DE1259164B - Drive arrangement with high speed control range, especially for test stands - Google Patents
Drive arrangement with high speed control range, especially for test standsInfo
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Description
Antriebsanordnung mit hohem Drehzahlsteuerbereich, insbesondere für Prüfstände Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung mit hohem Drehzahlsteuerbereich, insbesondere für Prüfstände, mit mindestens einem die Drehzahl kontinuierlich verändernden Steuerglied mit relativ kleinem Drehzahlsteuerbereich, der unter Verwendung von schaltbaren Ubersetzungsgliedern mit den Ubersetzungsverhältnissen il, i2 usw. sowie von mindestens einem Planetenrädersatz mit dem Übersetzungsverhältnis zwischen Sonne und Hohlrad mehrfach durchlaufen werden kann.Drive arrangement with high speed control range, in particular for test stands at least one planetary gear set with the gear ratio can be passed through several times between the sun and the ring gear.
Bei bekannten Antrieben, z. B. nach den Patenten 828 187, 1036 636, 1125 247 und dem französischen Patent 1088 976 wird als Steuerglied meist ein Getriebe oder ein Hilfsmotor mit veränderlicher Drehzahl verwendet. Bei diesen Anordnungen wird aber der Steuerbereich nur einmal durchlaufen, d. h., er ist verhältnismäßig klein. Anordnungen der eingangs genannten Art dagegen haben Keilriemen-oder Kettengetriebe oder andere Wandler, und demnach den Nachteil, daß die Steuerung dieser Wandler oft nicht einfach bzw. im Aufbau recht kompliziert und störanfällig ist. Außerdem sind derartige Getriebe für größere Antriebsleistungen meist sehr groß und schwer. Der gesamte Steuerbereich ist auch in den meisten Fällen beschränkt, wenn man nicht einen übermäßigen Aufwand an Schaltgliedern und Steuermitteln für diese treffen will.In known drives, e.g. B. according to patents 828 187, 1036 636, 1125 247 and the French patent 1088 976, a gear or an auxiliary motor with variable speed is usually used as a control element. In these arrangements, however, the control area is passed through only once, ie it is relatively small. In contrast, arrangements of the type mentioned at the outset have V-belt or chain gears or other converters, and consequently have the disadvantage that the control of these converters is often not simple or has a very complicated structure and is prone to failure. In addition, such transmissions are usually very large and heavy for larger drive powers. The entire control range is also limited in most cases, if one does not want to meet an excessive expenditure of switching elements and control means for them.
Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gestellt, die obigen Nachteile zu vermeiden. Sie strebt ferner eine Antriebsanordnung an, bei der möglichst viele einfache und konstruktiv leicht zu beherrschende Teile verwendet werden können.The invention has set itself the task of solving the above disadvantages to avoid. It also aims at a drive arrangement in which as many as possible simple and structurally easy to control parts can be used.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei den eingangs genannten Anordnungen dadurch gelöst, daß ein an sich bekannter, in seiner Drehzahl beschränkt und kontinuierlich veränderbarer Antriebsmotor selbst als Steuerglied dient, und daß dieser Motor einerseits durch ein erstes Zahnradvorgelege mit dem Übersetzungsverhältnis il mit der Welle eines an sich bekannten, in seiner Drehzahl konstanten Hilfsmotors kuppelbar und andererseits mit der Sonne des Planetenrädergetriebes fest verbunden ist, dessen mit der Sonne kuppelbares Hohlrad den Abtrieb bildet und dessen Träger durch ein zweites Zahnradvorgelege mit dem Übersetzungsverhältnis i2 mit der Welle des Hilfsmotors in ständiger Treibverbindung steht, wobei die Gesamtübersetzung i = il - i2 der beiden Zahnradvorgelege nur unwesentlich kleiner ist als der Wert des Planetenrädergetriebes. In den Übersetzungsverhältnissen und bedeutet S die Sonne, H das Hohlrad und T den Träger des Planetenrädergetriebes.This object is achieved according to the invention in the aforementioned arrangements in that a known per se, limited in its speed and continuously variable drive motor itself serves as a control member, and that this motor on the one hand by a first gear transmission with the transmission ratio il with the shaft of a The auxiliary motor known per se, constant in its speed, can be coupled and on the other hand is firmly connected to the sun of the planetary gear, whose ring gear, which can be coupled to the sun, forms the output and whose carrier is in constant driving connection with the shaft of the auxiliary motor through a second gear train with the gear ratio i2 , whereby the total gear ratio i = il - i2 of the two gear reduction units is only insignificantly smaller than the value of the planetary gear. In the gear ratios and S means the sun, H the ring gear and T the carrier of the planetary gear.
