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Einrichtung zur Vermeidung der Umsteuerung von elektrisch angetriebenen
Fahrspielzeugen, insbesondere von elektrischen Spielzeugeisenbahnen, bei kurzzeitigen
Unterbrechungen oder Verminderungen der Steuer-Spannung od. dgl. Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur Vermeidung der Umsteuerung von fernsteuerbaren Fahrspielzeugen,
die sieh entlang einer Fahrbahn bewegen und durch Gleich- oder Wechselstrom angetrieben
werden bei kurzzeitigen Unterbrechungen der Stromzufuhr. Wie an sich bekannt, kann
die Spannungs- oder Stromzuführung bei solchen Fahrspielzeugen, wenn sie auf Schienen
aus einem elektrisch leitenden Stoff laufen, über die Schienen erfolgen. Es kann
aber auch der Strom oder die Spannung dem Fahrzeug mittels besonderer entlang der
Fahrbahn verlaufender Leitungen oder Stromschienen zugeführt «-erden. Auch können
beide Einrichtungen kombiniert verwendet werden, indem z. B. der Schienenweg die
Stromzuführung für den Antrieb des Fahrspielzeuges übernimmt und dem Fahrzeug der
zur Steuerung des Fahrspielzeuges erforderliche Strom über besondere längs der Fahrbahn
verlaufende Leitungen, z. B. mittels Schleifkontakten, Stromabnehmerbügeln od. dgl.
zugeführt wird-.
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Es ist bekannt, Fahrspielzeuge von einer Steuerungsstelle aus in Bewegung
zu setzen, anzuhalten und ihm je nach Wunsch eine Bewegung in der einen oder anderen
Richtung zu geben. Die hierfür in Frage kommenden Umschaltungen werden im allgemeinen
durch einen Magnetanker bewirkt, der durch Fahrstrom oder Spannungsunterbrechungen
oder
Minderungen betätigt wird und der auf eine Schaltwalze oder auf einem Umschalter
arbeitet, der z. B. die Umschaltung des Ankerstromes des Fahrspielzeugmotors bewirkt.
Dabei kann die Einrichtung derart getroffen sein, daß zur Steuerung die Fahrspannung
bzw. der Fahrstrom unmittelbar benutzt wird, oder es können vom Fahrstrom unabhängige
Steuer-Spannungen oder -ströme zur Verwendung gelangen, die über besondere Leitungen
und über besondere Schaltkontakte dem Fahrspielzeug zugeführt werden. Auch ist es
bereits bekannt, dem Fährstrom Ströme einer anderen Frequenz zu überlagern und diese
Ströme anderer Frequenz im Fahrzeug durch Resonanzglieder auszusondern und für die
Steuerung des Fahrzeuges heranzuziehen. Schließlich ist auch bereits bekannt, besondere
Steuer-Spannungen oder Ströme zurUmsteuerung in der Weise heranzuziehen, daß diese
Spannungen oder Ströme zunächst auf ein Relais wirken, welches seinerseits erst
die Fahrspannung an-, ab- oder umschaltet.
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Bei allen .diesen Einrichtungen besteht in denjenigen Fällen, in denen
die Umschaltung durch Unterbrechung oder Minderung des Fahr- oder Steuerstroms herbeigeführt
wird, der Nachteil, daß auch Stromunterbrechungen oder -minderungen die infolge
mangelhaften Kontaktes zwischen den stromzuführenden Leitungen und den stromabnehmenden
Teilen des Fahrzeuges zustandekommen, eine Umschaltung ungewollt herbeiführen. Solche
Störungen treten z. B. auf, wenn das Fahrzeug Weichen oder Kreuzungen überfährt
oder auch wenn die stromführenden Leitungen oder Schienen eine Verschmutzung aufweisen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, diesen Nachteil dadurch zu vermeiden,
daß die Umschaltung nicht unter dem Einfluß einer Stromunterbrechung oder -minderung,
sondern durch eine Überspannung oder einen Überstrom eingeleitet wird. Dieses Verfahren
hat jedoch den Nachteil, daß zugleich mit der Betätigung der Umsteuereinrichtungen
Motorbeschleunigungen erfolgen, die unerwünscht sind.
