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Elektromagnetisches Umlaufräderwechselgetriebe.
Bei der Übertragung mechanischer Energie begegnet man häufig nachstehenden Fällen :
Grosses Krafterfordernis auf der getriebenen Welle mit verhältnismässig geringer Leistung (grosse Übersetzung) ; sowie die Notwendigkeit eines raschen Geschwindigkeitswechsels.
Zum Anlassen Verwendung der Maximalleistung des Motors zur Erzielung der höchst möglichen Beschleunigung.
Um diesen Bedingungen nach bester Möglichkeit gerecht zu werden, bedarf es einer Transmission mit grosser Anzahl regelmässig abgestufter und leicht auswechselbarer Geschwindigkeiten.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungs-und Geschwindigkeitswechselvorrichtung, die in gedrungener Form eine sehr ausgedehnte Stufenreihe von wachsenden Geschwindigkeiten besitzt, deren Wechsel eine nur sehr geringe Zeit und einen nur sehr geringen Kraftaufwand seitens des Bedienende
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und zum Teil drehbaren Elektromagneten, welche derart eingerichtet und angeordnet sind, dass sie regelmässig abgestufte Geschwindigkeiten in grösserer Anzahl liefern.
Die Vorriehtung besitzt nachstehende Merkmale : Anordnung der Satellitengetriebe in mehreren Gruppen, deren jede aus zwei Zahnradblöcken besteht, die beide vorzugsweise auf eine gemeinschaftliche Achse aufgesetzt sind, aber unabhängig voneinander umlaufen, oder auf derselben festgestellt werden können ;
Zentrierung eines Kranzes mit Innenverzahnung dadurch, dass die Zähne des Kranzes mit den entsprechenden Satellitenrädern in Eingriff treten, die vorzugsweise zu dritt in gleichem Abstande voneinander angeordnet sind, und dass Rollen angewendet werden, welche mit der Innenverzahnung
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grossen Raum beanspruchenden Maschinenteiles, der bisher aus einer auf die Hauptwelle aufzentrierten Nabe besteht, die durch eine Voll-oder Ringscheibe mit dem innen verzahnten Kranz verbunden ist ;
das Mittel zur Feststellung der Satellitenräderblöcke auf ihren entsprechenden Achsen, um mit Hilfe dieser Blöcke einen direkten Eingriff zu erhalten ohne Übersetzungsverminderung zwischen dem drehbaren Teil, welcher die Achsen der Satellitenräder trägt und der getriebenen Welle.
Dieses Mittel besteht darin, dasjenige der Planetenräder mit der getriebenen Welle zwangläufig zu verbinden, welches den kleinsten Durchmesser besitzt.-Die Planetenräder stehen in Eingriff mit einer Verzahnung des Satellitenblocks.-Man gibt diesem Satellitenrad den Vorzug, weil es in bezug auf die getriebene Welle die grösste Winkelgeschwindigkeit besitzt und demnach das geringste Kraftiibertragungsvermögen des zur Ver-
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zur Ermöglichung einer nennenswerten seitlichen Verstellung behufs Vermeidung einer präzisen Regelung des Luftabstandes der Anker und der Elektromagneten, selbst bei schwacher Erregung, welche z. B. durch den durch einen Rheostaten herabgesetzten elektrischen Strom erhalten wird, um eine allmähliche Kupplung und somit ein stossfreies Anlassen zu erzielen.
Zu diesem Zwecke sind die Anker auf ihren Reibungsoberflächen mit einer Ringrippe versehen, die sich reibungslos in den vorderen Teil einer entsprechenden Ringnut des Elektromagneten hineinlegt, deren hinterer Teil zur Aufnahme der Wicklung
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stärkere lliÅaftmumente zu übertragen bestimmt sind. Zu diesem Zwecke ist das stillzusetzende'bzw. mitzunehmende Organ fest mit einem Ring verbunden, in dessen Innern ein biegsamer Streifen liegt, der an einer oder mehreren Stellen unterbrochen ist. Das eine Ende jedes dieser so gebildeten Segmente ist an dem Ring befestigt, während das andere Ende der Segmente freiliegt.
