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Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufrädergetriebe, das im besonderen für Kraftfahrzeuge Verwendung finden soll. Das Getriebe kann jedoch auch für irgendwelche andere Zwecke, z. B. für stationäre Anlagen u. dgl., benutzt werden.
Es ist bekannt, ein Umlaufrädergetriebe mit einer elektrischen Maschine, die als Dynamo oder Elektromotor arbeitet, zu verbinden.
Bei diesen Einrichtungen wird die elektrische Maschine stets willkürlich geregelt, z. B. durch Ein-oder Ausschalten von Widerständen, um Veränderungen im elektrischen Feld hervorzurufen.
Diese Regelung soll den Zweck haben, wahlweise das Übersetzungsverhältnis zwischen der treibenden und der getriebenen Welle zu ändern. Diese Änderung des Übersetzungsverhältnisses ist abhängig von den jeweils vorhandenen Widerstandsabstufungen der elektrischen Maschine. Eine derartige Anordnung hat den Nachteil, dass die gleichen Fehler durch unsachgemässes Schalten gemacht werden können, wie bei einem durch Schaltung von Stufen veränderlichem Wechselgetriebe.
Der Zweck der Erfindung ist, ein Umlaufrädergetriebe zu schaffen, das sich vollkommen selbsttätig dem jeweiligen Widerstand, der der treibenden Welle entgegengesetzt wird, anpasst, d. h. ein
Getriebe, dessen Übersetzungsverhältnis sich selbsttätig entsprechend der zu überwindenden Last einstellt. Gemäss der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass die elektrische Maschine nicht regelbar ausgebildet ist. Anker-und Magnetstromkreis werden elektrisch in fester Verbindung zueinander geschaltet. Vorzugsweise wird eine Hauptstromdynamomaschine verwendet, bei der Ankerkreis und Magnetkreis hintereinander geschaltet sind. Die elektrische Maschine bzw. deren Anker wird mit einem Ritzel verbunden, welches das innere Zentralrad des Umlaufrädergetriebes bildet. Es ist jedoch auch möglich, die elektrische Maschine mit dem äusseren Zentralrad zu kuppeln.
Bei Verwendung von Kegelrädergetrieben erfolgt die Verbindung der elektrischen Maschine mit den Rädern, die den Zentralrädern eines aus Stirnrädern bestehenden Umlaufrädergetriebes entsprechen.
Als elektrische Maschine kann eine nicht regelbare Lichtanlassmaschine verwendet werden.
Es kann auch eine Lichtanlassmaschine benutzt werden, bei der der Anker und das Magnetfeld gegenläufig drehbar sind. In diesem Falle ist der Anker unter der Voraussetzung eines Stirnrädergetriebes mit dem inneren Zentralrad verbunden, während das Magnetfeld mit der Kardanwelle in Verbindung steht.
Bei besonders schweren Maschinen ist es vorzuziehen, die Lichtanlassmaschine derart auszubilden, dass zwei unabhängig voneinander drehbare Anker in einem gemeinsamen ortsfesten Magnetfeld lagern derart, dass der eine Anker mit dem inneren Zentralrad verbunden ist, während der andere Anker mit der Kardanwelle in Verbindung steht. Die beiden Anker sind über das gemeinsame Magnetfeld elektrisch miteinander gekuppelt und können auf diese Weise einander beeinflussen, so dass wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen das Übersetzungsverhältnis entsprechend dem Lastmoment selbsttätig eingestellt wird.
Die Erfindung ist auf der Zeichnung beispielsweise dargestellt, u. zw. zeigt : Fig. 1 eine sehemaische Ansicht im teilweisen Längsschnitt einer Ausführungsform gemäss der Erfindung. Fig. 2 ist eine Ansicht auf das Umlaufrädergetriebe nach der Fig. 1 um 900 gedreht. Fig. 3 ist eine der Fig. 1 entsprechende Ansicht einer andern Ausführungsform, bei welcher die zur Verwendung kommende elektrische Maschine aus einem drehbaren Magnetfeld und einem drehbaren Anker besteht. Fig. 4 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform der elektrischen Maschine und ihre Verbindung mit
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dem Getriebe. Es werden in diesem Falle zwei unabhängig voneinander drehbare Teilanker benutzt, die innerhalb eines ortsfesten gemeinsamen Magnetfeldes gelagert sind.