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Auch ist bereits vorgeschlagen, das Spielfahrzeug nur mit Gleichstrom
anzutreiben, wobei der Motor einen Permanentmagnet besitzt. In diesem Falle ist
die Umschaltung der Bewegungsrichtungen durch Umpolen des Gleichstroms möglich.
Aber eine solche Einrichtung macht die Verwendung von teueren Gleichrichtern notwendig,
die zudem bei Überlastungen, wie sie z. B. bei Kurzschlüssen auftreten, sehr leicht
Schaden erleiden.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, bei der die genannten
Nachteile restlos vermieden werden. Erfindungsgemäß werden an dein Fahrspielzeug
Sperr- und/oder Verzögerungseinrichtungen vorgesehen, die eine Betätigung der Umschaltvorrichtung
durch nur kurzzeitige Strom- oder Spannungsänderungen unter Unterbrechungen ausschließen,
solange das Fahrspielzeug in einer noch einigermaßen raschen Bewegung begriffen
ist. Bei der Benutzung einer solchen Einrichtung bleiben Stromunterbrechungen, wie
sie zwischen den Schienen und den den Strom abnehmenden Rädern oder zwischen besonderen
Stromleitungen und den Strom abnehmenden Gleitbügeln vorkommen, ohne Wirkung. Soll
das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden, so wird der Strom für eine längere
Dauer bis zu einer erheblichen Verminderung der Geschwindigkeit des Fahrzeuges unterbrochen.
Bei genügender Geschwindigkeitsabnahme wird dann der während der schnellen Fahrt
angezogene Umschaltanker freigegeben. Bei der Wiedereinschaltung des Stromes nach
dem Stillstand des Fahrzeuges kehrt dieses seine Bewegungsrichtung infolge der Umschaltung
um.
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Die Sperrung oder Verzögerung der Umschaltvorrichtung beim fahrenden
Fahrspielzeug kann in verschiedener Weise erreicht werden. So kann z. B. erfindungsgemäß
ein Fliehkraftregler vorgesehen sein, dessen Welle von dem fahrenden Fahrspielzeug
angetrieben wird und der auf ein Sperrglied für den Umschalter einwirkt. Dies kann
z. B. in der Weise erfolgen, daß dessen Fliehkörper unter der Auswirkung der Flieh
kraft eine Buchse od. dgl., die z. B. auf der Welle gleitbar angeordnet ist, derart
verschieben, daß die Buchse unmittelbar oder mittelbar über ein Sperrglied eine
Sperrung der Umschalteinrichtung herbeiführt. Läßt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges
nach und damit auch die Einwirkung der Fliehkraft auf die Fliehkörper, so wird die
Sperrung des Umschaltankers aufgehohen, und die Stromunterbrechung wirkt sich durch
Freigabe des Umschaltankers aus, der dann bei wiederauftretendem Strom den Ankerstrom
umschaltet und die Bewegung des Fahrzeuges in der umgekehrten Richtung bewirkt.
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Eine andere erfindungsgemäße Einrichtung zur Sperrung des Umschaltankers
des Fahrzeuges während der Fahrt besteht darin, daß auf einer vom Fahrzeug angetriebenen
Welle eine Buchse mit leichter Reibung aufsitzt, die mit radial angebrachten Sperrhebeln
ausgerüstet ist und die durch Federwirkung in einer Mittelstellung gehalten wird.
Bei schneller Drehung der Welle tritt dann eine gewisse Drehung der Buchse
in der einen oder anderen Richtung ein, bis der oder die Sperrhebel an einem Anschlag
anliegen. Die Einrichtung ist so getroffen, daß die Sperrhebel in dieser gegen die
Federkraft bewirkten Lage eine Sperrung des Umschaltankers herbeiführen. Soll bei
den beiden Bewegungsrichtungen des Spielfahrzeuges eine Sperrung des Umschaltankers
bewirkt werden, so werden zweckmäßig an der Buchse zwei Sperrhebel vorgesehen, von
denen je nach der Bewegungsrichtung des Fährzeuges der eine oder andere die Sperrung
des Umschaltankers bewirkt. Läßt bei einer Verminderung der Umdrehungszahl der Welle
die durch Reibung gegen die Buchse zustandekommende Drehkraft nach, so gehen die
Sperrhebel in ihre normale Lage zurück, und der Umschaltanker wird in seiner Bewegung
frei, so daß das Abfallen des Ankers erfolgen kann und bei der Wiedereinschaltung
des Stromes die Umschaltung der Bewegungsrichtung des Fahrzeuges vor sich geht.
