenden Massen zurückzulegen, wenn man am Ende der Schaltbewegung unzulässige Schläge und Beanspruchungen vom Sperrorgan abhalten will. Dieser zweite Teil der Schaltbewegung, in dem der Steuermotor abgeschaltet sein muß, birgt außerdem noch eine große Unsicherheit im Steuerorgan in sich, da infolge der oft innerhalb kurzer Zeit erheblich sich ändernden Reibungsverhältnisse der gesamten Steuerungsanlage die Beanspruchung der Sperrvorrichtung entweder eine unzulässig große oder die Schaltbewegung nicht zu Ende geführt wird. Es wurde auch versucht, durch Einbau von Rutschkupplungen oder federnder Zwischenglieder die unzulässig hohen 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 gesteuerten Schalter ihren Sitz haben, welch letzterer, da er eine Anzahl ausgeprägter Ruhestellungen besitzt, bezüglich der Sperrvorrichtung nicht verdreht werden darf, der Einbau von Rutschkupplungen oder federnder Zwischenglieder also nur zwischen Steuermotor und Sperrvorrichtung, nicht aber zwischen letzterer und Stufenschalter erfolgen kann.Gradual control for electric vehicles by a control motor. The control of switches such as B. the step switch for electric vehicles by means of electric motors, usually happens in such a way that in the first part of the Switching movement a control motor the torque required for switching by means of a suitable Organ on the switch to be controlled transfers that then in a second part the switching movement, the control motor is switched off and the movement is still through! Maintain the influence of the rotating masses of the organs in motion is, while in a third part of the movement a locking device, e.g. B. a Latch, engages in a box disc that holds the controlled parts in the new rest position. Depending on the size of the rotating masses, the Control motor will be switched off sooner or later; but there always remains the safety of the switching movement unfavorably influencing, relatively large To cover part of the movement under the influence of the rotating masses, if At the end of the switching movement, inadmissible blows and stresses from the locking device want to keep. This second part of the switching movement in which the control motor is switched off has to be, also harbors a great deal of uncertainty in the control organ because as a result of the friction conditions, which often change significantly within a short period of time of the entire control system, the stress on the locking device is either one inadmissibly large or the switching movement is not completed. It was too tries to prevent the inadmissible by installing slip clutches or resilient intermediate links keep away from high stresses from the locking device. These means fail however, wherever the rotating Masses not only in the Armature of the control motor, but also in the controlled switch have their seat, which the latter, since it has a number of distinct positions of rest, with respect to the locking device must not be twisted, the installation of slipping clutches or resilient intermediate links only between the control motor and locking device, but cannot take place between the latter and the step switch.

Diese Nachteile soll die den Gegenstand der Erfindung bildende Steuerung, von der die beiliegende schematische Zeichnung ein Ausführungsbeispiel zeigt, vermeiden.These disadvantages should be the object of the invention control, of which the accompanying schematic drawing shows an embodiment, avoid.

In der Abb. ist I der zu steuernde Schalter, der ein Ölschalter, Stufenschalter, Dreh transformator (Induktionsregler) o. dgl. sein kann und über Kettenräder 2 und 3 mittels einer Kette d4 von einer Welle 5 angetrieben wird. Die Welle 5 ihrerseits erhält ihre Bewegung von einem Gleichstromelektromotor M, der durch Kettenräder 7 und 8 und eine Kette 9 mit ihr verbunden ist. Auf der Welle 5 sitzt eine Scheibe Io mit einer Kerbe, in die ein mittels einer Feder II und eines Elektromagneten I2 gesteuerter Riegel I3 eingreifen kann. Der Antriebsmotor M besitzt zwei Feldwicklungen I4 und I5, von denen die Wicklung Iq4 bei Lauf als Motor durch einen Wendeschalter I6 mit dem Anker I7 in Reihe geschaltet wird, während die Wicklung I5 ständig an konstanter Spannung liegt.In the figure I is the switch to be controlled, which is an oil switch, step switch, Rotary transformer (induction regulator) o. The like. Can be and over sprockets 2 and 3 is driven by a shaft 5 by means of a chain d4. Wave 5 for its part gets its movement from a direct current electric motor M driven by chain wheels 7 and 8 and a chain 9 is connected to it. A disk sits on the shaft 5 Io with a notch into which a spring II and an electromagnet I2 controlled bolt I3 can intervene. The drive motor M has two field windings I4 and I5, of which winding Iq4 when running as a motor through a reversing switch I6 is connected in series with armature I7, while winding I5 is constantly on constant voltage.

