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Stufensteuerung für elektrische Fahrzeuge mit motorisch bewegtem Fahrschalter.
Die Erfindung bezieht sich auf Stufensteuerungen für elektrische Fahrzeuge mit motorisch
bewegtem Fahrschalter und einem durch das Steuerorgan des Motors ausrückbaren Hemmwerk
für die Antriebswelle des Fahrschalters. Bei bekannten Stufensteuerungen dieser
Art besteht der Übelstand, daß einzelne Schaltstufen übersprungen «-erden können.
Die Erfindung bezweckt. zur Beseitigung dieses Übelstandes die Anordnung so zu treffen,
daß nur eine schrittweise erfolgende Weiterschaltung um je eine Stufe möglich ist.
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Dieser Zweck wird: der Erfindung gemäß dadurch erreicht, daß das Hemmwerk
so ausgebildet ist, daß das Steuerorgan und die Antriebswelle sich gegenseitig derart
verriegeln, daß während der zur Einstellung einer bestimmten Schaltstufe erforderlichen
Verstellung des Steuerorgans die Antriebswelle festgestellt und während der dieser
Einstellung entsprechenden Drehung der Antriebswelle das Steuerorgan gegen Weiterschaltung
auf die nächste Schaltstufe gesichert ist.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch veranschaulicht, und zwar zeigt: Abb. i eine Ansicht der Steuerung (ein
Teil der Steuerung ist in Seiten- und Vorderansicht dargestellt.), Abb. a in größerem
Maßstabe eine Einzelheit der Abb. i und Abb. 3 die linke Ansicht zu Abb. 2. Im Führerstande
einer elektrischen Lokomotive ist ein zum Antrieb des (nicht dargestellten) Fahrschalters
bestimmter Hauptstrommotor A, B aufgestellt, der durch eine Umschaltvorrichtung
C, D in der aus Abb. i ersichtlichen Weise an eine Gleichstromquelle anschließbar
ist. Die Umschaltvorrichtung besteht aus feststehenden Kontaktringstücken D und
einem gegenüber diesen drehbaren Kontaktarm C, durch dessen Vermittlung der Motor
A, B angelassen oder stillgesetzt werden kann. Zum Verstellen des Kontaktarmes
C und damit zum Anlassen oder Sti.ll.setzen des Motors A, B dient ein Steuerrad
E, das mit diesem durch eine Kupplung e1, cl in Verbindung treten kann. Die Kupplung
besteht aus einem am Steuerrad E sitzenden Mitnehmer e1 und zwei am Kontaktarm C
angeordneten Klinken cl, die den Mitnehmer e1 in der Kupplungsstellung gabelartig
umfassen. Die Klinken cl sind am Kontaktarm C so angelenkt, daß sie sich wohl eitnvärts
(d. h. in Richtung gegeneinander), aber nicht auswärts bewegen können.
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Die zum Motoranker A gehörige Welle a1 ist mit dem (nicht dargestellten)
Fahrschalter zwangläufig verbunden; sie kreuzt dieWellee' des Steuerrades E senkrecht.
Zwischen den Wellen a1 und e7 ist ein Hemmwerk eingeschaltet. Das Hemmwerk besteht
aus zwei 1 ockenscheiben a2, e=, von denen jede mit zwei Nocken d', a4 bz,%v. e',
e4 versehen ist. Die Nocken a', a4 sind in der Achsenrichtung
gegeneinander
verschoben (vgl. insbesondere Abb. 3) und in der Umfangsrichtung um i8o° gegeneinander
versetzt; sie erstrecken sich über einen Bogen von nicht ganz i8o°. Sie lassen dementsprechend
zwischen sich zwei einander gegenüberstehende Lücken (Abb. 2) frei, durch welche
sich die Nocken e', e4 der N ockenscheibe e= hindurchbewegen können. Die Nocken
e', e4 sind ebenfalls um i8o° gegeneinander versetzt und erstrecken sich über einen
Bogen von je go°. Die Nocken a°, a4 sowie e', e4 sind mit den aus der Zeichnung
ersichtlichen Abschrägungen a5, a6 bzw. e', e' versehen.
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Für die Erläuterung der Wirkungsweise sei von der aus Abb. i ersichtlichen
Stellung aller Teile ausgegangen, bei der der Motor A, B stromlos ist und der mit
der Welle a1 zwangläufig verbundene Fahrschalter durch den in die eine Lücke der
Nockenscheibe a2 hineinragenden Nocken e' an einer Drehung gehindert ist. Soll nun
der in der Nullstellung befindliche Fahrschalter aus dieser in die der ersten Geschwindigkeitsstufe
entsprechende erste Schaltstellung übergeführt werden, so wird das Steuerrad E im
Sinne des Pfeiles y um _t5' gedreht. Nach dieser Drehung nimmt der Kontaktarm C,
der während dieser Drehung mit dein Steuerrad e' durch die Kupplung cl, e1 verbunden
war. die mit I bezeichnete eine Grenzstellung und die Scheibe e= eine Winkelstellung
ein, in der sich keiner der Nocken f.', e-1 in der Bahn des Nockens a' befindet,
in der aber der Nocken e' noch in der Bahn des Nockens a@ steht. Die Verstellung
des Kontaktarmes C hat zur Folge, daß die Gleichstromquelle einen in Richtung der
Pfeile z fließenden Strom durch den Motor A, B
schickt, so daß dieser, die
Nockenscheibe a2 sowie der (nicht dargestellte) Fahrschalter sich im Sinne des.
