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Steuereinrichtung für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie Oberleitungs-Omnibusse
u. dgl., mit Fußhebelbetätigung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuereinrichtung
für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, und zwar insbesondere für Oberleitungs-Omnibusse
zu schaffen, die es gestattet, die Fahrzeuge in der gleichen Weise zu steuern, wie
dies bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor durch den Gashebel des Verbrennungsmotors
möglich ist.
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Der Wunsch, eine Steuerung so auszubilden, daß die Bedienung des Fußschalters
derjenigen des Gashebels beim Fahrzeug mit Verbrennungsmotor weitgehend angeglichen
ist, ist lange bekannt, ebenso auch, daß diesen Forderungen eine nicht selbsttätige
Steuerung am nächsten kommt. Weiter ist bereits eine Vielfachsteuerung für elektrische
Bahnen bekanntgeworden, bei der für die Steuerung der einzelnen Motoren in jedem
Fahrzeug eine Hauptschaltwalze vorgesehen ist, die ihrerseits durch einen Steuermotor
verstellt wird. Hierbei ist mit dem Steuermotor und der Hauptwalze starr eine Rückmeldevorrichtung
verbunden, die mit der Steuereinrichtung, bestehend aus einer Steuerwalze und einem
Fahrtrichtungsschalter, derart zusammenarbeitet, daß der Steuermotor so lange in
entsprechender Drehrichtung eingeschaltet ist, bis die Stellung der Hauptwalze mit
der in der Steuereinrichtung angesteuerten Stellung
übereinstimmt,
worauf der Steuermotor ausgeschaltet und durch eine Rutschkupplung abgebremst wird.
Um den Drehsinn eines ähnlichen Hilfsmotors zu steuern, hat man bereits einen Doppelkontakt
angewendet, der mit einem dazwischen angeordneten Gegenkontakt so zusammenarbeitet,
daß je nach der Bewegung dieses Gegenkontaktes in dem einen oder dein anderen Sinne
auch der Drehsinn des Hilfsmotors geändert wird. Weiter ist bereits eine Steuerung
für Oberleitungs-Omnibusse bekanntgeworden, bei der die zur Steuerung der Fahrmotoren
dienende Schaltwalze als Nachlaufsteuerung betrieben wird, und zwar mit Hilfe eines
walzenförmigen Gebers, finit dein ein oder mehrere Trethebel, beispielsweise einer
für Fahren und einer für Bremsen, gekuppelt sind. Dieser Geber ist in vier Abschnitte
eingeteilt, von denen zwei dauernd an Spannung liegen und mit zwei auf dein Geber
gleitenden Bürsten zusammenarbeiten, die ihrerseits von dem die Schaltwalze steuernden
Hilfsmotor bewegt werden. Auf diese Weise überträgt sich die Bewegungsrichtung des
Trethebels auf den Steuermotor. Bei einem anderen bekannten Steuerschalter für elektrische
Fahrzeuge ist zur Erleichterung der Bedienung des Fußhebels eine Hilfskraft vorgesehen,
die durch einen bei Betätigung des Fußhebels eingeschalteten Hilfskontakt wirksam
gemacht wird. Nach der Erfindung wird in Kombination von verschiedenen, zum Teil
bei diesem Stand der Technik bereits verkörperten Elementen eine sehr einfache Steuereinrichtung
für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, wie Oberleitungs-Omnibusse, mit Fußhebelbetätigung
erreicht, bei der der für den Antrieb des zur Betätigung von Sprungschaltern des
Widerstandsschaltwerkes dienende Steuerelektromotor unmittelbar durch eine mit der'
Bedienungshandhabe bzw. dem Bedienungsfußhebel des Schaltwerkes gekuppelte, zur
Steuerung des Steuermotors in zwei Bewegungsrichtungen geeignete Einstellwalze gesteuert
wird, die bei Voreilung bzw. Nacheilung gegenüber einem mit dem Schaltwerk verbundenen
Kontaktpaar den Schaltwerlcantriebsmotor in einem oder anderem Sinne einschaltet,
wobei jedoch die Abbremsung des Steuermotors bei Erreichung der durch die Einstellwalze
vorgeschriebenen Sollstellung des Schaltwerkes durch Kurzschließung erfolgt.
