DE179524C

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Publication number: DE179524C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- M 179524 KLASSE 2\d. GRUPPE

konstanter Geschwindigkeit.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Februar 1904 ab.

Das vorliegende Getriebe besteht aus einem beliebigen Antriebsmotor und zwei zusammengeschalteten Dynamomaschinen. Jede dieser Maschinen ist mit einem der drei Teile eines Differentialgetriebes gekuppelt. Durch elektrische Reglung der Dynamomaschinen wird die Geschwindigkeit der einen Dynamomaschinenwelle, die gleichzeitig zur Kraftabgabe dient, nach Bedarf innerhalb weiter

ίο Grenzen geändert.

Unter diesen Bedingungen ist die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle die Resultante zweier Geschwindigkeiten: i. derjenigen des Antriebsmotors, 2. derjenigen der einen Dynamomaschinen, die nicht auf der angetriebenen Welle sitzt.

Bei bekannten derartigen Einrichtungen ist die eine der beiden Dynamomaschinen mit der Motorwelle verbunden, bei dem Erfindungsgegenstande dagegen steht diese Dynamomaschine mit der angetriebenen Welle in Verbindung. Wenn man daher die getriebene Welle stillsetzt, so drehen sich im ersteren Falle beide Dynamomaschinen, und die auf der Motorwelle befindliche Dynamomaschine kann nicht dazu verwendet werden, eine elektrische Bremswirkung direkt auf die getriebene Welle auszuüben, während im letzteren Falle (dem vorliegenden) sich nur eine einzige Dynamomaschine dreht und die andere zum direkten Bremsen der angetriebenen Welle auf elektrischem Wege benutzt werden kann.

Die zweite Dynamomaschine erzeugt bei den bekannten Einrichtungen ein Drehmoment, das in einem konstanten Verhältnis zu dem Drehmoment der getriebenen Welle steht, während sie im vorliegenden Falle ein Drehmoment hervorruft, daß zu dem der Motorwelle in einem konstanten Verhältnisse steht.

Wenn die Leistung des Antriebsmotors konstant ist, und die auf die getriebene Welle ausgeübte Widerstandsdrehkraft wechselt, wie dies bei Automobilfahrzeugen der Fall ist, so wird das Drehmoment, welches die erwähnte zweite Dynamomaschine auf die Räder des Differentialgetriebes ausübt, veränderlich sein, während es in diesem Falle beim Erfindungsgegenstande konstant ist. Es wird also hier das Getriebe unter günstigeren Bedingungen arbeiten.

Die von der erwähnten zweiten Dynamomaschine aufgenommene Leistung wird, wenn sie als Motor wirkt, bei der bekannten Einrichtung direkt auf die Antriebswelle übertragen, wogegen sie beim Erfindungsgegenstande auf die getriebene Welle übertragen wird. Es findet daher in diesem Falle bei der vorliegenden Einrichtung durch die erst erwähnte Dynamomaschine eine bessere Ausnutzung der Motorkraft statt.

Endlich verbraucht in diesem Falle bei der bekannten Einrichtung die zweite Dynamomaschine einen Teil der Motorleistung und der Leistung der ersten Dynamomaschine,

während beim Erfindungsgegenstande die zweite Dynamomaschine bloß einen Teil der Motorleistung allein verbraucht, d. h. einen viel kleineren Betrag an Leistung als bei der bekannten Einrichtung.

Die Geschwindigkeit regelt sich durch Einwirkung auf die elektromotorische Kraft der Dynamomaschinen.

Fig. I zeigt im Schnitt eine Ausführungsform der Einrichtung.

Fig. 2 und 3 zeigen zwei Arten zur elektrischen Verbindung der Dynamomaschinen untereinander. ·. '

Fig. 4 zeigt im Schnitt ein. Differentialgetriebe. . .

In Fig. ι treibt der Motor M ein Winkelzahnrad a. Dieses Rad α kämmt in zwei Satellitenrädern k, k^l, die auf einer Stütze L ■sitzen, welche auf der angetriebenen und gleichzeitig mit dem Anker B der Dynamomaschine ι verbundenen Welle K befestigt ist. Die Satelliten k, k¹ kämmen mit einem Winkelrad /, das auf einer hohlen, über Welle K gesteckten Welle J sitzt. Auf letztere ist der Anker F der Dynamomaschine 2 aufgekeilt. ..

Dreht sich das Rad α mit der Geschwindigkeit F des Motors M, das Rad/ mit der Geschwindigkeit F² der Dynamomaschine 2, so wird die Welle K mit der Geschwindigkeitsresultante F¹ der Stütze L der Satelliten k, k^l mit fortgerissen:

F¹= .

Zur Vereinfachung nehmen wir die Geschwindigkeit F des Motors als konstant an. Um die Geschwindigkeit F¹ der angetriebenen Welle zu verändern, würde es genügen, auf die Geschwindigkeit· F² der Dynamomaschine 2. einzuwirken.

