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Kraftübertragungsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen
zur Übertragung von Kräften, z. B. von einer Antriebswelle auf eine angetriebene
Welle, und bezweckt eine stufenlose Änderung der Geschwindigkeit ohne Verschiebung
von Getrieberädern sowie eine leichte Steuerung der Kraftübertragungsvorrichtung
auch bei schweren Belastungen. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als
kraftübertragendes Mittel feinverteiltes magnetisches Material dient und ein auf
dieses wirkendes, veränderbares magnetisches Kraftfeld vorgesehen ist, welches die
Kraftübertragung steuert, z. B. durch Änderung des das magnetische Kraftfeld erzeugenden
Stromes.
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Eine solche Kraftübertragungsvorrichtung bietet verschiedene Vorteile.
Sie ermöglicht eine automatische stufenlose Steuerung der Geschwindigkeitsverhältnisse
zur Anpassung an Änderungen der Belastung oder sonstiger Betriebsbedingungen. Nach
einer Ausführungsform der Erfindung besteht die Kraftübertragungsvorrichtung aus
einer antreibenden Welle, einer getriebenen Welle und einem Gehäuse, welches feinverteiltes
magnetisches Material enthält, einer in dieses Material eingebetteten Scheibe aus
Metall und einer an dem Gehäuse oder benachbart hierzu angeordneten Wicklung, deren
magnetisches Feld auf das magnetische Material einwirkt, einem elektrischen Stromkreis,
der eine Stromquelle enthält, mit einem einer Funktion der Winkelgeschwindigkeit
der antreibenden Welle darstellenden Wirkungswert, einer zweiten Stromquelle, deren
Wirkungswert eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit der angetriebenen Welle ist,
und Leitungen, die eine veränderliche Impedanz enthalten und die Stromquellen mit
der Wicklung verbinden.
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Das Anwendungsgebiet der Erfindung reicht sehr weit. Sie ist z. B.
anwendbar bei Kraftfahrzeugen,
Diesel- und Dampflokomotiven, bei
Kränen, Aufzügen, Flugzeugmotoren, Propeller- und Kompressorantrieben und -steuerungen,
Geschwindigkeitsreglern, Vorrichtungen zur Begrenzung der Drehkraft oder anderer
Belastungen, aber auch bei leichteren Steuerungs- oder Anzeigevorrichtungen.
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Die Zeichnung zeigt in schematischer Darstellung mehrere Ausführungsformen
der Erfindung. Dabei sind gleichartige Teile mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
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Fig. x ist ein schematischer Schnitt, der eine Ausführung einer Kraftübertragungsvorrichtung
zeigt; Fig. 2 ist ein Schema einer Steuerungsschaltung gemäß der Erfindung; Fig.3
ist ein Schema einer anderen Steuerungsvorrichtung; Fig. 4 ist ein Schaltschema
einer Stromumkehrung; Fig. 5 ist ein Schaltschema einer anderen Steuerungsvorrichtung
mit einer durch die Winkelgeschwindigkeit gesteuerten veränderlichen Impedanz; Fig.
6 ist ein Schaltschema einer anderen Steuervorrichtung; Fig. 7 ist ein Schaltschema
einer weiteren Steuerungsvorrichtung; Fig. 8 ist ein Schema der Anwendung der Erfindung
bei einer Eisenbahnlokomotive oder einem ähnlichen Fahrzeug; Fig. g ist eine Ansicht
einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. io ist eine teilweise geschnittene Ansicht
einer anderen Ausführungsform der Erfindung; Fig. ii zeigt ein Stromkreisschaltschema;
Fig. i2 ist ein Schaltschema, das eine Art einer Drosselsteuerung zeigt; Fig. 13
ist ein Schaltschema einer Balgdrucksteuerung; Fig. 14 ist ein teilweiser Schnitt
durch eine einen Magnetfluß bewirkenden Vorrichtung.
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Ein Gehäuse io ist auf einer kraftabgebenden Welle i1 mittels Zapfenlager
12 aufgebracht. Innerhalb des Gehäuses io ist auf der Welle ii eine Scheibe 13 montiert.
Diese auf die Welle ii aufgenutete, mittels Bolzen 14 oder auf andere Weise mit
ihr verbundene Scheibe 13 dreht sich mit der Welle ii. Innerhalb des Gehäuses io
befindet sich magnetisches Material 15, das aus kolloidalem Eisen oder irgendeiner
magnetischen Verbindung, wie z. B. Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen, in gepulverter
Form, als Feilspäne od. dgl. besteht. Das das magnetische Material enthaltende :Medium
kann irgendein für das feinverteilte magnetische Material geeigneter Träger sein.
