DE47545C - Geschwindigkeitsanzeiger für Eisenbahnfahrzeuge - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 20: Eisenbahnbetrieb.

Vorliegendes Instrument hat den Zweck, dem Führer in kurzen Zeitabschnitten die jedesmalige Geschwindigkeit seines Fahrzeuges anzuzeigen; dasselbe besitzt drei Haupttheile:

ι. ein Gangwerk, das durch Räderübersetzung von der Achse des Fahrzeuges (in der Regel die Lokomotive) in Umdrehung versetzt wird;

2. ein Uhrwerk, das selbstständig arbeitet;

3. ein Zeigerwerk, dessen Thätigkeit sowohl vom Gangwerke als auch vom Uhrwerk geregelt wird, und zwar derart, dafs jedesmal nach Verlauf eines gleichen Zeitabschnittes der Zeiger auf der Kilometertheilung des Zifferblattes die zeitige Geschwindigkeit des Fahrzeuges nach Kilometern in der Stunde anzeigt, indem er dabei, von Null anfangend, um einen Winkel gedreht wird, welcher der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in dem betreffenden Zeitabschnitte entspricht.

Der 7L€igzx verharrt dann einige Augenblicke in seiner anzeigenden Stellung und wird dann durch das Uhrwerk auf Null zurückgeführt oder (falls diese Ausführungsweise vorgezogen wird) ein äufserer (sogenannter Daueranzeiger) verbleibt dauernd auf der Kilometerziffer der Theilung, während nur das innere Zeigerwerk in jedem Messungszeitabschnitt auf Null zurückkehrt.

Das innere Zeigerwerk wird in der Nullstellung vom Uhrwerk verriegelt und, damit es seinen Lauf von neuem beginnen kann, in demjenigen Zeitpunkte wieder entriegelt, in welchem es vom Uhrwerk mit dem Gangwerk gekuppelt wird.

Nach Verlauf des bestimmten, immer gleichen Zeitabschnittes löst das Uhrwerk die Kupplung und nach darauf wieder erfolgter Nullstellung des Zeigerwerkes wiederholt sich das beschriebene Spiel.

Sämmtliche Bewegungen des Zeigerwerkes geschehen zwangläufig und die Messung des Geschwindigkeitsweges erfolgt unmittelbar, d. h. ohne Einschaltung einer Uebersetzung vom Raschen ins Langsame oder umgekehrt zwischen Gang- und Zeigerwerk.

Der Geschwindigkeitsanzeiger ist in drei verschiedenen Ausführungen gezeichnet. Die Fig. 1 bis ι d zeigen eine Ausführung, bei welcher die Kupplung des Gangwerkes mit dem Zeigerwerk durch das Uhrwerk mit Hülfe von Reibungsscheiben erfolgt, während in den Fig. 2 bis 2d dargestellt ist, wie die Kupplung, ohne Anwendung von Reibung, durch eine drehbare Kuppelklinke bewirkt werden kann. Betreffs der dritten Ausführung zeigen die Fig. 3 und 3 a, welche ergänzende Theile man anbringen mufs, wenn man anstatt eines jedesmal auf Null zurückeilenden äufseren Zeigers einen Dauerzeiger anwenden will, welcher dauernd auf der jedesmaligen Geschwindigkeitsziffer des Zifferblattes verharrt.

Das Gangwerk besteht, wie die Fig. ia bis ι d veranschaulichen, aus der von der Treibachse des Fahrzeuges mit Hülfe der Lenkstange / und der.Kegelräder k in Drehung versetzten senkrechten Antriebswelle a, der auf letzterer befestigten Schnecke s, dem Schneckenrade S und der Gangwerksscheibe G mit der zugehörigen Welle.

Das Uebersetzungsverhältnifs ist so gewählt, dafs die Gangwerksscheibe in dem gewählten Zeitabschnitt . von einigen Secunden bei einer Geschwindigkeit des Fahrzeuges von ioo km in der Stunde nahezu eine halbe Umdrehung macht.