Der Wendeschalter I6 erlaubt durch Umkehrung der Stromrichtung im Anker I7 die Drehrichtung des Steuermotors zu ändern. Infolge vorstehender Schaltung der Feldwicklungen des Steuermotors erhält derselbe eine Charakteristik, die zwischen derjenigen eines Reihenschlußmotors und der eines Nebenschlußmotors liegt. Die Kontakte des Wendeschalters I6 werden durch Elektromagnete I8 und I9 gesteuert, die ihren Steuerstrom durch Kontaktfinger 2o und 2I eines Steuerschalters St erhalten. Letzterer besteht aus zwei mechanisch voneinander getrennten Teilen 22 und 23, von denen der durch ein Handrad 24 betätigte, 23, Segmente 25, 26, 27 und Kontakte 28, 29 und 3o trägt, während auf dem anderen Teil, 22, der mit der Antriebswelle 5 durch ein Winkelgetriebe verbunden ist, die Segmente 3I, 32, 33, 34l und 35 befestigt sind. Der Teil 23 sei beispielsweise mit 22 so verbunden, daß er in der einen Schaltrichtung, z. B. zum Aufschalten, gegenüber 22 nur um eine Stufe, in der anderen Schaltrichtung dagegen von jeder Stellung in eine beliebige untere Stellung bewegt werden kann.The reversing switch I6 allows the current direction to be reversed in the Armature I7 to change the direction of rotation of the control motor. As a result of the above circuit of the field windings of the control motor, the same receives a characteristic that between that of a series motor and that of a shunt motor. The contacts of the reversing switch I6 are controlled by electromagnets I8 and I9, their Control current received through contact fingers 2o and 2I of a control switch St. The latter consists of two mechanically separated parts 22 and 23, of which the operated by a hand wheel 24, 23, segments 25, 26, 27 and contacts 28, 29 and 3o carries, while on the other part, 22, which with the drive shaft 5 through a Angular gear is connected, the segments 3I, 32, 33, 34l and 35 are attached. The part 23 is for example connected to 22 so that it is in one switching direction, z. B. to lock, compared to 22 only by one step, in the other switching direction however, it can be moved from any position to any lower position.

