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Steuervorrichtung für Motoren von elektrisch betriebenen Spielzeuglokomotiven
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für Motore von elektrisch betriebenen
Spielzeuglokomotiven, durch die der Drehsinn des Kollektormotors mittels dessen
Zuleitungsdrähten umgekehrt werden kann.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist ein Hauptmagnet vorhanden,
der der Feldmagnet des Motors sein kann und der die Umsteuerung des Motors mittels
eines Ankers oder Schalthebels herbeiführt, dessen Stellung dem Feldmagneten gegenüber
von der Zuführung eines stärkeren oder schwächeren Stroms abhängig ist. Zu diesem
Zweck ist mit dem Anker oder Schalthebel gemäß der Erfindung eine Hilfsvorrichtung
verbunden, die den Schalthebel sperrt oder freigibt. Durch die Drehung des Ankers
oder Schalthebels wird ein Stromumschalter gesteuert. Es ist demnach möglich, den
Motor durch eine einmalige Steuerung eines Schaltgliedes vorwärts oder rückwärts
laufen zu lassen. Diese Steuerung besteht nach der Erfindung aus einem Schaltknopf,
der von einer Mittellage aus entweder nach rechts oder links gedreht wird.
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Unter den Vorzügen der Vorrichtung sind hervorzuheben ihre Einfachheit,
ihre zuverlässige Wirkungsweise, ferner die Möglichkeit, den Motor jederzeit im
gewünschten Sinne laufen zu lassen, im Gegensatz zu bekannten Vorrichtungen, bei
denen der Motor bei jedem Wiederanlassen seinen Drehsinn wechselt, schließlich.
die Möglichkeit, die Geschwindigkeit des Motors bei seinen beiden Umlaufrichtungen
zu regeln.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung ist aus der Beschreibung zusammen
mit den Schaltungsschemen in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
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Die Abb. i, 2 und 3 zeigen schematisch die Vorrichtung, in der Ruhestellung
Abb. i, in der Stellung- des Rückwärtsgangs Abb. 3 und in der Stellung des. Vorwärtsgangs
Abb. 2.
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Die Abb. q., 5 und 6 stellen eine Ausführungsform des Steuerschalters
nach der Erfindung dar, und zwar in der Ruhestellung Abb. q., in der Stellung des
Rückwärtsgangs Abb.5 und in der Stellung des Vorwärtsgangs Abb. 6.
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In den Abb. i, a und 3 ist mit i schematisch der Motor "gezeichnet.
Gegenüber seinem Feldmagneten 2 befindet sich ein Anker 3 in Form eines Schalthebels,
der um eine Achse ¢ schwingt und der für gewöhnlich vom Feldmagneten 2 abgerückt
ist, von diesem aber angezogen wird, wenn der Motor vom Strom durchflossen wird.
Wird z. B. angenommen, es handele sich um einen Motor, der bei einer Spannung von
16 Volt oder darüber arbeitet, so -wird der Anker oder Schalthebel 3 vom Feldmagneten
2 angezogen, wenn ein Strom von 15 Volt oder darüber in den Motor geschickt wird.
Der Schalthebel 3 betätigt einen Umschalter 5, der nur schematisch
angegeben
ist. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann der Schalthebel 3 mit einer Schaltklinke
versehen sein, die ein mit dem Umschalter verbundenes Sperrad antreibt. Eine nicht
gezeichnete Feder bringt den Umschalter in seine erste Lage zurück, wenn der Schalthebel
3 den Feldmagneten 2 v erläßt.