Die Scheibe G dient dazu, die Geschwindigkeit des Gangwerkes bezw. des Fahrzeuges mit Hülfe des Uhrwerkes auf das Zeigerwerk zu übertragen.

Das Zeigerwerk besteht, wie die Fig. ι bis ι c zeigen·, aus der Reibungsscheibe R, dem Zeiger ^ und der Zeigerwelle w\ ferner aus den lose auf der letzteren sitzenden Umschaltekegelrädern It₁ k_r mit der von ihnen in Drehung zu setzenden Nullstellungswelle η. Auf der letztgenannten Welle sind das Kegelrad k_n und das Nullstellungsrädchen r_n befestigt.

Die Reibungsscheibe R sitzt fest auf einer Hülse, welche mittelst Nuth und Keiles auf der Zeigerwelle verschiebbar, dabei aber gezwungen ist, sich mit letzterer zu drehen. Der Zeiger ■{ ist durch eine Hülse fest mit der Nabe des Umschaltekegelrades k^ verbunden, dreht sich aber mit "diesem Rade lose um die Zeigerwelle.

Die Umschaltekegelräder haben die Bestimmung, den Zeiger und die Nullstellungswelle stets in dem nämlichen Sinne zu drehen, gleichviel ob das Gangwerk vom Fuhrwerk aus nach links oder nach rechts herum in Drehung versetzt wird. Die Umschaltung wird dadurch bewirkt, dafs ein Mitnehmerkeil m der Zeigerwelle sich mit je einer seiner Seitenflächen gegen einen Nabenvorsprung ν des Rades k^ bezw. k_r lehnt und dadurch diese Räder stets nach derselben Richtung hin bewegt. Weil der Nabenvorsprung des Rades /r_? sich von dem Mitnehmerkeil der Zeigerwelle entfernt, wenn der Nabenvorsprung des Rades k_r vom Mitnehmerkeil nach einer Richtung hin mitgenommen wird, und umgekehrt, so kann die Drehung des Zeigerwerkes nie weiter gehen, als bis die in entgegengesetzter Richtung drehenden Theile m und ν auf einander treffen. Der gröfste Drehwinkel des Zeigers ist deshalb auf nicht voll eine halbe Umdrehung bemessen.

Das Uhrwerk selbst (welches oben auf dem Instrumentkasten befestigt ist) bietet in seinen Einzelheiten nichts Besonderes und hat folgende Geschäfte zu verrichten:

a) Kupplung und Auslösung des Gang- und Zeigerwerkes;

b) Rückführung des Zeigerwerkes in die Nullstellung;

c) Riegelung und Entriegelung des Zeigerwerkes in der Nullstellung.

a) Die Kupplung und Auslösung wird mit Hülfe der vom Uhrwerk gleichförmig gedrehten uhrunden Scheibe U bewirkt, welche eine entsprechend gestaltete Führungsnuth erhält, Fig. ι c, in welcher, das stiftartige Ende des doppelarmigen Gabelhebels H geleitet wird. Der längere Arm dieses Hebels wird aufserdem in einem Schlitze des waagrechten Kastenquerstückes q geführt; der kürzere Arm findet auf einem Bolzen einer senkrechten Kastenwand seinen festen Drehpunkt und seine Gabel schiebt die Hülse der Reibungsscheibe R und dadurch auch diese waagrecht hin und her..

Infolge dessen wird in einem bestimmten Zeitpunkte die Reibungsscheibe R hinreichend fest auf die ihr gegenüberstehende Gangwerksscheibe G geprefst, und die hierbei zwischen den Berührungsflächen beider Scheiben entwickelte Reibung genügt, um das leicht drehbare Zeigerwerk mit dem Gangwerk derart zu kuppeln, dafs beide sich gemeinsam drehen. Eine Drehung des Zeigerwerkes kann aber erst stattfinden, sobald es entriegelt ist. Nach erfolgter Entriegelung, deren Art weiterhin beschrieben wird, drehen sich beide Scheiben G und R gemeinschaftlich so lange, bis nach Ablauf des Messungszeitabschnittes das Uhrwerk auf demselben Wege, wie vorbeschrieben, durch Ingangsetzung des Hebels H die Kupplung zwischen Gang- und Zeigerwerk auslöst.