Schließlich
ist erfindungsgemäß die Sperrung des Umschaltankers auch durch eine Verzögerung
seiner Bewegung zu erreichen, indem z. B. der Anker mit einer Luft- oder Flüssigkeitsbremse
kombiniert wird, deren bewegliche Teile nur langsame Bewegungen ausführen können.
Erfindungsgemäß kann eine solche Einrichtung aus einem mit dem Umschaltanker gekoppelten
Kolben bestehen, der in einen mit Flüssigkeit oder Luft beschickten Zylinder nur
verzögerte Bewegungen ausführen kann. Dabei kann die Einrichtung so getroffen sein,
daß die Verzögerung sich im wesentlichen nur auf die eine Bewegungsrichtung erstreckt,
indem z. B. der Zylinder an dem einen Ende mit einem Ventil ausgerüstet ist, (las
sich bei der einen Bewegungsrichtung öffnet und dem Kolben eine Bewegung ohne Verzögerung
gestattet. Dies erweist sich dann z. B. als vorteilhaft, wenn nur das Abreißen des
Umschaltankers verzögert werden soll, während die Einschaltung des Stromes ein sofortiges
Anziehen des Ankers mit der damit einhergehenden Umschaltung bewirken soll.
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Die beschriebene Einrichtung gestattet mit sehr einfachen Mitteln
ein Fahrspielzeug durch Fernsteuerung unter einfacher Verminderung eines Fahr- oder
Steuerstromes oder auch durch dessen Unterbrechung ztt bewirken, wobei das Fahrzeug
sowohl zum Stehen gebracht als auch in jeder der beiden Richtungen in Betrieb gesetzt
werden kann. Zum Unterschied gegen die bereits bekannten Einrichtungen ist bei der
erfindungsgemäßen Einrichtung der Nachteil, daß eine Umschaltung am Fahrzeug durch
ungewollte kurzzeitige Stromunterbrechungen oder -minderungen eintritt, restlos
beseitigt und damit ein außerordentlich zuverlässiges Mittel zur Fernsteuerung von
solchen Fahrzeugen gegeben.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in beispielsweisen Ausführungsformen
in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 die Seitenansicht eines Teils
einer elektrischen Spielzeuglokomotive mit einer erfindungsgemäßen Sperreinrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht zu Fig. 1, Fig. 3 eine Oberansicht zu Fig. 1, Fig. 4 eine
andere Sperreinrichtung gemäß der Erfindung in der Sperrlage schematisch dargestellt.
Fing. 5 die gleiche. Sperreinrichtung bei aufgehobener Sperre und Fig.6 eine N'erzögerungseinrichtung
gemäß der Erfindung.
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Der auf der Welle 1 sitzende Rotor 2 des Elektroniotors der elektrischen
Spielzeuglokomotive treibt iil>er die Zahnräder 3, 4 und 5 die Räder 6 der Maschine
an. Außerdem wird durch die Zahnräder 3, .f. 7 und 8 die `Felle 9 des Fliehkraftreglers
1 o angetrieben, der eine Scheibe 11 mit eingehängten, umgebogenen Blechstreifen
12 aufweist, die bei schneller Drehung der Welle 9 nach außen streben und dabei
einen Druck auf die unter der Wirkung der Feder 13 stehende zylindrische Buchse
14 ausüben, so daß diese Buchse bei der Darstellung nach Fig.2 nach recht: verschoben
wird. Dabei schiebt sich der im Durchmesser kleinere Teil der Buchse in den Raum
neben der Wandung des Ankers 15 ein (Fig. 3) der unter dem Einfluß des Feldmagnets
16 der Maschine von diesem angezogen ist (Fig. 1). Fällt die Drehzahl des Rotors
2 ab und. damit auch die Drehzahl der Welle 9 des Fliehkraftreglers i o, so bewegt
sich die Buchse 14 (Fig. 2) nach links zurück, und der Anker 15 wird frei. Die Folge
dieser Einrichtung ist, daß der Anker 15 von dem Feldmagnet 16 erst abfallen kann,
wenn die Stromunterbrechung oder -minderung von solcher Dauer ist, daß die Maschine
ihre Geschwindigkeit inzwischen merklich herabgesetzt hat. Kurze Stromunterbrechungen
bewirken also keinen Abfall des Ankers 15 und demnach auch keinerlei Umschaltung
der Maschine. Nun steht der Anker 15 über die Schaltzunge 17, die durch den federnden
Streifen 18 in der Ruhelage in der Mittelstellung in der Längsachse zur Maschine
gehalten wird, mit dem Umschalter 19 in Verbindung, der aus zwei gegeneinander isolierten
Halbkreisplatten 22 Und 23 besteht, auf denen die federnden Stroqnzufü'hrungsstreifen
20 und 21 derart schleifen, daß bei den Grenzlagen der Einstellung des Umschalters
jede der beiden Federn nur eine der beiden Platten 22 und 23 berührt. Die Platte
23 erhält eine Stromzuführung durch den federnden Kontaktstreifen 36, während .die
Platte 22 an den anderen Strompol angeschlossen ist. Die beiden Federn 20, 21 stehen
mit den Enden der Ankerwicklung des Motors in Verbindung. Bei der Umschaltung des
Umschalters 19, die dadurch bewirkt wird, daß die Schaltzunge 17 den Schalter abwechselnd
in der einen und anderen Richtung dreht, wird der Ankerstrom des Rotors 2 umgeschaltet.