Das Gehäuse 1o trägt außen einen Getriebering 16, der in ein Getrieberad 17 auf
der Kraft aufnehmenden Welle 18 eingreift.
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Das Gehäuse ig ist in jeder Hinsicht ein Gegenstück des Gehäuses io
mit der Ausnahme, daß es sich infolge Anordnung eines Zwischenrades 2o in entgegengesetzter
Richtung dreht. Das Zwischenrad 2o wirkt mit dem Getriebering 21 und dem auf der
kraftzuführenden `'Felle 18 angebrachten Getrieberad 22 zusammen.
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Bei dem Drehen der Gehäuse io und ig können zur Beschleunigung des
Materials 15 und zur schnellen Bildung eines Randringes um die Peripherie der Scheibe
13. Ansätze 23 vorgesehen sein. Ein verhältnismäßig schwaches magnetisches Feld
bewirkt ein verhältnismäßig kräftiges Zusammenhängen der verschiedenen magnetischen
Teilchen des Materials 15, das dabei den eingebetteten Teil der Scheibe 13 umklammert.
In einem weiten Bereich ist diese Klammerwirkung, die das Material 15 auf die Scheibe
13 ausübt, so, daß das Verhältnis zwischen dem angelegten Feld und der Klammerwirkung
sich als Funktion der Dichte des magnetischen Flusses ändert. Dieses Verhältnis
ist innerhalb eines gegebenen Bereiches im wesentlichen linear.
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Es zeigt sich, daß die Fortsätze 23 eine zusätzliche Funktion haben.
Da die magnetische Masse 15 zusammenhängt und sich verdichtet, könnte sich die Einwirkung
der Gehäusewandung io und ig auf einzelne Teile der Masse vermindern, wodurch wiederum
die Reibungswirkung verkleinert werden würde. Dies ist besonders der Fall, wenn
die Zähigkeit des Materials 15 und seines Trägers die einer teigartigen Masse oder
selbst eines Pulvers erreicht. Die Fortsätze 23 gewährleisten auch in einem solchen
Fall einen Eingriff in das Material 15. Wenn gewünscht, können die Fortsätze oder
Flügelstücke 23 durch radiale Kanäle an den inneren Wandungen der Gehäuse io und
ig ersetzt werden. Es kann jedoch genügend Träger, z. B. Öl oder Glyzerin, zugefügt
werden, um die magnetische Klasse so hinreichend flüssig zu halten, daß die normale
Beschleunigung sie fest gegen das Gehäuse io drückt, was normalerweise stets der
Fall ist.
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Die Feld«zrkung auf das Material 15 kann durch fest angeordnete Spulen
24, die rund um die Peripherie der Gehäuse io und ig angeordnet oder verteilte Windungen
sein können, geschaffen. werden. Wenn der Flußverlust vermindert werden muß, können
die ortsfesten Spulen 24 durch sich bewegende Spulen 25 ersetzt werden. Die Spulen
25 üben die gleiche Wirkung aus wie die Spulen 24, jedoch sind sie an den Gehäusen
io und ig angebracht und drehen sich mit ihnen. Die sich bewegenden Spulen 25 werden
über Schleifringe 26 mit Strom versorgt. Das das Zusammenhaften hervorbringende
Feld kann auch durch andere Mittel, z. B. durch Magnete 27, geschaffen werden. Permanente
Magnete 27 können in der Nähe der Gehäuse io und ig an einer Hebelvorrichtung 28,
gesteuert durch ein gleitend auf der Welle ii montiertes Zapfenlager 29, angebracht
werden. Die Magnete 27 bewegen sich nach außen und innen unter der Wirkung von Federn
30 und von mit der Welle ii umlaufenden Gewichten 31 und 35. Die Gewichte 31 und
35 sind durch Hebelarme 32 angelenkt an längs befestigte Stücke 33 bzw. 34. Bemerkt
sei, daß die Stellungen der Gewichte 31 und 35 bestimmt werden durch die Drehungsgeschwindigkeit
des Gehäuses ig bzw. der Welle ix.
