DEP0001784DA - Fernsteuerung von elektrisch betriebenen Spielzeug- und Modelleisenbahnen - Google Patents

Description

Es ist bei elektrischen Spielzeug- oder Modelleisenbahnen bekannt, die verschiedenen Funktionen des Fahrzeuges wie z.B. Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, Kuppeln, Signalgeben oder Beleuchten durch Fernsteuerung zu schalten. Mit Hilfe dieser Fernsteuerung wurde beispielsweise für die Einstellung der Vorwärts- und Rückwärtsfahrt die Kontaktgabe an die eine oder andere des mit zwei Wicklungen versehenen Motors bewirkt oder ein Stromwender betätigt. Auch wenn bei diesen bekannten Einrichtungen eine über die Betriebsspannung liegende Schaltspannung für die Fernsteuerung benutzt wurde, hatten sie den Nachteil, dass die hierfür auf dem Fahrzeug angeordneten Einrichtungen verhältnismässig kompliziert waren und ausserdem gegen ungewollte Stromunterbrechungen, wie sie beispielsweise durch Kontaktfehler der stromführenden Schienen, beim Überfahren von Weichen und Kreuzungen und dergleichen auftreten, ausserordentlich empfindlich waren. Man hat schon versucht, diese Nachteile durch zusätzliche Mittel zu beseitigen, welche jedoch nur unvollkommen waren und zum anderen auch infolge ihres komplizierten Aufbaus die Herstellung des Fahrzeuges verteuerten. Beispielsweise wird bei vielen bekannten Spielzeugeisenbahnen eine Schaltwalze für die Einstellung der verschiedenen Funktionen benutzt, welche noch den weiteren Nachteil besass, dass sie nur eine bestimmte Schaltungsfolge zuliess. Dieser Nachteil konnte wiederum nur durch einen zusätzlichen Schalter besonderer Bauart beseitigt werden. Auch konnte ein ruckartiges Anfahren bei diesen Bauarten niemals vollkommen vermieden werden.

Die Erfindung betrifft eine elektr. Spielzeug- oder Modelleisenbahn, deren verschiedene Funktionen z.B. Vorwärts- und Rückwärtsfahrt durch Fernsteuerung regelbar sind und besteht zur Beseitigung der geschilderten Nachteile im wesentlichen darin, dass die Schaltung der einzelnen Funktionen durch Ströme bei verschieden hoher Spannung erfolgt. Sollen beispielsweise durch die Erfindung lediglich die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges gesteuert werden, so wird für die Schaltung und den Betrieb der einen Fahrtrichtung eine Spannung gewählt, welche wesentlich über der Betriebsspannung der anderen Fahrtrichtung liegt. Hierdurch wird der Vor- teil erreicht, dass der Motor gegenüber allen ungewollten Stromunterbrechungen und selbst im erheblichen Spannungsabfall auf entfernteren Streckenteilen unempfindlich bleibt, da er bei entsprechender Wahl der hohen Spannung immer die eingeschaltete Richtung, also Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt, beibehält. Insbesondere ist bei der Fahrt mit niedriger Spannung keinerlei Störung zu befürchten, weshalb diese gemäss der Erfindung für die Vorwärtsfahrt als häufigste Fahrtrichtung gewählt wird. Ein wesentlicher Vorteil des Vorschlages der Erfindung besteht dabei noch darin, dass die Schaltung für den Wechsel der Fahrtrichtung stets über Halt erfolgt, so dass kurzzeitige Fehlströme mit Sicherheit vermieden werden. Die beiden verschieden hohen Spannungen können in einfachster Weise durch einen angezapften Trafo dem Stromkreis zugeführt und durch vorgeschalteten Widerstand geregelt werden.

Nachteilig war bei den bisher bekannten Einrichtungen fernerhin, dass die durch die Fernsteuerungen betätigten Einrichtungen auf dem Fahrzeug als Hubmagnete ausgebildet waren, für deren Betätigung verhältnismässig hohe magnetische Kräfte erforderlich sind. Derartige Magnete müssen daher verhältnismässig grosse Abmessungen erhalten, welche die Abmessungen des Fahrzeuges unerwünscht vergrössern. Zur Beseitigung dieser Nachteile besteht ein weiterer besonders wichtiger Vorschlag der Erfindung darin, als Schalteinrichtung auf dem Fahrzeug ein Relais zu benutzen, welches durch eine Feder, Gewicht oder dergleichen so eingestellt ist, dass es erst oberhalb einer bestimmten Spannung anspricht und mittels Hilfskontakten die Motorrichtung umkehrt. Das Feld des Motors besteht hierbei wie bekannt aus zwei verschiedenen Wicklungen, oder ist in einer Spezial-Schaltung gewickelt. Die verschiedenen Betriebsspannungen werden dem Motor über Hilfskontakte des Relais zugeführt, dergestalt, dass z.B. für die Vorwärtsfahrt ein regelbarer Spannungsbereich gewählt wird, der unter dem Ansprechpunkt des Relais liegt, für die Rückwärtsfahrt eine hohe regelbare Spannung, die selbst bei grösserem Spannungsverlust noch immer über dem Abfallwert des Relais liegt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Relais umgekehrt zu betätigen, also für Vorwärtsfahrt mit höherer und für Rückwärtsfahrt mit niedriger Spannung.

