Der folgende Abschnitt ist dem DB Fachbuch „Das elektro-mechanische Stellwerk“ entnommen. Die Wiedergabe erfolgt mit freundlicher Genehmigung der Bahn Fachverlag GmbH.

Bei elektrischen Weichenantrieben wird unterschieden nach

Die Antriebe besitzen je nach Ausführung unterschiedliche Stell- und Festhaltekräfte, Auffahr- und Umstellwiderstände sowie Stellzeiten. Es ist im einzelnen zu verstehen unter

Für die in den folgenden Abschnitten behandelten Gleichstrom-Weichenantriebe S & H 1923,
S & H 60 und S 700 sind die technischen Daten in nachstehender Tabelle zusammengestellt.

Tabelle 1 - Technische Daten für Weichenantriebe

3. Bedingungen

Die Gleichstrom-Weichenantriebe müssen folgende Bedingungen erfüllen:
 

Motor und Getriebe müssen elastisch auf die Zahnstange arbeiten, um Zerstörungen und schnellen Verschleiß zu vermeiden, die hartes und nachgiebiges Arbeiten der Teile zur Folge hätten.

Das Anlaufen des Antriebes unter voller Belastung ist nicht möglich. Der Motor muß erst „auf Touren“ kommen und darf nach dem Umstellen der Weiche nicht plötzlich stillgesetzt werden, weil sonst das Getriebe Schaden erleiden könnte. Es ist daher eine selbst spannende Reibungskupplung notwendig, welche die Schläge beim Anlauf des Getriebes elastisch aufnimmt.

Bei großem Widerstande in der Stellbewegung soll der Antrieb weiter arbeiten und dabei mehr Strom aufnehmen.

Bei Witterungseinflüssen (Vereisen, Verschneien) kommt es vor, dass der Weichenbewegung ungewöhnlich große Widerstände entgegenwirken oder dass zwischen die Zungen hineingefallene Kohlenstücke, Eisteile oder Steine ihre Bewegung hindern.

Dann soll das Getriebe nicht ebenfalls stehen bleiben, sondern in der Reibungskupplung unter erhöhter Stromaufnahme des Motors weiterlaufen. Hierdurch kann durch das Abschmelzen einer Sicherung der Stellstrom selbsttätig abgeschaltet und die Beseitigung des Hindernisses erzwungen werden.

Wird die Weiche aufgefahren, so soll das Getriebe des Antriebes nach Überwindung eines gewissen Widerstandes bei geringen Auffahrgeschwindigkeiten rückwärts gedreht werden, damit die Weichenzungen nicht durch allzu großen Widerstand des Antriebes beschädigt werden. Bei größeren Auffahrgeschwindigkeiten werden nach Überwindung der Festhalte- und Stellkraft der Antrieb und Weichenzungen durch die Stell- und Festhaltekupplung getrennt. Die Weichenzungen müssen durch den Antrieb in den Endlagen festgehalten werden. Dieses Festhalten darf jedoch nicht starr sein, weil sonst beim Auffahren der Weiche Zerstörungen und Entgleisungen unvermeidlich wären. Nach Überwindung eines gewissen Widerstandes, der sogenannten „Festhaltekraft“, darf keine Beschädigung des Antriebes eintreten. Die Festhaltekraft wird durch eine Feder erzeugt und begrenzt.

Eine begonnene Umstellbewegung muß jederzeit in die entgegengesetzte Richtung umgekehrt werden können (Reversieren).

Die Antriebskontakte müssen ohne Unterbrechung umschalten. Sie dürfen ihre Stellung erst wechseln und damit die Ordnungsstellung anzeigen, wenn der Antrieb seine Endstellung erreicht hat und die Weichenzungen ordnungsgemäß anliegen.