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Gewünschtenfalls können bei hoher Belastung zwei Gehäuse io mit ihren
flachen Seiten vereinigt und die Gruppen bzw. Spulen 24 oder 25 bzw. die Gruppen
von Magneten 27 zwischen. ihnen angeordnet werden. Auf diese Weise können die magnetischen
Felder ein Gehäusepaar io oder ein Gehäusepaar ig zusammen beeinflussen. Eine Mehrzahl
von Gehäusen io kann miteinander vereinigt werden. Wenn die Scheiben 13 aus magnetischem
Material bestehen, kann in einem einzelnen Gehäuse io, wie in Fig. io gezeigt, eine
Mehrzahl
von Scheiben 13 auf der Welle ii angebracht werden. Wenn
die zusammenhängende Wirkung des magnetischen Materials hinreicht, können die Scheiben
13 aus nichtmagnetischem Material bestehen. Bei anderen Ausführungsformen können
sowohl die Scheibe 13 als auch die Gehäuse io und i9 aus magnetischem Material
bestehen und Spulen 25 in der Scheibe 13 angebracht sein. Auf diese Weise
hat der Magnetfluß einen viel geringeren Widerstand, als wenn er sich über -die
Scheibe 13, das magnetische Material 15, das Gehäuse io bzw. i9, die Zapfen 12 und
die Welle il schließt. Wenn die Zapfen 12 nichtmagnetisches Material enthalten,
sind sie die einzige Lücke.
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Ein Gegenstand der Erfindung besteht darin, das Feld der Spulen 24
bzw. 25 dadurch zu steuern, daß sie mit einem Stromerzeuger 40, getrieben durch
die Kraftzuführungswelle 18, einem Stromerzeuger 41, getrieben durch die Kraftabführungswelle
ii, und einer veränderlichen Impedanz 42 in Reihe geschaltet werden. Ein solcher
elektrischer Stromkreis wird gebildet durch eine Gruppe von sich bewegenden Spulen
25, Leitungsdrähten 36, Schleifringen 26 mit ihren Kontakten, Leitung 43, Stromerzeuger
40, Leitung 44, Stromerzeuger 41, Leitung 45, veränderliche Impedanz 42 und Leitung
46 zurück zu den Schleifringen 26.
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Die Generatoren 40 und 41 können ziemlich klein sein mit einer Kapazität
im Bereich von 5 bis 5o Watt und können im allgemeinen entweder Wechselstrom oder
Gleichstrom erzeugen. Wenn andererseits die Belastung groß ist, wie bei Automobilen,
Eisenbahnlokomotiven, Kränen u. dgl., kann die Größe der Stromerzeuger 40 und 41
und der Gehäuse io, i9 verhältnismäßig beträchtlich sein. Sie sind in Serie geschaltet
zur Erhöhung der Spannung. Da die umklammernde Wirkung des Materials 15 bei einem
verhältnismäßig kleinen Feldstrom sehr groß ist, so brauchen die Generatoren 40
und 41 kaum l,/, PS übersteigen und sind doch den schwersten Anforderungen gewachsen.
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Die Impedanz 42 kann eine oder eine Mehrzahl von einzeln oder gemeinsam
durch äußere Bedingungen gesteuerte Impedanzen umfassen. Bei der Anwendung der Erfindung
auf Verbrennungsmotoren einschließlich Dieselmotoren in einem Automobil, einem Trecker,
einem Zug oder einem anderen Fahrzeug können die Steuermittel der Druck einer Membran
sein, wie in Fig. i3 gezeigt, eine mit der Beschleunigung veränderliche Winkelstellung
wie in Fig. 12 gezeigt, ein handbedienter Hebel, wie als Kontaktbügel 121 gezeigt,
die Verbindung zwischen Draht 118 und Impedanz iig in Fig. 3, was das Gegenstück
des üblichen Getriebehebels od. dgl. darstellen würde.
