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Anordnung zur ununterbrochenen Regulierung der Geschwindigkeit und
des Moments einer getriebenen Welle, besonders für Fahrzeuge u. dgl. Die Erfindung
bezieht sich: auf eine Anordnung zur ununterbrochenen- Regulierung dier Geschwindigkeit
und. des Moments einer getriebenen Welle, insbeisonr dere, für Fahrzeuge u, dgl.,
nach Patent 932 878, bei der eine zweite elektrisches Gleichstromma.schine mit separater
Felderregung an. die, getriebene oder treib.cnde Welle angeschlossen und. ihr- Anker
elektrisch mit dem Anker der ersten elektrischen. Gleic:hstrominaschine in Reihe,
geschaltet ist.
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Es sind bereits Einrichtungen. zum Betrieb von Zügen, bekan.ntgewo-rden,
bei denen d!er Triehwagen die! Treibmaschinei, zwei elektrische Maschinen und ein.
Umlaufgetriebe- aufweist. Dort muß aber; wenn diel Maschine vom Genteratarbetrieh.
auf @'Iote:rb:etrieib übergehen soll, die Maschine selbst mittels einer Bremsscheibe
stillgewitzt werden, worauf die elektrischen Kupplungen mittels eines Schalters
umgeschaltet werden müssen, was aber lästig und. zeitraubend ist. Dieses Abstellen
der Maschine ist mit der erfindungsgemäßen. Anordnung nicht nötig, da, hier der
Übergang vom Gen ,erato,rbetrieib auf den Motorbetrieb bzw. umgekehrt vollkommen.
kontinuierlich und selbsttätig vor sich. geht. Außerdem werden mit der Anordnung
nach der Erfindung die Größe und das Gewicht der Maschine unter Beibehaltung der
großen Regu:lierintervaJle erheblich verringert.
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Gemäß der Erfindung ist die Einrichtung so getroffe:n, daß beide elektrischen
Maschinen für eine Höchstleistung bemessen sind, die- stets geringer als die Höchstleistung
der Kraftmaschine; bei höchster Drehzahl ist. Hierbei begrenzt das Mittel zur Ein-Stellung
der Felderregung der zweiten elektrischen Maschine und somit der erwähnten Relativgeschwindigkeit
während der Periode, während der die- Dreh;-zahl der Kraftmaschine geändert wird,
diese Felderregung auf einen solchen Höchstwert, d.a,ß die induzierte Ankerspannung
in der zweiten elektrisc .ein. Masch.in.e niedriger ist als die induzierte Ankerspannung
in, der ersten elektrischen Maschine und eiinei im Verhältnis zu der letztgenannten
Spannung entgegengesetzte Polarität ha,t, auch in dem Augenblick, in: dein die Kraftmaschine
ihre niedrigste, vorher bestimmte -Anlaufdrehzahl hat.
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Bei einer vorzugsweise zur Anwendung gelangenden: Awsführungsform
der Erfindung ist die erste eIektrische Maschine für eine zugeiführte Leistung messen,
die der Höchstleistung der Kraftmaschine bei der niedrigsten Anlaufdrehzahl mindestens
gleich ist oder sie filre;rsteigt.
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In den Zeichnungen. sind Ausführungsformen der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und. zwar ist Fig. 1 eine schematische Ansicht einer An.triebsvo@rrich.tung
gemäß der Erfindung; Fig. 2 veranschaulicht eine Kurve des Geschwindigkeitsverhältnis.ses
zwischen: der Weile, des Antriehsinotors und der die :Leistung abgehend.eil Welle
der Antriebsvorrichtung; Fig. 3 zeigt ein entsprechende abgeänderte Kurve:, und
Fig. 4 zeigt eine ähnliche: Kurve, für eine. Antriebsvorrichtung gemäß der Fig.
1 mit Stu.feli:rä&:rn; Fig. 5 veranschaulicht schematisch eines erste, abgeänderte
Anordnung der Antrieb-svorriehtung im Vergleich zu Fig. 1; Fig. 6 veranschaulicht
eine zweite abgeänderte Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich zu Fig. 1.
und 5 ; Fig. 7 veranschanlich.t eine dritte- abgeänderte Anordnung der Antriebsvorrichtung
im Vergleich zu, den Fig. 1, 5 und 6;
Fig. 8 veranschaulicht schematisch:
eine vierte a:bgeände,rte Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich: zu: den
Fig. 1, 5 bis 7; Fig. 9 veranschaulicht schematisch eine fünfte Anordnung der Antriebsvorrichtung
im Vergleich zu den Fig. 1 und 5 bis 8; Fig. 10 veranschaulicht eine sechste, ab-'
etänderte, Anordnung der Antriebsvorrichtung im Vergleich. zii, den Fig. 1 und 5
bis 9; Fig. 11 veranschaulicht schematisch. eine abgeänderte Anordnung der Feldwicklungen
des zweiten Generators im Vergleich zu Fig. 1.
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Die, Erfindung betrifft eine: Kombination, welche die Vorrichtungen,
für die rein mechanische Kraftübertragung bei Automobilen, Motorfahrzeugen. Lokotnotiv
en us-w. sowie die Vorrichtungen enthält, welche für die rein; elektrische Übertragung
mittels zweiier Gleichstromeinheiten verwendet werden., wie beispielsweis i bei
elektrischen Diesel-Lokomotiven. Die Einstellung des Drehmoinen:tes und. der Geschwindigkeit
der angetriebenen Welle erfolgt in dem erstgen:ann.ten Fall durch Änderung der Brennstoffzufuhr
und durch Bestätigung der Stufenräder und in, dem letztgenannten Fall durch Einstellen.
der Erregung der Gleichstromeinheiten, wodurch, die mit der angetriebenen Welle
verbundene Gleichstromeinheit eine sich ändernde Spannung erhält.
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Der Hauptzweck der Erfindung besteht darin, mit einem gewissen. festgesetzten
Arbeitsprograinm in. der Lage zu sein, die Größe der beiden Gleichstromeinheiten.
willkürlich zu verringern und trotzdem dieselben: Arbeitseigenschaften: wie bei
einer reinen elektrischen Übertragung zu haben. Dies bedeutet, d:aß bisher unierwartete
Möglichkeiten. für die Anwendung eines stetigen- Wechsels der Geschwindigkeit und.
des Drehmomentes geschaffen werden, zumal die elektrischen; Einheiten. leichtwenig
umfangreich und billig gemacht werden. können. Zu derselben Zeit werden, die elektrischen
Übertragungsverluste verringert, was wiederum einer erhöhten Leistung gleichkommt,
die sich der Leistung eines rein mechanischen Getriebes nähert.
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Die Einstellung der Geschwindigkeit der a,ngetrieh@en@,m: Welle kann
erfindungsgemäß fortlaufend. vom. 0-bis zu irgendeiner gewünschten maximalen. Geschwindigkeit
ia"iizax gemäß dem Arbeitsdiagramm der Fig. 4 gemacht werden:. In, diesem beschriebenen
Fall beträgt die Größe der elektrischen: Einheiten nur ein. Neuntel der Größe einer
Einheit, welche" für die reine elektrische Übertragung erforderlich wäre. Das Diagramm
der Fig. 4 veranschaulicht die Geschwindigkeit n, dier getriebenen. Welle als Funktion,
der Geschwindigkeit na des Antriebsmotors. Es ist somit innerhalb des Intervalls
n,Ymina bis n.Ymax möglich, ununterbrochen, die Geschwindigkeit der angetriebenen
Welle einzustellen, ohne d.aß die Geschwindigkeit n. der Antriebswelle geändert
wird. Wenn der Antriebsmotor eine Verb.rennungskraftmäschine ist, ist es somit möglich,
bei einer konstanten: Brennstoffzufuhr auch einen. konstanten. Effekt l1' bei allen
Geschwindigkeiten der angetriebenen Welle innerhalb des oben erwähnten Intervalls
zu. benutzen.
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Die Kombination erlaubt aber nicht etwa, nur einen Kraftfluß in. der
Richtung von der Antriebseinheit zu der angetriebenen Welle, sondern. auch in, der
umgekehrten Richtung. Wenn somit die Erfindung bei einem Automobil verwendet wird:,
kann, die kinetische Energie dcrs Autemobils auf die Verbrenn:ungskra.ftmaseh.ine
z urt 'ick,c- - führt wcrden, wenn eine Bremswirkung zn erwünscht ist. Die
Verbrennungskra.ftmaschine a.rbzitet alsdann. ohne, Brennstoffzufuhr wie ein Kompressor,
und die Arbeitseigenschaften werden, trotzdem die Arbeitsrichtung umgekehrt ist,
diejenigen der Fig.4 Bein.
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Die elektrische Übertrag ung ist im Maschinenbau dic einzige bekannte
Methode, welche eine Einstellung des Drehmomentes und der Goschwin.digkeit in beiden
Kraftrichtungen bei unveränderter Geschwindigkeit für die Antriebseinheit erlaubt.
Die elektrische Übertragung nimmt somit im modernen Maschinenhau eine zentrale Stellung
ein., jedoch ist ihre allgemeine Anwendung durch, diei Tatsache beschränkt, daß
sie, starke Gleichstro.nieinheiten erfordert, deren Gewichte und Abmessungen in
dem Verhältnis
zunehmen.
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Die erwähnte Kombination ermöglicht auch die ständige Einstellung
des Drehmomentes und der Geschwindigkeit in: beiden Kraftrichtungen bei unveränderter
Geschwindigkeit der antreibenden Einheit und erlaubt ferner auch eine willkürliche
Verringerung des Gewichtes und der Größe der elektrischen Einheiten, und somit auch
deren elektrischen Verluste im Vergleich zu denen. einer reinen elektrischen Übertragung.
Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe nimmt die praktische Möglichkeit der Ausnutzung
einer stetigen Einstellung des Drehmomentes und der Geschwindigkeit somit eine neue
und günstigere Stellung ein.