Durch die Erfindung wird zunächst infolge der Verwendung an sich bekannter Motoren für die Funktion des Steuergliedes der Gesamtaufbau sowie die Steuerung selbst stark vereinfacht. Dabei ist in .erster Linie an einen Drehstrom-Nebenschlußmotor bekannter Bauart als Antrieb und an einen Drehstrom-Kurzschlußläufermotor als Hilfsmotor gedacht. Ferner läßt sich nach der Erfindung - meist sogar unter Verwendung üblicher Bauteile - eine sehr große Gesamtübersetzung erreichen, wie im folgenden näher erläutert werden soll.The invention initially becomes more known per se as a result of the use Motors for the function of the control element of the overall structure as well as the control itself greatly simplified. It is primarily a three-phase shunt motor known design as a drive and to a three-phase squirrel cage motor as an auxiliary motor thought. Furthermore, according to the invention - mostly even using conventional Components - achieve a very large overall ratio, as explained in more detail below shall be.
Ausgehend von den Anordnungen, bei denen der Steuerbereich eines Getriebegliedes mehrfach durchlaufen wird, würde es einleuchten, auch hier den Steuerbereich am Motor stets voll auszunutzen. Ebenso würde es einleuchten, die Kupplungen beim Umkehren der Steuerbereiche stets im Gleichlauf zu schalten. Wenn man diese Gesichtspunkte auch bei der vorliegend vorgeschlagenen Anordnung anwendet, so würde sich ergeben: worin n, die konstante Drehzahl des Hilfsmotors, n ","x die höchste Antriebsdrehzahl und n",i" die kleinste Antriebsdrehzahl bedeutet. Damit ist aber Das heißt also, die Übersetzung beider Zahnradvorgelege wäre auf die Größe des Steuerbereiches am Motor beschränkt, der seinerseits nicht groß ist. Die Erfindung macht sich nun einen anderen Gedankengang zu eigen. Sie verzichtet auf das vollständige Ausfahren des Steuerbereiches zugunsten einer insgesamt größeren Drehzahlspanne. Man kann nämlich in diesem Fall mit der Ubersetzung der beiden Zahnradvorgelege so nahe wie möglich an den Wert T der Ubersetzung des Planetenrädergetriebes hei ankommen, die sich konstruktiv stets in gewissen Grenzen bewegen wird. Dadurch lassen sich - wie das nachfolgende Zahlenbeispiel beweisen wird - ganz erhebliche Drehzahlspannen erreichen. Bevorzugt wird dann bei der Aufteilung der gesamten Übersetzung auf die beiden Vorgelege eine derartige Lösung, daß das Übersetzungsverhältnis il des ersten Zahnradvorgeleges gleich oder kleiner ist als das Verhältnis von Maximaldrehzahl des Antriebsmotors zur konstanten Drehzahl des Hilfsmotors. Besonders zweckmäßig wird es dabei sein, wenn il nur unwesentlich kleiner ist als das erwähnte Drehzahlverhältnis.On the basis of the arrangements in which the control range of a transmission link is passed through several times, it would be obvious to always fully utilize the control range on the engine here as well. It would also make sense to always switch the clutches in synchronism when reversing the control ranges. If one also applies these points of view to the presently proposed arrangement, the result would be: where n, the constant speed of the auxiliary motor, n "," x the highest drive speed and n ", i" the lowest drive speed. But with that In other words, the translation of both gear units would be limited to the size of the control area on the engine, which in turn is not large. The invention now adopts a different line of thought. It dispenses with the complete extension of the control range in favor of an overall larger speed range. In this case you can get as close as possible to the value T of the ratio of the planetary gear set, which will always move within certain limits in terms of design. In this way - as the following numerical example will prove - very considerable speed ranges can be achieved. When dividing the entire gear ratio between the two back gears, a solution is preferred such that the gear ratio il of the first gear back gear is equal to or less than the ratio of the maximum speed of the drive motor to the constant speed of the auxiliary motor. It will be particularly useful if il is only insignificantly smaller than the mentioned speed ratio.
