DE741830C

DE741830C - Halbselbsttaetige Starkstromsteuerung fuer die Antriebsmotoren elektrisch angetriebener Fahrzeuge

Info

Publication number: DE741830C
Application number: DEA85711D
Authority: DE
Inventors: Herrmann Hermle
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1938-02-03
Filing date: 1938-02-03
Publication date: 1943-11-17

Description

Halbselbsttätige Starkstromsteuerung für die Antriebsmotoren elektrisch angetriebener Fahrzeuge Bei elektrisch angetriebenen. Fahrzeugeng, insbesiondere Obexleitungsomnibusslen, hat man bislang verschiedene Axten von Steuerungen angewendet. So sind beispielsweise Schützenstenerungen, Schaltwerksteuerungen, viel- Moder feinstufige Fahrschalter und andere Vorrichtungen verwendet worden mit dem Ziel, die Steuerung durch Menschenkraft $l0 leicht und neinfach wie möglich betätigen zu können. Brei Schützensteuerungen ist das Schalten des Steuerstromfahrschalters leicht, weil @er keine großen Schaltkräfte zur Betätigung 'benötigt. Die aufzuwendenden Schaltkräfte sind bei einem z. B. fußbetätigten Schalter auf einen verhältnismäßig kleinem. Winkelweg zu _ verteilen, weil denn Fahrer schlecht zuzumuten: ist, den Schalthebel über einem. größeren Weg hinweg zu; verstellen und ihn zurückzuholen bzw. durch eine Feder zurückholen zu lassen. Deshalb sind Steuerlangen für einmotorige Fahrzeuge im allgemeinen leichter zu bedienen, weil die Regelung des Motors nur über einen Satz vom Widerständen und dies gewöhnlich auch nur einmal erfolgt.

Schwieriger sind. die Verhältnisse bei: Anwendung der Reihenparallelschaltung mehrerer Motoren. Es wird bei diesen Schaltungen ein bestimmter Winkelweg für das Regeln der Motoren in der Reihenschaltung und ebenso ein bestimmter Winkelweg für das Regeln in der Parallelschaltung notwendig. Soll von der Betätigung eines Steuerstramfahrschalters für die Reihenparalllelschaltung abgegangen werden:, sei. es aus Preis- oder Gewichtsgründen, so müssen bei einem Einhubantrieb, bei denn also die Reihen- und die Parallelstellungen in einem Hub durchschaltet werden; große Schaltkräfte ausgeübt

werden. Aus diesem Grunde hat man häufig

Hilfskräfte vorgesehen, um das Schalten des

Fußhebels zu erle?chtern, oder es ist der

Schaltweg in zwei Hübe aufgeteilt worden,

wobei während des einen Hubes die Reihen-

schaltung und während des zweiten Hubes

die Parallelschaltung der Motoren durch,--.-

führt werden. Auch bei Verwendung vin

Hilfskräften, die z. B. durch einen Druckluft-

motor oder Magnetantrieb gebildet werden

können und den Starkstromfahrschalter unte--

stützend betätigen, bleibt der Nachteil, daß

der Regelvorgang für die Reihen- und die

Parallelschaltung auf einen verhältnismäßig

kleinen 'V@'inlz:eltveg beschränkt bleibt. Der

Fahrer kann dabei während des Schalteng

durch den Fußhebel oder ein anderes Bedie-

nungsglied nicht das Feingefühl für die Rege-

lung der 3lotoren haben, da er bei kleinen

Winl>eh@-agen leicht mehrere Stufendes Schalt-

werkes Überschalter.

