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Umsteuereinrichtung für elektrisch betriebene Modellfahrzeuge Für
die Umkehr der Fahrtrichtung elektrisch betriebener Modellfahrzeuge, insbesondere
Spielzeugeisenbahnen, ist es bekannt, Schaltmagnete nach Art der sogenannten Schrittschaltwerke
zu benutzen, die etwa auf eine über der normalen Betriebsspannung der Bahn liegende
Spannung ansprechen. Bei der Speisung der Bahn mit Gleichstrom ergibt sich damit
die Möglichkeit, die Richtung des Erregerfeldes oder den Strom im Anker umzukehren
und damit das Fahrzeug von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt umzusteuern.
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Üblicherweise wird im Modellbahnwesen von der ersteren Möglichkeit
Gebrauch gemacht. So ist z. B. bei einer bekannten Ausführungsform der Anker des
Antriebsmotors mit dem einen Pol der Stromquelle und mit einer Anzapfung in der
Mitte der Feldwicklung verbunden. Die Enden der Feldwicklung selbst sind über die
Umschaltkontakte eines Schaltmagneten an den anderen Pol der Stromquelle geführt.
Bei jedem Öffnen und Schließen des Stromkreises des Magneten wird so in der einen
Stellung die eine Hälfte der Feldwicklung in der einen Richtung vom Strom durchflossen,
in der zweiten Stellung die andere Hälfte in der anderen Richtung, während die Stromrichtung
über den Anker in beiden Schaltstellungen die gleiche bleibt.
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Nachteilig ist, daß bei dieser Art der Schaltung notwendigerweise
Schaltmagnet und Antriebsmotor an die gleiche Spannungsquelle angeschlossen sein
müssen, also insoweit in ihrem Betrieb voneinander abhängig sind, als z. B. eine
für das Auslösen des Schaltmagneten benutzte Überspannung zwangläufig auch die Drehzahl
des Antriebsmotors erhöht. Bei dem Übergang von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt tritt
somit eine ruckhafte Beschleunigung der Fahrt ein, die nicht nur unschön wirkt,
sondern
auch aus technischen Gründen unerwünscht ist, da diese eine
wenn vielleicht auch nurkurzzeitigeÜberlastung der elektrischen Einrichtungen des
Fahrzeuges mit sich bringt. Hinzu kommt, daß am stillstehenden Fahrzeug nicht zu
erkennen ist, welche Fahrtstellung eingeschaltet ist. Da im Übergang von Vorwärts-
auf Rückwärtsfahrt meist eine Zwischenstellung für Stillstand vorgesehen ist, muß
also unter Umständen z. B. für die Vorwärtsfahrt vom Stillstand aus über Rückwärtsfahrt
erst erneut auf Stillstand geschaltet werden, ehe auf die gewünschte Vorwärtsfahrt
übergegangen werden kann. Dies bedeutet eine erhebliche Erschwernis bei der Bedienung
der Steuerung, die die Möglichkeit für Zusammenstöße in sich birgt.
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Der erstere Fehler läßt sich zwar dadurch vermindern, daß während
der Betätigung des Schaltmagneten der Anker des Antriebsmotors kurzgeschlossen oder
diesem ein Widerstand zugeschaltet wird. Statt dessen kann man auch die Anordnung
so treffen, daß bei laufendem Motor der Schaltmagnet blockiert bleibt. Der zweite
Fehler ist aber auf diese Weise nicht auszuschalten.
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Grundsätzlich ist auch die Beseitigung des zweiten Fehlers möglich.
Erreicht werden kann dies z. B. dadurch, daß der Schalter nicht im Fahrzeug in unmittelbarer
Nähe des Antriebsmotors untergebracht wird, sondern als sogenannter Strom- oder
Polwender in die Zuleitung zur Bahn eingeschaltet wird. Dieser Polwender kann, was
gleichfalls bekannt ist, mit einem Regler vereinigt werden, so daß ein steter Übergang
von Vorwärtsfahrt über Stillstand auf Rückwärtsfahrt möglich ist.
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Selbst wenn man bedenkt, daß in diesem Falle nicht unbedingt auf eine
Fahrbahn mit zusätzlichem Mittelleiter zurückgegriffen zu werden braucht, die vielfach
als nicht modellgerecht abgelehnt wird, da sich die Drehrichtung eines Gleichstrommotors
mit Hilfe von elektrischen Ventilen umkehren läßt, die bei der Urnpolung die Stromrichtung
im Anker oder im Feld konstant halten, so stellt doch ein derartiger Polwender gerade
in Verbindung mit einem feinstufig oder stufenlos regelbaren Organ keine ideale
Lösung dar, weil damit das Gefühl für weiche Übergänge bei der Regelung verlorengeht.