Die Anwendung des gemäss der Erfindung vorgeschlagenen Relais besitzt ausserordentliche Vorteile. Einmal kommen die bisherigen verhältnismässig komplizierten Bauteile wie Schaltwalze mit ihren Lagerstellen und Kontaktbelegen in Fortfall, während jetzt eine wesentlichen Vereinfachung und Verbilligung der Herstellung des Fahrzeuges erreicht wird. Weiterhin kann das Relais in seinen Abmessungen gegenüber den bisher üblichen Hubmagneten sehr klein gehalten werden, da es nur einen geringen Kontaktdruck und die Federkraft zu überwinden hat. Infolgedessen ist es auch möglich, die Abmessungen des Fahrzeuges im gesamten zu verkleinern. Darüberhinaus ist der Relaisanker infolge seiner Kleinheit praktisch masselos und steht stets unter Federspannung. Da auf der anderen Seite der kritische Ansprechpunkt des Relais durch die Wahl einer hohen Spannung einwandfrei gewählt werden kann, ist eine Betätigung der Schalteinrichtung durch Erschütterungen nicht möglich.

Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist es darüberhinaus noch möglich, die Betriebssicherheit des Fahrzeuges durch ausserordentlich einfache Mittel zu erhöhen, beispielsweise kann eine Unempfindlichkeit der Kontakteinrichtung des Relais gegen kurzzeitige Stromunterbrechungen bei höherer Spannung gemäss der Erfindung dadurch erreicht werden, dass zwischen Ankerbewegung und Betätigung der Hilfskontakte eine zeitliche Verzögerung bzw. entsprechende Leerwege eingeschaltet werden. Hierdurch wird erreicht, dass bei kurzzeitigen Stromunterbrechungen der zunächst abgefallene Anker bereits wieder angezogen wird bevor die Kontaktfeder die Hilfskontakte zum Ansprechen gebracht hat.

Wenn auch der Vorschlag der Erfindung vornehmlich für die Anwendung eines Motors mit zwei Wicklungen oder einer kombinierten Spezialwicklung bestimmt ist, so sind durch die gemäss der Erfindung vorgeschlagenen Anwendung eines Relais als Schalteinrichtung erzielten Vorteile nach dem Vorschlag der Erfindung auch bei anderen Ausführungsformen anwendbar. Beispielsweise kann das Relais nach der Erfindung auch bei einem nur für eine Spannung gewickelten Motor Anwendung finden, bei dem die hohe Spannung durch einen vor den Motor geschalteten Widerstand verzehrt wird, und die Drehrichtungen durch besondere Hilfskontakte am Relais z.B. mit Hilfe eines Stromwenders gewechselt werden.

Andererseits ist es auch denkbar, die Erfindung in der Weise zu verwirklichen, dass der mit zwei Wicklungen ausgerüstete Motor bei einer Fahrtrichtung mit parallel und bei der anderen mit hintereinander geschalteten Wicklungen betrieben wird.

Weiterhin sind Ausführungsformen der Erfindung möglich, bei denen das Relais mit den nur für eine Spannung ausgelegten Motordaten so in Einklang gebracht ist, dass das Relais mittels Hilfskontakten mit dem Motor bei niedriger Spannung parallel und bei hoher Spannung hintereinander geschaltet wird. In diesem Falle dient also das Relais als Vorschalt-Widerstand. Schliesslich kann die Erfindung auch in der Weise verwirklicht werden, dass der Feldmagnet, da die Relaisleistung gegenüber der des Feldes minimal ist, so ausgebildet ist, dass er gleichzeitig als Relais dient und die Hilfskontakteinrichtung steuert.

Allgemein können die der Erfindung zugrunde liegenden Vorschläge nicht nur für die Fernsteuerung von Fahrzeugen auf Vorwärts- und Rückwärtsfahrt, sondern auch für alle übrigen Funktionen, wie beispielsweise Signalgeben, Kuppeln oder dergleichen benutzt werden. Zu diesem Zwecke können auf dem Fahrzeug mehrere Relais angeordnet werden, welche sämtlich bei verschiedenen Spannungen ansprechen, hierbei nicht gewollte Relais schalten und Betriebszustände einleiten, durch die optische, mechanische oder elektrische Einrichtungen auf der Lokomotive oder der mit ihr gekuppelten Wagen ausgelöst werden.

