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Anfahr- und Bremssteuerung für elektrische Triebfahrzeuge Um elektrischen
Triebfahrzeugen, insbesonr dere Straßenbahnen und Oberleitungsomnibussen, große
Anfahrbeschleunigung zuerteilen, wurden selbsttätig wirkende, d. h. ohne weiteres
Zutun des Fahrers eine vorbestimmte Anfahrbeschleunigung aufrechterhaltende Anfahrschaltwerke
,ausgebildet. Da durch sie der Strom der Triebmotoren nicht durch unmittelbare handbetätigte
Kontakte geregelt wird, sondern mittelbar durch Kontakte, deren Betätigung durch
Steüersträme erfolgt, sind solche selbsttätige Schaltwerke für das elektrische Bremsen
im Straßenverkehr aus Sicherheitsgründen nicht anwendbar.
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Dieser Übelstand kann dadurch vermieden werden, indem als Antriebskraft
für das Schaltwerk wie bisher die Körperkraft des Fahrers dient, diese ,aber in
ihrer Auswirkung ebenso wie -ein Vollselbsttätiges Schaltwerk dem begrenzenden Eingriff
eines Stromwächters unterstellt wird. Es geschieht bleispielsweise in der Weise,
daß ein Fahrschalter der üblichen Bauart mit einer ölumlaufdämpfung mechanisch gekuppelt
ist. Der Querschnitt der Durchtrittsöffnung derselben wird durch eine Klappe oder
einen Schieber nach Maßgabe des Mötorenstromes durch einen Stromwächter verändert.
Erst wenn der Motor-Strom genügend abgeklungen ist, erlaubt der Stromwächter eine
Weiterbewegung der vom Fahrer betätigten Schaltwalze bzw. hemmt dieselbe, wenn der
Motorstrom die vorbestimmten Grenzen überschreiten würde. Durch die Anordnung eines,
zur Drosselstelle parallel liegenden Umgehungsventils wird .die Wirkung derselben
bei der Zurückbewegung der Schaltwalze aufgehoben, so daß sie ohne Hemmung rasch
in ihre Ausgangsstellung gebracht werden kann.
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Die Anwendung einer stromabhängigen Hemmeinrichtung für hand- :oder
fußbetätigte Schalteinrichtungen ist besonders vorteilhaft bei feinstufigen, rastenlosen
Fahrschaltern, wie sie neuerdings vorgeschlagen wurden. Da hierbei jegliche Klinkeneinrichtung
zur Einhaltung bestimmter Fahrstufen entfällt, wird die bauliche Ausführung sehr
einfach. Dia ferner diese Art der Fahrschalter vollständig stetig wirkt, ergibt
sich ein sehr glattes Zusammenarbeiten mit dem @ebenfalls ;an sich stetig wirkenden
hydraulischen Gesperre. Es bildet sich zwischen entwickelter Motorstromstärke bzw.
Fahrzeugzugkraft einerseits und der unter der Betätigungskraft des Fahrers stehenden
Schaltwalzenstellung ein ständiger Gleichgewichtszustand aus, der sich ohne irgendwelche
sprunghafte Veränderung der
sich ändernden Fahrgeschwindigkeit gewissermaßen
,gleitend ,anp.aßt. Dies ergibt auch eine durch völlige Gleichmäßigkeit ausgezeichnete
Betätigung.
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Für die elektrische Bremsung, häufig auch für das Anfahren, ist es
notwendig bzw. wünschenswert, auch die vom Schaltwerk eingehaltene Verzögerung bzw.