4. Gleichstrom-Weichenantrieb S & H 1923

Der Gleichstrom-Weichenantrieb S & H 1923 – Entwicklungsjahr 1923 – (Bild 6) besteht aus einem Motor mit getrennten Feldwicklungen für Rechts- und Linkslauf, der Stell- und Festhaltekupplung und den Schalthebeln (Bild 7). Diese Teile sind in einem rechteckigen eisernen Gehäuse untergebracht, dessen Oberteil abnehmbar ist, um die Einrichtungen pflegen zu können. Um das Innere gegen Frost und Rauhreifbildung unempfindlicher zu machen, wird in Gegenden mit besonders kalter Witterung noch ein Holzkasten darübergestülpt. Das eiserne Gehäuse besitzt an der einen Stirnseite einen Durchbruch für die Zahnstange und ggf. für die Zungenprüferstangen. Ferner an beiden Längsseiten Öffnungen für die Einführung der 4adrigen Stromzuführung (Kabelendverschluß) und für die Handkurbel zur Handbedienung des Antriebes. Das Loch für die Handkurbel ist durch eine rot gestrichene Verschlußkappe abgedeckt.



Der Motor treibt über ein Zahnradvorgelege und eine Schneckenwelle die Stell- und Festhaltekupplung. Diese Kupplung (Bilder 7 und 8) – bestehend aus Triebscheibe (1) mit Zahnkranz, Schneckenkranz (3), Stellscheibe (7) und Festhaltescheibe (8) – arbeitet einerseits mit der Triebscheibe auf eine Zahnstange, die über die Stellstange die Weichenzungen bewegt. Andererseits steuert sie mit der Stellscheibe über die dreiarmigen Schalthebel den Kontaktzusatz des Antriebschalters. Zwischen Triebscheibe und Festhaltescheibe ist eine elastische Reibungskupplung geschaltet, die ein elastisches Arbeiten des Getriebes sicherstellt.

Die Kontakte des Antriebsschalters schalten zur Verringerung der Funkenbildung am Anfang langsam und am Ende der Stellbewegung schlagartig um. Ihre Arme legen sich unter dem Druck einer Zugfeder mit ihren Gleitrollen gegen den Rand der Festhaltescheibe und in den Endstellungen in deren Aushebeschräge. Mit ihren Schaltstellungen erfüllen sie die Bedingungen der Schaltung.

Wenn die elektrische Umstellung versagt, kann die Weiche mit einer Handkurbel umgestellt werden, die auf die Achse des Motors aufgesetzt wird.

Eine schematische Übersicht der Innenteile zeigt in Draufsicht und im Schnitt das Bild 7.



Um die Arbeitsweise der Stell- und Festhaltekupplung zu verstehen, betrachte man die im Bild 8 abgebildeten Einzelteile, die übereinander auf der gemeinsamen Getriebeachse gelagert sind. Zuunterst liegt die Triebscheibe (1), die wie eine flache, offene Schale gestaltet ist. Ihren Fuß umgibt ein Zahnkranz, der in die Verzahnung der Zahnstange eingreift, durch welche die Weichenzungen über die anschließende Stellstange bewegt werden. Auf der Triebscheibe ruht der Schneckenkranz (3), der über die Schneckenwelle vom Motor her die Stellkraft aufnimmt.



Auf dem inneren Rand des Schneckenkranzes gleitet der Spannring (4) der Reibungskupplung. Der Ring wird durch 2 Federhebel (5) gespannt, die beweglich auf der Getriebeachse sitzen und von der Druckfeder (6) auseinandergespreizt werden. Diese Federhebel drücken nicht nur auf die Enden des Spannringes, sondern greifen auch nach untern durch in die Triebscheibe, wo sie sich gegen dort angegossene Anschläge (2) (Bild 8a) und nach oben in entsprechende Anschläge der darüber gelagerten Stellscheibe (7) (Bild 8c) legen können. Sie übertragen also die Kraft aus dem Schneckenkranz sowohl auf die Triebscheibe wie auch auf den Spannring. Als letzte ist endlich die Festhaltescheibe (8) (Bild 8d) daraufgelegt. Die Festhaltescheibe ist ihrerseits durch die Festhaltefeder (9) mit der Triebscheibe verbunden. Sie arbeite zusammen mit dem Spannring in der Weise auf den Antriebsschalter, dass die Gleitrollen der Schalthebel, die auf den Rändern der Stellscheibe und der Festhaltescheibe entlangrollen, in die Schrägen an deren Rändern einfallen.