Der Schaltvorgang vollzieht sich nun wie folgt: Angenommen der Schalter I, den wir in diesem Falle als Stufenschalter eines Triebfahrzeuges mit einer Anzahl ausgeprägter Fahrstellungen ansehen wollen, sei von einer Fahrstufe auf die nächsthöhere zu bringen. Vor Beginn der Bewegung liegt der Riegel I3 in der Kerbe des Sperrades Io, die Kontakte des Wendeschalters sind geöffnet und die Kontakte und Segmente des Steuerschalters St in der gezeichneten Stellung. Das Handrad 24 des Steuerschalters St wird nun um eine Stufe im Uhrzeigersinne bewegt. Dadurch bewegt sich auch die mit dem Handrad 24 fest verbundene Trommel 23 mit den daran befestigten Segmenten 25, 26 und 27 und den ebenfalls mit ihr starr verbundenen Kontaktfingern 28, 29 und 3o. Die Verbindung der Kontaktfinger 28 und 29 durch das Segment 31 wird dadurch aufgehoben, während der Kontaktfinger 3o auf dem Segment 33 aufläuft. Von der Steuerstromklemme 5..1. aus wird daher ein Stromkreis geschlossen über den Kontaktfinger 36, das Segment 25, den Kontaktfinger 3o, die Segmente 33 und 3:.1, den Kontaktfinger 21, über die Spule des Elektromagneten i9 und diejenige des Riegelmagneten 12- an die Steuerstromklemme 55. Der Magnetkern der rechten Hälfte des Wendeschalters 16 wird daher angezogen und schließt die Kontakte dieser Hälfte. Dadurch wird der Stromkreis zum Anker 17 des Steuermotors M und der Reihenschlußwicklung 14 desselben geschlossen. Gleichzeitig mit dem Kontaktschluß der rechten Wendeschalterhälfte ist auch durch den Elektromagneten 12 der Riegel 13 aus der Rast der Sperrscheibe gezogen worden, so daß die Sperrung .der Steuerwelle 5 aufgehoben wird. Der Steuermotor M bewegt nun die Steuerwelle 5 mit dem damit gekuppelten Schalter i und dem Teil 22 des Steuerschalters St, während der Teil 23 des letzteren in Ruhe verbleibt. Durch diese Relativbewegung der Teile 22 und 23 des Steuerschalters St wird nach einem einstellbaren Verdrehungswinkel das Kontaktsegment 33 unter dem Kontaktfinger 3o ablaufen, wodurch der Stromkreis über die Spule i9 des Wendeschalters 16 und die Spule 12 des Riegelmagneten unterbrochen wird. Der Anker 17 sowie der mit ihm in Reihe geschaltete Wicklungsteil i-. des Steuermotors 3,1 sind dadurch stromlos, und der Riegel 13 ist bereit, nach Vollendung der ganzen Bewegung in die Kerbe der Scheibe io einzufallen. Infolge der Wirkung der sich drehenden Massen -der antreibenden und der angetriebenen Organe der ganzen Steuervorrichtung dauert die Bewegung noch fort; der Anker 17 des Steuermotors M dreht sich daher noch in dem vom Teil 15 der Feldwicklung erzeugten Magnetfeld. Gegen Ende der gewünschten Bewegung, d. h. nach einem einsteilbaren Teil der Bewegung, die von einer Stufe zur nächsten auszuführen ist, läuft das auf dem Teil 22 des Steuerschalters St befestigte Segment 3I unter die Kontaktfinger 28 und 29 und schließt dadurch den Anker I7 des Steuermotors M kurz. Der dabei im Anker induzierte Strom bremst diesen rasch ab, so daß der Riegel I3 am Ende der Bewegung beim Einfallen in die Kerbe des Sperrades Io nur noch einen geringen Schlag auszuhalten hat.The switching process now takes place as follows: Assuming that switch I, which in this case we want to see as a step switch of a motor vehicle with a number of distinct driving positions, is to be brought from one speed step to the next higher. Before the movement begins, the bolt I3 lies in the notch of the ratchet wheel Io, the contacts of the reversing switch are open and the contacts and segments of the control switch St are in the position shown. The handwheel 24 of the control switch St is now moved one step in the clockwise direction. As a result, the drum 23 firmly connected to the handwheel 24 also moves with the segments 25, 26 and 27 attached to it and the contact fingers 28, 29 and 3o also rigidly connected to it. The connection of the contact fingers 28 and 29 by the segment 31 is thereby canceled, while the contact finger 3o runs onto the segment 33. From the control current terminal 5..1. A circuit is therefore closed via the contact finger 36, the segment 25, the contact finger 3o, the segments 33 and 3: .1, the contact finger 21, via the coil of the electromagnet i9 and that of the latch magnet 12- to the control current terminal 55. The Magnetic core of the right half of the reversing switch 16 is therefore attracted and closes the contacts of this half. As a result, the circuit to the armature 17 of the control motor M and the series winding 14 of the same is closed. Simultaneously with the contact closure of the right-hand reversing switch half, the bolt 13 has also been pulled out of the detent of the locking disk by the electromagnet 12, so that the lock .der control shaft 5 is canceled. The control motor M now moves the control shaft 5 with the switch i coupled therewith and the part 22 of the control switch St, while the part 23 of the latter remains at rest. This relative movement of parts 22 and 23 of control switch St causes contact segment 33 to run under contact finger 3o after an adjustable angle of rotation, whereby the circuit via coil i9 of reversing switch 16 and coil 12 of the latch magnet is interrupted. The armature 17 and the winding part i- connected in series with it. of the control motor 3 . As a result of the action of the rotating masses - the driving and driven organs of the entire control device - the movement still continues; the armature 1 7 of the control motor M therefore still rotates in the magnetic field generated by the part 15 of the field winding. Towards the end of the desired movement, ie after an adjustable part of the movement to be carried out from one step to the next, the segment 3I attached to the part 22 of the control switch St runs under the contact fingers 28 and 29 and thereby closes the armature I7 of the control motor M short. The current induced in the armature quickly decelerates it, so that the bolt I3 only has to withstand a slight blow at the end of the movement when it falls into the notch of the ratchet wheel Io.