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In Fig. 3 wird die Stromkreisimpedanz geändert in Funktion der Drehgeschwindigkeit
und/oder der Belastung der kraftzuführenden Welle go und ebenso in Funktion der
Drehgeschwindigkeit und/oder der Belastung der kraftabgebenden Welle 9i. Die Welle
9o ist mit der Welle 92 gekuppelt durch ein Getrieberad 93 und ein Getrieberad 94,
das ein Gehäuse 96 bewegt. Die Impedanz 97 ist in dem Gehäuse 96 angebracht und
mittels Drähten ioo und ioi mit Schleifringen 98 und 99 verbunden. Die Leitung ioo
ist mit der Impedanz 97 durch einen an einem Gewicht 103 befestigten bewegbaren
Kontakt 102 verbunden. Das Gewicht io3 und sein Gegengewicht 104 gleitet bei sich
drehender Welle 92 auf Stäben io5 und io6 gegen die Wirkung von Federn 107 bzw.
io8. Ein ähnliches Gehäuse iog und eine veränderliche Impedanz iio sind auf der
kraftabführenden Welle 9i angebracht und mit der Impedanz 97 über einen Schleifring
iii und einen Draht 112 in Reihe geschaltet. Ein beweglicher Kontakt 113 verbindet
die Impedanz iio mit dem Schleifring 114 und dem Draht 115. Der Schleifring 99 ist
über einen Draht 116 mit einer Batterie 117 od. dgl. verbunden, die eine unabhängige
Quelle für Gleichstrom oder Wechselstrom darstellt, und durch eine Leitung 118 mit
einer oder mehreren vereinigten Impedanzen ii9, die ihrerseits durch die Leitung
120 mit den Betätigungsspulen z. B. 24 oder 25 verbunden sind. Das andere Ende der
Spulen 24 bzw. 25 ist mit einer Leitung 115 verbunden. Die Kontaktstellung zwischen
dem Draht 118 und der Impedanz zig kann durch Einstellen eines Kontaktschleifbügels
121 von Hand geschehen. Der Bügel 121 kann auch automatisch, wie in Fig. 12 und
13 vorgeschlagen, eingestellt werden.
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Fig. 4 zeigt eine Umkehrschaltvorrichtung, die bei Automobilen, Kränen
und auch bei feineren mechanischen und elektrischen Vorrichtungen verwendet werden
kann. Die Spule 6o entspricht einer Spulengruppe 24 oder 25, die auf dem vorwärts
angetriebenen Gehäuse io oder nahe daran angebracht ist. Die Spule 61 entspricht
einer Spulengruppe 24 oder 25, die auf dem entgegengesetzt gedrehten Gehäuse i9
oder nahe daran angebracht ist. Die Leitung 62 verbindet ein Ende der Spule 6o mit
dem Kontakt 63 des Schalters 64. Der Draht 65 verbindet ein Ende der Spule 6o mit
dem Kontaktstück 66. Die Spule 61 ist mit den Kontaktstücken 67 und 68 des Schalters
64 durch Drähte 69 bzw. 70 verbunden. Leitungen 72 und 73 führen zur Stromzuleitung,
z. B. Leitungen 43, 46. Wenn der Schalter 64 die gezeigte Stellung einnimmt, wird
die Spule 6o durchflossen, und die Vorrichtung bewegt sich vorwärts. Wird der Schalter
64 seitwärts geschoben auf die Kontaktstücke 67 und 68, so wird die Spule 61 erregt,
und die Vorrichtung läuft umgekehrt.
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In Fig. 5 treibt die Kraftzuführungswelle 8o den Generator 81, der
in Reihe geschaltet ist mit der auf der Kraftabführungswelle 83 montierten Impedanz
82. Die Impedanz 82 läuft mit der Kraftabführungswelle 83 um, und ihr Wert ist eine
Funktion der Winkelgeschwindigkeit der Welle 83. Bewerkstelligt werden kann dies
durch Bewegen des Gleitstückes 89, das durch die Zentrifugalgewichte 88 gesteuert
wird und die Impedanz aus dem Stromkreis des Generators 81 aus- oder in ihn einschaltet.
Die Leitung 84 verbindet den Stromerzeuger 81 mit der Impedanz 82. Die Leitung 85
führt von der anderen Seite des Generators 81 und der Draht 86 von der Impedanz
82 zu den die Kupplung betätigenden Spulen 24 bzw. 25. Andere Steuerungen können
in den Stromkreis bei 87 eingeschaltet werden, wie im Falle der Impedanz 42 der
Fig. 2, und wie es in den Fig. 12 und 13 gezeigt wird. Eine Mehrzahl von Kraftabführungswellen
kann vorgesehen werden, von denen jede ein Gehäusepaar io und i9 besitzen kann.
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Fig.6 ist ein Beispiel für verschiedene mögliche Steuerungsarten.