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Gemäß der Erfindung ist eine Hilfsvorrichtung, z. B. eine Sperrklinke
6, vorgesehen, die um eine am Hebel 3 angebrachte Achse 7 schwingt und vom Feldmagneten
2 angezogen werden kann. Die Einrichtung ist dabei so getroffen, daß ein sehr schwacher
Strom ausreicht, um die Sperrklinke 6 anzuziehen. Jedoch vollzieht sich diese Anziehung
infolge der besonderen Ausbildung der Sperrklinke 6 nur langsam. Diese Sperrklinke
ist als Winkelblech ausgebildet, dessen Drehung durch den Luftwiderstand verlangsamt
wird. Die Sperrklinke 6 schaltet eine Hemmvorrichtung für den Hebel 3 ein. Diese
Hemmvorrichtung kann z. B. als ein einfacher Anschlag 8 am Feldmagneten 2 ausgebildet
sein, gegen den sich die Sperrklinke 6 stützt, wodurch sie die Anziehung des Hebels
3 verhindert.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wird der Motorstrom
eingeschaltet, z. B. ein Strom von mehr als 15 Volt, so werden der Schalthebel 3
und die Sperrklinke 6 vom Feldmagneten angezogen. Diese dreht aber infolge des Luftwiderstandes
weniger rasch, so daß der Schalthebel 3 den Feldmagneten 2 bereits berührt, bevor
die Sperrklinke 6 in die Sperrlage gelangt ist (Abb. 3). Der obere Schenkel des
Sperrbleches 6 liegt auf der Nase 8 auf. Der Motor läuft dann beispielsweise im
Rückwärtssinne an. Beim Einschalten eines schwachen Stromes von z. B. weniger als
5 Volt wird der Schalthebel 3 nicht angezogen, da der Strom hierzu nicht ausreicht;-
dagegen wird aberdieSperrklinke6 angezogen, so daß sie in die Stellung nach Abb.
2 gelangt und das Anziehen des Schalthebels 3 verhindert. Wird dann der gewöhnlicheStrom
mit mehr als 15 Volteingeschaltet, so kann der Schalthebel 3 nicht mehr angezogen
werden, und der Motor läuft im umgekehrten Sinne wie zuvor, also im Vorwärtssinne
an.
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Um die Sperrklinke 6 in der einen oder anderen Stellung zu blockieren,
ist ein Sperrglied 9 vorgesehen, das sich um eine Achse io dreht. Dieses Sperrglied
9 hat den Zweck, je nach seiner Lage nur den Rückwärtslauf oder nur den Vorwärtslauf
des Motors zuzulassen. Bei der Stellung nach Abb. 3 ist das Sperrglied 9 außer Eingriff.
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In den Abb. q., 5 und 6 ist eine Ausführungsform des Motorsteuerschalters
gemäß der Erfindung dargestellt. i i veranschaulicht schematisch den Transformator,
12 den Rheostaten, 13 die Zuleitungsdrähte des -Motors, 14 einen Widerstand und
15 einen Kontaktknopf. Wenn man den Kontaktknopf in die Lage nach Abb. 5 bringt,
so ist der folgende Strom geschlossen: erster Zuleitungsdraht 13, Schaltknopf 15,
Kontaktfeder 16, Transformator i i, Rheostat 12 und zweiter Zuleitungsdraht 13.
Der Widerstand 14 ist also ausgeschaltet und' es fließt der stärkere Strom durch
den Motor, der die. Teile in die Lage nach Abb. 3 bringt und den Motor rückwärts
laufen läßt. Dreht man den Motorsteuerschalter von seiner Mittelstellung nach Abb.