Bei dieselelcktri=chen Fahrzeugen ist es be-

kannt, im Kreise einer Erregermaschine für

den Stromerzeuger eine Regelung mittels

zweier Widerstände vorzunehmen, von denen

einer von Hand und der andere selbsttätig

geregelt wird. Für dies- Art der Steuerun-

werden demnach zwei verschiedene Regelvor-

richtungen gebraucht. Weiterhin ist es be-

kannt, bei gelb sttätigen Steuereinrichtungen

für Fahrzeuge, und zwar hei Schützensteue-

rungen die Schütze entwedir durch eine hand-

gesteuerte Schaltwalze oder selbsttätig durch

ihre eigenen Hilfskontakte zu b°dienen. Außer-

dem ist bereits vorgeschlagen worden, Fahr-

schalter durch einen Fußhebel entgegen der

tVirkungeiner Feder einzuschalten und die

Ausschaltung durch diese als Hilfskraft wir-

kezxie Feder vorzunehmen. -Nlit diesen Ein-

richtungen lassen sich jedoch die eingangs

aufgezählten Schv#Ierigkeiten nicht beseitigen.

Die Erfindung, die sich auf eine halbselbst-

tätige Starkstromsteuerung für die Antriebs-

motoren-elektrisch angetriebener Fahrzeuge,

insbesondere Oberleitungsomnibusse, bezieht,

besteht darin, daß ein und dersjelbe beneg-

liche Anlasserteil im Einschaltsinne auf einem

Teil seines gesamten Schaltweges unmittelbar

nur durch IVlenschenkraft, insbesondere durch

einen Fußhebel, und auf dem anderen Teil

des Schaltweges selbsttätig nur durch eine.

Hilfskraft gesteuert wird. Die Hilfskraftkann

aus einem Kraftspeicher bestehen, der wäh-

rend des ersten Teiles der Schaltbewegung

aufgeladen wird. Das selbsttätige Schaltzn

mittels der Hilfskraft geschieht zweckmäßig

unter übercyachung durch eine Ver-zögerLings-

emrichtung, die durch eine Öl-, Luft- oder

Wirbelstromdämpfung gebildet werden kann.

Diese Dämpfung wirkt zweckmäßig auch

während der zuerst auszuübenden Schaltbewe-

gong und verhütet dadurch ein zu rasches

Schalten während der willkürlichen Regelung.

Die: Freigabe des Schaltwerkes für das selbst-

t«tige Schalten wird vorzugsweise durch den-

sel'.-,eu Schalthebel vorgenommen, der nach

Überschreiten einer Rast um einen kleinen

tE'inkel@t-eg i:#eitei-zuhewegen ist. Während des

L-lierschaltens bzw. Freigehens des zweiten

Schaltvorganges können Umschaltungen, bei-

sJ?elsweise mittels einer Nockenschaltvorrich-

tt.n;, im Stromkreis der Motoren, vorgenom-

nien ;-erden. Dies kann be@pi.elsweise erfor-

derlich sein, uni den i:hergang @-on d;@r

h.eiberi- auf die Parallelschaltung ztt bewir-

ken, und zwar in der Weise, daß der Anlaß-

;--iclerstan d nach dem Umschalten, aber in der

umgekehrten Richtung, nochmals kurzge-

=cliloasen z@-erden kann. Die Leistung der

Fahrmotoren kann jederzeit durch Zurück-

nahme des Steuerhebels abgeschaltet «-erden.

Auf weitere Einzelheite!i sei bei der Be-

schreibuz:g der Zeichnung eingegaz:gcn, von

der Abb. i die Gesarntanordi-it:n.g, Abb. 2 1-lrrd

mittels der Schaltvorrichtung zu schließende

Schaltungen und ALb.y. eine Ve--riLgeln>>`sv:,r-

richtung zeigen.

