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Transmission à satellites.
L'invention concerne une transmission à pignons satellites utilisable principalement pour les véhicules au- tomobiles. Toutefois la transmission convient aussi pour d'au- tres fins, par exemple pour des installations stationnaires etc.
Il est connu de combiner une transmission à pignons satellites avec une machine électrique qui fonctionne comme dynamo ou comme moteur électrique.
Dans ces dispositifs, la machine électrique est tou- jours réglable à volonté, par exemple par la mise en circuit ou hors circuit de résistances destinées à provoquer des va- riations du champ électrique. Ce réglage a pour but de faire varier le rapport dé transmission entre l'arbre entraîneur et
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l'arbre entraîné. Cette variation du rapport de transmission dépend chaque fois de la gradation individuelle de la résis- tance de la machine électrique.
Une telle disposition présente l'inconvénient d'en- traîner en cas de fausse manoeuvre les mêmes défauts que ceux occasionnés avec un changement de vitesse à engrenages.
L'invention a pour but de procurer une transmission à satellites s'adaptant avec une automaticit4 absolue à la résistance que rencontre à tout moment considéré l'arbre en- traîneur, c'est-à-dire une transmission dont le rapport de transmission se règle automatiquement selon la charge à sur- monter. Suivant l'invention on atteint ce but en employant une machine électrique à caractéristique non réglable. On relie entre eux de manière invariable le circuit d'induit et le circuit d'inducteur. De préférence, on emploie une dy- namo à excitation en série, dont les circuits d'induit et d'inducteur sont connectés entre eux en série. De préférence aussi on relie la machine électrique à un pignon qui consti- tue la roue planétaire intérieure de la transmission à satel- lites.
Toutefois il est aussi possible d'accoupler la machine électrique ou son induit à la couronne planétaire extérieure.
Quand on emploie des transmissions à pignons coniques, on re- lie la machine électrique aux pignons qui correspondent aux roues planétaires d'une transmission à satellites constituée par des pignons droits.
Comme machine électrique on peut utiliser une dynamo- démarreur non réglable. On peut également utiliser une dynamo- démarreur dont l'induit et le champ magnétique peuvent tour- ner en sens inverses. Dans ce cas, en supposant que la trans- mission est à engrenages droits, l'induit est relié à la roue planétaire intérieure, tandis que le champ magnétique est re-- lié à l'arbre à cardan.
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Pour les machines particulièrement lourdes, il est préférable d'établir la dynamo-démarreur de telle manière que deux induits pouvant tourner indépendamment l'un de l'autre se trouvent dans un même champ magnétique fixe, l'un des in- duits étant relié à l'arbre à cardan, tandis que l'autre in- duit est relié à la roue planétaire intérieure. Les deux in- duits sont couplés par un champ magnétique commun et peuvent ainsi s'influencer mutuellement de manière à régler de même automatiquement, suivant le couple résistant, le rapport de transmission, comme dans les formes d'exécution décrites plus haut.
Le dessin représente à titre d'exemple, quelques formes de réalisation de l'invention.
La fig. 1 est une vue schématique, partie en coupe longitudinale, d'une forme de réalisation de l'invention.
La fig. 2 est une vue de la transmission à satelli- tes, prise à 90 par rapport à la fig. 1.
La fig. 3 correspond à la fig. l, mais représente une autre forme de réalisation dans laquelle la machine élec- trique utilisée consiste en un champ magnétique tournant et en un induit tournant.
La fig. 4 représente schématiquement une autre forme de réalisation de la machine électrique, et sa liaison avec la transmission. On utilise dans ce cas deux induits partiels, pouvant tourner indépendamment l'un de l'autre, et logés à l'intérieur d'un champ magnétique fixe, commun aux deux in- duits.
Dans la fig. l, 1 est le vilebrequin du moteur à combustion interne du véhicule; comme l'indique schématique- ment le dessin en 2, ce vilebrequin, est monté un peu en avant de son accouplement avec la transmission. L'arbre à
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cardan, qui aboutit aux.roues motrices, est désigné par 3 et tourne également dans des paliers fixes appropriés, par exemple 4a. Entre les deux arbres 1 et 3 est interposée la transmission suivant l'invention. La transmission à satelli- tes comprend la couronne 4 à denture intérieure 5. Avec cette denture intérieure engrènent les trois satellites 6. Ces trois satellites sont en prise avec le pignon planétaire central 7, monté sur l'arbre 17. A l'extrémité du vilebrequin 1 est monté le porte-satellites qui affecte la forme d'une bride 8 sur la- quelle sont fixés les goujons 9.