Der Weichenantrieb arbeitet wie folgt:

a) Stellvorgang

Bei ungehinderter Stellbewegung wird die vom Motor über das Zahnradvorgelege, die Schneckenwelle und den Schneckenkranz in die Kupplung eintretende Stellkraft vom Spannring (4) über die Federhebel (5) der Reibungskupplung zunächst auf die Stellscheibe (7) übertragen, die nur sehr wenig Spiel zwischen den Anschlägen hat. Die sofort anruckende Stellscheibe hebt mit ihrer Aushebeschräge den eingefallenen Schalthebel (S 1) aus der Aushebeschräge der Festhaltescheibe (8). Unmittelbar darauf setzt der Federhebel (5) auch die Triebscheibe (1) in Bewegung, deren Ausschnitt für den Eingriff der Federhebel etwas mehr Spiel lässt. Die Stellbewegung ist damit im Gange. Am Ende der Bewegung dreht sich die Stellscheibe (7) etwas weiter als die Festhaltescheibe (8) und lässt damit den anderen Schalthebel wieder in den Ausschnitt der Festhaltescheibe einfallen. Gleichzeitig verzehrt die entlastete Reibungskupplung durch Rutschen die Bewegungsenergie des auslaufenden Getriebes (Bild 9b).

Bei einem Hindernis in der Stellbewegung findet die Triebscheibe (1) über die Stell- und Zahnstange einen Widerstand. Durch diesen Widerstand drückt sich die Druckfeder (6) zusammen und entlastet damit den Anpressdruck der Stellscheibe (7) auf die innere Reibung des Schneckenkranzes. Dadurch beginnt der Ring zu gleiten, während der Schneckenkranz (3) mit gleicher Kraft vom Motor weiterbewegt wird. Die durch die Reibungsarbeit erhöhte Motorleistung bedingt eine stärkere Stromaufnahme, die schließlich zum Abschmelzen der (später zu behandelnden) Stellstromsicherung und damit zum Abschalten des Motors führt (Bild 9c).

b) Auffahrvorgang

Beim Auffahren der Weiche wird durch den Druck der abliegenden Weichenzunge auf die Stell- und Zungenstange die Triebscheibe (1) bewegt und die Festhaltefeder (9) zusammengedrückt, bis die Stellscheibe (7) über den Federhebel (5) in Bewegung kommt und mit ihrem schrägen Ausschnitt den Schalthebel (S 1) aushebt. Bei geringen Auffahrgeschwindigkeiten kann so das ganze Getriebe bis zum Motor der Auffahrbewegung folgen. Bei größeren Auffahrgeschwindigkeiten werden nach Überwindung der Festhalte- und Stellkraft Antrieb und Weichenzungen durch die Stell- und Festhaltekupplung getrennt. Ist die Auffahrkraft größer als die Festhaltekraft, so wird nach Überwindung der Kraft die Triebscheibe von dem Schneckenkranz getrennt, damit der Antrieb nicht beschädigt wird (Bild 9d).



Die Zungenüberwachung im elektrischen Weichenantrieb hat wie im mechanischen Antrieb die Aufgabe, die richtige Lage beider Weichenzungen zu überprüfen, nur die anliegende Zunge festzuhalten und bei Bruch der Zungenverbindungsstange eine gefahrbringende Annäherung der abliegenden Zunge an die Backenschiene zu verhindern. Sie ist im elektromechanischen Stellwerk nur soweit anders, als in die Ausschnitt der Zungenprüferstangen, die auch hier mit einem weiten Ausschnitt für die abliegende und einem engen für die anliegende Zunge versehen sind, Riegelhaken eingreifen, die von den Schalthebeln des Antriebsschalters über kleine Verbindungslaschen bewegt werden (Bild 10).