Eine Hauptkraftwelle i$ treibt einen
Generator 13o, der Strom in
Leitungen 131 und i32 liefert, die eine Impedanz 133 und 134 besitzen und mit den
Windungen oder Spulen 24 oder 25 verbunden sind. Die Impedanz 133 kann gesteuert
werden durch eine Drosselklappe in der in Fig. i2 gezeigten Art oder einen Membrandruck,
wie ihn Fig. 13 zeigt, während die Impedanz 134 von Hand gesteuert wird, wie das
oben in Verbindung mit Fig. 3 auseinandergesetzt ist.
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Fig. 7 entspricht der Nr. 15 der Schalttabelle. Der Aufbau ähnelt
dem mit entsprechenden Bezugszeichen versehenen Teil der Fig. 3. Leitungen 112 und
141 führen zu Windungen oder Spulen 24 bzw. 25. Eine Impedanz 14o kann verschieden
gesteuert werden und kann eine einzelne sein oder eine Gruppe gesonderter Impedanzen
darstellen, wie oben beschrieben.
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Fig.8 zeigt eine Belastungssteuerungseinrichtung gemäß der Winkelgeschwindigkeit.
Eine kraftabführende bzw. belastete Welle 150 ist mit einem mit ihr umlaufenden
Gehäuse 151 versehen, das ein Gewicht 152 beschleunigt, das nach außen auf einem
Stab 153 gegen die Wirkung einer Druckfeder 154 gleitet. Schleifringe 165 und 155
drehen sich mit der Welle =5o und sind mit einem beweglichen Kontakt 156 und einem
Widerstand 157 verbunden. Der Kontakt 156 ist mit dem Gewicht i52 verbunden und
bewegt sich mit ihm. Ein Gegengewicht 158 ist beweglich auf einem Stab 159 angeordnet
und durch eine Feder 16o angedrückt. Die Schleifringe 165 und 155 sind mit den Windungen
bzw. Spulen 24 oder 25 verbunden durch Leitungen =6i und 162, die eine veränderliche
Impedanz 163 und eine äußere Stromquelle wie z. B. die Batterie 164 im Stromkreis
aufweisen. Die Impedanz 163 wird von Hand gesteuert, doch kann sie naturgemäß auch
automatisch irgendwie gesteuerte Teile besitzen, wie das für die Fälle dargelegt
ist, in denen die Kraftquelle und die allgemeinen Bedingungen es wünschenswert machen.
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Fig. 9 zeigt eine Art der Anbringung einer Mehrzahl von Gehäusen =o
und =g auf einer treibenden und getriebenen Welle. Das Gehäuse =7o wird durch einen
Dieselmotor oder eine Turbine 173 mittels einer Welle 18, einem Getrieberad 172
und dem Getriebering 171 angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis des Ringes 171
zum Getrieberad 172 ist verschieden von dem zwischen dem Getriebering 16 und dem
Getrieberad 17. Es können verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse irgendeines
Wertes erhalten werden durch Schleifenlassen der Scheiben 13 in dem magnetischen
Material 15, wenn wesentliche Belastungen auftreten. Dieses Schleifenlassen wird
mit Vorteil für ein weiches Anlegen der Belastung oder der Kupplung verwendet. Die
diese Schleifwirkung begrenzenden Faktoren sind der tragbare Energieverlust und
der Grad der Wärmeableitung. In Fig. 9 können die Spulen 25 und 24 als auswechselbar
angesehen werden. Auch können naturgemäß eine Mehrzahl von kraftableitenden Wellen
=i vorgesehen sein.
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Fig. =o zeigt zwei nebeneinander angeordnete Gehäuse =o mit radial
zwischen ihnen angebrachten Spulen 25, die durch Abstandsstücke 18o gehalten werden.
Die Abstandsstücke werden vorzugsweise mit beiden Gehäusen =o verbunden, die sich
als Einheit miteinander drehen und lediglich einen Getriebering 183 benötigen. Da
diese Ausführung für schwere Belastungen benutzt wird, können Mehrfachscheiben 181
aus magnetischem Material benutzt werden. Kanäle 182 sind die Gegenstücke der Fortsätze
23 und haben ähnliche Wirkung.
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Fig. =i zeigt die Verwendung von Transformatoren igo und igi und Generatoren
40, 41 und einem Stromkreis gemäß Fig. 2. Wie oben ausgeführt, widersetzen sich
die Transformatoren igo und igi der Bildung von einen. Magnetfluß verursachenden
Strömen in den Spulen 24 und 25, und wenn der Strom einen konstanten Wert erreicht
hat, widersetzen sie sich der Aufhebung des Flusses. Infolgedessen sind die Stromerzeuger
40 und 41 Gleichstromgeneratoren.
