DE810012C

DE810012C - Steuereinrichtung fuer Modellfahrzeuge

Info

Publication number: DE810012C
Application number: DEP886A
Authority: DE
Inventors: Emil Dr Frosch
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 1949-02-04
Filing date: 1950-03-05
Publication date: 1951-08-06

Description

Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge Das Hauptpatent 8oi 902 betrifft ein Modellfahrzeug, das auf einer besonderen Fahrbahn über Schleifkontakte und Gleichrichter den Strom für seinen Betrieb erhält. Durch die im Hauptpatent bekanntgegebene Erfindung wird erreicht, daß das Fahrzeug an jeder Stelle und in jeder Stellung auf der Bahn Strom abnehmen kann. Damit ist der Betrieb des Fahrzeuges sichergestellt, über seine Steuerung jedoch noch nichts ausgesagt.
Die Erfindung gibt Methoden an, die es gestatten, ein Fahrzeug, das nach Art des Hauptpatents ausgestaltet ist, auf seiner Fahrbahn beliebig zu steuern, ohne daß zum Fahrzeug Drahtzuleitungen führen und ohne daß das Fahrzeug selbst mechanisch geführt wird. Darüber hinaus gestattet es die Erfindung, eine weitere Wirkung im Fahrzeug zu erreichen, die z. B. aus der Umsteuerung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt oder umgekehrt bestehen kann.
Nach der Erfindung wird an die besonders gestaltete Fahrbahn wahlweise Wechselstrom oder Gleichstrom gelegt, wobei durch elektrische und mechanische Einrichtungen im Fahrzeug erreicht wird, daß das Fahrzeug, das normalerweise mit einer niederen Wechselspannung betrieben wird und geradeaus fährt, durch eine Wechselüberspannung beispielsweise nach links und durch eine Gleichspannung oder Gleichüberspannung nach rechts oder umgekehrt gesteuert wird. Die Spannungen werden von außen her an die Bahn gegeben, so daß die Steuerung des Fahrzeuges ohne Berührung desselben erfolgt.
An Hand der Abb. i bis 7 sei die Erfindung im Prinzip erläutert. Die Abbildungen stellen beispielsweise Ausführungsformen des Erfindungsgedankens dar.
In Abb. i ist die Draufsicht auf ein Stück der besonders gestalteten Fahrbahn dargestellt, wobei die mit -I- bezeichneten leitenden Flächen mit dem einen Pol der Stromquelle und die mit - bezeichneten Flächen mit dem anderen Pol der Stromquelle verbunden sind. Die leitenden Flächen selbst sind gegeneinander isoliert.
In Abb.2 ist das Schaltbild eines Fahrzeuges ohne Steuereinrichtung gezeichnet. Hier sind 1, 2, 3 und 4 Schleifkontakte, die an der Unterseite des Fahrzeuges so angebracht sind, daß sie auf der Fahrbahn schleifen und immer mindestens zwei gegenpolige Lamellen berühren. 5, 6, 7 und 8 sind Gleichrichter, ebenso wie 9, io, i i und 12, die jedoch den ersteren entgegengeschaltet sind. Die gleichpoligen Gleichrichter sind jeweils zusammengeschaltet und an den Motor 13 des Fahrzeuges geführt. Der Motor erhält damit vollweg gleichgerichteten Strom.
