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Mehrstufige Fahrzeugbremssteuerung Für die Fernsteuerung elektrisch
betriebener Fahrzeuge werden häufig sogenannte Nachlaufschaltwerke verwendet, welche
unabhängig von der Schaltgeschwindigkeit der Meisterwalze auf die von dieser vorgeschriebene
Schaltstellung nachrücken. Werden solche Triebfahrzeuge durch elektrische Widerstandsbremsung
abgebremst, so wird die Nachlaufsteuerung aus Sicherheitsgründen mit einem Kraftspeicher
versehen, welcher das Schaltwerk auch bei ausbleibender Steuer-bzw. Fahrleitungsspannung
selbsttätig durchschaltet. Solange die Steuerspannung vorhanden ist, folgt,das Schaltwerk
nur den Angaben der Meisterwalze. Bleibt diese Spannung infolge einer Betriebsstörung
auch nur kurzzeitig aus, so geht das Schaltwerk selbsttätig in die letzte Bremsstellung
und verharrt dort. Um nun das Schaltwerk bei zurückgekehrter Steuerspannung wieder
steuerfähig zu machen, war es bei den bisher bekanntgewordenen Nachlaufsteuerungen
nötig, die Meisterwalze wieder in die Nullstellung zurückzubringen, weil nur in
dieser sinngemäß ein Zurückholen des Schaltwerkes entgegen der Wirkung des Kraftspeichers
mittels' der Steuerspannung möglich ist. Diese Eigenschaft ist für den Betrieb nachteilig,
weil sie eine besondere Bedienungsvorschrift für das Verhalten des Fahrers nötig
macht, die vergessen werden und dadurch Anlaß zu unliebsauren Betriebsunterbrechungen
geben kann. Ferner ist sie unbequem und geeignet, den Fahrer in Gefahrfällen an
rascher Entschlußfassung zu hindern.
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Die Erfindung, die sich auf eine mehrstufige Fahrzeugbremssteuerimg
bezieht, deren Schaltwerk in der einen Richtung durch einen Antrieb unter Aufladung
des Kraftspeichers bewegt wird, während es in der anderen Richtung unter dem Einfluß
dieses sich entladenden Kraftspeichers abläuft, behebt diesen Mangel dadurch, daß
das Bremsschaltwerk beim beispielsweise durch das Ausbleiben der Steuerspannung
bewirkten Überschreiten der angesteuerten Stellung selbsttätig im Sinne einer Verstärkung
der Bremswirkung weiterläuft und nach Behebung der Störung selbsttätig in die am
Fiihrerschalter eingestellte Bremsstufe zurückgeführt wird. Ein solches Schaltwerk
besitzt den weiteren Vorteil, daß es ganz allgemein die Betriebssicherheit der Steuerungsanlage
hebt, weil es selbsttätig jede vorübergehende Störung wirkungslos macht, während
sonst zu diesem Zwecke das Zutun des Fahrers erforderlich ist. Solche Störungen
können z. B. dadurch zustande kommen, daß die übliche Sperreinrichtung oder Rastierung
ausnahmsweise nicht rasch genug anspricht und dadurch die gewünschte Schaltstellung
übersprungen wird. Die Erfindung ist insbesondere dann vorteilhaft,
wenn
bei ausbleibender Steuerspannung aus der Fahrleitung selbsttätig eine Ersatzspannungsquelle
an deren Stelle tritt. Bei den bisherigen Nachlaufschaltungen genügte der stromlose
Augenblick des Überganges, um das Schaltwerk seine innegehabte Stellung unter dem
Einfluß des Kraftspeichers aufgeben und dadurch bis in die Endstellung ohne Hemmung
durchlaufen zu lassen. Der Fahrer war daher gezwungen, trotz der Ersatzspannungsquelle
erst auf .die Nullstellung zurückzugehen, um das Schaltwerk wieder steuerfähig zu
machen. Durch die Anwendung der Erfindung kann das Schaltwerk jedoch unbeschadet
im Augenblick des Wechsels der Steuerspannungsquellen die angesteuerte Stellung
verlassen, und die Ersatzspannungsquelle oder die wiederkehrende Fahrleitungsspannung
können das Schaltwerk sofort wieder ohne Zutun des Fahrers in die ursprüngliche
Schaltstellung zurückführen. Das Ausbleiben der Fahrleitungsspannung bleibt daher
ohne irgendeinen Einfluß auf den Ablaufdes Bremsvorganges.
