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Schalteinrichtung zum stufenweisen Auf- und Abschalten für Elektromotoren,
insbesondere zum Steuern elektrischer Fahrzeuge Es ist eine vielstufige Schalteinrichtung
zum stufenweisen Aufschalten von Elektromotoren durch Nockenschalter vorgeschlagen
worden, bei der für das Aufschalten zuerst der Netzschalter geschlossen, hierauf
eine Reihe von Nockenschaltern stufenweise durch Federkraft geschlossen und zugleich
das Zurückdrehen der NockenschalterweUe klinkenartig gesperrt wird; beim Zurückdrehen
der Betätigungswelle von irgendeiner Schaltstellung aus wird zuerst der Netzschalter
geöffnet, und dieser be= tätigt am Ende seiner Ausschaltbewegung eine Vorrichtung,
welche die Nockenschalterwelle entriegelt und - die geschlossenen Nockenschalter
stromlos öffnet, worauf die Nockenschalterwelle in die Nullstellung zurückgedreht
werden kann. Die Entriegelung der Nocken.schalterwelle geschieht durch einen Kraftspeicher
irgendwelcher Art, der am Ende der Ausschaltbewegung des. Netzschalters zur Entladung
gebracht wird.
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Die Vorteile dieser insbesondere zum Steuern elektrisch betriebener
Fahrzeuge geeigneten Schalteinrichtung bestehen darin, daß nur der Netzschalter
Leistung abschaltet, während die Nockenschalter unter Strom nur geschlossen, aber
stromlos geöffnet werden, so daß deren Kontakte lediglich mit Rücksicht auf Erwärmung
zu bemessen sind und nur soweit öffnen müssen, wie es die Sicherheit gegen überschlagerfordert.
Durch den Wegfall magnetischer Blasvorrichtungen und Funkenkamine wird an Gewicht
und Raum so viel eingespart, daß ein Mehrfaches der bisher mit Rücksicht auf Gewicht,
Preis und Platz beschränkten Stufenzahl eingebaut werden kann.
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Anderseits. ist es bei der beschriebenen vielstufigen Schalteinrichtung
nach dem Netzschalterprinzip nicht möglich, von irgendeiner Schaltstellung aus um
eine oder mehrere Stufen zurückzuschalten, wenn der Fahrer beim Anfahren oder Bremsen
aus irgendwelchen Gründen, z. B. aus solchen verkehrstechnischer Art, die Fahrbeschleunigung
oder die Bremsverzögerung vermindern will; der Fahrer muß also in solchen Fällen
die Schalteinrichtung ganz auf Null zurücknehmen und wieder von Anfang an aufschalten.
Unter Umständen ist
dies aber nicht .erwünscht, vielmehr kann das
Bedürfnis vorliegen, den Fahr- oder Bremsstrom durch Zurücknehmen der Steuerung
nicht einstufig abzuschalten, sondern in mehreren Stufen abnehmen zu lassen, sei
es bis auf einen gewissen Stromwert oder bis zur vollständigen Abschaltung des Stromes.
Da sowohl bei der Anfahrt als auch beim Bremsen nur ein Teil der Stufen zur Ausbildung
des, vollen Anfahr- bzw. Bremsstromes dient, der übrige Teil aber zur Gleichhaltung
des Anfuhr- oder Bremsstromes verwendet wird, ist auch beim Zurückschalten nur ein
Teil der beim Aufschalten verwendeten Stufen erforderlich, d. h. es genügt, wenn
beim Zurückschalten einige an geeigneten Stellen der Anfuhr- und Bremswiderstände
gewählte Teilwiderstände wieder in den Stromkreis eingeschaltet werden. Dies ist
aber, wie schon erwähnt, mit der oben beschriebenen vielstufigen Schalteinrichtung
nach dem reinen N.etzschalterprinzip nicht möglich.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein vielstufiges Nockenschaltwerk
mit unter Strom schließenden, aber stromlos öffnenden Schaltelementen zum Schalten
der Widerstandsabschnitte mit einer Gruppe von für Leistungsabschaltung geeigneten,
nach Bedarf über den gesamten Schaltbereich verteilter Schaltern derart z. B. durch
Mitnehmer gekuppelt wird, daß beim Aufschalten der die Schaltelemente betätigenden
Welle abwechselnd beide Arten von Schaltern geschlossen, beim Zurückdrehen der Betätigungsw
lle zunächst aber nur Schalter für Leistungsabschaltung geöffnet werden, während
die Nol>-kenwelle der stromlos öffnenden Schaltelemente bis zur Öffnung des Netzschalters
mechanisch gesperrt bleibt.