In den Endlagen des Antriebes drückt der in den Ausschnitt der Stellscheibe eingefallene Schalthebel den Riegelhaken in den entsprechenden Ausschnitt der Zungenprüferstange. Bei Beginn der Stellbewegung wird der Schalthebel durch die Stellscheibe ausgehoben und hiermit gleichzeitig der mit dem Schalthebel gelenkig verbundene Riegelhaken aus den Ausschnitten der Zungenprüferstange gedrückt. Die Weiche kann nun umgestellt werden. Am Ende der Stellbewegung gibt die Festhaltescheibe die Gleitrolle des anderen Schalthebels frei, der dann in den Ausschnitt der Festhaltescheibe einfällt. Dabei wird der entsprechende Riegelhaken in die Riegelstangenausschnitte geführt.

Folgt eine Zunge der Stellbewegung nicht, so kann der Riegelhaken nicht einfallen und der Schalthebel nicht umschalten, wodurch sich eine Störung an der Weichenüberwachungseinrichtung bemerkbar macht. Der Zungenprüfer ist auffahrbar, d. h., beim Auffahren der Weiche gleitet der Schalthebel aus dem entsprechenden Ausschnitt der Festhaltescheibe heraus und der hiermit verbundene Riegelhaken wird aus den Ausschnitten der Zungenprüferstange herausgehoben, sodass keine Zerstörung an den Zungenprüferstangen eintreten können.

5. Gleichstrom-Weichenantrieb S & H 60

Der Gleichstrom-Weichenantrieb S & H 60 (Bild 11) ist eine Weiterentwicklung des Antriebes S & H 23 nach 1945 mit neuen Fertigungsmethoden und dem gleichzeitigen Ziel, den Unterhaltungsaufwand zu verringern.



Er unterscheidet sich von dem Antrieb S & H 23 durch einen Stahlblechdeckel mit seitlichen Abschrägungen und Verstärkungsrippen, einseitige Schneckenlagerung, längere Riegelhaken (186 mm), Zungenprüferstangen für Weichen mit 149 mm bis 169 mm Zungenaufschlag, Reibungskupplung: Metallring mit Bremsbelag aus Jurid (keine Schmierung).

Der Antrieb gleicht im übrigen im Prinzip und in der Wirkungsweise dem vorher beschriebenen Antrieb S & H 1923.

6. Gleichstrom-Weichenantrieb S 700

a) Allgemeines

Weitere Forderungen an den Weichenantrieb zwangen zu einer nochmaligen Neukonstruktion, die gegenüber den in den Ziffern 4 und 5 beschriebenen Ausführungen folgende wesentliche Verbesserungen aufweist:

Einbau von Dauerschmierungen.
Erhöhung der Festhaltekraft auf 700 kp.
Einbau einer geschwindigkeitsunabhängigen Auffahrkupplung.



Der Antrieb ist hierdurch weitgehend wartungslos geworden, außerdem können bei diesem Antrieb die jährlichen Untersuchungen und Korrekturen an den Federzungenweichen entfallen.

b) Aufbau (Bild 12)

Der Weicheantrieb besteht aus dem Gehäuse (1), dem verschließbaren feuerverzinkten Gehäusedeckel (2), der Abdeckung für die Schalteinrichtung (3), der Abdeckeinrichtung (4), dem Motorritzel (5), dem Zahnrad (6), dem Motor (7), dem Lagerbock (8), der Schnecke (9), der Stell- und Festhaltekupplung (10), der Achse (11), dem Sicherungsblech (12), der Handkurbelsperre (13)*, dem Kabelendverschluß (14), dem Schlüssel (15)*, dem Deckel (16), der Schalteinrichtung (17), den Kontaktrollen (18), der Verbindungslasche (19), den Riegelhaken (20), dem Führungsflansch (21), der Führungsmuffe (22), dem Abstreifer (23), den Zungenprüferstangen (24), der Zahnstange (25), der mechanischen Endlagen-Anzeige ¹) (26) und der Schauglasklappe ¹) für die mechanische Endlagen-Anzeige (27).