Les goujons ou axes 9 por- tent les roulements à billes 10 sur lesquels tournent libre- ment les trois satellites 6. La couronne 4 à denture intérieu- re 5 est calée sur un arbre creux 12 qui, comme montré sché- matiquement, tourne en 13 dans une pièce fixe appartenant au châssis du véhicule. Sur l'extrémité de l'arbre creux 12 est calée une roue dentée 14 qui engrène avec un pignon 15; ce pignon, par le moyen d'un dispositif à fourche actionné à la main (non représenté), peut être déplacé sur l'arbre à car- dan 5 dans le sens de la flèche P, pour arriver dans la posi- tion représentée en trait mixte. Le pignon 15 est cependant relié de manière non rotative à l'arbre 3.
Par suite de son déplacement, la denture du pignon 15 entre en prise avec une denture fixe 16 pour provoquer, comme il sera décrit plus bas, un blocage de l'arbre à cardan 3.
La roue planétaire centrale 7 est calée sur un arbre 17 qui passe à l'intérieur de l'arbre creux 12 et tourne dans les roulements à billes 18 et 19. De plus, de l'autre côté de la roue dentée 7, un bout d'arbre 20 pénètre d'une certaine longueur dans l'arbre vilebrequin 1 où il se trouve également supporté par un roulement à billes 21, pour assurer le centra- ge du pignon 7. L'arbre 17 est rigidement accouplé à l'arbre
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22 de l'induit 23 d'une machine électrique, par exemple d'une dynamo-démarreur, dont la culasse portant les aimants est désignée par 24. La dynamo-démarreur est montée à de- meure en 25 sur le châssis du véhicule.
Les enroulements magnétiques de la machine électri- que sont désignés par a et b, tandis que l'enroulement de l'induit est représenté schématiquement en c. Les enroule- ments sont raccordés entre eux invariablement en série. On entend par là que la caractéristique est "non réglable", dans le sens donné plus haut à ce terme. Par exemple, on peut intercaler dans les connexions électriques des résis- tances ou d'autres éléments ou appareils quelconques in- fluençant de manière permanente l'état électrique, par exem- ple pour rendre la machine électrique particulièrement effi- cace et appropriée pour une certaine gamme de charges ou pour une transmission à satellites déterminée, c'est-à-dire pour "accorder" en quelque sorte la machine électrique.
Pa- reilles dispositions tombent encore elles aussi sous la no- tion de la "caractéristique non réglable". Toutefois, en au- cun cas,on ne doit pouvoir intervenir à volonté dans la connexion une fois établie.
Il est encore à noter spécialement qu'une excita- tion en série n'a été représentée qu'à titre d'exemple.-On peut aussi employer d'autres connexions convenant pour des fins spéciales, par exemple une excitation shunt, une exci- tation compound ou des connexions analogues. Dans certains cas il est aussi possible d'obtenir le même résultat en se basant sur le principe de magnétisme pur ou d'employer des aimants permanents et des circuits d'induction.
La transmission à satellites, décrite ci-dessus, est. enfermée comme l'indique la ligne en trait mixte, dans
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un carter étanche. Par un accouplement à manchon ou à bride la dynamo-démarreur est raccordée à l'arbre 17.
Le fonctionnement de cette forme de réalisation de l'invention est le suivant :
On suppose que le véhicule automobile se trouve au repos, que le pignon 15 a été déplacé de manière à se trouver en prise avec la roue dentée 14, et qu'un courant pris à la batterie de démarrage est amené à la machine électrique. L'in- duit 23 tourne et, par l'arbre 17, entraîne le pignon plané- taire 7. Le pignon planétaire 7 comme l'indique la fig. 2, tourne dans le sens de la flèche p1. Les satellites sont alors animés d'un mouvement de rotation dans le sens des flèches p2. La couronne 4 à denture intérieure 5 reste immo- bile, puisque, comme il a étédit plus haut, elle estreliée aux pignons d'entraînement et aux roues d'un véhicule auto- mobile.