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Fig. 12 zeigt die Anwendung eines Beschleunigungspedals oder einer
Drosselklappe Zoo als Steuerung für den Stromkreis sowohl der Fig. 2 als auch der
anderen dargestellten Stromkreise. Das Kontaktstück toi besitzt ein Schleifstück
2o2, das konstant mit der Impedanz 42 in Verbindung bleibt und die Impedanz in dem
Stromkreis mit der Vergrößerung der Treibstoffzufuhr vermehrt.
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Fig. 13 zeigt die Anwendung einer Balgdrucksteuerung des Stromkreises
der Fig. 2. Eine Ansaugleitung 2=o ist mit einem Gehäuse 211 versehen, das einen
Balg 212 und eine Kontaktsteuerstange 213 besitzt. Wenn der Ansaugdruck einer Verbrennungsmaschine
steigt, so wird in um so größerem Maße die Impedanz in den Stromkreis eingeschaltet.
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Fig. 14 zeigt die Spule 24 als veränderte Form und als Äquivalent
der Spule 25. Da ein Luftspalt 22o vorgesehen ist, erübrigt sich die Anwendung von
Schleifringen.
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Bei Verwendung der Vorrichtung in einem Fahrzeug, z. B. in einem Automobil,
bei dem es wünschenswert ist, die antreibende Kraft mit der Belastung zu kuppeln,
ist der Betrieb einer Vorrichtung, wie sie in Fig.2 gezeigt ist, folgender: Beim
Stillstand trennt der Bedienende die antreibenden von den angetriebenen Teilen,
um den Motor zu starten, z. B. durch Öffnen des Stromkreises in der Leitung 44 oder
an der Impedanz 42. Die Windungen bzw. Spulen 24 bzw. 25 sind infolgedessen stromlos
und das Material 15 bewirkt kein Verklammern zwischen Gehäuse =o bzw. =g und Scheibe
13. Das Öffnen des Stromkreises kann natürlich gewünschtenfalls auch automatisch
geschehen. Da jedoch der für manche Anwendungsarten erforderliche Strom nach Miniampere
mißt, kann eine Batterie in dem Stromkreis angeordnet werden, um als Standbremse
od. dgl. zu dienen, wenn der Motor hohe Kompression hat und der Stromkreis von Hand
geöffnet wird.
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Wenn die Maschine läuft und das Fahrzeug bewegt werden soll, schließt
der Bedienende den Stromkreis. Die Drähte 72 und 73 werden mit den Leitungen 46
und 43 der Fig. 2 verbunden, und der Schalter 64 wird benutzt, um den Stromkreis
zu schließen. In jedem Fall wird der Stromkreis mit einem Teilwert der Impedanz
42 geschlossen und mit dem Schalter 64 die Vorwärts-oder Rückwärtsfahrt, wie es
gewünscht wird, gesteuert. Der gleiche Bedienungshebel kann sowohl die veränderliche
Impedanz 42 als auch den Schalter 64 steuern. Der Strom des Generators 40, der durch
den Motor oder durch die treibende Welle 18 angetrieben wird,
wird
dem Stromkreis über die Impedanz 42 zugeführt. Der Trägheitswert der Impedanz 42
ist so groß und die Leistung des Generators 40 so klein, daß der Strom auf einen
Wert unterhalb des zur Erzeugung einer wirksamen Klammerwirkung des Materials 15
verringert wird. Beim Stillstand ist die Leistung des Generators 41 auf der Belastungsseite
Null. Natürlich kann die Maschine mit offenem Stromkreis leer laufen. Dies kann
geschehen, wenn das Schließen des Stromkreises keinen genügenden Stromstoß erzeugt,
um das Fahrzeug anzutreiben oder den Motor abzuwürgen. Wenn die Drosselklappe des
Motors geöffnet wird, erhöht die steigende Motorgeschwindigkeit die Leistung des
Generators 40, und der sich verstärkende Strom erregt in den Windungen 24 oder 25
ein Feld und bringt das Material 15 zu einer Klammerwirkung zwischen Gehäuse io
bzw. i9 und Platte 13. Ein weiches Kuppeln wird erreicht, und das Fahrzeug bewegt
sich. Da die Motorgeschwindigkeit die Leistung des Generators 40 vergrößert, wird
die Klammerwirkung erhöht. Andererseits kann die Motorgeschwindigkeit wesentlich
stabil bleiben, und mit erhöhter Geschwindigkeit des Fahrzeugs steigt die Leistung
des Generators 4i unter Erhöhung der Klammerwirkung. Ein Teil der Impedanz 42 kann
zur Erhöhung der Klammerwirkung ausgeschaltet werden. Bei steigender Geschwindigkeit
verringert sich das Schlüpfen der Scheibe 13 in dem Material 15, bis ein direkter
Antrieb erhalten. wird. Da die Wirksamkeit der Energieübertragung sehr hoch ist,
kann das System als Kraftübertragung verwendet werden. Wenn die Belastung des Motors
auf den Punkt steigt, an dem die direkte Antriebsgeschwindigkeit abzufallen beginnt,
kann die Impedanz 42 vergrößert werden, und das dadurch bewirkte Schlüpfen zwischen
Scheibe 13 und Material 15 liefert das Äquivalent der Übersetzungsverminderung.