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Durch die neue Steuereinrichtung wird es auf besonders einfache Weise
ermöglicht, das Schaltwerk je nach Bedarf auf- und abwärts zu bewegen und auf diesem
Wege durch einfache Bedienung des Fußhebels od. dgl. in eine bestimmte Stellung
zu führen. Nach: einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine besonders
vollkommene Wirkung der Steuerung dadurch erreicht werden, daß durch den Fußhebel
hinter den normalen Betriebsstellungen des Fußhebels, also beispielsweise hinter
der Reihenschaltungsstellung und der Parallelschaltungsstellung der Fahrmotoren,
eine Schnellschaltstellung vorgesehen ist, durch die willkürlich nach dem Durchtreten
des Fußhebels die Schaltgeschwindigkkeit des in einer Nachlaufsteuerung arbeitenden
Schaltwerksantriebsmotors erhöht werden kann. An sich ist es zwar bekannt, bei Schaltwerkern.
eine Einrichtung vorzusehen, die es gestattet, die Geschwindigkeit des Schaltwerkantriebsmotors
zu beeinflussen. Das Besondere besteht demgegenüber bei der Anordnung nach der Erfindung
darin, daß einem Schaltwerk mit einer Nachlaufsteuerung noch eine besondere Schnellschaltstellung
zugeordnet ist. Diese Maßnahme ist für den Straßenverkehr von höchster Bedeutung,
weil es bei diesem darauf ankommt, unter Umständen im Anschluß an eine vorangegangene
Bremsung od. dgl. Straßen sehr schnell zu räumen.
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Im folgenden soll die Erfindung näher an Hand eines Ausführungsbeispiels
erläutert werden: Die Steueranordnung besteht aus der Walze A und dem Kontaktträger
B, wobei die Walze A vom Fahrfußhebel F, der Kontaktträger B in Verbindung mit dem
Anlaßschaltwerk vom Steuermotor 1n gedreht wird. Die Walze A trägt in der
Mitte einen Kurzschlußbremsbelag b und zu beiden Seiten dieses Belages je ein Ringpaar
a, und a2. Das obere Ringpaar ui schaltet den Schaltwerkantriebsmotor (Steuermotor
m) auf Vorwärtslauf, das untere Ringpaar a2 auf Rückwärtslauf ein. Jedes der beiden
Ringpaare umfaßt die aus Isolierstoff bestehende Walze A nicht ganz zur Hälfte.
Der Kontaktträger B ist mit einem nicht näher bezeichneten Arm versehen, der sich
über dieWalze_-l erstreckt und zwei Bürsten I und II trägt, die ihrerseits auf dem
Kurzschlußbremsbelag b bzw. den Ringpaaren a1 und a2 schleifen; die Bürsten I und
II führen dem nicht näher bezeichneten Anker des Steuermotors in den Strom zu.
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Der Steuermotor na dreht außer dem Kontaktträger B auch noch die nicht
dargestellte Hauptnockenwalze, durch die die Sprungschalter für die Steuerung der
Fahrmotoren betätigt werden. Der gesamte Schaltwinkel der Hauptnockenwalze beträgt
etwa 3oo°. Die Übersetzungen sind so gewählt, daß dabei der Drehwinkel des Kontaktträgers
B nur etwa 17o° beträgt. Genau ebensoviel beträgt der Drehwinkel der Walze A, wenn
sich der Fahrfußhebel F von der Nullstellung bis zur letzten Fahrstellung P bewegt
hat. In der Ruhestellung bei losgelassenem Fahrfußhebel F oder wenn bei niedergetretenem
Fahrfußhebel das Schaltwerk die angesteuerte Stellung eingenommen hat, ist die relative
Stellung der Walze _3 gegenüber dem Kontaktträger B stets so, wie in dein Schaltbild
angegeben ist, d. h., der Arm des Kontaktträgers B mit den Bürsten I und II steht
in der Mitte des Kurzschlußbremsbelages b auf der Walze A.
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Nach diesen Erläuterungen ist das Schaltspiel des Steuermotors in
leicht verständlich: Wird der Fahrfußhebel F etwa bis zur Stellung »S« durchgetreten,
so dreht sich die Walze <-i so, daß sich die Ringpaare a1 und a2 unter die Bürsten
I und II schieben; der Steuermotor ffi beginnt dann zu laufen. Sein Feld ist dabei
normal erregt, indem seine nicht näher bezeichnete eine Feldwicklung an die beiden
Klemmen der nicht dargestellten Steuerstromquelle,
z. B. einer Sammlerbatterie,
angeschlossen ist. Im Erregerstromkreis des Steuermotors in liegt noch ein Vorschaltwiderstand
.x.