In der Fig. 1 ist mit 1 die Kurbelwelle der Brennkraftmasehine des Kraftfahrzeuges bezeichnet, die in geeigneter Weise, wie schematisch bei 2 dargestellt ist, kurz vor der Verbindung mit dem Getriebe
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in geeigneter Weise in ortsfesten Lagern, z. B. bei 4a, gehalten. Zwischen den beiden Wellen 1 und ist das Getriebe gemäss der Erfindung eingeschaltet. Das Umlaufrädergetriebe besteht aus dem Zahn- kranz- mit Innenverzahnung 5. Dieses Element wird als äusseres Zentralrad bezeichnet. Mit der Innenverzahnung kämmen die drei Umlaufräder 6. Diese drei Räder stehen in Eingriff mit dem in der Mittelachse liegenden inneren Zentralrad 7. Auf dem Ende der Kurbelwelle 1 sitzt der als Flansch S ausgebildete Umlaufträger fest, in welchem die Zapfen 9 befestigt sind.
Auf den Zapfen 9 ruhen frei drehbar unter Verwendung der Kugellager 10 die drei Umlaufräder 6. Der Zahnkranz 4 mit der Innenverzahnung 5 sitzt fest an einer Hohlwelle 12, die, wie schematsich dargestellt ist, bei 13 an einem ortsfesten Teil des Fahrgestelles gelagert ist. Am Ende der Hohlwelle 12 sitzt fest ein Zahnrad 14, welches mit einem Zahnrad 15 kämmt, das durch eine nicht dargestellte, von Hand aus zu bedienende Schaltgabel auf der Kardanwelle 3 in Richtung des Pfeiles P verschoben werden kann, um in die gestrichelte Lage zu kommen. Das Zahnrad 15 ist aber undrehbar mit Welle 3 verbunden. Bei dieser Verschiebung kommt die Verzahnung des Rades 15 mit einer ortsfesten Verzahnung 16 in Eingriff, um, wie weiter unten beschrieben, eine Sperrung der Kardanwelle 3 zu bewirken.
Das Zentralrad 7 sitzt fest auf einer Welle 17, die innerhalb der Hohlwelle 12 bei 18 und 19 durch Kugellager abgestützt wird. Ausserdem ragt auf der andern Seite des Zahnrades 7-ein Wellen-
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um das Zahnrad 7 sicher zu lagern. Die Welle 17 ist fest mit der Welle 22 des Ankers 23 einer elektrischen Maschine, z. B. einer Liehtanlassmasehine, gekuppelt, deren Magnetgestell mit 24 bezeichnet ist. Die Lichtanlassmaschine ist bei 25 ortsfest am Fahrgestell angebracht.
Die l\1agnetwicklungen der elektrischen Maschine sind mit a und b bezeichnet, während die Wicklung auf dem Anker schematisch durch c veranschaulicht wird. Die Wicklungen sind fest in Reihe geschaltet. Es soll dadurch zum Ausdruck gebracht werden, was unter dem oben erwähnten Begriff der"Nichtregelbarkeit"verstanden wird. Es können z. B. in die elektrische Schaltung Widerstände oder irgendwelche andern den elektrischen Zustand dauernd beeinflussenden Elemente oder Apparaturen eingesetzt werden, um z. B. die elektrische Maschine für einen gewissen Lastbereich oder für ein bestimmtes Umlaufrädergetriebe besonders wirksam und geeignet zu machen, d. h. gewissermassen die elektrische Maschine abzustimmen. Auch solche Anordnungen fallen noch unter den Begriff der Nichtregelbarkeit.
Auf keinen Fall darf aber ein willkürlicher Eingriff in die einmal hergestellte Schaltung erfolgen.
Es sei noch besonders erwähnt, dass nur beispielsweise eine Hauptstromschaltung gezeigt ist.