In Abb. i bedeuiet i den an eir:e:ii zwei-

armigen Hebel befestigten Fußtritt, der zwecks

AnlasSens der Motoren entgegen dum Uhr-

zeigersinn durchzutreten ist. Der Fußhebel

kann bei anders gearteten Steuerungen =clbst-

v-erständlich durch irgendeine andere Bedie-

nungshandhabe ersetzt werden. Der Hebel e

ist um den Zapfen 3 drehbar angeordn ot und

steht unter dem Einfä.uß einer Feder S, die

ilm stets in die gezeichnete Lage zurückzu-

bringen sucht. Das untere Hebelende trägt

ferner eine Nockenschaltvorrzchtung 9 und

einen Fortsatz 4., der mit einem Zapfen 5 des

Gestänges 6 in Eingriff steht. Der Fortsatz 4.

oder der Zapfen 5 sind derart ausgebildet, daß

das Mitnehmen des Gestänges 6 nur in eurer

Richtung stattfindet und bei Rückgang des

Hebels a der Fortsatz 4. wirkungslos an dein

Zapfen 5 vorübergleitet. Das Gestänge 6 steht

unter dem Einfloß einer Feder 7 und ist mit

einem Rahmen r i verbunden, der n"#ei Gleit-

kontakte 1a und 13 trägt. Letztere gleiten

über die Kontaktbahnen 1q. bzw. 15, deren

Kontakte mit den Anzapfungen von Wider-

ständen 16 und 17 leitend verbunden sind.

Das Gestänge 6 hat eine Verlängerutrg r S, die

mit einem Kolben i9 einer Dämpfungsvorrich-

tung in Verbindung steht. Die Dämpftuigs-

voriichtung besteht aus einem Flüssigkeits-

zy-linder 2o mit einem Umlauf 21, in dem

ein Ventil 2a untergebracht ist. Dieses Vemil

kann- entweder wilLkürlich einstellbar sein oder

anter dem Einfloß einer Stromspule 23 stehen,

die vom Fahrstrom durchflossen wird und den

ganzen Regelvorgang auf diese Weise strom-

abhängig macht. Bei Stromspitzen wird das Ventil mehr oder weniger geschlossen und dadurch der Hemmvorgang vergrößert.