Beschleunigung verändern zu können, um die ausübb:are Brems-oder Anfahrkraft dem
jeweiligen Gleiszustand anpassen zu können. Man hat zu diesem Zweck zusätzliche
Betätigungsmittel vorgesehen, die eine wahlweise Beeinflussung des Stromwächters
gestatten. Dieses Verfahren ist aber betrieblich unzulänglich, weil der Fahrer für
ein weiteres Bedienungsmittel zu den anderen bereits vorhandenen (Sand, Handbremse,
Läutewerk, Abwink-er usw.) keine Hand mehr frei hat: Die erfindungsgemäße Lösung
der Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Beeinflussung des Ansprechstromwertes des
die Beschleunigung und/oder Verzögerung des Fahrzeuges bewirkenden, zur Steuerung
des Drosselquerschnittes der Flüssigkeitsumlaufdämpfung benutzten Strömwächters
durch die die Steuerwalze bedienende menschliche Betätigungskraft in der Weise,
daß in Abhängigkeit vom Druck der Umlaufflüssigkeit ein Widerstand geregelt wird,
der die Größe des die Stromwächterspule durchfließenden Stromes bestimmt. Betätigt
der Fahrer die Fahrschalterkurbel beispielsweise mit der zu ihrer Drehung erforderlichen
Mindestzugkraft, so bleibt der Stromwächter unbeeinflußt und begrenzt in diesem
Zustand die niedrigste ;gewünschte Stromstärke. Wird der Fahrschalter mit größerer
Kraft bedient, so. wird ,durch geeignete Mittel der Stromwächter derart verstellt,
daß nach Maßgabe der angewandten Kraft eine größere Stromstärke eingehalten wird.
Hierdurch wird es dem Fahrer ermöglicht, mit der gleichen Hand diejenige Zugkraft
herzustellen, die er für richtig hält. Trotzdem wird ihm die Einhaltung-einer gewissen
Schaltgeschwindigkeit abgenommen, weil diese nach wie vor der Stromwächter selbsttätig
regelt. Es ist nämlich .erfahrungs. gemäß leichter, eine gewisse Kraft annähernd
gleichbleibend auszuüben als eine bestimmte Geschwindigkeit einer ungehemmten Bewegung.
Dazu kommt, daß infolge der elektrischen und kinematischen Vorgänge eines Triebfahrzeuges
die Schaltgeschwindigkeit «so.-gar nach einem bestimmten Gesetz verändert werden
muß, um die Zugkraft gleichzuhalten. Diese nur schwierig zu erlernende und ohne
Hilfsmittel nur unvollkommen durchzuführende Schaltbewegung regelt selbsttätig der
Stromwächter. Trotzdem ist es nunmehr möglich, auch ohne -Umständlichkeiten verschiedene
Zugkräfte zu wählen und selbsttätig einhalten zu lassen. Ein weiterer Vorteil liegt
darin, daß zwischen der gefühlsmäßigen Handlungsweise des Fahrers und ihrer Auswirkung
ein guter und natürlicher Zusammenhang besteht. Soll die Zug- oder Bremskraft verstärkt
oder verringert werden, so ist lediglich -die auszuübende Betätigungskraft ebenfalls
zu verstärken oder zu verringern. Diese überein-Stimmung fehlt vollständig bei Fahrschaltern
ohne die vorstehend gekennzeichnete Einrichtung, weil dort zwischen Betätigungskraft
der Schalteinrichtung und ausgelöster Zugkraft keinerlei,eindeutige Beziehung besteht.
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Die Neuerung läßt sich erfindungsgemäß bei hydraulischem Gesperre
besonders einfach verwirklichen, da der vor der Drosselstelle herrschende öldruck
der Betätigungskraft verhältnisgleich ist. Er wird nach der Erfindung dazu benutzt,
durch m.anometer: artige Einrichtungen den Ansprechwert des Stromwächters zu verändern.
Dazu ist besonders ein druckempfindlicher Widerstand, wie z. B. ein Stapel aus Kohleplättchen,
, besonders geeignet. Es genügt lediglich eine Änderung des darauf durch übertragungsglieder
(Membranen) ausgeübten Druckes, ohne daß Bewegungen ausgeführt werden müssen, um
eine solche Veränderung des Widerstandswertes auszuüben, daß der Ansprechwert des
Stromwächters verändert wird.
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Die Beeinflussung der Beschleunigung,oder der Verzögerung durch die
Betätigungskraft kann auch in der Weise dadurch erreicht werden, daß die Drosselstelle
der Flüssigkeitshemmung durch einen Umgehungskanal überbrückt wird, der durch ein
druckempfindliches Ventil abgesperrt wird. Je nach Maßgabe des Flüssigkeitsdruckes
im Raum vor der vom"Stromwächter beherrschten Drosselstelle läßt dieses unter Umgehung
der letzteren mehr oder weniger öl durch. Infolgedessen ist durch erhöhte Kraftanwendung,
d. h. nur durch diese, ein schnelleres Durchschalten möglich. Etwas weniger vollkommen,
aber besonders einfach wird der Erfindungsgedanke lediglich durch eine solche Ausbildung
der stromabhängigen Drosselung verwirklicht, daß sie auch bei Stromlosigkeit der
Triebmotoren den Olabfluß nicht vollständig abschließt. Es kann nun immer noch unter
Aufwendung entsprechend erhöhter Betätigungskraft ein öldurchfluß und damit eine
Schaltbewegung stattfinden, die um so schneller erfolgt, je größer die Kraft ist.