Eine Ausführungsform der Erfindung sei an Hand der Abb. 3 erläutert. In Abb. 3 sind 1, 2, 3 und 4 wieder die Schleifkontakte am Fahrzeug (wie in Abb.2). 13 ist der Motor und 14 ist die symbolische Darstellung der Gleichrichteranordnung 5 bis 12 der Abb. 2. Der Motor 13 erhält direkt von der Gleichrichteranordnung 14 seine Betriebsspannung. 15 und 16 seien die Vorderräder des Fahrzeuges, die durch die Achse 17 verbunden sind, die in Punkt 18 drehbar gelagert ist. Die Federn i9 halten die Achse in Mittelstellung, so daß das Fahrzeug geradeaus fährt. Der Elektromagnet 2o kann die Fahrzeugachse nach links ziehen, während der Elektromagnet 21 sie nach rechts aus ihrer :Mittellage herausziehen kann. Das Relais 22 ist ein Überspannungsrelais, d. h. es spricht erst oberhalb einer bestimmten Spannung an, während der Motor 13 bereits unterhalb dieser Spannung arbeitet. Das Relais 22 spricht bei Auftreten der genannten Überspannung, die als Wechselüberspannung auf die Bahn gegeben und durch die Gleichrichteranordnung 14 gleichgerichtet wird, an und schließt den Kontakt 24. Das Relais 23 soll bereits bei normaler Spannung ansprechen. Die in seinen Kreis geschaltete Drossel 26 ist so dimensioniert, daß sie für Wechselstrom einen hohen und für Gleichstrom einen niederen Widerstand darstellt. Das Relais 23 spricht daher nur dann an, wenn an die Bahn Gleichspannung gegeben wird, wobei das Relais 23 so bemessen ist, daß es bereits bei Gleichspannungswerten anspricht, die das Relais 22 noch nicht zum Ansprechen bringen.
Berühren nun z. B. die Schleifkontakte 3 und 4 gegenpolige Lamellen der Bahn; die jetzt mit Wechselspannung gespeist sei, so stellt die Drossel 26 für den Wechselstrom einen hohen Widerstand dar, so daß das Relais 23 nicht arbeitet und der Kontakt 25 geöffnet bleibt. Über die Gleichrichteranordnung 14 erhält auch das Relais 22 Strom, der bei normaler Spannung nicht ausreicht, um das Relais zum Arbeiten zu bringen. Wird nun kurzzeitig eine Wechselüberspannung an die Bahn gelegt, so spricht das Relais 22 an und schließt den Kontakt 24. Vom Gleichrichter 14 über den Kontakt 24 erhält nun der Elektromagnet 2o Strom und zieht die Achse 17 nach links, so daß das Fahrzeug nach links fährt. Im gleichen Augenblick wird der Kontakt 27 geschlossen, so daß der Elektromagnet 20 über die Leitung 29 auch dann noch Strom erhält, wenn die Wechselüberspannung an der Bahn wieder auf Normalspannung herabgesetzt wird. Erst bei kurzzeitiger Unterbrechung der Bahnspannung läßt der Elektromagnet 2o seinen Anker los und die Federn i9 ziehen die Achse 17 wieder in Mittellage, so daß das Fahrzeug geradeaus fährt.
Wird an die Bahn kurzzeitig eine Gleichspannung gegeben, so ist für den Gleichstrom die Drossel 26 ein kleiner Widerstand, das Relais 23 arbeitet und schaltet den Kontakt 25 ein und der Elektromagnet 21 erhält Strom, die Fahrzeugachse 17 wird nach rechts gezogen, wobei der Kontakt 28 geschlossen wird und damit über die Leitung 29 der Elektromagnet so lange Strom erhält, bis kurzzeitig die Spannung an der Bahn unterbrochen wird. Die Kontakte 27 und 28 sind Selbsthaltekontakte. An den Punkten 30, 31, 32 und 33 kann die Steuereinrichtung für die Vorderachse des Fahrzeuges vom Schaltmechanismus im Fahrzeug getrennt werden.
Die Erfindung läßt sich auch nach Art der Abb. 4 durchführen. Im Gegensatz zur Ausführungsform nach Abb.3 wird jetzt sowohl eine Wechselüberspannung als auch eine Gleichüberspannung zur Steuerung des Fahrzeuges verwendet. In Abb.4 entsprechen die Bezeichnungen denjenigen der Abb. 3. An Stelle des dort zur Anwendung kommenden Relais 23 mit seiner Drossel 26 tritt das Relais 35 mit der Drossel 34, die wieder einen hohen Wechselstrom- und einen niederen Gleichstromwiderstand hat. Das Relais 35 hat die Kontakte 36, 37 und 38, wobei 37 der Ruhekontakt und 38 der Arbeitskontakt ist. Wird jetzt eine Wechselüberspannung auf die Bahn gegeben, so spricht das Relais 22 an und legt über den Kontakt 24 und die Kontakte 36 und 37 die Spannung an den Punkt 31, so daß der Elektromagnet 2o arbeitet, wie es an Hand der Abb. 3 erläutert würde.