Der von Hand gesteuerte Teil der Impedanz 42 kann jederzeit verwendet werden, um
die Klammerwirkung innerhalb der Sicherheitsgrenzen zu ändern. Automatisch in Beziehung
gebrachte Steuerung wesentlicher Teile der Impedanz 42 wird bevorzugt.
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Zum Beispiel wird beim Herabdrücken des Beschleunigerhebels Zoo zugleich
der effektive Wert der Impedanz 42 erhöht, so daß die Maschine Geschwindigkeit erreichen
kann, bevor die Wirkung des Generators derart ist, daß die Krafterzeugung auf der
Belastungsseite ansteigt. Ein Teil der Impedanz 42 kann durch den Saugdruck in gleicher
Weise und für gleiche Zwecke, wie in Fig. 13 gezeigt, gesteuert werden. In der gleichen
Weise werden die Felder der Generatoren 40 und 41 für Steuerungszwecke geändert.
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Der Betrieb eines eine besondere Steuerungsstromquelle benutzenden
Systems, wie es in Fig. 3 gezeigt wird, macht Gebrauch von veränderlichen Impedanzen
97 und iio, die von der Winkelgeschwindigkeit der treibenden und angetriebenen Wellen
92 bzw. 9i gesteuert werden. Die Betätigung der Steuerungen und des Anlegens der
Belastung ist im wesentlichen die gleiche wie oben. Die Impedanz iig kann für Steuerung
von Hand durch Einstellen des Kontaktbügels 121 von Hand verwendet werden.
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Bei dem Betrieb der Vorrichtung nach Fig. 5 wird die Leistung des
Generators 81 durch die Geschwindigkeit der Antriebswelle 8o gesteuert. Die veränderliche
Impedanz 82 wird gesteuert durch die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle 83
und besitzt ein Maximum, wenn die Welle 83 stillsteht. Die veränderliche Impedanz
87 kann eine Steuerung von Hand besitzen und andere automatische Steuerungseinrichtungen,
wie dargelegt.
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Bei den Fig. 6 und 7 sind keine besonderen Mittel vorgesehen, um die
Klammerwirkung des Materials 15 von der Geschwindigkeit der angetriebenen Welle
abhängig zu machen.
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In Fig. 8 ist eine Einrichtung vorhanden, die bei Eisenbahnlokomotiven
od. dgl. angewendet werden kann, um die Notwendigkeit der Umwandlung einer Art der
Energie in eine andere, wie das bei dieselelektrischem Antrieb der Fall ist, zu
vermeiden. Bei Betrieb der primären Kraftquelle, z. B. eines Elektromotors, eines
Dieselmotors, einer Turbine od. dgl., wird sie auf die gewünschte Betriebsgeschwindigkeit
gebracht. Der effektive Wert der Stromquelle 164 wird mit der Geschwindigkeit der
angetriebenen Welle i5o geändert. Dies ergibt ein besonders weiches allmähliches
Anlegen selbst der schwersten Belastungen.
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In Fig. i kann die Steuerung der Magnete 27 durch eine übliche Reglervorrichtung
3o bis 35 mit einem sich axial bewegenden Ringstück 29 erhalten werden. Auf diese
Weise kann eine Anzahl von Magneten 27 an ein solches Ringstück angelenkt werden,
und ihre Stellungen werden verändert gemäß der vereinigten Wirkung der Geschwindigkeiten
der angetriebenen Welle ii und der Gehäuse io und i9.