Damit nach erfolgter Auslösung und vor Rückführung des Zeigerwerkes dasselbe nicht (etwa infolge der Stöfse des Fuhrwerkes) eine unbeabsichtigte Drehung ausführt, lehnt sich in dieser Zeit die Reibungsscheibe R mit ihrer dem Zifferblatt zugekehrten Oberfläche hinreichend fest gegen die zunächst liegende Kastenwand.

b) Sobald die Auslösung erfolgt ist, steht das Zeigerwerk eine Zeit lang still, und zwar so lange, bis die am Umfange der unrunden Uhrscheibe U befindlichen Zähne die entsprechenden Zähne des Nullstellungsrädchens r_n erfassen und letzteres mitsammt dem damit in Verbindung stehenden Zeigerwerk rückwärts drehen. Da nur beinahe der halbe Umfang des Nullstellungsrädchens mit Zähnen besetzt ist, so kann der Zeiger auch nur bis Null zurücklaufen. Ein Weitereilen desselben verhindert aufserdem der Stift o-, welcher sich gegen den letzten Zahn des Nullstellungsrädchens legt. Ein unbeabsichtigtes Voreilen des Zeigers vor der Verriegelung kann nicht eintreten, weil in diesen Zeitpunkten die Zähne der unrunden Uhrscheibe jede Drehung des Nullstellungsrädchens verhindern.

c) Die Riegelung des Zeigerwerkes in der Nullstellung bezweckt genaue Einstellung des Zeigers auf Null und gleichzeitig Verhinderung einer vorzeitigen Bewegung desselben, hervorgerufen durch verfrühte Kupplung.

Das Vorschieben und Zurückziehen des Riegels r besorgt die unrunde Uhrscheibe U. Zu dem Zweck ist sie noch mit einer zweiten

Führungsnuth versehen, in welche das stiftartige Ende des Riegels r (welcher aufserdem, ebenso wie der Hebel H, in einem Schlitz des festen Querstückes q Führung findet) eingreift.

Die Gestalt der Nuth ist, wie die Fig. ic zeigt, so gewählt, dafs der Riegel plötzlich vorgeschoben wird, sobald die Zähne der unrunden Uhrscheibe die Arbeit der Nullstellung des Zeigerwerkes hinter sich haben, und dafs der Riegel sofort wieder zurückzieht, sobald die Kupplung des Zeigerwerkes in hinreichendem Mafse vorbereitet ist.

In den gezeichneten Ausführungbeispielen ist eine 'Normalpersonenzuglokomotive der Königlich preufsischen Staatseisenbahnen mit einem mittleren Durchmesser des Laufradkreises von ί 700 mm zu Grunde gelegt. Das . Rad hat danach 187,2 volle Umdrehungen zu machen, um ι km Wegestrecke zurückzulegen.

Der Messungszeitabschnitt ist auf vier Secunden festgesetzt, so dafs, wenn der Zeiger bei einer Geschwindigkeit von 100 km in der Stunde 0,4950 ganze Umdrehungen machen soll, die Uebersetzung zwischen der Lokomotivgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des

r- j rj . , 187,2 .4. IOO

Gang- und Zeigerwerkes eine ———-

00 · 60 · 0,4950

= 42 fache sein mufs.

Gewählt wurden danach die Kegelräder k von gleichem Durchmesser und das Schneckenrad 5 mit 42 Zähnen.

Die unrunde Uhrscheibe U dreht sich in acht Secunden einmal um ihre Achse. Vier Secunden davon entfallen auf die Dauer der Kupplung bezw. den eigentlichen Messungszeitabschnitt und zusammen vier Secunden auf Stillstand, Rückführung, Riegelung und Entriegelung des Zeigerwerkes.