Die Anwendung der verschieden hohen Spannungen auf die Beleuchtungsanlagen können in allen Fällen durch Vorschaltung von geeigneten Widerständen oder durch Einschaltung an Wicklungen mittels gesonderter Hilfskontakte oder direkt ausgeschaltet bzw. kann die Beleuchtungsanlage an eine richtige Spannung gelegt werden.

Im einzelnen kann das Relais, welches die Vorwärts- und Rückwärtsschaltung betätigt im Rahmen der Erfindung verschieden ausgeführt werden, wobei im einzelnen die wesentlichen Gesichtspunkte sich aus den erforderlichen Bedingungen, den technischen Möglichkeiten des Relais und der Spannungsart, also Gleich- oder Wechselstrom ergeben.

Wesentlich ist es vor allen Dingen, dass der Motor störungsfrei in der jeweils gewünschten Fahrtrichtung in Tritt gehalten wird. Dies ist bei Vorwärtsschaltung und abgefallenem Relais ohne Einschränkung stets der Fall, bei Rückwärtsfahrt dagegen in sofern erschwert, als eine kurzzeitige Stromunterbrechung, wie bei beispielsweise durch Kontaktfehler auf den Schienen hervorgerufen werden können, das Relais an sich ebenso kurzzeitig abschalten und je nach Dauer dieser Abschaltung bereits ein kurzzeitiges Ansprechen des Motors in der anderen Fahrtrichtung bewirken kann. Um einen derartigen Übelstand mit Sicherheit zu vermeiden, sind die verschiedensten technischen Möglichkeiten gegeben. Allgemein geht der Vorschlag der Erfindung dahin, die Kontaktöffnung bei Rückwärtsfahrt zeitlich zu verzögern, dies kann unter anderm durch Leerwege, Schleichkontakte, Dämpfungseinrichtungen oder verzögert arbeitenden Kippschalter erreicht werden.

Einige dieser Möglichkeiten sind in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht, aus der weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung ersichtlich sind.

Es zeigt:

Abb. 1) in schematischer Darstellung ein Relais gemäss der Erfindung in Verbindung mit dem zugehörigen Schaltbild.

Abb. 2) ein Ausführungsbeispiel für einen Schleichkontakt, während in den Abbildungen 3 und 4 zwei weitere Ausführungsformen eines Relais nach der Erfindung zur Darstellung gebracht sind.

Nach dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 1 ist der Motor der Einfachheit halber als Motor mit zwei Wicklungen dargestellt. A ist der rotierende Anker, w1 z.B. die Wicklung für die niedrige Spannung - z.B. den Vorwärtslauf - w2 die Wicklung für die hohe Spannung, also für den Rückwärtslauf. w1 ist einerseits mit f andererseits mit dem Kontakt k 1 verbunden. w2 ebenfalls mit f und andererseits mit dem Kontakt k2. Mit R ist das Relais bezeichnet, welches durch die Feder F, deren Zugkraft, beispielsweise mittels einer Schraube, einstellbar so einreguliert wird, dass es erst oberhalb einer bestimmten Spannung anspricht. Der Anker a des Relais ist beweglich mit der Kontaktfeder b durch die Anschläge c 1 und c 2 verbunden. Die Anschläge c 1 und c 2 sind am Anker a starr angebracht und in einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Sie bilden so einen Leerweg, so dass stets erst ein gewisser Ankerweg zurückgelegt werden muss, bevor die Kontaktfeder b der Ankerbewegung folgt und die Kontakte k 1 und k 2 öffnet bzw. schliesst. Im Ruhezustand und bei Spannungen, die unterhalb des Ansprechpunktes des Relais liegen, bleibt die Kontaktfeder auf k 1 und verbindet k 1 mit dem Punkt d, an dem das eine Ende der Relaisspule liegt und gleichzeitig der Stromabnehmerschuh s 2, der auf der Schiene S 2 aufliegt. Die Schiene S 1 gibt über den Stromabnehmer s 1 den Strom an die Motorklemme e. Der Motor würde also bei niedriger Spannung z.B. vorwärts laufen. Erhöht man die Spannung über den Ansprechpunkt des Relais R, dann schaltet es die Kontaktfeder b auf Kontakt k 2, über welchen nun die rückläufige Motorwicklung w 2 eingeschaltet ist.

Bei kurzzeitigen Stromunterbrechungen, wie überhaupt, bei der niedrigen Spannung tritt das Relais gar nicht in Funktion, der Motor hält also ohne Störung seine Richtung bei. Treten bei hohen Spannungen kurzzeitige Stromunterbrechungen ein, so versucht der Anker a des Relais R abzufallen, öffnet, da die Kontaktfeder b nacheilt den Kontakt k 2 noch nicht, wenn er unterdessen wieder Spannung bekommen hat.