Le porte-stallites 8 et l'arbre à vilebrequin 1 sont alors animés d'un mouvement de rotation et le moteur à combus- tion est lancé. La machine électrique fonctionne ainsi comme démarreur. Le diamètre des cercles primitifs des roues dentées est choisi de telle sorte, c'est-à-dire que le rapport de transmission est tel que, le couple de rotation nécessaire soit imprimé au moteur à combustion interne. Le moteur démar- re et tourne alors par sa propre force, l'arrivée des gaz étant réglée pour la marche à vide. Pour mettre le véhicule en marche, on donne plus de gaz, ce qui élève le nombre de tours du moteur à combustion. Les satellites 6 effectuent alors, par la liaison du porte-satellites 8 avec le vilebre- quin 1, la commande du pignon 7 et, par conséquent, de l'in- duit 23 de la machine électrique.
Mais, dans cet état, la rotation du pignon 7, par suite de l'énergie électrique dé- veloppée entre l'induit et le champ magnétique, rencontre une
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résistance de freinage, c'est-à-dire que le pignon 7 tend à freiner les satellites 6 en prise avec lui. Il s'ensuit que les satellites 6 exercent maintenant leur couple de ro- tation sur la denture 5 de la. couronne 4 et que cette couron- ne commence à tourner. L'arbre 12 est donc également mis en rotation et, par l'intermédiaire des roues dentées 14 et 15, fait tourner l'arbre à cardan ainsi que le différentiel de la voiture, qui démarre alors.
On ouvre peu à peu les gaz, le véhicule accélère sa marche, jusqu'à ce que le rapport de transmission 1 : 1 soit sensiblement atteint entre les deux arbres, le vilebrequin se trouvant alors en prise directe avec l'arbre à cardan.
Les satellites 6 n'effectuent aucune rotation sur leurs axes 9, par rapport à la roue planétaire extérieure 5.
Mais du fait que la roue planétaire 5 tourne avec les satel- lites 6 comme un tout autour de l'axe de la roue 7, celle-ci est maintenue en rotation avec le rotor de la machine électri- que, également avec le rapport 1 : 1. Dans ce rapport de transmission, la machine électrique se trouve donc aussi ac- couplée directement avec le moteur à combustion interne; elle fonctionne alors en même temps comme génératrice de courant et charge progressivement la batterie.
Si la voiture doit monter une côte dont la pente ne permet pas la marche en prise directe (1 : 1), il se produit automatiquement un changement correspondant,, dans le rapport de transmission. La roue planétaire 5 de la transmission est fortement freinée par'rapport au porte-satellites. Mais étant donné que le moteur à combustion interne conserve sa vitesse de, par exemple, 3000 tours par minute, le pignon 7 tourne alors à un plus grand nombre de tours, de sorte que la machine électrique fournit une plus grande puissance.
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Une élévation de la puissance de la machine électri- que réagit évidemment sur le pignon 7 et fait tourner les satellites 6 autour de leurs propres axes 9, de telle sorte que la roue planétaire extérieure 5 tourne encore plus len- tement, c'est-à-dire que le rapport de transmission, entre l'arbre entraîneur et l'arbre entraîné s'est alors modifié et réglé automatiquement.
Dans la pratique, le processus qui vient d'être dé- crit se déroule évidemment en un temps très court, si bien que le rapport de transmission varie constamment avec une automaticité absolue, suivant l'augmentation du couple résis- tant.
Dans les boites à vitesses connues jusqu'ici, lors- qu'on arrête le véhicule, on passe une vitesse par mesure de précaution, lorsque, par exemple, la voiture se trouve sur une pente. Avec le changement de vitesse suivant l'invention, ce même résultat est atteint par le fait que le pignon 15 est déplacé dans le sens de la flèche P, ce qui le met en prise avec la denture fixe 16; l'arbre à cardan 3 se trouve alors bloqué ainsi que les roues motrices. On procède de même lorsque le moteur à combustion interne tourne à vide, par exemple pour des essais ou tout autre raison. Mais ce dispo- sitif de blocage ne fait pas partie de l'invention.