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In Fig.l bezeichnet 1 eine Verbrennungskraftmasch.ine, deren Geschwindigkeit
durch Änderung der Brennstoffzufuhr mittels der beiden Ventile 2 und 3 geregelt
werden kann. Das Ventil 2 wird in den- üblichen Weise: durch das Pedal 4 bestätigt,
und in der weit offenen Stellung dieses Pedals wird ein maxiinaler Strom von Brennstoff
durch dieses Ventil 2 hindurch bewirkt. Nenn das Pedal freigegeben wird, wird die
Brennstoffzufuhr bis zu dem Punkt verringert, an dein die V erbrennungskraftmaschine
im Leergang arbeiten: wird.
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Das Ventil 3 wird durch einen. Zentrifuga,lregulator 5 gesteuert,
der mechanisch mit der Welle der Verbrens nungskraftmasehine gekuppelt ist und durch
die Feder 6 gesteuert wird, welche mit dem Bedienungshandgriff 7 verbunden ist.
In einer gewissen Stellung des Handgriffes 7 schließt der Zentrifuga.lregulator
5 das @'en:til 3, wenn. die Geschwindigkeit der Verbrennungskra.ftmaschine entsprechend
der eingestellten Lage erreicht worden ist. Wenn die Maschinengeschwindigkeit um
einen gewissen: erlaubten Spielraum unter diesen Wert fällt, öffnet sich, das Ventil
3. Infolge dieser Einrichtung ist der Fahrer niemals imstande, mit dein Pedal 4
eine höhere Geschwin.digkoit für die Verbrennungsmaschine zu erhalten, als die,
welche der Einstellung des Handgriffes 7 entsprich,t. Der Arm 3', der mit dem Ventil
3 verbunden ist, schließt in, der Nähe seiner beiden. Endstellungen die beiden elektrischen
Kontakte 8 bzw. 9, deren Funktionen weiter unten. noch näher erläutert werden sollen.
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Die: Verbr'ennun:gskraftmasch.ine 1 ist über die Antriebswelle 10
mit dem Sonnenrad 11 eines Planetengetriebes verbunden, dessen beide anderem, Teile
der Planetenradträger 12 und das Ringrad 13 sind. Von diesen. beiden ist der Planetenradträger
12 über die U-elle 14 mit der einen Hälfte einer Kupplung 15 verhunden, deren andere,
Hälfte über die Welle 16 mit einem üblichen Räderkasten. 17 verbunden: ist, welcher
keim dargestellten. Ausführungsbeispiel mit einem Stufengetriebe im Eingriff steht,
wenn. der Handhebel 18 nach. links umgelegt ist, und wodurch eines direkte
Kupplung
bewirkt wird, wenn dieser- Hebel nach rechts umgelegt ist. Die die Leistung abgebende,
Welle 19 des Räderkastens ist in, Wirklichkeit auch die die Leistung abgebende Wellet
dieir vollständigen Antriebsvorrichtung und kann beispielsweise, mit der Hinterachse
eines Automobils verbunden sein. Mittels der Kupplung 15 werden die Zwischenwellen
14 und 16 ausgerückt, wenn eine Zusatzspannung auf eine Arbeitsspule 20 übertragen
wird, welche über den Hehelarm 15' auf die Kupplung 15 wirkt, wodurch der Kon.taltt
21 an einem Ansatz dieis Hebelarmes 15' geschlossen wird. Eine Änderung in dem Getriebe
dies lt-Iideirl:a,ste(lis 17 erfolgt mittels der, beiden. Arbeitsspulen 22 und 23.
Wenn, d;ie Zusatzspannung auf die Arl),eitss.puilf 22 übertragen wird, wird das
Stufen:-ge rieibe eingerückt und verbleibt darauf in dieser Lage, bis, die Zusatzspannung
auf die Arbeitsspule 23 iib:ertr-a,en wird., wodurch das Getriebe, für dein direkten
Antrieb. umgeschaltet ist. Der Einstellungsbcre,ich, der erzielt wird, waren das
Stufengetriebe umgestellt wird, wird, in folgendem mit Bereich. I her
zeichnet,
und der bei der direkten Kupplung erzielte Einstellungsbereich. wird mit Bereich
1I bezeichnet. Das Ringrad 13 in dem Planetenräderwerk ist mechanisch mit einem
elektrischen Gleichstromgenerator- 24 gekuppelt, welcher als Reaktionseinheit bezeichnet
und mit einer besonders. erregten Feldwicklung 25 versehen ist. Die Antriebswelle
10 ist über ein Übertraigungsgetriehe 26 an einen anderen Gleich!stro:mgenerator
27 angeschlossen, welcher mit einer Reihenwicklung 28 und einer getrennt erregten
Feldwicklung 29 versehen ist. Die Anker der beiden Gleichstromeinheiten 24 und 2.7
sind elektrisch mittels eines Re-gulieirwid,eirstandes 30 miteinander verbunden:.
Der Strom für die getrennte Erregung der Felder der Gleichstromeinheiten; und für
die, Betätigungszwecke wird von der Batterie 31 entnommen. Die getrennrt erregte
Wicklung 25 der, Reaktionseinheit 24 ist mit der Batterie übeir einen einstellbaren
Widerstand 32 verbunden. Das magnetische Feld 0n, welches durch die Wicklung
25 erregt wird,, hat daher gewöhnlich eine konstante Größe- und Richtung. Das magnetische
Feld welch,-,s durch die Feldwicklung 29 der Einheit 27 erregt wird, kann: von einem
maximalen Wert in der einen Richtung bis zu demselben. maximalen, Wert in der entgegengesetzten
Richtung mittels einer Reguliervorrichtung A eingestellt werden., die mechanisch
mit einer Zusatzeinheit 13 verbunden ist.
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Die , Reguliervorrichtung A weist einen Kontaktarm 33 auf, welcher
die. Einstellung des magnetischen Feldes 0.e in der Einheit 27 bei seiner Bewegung
über dem ringförmigen Widerstand 34 mit den, zugehörigen Kontaktbahnen 35 und 36
bewirkt.. In der Lagei der Fig. 1 bat sich der Kontaktarm 33 in der Uhrzeigerrichtung
um einen Winkel a von: der An.fa.ngslage an dem Punkt a bewegt, woselbst der Kontaktarm
33 die maximale positive Spannung herstellt. Der Arbeitsstrom fließt von dem positiven
Pol der Batterie zu denn Punkt a an den Widerstand 34 und da.r auf durch beide Zweige
dieses Widerstandes bis zu dem Punkt b, der mit dem Minuspol der Batterie verhunden
ist. Der \t'ideersta,nd 34 wirkt in. dieser Verbindung als Po:t-en.-tiometer, mit
einer Nullspannung in den beiden mittleren Punkten. c und d, die beide elektrisch
mit der einen Klemme der Feldwicklung 29 der Einhicit 27 verbunden: sind. Die andere
Klemme dieser Feldwicklung ist mit der Kontaktbahn 36 verbunden und hat demzufolge
dieselbe Spannung wie der Kontaktarm 33. Wenn. sich der Kontaktarm 33 von der Anfangslage
bei a in der Uhrzeigerrichtung auf den Nullpunkt c zu bewegt, wird die Spannung
in der Feldwicklung 29 von einem maximalen. Weirt in der einen Richtung bis auf
Null am Punkt c verringert, und darauf wird diese Spannung wiederum nacheinander,
aber mit. umgekehrter Spannung, zunehmen, wenn. der Kontaktarm in seini@r Bewegung
fortfährt., um seinen maximalen Wert in der umgekehrten Richtung an dem Punkt b
zu erhalten, an dem der Kontaktarm sich um einen Winkel von. 270° bewegt hat. Bei
der fortgesetzten Bewegung deis Kontaktarmes 33 wird. die Spannung wieder an dem
Punkt d bis auf Null verringert, uni wiederum ihren ursprünglichen Anfangswert an,
dem Punkt a zu erreichen, nachdem der Arm sich um 360° bewegt hat. Derselbe Vorgang
kann: dann wiederholt werden, Bei der Umsteuerung der Urndren:ungsrichtung des Kontaktarmes
33 wiederholen sich alle Phasen. des Vorganges in der umgekehrten Reihenfolge!.
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Die Zusatzeinheit für den. Kontaktarm 33 besteht aus einenn Kolben
37, der durch Druckflüssigkeit betätigt wird, deren Strömungsrichtung mittels eines
Ventils 38 durch. Vermittlung von elektrischen Spulen 39 und 40 eingestellt werden.
kann.. Wenn.. die Spannung auf die Spule 39 übertragen wird, wird dass Ventil 38
umgeschaltet, so da,ß der Kolben 37 zwecks Weiterschaltung sich. von, links nach
rechts bewegt, wobei das Ventil in dieser Lage. verbleibt, bis niuinmehr die Spule
40 Strom erhält., wenn. das Ventil 38 umgeschaltet wird, so daß der Kolben 37 sich.
für die: Abwärtstransform.ierung in, der urngekehrten.Richtun g bewegt. Das Ventil
38 ist mit einem Ko:ntaktheibel 41 versehern, welcher in der einen. Endstellung
einten Kontakt 41' in einem Arbeitskreislauf schließt, welcher zu der Arbeitsspule
23 führt., und der in seiner anderen Endstellung einen anderen Kontakt 41" in einem
Arbeitskreislauf schließt, der zu der Spule 22 führt. Eine zusätzlichie Spannung
zu beeiden dieser Arbeitskreisläufewird . nur erzielt, wenn. dieKupplung 15 ausgerückt
und dein Kontakt 21 an der Kupplung 15 geschlossen ist. Diese- Hilfsspalinu,ng wird
auf die Spulen 39 und 40 über dein Arm 3' an, dem Ventil 3 übertragen, wenn letzteries
die, Kontakte: 8 und, 9 schließt; derKontakt 8 schließt hierbei den Stromkreis über
die, Spule, 39, und. der Kontakt 9 schließt den Stromkreis über die Spule 40.