Der Anker im eigentlichen Sinne besteht aus einem Ring aus magnetischem Metall, welcher radial unterteilt ist ; seine Abschnitte sind rings um den Elektromagneten angeordnet und auf den Segmenten des biegsamen Streifens so befestigt, dass sie mit den Polflächen des Elektromagneten in Berührung treten oder sich von denselben abheben können, je nachdem der Elektromagnet erregt ist oder nicht. Durch diese Anordnung wird das Kraft- übertragungsvermögen erhöht. Eine äusserst einfache Rundlaufpumpe besorgt die Schmierung der aufeinander reibenden Teile (konzentrische Wellen, Satellitenachsen usw.). Die Pumpe sitzt auf der hohlen Hauptwelle, in welche sie das Schmieröl einpresst, das durch radial angeordnete Löcher sich über die zu schmierenden Flächen verteilt.
Auf der Zeichnung ist beispielsweise eine Ausführungsform-der Kupplungs-und Gesehwindigkeiis- wechselvorrichtung entsprechend der Erfindung dargestellt. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch dieselbe.
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Schmiervorrichtung.
Zwischen der treibenden Welle 1 und der getriebenen Welle 2 liegt ein rotierender Maschinenteil auf dem die Achsen 4, vorzugsweise deren drei, in gleichem Abstand befestigt sind. Auf jeder Achse 4 sitzen die zu zwei Blocks vereinigten Satellitenräder. Der eine Block besteht aus den Zahnrädern 5 und 6, welche mit den entsprechenden Planetenrädern 7 und 8 kämmen ; der zweite aus Zahnrädern 9, 10 und H, die mit den entsprechenden Planetenrädern 12, 13, 14 in Eingriff stehen.
Aussen von den Satellitenrädern 6 des ersten Blocks liegt ein innen verzahntes Rad 15, welches mit ihnen kämmt. Die Zentrierung wird durch Rollen 16. unterstützt, deren Achsen 17 an dém drehbaren Teil 3 befestigt sind. Das Planetenrad 12 und ein drehbarer Elektromagnet 18 sind fest auf der getriebenen Welle 2 aufgesetzt.. Der Anker 19'des Elektromagneten 18 sitzt auf einer nabenförmigen Verlängerung des Planetenrades 13 kleinsten Durchmessers. Dies s Planetenrad ist. gleichzeitig fest verbunden mit einem Anker 20, dessen Elektromagnet 21 am Gehäuse 22 befestigt ist. Die Elektromagnet. 18 und 21 besitzen eine seitliche Verstellbarkeit und. können mit ihren Ankern im Augenblick ihrer Erregung zur Anlage kommen.
Ein Elektromagnet 23, der auf dem Gehäuse aufsitzt, dient zut Festhalten des Ankers 24 des Planetenrades 14. Ein Elektromagnet 26, der ebenfalls mit dem Gehäuse fest verbunden ist, besitzt einen Ringanker 26, der wie Fig. : 2. zeigt, aus mehreren Abschnitten 26', 26", 26'" besteht, welche an den biegsamen Segmenten 27 und 27'befestigt sind ; diese sind mit dem Ring 28 verbunden, der an dem innen verzahnten Kranz 19 angebracht ist. I as andere Ende jedes Segmentes liegt frei. In dem Momente, wo der Elektromagnet 25 erregt wird, wird sein Kraftübertragungsvermögen durch den Aufrolleffekt der biegsamen Segmente wesentlich verstärkt.