Dans la forme de réalisation suivant la fig. 3, on utilise une machine électrique dans laquelle non seulement l'induit 23 mais aussi la culasse des aimants 24, peuvent tourner librement. Comme le représente schématiquement le dessin, la culasse est portée par les paliers 25a. De plus, sur la carcasse des aimants est monté un pignon à chaîne 26 qui engrène avec une roue correspondante 28 calée sur l'ar- bre à cardan 3.
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Cette disposition présente l'avantage considérable que le rapport de transmission se règle encore plus vite sur les variations du couple résistant.
Pour les machines lourdes, par suite des forces centrifuges relativement élevées du champ magnétique en ro- tation, il est préférable d'utiliser une culasse magnétique fixe, mais on dispose alors dans cette culasse deux induits pouvant tourner indépendamment l'un de l'autre, et désignés par 29 et 30 dans la forme de réalisation suivant la fig. 4.
L'induit 30 est accouplé de nouveau d'une manière appropriée avec l'arbre à cardan 3, tandis que l'induit 29, tout comme dans les formes de réalisation décrites plus haut, est relié à l'arbre 17 et à la roue 7. Cette forme de réalisation sui- vant la fig. 4 possède les mêmes propriétés et produit les mêmes effets que les formes décrites plus haut.
Dans les exemples des Figs. 3 et 4 les connexions entre le champ magnétique et l'induit ne sont pas spéciale- ment indiquées ; ce rapport on se référera à la descrip- tion de la Fig. 1. Pour établir les connexions, il est notam- ment nécessaire d'employer pour les exemples d'exécution des Figs. 3 et 4 des dispositifs à bagues de friction, qui toute- fois ne sont pas représentés pour ne pas embrouiller le des- sin.
REVENDICATIONS
1) Transmission à satellites combinée à une machine électrique, notamment pour véhicules automobiles, caractérisée en ce que, en cas de liaison du porte-satellites avec le mo- teur, la machine électrique a une caractéristique non réglable.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Transmission to satellites.
The invention relates to a transmission with satellite gears which can be used mainly for motor vehicles. However, the transmission is also suitable for other purposes, for example for stationary installations etc.
It is known to combine a satellite gear transmission with an electric machine which operates as a dynamo or as an electric motor.
In these devices, the electric machine is always adjustable at will, for example by switching on or off resistors intended to cause variations in the electric field. The purpose of this adjustment is to vary the transmission ratio between the drive shaft and
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the driven shaft. This variation of the transmission ratio depends in each case on the individual gradation of the resistance of the electric machine.
Such an arrangement has the drawback of causing the same faults in the event of a false operation as those caused with a gear change of speed.
The object of the invention is to provide a satellite transmission which adapts with absolute automaticity to the resistance encountered at any given moment by the drive shaft, that is to say a transmission whose transmission ratio is automatically adjusts according to the load to be overcome. According to the invention, this object is achieved by using an electric machine with a non-adjustable characteristic. The armature circuit and the inductor circuit are invariably connected to each other. Preferably, a series-excited dynamo is used, the armature and inductor circuits of which are connected to each other in series. Preferably also the electric machine is connected to a pinion which constitutes the internal planetary wheel of the satellite transmission.
However, it is also possible to couple the electric machine or its armature to the outer planetary ring gear.
When using bevel gear transmissions, the electrical machine is connected to the pinions which correspond to the planetary wheels of a planetary transmission consisting of spur gears.
As an electric machine, a non-adjustable dynamo-starter can be used. It is also possible to use a dynamo-starter whose armature and magnetic field can rotate in opposite directions. In this case, assuming the transmission is spur gear, the armature is connected to the inner planetary gear, while the magnetic field is related to the cardan shaft.
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For particularly heavy machines, it is preferable to set up the dynamo-starter in such a way that two armatures which can rotate independently of each other are in the same fixed magnetic field, one of the inductors being connected. to the cardan shaft, while the other inductor is connected to the inner sun gear. The two inductors are coupled by a common magnetic field and can thus influence each other so as to likewise automatically adjust, depending on the resistive torque, the transmission ratio, as in the embodiments described above.
The drawing shows, by way of example, some embodiments of the invention.
Fig. 1 is a schematic view, partly in longitudinal section, of an embodiment of the invention.
Fig. 2 is a view of the satellite transmission, taken at 90 ° relative to FIG. 1.