Wird dagegen eine Gleichüberspannung an die Bahn gegeben, so sprechen beide Relais 22 und 35 an und über den Kontakt 24 und die Kontakte 36 bis 38 wird die Spannung an den Punkt 33 gelegt, so daß der Elektromagnet 21 arbeitet, wie es an Hand der Abb. 3 erläutert wurde.
Bei der Ausführung nach Art der Abb. 3 und 4 kann es vorkommen, daß die Schleifkontakte 3 und 4 gleichzeitig stromlos werden oder auf eine leitende Lamelle der Bahn zu stehen kommen, was zu einem Versagen des einen Steuereinschlages führen kann. Erfindungsgemäß kann daher eine Schaltung nach Art der Abb. 5 vorgenommen werden, die sinngemäß auf die beiden Ausführungsformen nach Abb.3 und 4 anzuwenden ist. Zur Drossel 26 bzw. 34 und zum Relais 23 bzw. 35 treten die Drossel 39 und das Relais 4o, das in geeigneter Weise auf denselben Anker wirkt, wie das Relais 23 bzw. 35. Der Stromkreis mit der Drossel 39 und <lern Relais 40 wird an die Schleifkontakte i und 2 angeschlossen, so daß gewährleistet ist, daß mindestens immer ein Stromkreis an die Bahnspannung gelegt ist.
An Stelle der Drosseln können auch Kondensatoren zur Trennung von Gleich- und Wechselstrom zur Anwendung kommen, wie es im Prinzip die Abb.6 zeigt. Die Bezeichnungen entsprechen denjenigen der vorhergehenden Abbildungen. In Abb.6 ist die Anwendung der Kondensatoren an Stelle der Drosseln für die Ausführungsart der Erfindung nach Abb. 4 gezeichnet, sinngemäß ist eine solche Schaltung auch auf die Ausführungsart nach Abb. 3 anzuwenden. Die Kondensatoren 41, 42, 43 und .14 stellen für Wechselstrom einen kleinen Widerstand, für Gleichstrom jedoch einen unendlich großen Widerstand dar. Die Gleichrichteranordnung 45 und 46 in Graetzschaltung sorgt in bekannter Weise dafür, daß das Relais 35 Gleichstrom erhält. Wird eine Wechselüberspannung an die Bahn gegeben, so sprechen beide Relais 22 und 35 an, und Tiber die Kontakte 24 und 36 bis 38 wird der eine Steuermagnet an die Spannung gelegt, das Fahrzeug fährt nach der einen Richtung. Wird dagegen eine Gleichspannung an die Bahn gegeben, so sperren die Kondensatoren für das Relais 35 den Strom und nur das Relais 22 spricht an, und Tiber die Kontakte 24, 36 und 37 wird der andere Steuermagnet an die Spannung gelegt, so daß das Fahrzeug nach der anderen Richtung fährt.
Werden im Gegensatz zu den Ausführungsformen der Erfindung nach der Abb. 3 und 4 nicht rtur die niedere Gleichspannung oder die Gleichüberspannung zur Herbeiführung von Schalteffekten im Fahrzeug verwendet, sondern beide Möglichkeiten zur Anwendung gebracht, so ist eine weitere Wirkung im Fahrzeug zu erreichen. Es werde angenommen, daß der dritte Schaltvorgang im Fahrzeug zur Umschaltung von Vorwärtsfahrt auf Rückwärtsfahrt verwendet wird. Für den Betrieb des Fahrzeuges stehen nun folgende vier Spannungen zur Verfügung: r. Eine normale Wechselspannung, die zum Betrieb des Motors dienen soll. Das Fahrzeug soll bei dieser Spannung geradeaus fahren (vorwärts oder rückwärts) ; 2. eine Wechselüberspannung, die nur kurzzeitig an die Bahn gelegt wird und eine Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeuges bewirken soll; 3. eine normale Gleichspannung, die nur kurzzeitig an die Bahn gelegt wird und die andere Fahrtrichtungsänderung des Fahrzeuges bewirken soll; 4. eine Gleichüberspannung, die nur kurzzeitig an die Bahn gelegt wird und die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt bewirken soll.