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Diei Verbindung zwischen: der Zusatzeinheit B und der Reguliervorrichtung
A besteht aus einer Zahnstange. 42, die mit dem Kolben: 37 und einem Zahngradl 43
gekuppelt ist, welches dein. Kontaktarm 33 antreibt. Der Durch,mess.er dieses Zahnrades
43 wird mit Bezug auf die: Länge: der Zahnstange 42 so. gewählt" da,ß ein. volleer
Hub: des Kolbens voll. links nach rechts einer Winkelbewegung des Kontaktarmes 33
über einen Winkel von 360 -f- 270° = 630° entspricht.
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Die erwähnte Zahnstange 42 ist mit einem Kontaktarm 42' versehen.,
welcher innerhalb des Intervalls von 270 bis 360° den positiven Pol der Batterie:
mit der Spule 20 der Kupplung 15 verbindet und desgleichen mit dem oberen Pol des
Kontälctes 21. Der Strom zu der Spule 20 geht durch einen Druckknopf 44 hindurch.
Die Funktion dieses Druckknopfes besteht darin" ein. Ausrücken der Kupplung herbeizuführen,
während die Verbrennungskraftmaschinee bei stillstehien:deem Wagen. angewärmt wird,
ohne d.aß hierbei das Getriebe verschoben, wird; der Druckknopf wird niedergedriickt
gehalten, bis die Maschine angewärmt ist.
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Der Widerstand 30, der zwischen. die Anker der Gleichstromeinheiten
eingeschaltet ist, wird selbsttätig und fortschreitend. mittels der Reguliervorrichtung
C kurzgeschlossen., weilche einen Konta.ktarrn 45 aufweist,
der
während der An,laßpariode stufenweise diesen Widerstand kurzschließt, wenn die Ankerspannung
in, der Gleichstromeinheit 27 steigt. Diese Funktion wird durch eine Magnetspule
46 und eine! Feder 47 herbeigeführt, welche der Magnetspule entgegenwirkt. Während
des ersten. Teiles dieser Anilaßpe-rio,d.e befindet sich die Reguliervorrichtung
A in ihrer An.-laufstellung, wobei der Kontakt 9 an dein Motor 1 geschlossen ist;
der Kolben 37 wird, hierbei durch: die durch das Ventil 38 strömende Druckflüssigkeit
in seine linke Endstellung gedrückt, und ein Kopf 48, der an dem Kontaktarm 42'
angebracht ist, hält alsdann eine zweite kurzschließende Koii@taktvorricli;tung
49 für den Widerstand 30 unterbrochen.
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Der Ringwiderstand 34 ist in der Lage, eine! inaximaJe Spannung der
Feldwicklung 29 des Gene -,rators. 27 zuzuleiten, wodurch ein. magnetisches Feld
in dieser Einheit während der Anlaßperiode hergestellt wird:, welches eine Ankerspannung
in der Einheit 27 induziert, die kleiner als die Ankerspannung ist, welche in der
Reaktionseinheit 24 induziert wird, so daß die Reaktionseiinheit als Generator während
dieser Anlaßp@ario,dei arbeitet.
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Durch den Kontakt 50 kann die Zuführung von Strom zu den Hilfsstromkreisen
abgeschaltet weirden, beispielsweise in Kombination mit der Schalttaste, wenn das
Fahrzeug parkt.
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Daß die Anordnung gemäß Fig. 1 das Regulierergebnis ergibt, welches
in dem Diagramm 4 dargestellt ist, verlangt ein, genaueres Studium der verschiedenen
Arbeitsphasen, damit die Art des Funktionierens klar wird.
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Es ist bekannt, daß eain Planetengetriebe der in Fig. 1 dargestellten.
Art dieselben. Eigenschaften wie ein gewöhnliches Rädergetriebe! hat, wenn einer
der vorhandenen drei Teilei, beispielsweise das Ringrad, fest gebremst gehalten
wird, während die anderen beiden Teile mit den die Kraft zuführenden und die Kraft
abgebenden. Wellen verbunden , sind. Die Größe- I, des Übersetzungsverhältnisses
wird hier durch die Radien des Sonnenrades und der Planetenräder bestimmt, und.
die Geschwindigkeit der Welle für die abgegebene Leistung wird alsdann fit,
= -jil)z sein, wobei fit. die Geschwindigkeit der Welle für die zugeleitete
Kraft ist. Das von leim festgebremsten Ringrad ab-so@rbie;rtei Drehmoment ist in.
diesem Fall ein Reaktionsdrehmoment, welches keinen aktiven Teil in. lern Arbeitsprozeß
darstellt und auch nicht irgendeine Wirkung ausführt.
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Bei einem Planetengetriebc, welches in dieser Weise a;rb-itet, ist
eine konstante Beziehung zwischen allen Drehmomenten vorhanden., da die Zahndrücke,
die! auf jedes Planetenrad wirken, sich stets ausgleichen. Die. Folge hiervon; ist,
da,ß alle Drehmomente der einzelnen. Teile innerhalb. des Planete getrieibes ihre
Richtung gleichzeitig mit dem Kraftfluß ändern müssen, wenn die Umdrehungsrichtungen
der die Kraft zuführenden und der die Leistung abgebenden Wellen unverändert bleiben.
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Wenn gemäß dem Beispieil der Fig. 1 mittels der Reaktionseinheit 24
das Reaktionsdrehmoment ab,so@rbieirt oder hergestellt wird,, wird ein ständig a:rb,eiite,ndes
elektromechanisches Getriebe, welches dieselben Eigenschaften wie ein gewöhnliches
Zahnradgetriebe hat, mit der Übertragung k orzi.elt, wenn die Reaktionseinheit stillsteht,
wobei aber eine jede positive oder negative Geschwindigkeit der Reaktionseinheit
ein, anderes Übeirsetzu.n.gsverhältnis zeigt.
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Wenn die Geschwindigkeit des 11 fit ist und diejenige des Planet,enradträgers
12 n,x und die des Ringrades 13 np ist, wird ein, solches Übersetzungsverhältnis
durch folgende Formel bestimmt:
Diese Formel kann auch wie folgt geschrieben werden ytx = ita -E Y,.
,
bei der na (= itlk) die Geschwindigkeit der Leistungswelle
ist, wobei das Ringrad bei der bezeichneten Mittelgeschwindigkeit stillsteht, während
eine, relative Geschwindigkeit zu iio ist, welche von. der Geschwindigkeit und Richtung
von %, d. h.. von der Geschwindigkeit und Umdrehungsrichtung des Ringrades abhängt.
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Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 kann die mittlere Geschwindigkeit
n, der- Leistungswelle 14 durch Änderung der Brennstoffzufuhr zu der Verbrennungskraftmaschine
1 mittels des Pedals 4 eingestellt werden. Die Einstellung der relativen Geschwindigkeit
n,. erfolgt durch Feldregulierung, wobei die Erregung 0, der Gleichstromeinheit
27 mittels der Reguliervorrichtung A mit der zugehörigen Zusatzeinheit B eingestellt
wird, wodurch die Ankerspannung dieser Einheit von einem positiven Wert in einen
negativen. Maximalwert bzw. umgekehrt geändert wird. Da die Reaktionseinheit 24
finit einer konstanten Magnetisierung 0" arbeitet, wird diese Einheit, wenn sie
unter dem Einfuß der obene.rwähn.ten Ankerspannung steht, mit einer sich ändernden
Geschwindigkeit n, von einem maximalen. Wert in der einen. Umd,rehungsrichtung bis
zu demselben maximalen Wert. in, der anderen. Umdrehungsrichtung arbeiten, was entsprechend
dein Obengesagten bedeutet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen den. Wellen
10 und 14 ständig von der einen äußersten Grenze bis zur anderen. geändert wird.
Bei einer gewissen Geschwindigkeit fit. der Verbrennungskraftmaschine wird somit
die Geschwindigkeit fitz der Welle 14 von zu
u, -f- .n, oder umgekehrt geändert.
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Mit der Anordnung gemäß Fig. 1 ist es somit möglich, auf Wunsch nicht
nur die Geschwin.digkeitskomponenten ito und fit,. zu ändern, sondern auch
die; Größe und Richtung des Drehmomentes, welches durch das Produkt des Ankerstromes
i, welcher durch die Reaktionseinheit und das Feld OP dieser Einheit fließt, genau
bestimmt wird. Wenn OP konstant ist, wird das Drehmoment ausschließlich durch die
Größe und Richtung des Ankerstromes i bestimmt, der seinerseits von der eingestellten
Feldspannung für die Gleichstromeinheit 27 abhängt. Eine Umkehr der Stromrichtung
zwischen den Einheiten 24 und 27 bedeutet, daß alle Drehmomente in dem Planetenrädergetriebe
umgekehrt werden und demzufolge auch der Kraftfluß.
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Wenn die Anordnung nach Fig. 1 richtig arbeiten soll, ist es notwendig,
daß die Richtung des Drehmomentes der Welle 14 so lange unverändert bleibt, wie
Brennstoff der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, aber umgesteuert wird,
wenn die Brennstoffzufuhr abgestellt ist, wodurch eine Bremswirkung herbeigeführt
wird.
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Es hat sich herausgestellt, daß bei der erfindungsgemäßen Einrichtung
die Reaktionseinheit 24 in Wirklichkeit bei ihrem Nulldurchgang (n,=0) in
ihrer Richtung des Drehmomentes unverändert bleibt, indem sie beispielsweise vom
Generatorlauf zum Motorlauf
oder umgekehrt hindurchgeht. Bei allen
anderen bisher bekannten Übertragungen, bei denen die, elektrische Einheit auf diese
Weise veranlaßt wird, ihre Umdrehung von der einen Richtung in die andere ausschließlich
durch Umsteuerung der zugeführten Ankerspannung zu ändern, steuert diese auch gleichzeitig
die Richtung des Drelunomentes bei diesem Nulldurchgang um. Die-Erfindung gibt somit
in dieser Beziehung einen unerwarteten und überraschenden Effekt, welcher die Folge
einer gegenseitigen Einwirkung zwischen dem elektrischen Kraftfluß in den Gleichstromeinheiten
und dem mechanischen Kraftfluß in dem Planetenräderwerk ist, was durch Versuche
mit verschiedenen. Einheiten der beschriebenen Art bestätigt wurde.