Um den Schalter I in entgegengesetzter Richtung zu bewegen, wird das Rad 24 des Steuerkontrollers im entgegengesetzten Uhrzeigersinne bewegt. Der Steuerstrom verläuft dann von der Klemme 54 über den Kontaktfinger 36, das Segment 25, den Kontaktfinger 3o, die Segmente 32 und 35 und den Kontaktfinger 2o zu den in Reihe geschalteten Magnetspulen I8 und I2 zur Steuerstromklemme 55, worauf die Steuerwelle 5 den Schalter I im zum vorbeschriebenen entgegengesetzten Sinne bewegt.To move switch I in the opposite direction, this will Wheel 24 of the control controller moved counterclockwise. The control current then runs from the terminal 54 over the contact finger 36, the segment 25, the contact finger 3o, the segments 32 and 35 and the contact finger 2o to those connected in series Solenoid coils I8 and I2 to the control current terminal 55, whereupon the control shaft 5 the switch I moved in the opposite sense to that described above.

Durch die Einwirkung dieser elektrischen Bremse nach Abschaltung des Steuermotors M und vor dem Einfallen des Riegels I3 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.By the action of this electric brake after switching off the Control motor M and before the locking of the bolt I3, it is possible to use the control motor until shortly before the end of the movement to be carried out, whereby the through the effect of the rotating masses to be covered part of the switching movement Reduced a minimum amount and significantly increased the safety of the circuit will.