In Abbildung 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, bei dem das Relais mit einem Schleichkontakt b ausgerüstet ist. Erst im letzten Augenblick des Ankerrückganges wird der Stromweg zwischen b und k 2 unterbrochen und damit der Stromweg b k1 hergestellt.

Die Abbildung 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, welches insbesondere für Gleichstrom geeignet ist und ein Relais mit grossem Leerweg veranschaulicht. Hierbei erhält die Kontaktfeder b eine derartige Vorspannung, dass im angezogenen Zustand des Relais stets der Kontaktweg b k2 hergestellt wird, während im abgefallenem Zustand die Feder F die Kontaktfeder b auf den Kontakt k1 drückt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 4 ist ein speziell für Wechselstrom geschaffenes Relais zur Darstellung gebracht, welches sinngemäss dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 3 entspricht. Hierbei ist gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Abbildung 3 entspricht. Hierbei ist die Kontaktzunge z durch die Kraft der Feder F1 vorgespannt und kann zwischen den Anschlägen C1 und C2 durch den Relaisanker betätigt werden. Die Federzunge z liegt jedoch an der Kontaktstele auf den Anschlüssen k1 k2 nicht durch Druck, sondern durch Reibungsschluss an, dies hat den Vorteil, dass die Kontaktgabe k1 k2 auch bei den durch den Wechselstrom verursachten Ankerschwingungen sicher gewährleistet ist.

In allen Fällen kann es zweckmässig sein, dass Relais mit Beruhigungswicklung auszurüsten, die das Brummen dämpft, und damit die Kontaktgabe sichert.

Ferner ist es auch denkbar, durch entsprechendes Vorlegen der Feder F 1 gemäss Abb. 4 die Kontaktzunge als Kippschalter auszubilden. Der Schalter springt dann nicht eher um, bis die Feder den vollen Leerweg und Totweg des Schalters durchlaufen hat, dann erst wird der Rücklaufstrom unterbrochen.

Die Erfindung ist jedoch mit den beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen keineswegs erschöpft, vielmehr können die ihr zugrunde liegenden Gedanken konstruktiv noch in beliebig anderer Form verwirklicht werden. Insbesondere ist die gemäss der Erfindung vorgeschlagene Anwendung eines Relais für die verschiedenste Art von Fahrzeugen manigfacher Bauart verwertbar, ohne dass hierdurch der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Claims (17)

1. Elektrische Spielzeug- oder Modelleisenbahn, deren verschiedene Funktionen z.B. Vorwärts- und Rückwärtsfahrt durch Fernsteuerung regelbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltung der einzelnen Funktionen durch Ströme bei verschieden hoher Spannung erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Vorwärtsfahrt eine niedrige und für die Rückwärtsfahrt eine höhere Spannung zur Anwendung gelangt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Fahrzeug ein Relais mit Hilfskontakten angeordnet ist, welches durch eine Feder oder dergleichen so eingestellt ist, dass es erst oberhalb einer bestimmten Spannung anspricht und mittels Hilfskontakt die Motorrichtung umschaltet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansprechspannung des Relais so hoch gelegt ist, dass das Relais selbst bei grossen Spannungsverlusten der hohen Spannung mit Sicherheit anspricht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Relaisankerbewegung und der Betätigung der Hilfskontakte eine zeitliche Verzögerung eingeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Relaisanker (a) und der Kontaktfeder (b) ein Leerweg eingeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit zwei Wicklungen ausgerüstete Motor bei einer Fahrtrichtung mit parallel und bei anderen mit hintereinander geschalteten Wicklungen betrieben wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 7, dadurch gekennzeichnet, dass die höhere Spannung mit Hilfe besonderer Hilfskontakte am Relais durch Vorschalten von Widerständen reduzierbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Relaisspule gegenüber dem Motor bei niedriger Spannung parallel und bei hoher Spannung hintereinander geschaltet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais durch Feldmagneten gebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Relais zur Anwendung kommen, welche auf verschieden hohe Spannungen ansprechen, hierbei unerwünschte Relais mechanisch oder elektrisch abschalten und neue Einrichtungen in Betrieb setzen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsanlage durch gesonderten Hilfskontakt am Relais z.B. zum Vorschalten von Widerständen oder Einschalten in Wicklungen, sowohl bei hohen wie bei niedrigen Betriebsspannungen an eine richtige Spannung gelegt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais mit Schleichkontakt ausgerüstet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktzunge des Relais unter Vorspannung steht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktgabe des Relais durch Reibungsschluss erfolgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais mit einem Kippschalter ausgerüstet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Relais mit einer Beruhigungswicklung ausgerüstet ist.