Bei einer Ausführungsform nach der Erfindung ist zwischen dem Abtriebsrad des ersten Zahnradvorgeleges und dem Antriebsrad des zweiten Zahnradvorgeleges auf der Welle des Hilfsmotors eine erste Kupplung und auf der nach der Abtriebsseite hin über das Sonnenrad hinaus verlängerten Antriebswelle eine zweite Kupplung angeordnet. Diese beiden Kupplungen können als an sich bekannte Lamellenreibungskupplungen ausgebildet sein, obwohl - da sie bei Gleichlauf geschaltet werden - auch einfachere Kupplungsbauarten, z. B. Konuskupplungen, denkbar wären.In one embodiment according to the invention is between the driven gear of the first gear reduction and the drive wheel of the second gear reduction the shaft of the auxiliary motor a first clutch and on the after the output side A second clutch is arranged on the drive shaft extended beyond the sun gear. These two clutches can be designed as disk friction clutches known per se although - since they are switched with synchronism - also simpler coupling types, z. B. cone couplings would be conceivable.
Zweckmäßigerweise bildet das Hohlrad des Planetenrädergetriebes auf der Abtriebsseite ein die zweite Kupplung in sich einschließendes Gehäuse, welches in die Abtriebswelle übergeht. Der Abtrieb von diesem Hohlradgehäuse kann naturgemäß auch in anderer Weise, z. B. mittels eines aufgeschnittenen Zahnkranzes, über ein Vorgelege oder einen Schnekkentrieb od. dgl. erfolgen.Appropriately forms the ring gear of the planetary gear the output side a housing enclosing the second clutch, which merges into the output shaft. The output from this ring gear housing can naturally also in other ways, e.g. B. by means of a cut ring gear, via a Back gear or a worm drive or the like. Take place.
Um ein Durchfahren der einzelnen Steuerbereiche ohne Zugkraftunterbrechung sicherzustellen, schlägt die Erfindung eine gegenseitige Verriegelung der Schaltung des Hilfsmotors mit der Kupplungsbetätigung vor. Dies soll erfindungsgemäß derart erfolgen, daß das Schaltorgan zum Ein- und Ausschalten des Hilfsmotors zwangläufig mit den Steuergliedern für die Kupplungsbetätigung derart gekoppelt ist, daß der Hilfsmotor einschaltet, wenn die erste Kupplung ausrückt und ausschaltet, wenn die zweite Kupplung einrückt. Der Hilfsmotor dient erfindungsgemäß dazu, den Träger des Planetenrädergetriebes auf einer konstanten Drehzahl zu halten, während der Antriebsmotor von seiner Maximal- auf seine Minimaldrehzahl heruntergesteuert wird.In order to drive through the individual control areas without interrupting the tractive effort ensure the invention proposes a mutual locking of the circuit of the auxiliary engine with the clutch actuation. According to the invention, this should be done in this way take place that the switching element to switch the auxiliary motor on and off inevitably is coupled to the control members for the clutch actuation in such a way that the Auxiliary motor switches on when the first clutch disengages and switches off when the second clutch engages. The auxiliary motor is used according to the invention to the carrier to keep the planetary gear at a constant speed during the Drive motor is controlled down from its maximum to its minimum speed.