Auf die treibende Welle 1 sind zwei rotierende Elektromagnete 29 und 30 konzentrisch aufgesetzt, deren Anker 31 und 32 mit Ringrippen 31a und 32ct versehen sind, die in eine entsprechende Ringnut treten, welche die Wicklung des entsprechenden Magneten aufnimmt. Der Anker 31 ist zwangläufig mit dem Planetenrad 8 verbunden ; der Anker 32 mit dem Planetenrad 7 und so angeordnet, dass er gleichzeitig auch den Anker eines an dem Gehäuse befestigten Elektromagneten 33 bildet. Somit kann das Planetenrad 7 nach Wunsch abwechselnd mit der treibenden Welle durch den Elektromagneten 30 in zwangläufige Verbindung gebracht oder durch den Elektromagneten 33 festgehalten werden.
Diese Einrichtung liefert, wie in der Folge gezeigt werden wird, neun verschiedene Vorwärts-
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der treibenden Welle, die infolgedessen gegenseitig unbeweglich sind und die aus den Satellitenrädern 5 und 6 bestehenden Räderblocks auf ihren Achsen 4 feststellen. Somit wird der rotierende Maschinenteil 3 mit der Geschwindigkeit'der treibenden Welle mitgenommen. Der Elektromagnet 18 verhindert infolge seiner Adhärenz mit dem Anker 19 jede gegenseitige Bewegung zwischen dem Planetenrad 12. der gatriehenen Wel : e 2 und dem Planetenrad 13, welches den Anker 19 trägt.
Die Zahnräderblocks, bestehend aus den mit den Planetenrädern in Eingriff stehenden Satellitenrädern, werden auf diese Weise auf ihren Achsen 4, die in dem Drehteil 3 sitzen, festgestellt.
Die getriebene Welle 2 wird mit der Geschwindigkeit des rotierenden Teiles 3 und der treibenden Welle 1 mitgenommen. Es liegt also unmittelbarer Eingriff vor. Die achte Geschwindigkeit erhält man durch Erregung der drehbaren Elektromagnete. 29,30 und des feststehenden Elektromagneten 21. Wie bereits vorher beim direkten Eingriff gesehen wurde, wird der drehende Teil 3 infolge gleichzeitiger
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diesem imd demnach anch der getriebenen Welle eine Komponentengeschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung zur Komponentengeschwindigkeit des durch die Satellitenräder tragenden Teiles 3.
Da das Planetenrad 13 einen viel ldeineren Durehmesser besitzt, als das Planetenrad 12, ist die rückläufige Komponentengeschwindigkeit ebenfalls sehr klein, und man erhält auf der getriebenen Welle 2 eine gleichgerichtete jedoch etwas geringere Geschwindigkeit als die des drehbaren Teiles 3 und demnach der treibenden Welle 1.
Die siebente Geschwindigkeit erhält man durch Erregung der drehbaren Elektromagnete 29, 30 und der feststehenden Elektrode 23. Infolge der Wirkung der Elektromagnete 29 und 30 wird der drehbare Teil 3 mit der Geschwindigkeit der treibenden Welle mitgenommen. Der Elektromagnet 23 setzt durch seinen Anker 24 das Planetenrad 14 still, welches mit den Satellitenrädern 77 kämmt. In ähnlicherWeise wie dies für die achte Geschwindigkeit auseinandergesetzt wurde, ergibt sich für die getriebene Welle 2
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als die achte Geschwindigkeit.
Für de sechste Geschwindigkeit erregt man die Elektromagnete 30, 25 und 18. Der Elektromagnet 30 nimmt mittels seines Ankers 32 das Planetenrad 7 mit der Geschwindigkeit der treibenden Welle 2 mit. Der Elektromagnet 25 setzt mittels seines Ankers 26 und die Verbindungen 27 und 28
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zwischen dem Teil 3 und der getriebenen Welle 2. Die resultierende Geschwindigkeit der letzteren hat demnach dieselbe Richtung wie die treibende Welle. Die Durchmesser der Zahnräder sind so gewählt. dass diese Geschwindigkeit etwas kleiner ist als die siebente Geschwindigkeit.