Diese Umschaltung ist aber nur möglieh, wenn der Anker 15 vorher frei geworden ist
und bei der Wiedereinschaltung des Stromes die Schaltzunge 17 bewegt wird. Kurze
Stromunterbrechungen heben die durch den Fliehkraftregler 1o bewirkte Sperrung nicht
auf, so daß die mit der Erfindung bezweckte Vermeidung der Umschaltung durch ungewollte
kurze Stromunterbrechungen voll und ganz zur Wirkung kommt. In Fig. 4 und 5 ist
eine andere Ausführung der Sperrung des Ankers 15 bei höherer Geschwindigkeit der
Lokomotive dargestellt.
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Die Buchse 24 wird von der mit dem Rotor in Verbindung stehenden Welle25
durch Reibung mitgenommen mit der Wirkung, daß die daran befestigten Sperrhebel
26 und 27 aus ihrer durch die Wirkung der Feder 41 gegebenen Ruhelage abgelenkt
werden, bis der Sperrhebel 27 am Anschlag 28 anliegt. Wie aus Fi@.4 ersichtlich,
sperrt der Sperrhebel 26 die Bewegung des Ankers, wenn der Sperrhebel infolge der
Mitnahme der Buchse 24 durch die Welle 25 in die aus Fig.4 ersichtliche Lage gebracht
worden ist. Bei umgekehrter Drehrichtung des Motors übernimmt der Sperrhebel 27
die Sperrung, nachdem er in eine Lage in unmittelbarer Nähe des Ankers 15 gelangt
ist. Die Sperrung des Ankers 15 dauert so lange an, bis die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Welle 25 sich so weit vermindert hat, daß die Sperrhebel 26 und 27 in
ihre
Ruhelage zurückgekehrt sind. Alsdann wird der Anker i 5 frei, so daß er bei Stromunterbrechung
abfallen und bei Wiedereinschaltung die Umschaltung am Umschalter i9 bewirken kann.
Dieser Umschalter und die zugehörigen Teile sind aus Fig. i bis 3 entsprechend für
die Einrichtung wach Fig. 4 zu übernehmen. In Fig. 6 schließlich ist eine Verzögerungseinrichtung
dargestellt, bei welcher der Anker 15 über das mit Gelenken 29 und 3o ausgerüstete
Gestänge 34 32 mit einem Kolben 33 in Verbindung steht, der sich innerhalb des Zylinders
34 hin und 'her bewegen kann. Der fast dicht abgeschlossene Luftraum 35 zwischen
Kolben 33 und Zylinder 34 verzögert die Bewegung des Kolbens und damit auch diejenige
des Ankers 15 derartig, daß kurze Stromunterbrechungen kein Abfallen des
Ankers 15 von dem Magnet 16 bewirken. Erst bei längerer Stromunterbrechung erfolgt
der Abfall des Ankers 15 und beim Wiedereinschalten des Stromes die Betätigung des
Umschalters i9 mit der Wirkung, daß die Lokomotive die umgekehrte Bewegungsrichtung
einnimmt.