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Bei der Fahrt eines Automobils mit Stufenrädern kann die Geschwindigkeit
der angetriebenen Welle fortlaufend nur durch Einstellen der Maschinengeschwindigkeit
mittels der Drossel geregelt werden, wodurch die allbekannte »Sägezahngeschwindiglceit«
und Leistungsdiagramme erzielt werden. Bei Benutzung von reinen elektrischen Übertragungen
werden alle Änderungen in der Geschwindigkeit der angetriebenen Welle elektrisch
ausgeführt. Das elektrome:chanische Getriebe gemäß der Erfindung (Fig. 1) stellt
somit eine Kombination dieser beiden Übertragungsarten dar, da die Geschwindigkeit
nx der welle 14 von dem Planetenräderwerk sowohl von der mittleren Geschwindigkeit
tao und der Relativgeschwindigkeit tt, abhängt, wobei entsprechend dem dargestellten
Ausführungsbeispiel die Größe von ito mittels des Pedals 4 geregelt wird, während
die Größen" elektrisch mittels der Reguliervorrichtung A mit der Zusatzeinheit B
gesteuert wird. Die entwickelte Technik, auf der beispielsweise die Automobilindustrie
beruht, wird somit bei der erfindungsgemäßen Übertragung zusammen mit der Technik
benutzt, welche auf reiner elektrischer Übertragung beruht.
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'\@Tährend bei ia.,=0 kein Fluß von elektrischer Kraft in der erfindungsgemäßen
Übertragungsvorrichtung auftritt und der gesamte Kraftfluß demzufolge rein mechanisch
ist, wird die elektrische Reaktionskraft bei ungeändertem Reaktionsdrehmoment durch
die Relativgeschwindigkeit n,. steigen, bis ihr Maximum erreicht ist, wenn die Reaktionseinheit
mit voller Ge:-schwindigkeit arbeitet. Wenn, in dieser Verbindung die Relativgeschwindigkeit
tt,. so groß wird und eine solche Richtung hat, daß tt, = 0 ist, d. h. daß
die Welle 14 stillsteht, muß die auf diese Welle übertragene mechanische Kraft gleich
Null sein, und die elektrische Komponente dieser Reaktionseinheit 24 wird demzufolge,
wenn die Verluste vernachlässigt werden, gerade so groß sein wie die von der Verbrennungskraftmaschine
abgeleitete Kraft. Wenn diese Reaktionskraft entsprechend dem Beispiel der Fig.
1 über die- Einheit 27 zu der Welle 10 des Planetenrädergetriebes zurückgeführt
wird, wird die Verbrennungskraftmaschine entlastet und demzufolge keine: wirksame
Kraft abgeben, trotz der Tatsache, daß ein. volles Drehmoment an der Welle 14 erhalten.
wird, oder, mit anderen Worten, daß ein geschlossener Kreis der Kraftübertragung
erzielt wird, wobei dieser Kraftfluß zum Teil über das Planetenradgetriebe mechanisch
und zum Teil über die Einheiten 24 und 27 elektrisch ist.
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Wenn nun gemäß Fig. 5 die Einheit 27 mit der Welle 14 verbunden ist,
kann die Reaktionskraft während der ersten Anlaßperiode nur teilweise von dieser
Einheit absorbiert werden, bevor sie eine ausreichende Geschwindigkeit erlangt hat.
In derselben Weise ist es, wie dies- oft bei rein- elektrischer Regelung vorkommt,
möglich, diese, Schwierigkeit mit einem einstehbaren Widerstand in dem Ankerstromkreis
zwischen den beiden Gleichstromeinheiten zu überwinden, welcher den Unterschied
in der Kraft absorbiert und kurzgeschlossen werden kann, sobald die Welle 14 eine
so hohe Geschwindigkeit erreicht hat, daß die Einheit 27 selbst in der Lage ist,
die gesamte Reaktionskraft aufzunehmen.
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Das Verfahren der Zurückführung der Reaktionskraft zu der Antriebswelle,
hat demzufolge während der ersten Anlaufperiode vom Stillstand aus einen gewissen
Vorteil. Auch mit dieser zuletzt genannten Methode gemäß der Fig. 1 kann. ein entsprechender
Widerstand 30 nicht vollständig vermieden werden, wenn die Geschwindigkeit 7t und
demzufolge die Geschwindigkeit der Einheit 27 geändert wird. Bei beiden Ausführungen
kann die Reaktionskraft vollständig oder teilweise benutzt werden, sobald die Einheit
27 eine ausreichende Geschwindigkeit erlangt hat, und der elektrische Schaltplan
ist: in beiden Fällen derselbe; dies bedeutet, daß in beiden Fällen. die Geschwindigkeitskomponenten
n, und n,. einzeln. für sich geregelt werden können.
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Wenn die Anordnung so ausgebildet wäre, daß beim Anlauf vom Stillstand
aus die kelativgeschwindigkeit tt,, gerade so groß wie die mittlere Geschwindigkeit
no bei voller Geschwindigkeit zt der Verbrennungskraftmaschine 1 wäre, und demzufolge
die Reaktionseinheit 24 in der Lage wäre, das volle Reaktionsdrehmoment bei der
Geschwindigkeit zu absorbieren, die alsdann durch das Ringrad 13 abgegeben, werden
würde, so brauchte die Reaktionseinheit 24 nicht für denselben maximalen Kraftfluß
wie die zugehörigen Einheiten bei rein elektrischer Übertragung dimensioniert zu
werden, und es würde keine technische Weiterentwicklung hierdurch erreicht werden.
Wenn aber, im Falle die mittlere Geschwindigkeit n, erreicht ist, die Relativgeschwindigkeit
tt, gleichfalls bis zu einem Maximum in der umgekehrten Richtung reguliert werden,
kann, so wird der gesamte Arbeitsbetrag natürlich der doppelte oder 2n, sein, was
wiederum bedeutet, daß mit demselben Betrag des Arbeitsbereiches die Gleichstromeinheiten
die Hälfte der Größe derjenigen haben werden, welche für eine reine elektrische
Regulierung notwendig ist. Dieser an sich beträchtliche Gewinn mit Bezug auf die
Größen der Einheiten muß hier gegenüber der Komplizie.rung berücksichtigt werden,
die durch das Planetenradgetriebe bedingt ist.
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Es ist erkannt worden, daß eine revolutionierende Änderung hinsichtlich
einer fortlaufenden. Übertragung der Geschwindigkeit und des Drehmomentes nicht
möglich ist, falls nicht die erforderlichen elektrischen Einheiten noch weiter radikal
verringert werden können. In dieser Beziehung wurde gefunden, daß das gewünschte
Ziel erreicht werden kann, wenn entsprechend dem Beispiel der Fig.1 eine Einstellung
beider Komponenten t-to und tt,, verwendet wird.
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Bei Automobilen wird der Start in der ersten Getriebestellung durch
fortlaufende Erhöhung der Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine von einer
gewissen minimalen Leerlaufgeschwindigkeit bis zu einer vorher bestimmten maximalen
Geschwindigkeit durchgeführt. Dieser Start kann aber nur herbeigeführt werden, wenn
eine Reibungskupplung od. dgl. zwischen der Verbrennungskraftmaschine und der angetriebenen
Welle eingeschaltet ist, um im Augenblick des Anfahrens den Unterschied in der von
der Verbrennungskraftmaschine- gelieferten Kraft
und der von der
angetriebenen Welle aufgenommenen Kraft zu absorbieren. Dieser Teil des Startintervalls,
währenddessen die Reibungskupplung benutzt wird, ist eine unvermeidbare Folge der
Tatsache, daß das Anlaufen stattfinden muß, wenn die Maschine mit Leorlaufgeschwindigkeit
arbeitet, und trägt dazu bei, die Wirksamkeit und Sicherheit des. Anlaufens zu verringern,
macht ferner den Arbeitsgang schwieriger und erfordert eine unwirtschaftliche Überdimensionierung
des Übersetzungsverhältnisses beim Start.
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Wenn die erfindungsgemäße Übertragung benutzt wird, die in den Fig.
1 und 5 dargestellt ist, wird dieselbe Möglichkeit der Regulierung verwendet, d.
h., es wird beim Starten von einer gewissen minimalen Leerlaufgeschwindigkeit izmtn
die Relativgeschwindigkeit ii, die für den Start vom Stillstand aus notwendig ist,
in demselben Verhältnis wie die Leerlaufg@schwindigkeit und demzufolge auch die
Reaktionskraft verringert. Es ist hierbei möglich, einen Start ohne die Benutzung
einer Reibungskupplung durchzuführen, wie dies aus der Kurve N 1 (Fig. 2) hervorgeht,
welche die Geschwindigkeit n der Verbrennungskraftinaschine als Funktion der Geschwindigkeit
itx der Welle 14 des Planetenrädergetriebes zeigt. Wenn die Verbrennungskraftmaschine
mit einer Geschwindigkeit rt.In läuft, wird der entsprechende itö Wert in demselben
Verhältnis verringert und demzufolge auch die negative Relativgeschwindigkeit -ii,
welche erforderlich ist, wenn ein Start vom Stillstand der Welle 14 aus gemacht
werden soll. Entsprechend dem Diagramm der Fig. 2 erhält die Relativgeschwindigkeit
ihren Wert unverändert bei, wenn die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine
von rtn=in auf rt"",@ erhöht wird, wodurch die Welle 14 die Geschwindigkeit izxiitiiz
erreicht hat. Von diesem Werte ankann die Geschwindigkeit der Welle 14 weiter bis
zu ri.,rzzax erhöht werden, wenn die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine
unverändert bleibt, da die Relativgeschwindigkeit von ihrem maximalen ZVert in der
negativen Richtung (- n,) bis zu demselben maximalen Wert in der positiven Richtung
(, itr) geändert ist. Bei einem gewissen maximalen Wert von rz,. (Fig. 3) ist es
also möglich, von einer geringeren Leerlaufgeschwindigkeit aus zu starten, welche
dem ausgewählten, maximalen Wert von r7,. entspricht: Wenn in den Fig. 2 und 3 der
Start bei verringerter Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine erfolgt, wird
die Ankerspannung in. der Einheit 27 bei voller Feldspannung $a; gleichfalls proportional
der Geschwindigkeit sinken. Wenn unter diesen Umständen auch die Reaktionskraft
zu absorbieren ist, ist es, wie oben. erwähnt, notwendig, für das Starten einen
Widerstand 30 in Reihe mit den Ankern der Gleichstromeinheit einzuschalten.