An die Steuerwelle 5 können selbstverständlich auch mehrere Schalter I angekuppelt werden. Ebenfalls können mehrere Steuerschalter St vorgesehen werden, um die Schalter I von verschiedenen Orten aus steuern zu können. In letzterem Falle sind dann die Bremskontakte 28 und 29 sämtlicher Steuerschalter St in Reihe zu schalten, so daß der Bremsstromkreis zum Anker I7 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 3o sowie die Segmente 3I, 32 und 33 klein wird, so wird das Ausschalten der Magnetspulen I8 bzw. I9 sowie der Magnetspule I2 wie auch das Kurzschließen des Ankers I7 des Steuermotors M zweckmäßigerweise in einen besonderen Schalter verlegt, der beispielsweise mit der Steuerwelle 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 Hilf ssteuerschalters werden dann mit denj enigen der Steuerschalter St so verbunden, daß am Steuerschalter der Ankerkurzschlußstromkr eis aufgehoben und die entsprechende Magnetspute des Wendeschalters I6 sowie die Riegelspule I2 eingeschaltet werden, während am Hilfssteuerschalter das Ausschalten dieser Magnetspulen sowie das Schließen des Bremsstromkreises erfolgt. Anstatt die Magnetspule I2 des Riegels 13 in Reihe zu den Magnetspulen des Wendeschalters 16 zu legen, kann sie auch durch einen besonderen Kontakt am Steuerschalter St ein- und ausgeschaltet werden, womit eine beliebige Vor -eilung der Riegelbewegung gegenüber der Bewegung des Steuermotors beim Ein- und Ausschalten -des Steuermotors erhalten wird.A plurality of switches I can of course also be coupled to the control shaft 5. Several control switches St can also be provided in order to be able to control the switches I from different locations. In the latter case, the brake contacts 28 and 29 of all control switches St are to be connected in series so that the braking circuit to armature I7 of control motor M is only opened and closed at the operated control switch. If the control switch St has so many steps that the switching angle for one step and thus the switching path for the contact fingers 28, 29 and 3o as well as the segments 3I, 32 and 33 becomes small, the solenoid coils I8 or I9 and the solenoid coil are switched off I2 as well as the short-circuiting of the armature I7 of the control motor M is expediently relocated to a special switch which, for example, is coupled to the control shaft 5 and driven by this via a suitable translation, so that the roller of this switch z. B. makes a full turn per switching step and so the switching path of these control contacts can be kept as large as desired. The contacts of this auxiliary control switch are then connected to those of the control switch St in such a way that the armature short-circuit current circuit on the control switch is canceled and the corresponding magnet coil of the reversing switch I6 and the locking coil I2 are switched on, while these magnet coils are switched off on the auxiliary control switch and the braking circuit is closed . Instead of placing the solenoid coil I2 of the bolt 13 in series with the solenoid coils of the reversing switch 16, it can also be switched on and off by a special contact on the control switch St, whereby any advance of the bolt movement compared to the movement of the control motor when switching on and switching off the control motor is obtained.

Es wäre auch denkbar, daß ein zu steuerndes Organ, beispielsweise ein Drehtransformator o. dgl., in einem bestimmten Drehsinn, einmal aus der Ruhe bewegt, die Drehung der Steuerwelle seinerseits so unterstützen würde, daß der ganzen Steuervorrichtung eine unzulässige. Schaltgeschwindigkeit erteilt werden könnte. In solchen Fällen verhindert die Anordnung gemäß der Erfindung bei passender Bemessung der Reihen- und Nebenschlußfeldwicklung eine unzulässige Erhöhung der Drehzahl der Steuerwelle, indem bei Überschreiten einer gewissen Geschwindigkeit der Steuermotor als Stromerzeuger auf die Steuerstromquelle zurückarbeiten und somit regelnd auf die Schaltgesch-,vindigkeit einwirken kann.It would also be conceivable that an organ to be controlled, for example a rotary transformer or the like, in a certain direction of rotation, once from rest moved, the rotation of the control shaft would in turn support so that the whole Control device an impermissible. Switching speed could be granted. In such cases, the arrangement according to the invention prevents when dimensioned appropriately the series and shunt field winding an impermissible increase in the speed of the Control shaft by the control motor when a certain speed is exceeded work back as a power generator to the control power source and thus regulate the switching speed can have an effect.

Selbstverständlich läßt sich das Drehmoment des Elektromotors M auch auf irgendeine andere Art, wie z. B. durch Seil-oder Schneckengetriebe, auf Iden zu steuernden Schalter übertragen.Of course, the torque of the electric motor M can also in any other way, such as B. by rope or worm gear, on Iden to be controlled switch.

Claims

PATENT CLAIM: Gradual control for electric vehicles through one with two field windings, a shunt and a series winding Control motor, characterized in that the armature of the control motor is in a first limited part of the control stage movement works in the common field of both windings, in a second limited part of the control movement in the field of one winding itself rotates further and in a third limited part of the control movement for the purpose of braking is shorted.