* nur bei Drehstromantrieben
¹) werden neuerdings nicht mehr eingebaut

c) Arbeitsweise (Bild 12)

Die Arbeitskraft des Motors (7) wird über das Stirnradgetriebe und die Schnecke (9) auf das Schneckenrad der Stell- und Festhaltekupplung (10) und durch ein Zahnrad (6) auf die Zahnstange (25) übertragen. Die Zahnstange ist durch die Stellstange mit der Schieberstange der Weiche verbunden. Zwischen dem Schnecken- und Zahnstangengetriebe ist die automatische Stell- und Festhaltekupplung eingeschaltet. Sie hat die Aufgabe, die Stellkraft über eine einstellbare Reibungskupplung zu übertragen, die Antriebsendlage durch die Festhaltung der Zahnstange zu sichern und die Festhaltung zu beseitigen, wenn z. B. beim Auffahren die Festhaltekraft 1100 kp übersteigt. Außerdem steuert die Kupplung die Motorkontakte.

Die Zahnstange bewegt über die Stellstange die Weichenzungen. Die Festhaltekraft liegt so hoch über der max. Stellkraft des Antriebes, dass eine umgestellte Weiche mit Sicherheit in ihrer Endlage festgehalten wird. Spannungen in den Zungen, die zusammen mit dem Umstellwiderstand der Weiche die max. Stellkraft überschreiten, so dass der Weichenantrieb die Weiche nicht umstellen kann, werden dem Stellwerk durch Ausbleiben der Endlagenüberwachung angezeigt. Die Zungenprüferstangen (24) sind über Zungenprüferstellstangen mit den Weichenzungen verbunden und überwachen, ob die Weichenzungen die Endlage erreicht haben. Nach Erreichen der Endlagen wird der Motor durch Motorkontakte abgeschaltet. Die jeweilige Weichenendlage wird vom Antrieb ins Stellwerk gemeldet. Werden die Endlagen nicht erreicht, läuft der Antrieb in der Kupplung. Nach etwa 6 Sek. Wird der Stellstrom abgeschaltet, und es ertönt der Weichenwecker.

Bei Störungen kann der Weichenantrieb mit einer Handkurbel umgestellt werden. Die Endlage wird durch die mechanische Endlagen-Anzeige (26) in einem Schauglas im Deckel des Weichenantriebes angezeigt.

d) Stellvorgang

Das Motordrehmoment – Bilder 12 und 13 – wird über das Stirnradvorgelege, Motorritzel (5) und Zahnrad (6), die Schnecke (9), den Schneckenkranz (37) auf den Spannring (38) übertragen. Der Federhebel (41) am Spannring greift an den Anschlag (36b) der Stellscheibe (36). Die Stellscheibe hebt über ihre Aushebeschräge (36a) die Gleitrolle (43b) aus der Aushebeschräge (45a) der Festhaltescheibe (35) heraus. Die Festhaltescheibe ist somit entsperrt. Durch das Ausheben der Rolle schaltet der Schalthebel (43) zunächst den einen Motorkontakt (44) oder (46) um. Dann nimmt der Federhebel (41) über den Anschlag (36b) die Festhaltescheibe mit. Die Drehbewegung der Festhaltescheibe wird über die Festhaltefeder (40), die durch die Führungslager (35b) und (39a) zwischen Festhalte- und Triebscheibe gehalten ist, auf die Triebscheibe (39) übertragen. Das mit der Triebscheibe verbundene Zahnrad (39c) überträgt die Stellkraft auf die Zahnstange (25). Beim Erreichen der Endlage fällt die Gleitrolle (43b) in den Ausschnitt (35a) der Festhaltescheibe (35) ein, und erst dann schaltet der zweite Motorkontakt (44) oder (46) um.



e) Auffahrvorgang (Bilder 13 und 14)

Der Auffahrvorgang wird dann eingeleitet, wenn die beim Auffahren entstehende Auffahrkraft die Festhaltekraft übersteigt. Die Auffahrkraft überträgt sich über die Stellstange auf die Zahnstange (25). Die Zahnstange dreht das Zahnrad (39c) und die damit verbundene Triebscheibe (39).  Triebscheibe und Festhaltescheibe (35) sind durch die vorgespannte Festhaltefeder (40) miteinander gekuppelt. Da die Festhaltescheibe durch die eingefallene Gleitrolle (43b) gesperrt ist, während sich die Triebscheibe (39) bereits dreht, wird die Festhaltefeder (40) zusammengedrückt.
Die Auffahrscheibe (45) ist mit der Triebscheibe (39) durch zwei Mitnehmerbolzen (39b) gekuppelt und folgt damit zwangsweise der Drehbewegung. Durch die Aushebeschräge (45a) der Auffahrscheibe wird die Gleitrolle (43b)  aus der Sperrfläche (35a)  der Festhaltescheibe gehoben. Damit ist die Festhaltescheibe entsperrt und kann sich bewegen. Die Festhaltefeder (40) entspannt sich. Durch die herausgehobene Gleitrolle (43b) schaltet der Schalthebel (43) die Motorkontakte (44) oder (46) um.
Die Festhaltefeder besteht aus Tellerfedern, die in Doppelschichtung zu einer Federsäule aneinandergereiht sind.