Der nicht näher bezeichnete Anker des Steuermotors in erhält Strom auf
folgendem Wege: +-Pol Sammlerbatterie, die nicht näher bezeichnete Kompoundwicklung
des Steuermotors na, Einschaltring a1+ des Ringpaares a1, Bürste II des Kontaktträgers
B, Anker des Steuermotors in, Bürste I des Kontaktträgers B, Einschaltring
a,-des Ringpaares a1, Widerstände w1 und w2, die über den Stromwächterkontakt s1
zueinander parallel geschaltet sind, --Pol der Sammlerbatterie. Der Steuermotor
m dreht die Schaltwerkswalze im Aufschaltsinne. Da zum Steuermotoranker ein Widerstand
w3 parallel liegt, läuft der Anker mit entsprechend geringer Drehzahl, weil die
Widerstände w1, w2 und w3 zusammen wie ein Spannungsteiler wirken. Hat der Kontaktträger
B die Walze A eingeholt, so laufen die Bürsten I und II von den Einschaltringen
a1+ und a1- ab und auf den Kurzschlußbremsbelag b auf. Das Nockenschaltwerk kommt
zum Halten genau nach dem Drehwinkel, um den die Walze A vorausgeeilt war. Wird
der Fahrfußhebel F bis zur letzten Fahrstellung P durchgetreten, so folgt das INTockenschaltwerk
der Walze A in die Parallel schaltstellung der Fahrmotoren. Man kann aber auch den
Fahrfußhebel F um jeden beliebig kleinen Winkel durchtreten, danach stehenbleiben,
wieder weiter durchtreten usf. Die Schaltwalze wird dann in der gleichen Weise langsam
nachgesteuert.
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Die Geschwindigkeit des Schaltwerkantriebsinotors (Steuermotor in)
ist von dem Stromwächter St abhängig gemacht. Sie ist am größten, wenn der Stromwächterkontakt
Si die gezeichnete Stellung einnimmt. Bedingen die Fahrverhältnisse eine steigende
Stromaufnahme, so hebt sich der Stromwächterkontakt S1 vom rechten Kontakt ab. Infolgedessen
erhält der Steuermotor in eine geringere Spannung, so daß er langsamer läuft. Bei
einem weiteren Stromanstieg, beispielsweise in der Steigung, berührt der bewegliche
Stromwächterkontakt .S1 des Stromwächters St den linken Kontakt, wodurch die Drehzahl
des Steuermotors in noch weiter erniedrigt wird, da hierdurch der Vorschaltwiderstand
x im Erregerstromkreis des Steuermotors m kurzgeschlossen wird.
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Um aber dein Fahrer die Möglichkeit zu geben, ausnahmsweise sehr rasch
anfahren zu können, tun etwa andere Fahrzeuge zu überholen, ist für den Fahrfußhebel
F eine weitere, in der Zeichnung mit E bezeichnete Stellung vorgesehen, die, um
eine ungewollte Benutzung zu vermeiden, nur unter Aufwand einer größeren Kraft durch
Überwindung des Gegendruckes einer stärkeren Feder erreicht werden kann. In dieser
Stellung E wird ein Teil des als Spannungsteiler geschalteten Widerstandes wi durch
einen nicht näher bezeichneten Kontakt kurzgeschlossen, wodurch der Steuermotor
in. höhere Spannung erhält und schneller läuft. Infolge der Widerstandsumschaltung
wird der Stromwächter St praktisch wirkungslos. Damit die Walze A die zusätzliche
Winkeldrehung von der letzten Fahrstellung P zur Stellung E nicht mitmacht, ist
sie verdrehbar auf ihrer zur Lagerung dienenden Welle abgestützt, sie wird durch
eine Feder mit der Welle bzw. einem Anschlag der Welle gekuppelt. Beim Erreichen
der letzten Fahrstellung P legt sich die Walze A gegen einen festen Anschlag am
Gehäuse und nimmt an der weiteren Drehung der Welle nicht teil. Bei weiterer Bewegung
des Fahrfußhebels F wird nun die erwähnte Feder gespannt, wobei an dem Fahrfußhebel
eine wesentlich erhöhte Gegenkraft auftritt.