Für die Steuerung der ganzen Antriebsanordnung läßt sich eine Programmsteuerung denken. Da der Antriebsmotor seinen Steuerbereich zumindest teilweise mehrmals durchläuft, sind aber gewisse Maßnahmen zur gegenseitigen Verriegelung der Schaltorgane zweckmäßig. So wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Ausschaltpunkt der ersten Kupplung bei einer Drehzahl des Antriebsmotors liegt, welche gleich der Drehzahl des Hilfsmotors mal dem Übersetzungsverhältnis ii des ersten Zahnradvorgeleges ist und daß das Wiedereinrücken dieser Kupplung so lange gesperrt bleibt, bis der Antriebsmotor wieder auf seine Minimaldrehzahl abfällt. Andernfalls würde nämlich die Drehzahl der Welle des Hilfsmotors entweder zu hoch oder zu niedrig sein, so daß ein Einschalten des Hilfsmotors nicht ohne. Stoß erfolgen könnte.A program control can be used to control the entire drive arrangement think. Since the drive motor passes through its control area at least partially several times, but certain measures for mutual locking of the switching elements are appropriate. It is proposed according to the invention that the switch-off point of the first clutch is at a speed of the drive motor which is equal to the speed of the auxiliary motor times the gear ratio ii of the first gear reduction and that the re-engagement this clutch remains locked until the drive motor is back on its Minimum speed drops. Otherwise the speed of the shaft of the auxiliary motor would be either too high or too low so that switching on the auxiliary motor does not without. Shock could occur.
Zweckmäßigerweise liegt gemäß der Erfindung der Einschaltpunkt der zweiten Kupplung bei einer solchen Drehzahl der Abtriebswelle, die gleich der Drehzahl des Hilfsmotors geteilt durch das Übersetzungsverhältnis i2 des zweiten Zahnradvorgeleges ist. In diesem Fall laufen nämlich alle Glieder des Planetenrädergetriebes mit derselben Drehzahl um, nämlich mit der durch den Hilfsmotor bestimmten Trägerdrehzahl. Dieser Gedanke kann dann noch dahingehend weitergebildet werden, daß auch die erste Kupplung von der Abtriebswelle aus steuerbar ist und ihr Ausschaltpunkt bei einer solchen Drehzahl an der Abtriebswelle liegt, die gleich ist worin n1 dieAntriebsdrehzahl = Hilfsmotordrehzahl - il bedeutet.Expediently, according to the invention, the switch-on point of the second clutch is at such a speed of the output shaft that is equal to the speed of the auxiliary motor divided by the transmission ratio i2 of the second gear train. In this case all elements of the planetary gear drive rotate at the same speed, namely at the carrier speed determined by the auxiliary motor. This idea can then be further developed in such a way that the first clutch can also be controlled from the output shaft and its switch-off point is on the output shaft at such a speed that is the same where n1 is the drive speed = auxiliary engine speed - il.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Danach treibt ein steuerbarer Antriebsmotor 10 über ein erstes Zahnradvorgelege 11 und eine erste Kupplung 12 die Welle 13 eines Hilfsmotors 14 an. Der Antriebsmotor 10 hat eine Minimaldrehzahl von n",;" = 600 und eine Maximaldrehzahl von n",", = 2400 U/Min., d. h., sein Steuerbereich ist 1 :4. Das erste Zahnradvorgelege 11 übersetzt ins Langsame und hat ein Ubersetzungsverhältnis von il = 1,6. Der Hilfsmotor 14 hat eine konstante Drehzahl von n, = 1420 U/Min.An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing. A controllable drive motor 10 then drives the shaft 13 of an auxiliary motor 14 via a first gear train 11 and a first clutch 12. The drive motor 10 has a minimum speed of n ",;" = 600 and a maximum speed of n ",", = 2400 rpm, ie its control range is 1: 4. The first gear train 11 translates into slow speed and has a transmission ratio of il = 1.6. The auxiliary motor 14 has a constant speed of n = 1420 rpm.