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Wenn mit einem feststehenden Getriebe und einer Reibungskupplung entsprechend
dem normalen Prinzip beiAutomobilen, derselbeRegulierbereich0-nxmax überbrückt werden
soll, würde die gestrichelt gezeichnete Linie Art (Fig. 2) erzielt werden, wodurch
die volle Kraftleistung nur bei einer einzigen Geschwindigkeit izxizi.ax erzielt
werden kann, da nur an diesem Punkt die Verbrennungskraftmaschine mit voller Geschwindigkeit
arbeitet. Bei der erfindungsgemäßen Regelung, entsprechend der Kurve N 1 (Fig.2),
hat andererseits die Verbrennungskraftmaschine ihre volle Geschwindigkeit innerhalb
des ganzen Arbeitsintervalls itrizziit bis rz,iztax, so daß auch die volle abgegebene
Kraft innerhalb dieses ganzen Bereiches nutzbar gemacht werden kann, dessen Betrag
2;t.. ist. Die Kurven Aj1 und 1'2 des Diagramms (Fig. 2) können somit den maximalen,
zur Verfügung stehenden Effekt (LV) darstellen. Die im Schnitt gezeichnete Fläche
in Fig. 2 stellt in dieser Verbindung das Energieminimum dar, welches durch
die Reibungskupplung absorbiert werden muß, weim das Anlaufen entsprechend
der üblichen Methode bei Automobilen erfolgt, und dieser Energie -verbrauch wird
vermieden, wenn das Starten mit dein erfindungsgemäßen Getriebe erfolgt.
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Wem) anstatt dessen dasselbe Arbeitsintervall bei rein elektrischer
Regulierung zu überbrücken ist, müssen die elektrischen Gleichstromeinheiten für
das gesamte Geschwindigkeitsintervall 0-n"rrzax dimensioniert werden. Die Beziehung
zwischen der Relativgeschwindigkeit ii,. und der maximalen Geschwindigkeit ii_,
ist demzufolge ein Ausdruck für die Einheitsgrößen bei der erfindungsgemäßen Übertragung
im Vergleich zu der rein elektrischen Regulierung. Bei einem verringerten elektrischen
Kraftfluß des erfindungsgemäßen Verfahrens sinken auch die elektrischen Verluste
in entsprechendem Grade, woraus eine höhere Leistung folgt. Auch in dieser Beziehung
nimmt die erfindungsgemäße Übertragung eine Zwischenstellung zwischen einem reinen
Zahnradgetriebe und einem rein, elektrischen Übertragungssystem ein und nähert sich
in dieser Beziehung den Eigenschaften eines mechanischen Zahnrädergetriehes in dem
Grade, wie die Beziehung zwischen it,, und iz,izzax verringert -,werden kann.
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Aus Fig.2 und 3 ist zu erkennen, daß, je kleiner die Relativgeschwindgkeit
ra,. und demzufolge auch die elektrische Kraftkomponente wird, um so kleiner auch
das Intervall rzrrrzüz-rtxrrzax wird, innerhalb dessen die volle Leistungskraft.
zur Z'erfügung steht. Diese Beschränkung kann jedoch durch die Einführung eines
Stufengetriebes 17 entsprechend dem Beispiel der Fig. 1 vermieden werden, welches
zwischen der Welle 14 der Planetenrädereinheit und der die Leistung abgebenden Welle
19 eingeschaltet ist, welche mittels der Kupplung 15 ausgerückt werden kann.. Hieraus
haben die wohl erprobten Methoden, die bei Automobilen verwendet «erden, weiteren
Vorteil aus dem fortlaufenden Regulierungsvorgang entsprechend den erfindungsgemäßen
Prinzipien gezogen.
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Während bei einem Automobil ein solches Stufengetriebe stets eine
Unterbrechung in der Geschwindigkeit der Verbrennungskraftinaschine zur Folge hat,
wenn das Getriebe geändert wird, ist es bei der beschriebenen Kombination möglich,
den ununterbrochenen Zusammenhang aufrechtzuerhalten, und eine Änderung in. dem
Stufengetriebe kann somit ohne irgendeine Änderung in der Geschwindigkeit der antreibenden
oder der angetriebenen Welle 10 bzw. 19 stattfinden. Die Vorbedingung hierfür ist
aber, daß das Verhältnis zwischen. einer jeden folgenden Stufe in dem Rädergetriebe
ts=n@rrzaxlrtxrrziit ist, wobei nxmax undrzxrrzüt die angegebenen Grenzen in Fig.
2 und 3 sind.
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Wenn man annimmt, daß das Stufengetriebe 17 nur aus einer Räderstufe
mit der Umwandlung ir besteht. welche in den. Bereich I der Fig. =1 eingeschaltet
ist, worauf die Getriebeänderung die Kupplung in den Bereich 1I bringt, so werden
die Arbeitsbedingungen die folgenden sein: Beim Anlaufen mit leer laufender Verbrennungskraftmaschine
wird die Geschwindigkeit iz,, der Leistungswelle 19 einen Verlauf entsprechend dem
der Fig. 2 oder 3 zeigen. Wenn die maximale Geschwindigkeit innerhalb des Bereiches
I erreicht worden ist, wird das Stufengetriebe in der oben beschriebenen
Weise
abgeschaltet. Wenn zu derselben Zeit, zu der das Ausrücket erfolgt, die Relativgeschwindigkeit
von +n, auf -n, in der ebenfalls in Fig. 1 dargestellten Weise umgeschaltet wird,
so wird das resultierende Übersetzungsverhältnis, wenn die Kupplung 15 wieder eingerückt
ist, beim Eintritt in den Bereich II unverändert bleiben, da das Übersetzungsverhältnis
in dem Planetengetriebe sich gerade um so, viel erhöht hat, wie es sich in, dem
Stufengetriebe: während der direkten Kupplung vermindert hat.
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Beim Eintritt in den Bereich II ist somit die gesamte Verringerung
in dem Getriebe unverändert, aber die mittlere Geschwindigkeit hat sich wegen des
ausgerückten Stufengetriebes von i2., auf u-no erhöht. Aus demselben Grund hat die
Relativgeschwindigkeit der Welle 19 den Wert u - n, erhalten. Durch erneute
Rcgelung von n, von ihrem maximalen Wert in der einen Richtung auf den maximalen
Wert in der entgegengesetzten Richtung wird die Geschwindigkeit der Leistungswelle
19 innerhalb des Bereiches II bis auf aa,,iüa.e=u2 iz,,ircüz zunehmen. In den Diagrammen
der Fig. 2 bis 4 ist u=3, und demzufolge ist in Fig. 4 iayiiaax=9 @cymüa. Infolge
der Kombination des Planete-nräderwerltes und seiner elektrischen Einheiten mit
dem Stufengetriebe ist es somit möglich, die Relativgeschwindigkeit 21,
, bis auf ein Neuntel des gesamten Regulierbereiches zu verringern, was bedeutet,
daß die elektrischen Einheiten gemäß der Erfindung nur ein Neuntel der Größe der
entsprechenden Einheiten bei rein elektrischer Regulierung haben werden.
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Auch bei Verwendung eines einzigen Stufengetriebes gemäß den Fig.
1 und 4 wird ein Regulierbereich erzielt, welcher die meisten praktischen Erfordernisse
erfüllt. Bei einem gewöhnlichen Automobil finit einem Stufengetriebe, welches verschiedene
Stufen hat, wird die höchste Geschwindigkeit, bei welcher der volle Effekt verfügbar
ist, in der Regel nur 3- bis 4mal höher als die niedrigstmögliche Geschwindigkeit
mit vollem Effekt sein, der somit geringer als halb so groß wie beim beschriebenen.
Ausführungsbeispiel ist. Es ist aber nichts vorhanden, was eine weitere Erhöhung
des Regulierbereiches entsprechend demselben Prinzip verhindert, so daß beim beschriebenen
Beispiel der Regulierbereich für jede weitere hinzugefügte Räderstufe verdreifacht
wird.
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Da nun sowohl di,e Art des Arbeitens der in den Fig. 1 und 5 dargestellten
Einzelheiten und die grun.d.-legenden Prinzipien auseinandergesetzt worden. sind,
auf denen die erfindungsgemäße Übertragung aufgebaut ist, ist es nunmehr möglich,
die Art des Funktionierens in ihrer Gesamtheit zu beschreiben, wobei angenommen
wird, daß die Anordnung bei einem Automobil vorgesehen. ist.
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Bevor das Automobil in Gang gesetzt wird, wird der Kontakt 50 geschlossen,
beispielsweise mittels des Schaltschlüssels, wodurch die Batteriespannung zu den
Magnetisierungs- und Hilfskreisen übertragen wird. Da die Verbrennungskraftmaschine
stillsteht, hält der Zentrifugalre:gulato@r 5 den Kontakt 9 geschlossen" wodurch
die Spule 40 Spannung erhält, und die Druckflüssigkeit von einer geeigneten Quelle
aus, wie beispielsweise einer vom Motor angetriebenen Ölpumpe (nicht dargestellt),
den Kolben. 37 der Zusatzeinheit B in dessen linke Endstellung drückt, so
daß der Kontakt 49 zu derselben Zeit unterbrochen gehalten wird, zu der der Kontaktarm
33 in seiner Anlaßstellung gehalten wird. Zu derselben Zeit erhält die Feldwicklung
25 der Reaktionseinheit 24 Strom über den einstellbaren Widerstand 32, so daß der
magnetische- Fluß 0, hergestellt wird, während die Feldwicklung 29 der Gleichstromeinheit
27 über die Reguliervorrichtung A die volle Feldspannung in der einen Richtung erhält,
so daß auch der Fluß 0" entsteht.