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Handelt es sich z. B. um eine vielstufige Schalteinrichtung zum Anlassen
eines Motors durch Vorschaltwiderstände, dessen Teilwiderstände in bekannter Art
abgestuft sind, so wird beim Aufschalten von der Betätigungswelle aus zuerst der
Netzschalter .eingeschaltet, wodurch der Stromkreis über den gesamten Widerstand
geschlossen ist. Beim weiteren Aufschalten wird dann beispielsweise zuerst ein Leistungsschalter
eingeschaltet und dadurch der erste Teilwiderstand überbrückt, beim Weiterdrehen
der Betätigungswelle werden durch einige nur stromschließende Schaltelemente nacheinander
die entsprechenden Teilwiderstände kurzgeschlossen, sodann wird wieder ein Leistungsschalter
geschlossen und so abwechselnd weiter, bis der gesamte Anlaßwiderstand kurzgeschlossen
ist. Die Schaltstellungen der stromlos öffnenden Elemente haben keine Rasten, da.
sie wegen ihrer mechanischen Sperrung gegen Öffnen unter Strom keine solchen benötigen.
Daher sind nur die unter sich mehrere Absch:altstufen auseinanderliegenden Leistungsschalter
mit Rasten versehen.
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Wird nun die Betätigungswelle von irgendeiner Schaltstellung aus auf
eine niedrigere. durch eine Rast gekennzeichneta Schaltstellung eines Leistungsschalters
zurückgenommen, so wird eine Anzahl der durch die Leistungsschalter bereits kurzgeschlossenen
Teilwiderstände in umgekehrter R--ihenfolge wieder in den Stromkreis eingeschaltet,
während die durch die stromlos zu öffnenden Schaltelemente bereits kurzgeschlossenen
Teilwiderstände infolge der mechanischen Sperrung ihrer Nockenwelle kurzgeschlossen.
bleiben. Nach den obigen Darlegungen ist jedoch die durch die Leistungsschalter
bewirkte Vergrößerung des Vorschaltwiderstandes völlig ausreichend, um eine Verminderung
oder gänzliche Abschaltung des Fahr- oder Bremsstromes in genügend feinen Stromstufen
zu gewährleisten. Im übrigen hat es der Fahrer nach dem teilweisen Zurückdrehen
der Betätigungswelle zwecks Verminderung des Fahr- oder Bremsstromes jederzeit in
der Hand, entweder nachträglich ganz auszuschalten oder wieder bis zur vorher eingenommenen
Schaltstellung und von da aus auf höhere Stufen weiterzuschalten.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel. der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i schematisch die Gesamtanordnung d,--r vielstufigen Schalteinrichtung
für zwanzig Anfuhr- bzw. Bremsstufen mit der durch Muskelkraft oder irgendeinen
Zwischenmotor angetriebenen Betätigungswelle a. Von dieser Welle a aus wird nun
einerseits beim Aufschalten in der Pfeilrichtung auf der ersten Schaltstufe der
Netzschalterb durch Hilfskontakte eingeschaltet, anderseits werden im Verlauf der
weiteren Schaltstufen fünf zur Leistungsunterbrechung geeignete Schaltelemente d
im Aufschaltsinne ein. bzw. im Abschaltsinne ausgeschaltet. Dagegen wird die Nockenwell@ee
der vierzehnnurstromschlicLenden, aber stromlos öffnenden Schaltelemente f durch
den Mitnehm@er ä nur im Aufschaltsinne mitgenommen, so daß sie beim Zurückdrehen
der Betätigungswelle .t7 durch die klinkenartige Verlängerungh des beim Aufschalten
zuletzt eingeschalteten Schaltelementes/ mechanisch gesperrt bleibt. Diese Sperrung
wird erst dann aufgehoben, wenn die Betätigungswe11° a ganz in die Nullstellung
zurückgedreht wird, wodurch infolge Unterbrechung des Kontaktes c der Netzschalter
b zur Auslösung gebracht wird. Dieser schließt am Ende seiner Ausschaltbewegung
den Hilfskontakt i; dadurch wird die Betätigungsspuleh des Umsteuerventils L erregt
und so die Enthlinkungs- und Isontaktabhebevorrichtung iia betätigt, so daß
die
Schaltelemente/ stromlos abgehoben werden und deren Nockenwelle e durch dieRückzugfederrzebenfalls
in die Nullstellung zurückgedreht wird.