Die Welle 15 des Antriebsmotors 10 ist nach der Abtriebsseite hin verlängert und treibt das Sonnenrad 16 eines Planetenrädergetriebes 17 an. Sie trägt ferner die Lamellen einer zweiten Kupplung 18, durch die das Sonnenrad 16 mit dem Hohlrad 19 des Planetenrädergetriebes 17 kuppelbar ist. Das Hohlrad 19 ist zu einem Gehäuse 20 ausgebildet, welches die Kupplung. 18 umschließt und welches in die Abtriebswelle 21 übergeht. Der Planetenrädersatz 17 hat das Übersetzungsverhältnis Auf der Welle 13 des Hilfsmotors 14 ist noch ein zweites Zahnradvorgelege 22 angeordnet, dessen größeres Rad 23 den Träger 24 des Planetenrädergetriebes 17 antreibt. Auch dieses zweite Vorgelege 22 übersetzt ins Langsame. Es hat ein Übersetzungsverhältnis von i2 = 2,0, so daß sich das gesamte Übersetzungsverhältnis der beiden Zahnradvorgelege zu i = il - i2 = 3,2 ergibt.The shaft 15 of the drive motor 10 is extended towards the output side and drives the sun gear 16 of a planetary gear transmission 17. It also carries the plates of a second clutch 18, by means of which the sun gear 16 can be coupled to the ring gear 19 of the planetary gear transmission 17. The ring gear 19 is formed into a housing 20, which the clutch. 18 and which merges into the output shaft 21. The planetary gear set 17 has the transmission ratio On the shaft 13 of the auxiliary motor 14, a second gear train 22 is also arranged, the larger gear 23 of which drives the carrier 24 of the planetary gear train 17. This second back gear 22 also translates slowly. It has a transmission ratio of i2 = 2.0, so that the total transmission ratio of the two gear units is i = il - i2 = 3.2.
Die beiden Kupplungen 12 und 18 sind als an sich bekannte Lamellenreibungskupplungen ausgebildet, und ihre nicht dargestellten Betätigungsorgane sind mit dem ebenfalls nicht dargestellten Schaltorgan des Hilfsmotors 14 und des Antriebsmotors 10 in einer aus den nachfolgenden Ausführungen hervorgehenden Art und Weise gekoppelt.The two clutches 12 and 18 are known per se as multi-plate friction clutches formed, and their actuators, not shown, are also with the switching element, not shown, of the auxiliary motor 14 and of the drive motor 10 in FIG coupled in a manner that emerges from the following explanations.
Beim Anlaufen des Antriebsmotors 10 ist die Kupplung 12 eingerückt und der Hilfsmotor 14 stromlos. Auf diese Weise wird der Träger 24 des Planetenrädergetriebes 17 mit einer Drehzahl angetrieben, die sich aus der minimalen Antriebsdrehzahl und dem Übersetzungsverhältnis der beiden Zahnradvorgelege ergibt. Für diesen Fall erreicht die minimale Abtriebsdrehzahl den Wert Darin bedeutet In diesem Steuerbereich wird jetzt der Antriebsmotor 10 so weit hochgefahren, bis an der Welle 13 die Drehzahl des Hilfsmotors erreicht ist. Dies ist bei einer Antriebsdrehzahl von n, = n, - il = 2272 U/Min.When the drive motor 10 starts up, the clutch 12 is engaged and the auxiliary motor 14 is de-energized. In this way, the carrier 24 of the planetary gear transmission 17 is driven at a speed which results from the minimum drive speed and the transmission ratio of the two gear trains. In this case, the minimum output speed reaches the value In it means In this control range, the drive motor 10 is now ramped up until the speed of the auxiliary motor is reached on the shaft 13. This is at a drive speed of n, = n, - il = 2272 rpm.