Um die Geschwindigkeit zu regeln, können die Anker der Dynamomaschine, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, in Serie verbunden sein, während die Felderregung durch eine Akkumulatorenbatterie erfolgt.

Zunächst nehmen wir an, daß die Erregungen konstant bleiben und daß die elektromotorische Kraft der Dynamomaschinen durch Verschiebung der Bürsten, ohne Änderung der Verbindungen nach Fig. 2, geregelt werde. Steht die Welle K still, so erhält man

F¹ = ο und V²=—V.

Die Dynamomaschine 1 steht still, und die Dynamomaschine 2 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie der Motor und im entgegengesetzten Sinne. Da die Bürsten der Dynamomaschine 2 sich in der Stellung befinden, wo die elektromotorische Kraft gleich 0 ist, so zirkuliert kein Strom in den Ankern. Die Bürsten der Dynamomaschine 1 befinden sich in der Stellung, wo die elektromotorische Kraft ihren Höchstwert erreicht.

Wenn man die Bürsten der Dynamomaschine 2 verschiebt, so entsteht eine gewisse elektromotorische Kraft; sie wird ein Erzeuger und arbeitet auf die Dynamomaschine ι, welche auf die Welle K als Motor wirkend eine Drehkraft ausübt, die um so größer ist, je stärker der von 2 gelieferte Strom ist. Der Antrieb der Dynamomaschine 2 erfolgt durch den Motor M mittels des Differentialgetriebes. Folglich übt der Motor M- auf die Stütze L der Satelliten und auf die Welle K eine Drehkraft aus, die zu derjenigen der Dynamomaschine 1 hinzukommt und die ebenfalls um so größer ist. je stärker der von der Dynamomaschine 2 erzeugte Strom bezw. deren elektromotorische Kraft ist. Wenn die Summe der Drehmomente größer ist als das Widerstandsmoment der Welle K, so setzt sich diese im Sinne des Antriebsmotors M in Bewegung. Die Geschwindigkeit F¹ der Welle K und der 85' Dynamomaschine 1 . wächst in dem Maße, wie die Geschwindigkeit F² der" in umgekehrtem Sinne . wie der Motor M- laufenden Dynamomaschine 2 abnimmt.

Durch Fortsetzung der Verschiebung der Bürsten der erzeugenden Dynamomaschine 2 bis zur Stellung aufs Maximum verkleinert man die negative Geschwindigkeit F² dieser Dynamomaschine und vergrößert die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle F¹. Wenn die Bürsten der Dynamomaschine 2 sich in der Stellung befinden, wo die elektromotorische Kraft aufs Maximum gebracht ist, so läßt man sie in dieser Stellung und verschiebt die Bürsten der treibenden Dynamomaschine 1, so daß ihre elektromotorische Kraft, die derjenigen der erzeugenden Dynamomaschine 2 entgegengesetzt ist, vermindert wird. Infolgedessen steigt die Stromstärke der Dynamomaschine 2, so daß die Drehzahl der letzteren weiter abnimmt und die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle wächst.

Für alle negativen Geschwindigkeiten F² der- Dynamomaschine 2 ist diese erzeugend. Sie überträgt auf die Dynamomaschine I, welche treibend ist, die Leistung, welche sie vom Antriebsmotor M durch das Differentialgetriebe erhält.

Die von der Dynamomaschine 2 auf das Rad / des Differentialgetriebes ausgeübte Drehkraft ist gleich der Drehkraft, die der Motor M dem Rade α erteilt. Da die Dynamomaschine 2 als Stromerzeuger auf das Rad/ bremsend wirkt, so ist ohne weiteres 12g

klar, daß die von ihr und dem Antriebsmotor M auf die Räder j bezw. α ausgeübten Drehkräfte im gleichen Sinne wirken. Die treibende Drehkraft, welche auf die Stütze L der Satelliten einwirkt, die auf der angetriebenen Welle K aufgekeilt ist, ist die Resultante der Drehkraft auf α und j; sie ist also doppelt so groß als eine derselben, da beide gleich sind. Sie ist also auch doppelt

ίο so groß als die Drehkraft des Motors M. Jener Drehkraft fügt sich auf der Welle K diejenige der Dynamomaschine ι hinzu. Die Summe der Drehkraft auf K ist also gleich der doppelten Drehkraft des Motors, welche um diejenige der Dynamomaschine I vergrößert wird.

Wenn die elektromotorische Kraft der Dynamomaschine ι beinahe bis auf Null verringert ist, hat sie keine motorische Wirkung mehr; ihre Drehkraft ist Null. Die Dynamomaschine 2 dreht sich mit geringer Geschwindigkeit, damit sie auf das Rad j eine Drehkraft gleich derjenigen des Motors und in demselben Sinne ausübt. Die Drehkraft der angetriebenen Welle, die mit einer Geschwindingkeit F¹ etwas niedriger als die

Geschwindigkeit —- sich umdreht, ist das'

Doppelte der Drehkraft des Motors.