Die Wirkungsweise ist folgende: Der Fahrer bedient den Hebel 2 und regelt mit fortschreitender Bewegung desselben willkürlich ,die Geschwindigkeit der Motoren durch Abschalten der Widerstände in der Reihenschaltung. Der Hebel 2 gelangt schließlich in die letzte Reihenstellung der Motoren, in der die Fahrmotoren mit vollem Feld ohne vorgeschaltete Widerstände an Spannung .liegen. Während dieses Vorganges ist die Feder 7 gespannt worden, und der Hebel 2 sowie der Zapfen 5 haben inzwischen die gestrichelte Lage @erreicht. Soll nun in die Parallelschaltung übergegangen werden, so wird der Hebel 2 über die gestrichelt gezeichnete und entsprechend gerastete Schaltstellung hinwegbewegt, wodurch der Zapfen 5 des Gestänges 6 freigegeben wird. Bevor jedoch diese Freigabeerfolgt, werden die Schalter i o mittels der N!okken 9 umgeschaltet. Nach Freigabe des Gestänges 6 durch den Hebel 2 wird dieses Ge- stänge nebist dem Rahmen, i i und den Gleitkontakten 12, 13 durch die Feder y in der umgekehrten Schaltrichtung bewegt, wobei die D,ämpfungsvorrichtung i gbis 23 die notwendige Verzögerung herbeiführt. An das selbsttätige Regeln der Parallelschaltung kann sich gewünschtenfallseine Feldschwächung der Motoren anschließen, die gegebenenfalls durch weiteres Durchtreten des Hebels unier gleichzeitiger Verriegelung über die letzte Parallelstellung des Schaltwerkes erreicht wird.
In Abb. 2 sind die in Reihenparallelschaltung anzulassenden Motoren mit 24,25 bzw. 26, 27 bezeichnet, die Gleitkontakte sind wieder mit 12 bzw. 13 und die Widerstände mit 16 bzw. 17 bezeichnet. Feier sind drei Nockenschalter 3o bis 32 dargestellt und Beine Stromspwle23, die mit derjenigen nach Abb. i identisch ist. Zunächst ist nur der Nockenschalter 30 geschlossen, und der Strom fließt vom Netz über die Spule 23, den Motor 2¢, 25, die Widerstände 16 und 17 siowie den Motor 27, 26 zur Erde. Nach Kurzschließen der Widerstände, d. h. nachdem die Gleitkontakte 12 und 13 die gestrichelte Lage erreicht haben, werden die Nackenschalter 3 i und 3 2 geschlossen, und der Nackenschalter 3o wird geöffnet. Nach dieser Umschaltung liegt der Motor 24, 25 mit dem Widerstand 16 in Reihe über den Schalter 3 i an Erde, während seine andere Klemme am Netz liegenbleibt. Der zweite Motor wird über den Schalter 32 und mit dem Widerstand 17 in Reihe liegend zwir sehen Netz und Erde geschaltet. Nunmehr liegen beide Motoren parallel, und es werden bei, dem nochmaligen Kurzschließen der Widerstände 16 und 17 in umgekehrter Schaltrichtung selbsttätig die Parallelstellungen ge- steuert.
Die beschriebene Steuerung hat nachstehende wichtige Vorteile: Die Starkstromsteuerung kann unter Anwendung eines Einhubantriebes gebaut werden, und die Schaltkräfte werden sehr klein, weil die die Parallelstellungen schaltende Rückäugfeder nur für den halben Hub zu bemessen ist. Sie fällt also kleiner aus als bei einem Fahrschalter, der aus der letzten ParallleIstellun g zurückzuholen ist. Die Folge ist, daß auch die aufzu-,,vendende Schaltkraftklein wird.
Die Art des Regelns ähnelt sehr stark derjenigeneines durch Verbrennungsmotor angetriebenen. Kraftwagens, also dem Gebrauch des Gaspedals.
Im unteren Geschwindigkeitsbereich mit willkürlichem Regeln des Fahrzeuges; also; etwa im Bereich bis zu 2o km/Std., kann der Fahrschalter in jeder gewünschten Lage stehenbleib@en, so daß enge Biegungen, belebte Straßen, unabhängig von selbsttätiger Regelung, entsprechend den Wünschen des Fahrers befahren werden können.
ach Durchschalten der selbsttätig durch-1 geführten Parallelschaltung befindet sich der Fahrschalter wieder in der Ausgangsstellung für das Regeln von der Nullstellung aus, und der Kontaktschlitten braucht daher im gewöhnlichen Betrieb nicht zurückgeholt zu werden.
Die Widerstandsbemessung und die Regelung für die Parallelschaltung können mit Rücksicht auf die Selbsttätigkeit des Vorganges knapper @erfo bgen, als wenn die Möglichkeit eines Stehenbleibens in den Parallelstellungen mit eingerechnet werden muß. In diesem höheren Geschwindigkeitsbereich ist auch praktisch ein willkürliches Regeln nicht notwendig, was jedoch nicht hindert, daß die Leistung der Fahrmotoren jederzeit durch Zurücknahme des Steuerhebels abgeschaltet wird.
Der Winkelweg für das willkürliche Regeln kann sehr groß gewählt werden, da das Regeln. der Parallelschaltung selbsttätig erfolgt. Der Fahrer ist daher in der Lage, sehr feinfühlig zu regeln.
