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Schaltungsanordnung zur optischen bzw. akustischen Anzeige der unterschiedlichen
Drehzahl von Radpaaren bei mehrachsigen Fahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung
zur anzeige des unterschiedlichen Schlupfes von Radpaaren bei mehrachsigen Fahrzeugen
insbesondere heim Bremsvorgang.
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Es kommt häufig vor, daß bei mehrachsig angetriel,enen Fahrzeugen,
z. B. Straßenbahnen o. dgl.. der Schlupf der angetriebenen Vorderräder ein anderer
ist als der Schlupf der gleichfalls angetriebenen Hinterräder, obwohl das auf die
Räder ausgeübte Drehmoment seitens des oder der Antriebsmotol-e koiistant bzxv.
gleich ist. Insl,esondere bei Betätigung der elektrischen Kurzschlußbremse zeigt
es sich, (laß hierl,ei die Hinterräder, unter Berücksichtigung der jeweiligen Fahrtrichtung,
einen größeren Schlupf aufweisen als die Vorderräder.
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Der Grund hierfür liegt in folgendem: Wird ein in einer bestimmten
Fahrtrichtung sich bewegendes, z. B. zweiachsiges Fahrzeug, gebremst, so hat das
Fahrzeug das Bestreben, sich um seine Vorderachse zu überschlagen, oder anders ausgedrückt:
es tritt ein Kippmoment auf, durch welches bei gleichzeitiger Mehrbelastung der
Vorderräder eine Entlastung der Hinterräder stattfindet. Infolge dieser unterschiedlichen
Belastung der beiden Achsen ergibt sich bei gleichbleibenden Reibwerten zwischen
Schiene und Rad ein unterschiedlicher Schlupf zwischen den Vorder- und den Hinterrädern
des Fahrzeuges, d. h. der Schlupf der Hinterräder wird
beim Bremsen
des Fahrzeuges größer, während dei Schlupf der Vorderräder gleichzeitig geringer
wird.
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Hierdurch tritt die Gefahr des Schleuderns des Fahrzeuges ein, das
nicht nur bei schienenlosen Fahrzeugen sondern auch bei schienengebundenen Fahrzeugen
zu Unglücksfällen führen kann. Es ist daher wichtig, diese Gefahr rechtzeitig zu
erkennen, damit der Führer des Fahrzeuges Gegenmaßnahmen treffen kann.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß sowohl den Vorder-
als auch den Hinterrädern eines mehrachsig angetriebenen oder abgebremsten Fahrzeuges
je ein kleiner, während der Fahrzeugbewegung von den Rädern angetriebener Gleichstromerzeuger
zugeordnet ist und daß im gemeinsamen Ausgangskreis der in Reihe geschalteten Gleichstromerzeuger
die Erregerwicklung eines Relais, eines Anzeigeinstrumentes o. dgl. angeordnet ist.
Alaun könnte nun diese beiden Stromerzeuger gleichsinnig in Reihe schalten und würde
dann bei normaler freier Fahrt des Fahrzeuges als resultierende Spannung die Summe
der beiden seitens der einzelnen kleinen Stromerzeuger erzeugten Teilspannungen
erhalten. Wird nun das Fahrzeug gebremst, so drehen sich infolge der oben dargelegten
Vorgänge die Hinterräder und damit auch der ihnen zugehörige Stromerzeuger mit einer
anderen Umdrehungszahl als die Vorderräder, bzw. als der dieseii Vorderrädern zugeordnete
Stromerzeuger.
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Aus dem Unterschied dieser beiden seitens der beiden Stromerzeuger
erzeugten Teilspannungen könnte man an einem geeigneten Instrument z. B. die Drehzahl
der Vorderräder und der Hinterräder getrennt ablesen und die jeweils erforderlichen
Anordnungen treffen.
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Besonders einfach und wirksam wird die erfindungsgemäße Anordnung,
wenn durch gleichförmige Ausbildung der beiden kleinen Stromerzeuger oder durch
entsprechende Einregulierung z. B mittels Widerständen dafür gesorgt ist, daß die
durch die Gleichstromerzeuger erzeugten Gleichspannungen bei gleicher Umdrehungszahl
der beiden Stromerzeuger bzw. der diese antreibenden ltäderpaare einander gleich
sind. Werden nun diese beiden in Reihe liegenden Stromerzeuger gegeneinandergeschaltet,
so ist der bei freier normaler Fahrt resultierende Strom bzw. die resultierende
Spannung gleich Null, so daß durch das im äußeren Stromkreis der beiden Stromerzeuger
liegende Relais l>zw. durch dessen Erregerwicklung kein Strom fließt. Infolgedessen
zieht das Relais seinen Anker nicht an. Erst wenn z. B. durch einen Bremsvorgang
das eine Räderpaar einen größeren Schlupt als das andere Räderpaar aufweist und
somit der eine der beiden Stromerzeuger langsamer läuft als der andere, ergibt sich
eine Differenz der Spannungen. die größer oder kleiner als Null ist. Infolgedessen
fließt dann ein Strom, der das Relais zum Ansprechen hringt bzw. einen Zeigerausschlag
des .\nzeigeinstrumeiites veranlaßt. Je nach Bedart kann die Anordnung hierbei so
getroffen sein, daß der ltelaiskontakt bei normaler freier Fahrt geöffnet und erst
bei Auftreten eines unterschiedlichen Schlupfes der beiden Räderpaare geschlossen
wird, oder umgekehrt. Auch kann gleichzeitig ein Relais und ein sonstiges Anzeigeinstrument
vorgesehen sein, wodurch eine Doppelkontrolle ermöglicht wird.