der Fall. Für diese Antriebsdrehzahl n, = 2272 U/Min. ergibt sich nun erstens die entsprechende Drehzahl des Planetenräderträgers 24 zu und ferner ergibt sich die entsprechende Drehzahl der Abtriebswelle nach der ersten Formel zu Dieser Bereich stellt gewissermaßen den ersten Gang dar. Da die Welle 13 jetzt genau mit 1420 U/Min. umläuft, wird nunmehr der Hilfsmotor 14 eingeschaltet und die Kupplung 12 ausgerückt. Der Hilfsmotor 14 treibt jetzt weiterhin den Planetenräderträger 24 mit der konstanten Drehzahl von ti,j = 710 U/Min. Der Antriebsmotor 10 wird jetzt von seiner erreichten Drehzahl von n, = 2272 U/Min. wieder in Richtung auf seine Minimaldrehzahl heruntergesteuert. Da hierbei das Sonnenrad 16 am Planetenrädergetriebe 17 bei gleichbleibender Trägergeschwindigkeit langsamer wird, muß sich die Drehzahl am Hohlrad 19 und damit an der Abtriebswelle 21 steigern. Die Abwärtssteuerung des Antriebsmotors 10 wird aber nur so lange fortgesetzt, bis er die Drehzahl des Trägers von 710 U/Min. erreicht. In diesem Fall laufen alle Glieder des Planetenrädergetriebes 17 mit gleicher Drehzahl um, d. h. die Abtriebsgeschwindigkeit wird dann n.?" = 710 U/Min.the case. For this drive speed n = 2272 rpm. The first result is the corresponding speed of the planetary gear carrier 24 and furthermore the corresponding speed of the output shaft results from the first formula This area represents, so to speak, the first gear. Since the shaft 13 is now exactly at 1420 rpm. rotates, the auxiliary motor 14 is now switched on and the clutch 12 is disengaged. The auxiliary motor 14 now continues to drive the planetary gear carrier 24 at the constant speed of ti, j = 710 rpm. The drive motor 10 is now from its reached speed of n = 2272 rpm. downward again towards its minimum speed. Since the sun gear 16 on the planetary gear transmission 17 is slowing down while the carrier speed remains the same, the speed at the ring gear 19 and thus at the output shaft 21 must increase. The downward control of the drive motor 10 is only continued until it reaches the speed of the carrier of 710 rpm. achieved. In this case, all members of the planetary gear train 17 rotate at the same speed, ie the output speed is then n.? "= 710 rpm.
Bei dieser Drehzahl kann nun die Kupplung 18 eingerückt und der Hilfsmotor 14 wieder ausgeschaltet werden. Der Antriebsmotor 10 wird nun wieder auf seine volle Maximaldrehzahl beschleunigt. Auch der Abtrieb erreicht bei gesperrtem Planetenrädergetriebe 17 damit die Maximaldrehzahl n.4""., = 2400 U/Min.At this speed, the clutch 18 and the auxiliary motor can now be engaged 14 can be switched off again. The drive motor 10 is now back to its full Maximum speed accelerated. The output also reaches when the planetary gear is locked 17 thus the maximum speed n.4 ""., = 2400 rpm.
Es ergibt sich also für das gesamte Übersetzungsverhältnis der Wert Dieser Wert kann selbstverständlich durch entsprechende Wahl der Ubersetzungsverhältnisse noch verbessert werden.The result is the value for the entire transmission ratio This value can of course be further improved by selecting the appropriate gear ratios.
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| DE1965D0047651 DE1259164B (en) | 1965-07-03 | 1965-07-03 | Drive arrangement with high speed control range, especially for test stands |
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| DE1965D0047651 DE1259164B (en) | 1965-07-03 | 1965-07-03 | Drive arrangement with high speed control range, especially for test stands |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1259164B true DE1259164B (en) | 1968-01-18 |
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ID=7050568
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| DE1965D0047651 Pending DE1259164B (en) | 1965-07-03 | 1965-07-03 | Drive arrangement with high speed control range, especially for test stands |
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