Sollte es für erforderlich erachtet werden, auf die Veränderlichkeit des Laufraddurchmessers, welche beim Abdrehen der abgenutzten Radreifen entsteht, Rücksicht zu nehmen, so kann dies durch entsprechende Regelung der Uhrgeschwindigkeit oder durch Einlegen besonderer Zifferblätter geschehen.

An Stelle der Reibungskupplung tritt die in den Fig. 2 bis 2 d dargestellte Kupplung und Riegelung durch eine drehbare Klinke K. Dieselbe ist mit drei festen Armen sowie auch mit einigen Zähnen versehen und in dem auf der Zeigerwelle festsitzenden Arm A in Zapfen drehbar gelagert. Der Klinkenarm α dient zur Verriegelung und Entriegelung des Zeigerwerkes in der Nullstellung, der Arm β unterbricht gleichzeitig den Gang des Uhrwerkes und der dritte Arm γ kuppelt die Gangwerksscheibe G mit dem Zeigerwerk, sobald die Arme α und β frei werden. Der Gang der Uhr bleibt so lange unterbrochen, bis die Kupplung erfolgt; die Zeit der Unterbrechung ist verschieden lang, je nachdem die Kupplung auf die Nullstellung rascher oder langsamer folgt.

Die Kuppelklinke hat drei verschiedene Stellungen einzunehmen, welche von der unrunden Uhrscheibe U geregelt werden. Die Stellungen sind in den Fig. 2 b und i 2 c besonders gezeichnet.

a) In der Ruhestellung sind alle drei Arme frei. Diese Stellung erhält die Klinke in dem Zeitpunkte, wo ihre Kupplung mit dem Gangwerk gelöst wird. Die Lösung erfolgt durch den Hebel H, der in bekannter Weise von der unrunden Uhrscheibe geführt wird. In welcher Weise die Uebertragung der Hebelbewegung auf den im Arm A angebrachten ungleicharmigen Hülfshebel h und dadurch auf die Kuppelklinke erfolgt, ist aus der Fig. 2 zu entnehmen. Es bleibt nur noch hinzuzufügen, dafs der Hebel H sofort nach bewirkter Auslösung der Kupplung, durch die Gestalt seiner Führungsnuth, Fig. 2 a, veranlafst, allmälig in die Anfangslage zurückkehrt. Dabei wird die Lage des Hülfshebels h bezw. die Ruhestellung der Kuppelkinke nicht mehr geändert. Die Ruhestellung bleibt vielmehr durch die im Arm A angebrachte Sperrklinke σ-j· so lange gewahrt, bis der Sperrklinkenhebel durch die unrunde Uhrscheibe verschoben wird.

b) In der zweiten Stellung unterbricht der obere Arm β der Kuppelklinke den Gang des Uhrwerkes dadurch, dafs er sich in eine Zahnlücke an der Unterfläche der unrunden Uhrscheibe legt, während gleichzeitig der Arm α in eine Lücke einer senkrechten Kastenwand eintritt und somit das Zeigerwerk in der Nullstellung verriegelt. Dabei legt sich der dritte Arm γ auf- den Rand der Gangwerksscheibe G.

Diese Stellung wird dadurch herbeigeführt, dafs kurz vor der Nullstellung des rückwärts laufenden Zeigerwerkes ein an der Unterfläche der unrunden Uhrscheibe angebrachter, entsprechend gestalteter Wulst sich gegen den Sperrklinkenhebel legt und die Sperrklinke aushebt.

Infolge ihres Eigengewichtes fällt dann die Kuppelklinke so tief herunter, als es ihr der vorstehende Rand der Gangwerksscheibe gestattet. Zur Beschleunigung und Sicherung dieser Bewegung dient die Feder/, welche im Ausleger A befestigt ist und jedesmal bei Herstellung der Ruhestellung der Kuppelklinke durch die Bewegung der Hebel H und h wieder gespannt wird.

c) In der dritten Stellung fällt der Arm γ der Kuppelklinke selbsttätig in eine der am Umfange der Gangwerksscheibe G befindlichen Zahnlücken. Dadurch wird die Kupplung des Gangwerkes mit dem Zeigerwerk vollführt und letzteres kann sich gemeinschaftlich drehen, weil unmittelbar vorher die beiden anderen

Arme der Kuppelklinke frei bezw. Uhr- und Zeigerwerk entriegelt worden sind.