Fig. 3 corresponds to fig. 1, but represents another embodiment in which the electric machine used consists of a rotating magnetic field and a rotating armature.
Fig. 4 schematically shows another embodiment of the electric machine, and its connection to the transmission. In this case, two partial armatures are used, which can rotate independently of each other, and housed inside a fixed magnetic field, common to the two inductors.
In fig. l, 1 is the crankshaft of the internal combustion engine of the vehicle; As shown schematically in the drawing at 2, this crankshaft is mounted a little ahead of its coupling with the transmission. The tree at
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gimbal, which ends in the driving wheels, is designated 3 and also rotates in suitable fixed bearings, for example 4a. Between the two shafts 1 and 3 is interposed the transmission according to the invention. The satellite transmission comprises the ring gear 4 with internal toothing 5. With this internal toothing, the three planet wheels 6 mesh. These three planet wheels are in mesh with the central planetary pinion 7, mounted on the shaft 17. At the end of the crankshaft 1 is mounted the planet carrier which takes the form of a flange 8 to which the studs 9 are fixed.
The studs or pins 9 carry the ball bearings 10 on which the three planet wheels 6 freely rotate. The ring gear 4 with internal teeth 5 is wedged on a hollow shaft 12 which, as shown diagrammatically, rotates in 13 in a fixed part belonging to the chassis of the vehicle. On the end of the hollow shaft 12 is wedged a toothed wheel 14 which meshes with a pinion 15; this pinion, by means of a fork device actuated by hand (not shown), can be moved on the camshaft 5 in the direction of arrow P, to arrive in the position shown in mixed line. The pinion 15 is, however, non-rotatably connected to the shaft 3.
As a result of its movement, the toothing of the pinion 15 engages with a fixed toothing 16 to cause, as will be described below, a locking of the cardan shaft 3.
The central planetary wheel 7 is wedged on a shaft 17 which passes inside the hollow shaft 12 and rotates in the ball bearings 18 and 19. In addition, on the other side of the toothed wheel 7, one end shaft 20 penetrates a certain length into the crankshaft shaft 1 where it is also supported by a ball bearing 21, in order to ensure the centering of the pinion 7. The shaft 17 is rigidly coupled to the shaft
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22 of the armature 23 of an electric machine, for example of a starter-dynamo, the yoke of which carrying the magnets is designated by 24. The starter-dynamo is mounted at 25 on the vehicle frame.
The magnetic windings of the electrical machine are denoted by a and b, while the armature winding is shown schematically at c. The windings are invariably connected in series. This is understood to mean that the characteristic is “non-adjustable”, in the sense given above to this term. For example, it is possible to interpose in the electrical connections resistors or any other elements or apparatus which permanently influence the electrical state, for example to make the electrical machine particularly efficient and suitable for use. certain range of loads or for a determined satellite transmission, that is to say to "tune" in a way the electric machine.
These provisions also still fall under the concept of "non-adjustable characteristic". However, in no case should one be able to intervene at will in the connection once established.
It is still to be specially noted that a series excitation has been shown only by way of example. Other connections suitable for special purposes can also be employed, for example a shunt excitation, an excitation - compound tation or similar connections. In some cases it is also possible to obtain the same result based on the principle of pure magnetism or to use permanent magnets and induction circuits.
Transmission to satellites, described above, is. enclosed as indicated by the dashed line, in
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a sealed housing. By means of a sleeve or flange coupling the dynamo-starter is connected to shaft 17.
The operation of this embodiment of the invention is as follows:
It is assumed that the motor vehicle is at rest, that the pinion 15 has been moved so as to be in engagement with the toothed wheel 14, and that a current taken from the starter battery is supplied to the electric machine. The input 23 rotates and, through the shaft 17, drives the planetary gear 7. The planetary gear 7 as shown in fig. 2, rotates in the direction of arrow p1. The satellites are then driven by a rotational movement in the direction of arrows p2. The ring gear 4 with internal teeth 5 remains stationary, since, as stated above, it is connected to the drive pinions and to the wheels of a motor vehicle.