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Bei dreiachsigen Fahrzeugen werden normalerweise nur die Vorder-
und Hinterräder angetriebe bzw. gebremst, während das etwa in der Mitte des Fahrzeuges
angeordnete Stützrad leer mitläuft.
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Dieses leer mitlaufende Rad kann dazu benutzt werden, einen weiteren
Stromerzeuger für Gleichstrom anzutreiben, in dessen Ausgangskreis eine zweite Erregerwicklung
des gemeinsamen Relais oder Anzeigeinstrumentes liegt. Erfindungsgemäß werden hierbei
die beiden, den Vorder- bzw. Hinterrädern zugeordneten Stromerzeuger gleichsinnig
in Reihe geschaltet, so daß deren resultierende Spannung gleich der Summe der Teilspaunungen
ist. Der mit dem leer laufenden mittleren Rad gekuppelte Stromerzeuger ist so dimensioniert,
daß bei normaler Fahrt die von ihm erzeugte Spannung gleich der Summe der von den
beiden anderen Stromerzeugern gelieferten Spannung hzw. gleich dem doppelten Be
trag der von jedem einzelnen Stromerzeuger der Vorder- bzw. Hinterräder ist. Der
Wicklungssinn der zweiten Erregerwicklung des Relais ist dem Wicklungssinn der ersten
Erregerwicklung des Relais entgegengesetzt. Infolgedessen wirken die durch diese
beiden Erregerwicklungen erzeugten elektromagnetischen Felder einander entgegen.
Bei normaler freier Fahrt ist somit die resultierende Erregung des Relais hei gleichen
Windungszahlen beider Wicklungen gleich Null. Bei unterschiedlichem Schlupf der
Vorder- oder Hinterräder überwiegt das durch die zweite Erregerwicklung des Relais
erzeugte elektromagnetische Feld und das Relais zieht seinen Anker an und schließt
oder öffnet, je nach der Ausl,ildung seiner Kontaktanorduung, seinen Kontakt. Da
es zur Erzielung der erstrebten Wirkung nur darauf ankommt, daß die Amperewindungen
der beiden Erregerwicklungen des Relais bzw. des Anzeigeinstrumentes hei normaler
freier Fahrt einander gleich sind, kann das Wieklungsverhältnis der beiden Erregerwicklungen
des Relais zueinander im llinl)lick auf die verwendeten gegebenenfalls unterschiedlichen
einzelnen Stromerzeuger entsprechend reziprok gewählt werden.
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Zur Erläuterung der Erfindung und ihrer Wirkungsweise sind in der
Zeichiiuiig einige der möglichen .Rusführungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt,
und es hrdeutet Fig. i ein Schema zur irläuterung des heim Bremsen auftretenden
Kippinomentes, Fig. 2 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
Fig. 3 eine weitere .Nusführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung.
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In Fig. I ist ein zweiachsiges Schienenfahrzeue gezeigt, dessen Fortl>ewegungsrichtung
durch den nach links weisenden Pfeil angedeutet ist. Der Schwerpunkt des Fahrzeuges
ist mit S hezeichnet.
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Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges sei mit v untl der Abstand des
Schwerl,unktes S von der Fahr-
bahn sei mit 1 bezeichnet. Beim Abbremsen
des Fahrzeuges wirkt nun eine Kraft: P = m . b, -ohei tn = Nfasse des abzubremsenden
Fahrzeuges und b die Bremsverzögerung in m/sec2 ist, welche im Schwerpunkt S angreifend
zu denken ist, an dem Hebelarm 1. so daß ein Dreh- oder Kippmoment: D=P l=m b' l
auftritt, welches hestrel,t ist, das Fahrzeug nach vorn zu kippen. Hierbei findet
eine Entlastung der Hinterachse 2 unter gleichzeitiger zusätzlicher Belastung der
Vorderachse 1 statt. Infolgedessen ist der Schlupf der Hinterräder 2 gegenüber den
Schienen größer als der Schlupf der Vorderräder I, so daß die flinterräder 2 sich
etwas langsamer drehen als die Vorderräder I.