In Abb. 7 entsprechen die Bezeichnungen denjenigen der vorhergehenden Abbildungen. Der Motor 13 hat jetzt eine geteilte Feldwicklung mit den Einzelwicklungen 48 und 49, die in ihrer Mitte 47 über den Anker des Motors 13 an den Pluspol der Gleichrichteranordnung 14 gelegt sind. Die freien Enden der Wicklungen sind mit den Kontakten 5o und 5 1 %-erbunden. Je nachdem, an welchen dieser Kontakte der Minuspol der Gleichrichteranordnung 14 gelegt wird, erhält die Wicklung 48 oder 49 Strom. Der Strom hat in jeder Wicklung eine andere Richtung und damit der Motor eine verschiedene Drehrichtung, was zur Vorwärts-bzw. Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges führt. Das Relais 53 soll nur auf die Gleichüberspannung, das Relais 52 bereits auf die niedere Gleichspannung ansprechen, was durch entsprechende Bemessung der Drosseln 54 und 55 und der Relais 52 und 53 erreicht werden kann. Das Relais 22 spricht über die Gleichrichteranordnung 14 nur auf Überspannungen an.
Wird die niedere Wechselspannung auf die Bahn gegeben, so spricht keines der Relais an und der Motor 13 läuft vorwärts oder rückwärts, je nachdem welche seiner Wicklungen 48 oder 49 eingeschaltet ist.
Wird die Wechselüberspannung auf die Bahn gegeben, so spricht nur das Relais 22 an und schaltet mit seinem Kontakt 24 die Spannung an den Punkt 31 der Steuereinrichtung des Fahrzeuges, so daß das Fahrzeug nach links fährt (s. auch Abb. 3).
Wird die niedere Gleichspannung auf die Bahn gegeben, so spricht nur das Relais 52 an, das mit seinem Kontakt 56 die Spannung an den Punkt 33 der Steuereinrichtung legt, so daß das Fahrzeug nach rechts fährt (s. auch Abb. 3).
Wird die Gleichüberspannung auf die Bahn gegeben, so sprechen alle Relais an. Der eine Kontakt 57 des Relais 53 arbeitet auf einem Forrtschaltemagnet 6o (der weiter unten näher beschrieben wird), der beim ersten Stromstoß den Kontakt 5o und damit die Wicklung 49 des Motors einschaltet, beim zweiten Stromstoß beide Kontakte 5o und 51 stromlos macht, womit der Motor stromlos wird und das Fahrzeug anhält, und beim dritten Stromstoß den Kontakt 5 1 und damit die Wicklung 48 einschaltet, womit die Fahrtrichtung des Fahrzeuges umgedreht wird. Da aber gleichzeitig die Relais 22 und 52 ansprechen, wird, bei Betätigung des Relais 53, der Stromkreis der beiden Steuermagnete 20 und 21 (s. Abb. 3) durch den Kontakt 58, 59 unterbrochen, der am Punkt 32 der Steuereinrichtung liegt. Damit ist erreicht, daß bei Ansprechen des Fortschaltemagneten die Steuermagnete nicht arbeiten können. Der Fortschaltemagnet 6o zieht den Anker 61 an, der bei jedem Anzug das Zahnrad 62 um eine Stufe weiterschaltet. Sobald der Magnet 6o stromlos wird, zieht die Feder 63 den Anker 61 in seine Ausgangsstellung zurück. Mit dem Zahnrad 62 ist die Schaltwalze 64 verbunden, die, wie oben geschildert, bei jeder Betätigung des . Fortschaltemagneten um eine Stufe weitergeschaltet wird und damit nacheinander den Kontakt 50 über den Schleifer 65 an den Minuspol legt, bei der nächsten Schaltung die beiden Kontakte 50 und 51 stromlos macht und bei der hierauf folgenden Schaltung den Kontakt 51 über den Schleifer 65 an den Minuspol der Gleichrichteranordnung 14 legt. Die schraffierte Fläche der Schaltwalze 64 ist leitend, die nicht schraffierten Flächen sind isoliert. Nach der Erfindung ist es auch möglich, den Schaltvorgang im Fahrzeug, der zur Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt verwendet wird, für andere Wirkungen im Fahrzeug zur Anwendung zu bringen wie z. B. zur Betätigung einer Hupe, einer Beleuchtung usw.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge, die den Strom für ihren Antrieb über Schleifkontakte rind Gleichrichter von einer Bahn abnehmen, die aus leitenden, sich periodisch wiederholenden und voneinander isolierten Flächen besteht, die abwechselnd mit den Polen einer Stromquelle verbunden sind nach Patent 801 902, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl Gleichspannungen als auch Wechselspannungen an die Bahn gelegt werden, wobei im Fahrzeug Mittel vorgesehen sind, die die Gleich- bzw. Wechselspannungen verschiedenen Stromkreisen zuführen und hier verschiedenartige Schaltvorgänge im Fahrzeug bewirken.
2. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß neben niederen Gleich- und Wechselspannungen auch Gleich- und Wechselüberspannungen an die Bahn gelegt werden, wobei sowohl die niederen Spannungen als auch die Überspannungen der beiden Stromarten verschiedenen Stromkreisen im Fahrzeug zugeführt werden und hier verschiedenartige Schaltvorgänge bewirken.
3. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mit der niederen Wechselspannung der Motor des Fahrzeuges, mit der Wechselüberspannung der linke Steuereinschlag des Fahrzeuges, mit der niederen Gleichspannung der rechte Steuereinschlag des Fahrzeuges und mit der Gleichüberspannung die Umschaltung von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt oder ein anderer Schaltvorgang im Fahrzeug bewirkt werden.
4. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Spannungen, die die Steuerung und Umkehrung der Fahrtrichtung oder andere Schaltvorgänge im Fahrzeug bewirken, nur kurzzeitig an die Bahn gelegt werden.
5. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gleichstromseite der Gleichrichteranordnung des Fahrzeuges ein Relais angeschlossen ist, das nur auf Überspannungen anspricht.
6. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wechselstromseite der Gl.eichrichteranordnung des Fahrzeuges an zwei Fahrbahnschleifkontakte ein Stromkreis angeschlossen wird, der neben einer Drossel ein Relais enthält, das auf niedere Spannungen oder auf Überspannungen anspricht.
Steuereinrichtung für :Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wechselstromseite der Gleichrichteranordnung des Fahrzeuges an je zwei der Fahrbahnschleifkontakte je ein Stromkreis angeschlossen wird, der eine Drossel und ein Relais enthält, wobei die Relais der beiden Stromkreise auf denselben Kontakt wirken. B.
Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wechselstromseite der Gleichrichteranordnung des Fahrzeuges an je zwei der Fahrbahnschleifkontakte je ein Stromkreis angeschlossen wird, der eine Drossel und ein Relais enthält, wobei das Relais des einen Kreises auf niedere Spannungen und das Relais des anderen Kreises auf Überspannungen anspricht und jedes Relais auf eigene Kontakte wirkt.
9. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wechselstromseite der Gleichrichteranordnung des Fahrzeuges an jeden Fahrbahnschleifkontakt ein Kondensator angeschlossen ist und die Kondensatoren mit Graetz-Gleichrichteranordnungen verbunden werden, die auf ein Relais wirken, das auf Gleichspannungen anspricht. io.
Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais mit ihren Kontakten die Spannung an Elektromagnete legen, die die Steuereinschläge, die Umkehrung der Fahrtrichtung oder andere Vorgänge im Fahrzeug bewirken oder mit ihren Kontakten direkt Stromkreise schließen, die ohne Zuhilfenahme von Elektromagneten die Beleuchtung, das Signalgeben o.dgl. im Fahrzeug hervorrufen. i i.
Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach den Ansprüchen i bis io, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet, der den Steuereinschlag des Fahrzeuges bewirkt, mit einem Kontakt versehen wird (Selbsthaltekontakt), der durch die Bewegung des Ankers des Elektromagnets geschlossen wird und damit den Stromfluß im Elektromagnet und die Festhaltung seines Ankers auch dann noch aufrechterhält, wenn das zugehörige Steuerrelais die Spannung am Elektromagnet abschaltet.
12. Steuereinrichtung für Modellfahrzeuge nach Anspruch i i, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker des Elektromagnets, der den Steuereinschlag des Fahrzeuges bewirkt, dann abfällt und der Selbsthaltekontakt des Elektromagnets sich dann öffnet, wenn die Spannung an der Bahn kurzzeitig unterbrochen oder auf einen niederen Wert herabgesetzt wird.