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Nunmehr wird die Verbrenn.ungskraftmaschine 1 mit Leerlaufgesc:hwindigkeit
n",i" in Gang gesetzt, wodurch auch die Gleichstromeinheiten zu rotieren beginnen.
Wenn die Magnetspule 46 in der Reguliereinheit C so dimensioniert und eingestellt
ist, daß bei der Leerlaufgeschwindigkeit der Kontaktarm 45 sich in seiner unteren
Stellung befindet, wird der Ankerstrom i durch die Gleichstromeinheiten. hindurch
auf ein Minimum verringert oder unterbrochen, so daß demzufolge praktisch kein Reaktionsdrehmoment
in der Reaktionseinheit 24 erhalten wird. Demzufolge arbeitet die Verbrennungskraftmaschine
ohne Belastung und ohne daß ein antreibendes Drehmoment auf die- Leistungswelle
19 übertragen. wird. In dem Diagramm der Fig.4 ist somit ny=0 und n=n"Zt"-Während
der Leerlaufgeschwindigkeit befindet sich der Hebel 18 des Getriebekastens 17 stets
in seiner linken Stellung, und demzufolge findet das Anlaufen stets innerhalb des
Bereiches I statt.
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Beim Ingangsetzel des Automobils wird das Pedal 4 niedergedrückt,
worauf die Verbrennungskraftmaschine sich zu beschleunigen beginnt und damit auch
die Spannung in der Einheit 27 zunimmt:. Infolgedessen beginnt sich der Arm 45 nach
oben zu bewegen, und ein Strom i beginnt durch die Anker der Gleichstromeinheiten
hindurchzufließen, wodurch ein Reaktionsdrehmoment in der Einheit 24 und demzufolge
auch ein antreibendes Drehmoment an der Welle 19 erhalten werden, so daß das Automobil
sich in Gang setzt. In dem Maße, in welchem die Geschwindigkeit der Z' erbrennungslzraftmaschine
und demzufolge die Ankerspannung in der Einheit 27 steigen, wird mehr und mehr von
dem Widerstand 30 durch die Bewegung des Armes 45 abgeschaltet. Die Geschwindigkeit
n,, der Leistungswelle steigt somit innerhalb des Bereiches 0-ia",yiaiii, und bei
dieser letztgenannten Geschwindigkeit hat die Verbrennungskraftmaschine die mit
den Handhebel ? eingestellte Geschwindigkeit erreicht. Solange der Handhebel 7 in
dieser Lage verbleibt, wird die Geschwindigkeit der Maschine niemals die eingestellte
N#Iaxima.lgeschwindigkeit, wie beispielsweise 2000, 3000 oder 4000 Umdrehungen je
Minute, übersteigen.
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Sobald die eingestellte Geschwindigkeit erreicht worden ist, beginnt
der Zentrifugalregulator 5 zu arbeiten, wodurch der Kontakt 9 unterbrochen und statt
dessen der Kontakt 8 geschlossen wird. Die Spule 39 erhält hierdurch Spannung, und
das Ventil 38 wird für eine weitere Aufwärtstransformierung geöffnet, worauf der
Arbeitskolben sich nach rechts zu bewegen beginnt und den Kontaktarm 33 von der
Anlaßlage bei c, in der Uhrzeigerrichtung verschwenkt. Zu derselben Zeit wird hierdurch
der Kontakt 49 geschlossen, und Widerstand 30 wird unabhängig von der Lage, in.
der sich der Arm 45 befindet, kurz geschlossen. Von diesem Augenblick an arbeitet
die Anlage! ohne jede Stromverluste in dem Widerstand 30.
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Wenn der Kontaktarm 33 sich auf den Punkt c zu bewegt, sinkt das magnetische
Feld 0, und demzufolge die Spannung in der Gleichstromeinheit 27 von ihrem
maximalen Wert in der negativen Richtung bis auf Null, und die Geschwindigkeit der
Reaktionseinheit 24 geht durch ihren. Nullwert hindurch. Die Geschwindigkeit n,
der Leistungswelle 19 hat sich hierbei von nYmi-n bis auf n, erhöht, d. h. auf ihren
mittleren Wert, wobei sich das Stufengetriebe im Arbeit.sbereich
I
befindet. Bei fortgesetzter Bewegung des Kontaktarmes 33 auf den Punkt b zu wird
der Fluß 0#, in der Einheit 27 in der zu der vorhergehenden Richtung entgegengesetzten
Richtung erhöht, und demzufolge beginnt die Einheit 27 als Generator zu arbeiten,
während die Reaktionseinheit 24 die Motorfunktion übernimmt. Die Richtung des Ankerstromes
i und die Richtung des Drehmomentes bleiben unverändert. Die Geschwindigkeit iah,
der Leistungswelle 19 steigt weiter von ito bis zu ihrem maximalen Wert no+it, innerhalb
des Bereiches I mit in Arbeit befindlichem Stufengetriebe.
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An dem Punkt b hat sich der Kontaktarm 33 um 270° bewegt, und der
Kontaktarm 42' beginnt die Zuleitung des Arbeitsstromes zu der Spule 20 der Kupplung
15 zu schließen, so daß ein Ausrücken erfolgt. Bei der fortgesetzten Bewegung des
Kontaktarmes 33 von der Stellung b in die Lage a wird die Feldspannung in der Gleichstromeinheit
27 von ihrem positiven Maximalwert in ihren negativen Maximalwert umgeschaltet und
erlangt somit an dem Punkt a nach einer Bewegung des Kontaktarmes 33 über 360° dieselbe
Lage wie bei der Geschwindigkeit ny=it@min. Auch hierdurch schaltet die Reaktionseinheit
24 ihre Bewegungsrichtung um und erreicht demzufolge gleichfalls an dem Punkt a
denselben Anlaßzustand wie bei nY=@tYyrtüt. Diese Umschaltung innerhalb des Bereiches
b-a findet bei ausgerückter Leistungswelle statt und ohne daß demzufolge ein Drehmoment
während der Ausrückungsperiode auf die Leistungswelle 19 übertragen wird, die daher
irn wesentlichen ihre Geschwindigkeit ny=iao-l-air beibehält.
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Während derAusrückungsperiode wird derArbeitsstrom über den Kontakt
21 an der Kupplung 15 sowie über den Kontaktarm 41 des Ventils 38 zu der Arbeitsspule
23 an dem Getriebekasten 17 eingeschaltet, wodurch. der Hebel 18 nach rechts
umgelegt und eine direkte Kupplung in dem Getriebekasten bewirkt wird. Infolge des
ausgewählten Übersetzungsverhältnisses in dem Getriebe it wird die Geschwindigkeit
der die Kraft einführenden `Felle 16 des Getriebekastens denselben Wert an dem Punkt
a erhalten wie die Geschwindigkeit n" der Welle 14, d. h., es ist ein Svnchronismus
vorhanden, und die Kupplung kann ohne nennenswertes Gleiten eingerückt werden, das
in der Kupplung 15 auftreten kann. Dies findet statt:, wenn der Kontaktarm 33 an
dem Punkt a. nach einer Winkelbewegung von 360° vorbeigeht.
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Beim Eintreten in den Bereich II erfolgt die Umschaltung auf das direkt
wirkende Getriebe, ohne daß dies irgendeine Änderung in der Geschwindigkeit der
angetriebenen oder der antreibenden Welle erfordert.
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Bei fortgesetzter Bewegung des Kontaktarmes 33 findet derselbe Vorgang,
wie vorher, innerhalb des Bereiches ii-o-l-iar statt, aber wegen der Änderung des
Getriebes 17 für eine direkte Kupplung wird die neue mittlere Geschwindigkeit der
Welle 19 innerhalb. des Bereiches II u-iao sein und die neue Relativgeschwindigkeit
wird +it-ia, sein.
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Wenn der Kontaktarm sich über 360-I-270° bewegt hat, hat der Arbeitskolben
37 seine rechte Endstellung erreicht, und das Automobil hat hierbei die maximale
Geschwindigkeit erreicht, welche bei der mittels des Handgriffes 7 für die Verbrenn.ungskraftmaschine
eingestellten Motorgeschwindigkeit, beispielsweise 80, 100 oder 120 Meilen (engl.)
je Stunde, erreichbar ist. Der Handhebel ? kann für die Einstellung während des
Antriebes sowohl innerhalb des Bereiches I als auch des Bereiches.II bewegt werden,
so daß entsprechend den oben beschriebenen Grundsätzen das Anlaufen auf die neue
Geschwindigkeit selbsttätig stattfindet, und zwar zum Teil durch Einsteilung der
mittleren Geschwindigkeit n, und zum Teil durch Einstellen der Relativgeschwindigkeit
ia, Bei allen Arbeitsbedingungen kann der Fahrer mit dem Pedal 4 die Besch'_eunigung
bis zu ihrem maximalen Werte bei vollem Brennstoffeinlaß einstellen. Wenn in dieser
Verbindung die Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine den eingestellten Wert
überschreitet, wird der Brennstoffregulator 5 in der oben beschriebenen Weise geschlossen,
und es ist demzufolge für den Fahrer nicht möglich, für das Automobil eine höhere
maximale Geschwindigkeit als die eingestellte, z. B. 80 Meilen je Stunde, zu erreichen,
auch wenn er das Pedal 4 in die weit offene Stellung stößt. Der Fahrer hat somit
mit dem Pedal 4 die :Möglichkeit, die Beschleunigung auf Wunsch bis zu der durch
den Handhebel ? eingestellten. maximalen Geschwindigkeit zu ändern.