The stallite carrier 8 and the crankshaft 1 are then rotated and the combustion engine is started. The electric machine thus functions as a starter. The diameter of the pitch circles of the toothed wheels is chosen in such a way, that is to say that the transmission ratio is such that the necessary torque is imparted to the internal combustion engine. The engine then starts and runs by its own power, the gas supply being adjusted for idling. To start the vehicle, more gas is given, which increases the number of revolutions of the combustion engine. The planet wheels 6 then effect, by connecting the planet carrier 8 with the crankshaft 1, the control of the pinion 7 and, consequently, of the input 23 of the electric machine.
But, in this state, the rotation of pinion 7, as a result of the electric energy developed between the armature and the magnetic field, encounters a
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braking resistor, that is to say that the pinion 7 tends to brake the planet wheels 6 in engagement with it. It follows that the planet wheels 6 now exert their rotational torque on the teeth 5 of the. crown 4 and that this crown begins to rotate. The shaft 12 is therefore also rotated and, through the toothed wheels 14 and 15, rotates the cardan shaft as well as the differential of the car, which then starts.
The throttle is opened little by little, the vehicle speeds up, until the transmission ratio 1: 1 is substantially reached between the two shafts, the crankshaft then being in direct engagement with the cardan shaft.
The satellites 6 do not perform any rotation on their axes 9, with respect to the outer planetary wheel 5.
But due to the fact that the planetary wheel 5 rotates with the satellites 6 as a whole around the axis of the wheel 7, the latter is kept in rotation with the rotor of the electric machine, also with the ratio 1 : 1. In this transmission ratio, the electric machine is therefore also directly coupled with the internal combustion engine; it then functions at the same time as a current generator and gradually charges the battery.
If the car has to go up a hill the slope of which does not allow direct drive (1: 1), there will automatically be a corresponding change in the transmission ratio. The planetary wheel 5 of the transmission is strongly braked by the planet carrier. But since the internal combustion engine maintains its speed of, for example, 3000 revolutions per minute, the pinion 7 then rotates at a greater number of revolutions, so that the electric machine provides more power.
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An increase in the power of the electric machine obviously reacts on the pinion 7 and rotates the planet gears 6 around their own axes 9, so that the outer planetary wheel 5 turns even more slowly, that is to say. that is to say that the transmission ratio between the driving shaft and the driven shaft is then modified and adjusted automatically.
In practice, the process which has just been described obviously takes place in a very short time, so that the transmission ratio varies constantly with absolute automaticity, according to the increase in the resistive torque.
In gearboxes known hitherto, when the vehicle is stopped, a gear is shifted as a precaution, when, for example, the car is on a slope. With the change of speed according to the invention, this same result is achieved by the fact that the pinion 15 is moved in the direction of the arrow P, which puts it into engagement with the fixed teeth 16; the cardan shaft 3 is then blocked as well as the drive wheels. The same is done when the internal combustion engine is running empty, for example for tests or any other reason. However, this locking device does not form part of the invention.
In the embodiment according to FIG. 3, an electric machine is used in which not only the armature 23 but also the yoke of the magnets 24 can rotate freely. As shown schematically in the drawing, the cylinder head is carried by the bearings 25a. In addition, on the frame of the magnets is mounted a chain pinion 26 which meshes with a corresponding wheel 28 wedged on the cardan shaft 3.
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This arrangement has the considerable advantage that the transmission ratio is adjusted even more quickly to variations in the resistive torque.
For heavy machines, owing to the relatively high centrifugal forces of the rotating magnetic field, it is preferable to use a fixed magnetic yoke, but this yoke then has two armatures which can rotate independently of each other. , and designated by 29 and 30 in the embodiment according to FIG. 4.
The armature 30 is re-mated in a suitable manner with the cardan shaft 3, while the armature 29, as in the embodiments described above, is connected to the shaft 17 and the impeller. 7. This embodiment according to FIG. 4 has the same properties and produces the same effects as the forms described above.
In the examples of Figs. 3 and 4 the connections between the magnetic field and the armature are not specially indicated; This report will be referred to the description of FIG. 1. To establish the connections, it is in particular necessary to use, for the exemplary embodiments of Figs. 3 and 4 of the friction ring devices, which however are not shown so as not to confuse the drawing.
CLAIMS
1) Satellite transmission combined with an electric machine, in particular for motor vehicles, characterized in that, in the event of the planet carrier being connected to the motor, the electric machine has a non-adjustable characteristic.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.