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Gemäß Fig. 2 wird nun mit der Vorderachse 1 und mit der Hinterachse
2 je ein kleiner Stromerzeuger 3, 4 für Gleichstrom gekuppelt. Da die Räder 1. 2
gleiche Umfangsgeschwindigkeit haben, drehen sich diese beiden Stromerzeuger 3,
4, die l)eide von gleicher Ausführung sind, mit gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit,
so daß beide stets die einander gleiche Spannung bei jeder Fahrgeschwindigkeit des
Fahrzeuges erzeugen. Beide Stromerzeuger sind in Reihe und gegeneinander geschaltet,
so daß l>ei normaler freier Fahrt die von ihnen erzeugte resultierende Spannung
!stets den Wert Null hat. Im äußeren Kreis der beiden Stromerzeuger liegt als Verbraucher
die Erregerwicklung 5 eines Relais oder eines sonstigen Anzeigeinstrumentes beliebiger
Bauart. Bei normaler freier Fahrt erhält somit die Erregerwicklung 5 keinen Strom,
so daß das Relais seinen Anker nicht anziehen kann bzw. das Anzeigeinstrument keinen
Ausschlag gibt. Erst wenn aus irgendeinem Grunde, z. B. beim Bremsen des Fahrzeuges.
die Hinterachse 2 gemäß obigen t)arlegungen entlastet wird und infolgedessen dieses
Radpaar 2 infolge des auftretenden größeren Schlupfes sich langsamer dreht als das
vordere Radpaar 1, dreht sich auch der zugehörige Stromerzeuger 4 langsamer und
erzeugt daher eine geringere Spannung als der Stromerzeuger 3. Infolge des gestörten
Gleichgewichtes fließt nunmehr ein Strom durch die Erregerwicklung 5 des Relais
oder des Anzeigeinstrumentes, das nunmehr seinen Anker anzieht und seinen äußeren
Stromkreis 6, 7 schließt oder öffnet, je nachdem ob die Anlage nach dem Ruhe- oder
Arl>eitsstromprinzip arbeiten soll.
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I)ie in Fig. 3 gezeigte Anordnung arbeitet nach dem gleichen Prinzip
in einer etwas abgewandelten Form. Zunächst sind die beiden in Reihe geschalteten
Stromerzeuger 3, 4 nicht gegeneinander sondern miteinander oder gleichsinnig in
Reihe geschaltet, so daß sich ihre Spannungen addieren. Im äußeren Kreis dieser
leiden Stromerzeuger 3, liegt wieder die l>ereits erwähnte Erregerwicklung 5
eines Relais o. dgl. Etwa unterhalb der Mitte des Fahrzeuges ist ein drittes, leer
laufendes Räderpaar 8 angeordnet, das den Gleichstromerzeuger g antreibt.
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I)ie Klemmen dieses Stromerzeugers g sind mit einer zweiten auf dem
gleichen Relaiskern angeordneten Erregerwicklung 10 verbunden. Die Wick-14ngen 5
undr Io sind so angeondnet, daß die von ihnen erzeugten elektromagnetischen Felder
einander entgegengesetzt gerichtet sind. Bei entsprechender Dimensionierung einerseits
der Stromerzeuger 3, 4 und g und andererseits der beiden Erregerwicklungen 5 und
10 des Relais wird erreicht, daß bei normaler freier Fahrt die beiden von den Wicklungen
5 und lo erzeugten Felder sich gegenseitig aufheben, so daß das Relais seinen Anker
nicht anzieht. Erst bei einem unterschiedlichen Schlupf der Vorder-und/oder Hinterradpaare
I, 2 wird dieses Gleichgewicht, z. B. beim Abbremsen des Fahrzeuges, gestört, so
daß infolge des Uberwiegens des von det Wicklung 10 erzeugten Feldes das Relais
anspricht und seinen Anker anzieht, wodurch besondere zusätzliche Maßnahmen veranlaßt
werden können, um den alten Gleichgewichtszustand wieder herzustellen.
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PATENTANSPROCHE 1. Schaltungsanordnung zur optischen oder akustischen
Anzeige der unterschiedlichen Drehzahl von Radpaaren bei mehrachsigen Fahrzeugen
insl>esondere beim Bremsvorgang, dadurch gekennzeichnet, daß sowohi den abbremsharen
Vorderrädern (i) als auch den abbremsharen Hinterrädern (2) je ein zusätzlicher,
während der Fahrzeugbewegung von den Rädern (I, 2) angetriebener kleiner Gleichstromerzeuger
(3, 4), z. B. Tachometerdynamo, zugeordnet ist und daß im gemeinsamen Ausgangskreis
der in Reihe geschalteten Gleichstromerzeuger (3, 4) die ' Erregerspule (5) eines
Relais, eines Anzeigeinstrumentes o. dgl. angegeordnet ist.