Für die fünfte Geschwindigkeit erregt man die Elektromagnete SO, 23 und 21, wie dies bei der sechsten Geschwindigkeit geschah. Die Elektroden 30 und 23 geben eine verminderte Vorwärts-
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Die Wirkung der Elektromagnete 30 und 2o ist dieselbe wie bei der sechsten Geschwindigkeit und die des Elektromagneten 23 wie die der siebenten Geschwindigkeit. Man erhält schliesslich auf der getriebenen Welle 2 eine Vorwärtsgeschwindigkeit, die kleiner ist als im vorangehenden Falle.
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räder, die anderer seits durch das Planetenrad 8 angetrieben werden, sich abwälzen.
Die Achsen 4 dieser Satellitenräder und infolge dessen der drehbare Teil,) werden in gleichem Sinne wie das Planetenrad 8, und demnach wie die treibende Welle 2 mitgenommen, jedoch mit herabgesetzter Geschwindigkeit. Mittels des Elektromagneten M erhält man den direkten Eingliff zwischen dem Teil 5 und der getriebenen Welle 2, die
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gleichen entspricht die des Elektromagneten 27 der achten und fünften Geschwindigkeit. Auf der getriebenen Welle erhält man eine Vorwärtsgeschwindigkeit, die kleiner ist als die dritte.
Die erste Geschwindigkeit kommt zustande durch Erregung der Elektromagnete 29, 2i, 23. Der Elektromagnet. 25 bewirkt eine noch grössere Herabsetzung der Geschwindigkeit als der Elektromagnet 21, so dass man auf der getriebenen Welle 2 eine Vorwurtsgesehwindigkeit erhält. die kleiner ist als die vor-
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Planetenrad 8 wird durch den Elektromagneten 29 mit der Geschwindigkeit der treibenden Welle mitgenommen und dreht die Achsen 4 der Satellitenräder 6 in umgekehrter Richtung. Die mit letzteren zwangläufig verbundenen Satellitenräder 5 werden ebenfalls mitgenommen und rollen sieh auf dem ent- sprechenden Planetenrad 7 ab, welches durch den Elektromagneten 33 festgehalten wird.
Die Achsen 4 dieser Satellitenräder, und somit der drehbare Teil'j, werden infolgedessen mit einer umgekehrten Ge- schwindigkeit zu der des Planetenrades 8 und der treibenden Welle mitgenommen. Infolge der Wirkung des Elektromagneten 23 nimmt die getriebene Welle 2 eine Geschwindigkeit an. die der des drehbaren
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Geschwindigkeit, die umgekehrt zu der der treibenden Welle 1 gerichtet ist.
Es ist ohne weiteres verständlich, dass je nach Bedarf man die Anzahl der Geschwindigkeiten erhöhen oder herabsetzen kann, indem man auf der einen oder der andern der Blockgruppen Satellitenräder sowie
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Electromagnetic planetary gear change gear.
The following cases are often encountered in the transmission of mechanical energy:
Great power requirement on the driven shaft with relatively low power (high gear ratio); as well as the need to change speed quickly.
To start, use the maximum power of the engine to achieve the highest possible acceleration.
In order to meet these conditions as best as possible, a transmission with a large number of regularly graduated and easily interchangeable speeds is required.
The present invention relates to a clutch and speed change device which, in compact form, has a very extensive series of increments of increasing speeds, the change of which takes only a very short time and requires only very little effort on the part of the operator
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and partially rotatable electromagnets, which are set up and arranged in such a way that they regularly deliver graduated speeds in larger numbers.
The Vorriehtung has the following features: Arrangement of the satellite gear in several groups, each of which consists of two gear blocks, which are both preferably placed on a common axis, but rotate independently of each other, or can be locked on the same;
Centering of a ring with internal toothing in that the teeth of the ring come into engagement with the corresponding satellite wheels, which are preferably arranged in threes at the same distance from one another, and that rollers are used which are connected to the internal toothing
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large space-consuming machine part, which previously consisted of a hub centered on the main shaft, which is connected to the internally toothed ring by a solid or annular disk;
the means for locking the blocks of satellites on their respective axes so as to obtain, by means of these blocks, a direct engagement without reducing the transmission ratio between the rotating part carrying the axes of the satellites and the driven shaft.