Nachdem man die elektromotorische Kraft der Dynamomaschine ι beinahe bis auf Null verringert hat, kann man sie dann im umgekehrten Sinne so anwachsen lassen, daß sie sich zu derjenigen der Dynamomaschine 2 hinzufügt, um den Strom zu verstärken. Indem man den Strom verstärkt, wird die Triebdrehkraft größer als die Widerstandsdrehkraft sein.' Die Geschwindigkeit von K wird anwachsen, diejenige der Dynamomaschine 2, welche klein und negativ war, wird sich noch mehr verringern. Bei einem bestimmten Wert der elektromotorischen Kraft der Dynamomaschine 1 wird die Dynamomaschine 2 ganz still stehen (V'² = o).

Die Dynamomaschine 1, die vorher als Motor treibend wirkte, läuft nunmehr als Stromer-

V
zeuger, und es ist F¹ = Fährt man fort, die

elektromotorische Kraft der Dynamomaschine 1 im gleichen Sinne wie vorher zu vergrößern, so nimmt die Geschwindigkeit F¹ der angetriebenen Welle zu, während die Dynamomaschine 2 sich jetzt mit der positiven Geschwindigkeit F² in umgekehrtem Sinne dreht und eine elektromotorische Kraft erzeugt, die derjenigen der Dynamomaschine 1 entgegengesetzt ist. Bei allen-positiven Geschwindigkeiten F² der Dynamomaschine 2 absorbiert die erzeugende Dynamomaschine 1 einen Teil der der angetriebenen Welle K übertragenen Leistung und überträgt diese auf die treibende Dynamomaschine 2.

Die Triebdrehkraft auf die angetriebene Welle K ist gleich der doppelten Drehkraft auf die Stütze L der Satelliten nach Abzug der Widerstandsdrehkraft der erzeugenden Dynamomaschine 1. Sie ist also gleich der doppelten Drehkraft des Motors, um die Drehkraft der Dynamomaschine 1 verringert.

Man wird die Geschwindigkeit F¹ der Welle K vergrößern, indem man die Bürsten der Dynamomaschine 1 verschiebt bis zu der Stellung, wo die elektromotorische Kraft ein Maximum ist. Schließlich wird man auf die Dynamomaschine 2 einwirken und dadurch F² und folglich F¹ durch leichte Verschiebung der Bürsten vergrößern. ■

Sobald die angetriebene Welle sich mit der Geschwindigkeit F dreht, werden auch die anderen Wellen diese Drehzahl aufweisen, gleichsam als wenn-alle Maschinen starr miteinander "gekuppelt wären; die Triebräder laufen nicht eins auf dem anderen. Die Dy~ namomaschine 1 als Erzeugerin wird die Hälfte der Leistung des Motors M absorbieren und sie auf die treibende Dynamomaschine 2 übertragen. Wenn man den Verlust in den Dynamomaschinen vernachlässigt, ist die Drehkraft auf der angetriebenen Welle gleich der Drehkraft des Motors M.

Die Reglung der elektromotorischen Kraft der Dynamomaschinen kann außer durch Bürstenverschiebung auch durch Veränderung des Feldes oder nach irgend einem anderen Verfahren erfolgen.

Die Erregung der Dynamomaschinen kann getrennt, wie in Fig. 2, oder in Serie, wie in Fig. 3, oder in anderer Weise vor sich gehen.

Der Motor oder die Dynamomaschine 2 können mit den Satelliten statt mit einem Seitenrad verbunden sein. Ebenso kann die angetriebene Welle mit einem Seitenrad anstatt mit Satelliten in Verbindung stehen.

Das Differentialgetriebe mit konischen Rädern nach Fig. 1 kann man durch ein solches mit zylindrischen Zahnrädern, wie es in Fig. 4 dargestellt ist ersetzen.

Die Lage der Dynamomaschinen zu dem Getriebe kann verschieden sein. Man kann den Dynamomaschinen ein gemeinsames Gehäuse und selbst eine gemeinsame Erregung geben. Gleich- oder Wechselstromdynamomaschinen können Anwendung finden.

Claims

115 Patent-Anspruch:

Vorrichtung zur elektrischen Reglung der Geschwindigkeit einer Welle mittels eines Differentialgetriebes unter Benutzung

einer beliebigen Antriebskraft von konstanter Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden Geschwindigkeitskomponenten des Dififerentialgetriebes die eine von der Antriebsmaschine und die andere von einer elektrischen Maschine geliefert wird, die mit einer zweiten, mit der angetriebenen Welle gekuppelten, elektrischen Maschine auf einen gemeinsamen Stromkreis arbeitet und ebenso wie die erste eine regelbare elektromotorische Kraft besitzt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.