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Alle diese Nachteile lassen sich durch die Erfindung vermeiden. Die
Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß Steuerungen für Modellfahrzeuge bekannt
sind, bei denen ein Wechselstrom durch die Einweggleichrichter in seine Halbwellen
aufgetrennt wird und jede Halbwelle, für sich geregelt, über Einweggleichrichter
getrennten Antriebsorganen zugeführt wird. Derartige Steuerungen werden im Modellbahnwesen
beim sogenannten Mehrfachbetrieb benutzt, bei dem zwei Fahrzeuge auf der gleichen
Bahn unabhängig voneinander betrieben werden. Dieses Prinzip wird nach der Erfindung
zum Umsteuern der Fahrtrichtung und zum Regeln der Fahrtgeschwindigkeit elektrisch
betriebener Modellfahrzeuge benutzt, und zwar in der Weise, daß der Betriebswechselstrom
in an sich bekannter Weise durch Einweggleichrichter in seine Halbwellen zerlegt
und jede Halbwelle über einen eigenen Einweggleichrichter im Modellfahrzeug auf,
die eine oder andere Feldwicklung des Antriebsmotors zur Einwirkung gebracht wird,
wobei Umsteuern und Regeln unter Verzicht auf einen Polwender mit Hilfe getrennter
Widerstände erfolgt, die nacheinander von einem Schleifer in der Weise bestrichen
werden, daß nach der Mittelstellung hin die Fahrtgeschwindigkeit abnimmt, in der
Mittelstellung selbst die Stromzufuhr zum Motor aber unterbrochen ist. Das Fehlen
des Stromwenders ermöglicht eine überaus feinfühlige Regelung ohne ruckweise Übergänge;
trotzdem bleibt aber die eindeutige Beziehung zwischen der Stellung des Schleifers
und der Fahrtrichtung des Fahrzeuges erhalten. Außer dem Regler selbst sind keine
Bedienungselemente erforderlich, die zu Störungen Anlaß geben könnten oder das Gefühl
für die Feinstufigkeit der Regelung verwischen.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung des Erfindungsgegenstandes
im Prinzip dargestellt.
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In der Zeichnung ist i der Transformator, der die Netzspannung auf
die gewünschte Betriebsspannung transformiert. 2 und 3 sind Einweggleichrichter,
die in bezug auf das Netz einander entgegengeschaltet sind. q. und 5 sind Regelwiderstände,
von denen ein gemeinsamer Schleifer 6 die Spannung abgreift. 7 und 8 sind die Stromleiter,
z. B. die Schienen der Modelleisenbahn. Von diesen greifen die Schleifer 9 und io
des Fahrzeuges den Strom ab und führen ihn den verschiedenen elektrischen Einrichtungen
des Fahrzeuges zu, von denen hier nur die beiden Feldwicklungen 13 und 1q.
des Antriebsmotors gezeichnet sind. Die eine Feldwicklung bewirkt die Vorwärtsfahrt,
die andere die Rückwärtsfahrt. des Fahrzeuges. i i und 12 sind ebenfalls Einweggleichrichter,
die einander entgegengeschaltet sind.
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Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß die Halbwelle des Stromes, die
durch den Gleichrichter 2 geht, überWiderstandq., Schleifer6, Leiter 7, Schleifer
9, Wicklung 1q., Gleichrichter 12" Schleifer io und Leiter 8 nur die Wicklung 1q.
mit Strom versorgt,, wohingegen bei Stellung des Schleifers 6 auf Widerstand 5 die
Halbwelle, die durch den Gleichrichter 3 geht, nur die Wicklung 13 über den
Gleichrichter i i mit Strom versorgt.
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Solange daher der Schleifer 6 auf dem Widerstand q. schleift, erhält
nur die Wicklung 1q. Strom, solange der Schleifer 6 auf dem Widerstand 5 schleift,
erhält nur die Wicklung 13 Strom, wobei in jedem Falle je nach der eingestellten
Größe des entsprechenden Widerstandes auch die Stromstärke reguliert werden kann.
Steht der Schleifer zwischen den Widerständen q. und 5, so bleibt der Motor stromlos,
d. h., das Fahrzeug steht.
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Damit ist gewährleistet, daß ohne Strom bzw. Spannungsstöße eine Umschaltung
von Vorwärtsauf Rückwärtsfahrt über Stillstand kontinuierlich erreicht werden kann.
Von der höchsten Stromstärke bei Vorwärtsfahrt z. B. kann mittels des Schleifers
6 kontinuierlich zum Stillstand geregelt werden und von hier kontinuierlich bis
zur höchsten Stromstärke für Rückwärtsfahrt.
Je nach der Schnelligkeit
der Betätigung des Schleifers 6 können diese Effekte schneller oder langsamer erzielt
werden. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß an der Stellung des Schleifers 6 sofort
der Betriebszustand des Fahrzeuges zu erkennen ist und daß bei Stromunterbrechungen
ungewollte Schaltungen nicht möglich sind, da das Fahrzeug immer wieder in den Betriebszustand
versetzt wird, der der jeweiligen Stellung des Schleifers 6 entspricht.