This means consists in forcing that of the planetary gears to be connected to the driven shaft, which has the smallest diameter. -The planetary gears are in mesh with a toothing of the satellite block.-This satellite gear is preferred because it is in relation to the driven shaft has the highest angular velocity and therefore the lowest power transmission capacity of the
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to enable significant lateral adjustment to avoid precise regulation of the air gap between the armature and the electromagnet, even with weak excitation, which z. B. is obtained by the reduced electric current by a rheostat in order to achieve a gradual coupling and thus a shock-free starting.
For this purpose, the armatures are provided on their friction surfaces with an annular rib which fits smoothly into the front part of a corresponding annular groove of the electromagnet, the rear part of which is used to accommodate the winding
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stronger lliÅaftmumente are intended to be transferred. For this purpose, the 'or The organ to be carried is firmly connected to a ring with a flexible strip inside, which is interrupted at one or more points. One end of each of the segments so formed is attached to the ring, while the other end of the segments is exposed.
The anchor in the real sense consists of a ring made of magnetic metal, which is divided radially; its sections are arranged around the electromagnet and fixed on the segments of the flexible strip so that they can come into contact with or lift off from the pole faces of the electromagnet as the electromagnet is energized or not. This arrangement increases the power transmission capacity. An extremely simple rotary pump takes care of the lubrication of the parts rubbing against each other (concentric shafts, satellite axes, etc.). The pump sits on the hollow main shaft, into which it presses the lubricating oil, which is distributed over the surfaces to be lubricated through radially arranged holes.
The drawing shows, for example, an embodiment of the coupling and visual windage changing device according to the invention. Fig. 1 is a longitudinal section through the same.
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Lubricator.
Between the driving shaft 1 and the driven shaft 2 there is a rotating machine part on which the axes 4, preferably three of them, are fastened at the same distance. The satellite wheels combined to form two blocks sit on each axle 4. One block consists of the gears 5 and 6, which mesh with the corresponding planet gears 7 and 8; the second of gears 9, 10 and H which mesh with the corresponding planet gears 12, 13, 14.
On the outside of the satellite wheels 6 of the first block there is an internally toothed wheel 15 which meshes with them. The centering is supported by rollers 16, the axes 17 of which are attached to the rotatable part 3. The planet gear 12 and a rotatable electromagnet 18 are placed firmly on the driven shaft 2. The armature 19 ′ of the electromagnet 18 is seated on a hub-shaped extension of the planet gear 13 of the smallest diameter. This is s planet gear. at the same time firmly connected to an armature 20, the electromagnet 21 of which is attached to the housing 22. The electromagnet. 18 and 21 have a lateral adjustability and. can come to rest with their anchors at the moment of their arousal.
An electromagnet 23, which is seated on the housing, is used to hold the armature 24 of the planetary gear 14. An electromagnet 26, which is also firmly connected to the housing, has a ring armature 26 which, as FIG. 2 shows, consists of several sections 26 ', 26 ", 26'", which are attached to the flexible segments 27 and 27 '; these are connected to the ring 28 which is attached to the internally toothed rim 19. The other end of each segment is exposed. At the moment when the electromagnet 25 is energized, its power transmission capacity is significantly increased by the rolling effect of the flexible segments.
Two rotating electromagnets 29 and 30 are placed concentrically on the driving shaft 1, the armatures 31 and 32 of which are provided with annular ribs 31a and 32ct which enter a corresponding annular groove which receives the winding of the corresponding magnet. The armature 31 is inevitably connected to the planetary gear 8; the armature 32 with the planetary gear 7 and arranged so that it also forms the armature of an electromagnet 33 fastened to the housing at the same time. Thus, the planetary gear 7 can alternately be brought into positive connection with the driving shaft by the electromagnet 30 or held by the electromagnet 33 as desired.