Bild 15 zeigt den Aufbau des Antriebsschalters und dessen Stellung in der Plus- und Minusstellung des Weichenantriebes sowie nach dem Auffahren des Weichenantriebes.

Der Antriebsschalter besteht aus den linken und rechten Schalteinrichtungen (48), den linken und rechten dreiarmigen Schalthebeln (43) mot den Gleitrollen (43b) und der Kontaktrolle (43c) sowie den Motorkontakten (44) M 1 und M 2 und (46) M3 und M4, über die der Überwachungs- und Stellstrom fließt. In Plusstellung der Weiche (Bild 15 unten) ruht die Gleitrolle (43b) des rechten Schalthebels in dem entsprechenden Ausschnitt (35a)der Festhaltescheibe (35). Über die geschlossenen Motorkontakte M1 und M4 fließt der Überwachungsstrom und nach dem Umlegen des Weichenhebels über Motorkontrakt M4 der Stellstrom. Sobald der Antrieb angelaufen ist, schalten die Motorkontakte M1 und M2 um. Die Motorkontakte M3 und M4 schalten erst um, wenn der Antrieb die Endlage erreicht hat. Über die Kontrakte M2 und M3 fließt dann der Überwachungsstrom. Beim Auffahren der Weiche aus der Minusstellung (Bild 15 oben rechts) dreht sich die Auffahrscheibe (45). Hierdurch wird die Gleitrolle des linken Schalthebels aus dem Ausschnitt gehoben, und die Motorkontakte M1 und M2 schalten um.

f) Zungenüberwachung

Zur Endlagenüberwachung der Weichenzungen wird der Antrieb mit Einrichtungen für eine Zungenüberwachung ausgerüstet. Diese bestehen aus den oberen und unteren Zungenprüferstangen (24), der Führungsmuffe (22), den Riegelhaken (20) und den einstellbaren Verbindungslaschen (19). Die Zungenprüferstangen sind mit Ausschnitten versehen, in die nach Erreichen der Weichenendlagen die Riegelhaken (20) einfallen. Die Riegelhaken sind durch die einstellbaren Verbindungslaschen mit den Schalthebeln verbunden. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Überwachungsmeldung nur dann erscheint, wenn Weichenantriebs- und Weichenendlage übereinstimmen. Der Abstand zwischen Sperrfläche (28) und Riegelhaken darf 2,5mm nicht überschreiten. Die Zungenprüferstangen sind mit Mitnehmerstücken ausgerüstet, die bei Bruch einer Prüferstange sicherstellen sollen, dass dieser Mangel als Störung und nicht als Ordnungsstellung angezeigt wird. Durch sie wird die gebrochene Zungenprüferstange beim Umstellen so weit verschoben, dass der Riegelhaken (20) nicht in einen Ausschnitt einfallen kann.

Die Ausschnitte in den Zungenprüferstangen sind so bemessen, dass ein unzulässiger Abstand zwischen anliegender Weichenzunge und Backenschiene, ein nicht zulässiger Zungenaufschlag sowie eine nicht ausreichende Überdeckung am Spitzenverschluss als Störung angezeigt wird. Sie sind ferner so ausgebildet, dass beim Auffahren kein Verklemmen der eingefallenen Riegelhaken auftritt, bei einem Bruch der Stellstange der eingefallene Riegelhaken die Zungenprüferstange festhält, so dass noch eine für die Sicherheit ausreichende Überdeckung am Spitzenverschluss gewährleistet ist.