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Es sind ebenfalls Steuereinrichtungen vorgeschlagen worden, die lediglich
durch Stromwächter nach Maßgabe gewünschter Stromstärken arbeiten. Die Relais dieser
selbsttätigen - Fahrzeugsteuerungen springen nur dann an, wenn der Motorstrom einen
bestimmtenGrenzwert übersteigt oder die Fährmotoren schleudern, und -sie bewirken
so lange eine Rückdrehung der Schaltwalze, bis die normalen Betriebsbiedingungen
wiederhergestellt sind. Bei zulässig gewordenemMotorstrom wird dann die Hauptschältwalze
selbsttätig wieder hochgeschaltet. Bei diesen Anordnungen nimmt aber die gesteuerte
Schaltwalze zieht die bei der erfindungsgemäßen Steuerung eindeutig von der vorgeschriebenen
Stellungen ein.
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Ein Ausführungsbeispiel - der Erfindung wird nachstehend an Hand der
Abbildung erläutert. f4 stellt die Kontaktanordnung und Segmentabwicklung des Führerschalters
(Meisterwalze) dar. Er ist beispielsweise für vier Bremsstufen z bis 4 eingerichtet.
Zu dem ferngesteuerten Bremsschaltwerk gehören im einzelnen folgende Einrichtungen:
Der Kraftspeicher K,. welcher als Feder ausgebildet ist und das Schaltwerk bis in
-die letzte Bremsstufe durchzudrehen sucht, das Rückholsolenoid R, welches bei Erregung
das Schaltwerk entgegen der Wirkung des Kraftspeichers in die Ausgangslage zu drehen
bestrebt, ist. Die die Bremsstromkreise schaltendem Beläge des Schaltwerkes sind
bei W schematisch angedeutet. Die mit der Welle des Schaltwerkes, also auch mit
Teil W, starr verbundene Überwachungswalze U trägt zwei Reihen von Steuerstromstufensegmenten
v und r. Mit dem Schaltwerk ist ferner die Sperreinrichtung S verbunden, deren Sperrklinke
in die Zahnung des Sperrades eingreift und deren Sperrklinke T das Schaltwerk auf
den Stufenstellungen festhält. Die Sperrklinke wird durch eine Feder B außer Eingriff
gehalten, während das Sperrsolenoid bei Erregung die Klinke T entgegen der Wirkung
der Rückziehfeder B einlegt. Das Sperrsolenoid S trägt zwei Erregerwicklungen C,
D mit entgegengesetztem Wicklungssinn.
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Der Steuerstrom wird der Fahrleitung über ein Nullspannungsrelais
N entnommen und dem. Fahrschalter A zugeführt. Bleibt die Fahrleitungsspannung aus,
so stellt das Nullspannungsrelais die Ersatzstromquelle E bereit. Der Steuerstrom
wird je nach der Stellung des Führerschalters durch dessen Beläge den Stufensteuerleitungen
zugeführt. Jede Steuerleitung endigt am Schaltwerk in zwei Kontaktfingern, wovon
der eine nur das zur Steuerleitung gehörige Stufensegment der Vorlaufreihe v, der
andere das zugehörige Stufensegment der Rücklaufreihe Y bestreicht. Nach dieser
Gabelung des Steuerstromes führt der von den Vorlaufsegmenten ausgehende Zweig zur
Wicklung D des Sperrsolenoides S, der andere Zweig über die Erregung des Rückholsolenoides
R zur gegensinnigen Wicklung C des Sperrsolenoides S. Hinter dem Sperrsolenoid führen
beide Steuerstromzweige gemeinsam zur Erde oderRückleitung. Auf den Stellungen für
Fahren und in der Nullstellung des Führerschalters A sind lediglich die Beläge F
und E dargestellt, über -welche sämtliche Steuerleitungen mit Spannung versorgt
werden. Befindet sich also das Bremsschaltwerk in einer anderen Stellung als der
Nullage, während sich der Führerschalter in der Stellung »Fahren« oder in der Nullstellung
befindet, dann sind über die Beläge F und E sowie über eine Steuerleitung das Rückholsolenoid
R und die Spulen C und D des Sperrsolenoides S erregt. Das Schaltwerk wird also
durch das Rückholsolenoid R ohne jede Hemmung in die Nullstellung gebracht. In dieser
sind das Rückholsolenoid R und die Wicklung C- des Sperrsolenoides S aberregt. Dafür
ist die Wicklung D erregt und hält mittels der Sperrklinke T das Schaltwerk in-,der
Nullage fest.