As will be shown below, this device provides nine different forward
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of the driving shaft, which are mutually immobile as a result and which fix the wheel blocks consisting of the satellite wheels 5 and 6 on their axles 4. The rotating machine part 3 is thus carried along at the speed of the driving shaft. As a result of its adherence to the armature 19, the electromagnet 18 prevents any mutual movement between the planet gear 12 of the gatriehenen Wel: e 2 and the planet gear 13 which carries the armature 19.
The gear wheel blocks, consisting of the satellite wheels meshing with the planet wheels, are fixed in this way on their axes 4, which are seated in the rotating part 3.
The driven shaft 2 is taken along at the speed of the rotating part 3 and the driving shaft 1. So there is an immediate intervention. The eighth speed is obtained by exciting the rotating electromagnets. 29,30 and the fixed electromagnet 21. As was already seen before with the direct engagement, the rotating part 3 is due to simultaneous
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This and accordingly the driven shaft have a component speed in the opposite direction to the component speed of the part 3 carrying the satellite wheels.
Since the planet gear 13 has a much smaller diameter than the planet gear 12, the declining component speed is also very small, and a rectified but somewhat lower speed than that of the rotatable part 3 and therefore of the driving shaft 1 is obtained on the driven shaft 2.
The seventh speed is obtained by exciting the rotatable electromagnets 29, 30 and the fixed electrode 23. As a result of the action of the electromagnets 29 and 30, the rotatable part 3 is carried along at the speed of the driving shaft. The electromagnet 23 stops the planet gear 14, which meshes with the satellite gears 77, through its armature 24. In a manner similar to that which has been explained for the eighth speed, 2 results for the driven shaft
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than the eighth speed.
The electromagnets 30, 25 and 18 are excited for the sixth speed. The electromagnet 30 drives the planetary gear 7 with the speed of the driving shaft 2 by means of its armature 32. The electromagnet 25 is set by means of its armature 26 and the connections 27 and 28
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between the part 3 and the driven shaft 2. The resulting speed of the latter therefore has the same direction as the driving shaft. The diameters of the gears are chosen. that this speed is a little less than the seventh speed.
For the fifth speed, the electromagnets SO, 23 and 21 are excited, as happened at the sixth speed. The electrodes 30 and 23 give a reduced forward
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The action of the electromagnets 30 and 2o is the same as that of the sixth speed and that of the electromagnet 23 is the same as that of the seventh speed. A forward speed is finally obtained on the driven shaft 2 which is lower than in the previous case.
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wheels that are driven on the other hand by the planetary gear 8, roll.
The axes 4 of these satellite gears and, as a result, the rotatable part,) are entrained in the same way as the planetary gear 8, and thus like the driving shaft 2, but at a reduced speed. By means of the electromagnet M, the direct engagement between the part 5 and the driven shaft 2 is obtained
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the same corresponds to that of the electromagnet 27 of the eighth and fifth speeds. A forward speed is obtained on the driven shaft that is less than the third.
The first speed comes about by exciting the electromagnets 29, 2i, 23. The electromagnet. 25 causes an even greater reduction in speed than the electromagnet 21, so that a forward speed is obtained on the driven shaft 2. which is smaller than the previous
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Planet wheel 8 is carried along by the electromagnet 29 at the speed of the driving shaft and rotates the axes 4 of the satellite wheels 6 in the opposite direction. The satellite wheels 5 which are inevitably connected to the latter are also taken along and roll on the corresponding planet wheel 7, which is held by the electromagnet 33.
The axes 4 of these satellite wheels, and thus the rotatable part'j, are consequently driven at a speed that is reversed to that of the planetary wheel 8 and the driving shaft. As a result of the action of the electromagnet 23, the driven shaft 2 assumes a speed. that of the rotatable
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Speed that is opposite to that of the driving shaft 1.
It is readily understood that the number of speeds can be increased or decreased as required by placing satellite wheels on one or the other of the block groups
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