Um das rechtzeitige Freiwerden der letztgenannten beiden Klinkenarme stets zu ermöglichen, mufs jede Zahnlücke am Umfange der Gangwerksscheibe G eine besondere Gestalt erhalten, wie sie in Fig. 2 d dargestellt ist. Danach hat die Kuppelklinke, ehe sie kuppeln kann, in welcher Richtung die Scheibe auch dreht, eine kurze schiefe Ebene e niederwärts zu gleiten, deren Gefälle so grofs ist, dafs in dem Augenblick, wo die Klinke das Ende der Ebene hinter sich hat, ihre beiden Arme α und β aufser Eingriff mit den betreffenden Zahnlücken der Kastenwand und der unrunden Uhrscheibe gelangen. Es ist ferner einzusehen, wie die Kuppelklinke, falls sie auf die schiefe Ebene zu liegen kommt, nie in die Lücke fallen kann, wenn nicht die Lücke sich in der Richtung nach der Klinke hin bewegt. Anderenfalls hebt die schiefe Ebene die bereits etwas gesunkene Klinke wieder zur Höhe der zweiten Stellung bezw. des Kreisrandes der Gangwerksscheibe empor.

Die Zeit, welche von der Nullstellung des Zeigerwerkes bis zur erneuten Kupplung verfliefst, ist im allgemeinen für jeden Messungszeitabschnitt verschieden lang. Bei langsamem Gange der Maschine wird die Zeit gröfser sein als bei raschem Gange. Es wird aber genügen, wenn am Umfange der Gangwerksscheibe in gleichen Abständen vier Zahnlücken angebracht werden.

Der Dauerzeiger soll während eines jeden Messungszeitabschnittes auf derjenigen Kilometerziffer des Zifferblattes dauernd verharren, welche der Geschwindigkeit des Fahrzeuges in dem betreffenden Zeitabschnitt entspricht. Sobald also die Geschwindigkeit von einem Zeitabschnitt zum anderen sich nicht ändert, ändert auch der Dauerzeiger seine Stellung nicht.

Zu diesem Zwecke wird der Zeiger nicht, wie früher angegeben, mit der Hülse des Umschaltekegelrades U₁ verbunden, sondern es wird, wie die Fig. 3 und 3 a veranschaulichen, auf der Hülse eine mit einem Knaggen versehene Mitnehmerscheibe M befestigt, welche lose auf der Zeigerwelle w sitzt und durch einen mit dem Rade k^ fest verbundenen Mitnehmer m_?r indem dieser sich gegen den Knaggen lehnt, gedreht wird. Damit nun die Mitnehmerscheibe nach erfolgter Drehung mitsammt dem Dauerzeiger: 1. stehen bleibt, wenn das innere Zeigerwerk in die Nullstellung zurückkehrt, und 2. um so viel zurückspringen kann, als nöthig ist, wenn eine kleinere Geschwindigkeit anzuzeigen ist als diejenige des vorhergehenden Zeitabschnittes, mufs die Scheibe infolge ihres Eigengewichtes oder durch Federwirkung stets bestrebt sein, in die Nullstellung zurückzueilen, daran aber (mit Ausnahme der Zeit, in welcher das innere Zeigerwerk nach erfolgter Entkupplung stillsteht) durch Sperrung oder Bremsung verhindert werden.

In den Fig. 3 und 3 a ist die Mitnehmerscheibe als Bremsscheibe ausgebildet, welche in den richtigen Zeitpunkten von der unrunden Uhrscheibe aus gebremst wird. Nicht gebremst ist die Scheibe: 1. wenn sie durch den Mitnehmer m_? nach rechts herum gedreht wird, und 2. in der Zeit vor der Entkupplung des inneren Zeigerwerkes bis kurz vor der Rückkehr desselben in die Nullstellung.