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Die Erfindung ist geeignet für die Anwendung bei Beschleunigungssteuerung,
bei der der Grad des Anstiegs der Leistung der Generatoren 40 und 41 zur Steuerung
des Wertes der Impedanz 42 verwendet wird. Dies kann z. B. bewerkstelligt werden
durch Verwendung eines Gleichstromgenerators und eines Transformators zwischen seinen.
Klemmen. Der transformierte Strom als Funktion der Spannungsänderung kann in den
Stromkreis zurückfließen unter Verzögerung der Klammerwirkung des Materials 15 während
der Beschleunigungsperiode. Beim Absinken der Geschwindigkeit erhöht der Transformator
die effektive StromkreisspannÜng und verstärkt die Klammerwirkung des Materials
15.
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Zusätzlich zu der Standbremswirkung, die oben erwähnt ist, kann das
Gehäuse io bzw. i9 verwendet werden als Hilfsbremse zum Festhalten der Antriebswelle
18 beim Anlegen der Antriebswellenbremse, die bei manchen Wagen zur Ausrüstung zum
Blockieren der Welle 18 gehört. Die Klammerwirkung des magnetischen Materials 15
auf die Scheibe 13 erhöht die Bremswirkung auf die Welle ii. Dieselbe Wirkung kann
dadurch erzielt werden, daß das magnetische Material in beiden Gehäusen io und i9
gleichzeitig erregt wird.
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Die Erfindung eignet sich zu vielfacher Anwendung auf dem Gebiete
der Kraftübertragung, der Geschwindigkeitsverminderung von Kupplungsgetrieben, zum
Belastungsabnehmen und Belastungsanlegen. Besonders wertvoll ist sie, wenn schwere
Belastungen eintreten. Sie ist jedoch ebenfalls anwendbar für Steuerungs- und Anzeigezwecke,
wie z. B. bei Reglern
u. dgl. Die folgende Tabelle setzt einige
mögliche Kombinationen von Steuerungseinrichtungen auseinander.
| Antrieb I Äußerer Stromkreis I Belastung |
| i. Generator Impedanz Generator |
| 2. Generator Impedanz und Batterie Generator |
| 3. Generator Impedanz Impedanz |
| q.. Generator Impedanz und Batterie Impedanz |
| Generator Impedanz - |
| 6. Generator Impedanz und Batterie - |
| 7. Generator -- Generator |
| B. Generator , - Impedanz |
| g. Generator - - |
| to. Impedanz Batterie Generator |
| zi. Impedanz Batterie und Impedanz Generator |
| 12. Impedanz Batterie Impedanz |
| 13. Impedanz Batterie und Impedanz Impedanz |
| 14-. Impedanz Batterie - |
| 15. Impedanz Batterie und Impedanz - |
| 16. - - (Magnete) |
Wenn der Ausdruck Impedanz benutzt wird, so wird er im allgemeinen Sinne gebraucht
und schließt eine kombinierte Gruppe einzelner, jedoch vereinigter Widerstände,
Induktanzen und/oder Kapazitäten ein. Zum Beispiel kann die Impedanz des Steuerungsstromkreises
eine durch den Beschleuniger eines Automobils gesteuerte Impedanz, eine andere durch
den Saugleitungsdruck gesteuerte und eine dritte, durch Hand gesteuerte Impedanz
einschließen, wobei alle in dem gleichen Stromkreis in Serie, in Serie parallel
oder parallel verbunden sind, entsprechend dem jeweils gewünschten Steuerungseffekt.
Für die normale Verwendung bei Automobilen können sie alle in Serie geschaltet sein.
Wie oben bemerkt, kann das Verhältnis einiger der Impedanzen eine umgekehrte Funktion
haben.
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Die magnetischen Materialien können z. B. gepulverter Magnetit, Eisenkarbonyl,
Eisennickelverbindungen, die schon obengenannten Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen
u. dgl. sein. Als tragendes Medium für das feinverteilte magnetische Material kann
jeder geeignete Stoff verwendet werden, z. B. feinverteilte Träger, wie Graphit,
oder Flüssigkeiten, die aus Öl bestehen oder Öl enthalten. Diese Beispiele veranschaulichen
die Erfindung, begrenzen sie jedoch nicht.