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Die Anordnung der Führerschaltersegmente auf den Bremsstufen ist so
getroffen, daß auf jeder Stufe die zugehörige und alle folgenden Steuerleitungen
an Spannung gelegt werden, während die Steuerleitungen aller vorhergehenden Stufen
von der Spannung abgetrennt sind. Die Vor- und Rücklaufsegmente v und
r der Überwachungswalze U sind so bemessen und- angeordnet, däß auf
jeder Stufe ein Finger der gleichnamigen Steuerleitung auf dem
Vorlaufsegment
v liegt, während der mit dem Rücklaufsegment r zusammenarbeitende Finger dieserLeitung
freilieggt. Die beiden Finger der nächstniedrigeren Stufe liegen noch auf dem Vorlaufsegment
v derselben bzw. auf dem Rücklaufsegment r der bereits angesteuerten Stufe auf.
Alle übrigen Finger der höheren und der niedrigeren Stufen berühren keine Segmente.
Auf der Stufe i beispielsweise liegt der rechte Kontaktfinger der Steuerleitung
i auf dem Vorlaufsegment v. Der linke Kontaktfinger der Steuerleitung i liegt aber
frei, das Rücklaufsegment r steht also mit der Steuerleitung i nicht in Verbindung.
Die beiden zur Steuerleitung o gehörigen Finger liegen noch auf den zugehörigen
Segmenten v bzw. r auf. Alle übrigen Finger stellen auf der Stellung
i keinerlei Kontakt her..
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Befinden sich sowohl der Führerschalter A als auch das Schaltwerk
in der Nullstellung, so besteht nur eine einzige Spannungszufuhr, und zwar über
den rechten Finger der Steuerleitung o. Der Steuerstrom durchfließt nur die Erregerspule
D des Sperrsolenoides und hält dadurch die Sperrung des Schaltwerkes gegen das Ablaufen
aufrecht. Wird der Führerschalter A in eine der Stufenstellungen gebracht, z. B.
in .die Stellung 2, so wird die Stromzufuhr zu den Steuerleitungen o und i und zur
Spule D am Führerschalter unterbrochen. Das Sperrsolenoid S läßt die Sperrung frei,
und das Schaltwerk beginnt abzulaufen. Auf der angesteuerten Stufe 2 trifft die
Vorlaufsegmentreihe v erstmals wieder auf eine spannungführende Steuerleitung, nämlich
auf die im Führerschalter noch mit Spannung verbundene Steuerleitung 2. Das Durchlaufen
der Vorlauf- und Rücklaufsegmente unter den entsprechenden Fingern der niedrigeren
Steuerleitungen blieb wirkungslos, weil diese durch den Führerschalter von Spannung
abgetrennt sind. Erst die Steuerleitung 2 gibt dem Steuerstrom wieder die Möglichkeit,
über die Wicklung D des Sperrsolenoides S zu fließen. Dadurch wird die Sperrung
eingelegt und das Schaltwerk auf der angesteuerten Stufe festgehalten.