Pfeiles x (Abb. i und 2) dreht. Diese Drehung dauert so lange an, bis der Nocken
a4 gegen den in seiner Bahn stehenden Nocken e' stößt. Die Übersetzungsverhältnisse
des zum Fahrschalter führenden Getriebes sind so bestimmt, daß dieser im Augenblick
des Zusammentreffens der Nocken as, e' sich genau in seiner ersten Schaltstellung
befindet.
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Soll der Fahrschalter in die folgenden (der zweiten bis vierten Geschwindigkeitsstufe
entsprechenden) Schaltstellungen gebracht werden, so wird das Steuerrad E dreimal
schrittweise um jedesmal go° im Sinne des Pfeiles y weitergedreht. Dabei entkuppelt
sich das Steuerrad E, e1 vom Kontaktarm C, cl, so daß dieser in der mit I bezeichneten
Stellung verbleibt, und die Nockenscheibe e= gibt abwechselnd den Weg für den Nocken
a'4 bzw. a' frei, so daß der hierbei dauernd im Sinne der Pfeile -- vom Strom durchflossene
Motor A, B die Welle a1 dreimal schrittweise um je i8o° weiter dreht und so, den
Fahrschalter der Reihe nach in die der zweiten bis vierten (letzten) Geschwindigkeitsstufe
entsprechenden Schaltstellungen überführt.
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Zum Zurückführen des Fahrschalters aus der der vierten Geschwindigkeitsstufe
entsprechenden Schaltstellung in die dritte Schaltstellung wird das Steuerrad E
zunächst im Sinne des Pfeiles y; um go° weitergedreht. Während dieser Drehung geht
der i\,litnehmer e1 in die Kupplungsstellung zwischen die Klinken cl, so daß' am
Ende der Drehung das Steuerrad E mit dem Kontaktarm C wieder gekuppelt ist. Im Motor
A, B fließen zwar noch die Ströme im Sinne der Pfeile z; eine weitere Drehung des
Fahrschalters haben sie aber nicht zur Folge, da dieser in seiner vierten (letzten)
Schaltstellung gesperrt . ist. Hierauf wird das Steuerrad E entgegen dem Sinne des-
Pfeiles y um go° gedreht. Dabei bleibt das Steuerrad E mit dem Kontaktarm C gekuppelt
und 'dreht diesen in die mit II bezeichnete andere Grenzstellung, bei welcher der
Strom entgegen dem Sinne des Pfeiles z durch. den Anker A fließt, während die Erregerwicklung
B nach wie vor von einexn_ im Sinne des Pfeiles z gerichteten Strom durchflossen
ist. Der Motor A, B dreht mithin jetzt die Welle a1 im entgegengesetzten
Sinne des Pfeiles -,v um i8o°, worauf sie an einer Weiterdrehung durch die Nocken
e", a' gehindert wird. Die geschilderte Drehung der Welle a1 um 18o° bringt den
Fahrschalter aus der vierten in die dritte Schaltstellung.
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Die Überführung des Fahrschalters aus der dritten in die Ruhestellung
kann entweder schrittweise oder in ununterbrochenem Lauf vor sich gehen.
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Beim schrittweisen Zurückführen wird das Steuerrad E entgegen dem
Sinne des Pfeiles y schrittweise dreimal um je go° weitergedreht, bis die aus Abb.
i ersichtliche Winkelstellung wieder erreicht ist. Dabei wird die Welle a1 im entgegengesetzten
Sinne des Pfeiles x schrittweise dreimal um je i8o° gedreht, und der Fahrschalter
gelangt dementsprechend der Reihe nach in die zweite, erste und Ruhe-Schaltstellung.
Um noch den Motor A, B auszuschalten, muß das Steuerrad E zunächst um go
° weiter und dann um 45' im Sinne des Pfeiles y gedreht werden.
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Soll die Überführung des Fahrschalters aus der dritten Schaltstellung
in die Ruhe-Schaltstellung in ununterbrochenem Lauf vor sich gehen, so wird das
Steuerrad E aus der Winkelstellung, die es bei der Einstellung des Fahrschalters
in die dritte Schaltstellung einnimmt, um d.5° entgegen dem Sinne des Pfeiles y
gedreht, so daß die Nocken e', e4 gegenüber der in Abb.3 dargestellten Lage
uni
cgo° versetzt sind und nahezu vollständig außerhalb der Bahn der Nocken a', a4 liegen.
Bei dieser Lage wirken die Abschrägungen W., a° und e:', el, so zusammen, claß die
Welle ai und damit der Fahrschalter in ununterbrochenem Lauf aus der dritten in
die Ruhe-Schaltstellung übergeführt «-erden, wobei während dieser Drehung der Welle
al die Nockenscheibe e2 eine pendelnde Bewegung tun die angegebene Stellung ausführt.
Sobald eler Fahrschalter die Ruhestellung erreicht hat, wird das Steuerrad in die
aus Abb. i ersichtliche Winkelstellung zurückgeführt, in welcher der Motor., b'
ausgeschaltet ist.
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Die erwähnten Abschräguragen der Nocken al, a4 und e', e 4 können
auch fehlen. Uin in diesem Falle eine Rückführung .der Nockenscheibe in ununterbrochenemLauf
zu ermöglichen, kann man z. B. die Nockenscheibe c= verschiebbar auf ihrer Welle
e7 anordnen, so daß sie zeit-«-eise außer Eingriff mit der Nockenscheibe a= gebracht
«-erden kann.
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Ferner kann jeder der Nocken a.", a4 in mehrere durch Lücken getrennte
Nocken unterteilt sein. Die Unterteilung bringt den Vorteil einer Vergrößerung der
Zahl der Schaltstufen.