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- Die Darstellung in Fig. i entspricht der Schaltstufe 16, und es
geht aus ihr hervor, daß beim Aufschalten in der Pfeilrichtung nach erfolgter Einschaltung
des Netzschalters b durch den Hilfskontakt c zuerst ein Leistwigaschalterd, hierauf
zwei unter Strom schließende Schaltelemente f, dann wieder ein Leistungsschalterd,
sodann drei Schaltelemente/ usw. geschlossen werden, bis auf Stellung 2o sämtliche
Teilwiderstände o überbrückt sind. Beim Zurückdrehen der Betätigungswellea werden
hingegen zunächst nur Leistungsschalter d geöffnet, d. h. also j e nach der bereits
erreichten Schaltstellung und dem Maß der Rückwärtsdrehung ein entsprechender Teil
der fünf Leistungsschalterd, nämlich 20, 14, 9., 5 und 2. Man kann daher von der
dargestellten Schaltstellung 16 aus in die durch Rastierung p gekennzeichneten
Stellungen 9, 5, 2 oder i der Betätigungswelle zurückschalten, je nach der beabsichtigten
Stromverminderung, wodurch die Teilwiderstände o i 4,.o 9.,
o 5, o 2 wieder
in den Stromkreiseingeschaltet werden uüd danach die Betätigungswelle a neuerdings
in die Stellungen 2, 5, 9, 14 bis 16 bringen, wodurch genannte Teilwiderstände wieder
überbrückt werden; dies allfies, ohne den Netzschalter b zu unterbrechen und am
Schaltzustand des stromlos öffnenden Teils etwas zu ändern.
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Fig. 2 zeigt in der vereinfachten Darstellung eines Schaltschemas
die gleiche Unterteilung der vielstufigen Schalteinrichtung in zwei verschiedene
Schaltergruppen, wovon die eine Gruppe mit vierzehn Schaltelementen f den stromlos
öffnenden Teil und die andere Gruppe die fünf Leistungsschalter d umfaßt. Der zu
steuernde Motor ist mit g bezeichnet. Die Stellungen der Einzelschalter entsprechen
denen der Fig. i.
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Im Ausführungsbeispiel der Fig. i sind die Leistungsschalter d zu
einem mit der Betätigungswelle a fest verbundenen Nocke nfahrschalter vereinigt.
Sie könnten aber auch von der Betätigungswellea aus ferngesteuert werden. Anderseits
könnte auch die Nockenwelle e nebst den Schaltern f an entfernter Stelle angeordnet
sein, von seinem Hilfsmotor angetrieben und von der Betätigungswelle a aus ferngesteuert
werden, wobei die richtige Reihenfolge der Schaltungen durch elektrische Verriegelungen
gewährleistet wird. Ferner kann die Betätigung des Netzschalters b auf andere Weise
erfolgen, als in Fig. i dargestellt. Wesentlich ist nur, daß die Betätigung des
Netzschalters b und der Leistungsschalter d in unmittelbarer oder mittelbarer Abhängigkeit
von der Betätigungswellea aus erfolgt, während der stromlos öffnende Teil f der
vielstufigen Schalteinrichtung durch die nur im Aufschaltsinnee mitgenommene Nockenwelle
e betätigt wird.