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Wenn der Fahrer zu bremsen wünscht, gibt er das Pedal 4 frei, wodurch
die Verbrennungskraftmaschine an Geschwindigkeit verlieren wird, so daß der Arm
an dem Ventil 3 den Kontakt 9 umschaltet, was zur Folge hat, daß der Kolben 37 sich
nach links auf seine untere Stellung zu bewegen wird. Hierbei beginnt auch der Kontaktarm
33 in der entgegengesetzten Richtung zu arbeiten. Das Automobil führt alsdann sein
Beharrungsvermögen auf die Brennkraftmaschine zurück und hält die mit dem Handliebel7
eingestellte Geschwindigkeit aufrecht. Der Vorgang ist hier derselbe wie in Verbindung
mit dem Anfahren (Fig. 4), aber die Geschwindigkeit des Automobils nimmt von ny.iiiax
bis auf Null bei selbsttätiger Umschaltung des Getriebes von der direkten Kupplung
auf das Stufengetriebe ab, wenn die Grenzzone zwischen den Bereichen II und I überschritten
ist.
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Derselbe Vorgang findet statt, wenn das Automobil bergauf fährt und
der durch den Fahrer eingestellte Brennstoffeinlaß nicht ausreicht, um die Geschwindigkeit
des Automobils bei dieser Aufwärtsfahrt aufrechtzuerhalten. Der Kontaktarm 33 bewegt
sich in dieser Verbindung in der der Uhrzeigerbewegung entgegengesetzten Richtung
über einen solchen großen Winkel und gegebenenfalls mit einer selbsttätigen Änderung
des Getriebes, daß ein Gleichgewichtszustand beim Bergauffahren an der von dem Fahrer
eingestellten Pedallage erreicht wird. Da nach dem Anlaufen das Automobil stets
wieder bis zum Stillstand zurückgebracht werden muß, so wird die Getriebestufe bei
der gegebenen Anordnung stets im Bereich I bleiben, wenn das Automobil stillsteht,
und dies erfolgt unabhängig davon. ob beim Bremsen noch eine Hilfsbremse benutzt
wird.
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Aus obigem geht hervor, daß die Ausschaltungsperiode innerhalb des
Winkels 270 bis 360° oder umgekehrt so kurz wie möglich sein soll. Dies kann dadurch
erreicht werden, daß tnan diesen Arbeitswinkel kleiner macht und die Geschwindigkeit
des Kontaktarmes 33 innerhalb dieses Winkels erhöht. Da während der Ausrückung der
Kupplung nur die Anker in den Gleichstromeinheiten ihre Geschwindigkeit zu ändern
brauchen, ist kein praktisches Hindernis für eine solche schnelle Wiedereinstellung
vorhanden.
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Um ein weiteres erhöhtes Anlaßdrehmoment möglich zu machen, kann man
während des ersten Teiles der Anlaßperiode den Fluß 0, durch Einstellung
des Widerstandes 32 erhöhen. Hierfür ist für den Fachmann ein; große Anzahl von
Möglichkeiten mit einer Einstellung der mittleren Geschwindigkeit sowie der
Relativgeschwindigkeit
und einer Änderung des Getriebes vorhanden.
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Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Getriebekasten 17 nur
mit einer Getriebestufe und einer direkten Kupplung versehen. Wenn mehrere Getriebestufen
benutzt werden und demzufolge mehrere Arbeitsbereiche in dem Diagramm der Fig.4
vorlianden sind, führt der Kontaktarm 33 in diesem Fall eine Bewegung von mehreren
Umdrehungen aus, und es sind mehrere Ausrückungszonen vorhanden.
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In folgendem soll der Arbeitsgang gemäß Fig. 1, insbesondere beim
Start mit Bezug auf die Diagramme der Fig. 2 und 3, auseinandergesetzt werden.
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Wenn der Wagen stillsteht, läuft die Verbrennungskraftma.schine leer,
und es wird kein erregender Strom auf die beiden Einheiten 24 und 27 übertragen,
cla der Anlaßkontakt 50 unterbrochen ist; die Einheit 24 läuft mit einer Geschwindigkeit
und in einer solchen Umdrehungsrichtung, daß entsprechend den Grundgleichungen n..,
= i-Z" - n,. = 0, d. h. n" = n, ist.
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Die beiden Einheiten 24 und 27 werden also- leer laufen, da sie keine
Felderregung und demzufolge keinen Ankerstrom haben. Es kann also durch die Reaktionseinheit
24 kein Reaktionsdrehmoment entstehen, und demzufolge kann kein antreibendes Drehmoment
auf die Leistungswel'e 14 übertragen werden.
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Wenn der Anla.ßkontakt 50 geschlossen wird., erhalten die beiden Einheiten
die volle Felderregung OP und (»,max, da sich die Vorrichtung A in ihrer Anlaßstellung
(d. h. a° = 0°) befindet. Wenn die Felderregung der Einheit 27 hier auf einen maximalen
Wert begrenzt wird, so daß die in der Einheit 24 induzierte Spannung höher als die
in der Einheit 27 induzierte Spannung ist, wird ein Ankerstrom von der Einheit 24
aus zu fließen beginnen, welche in dieser Verbindung als Generator arbeitet. Dieser
Strom wird alsdann über den Widerstand 30 zu der Einheit 27 geführt, welche hier
als Motor arbeitet. Die Größe des Stromes wird von dem Unterschied zwischen den
beiden induzierten Spannungen und von dem gesamten obmschen Widerstand in dem Ankerstromkreis
abhängen, d. h. von dem inneren Widerstand der Einheiten und dem vorhandenen äußeren
Zusatzwiderstand 30, welcher unter den gegenwärtigen Umständen = 0 angesehen werden
kann.
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Wenn also das Feld 0, auf eine geeignete Stärke beschränkt
ist, kann jeder gewünschte Anlaßstrom i erzielt und demzufolge jede gewünschte Stärke
des mechanischen Drehmomentes von der als Generator arbeitenden Einheit, dem sogenannten
Reaktionsdrehmoment, absorbiert werden, welches vollständig durch das Produkt von
i - OP, d. h. durch den Ankerstrom und das Feld der Einheit, bestimmt wird. Hieraus
folgt, daß .das auf die angetriebene Welle 14 übertragene Anlaßdrehmoment, Nvenn
der Wagen sich im Stillstand befindet, im voraus durch die Begrenzung des Feldes
0"mzax eingestellt werden kann.
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Da beim Starten. der Wagen stillsteht, überträgt das Anlaßdrebmoment
keine Kraft auf' die angetriebene Welle, Beim Starten braucht daher mir- so@ viel
Brennstoff der Maschine zugeführt zu werden, daß deren Kraft die in den rotierenden
Teilen entstehenden mechanischen und elektrischen Verluste kompensiert.
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Die Hauptannahme, dieser Darlegung besteht aber darin, daß beim Anfahren
gerade so viel Brennstoff zugeführt werden muß, daß die Maschine außerdem sich zu
beschleunigen beginnt und daß spätestens bei der Geschwindigkeit n"1" der Unterschied
zwischen den induzierten Spannungen der beiden Einheiten so groß ist und demzufolge
auch die auf die angetriebene Welle ausgeübte Zugkraft, daß die vorhandenen Reibungen
und andere Fahrtwiderstände überwunden werden und daß demzufolge mindestens dann,
wenn die Verbrennungskraftmaschine die Geschwindigkeit n"t;n erreicht hat, die angetriebene
Welle 14 sich vom Stillstand aus zu beschleunigen beginnt (Fig.2 bis 4).
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Während also im Moment des Anfahrens auf die angetriebene Welle keine
nützliche Kraft übertragen wird und demzufolge das Anlaßdrehmoment auch bei unbeträchtlicher
Brennstoffzufuhr in Verbindung mit der zunehmenden Geschwindigkeit % der Antriebswelle
hoch isst, beginnt die Kraft zuzunehmen, wobei die hierbei entstehende nützliche
Kraft auf die angetriebene Welle 14 übertragen wird. Die Brennstoffzufuhr muß somit
gesteigert werden, wenn die Verbrennungskraftmaschine in der Lage ist, diese erhöhte
Kraft weiterzuleiten und die Geschwindigkeit weiter zu erhöhen. Die Zeit, die für
den Wagen verstreicht, um vom Stillstand aus die Geschwindigkeit n,iiain
zu
erreichen, wird demzufolge davon abhängen, wie schnell der Fahrer den Beschleuniger
niederdrückt. Bei jeder Zunahme der Brennstoffzufuhr wird die Geschwindigkeit der
Brennkraftmaschine nur so viel über die Geschwindigkeit zz"i" erhöht, daß die auf
die angetriebene Welle übertragene nützliche Kraft zusammen mit den entstehenden
Verlusten gleich der Kraft der Verbrennungskraftmaschine bei dieser erhöhten Brennstoffzufuhr
ist. Die alleinige Vorbedingung im Moment des Ingangsetzens besteht darin, daß der
Fahrer mindestens so viel Brennstoff zuleitet, daß die entstehenden Verluste infolge
des im voraus eingestellten Anlaßdrehmotn:entes für den Stillstand durch die Brennkraftmaschine
gutgemacht «.erden können, andernfalls die Maschine zum Stillstand kommt.
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Bei der Begrenzung der Felderregung I)xwnax der Einheit 27 kann die
Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine beim Anlassen des Wagens so erhöht
werden, daß sie dem ansteigenden Teil der Geschwindigkeitskurve N 1 (Fig. 2 und
3) folgt, vorausgesetzt, daß lediglich die Brennstoffzufuhr einen gewissen minimalen
Wert übersteigt. Bei ausreichender Brennstoffzufuhr wird die erlaubte maximale Geschwindigkeit
der Verbrennungskraftmaschine @i - zz,"Q@ erreicht, wobei die Anlaufzeit
am kürzesten ist, wenn eine volle Brennstoffzufuhr benutzt wird: Sobald aber die
Geschwindigkeit der Verbrennungskraftmaschine diese erlaubte Höchstgeschwindigkeit
überschreitet, beginnt der Zentrifugalregulator 5 zu arbeiten, und die Feldspannung
0, beginnt, sich entsprechend dein Effekt der Vorrichtung A zu verringern,
wie dies oben im einzelnen beschrieben wurde: Die Geschwindigkeitskurve-N1 der Verbrennungskraftmaschine
wird hierbei bei %; = zz"nz.iiz von ihrem ansteigenden- Verlauf in die= Waagerechte
übergehen.