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Alle diese vorteilhaften Wirkungen der heschrieÜenen Strombegrenzungseinrichtungen
würden nicht erreicht werden, wenn sie nicht auf eine feinstufige, rastenlose Schalteinrichtung
angewendet würden, die ein stetiges Ineinanderfließen der aufeinanderfolgenden
Gleichgewichtszustände
mvischen äußeren Einflüssen und inneren Rückwirkungen des ganzen Systems gewährleistet.
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Bei gerasteten Regelschaltern tritt erfahrungsgemäß gelegentlich ein
überschalten einzelner Stufen ein, wenn die Biegrenzungseinrichtung infolge unvermeidlicher
Trägheit der Schaltgeschwindigkeit von Stufe zu Stufe nicht rechtzeitig zu folgen
vermag. Dia dann die Wirkung der an sich gröberen Stufen verdoppelt oder vervielfacht
wird, treten unzulässige Zugkraftsprünge mit ihren schädlichen Folgeerscheinungen
auf.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung unterdrückt auch in wirkungsvoller
Weise die Folgen des sog. Durchreißens, d. h. eines ruckartigen Schaltens der elektrischen
Bremse in Gef,ahrfällen, über das zulässige Maß hinaus. Trotzdem zwingt die Einrichtung
keine unnötigen Zeitverluste auf, denn, solange der zulässige Strom noch nicht überschritten
isp, kann die Schaltwalze ungehemmt schnell in die erforderliche Stellung bewegt
werden. Dort wird aber die- Schaltbewegung nicht ruckhaft, wie z. B. durch eine
Rastenklinke, sondern sanft durch das allmähliche Schließen des Drosselschiebers
abgefangen: Außerdem wird, wie bereits erwähnt, auch ein unzulässiges Überspringen
einer bereits ausreichend wirksamen Schaltstellung vermieden. Letzteres wäre gerade.bei
Notbremsungen besonders gefährlich, weil hierbei von vornherein mit den Bremskräften
nahe an die Grenze der Haftreibung zwischen Rad und Schiene herangegangen wird.
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Es sind zwar Steuerungen für elektrische Triebfahrzeuge bekannt, bei
denen die Schaltgeschwindigkeit durch eine Flüssigkeitsumlaufdämpfung stetig begrenzt,
wird. Dabei wird ebenfalls die Düse der Ölumlaufdämpfung sowohl vom öldruck als
auch vom Stromwächter beeinflußt. Die erfindungsgemäße Einrichtung unterscheidet
sich aber von der bekannten dadurch, daß die Düse vom öldruck nicht unmittelbar,
sondern über den Stromwächter, und zwar durch Veränderung des Ansprechwertes desselben,
gesteuert wird. Auf diese Weise ist eine größere Freizügigkeit hinsichtlich der
Wahl der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Fahrzeuges gestattet, was insbesondere
für- die elektrische Bremsung von Vorteil ist.
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In der Abbildung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens
veranschaulicht, aus dem der Aufbau der Verwendung findenden Flüssigkeitsumlaufdämpfung
ersehen werden kann. Sie besteht aus einem Dämpfungszylinder, in dem der mit dem
Fahrschalter F gekuppelte Kolben I( bewegt wird, einer durch den Stromwächter W
geschalteten Umlaufdrossel D; - einem Umgehungsventil V für den ungedämpften Rücklauf
und einem Druckfühlorgan M (Membran). Dias letztere steuert den druckabhängigen
Regelwiderstand R (Kohlestapel), welcher den Ansprechwert des Stromwächters W nach
Maßgabe des auftretenden Flüssigkeitsdruckes erhöht oder erniedrigt.