Durch Aufteilen in willkürliches und-selbsttätiges Regeln wird der Fahrer von der Schaltarbeit dort entlastet, wo sie tatsächlich nicht nötig ist, nämlich im Bereich der Parallelscb alturig.
Abb-3 zeigt ein Schaltungsbeispiel mit nur einem Fahrmotor. Anker und Feld des letzteren sind mit 24 und 25 bezeichnet, und es ist ein Widerstand 16 mit dem Motor in Reihe geschaltet, bei, denn nur die erste Hälfte mit Anzapfungen versehen ist. Zunächst ist nur der Schalter 33 geschlossen. Nach Kurzschließen der ersten Widerstandshälfte, d. h. nach Erreichen der gestrichelten Schaltstellung durch den Gleitkontakt 12, wird der Schalter 33 geöffnet und der Schalter 34 geschlassen. Der Motor ist dann mit dem halben Widerstand in Reihe geschaltet, jedoch mit der bereits kurzgeschlossenen Widerstandshälfte, die durch Rücklauf des Gleitkontaktes 12 beim weiteren Schalten selbsttätig nochmals kurzgeschlossen wird.
Abb.4 zeigt eine Verrnegelungsvonichtung, die verhüten soll, daß der Fahrschalter, der sich bereits im selbsttätigen Schaltvorgang befindet, durch den Hebel 2 irgendwie bedient werden kann. Zu diesem Zweck ist mit dem Hebel 2 eine Kulisse 34 verbunden, die mit einer Sperrnase 36 und einem Hubnocken 35 ausgestattet ist. Nach vollem Durchtreten des Hebels 2 his in die Parallelstellung wird mittels eines an der Kulisse 34 angebrachten Stiftes 39 die Klinke 38 zum Ausschwingen gebracht, so daß sie das Sperrstück 37 freigibt. Wird nun der Schalthebel ?, etwas zurückgenommen, so fällt die Sperrung 37 vor die Nase 36 und verhütet ein nochmaliges Einschalten in die Parallelstellungen bzw. Betätigen der Nocke schütze. Der Fahrer ist in diesem Fall gezwungen, den Hebel- bis in die Nullstellung zurückgehen zu lassen, -,vo die Sperrvorrichtungen 37, 38 durch den Nokk en 35 wieder in die anfängliche Lage gebracht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Halbselbsttätige Starkstromsteuerung für die Antriebsmotoren !elektrisch angetriebener Fahrzeuge, insbesondere Oberleitungsomnibusse, dadurch gekennzeichnet, daß ein und derselbe bewegliche Anlass,erteil im Einschaltsinne auf einem Teil. seines gesam!en Schaltwegss unmittelbar nur durch Menschenkraft, insbesondere durch einen Fußhebel, und auf dem anderen Teil des Schaltweges selbsttätig, nur durch eine Hilfskraft gesteuert w=ird.
2. Steuerung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beim Schalten mittels des von Menschenkraft bedienten Schaltgliedesein Kraftspeicher aufgeladen wird, der das selbsttätige Schalten im zweiten Wegteil herbeiführt.
3. Steuerung nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß während des zweiten Weg tezls eine gegebenenfalls stromabhängige Verzögerungseinrichtung, z. B. eine Öl-, Luft- oder Wirbelstrom= dämpfurig, wirksam ist.
4. Steuerung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsvorrichtung auch während des ersten, durch Menschenkraft gesteuerten Schaltweges wirksam ist, um ein zu rasches Schalten bei der willkürlichen Regelung zu verhüten.
5. Steuerung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das selbsttätige Beschalten des zweiten Wegteils mittels des Übereine gewisse Lage hinweg zu bewegenden, von Menschenkraft bedienten Schaltgliedes freigegeben und danach das Schaltglied entkuppelt wird.
6. Steuerung nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schalten während des zweiten Wegteils in der entgegengeseuten Schaltrichtung stattfindet.
7. Steuerung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der letzten Schaltstellung des ersten Wegteils eine am Schaltglied füllbare besondere Rast vorgesehen ist. B.
Steuerung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schaltglied eine Hilfsschaltvorrichtung, z. B. eine Nockenschaltvorrichtung, verbunden ist, die nach Überschreiten der Rast im Starkstromkreis erforderliche Umschaltungen vornimmt.
9. Steuerung nach Anspruch i biss 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zurücknahme des Steuerhebels die Leistung der Fahrmotoren abgeschaltet wird. io. Steuerung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Schaltliebel eine Verriegelung vorgesehen ist, die dass erneute Schalten nach Einleitung des selbsttätigen Regelvorganges nur von der Nullstellung aus gestattet. i i. Steuerung nach Anspruch i bis i o, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem ,ersten Teil des Schaltweges die Reihenschaltung und auf dem zweiten Teil des Schaltweges die Parallelschaltung zweier Motoren oder Motorgruppen gesteuert wird.