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Wird nun aus einem der eingangs erwähnten Gründe, beispielsweise beim
Ausbleiben der Steuerspannung, die angesteuerte Stellung 2 vom Schaltwerk überschritten,
so werden auf den Stufen sowohl die Vorlauf- als auch die Rücklaufsegmente von den
Fingern der nachfolgenden Steuerleitungen bestrichen, welche durch den Fahrschalter
sämtlich noch mit der Stromquelle verbunden sind. Kehrt nun die Spannung wieder,
während das Schaltwerk beispielsweise die Endstellung q. schon erreicht hat, so
fließt der Steuerstrom über die beiden Zweige gleichzeitig, weil dem Rücklaufsegment
r -der Stufe 4. durch en Rücklauffinger der Steuerleitung 3 Strom zugeführt wird,
während die Vorlaufsegmente v der Stufen 3 und .4 durch die Vorlauffinger der zugehörigen
Steuerleitungen Strom erhalten. Die Ströme in den beiden Steuerkreisen erregen somit
gleichzeitig die beiden gegensinnigen Wicklungen C und D des Sperrsolenoides
S. Infolgedessen heben sich ihre Wirkungen gegenseitig auf, so daß die Sperrung
das Schaltwerk freigibt. Gleichzeitig erregt der vom Rücklaufsegment r ausgehende
Steuerstromzweig das Rückholsolenoid R und veranlaßt damit das Zurückdrehen des
Schaltwerkes. Dieser Zustand bleibt so lange bestehen, wie sparinungführendeSteuerleitungen
gleichzeitig Vorlauf- und Rücklaufsegmente berühren. Mit jeder zurückgeschalteten
Stufe läuft die zugehörige Steuerleitung vollständig mit beiden Fingern von den
Segmenten der Überwachungswalze U ab, bis vor dem Erreichen der angesteuerten Stufe
-.3. der Rückholfinger der zugehörigen, noch spannungführenden Steuerleitung a auch
vom Rücklaufsegment der benachbarten nächsthöheren Stufe abläuft, so daß sich nur
noch der Vorlauffinger der Steuerleitung 2 auf dem zur Stufe gehörigen Vorlaufsegment
befindet. Dadurch wird der über das Rückholsolenoid R führende Steuerstromzweig
geöffnet. Außer diesem wird daher auch die im gleichen Kreise liegende Gegenerregerwicklung
C des Sperrsolenoides S stromlos. Die durch die Stufensteuerleitung über deren Vorlauffinger
und das Vorlaufsegment der t.:rberwachungswalze U noch erregte Wicklung
D des Sperrsolenoides kann nun wieder wirksam werden und legt die Stufenverriegelung
ein.
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Der gleiche hier für eine Stufenüberschreitung beschriebeneRücklaufvorgang
spielt sich ebenso auf jeder Stufe ab, wenn der Führerschalter auf niedrigere Schaltstufen
zurückgestellt wird. Das Schaltwerk muß völlig selbsttätig und zwangsläufig auch
jeder Rückwärtsbewegung des Führerschalters folgen, und zwar mit den gleichen einfachen
Mitteln, mit welchen es jede Stufenüberschreitung rückgängig macht.
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Um mechanischen Verschleiß der Stufensperrung zu vermeiden, ist es
vorteilhaft, diese durch eine hydraulische Sperrung zu ersetzen. Hierbei wirkt ein
mit der Schaltwerkswalze verbundener Kolben auf einen Flüssigkeitsumlauf, welcher
durch ein elektromagnetisch betätigtes Sperrventil abzuschließen ist.
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Ferner ist es einfach und vorteilhaft, als Ersatzspannungsquelle die
an einem Widerstand im Bremsstromkreis entstehende Spannung zu verwenden. Zweckmäßigerweise
wird die am Widerstand der letzten oder letzten
und vorletzten Bremsstufe
entstehende Spannung benutzt. Diese ist verhältnismäßig konstant, weil betriebsmäßig
so gebremst wird, daß ein nahezu gleichbleibender Bremsstrom entsteht. Es brauchen
die Solenoide nur so bemessen zu sein, daß sie bei der betriebsmäßig geringsten
Bremsstromstärke ansprechen. Bleibt in einem solchen Fälle die Steuerspannung aus
der Fahrleitung während der Bremsung aus, so übernimmt mit Hilfe des Nüllspannungsrelais
die Bremsstromspannung die Steuerung des Schaltwerkes. Es kann nun eintreten, daß
in: diesem Augenblick die Motoren noch nicht erregt waren. Dann läuft das Schaltwerk
so lange unter dem Einfluß des Kraftspeichers weiter, bis genügend Bremswiderstand
abgeschaltet ist, um die Selbsterregung der Motoren zu gestatten. Inder Zwischenzeit
kann das Schaltwerk weiter gelaufen sein, als zur Aufrechterhaltung der erforderlichen
Steuerspannung notwendig ist. Auch in diesem Fallg bewegt sich das Schaltwerk bis
zu derjenigen Bremsstufe selbsttätig zurück, bei welcher der Bremsvorgang noch aufrechterhalten
wird. Das Schaltwerk stellt also selbsttätig eine geringe Bremswirkung ein und erhält
sie aufrecht. Diese kann entweder vom Fahrer beibehalten oder willkürlich verstärkt
werden, indem er lediglich in gewohnter Weise den Führerschalter weiterbewegt.