Es können auch andere für den besonderen Zweck geeignete Schaltungen, wie Nebensehlussschaltungen, gemischte Schaltungen od. dgl., benutzt werden.
Das oben beschriebene Umlaufrädergetriebe ist in ein flüssigkeitsdiehtes Gehäuse (strichpunktiert dargestellt) eingeschlossen. Durch eine Muffen-oder Flansehenkupplung wird die elektrische Maschine an die Welle 17 angeschlossen.
Die Wirkungsweise dieser Ausführungsform der Erfindung ist folgende : Angenommen, das Kraftfahrzeug befindet sich in Ruhe, das Zahnrad 15 ist eingeruekt, so dass es mit dem Zahnrad J. 1. kämmt, und es wird nun der elektrischen Maschine aus der Starterbatterie Strom zugeführt. Der Anker 28 dreht sich und nimmt durch die Welle 17 das Zentralrad 7 mit. Das Zentralrad 7 dreht sich mit Bezug auf die Fig. 2 in Richtung des Pfeiles PI. Die Umlaufräder 6 werden entsprechend den Richtungen der Pfeile p2 in Umdrehung versetzt. Der Zahnkranz 4, 5 steht still, da er, wie oben beschrieben ist, mit den Treibrädern und den Rädern eines Kraftwagens verbunden ist.
Es wird also der Umlaufräderträger und die Kurbelwelle 1 in Umdrehung versetzt, und die Brennkraftmaschine wird angeworfen. Die elektrische Maschine arbeitet somit als Anlasser. Die Teilkreisdurchmesser der Zahnräder sind so gewählt, d. h. das Übersetzungsverhältnis derart, dass die Brennkraftmaschine das erforderliche Drehmoment erhält.
Die Brennkraftmasehine springt an und läuft nun mit eigener Kraft durch die entsprechende Einstellung der Leerlaufgaszufuhr in diesem Zustande weiter. Es wird nun zwecks Anfahrens des Kraftfahrzeuges weiter Gas gegeben, so dass sich die Drehzahl der Brennkraftmaschine erhöht. Die Zahnräder 6 bewirken nun durch die Verbindung über ihren Träger 8 mit der Kurbelwelle 1 einen Antrieb des Zahnrades 7 und somit des Ankers 28 der elektrischen Maschine. In diesem Zustande wird aber der Drehung des Zahnrades 7 durch die zwischen Anker und Magnetfeld entwickelte elektrische Energie ein bremsend wirkender Widerstand entgegengesetzt, d. h. das Zahnrad 7 ist nun bstrebt, die Räder 6 im Eingriff mit der Verzahnung des Rades 7 abzubremsen.
Daraus ergibt sich, dass nun die Räder 6 ihr Drehmoment auf die Verzahnung 5 des Kranzes 4 ausüben und den Kranz zu drehen beginnen. Dadurch wird die Welle 12 ebenfalls in Umdrehung versetzt und über die Zahnräder 14, 16
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Es wird nun allmählich mehr Gas gegeben, der Wagen läuft immer schneller, bis schliesslich das Übersetzungsverhältnis nahezu 1 : 1 zwischen den beiden Wellen erreicht ist, d. h. die Kurbelwelle direkt mit der Kardanwelle gekuppelt ist.
Die Räder 6 führen in bezug auf das äussere Zentralrad 5 keine Umdrehung um ihre Achsen 9 aus. Da sich jedoch das Zentralrad 5 mit den Rädern 6 als Ganzes um die Achse des Rades 7 dreht, wird das Rad 7 mit dem Läufer der elektrischen Maschine auch bei dem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 in Umdrehung gehalten. Die elektrische Maschine wird daher auch bei diesem Übersetzungsverhältnis mit der Brennkraftmaschine direkt gekuppelt. Die elektrische Maschine wirkt nun auch als Lichtmaschine, d. h. als Stromerzeuger, und ladet allmählich die Batterie auf.
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verhältnis ein. Das Zentralrad 5 des Getriebes wird gegenüber dem Umlaufräderträger stärker gehemmt.