q. in die Stellung nach Abb. 6, so wird zunächst der erste Zuleitungsdraht 13 über
den Kontaktknopf 15 mit dem Widerstand 14 verbunden, bevor die Lamelle 16 in den
Stromkreis eingeschaltet wird. Infolge des Widerstandes 14 wird ein schwacher Strom
eingeschaltet und die Sperrklinke 6 gemäß Abb. 2 angezogen. Bei einer weiteren Drehung
des Schaltknopfes 15 nach rechts, wie dies die Abb. 6 zeigt, wird dann folgender
Stromkreis geschlossen: erster Zuleitungsdraht 13, Kontaktknopf 15, Lamelle 16,
Transformator i I, Rheostat 12 und zweiter Zuleitungsdraht 13. Der Widerstand 14
liegt zwar im Stromkreis, spielt aber keine Rolle, da der Strom natürlich den bequemeren
Weg über die Lamelle 16 nimmt. Die Wirkungsweise des "Steuerschalters ist also folgende:
Bei der Stellung des Schaltknopfes nach Abb. q. ist der Strom unterbrochen. Um den
Motor rückwärts laufen zu lassen, wird der Knopf- nach links gedreht (Abb.5), so
daß der volle Betriebsstrom in den Motor kommt. Soll der Motor im anderen Sinne
laufen, so wird der Schaltknopf nach rechts geneigt (Abb.6), so daß zuerst ein Strom
von niedriger Spannung in den Motor geschickt wird, der auf die Sperrklinke 6 wirkt,
und dann erst der Betriebsstrom. Die Lamelle 16 ist gemäß der Erfindung als Thermostat
ausgebildet, so daß sie unter dem Einfluß der Wärme ihre Gestalt ändern kann, wie
dies aus Abb. 6 mit gestrichelten Linien dargestellt ist. Ändert die Lamelle 16
ihre Gestalt, dann bringt eine Rückholfeder den Schaltknopf 15 in seine Ruhestellung
zurück, wodurch der Stromkreis unterbrochen ist. Die Formänderung der Lamelle 16
tritt z. B. bei Kurzschluß oder Überlastung auf, so daß eine Ausschaltung des Stromkreises
in diesen Fällen erfolgt.
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Statt einen Widerstand 14 zu benutzen, um einen abgeschwächten Strom
zu erhalten, der die Sperrklinke 6 verstellt, kann man gemäß der Erfindung mehrere
Windungen des Transformators i i benutzen. Der Vorwärtsgang wird dann dadurch herbeigeführt,
daß eine
Hilfssekundärwicklung benutzt 'wird, die aus mehreren gegensinnig
zur Haupt- und Sekundärwicklung angeordneten Windungen besteht, derart, daß im Augenblick
des Stromdurchganges durch diese Windungen und des gleichzeitigen Stromdurchgangs
durch die Windungen, die zur benachbarten Kontaktklemme gehören, ein Widerstand
auftritt, der ausreicht, um einen Kurzschluß zu vermeiden. Der Übergang von einer
Klemme zur anderen vollzieht sich dann ohne Stromunterbrechung, d. h. während eines
kurzen Augenblickes sind die beiden Sekundärwicklungen an die Hauptleitung angeschlossen
und verursachen somit einen Differenzstrom, der ausreicht, um zu verhüten, daß die
Sperrklinke 6 losgelassen wird.
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Ferner kann man den Schaltknopf 15 auch weglassen, indem man einen
kreisförmigen Rheostaten anwendet. Für den Vorwärtsgang geht man zuerst von der
Ruhestellung zur Stellung des größten Widerstandes über, der genügend groß sein
muß, damit die Sperrklinke 6, aber nicht der Schalthebel 3 verstellt wird. Für den
Rückwärtsgang wird der Rheostat im entgegengesetzten Sinne benutzt, so daß zuerst
die größte Spannung erhalten wird, durch die der Schalthebel 3 sofort vom Feldmagneten
2 angezogen wird, bevor die Sperrklinke 6 ihre Sperrlage erreicht hat (Abb. 3).
Die Sperrklinke 6 kann statt durch einen schwächeren als den Hauptstrom auch durch
einen polarisierten Strom verstellt werden.
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Die Vorrichtung gemäß derErfindung dient hauptsächlich zur Umsteuerung
von Elektromotoren, kann aber für andere Zwecke, z. B. zum Ankuppeln von Spielzeugeisenbahnen,
angewendet werden.
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Durch die aufeinanderfolgenden Anwendungen des Haupt- und des Hilfsstromes
und durch die hierdurch erzielten Bewegungen der Schaltglieder können auch Räderschaltwerke
angetrieben werden, die die Rolle eines Wählers spielen, um verschiedene beim Betrieb
von Spielzeugeisenbahnen verwendete Steuervorrichtungen anzutreiben.