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Beim Ausschalten ist ein Null-Rücklaufzwang vorgesehen, der jedoch
nur bei Erreichung bestimmter Stellung des Nockenschaltwerkes wirksam ist. Der Null-Rücklauf
zwang ist beispielsweise nur auf den Stellungen r und a des Schaltwerkes vorhanden;
er wird erreicht durch die Sperrklinke P, die in Abhängigkeit von der mit dem Nockenschaltwerk
gekuppelten Nockenscheibe n gesteuert wird. Die Sperrklinke P wird außerdem durch
ein Relais r beeinflußt, das die Umschaltkontakter, und y2 steuert. Das die mechanische
Sperrung steuernde Relais r wird in Abhängigkeit von einer der Geschwindigkeit der
Fahrmotoren proportionalen Spannung erregt. Sobald die Geschwindigkeit des Fahrzeuges
ein bestimmtes Maß überschreitet, ist das Relais r erregt, wodurch die Sperrklinke
P außer Eingriff mit einem Anschlag des Fahrfußhebels F gebracht ist.
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Die Wirkungsweise der Schaltwerksteuerung bei Zurückführung oder beim
Loslassen des Fahrfußhebels F ist folgende: Zunächst schieben sich die Ausschaltringe
a2+ und a.- der Walze A unter die Bürsten I und II des Kontaktträgers B. Der Anker
des Steuermotors »t erhält auf folgendem Wege Strom: +-Pol der Sammlerbatterie,
Kompoundwicklung des Steuermotors, Umschaltkontakte u2 und itl des Nockenschaltwerkes,
die auf den oberen Stellungen, beispielsweise den Stellungen 8 bis 12, geschlossen
sind, Ausschaltring a2--, Bürste I am Arm des Kontaktträgers B, Anker des Steuermotors
in, Bürste II am Arm des Kontaktträgers B, Ausschaltring a2-, --Pol der Sammlerbatterie.
Da die Stromrichtung im Anker des Steuermotors in nunmehr umgekehrt ist wie
beim Einschalten, dreht der Anker des Steuermotors m das Schaltwerk zurück. Ist
das Schaltwerk über die Schaltstellung 8 zurückgelaufen bzw. die Reihenschaltungsstufe
7 erreicht, so wird die Verbindung der Umschaltkontakte u2 und u1 aufgehoben und
statt dessen eine Verbindung zwischen den Umschaltkontakten u3 und itl hergestellt.
Der Anker des Steuermotors in wird von der Spannung abgeschaltet und im Kurzschluß
abgebremst. Der Bremsstromkreis verläuft dabei über die Umschaltkontakte u1 und
u3 und die Umschaltkontakte ri des Relais r, das so lange geschlossen ist, wie in
einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich die Sperrklinke P außer Eingriff mit dem
Fahrfußhebel F gebracht ist. Zunächst kann noch jederzeit der Fahrfußhebel F wieder
im Sinne eines Einschaltens
der Fahrmotoren betätigt werden. Das
Schaltwerk läuft in diesem Falle schnell wieder an, so daß die Fahrmotoren ein größeres
Drehmoment entwickeln.
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Bleibt jedoch der Fahrfußhebel F losgelassen, so sinkt die Fahrgeschwindigkeit
des Wagens weiter ab: Bei Unterschreitung einer bestimmten Grenzgeschwindigkeit
wird das Relais r entregt. Beispielsweise kann dies zur Vereinfachung der Ausrüstung
durch einen Abhängigkeitskontakt an dem Ladeschalter bewirkt werden. Ist die Spule
des Relais r stromlos geworden, so öffnen sich die unteren und schließen sich die
oberen Umschaltkontakte. Hierauf wird der Breinsstro:mkreis unterbrochen und der
Anker des Steuermotors m wieder an Spannung gelegt. Der Steuermotor m bewegt infolgedessen
das Schaltwerk weiter zurück bis in die Ausgangsstellung i. Der Fahrfußhebel F wird
gleichzeitig durch das Relais r auf allen Stellungen außer auf den Stellungen i
und 2 verriegelt.
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Wie aus den vorstehenden Erläuterungen ersichtlich ist, kann man mit
der beschriebenen Steuerung nach Belieben mit einer vom Stromwächter überwachten
und konstant gehaltenen Beschleunigung anfahren. Man kann auch zeitweise, wenn man
überholen will, mit wesentlich erhöhter Beschleunigung anfahren. Man kann weiterhin,
z. B. wenn die Straße schlüpfrig oder vereist ist, mit jeder beliebigen kleinsten
Beschleunigung anfahren bzw. die Beschleunigung abbrechen. Schließlich ist es noch
möglich, beim fahrenden Wagen unter Strom auf eine Widerstandsstufe bzw. auf kleinere
Geschwindigkeit zurückzuschalten.