Da aber die Brennkraftmaschine beispielsweise ihre 3000 Umdrehungen in der Minute beibehält, dreht sich das Ritzel 7 nun mit einer höheren Umlaufzahl, woraus sich eine grössere Leistung der elektrischen Maschine ergibt.
Eine erhöhte Leistung der elektrischen Maschine wirkt selbstverständlich zurück auf das Ritzel 7 und veranlasst nun die Räder 6, sich um ihre eigenen Achsen 9 derart zu drehen, dass das äussere Zentralrad 5 sich noch langsamer dreht, d. h. das Übersetzungsverhältnis zwischen treibender und getriebener Welle hat sich nun geändert und selbsttätig eingestellt.
In der Praxis geht der oben beschriebene Vorgang selbstverständlich in einem ganz kurzen Zeitabschnitt vor sich, so dass ständig entsprechend der Erhöhung des Lastmoments sich das Übersetzungsverhältnis vollkommen selbsttätig ändert.
Bei dem üblichen Wechselgetriebe wird, wenn das Kraftfahrzeug stillgesetzt wird, ein Gang sicherheitshalber eingeschaltet, wenn z. B. der Wagen sich auf einer abschüssigen Fahrstrasse befindet.
Bei dem Getriebe gemäss der Erfindung wird dieses dadurch erreicht, dass das Zahnrad 15 in Richtung des Pfeiles P verschoben wird, mit der ortsfesten Verzahnung 16 in Eingriff kommt und nun die Kardanwelle J mit den Treibrädern verriegelt ist. Auch beim Leerlauf der Brennkraftmaschine zur Prüfung od. dgl. wird ebenso verfahren. Diese Feststellvorrichtung gehört jedoch nicht zum Gegenstand der Erfindung.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 3 wird eine elektrische Maschine benutzt, bei der nicht nur der Anker ; J. 3 frei drehbar gelagert ist, sondern auch das Magnetgestell 24. Wie schematisch dargestellt ist, ruht das Magnetgestell auf Lagern 25 a. Am Magnetgestell sitzt ferner ein Ketten-oder Zugrad 26, welches in Eingriff mit einem entsprechenden Rad 28 steht, das fest auf der Kardanwelle J sitzt.
Diese Einrichtung hat den Vorzug, dass sich das Getriebeverhältnis entsprechend dem Lastmoment selbsttätig schneller einstellt.
Bei schweren Fahrzeugen ist es infolge der verhältnismässig hohen Fliehkräfte des umlaufenden Magnetfeldes vorzuziehen, ein ortsfestes Magnetgestell zu benutzen, in diesem aber zwei unabhängig voneinander drehbare Anker anzuordnen, die bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 mit 9 und-3ss bezeichnet sind. Der Anker 30 ist in geeigneter Weise wieder mit der Kardanwelle-J gekuppelt, während der Anker 29, wie bei den oben beschriebenen Ausführungsformen, mit der Welle 17 und dem Rad 7 verbunden ist. Diese Ausführungsform nach der Fig. 4 hat die gleichen Eigenschaften und Wirkungen wie die oben beschriebenen.
Bei den Beispielen der Fig. 3 und 4 sind die Schaltungen zwischen Magnetfeld und Anker nicht besonders angegeben, es wird in diesem Zusammenhange auf die obigen Ausführungen nach der Fig. 1 verwiesen. Um die Schaltungen durchzuführen, sind im besonderen bei den Beispielen der Fig. 3 und 4 Schleifringanordnungen notwendig, die jedoch nicht eingezeichnet sind, um die Übersichtlichkeit nicht zu stören.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Umlaufrädergetriebe in Verbindung mit einer elektrischen Maschine, insbesondere für Kraftfahrzeuge, wobei der Antrieb des Umlaufräderträgers von der Antriebsmaschil1e erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine 24) nicht regelbar ausgebildet ist und mit dem inneren (oder äusseren) Zentralrad eines Stirnräder-Umlaufgetriebes bzw. dem entsprechenden Rad eines Kegelräder-Umlaufgetriebes gekuppelt ist (Fig. 1, 2).