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Da bei ii;=n,"t" wie oben auseinandergesetzt, der Strom i, welcher
durch die Einheiten 24 .und 27 fließt, nicht von größerer Stärke sein kann als die
des Drehmomentes der angetriebenen Welle 14, welche durch den Strom bei der Geschwindigkeit
n,min erreicht wird, so wird der angetriebenen Welle nicht mehr Kraft mitgeteilt;
als dies der, von der Verbrennungskraftmaschine ausgesandten Energie entspricht,
und die in diesen Einheiten: induzierten Spannungen können sich somit. nicht mehr
voneinander unterscheiden, als dies dem inneren ohmschen Spannungsabfall der Einheiten
entspricht. Dieser Spannungsabfall ist bei gewöhnlichen elektrischen Einheiten bei
voller Belastung von der- Größenordnung von etwa
10% der induzierten
Spannung und somit für zwei in Reihe geschaltete Einheiten ungefähr 20 %. Je kleiner
die induzierte Spannung in der Einheit 27 ist, um so kleiner wird demzufolge die
entsprechende induzierte Spannung in der Einheit 24 und somit auch die relative
Geschwindigkeit n, sein.
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Wenn ein verhältnismäßig kleiner Wert dieser relativen Geschwindigkeit
v, erwünscht sein sollte, um dabei eine geringe Kraft der elektrischen Einheiten
24 und 27 zu erhalten, kann es notwendig sein, (,zlaa=e auf einen geringeren Wert
als denjenigen zu beschränken, welcher der Einstellung des maximalen Drehmomentes
für das erste Anlaufmoment entspricht, wobei das maximale Drehmoment hierbei größer
wird, als dies für das Ingangsetzen des Wagens erforderlich ist. Wenn aber keine
Erhöhung des maximalen Drehmomentes beim Anlaufen erwünscht ist, kann das anlassende
Drehmoment, welches für das Ingangsetzen des Wagens notwendig ist, trotzdem in diesem
Falle beibehalten werden, wenn ein Zusatzwiderstand 30 in Reihe mit den Ankern der
Einheiten geschaltet ist (Fig. 1), wobei dieser Widerstand selbsttätig durch die
Vorrichtung C kurzgeschlossen wird, wenn die Geschwindigkeit der Verbrennungsmaschine
von ihrem niedrigsten Wert ia,ia sich erhöht.
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Infolge dieser Maßnahmen können die Grundprinzipien, auf denen die
Arbeitsdiagramme der Fig.2 bis 4 beruhen, für einen praktischen Arbeitsvorgang benutzt
werden, wodurch, wie oben auseinandergesetzt, eine sehr wichtige Weiterentwicklung
eines elektrisch-mechanischen Getriebes erhalten wird, da es mit beträchtlich kleineren
elektrischen Einheiten ausgeführt werden kann, als dies sonst möglich ist.
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Bei der auseinandergesetzten Anwendung wurde angenommen, daß der Antriebsmotor
eine Verbrennungskraftmaschine ist. Die Übertragungseinrichtung gemäß der Erfindung
kann aber auch bei unveränderten Grundsätzen mit jedem Antriebsmotor oder jeder
Antriebseinheit verbunden. werden, wobei die Geschwindigkeit der antreibenden Welle
für die Erreichung verschiedener Werte der mittleren Geschwindigkeit eingestellt
werden kann.
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Die grundlegende Gleichung für die Geschwindigkeitsverhältnisse zwischen
zz., ne und n, gilt unverändert, wenn die Reaktionseinheit 24 mit einem anderen
der drei Teile des Planetenrädergetriebes als dem Ringrad verbunden ist, wie beispielsweise
mit dem Sonnenrad, wobei die anderen beiden Teile alsdann mit der angetriebenen
und antreibenden Welle verbunden sind. Das Prinzip der mittleren Geschwindigkeit
und der relativen Geschwindigkeit bleibt auch bei einer solchen anderen Kombination
beibehalten.
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In den Fig. 1 und 5 ist die Antriebswelle 10 mit dem Sonnenrad 11
und die angetriebene Welle 14 mit dem Planetenradträger 12 gekuppelt; diese Kombination
ergibt, wie oben beschrieben, eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle,
welche
mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
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In Fig. 6 ist die Antriebswelle 10 mit dem Sonnenrad 11 und die angetriebene
Welle 14 mit dem Ringrad 13 gekuppelt; diese Kombination, ergibt eine mittlere Geschwindigkeit
der angetriebenen Welle, die
mal so, groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
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In Fig. 7 ist dieAntriebswelle 10 mit demPlanetenradträger 12 und
die angetriebene Welle 14 mit dem Sonnenrad 11 gekuppelt; diese Kombination ergibt
eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, die h,-mal so groß wie die
Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
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In Fig. 8 ist die Antriebswelle 10 finit dem Planetenradträger 12
und d: e angetriebene Welle mit dem Ringrad 13 gekuppelt. Bei einer Übersetzung
zwischen der Welle 14 und dem Ringrad 13 von 1 : 1 wird die mittlere Geschwindigkeit
der angetriebenen Welle 14
mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle sein.
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In Fig. 9 ist die Antriebswelle 10 mit dem Ringrad 13 und die angetriebene
Welle mit dem Sonnenrad 11 gekuppelt; diese Kombination ergibt eine mittlere Geschwindigkeit
der angetriebenen Welle, welche 1-k-mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle
ist.
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In Fig. 10 schließlich ist die Antriebswelle 10 mit dem Ringrad 13
und die angetriebene Welle mit dem Planetenradträger 12 gekuppelt. Bei einem Übersetzungsverhältnis
zwischen der Welle 14 und dem Planetenradträ,ger 12 von 1 : 1 ergibt die Kombination
eine mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle, welche
mal so groß wie die Geschwindigkeit der Antriebswelle ist.
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Alle Kombinationen gemäß den Fig. 1 und 5 und 6 bis 10 ergeben somit
verschiedene Werte der mittleren Geschwindigkeit der angetriebenen Weile bei einer
gewissen konstanten Geschwindigkeit der Antriebswelle und bei einem gewissen Verhältnis
zwischen den Radien des Sonnenrades und des Planetenrades, d. h. bei einem gewissen
k-W ert. Die günstigste Kombination hängt von der mittleren Creschwindigkeit ab,
die für die angetriebene Welle bei einer gewissen Geschwindigkeit der Antriebswelle
erwünscht ist.
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Der Unterschied zwischen Fig. 5 und der Fig. 1 besteht darin, daß
in Fig. 5 die! Einheit 27 mit der angetriebenen Welle 14 gekuppelt ist, was aber
nicht die mittlere Geschwindigkeit der angetriebenen Welle ändert. In derselben
Weise ist es möglich, in den Fig. 6 bis 10 die Einheit 27 mit der angetriebenen
Welle anstatt mit der Antriebswelle zu kuppeln.
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Die Gleichstromeinheit 27 kann, wie bei dem Beispiel der Fig. 1, mit
einer Reihenwicklung 28 versehen sein, deren Funktion darin besteht, den Stromkreis
gemäß denselben Prinzipien zu stabilisieren, die gewöhnlich bei getrennt erregten
Gleichstromeinheiten verwendet werden. Diese Wicklung ist so angeschlossen, daß
die Ankerspannung der Einheit sinkt, wenn die Maschine als Generator arbeitet und
der Strom zunimmt, d. h. so, daß sie den infolge der ..Belastung auftretenden Stößen
entgegenwirkt. Bei allen anderen bisher bekannten Anordnungen, bei denen der Fluß
der Gleichstromeinheit so eingestellt wird, daß die Ankerspannung sich von einem
positiven Wert in einen negativen Wert ändert bzw. umgekehrt, bedeutet eine solche
Reihenwicklung stets, daß mit Sicherheit an der einen Polarität der Ankerspannung
Stabilität erreicht ist, aber nicht an der anderen, bei der statt dessen eine erhöhte
Instabilität erzielt wird, während die Stromrichtung umgekehrt ist.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Kombination wird andererseits die
Reihenwicklung eine stabilisierende Wirkung bei beiden Polaritäten haben, da., wie
früher auseinandergesetzt, bei der Umsteuerung der Polarität der Ankerspannung die
Einheit stets vom Generatorlau.
f in Motorlauf oder umgekehrt übergeht,
d. h., daß die Richtung des ungeänderten Stromflusses ungeändert aufrechterhalten
bleibt. Eine solche Reihenwicklung ist von besonderer Wichtigkeit, wenn eine Gesch-vindigkeitsänderung
bei konstantem oder nur wenig veränderbarem Drehmoment erwünscht ist, wie dies oft
bei Arbeitseinheiten der verschiedensten Arten der Fall ist. Der Dämpfungseffekt
der Reihenwicklung kann (Fig.11) verstärkt -werden, indem man die Einheit 27 mit
einer Feldwicklung 51 mit einstellbarem Widerstand 52 vorsieht, welcher mit der
Ankerspannung der Einheit gespeist wird und welcher die getrennt erregte Feldwicklung
29 verstärkt, wenn die Einheit als Generator arbeitet. Auch in diesem Fall bleibt
die Dämpfung an beiden Spannungspolaritäten unverändert, während bei allen bisher
bekannten Methoden diese Kombination nur das gewünschte Ergebnis an der einen Spannungspolarität
ergibt.
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Die erfindungsgemäße Übertragungseinrichtung ergibt somit einen bisher
nicht bekannten Effekt, welcher wertvolle Regulierungsmöglichkeiten erlaubt. Es
tritt keine Änderung auf, wenn die Gleichstromeinheit 24 statt dessen mit der erwähnten
Reihenwicklung oder mit einer Kombination einer Reihenwicklung und einer sich. selbst
erregenden Feldwicklung versehen wird. Auch in diesem Fall wirken die Wicklungen
für die Dämpfung, wenn die Einheit als Generator arbeitet.
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Das Prinzip der Erfindung wurde bei einer bevorzugten Ausführung beschrieben
und dargestellt. Es können natürlich viele Abänderungen vorgenommen werden, ohne
von den Merkmalen der Erfindung abzuweichen.