Die Bremsung erfolgt durch den Bremsklotz b, welcher an dem kurzen Arm des Hebels k_m, dessen langer Arm durch einen Wulst auf der Unterfläche der unrunden Uhrscheibe entsprechend geführt wird, befestigt ist. Die Gestalt der Wulst ist so gewählt, dafs das Ende des langen Hebelarmes in den Auslösungszeitpunkten gesenkt wird.

Der Knaggen der Brems- und Mitnehmerscheibe M ist mit einer kurzen schiefen Ebene versehen, so dafs der Mitnehmer m_?, ehe er den Knaggen voll fassen kann, gezwungen ist, die Scheibe in der Zeigerwellenrichtung ein klein wenig vor sich her zu schieben. Dadurch wird die Bremsung der Scheibe so lange aufgehoben, bis der Mitnehmer mit dem inneren Zeigerwerk auf Null zurückkehrt.

Die Mitnehmerscheibe mufs auf einer Seite so beschwert werden, dafs sie stets bestrebt ist, in die Nulllage zurückzukehren. Um dies zu erreichen, kann man auch Federkraft anwenden.

An Stelle der beschriebenen Bremsung kann man auch eine Sperrung ausführen, wenn man einen Theil des Umfanges der Mitnehmerscheibe mit Sperrzähnen versieht und die zugehörige Sperrklinke, auf demselben Wege wie den Bremsklotz b, von der unrunden Uhrscheibe mittelst ungleicharmigen Hebels in den richtigen Zeitpunkten heben und senken läfst.

Claims (2)

1. Patent-Ansprüche:

   i. An einem aus Triebwerk, Zeigerwerk und Uhrwerk zusammengesetzten Geschwindigkeitsanzeiger für Eisenbahnfahrzeuge die Combination folgender Einrichtungen:
   a) die von dem Uhrwerk dauernd umgetriebene Curvenscheibe U, Fig. 1 c, in Verbindung mit dem Hebel H, Fig. r b, zum Zwecke, die Triebwerksscheibe G mit der den Zeiger bewegenden Scheibe R zu bestimmten Zeiten in der Art in und aufser Berührung zu bringen, dafs infolge der dadurch zwischen den Berührungsflächen erzeugten Reibung die Scheibe R gezwungen wird, gemeinschaftlich mit der Scheibe G sich zu drehen;

   b) die von der Wellennase m, Fig. ι b, an den Vorsprüngen ν ergriffenen Kegelräder k_r k„ k^ in Verbindung mit dem theilweise gezahnten Rade r„, Fig. ic, und der mit einigen Zähnen versehenen, vom Uhrwerk umgetriebenen CurvenscheibeC/, zumZwecke, in bestimmten Zeitpunkten den Zeiger \ auf Null zu stellen;

   c) der von der Curvenscheibe U getriebene Riegel r, Fig. ι b, in Verbindung mit einem Einschnitte der Scheibe R, zum Zwecke, das Zeigerwerk genau auf Null zu stellen und zu halten.
2. 2. Der Ersatz der den Zeiger bewegenden Scheibe R sowie des Riegels r in obiger Combination durch die in dem Arme A des Zeigerwerkes gelagerte dreiarmige Klinke K, Fig. 2, in Verbindung mit der Hülfsklinke er _k und den Wulsten und Einschnitten der Scheiben G und U sowie der inneren Kastenwand, zum Zwecke, das Zeigerwerk mit der Triebwerksscheibe G in Verbindung zu setzen und vorher den Gang des Uhrwerkes in ■ der Zeigernullstellung so lange zu unterbrechen, bis die Verbindung erfolgt.

   Die Einschaltung der einseitig belasteten Scheibe M, Fig. 3, in Verbindung mit dem Bremshebel k_m und dem Mitnehmer m^ in obige beide Combinationen, zum Zwecke, das Zurückgehen des Zeigers \ auf Null in bestimmten Zeitpunkten zu verhindern, um die zeitige Geschwindigkeit des Fuhrwerkes dauernd anzuzeigen.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen.