DE179524C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

- M 179524 KLASSE 2\d. GRUPPE- M 179524 CLASS 2 \ d. GROUP

konstanter Geschwindigkeit.constant speed.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 25. Februar 1904 ab.Patented in the German Empire on February 25, 1904.

Das vorliegende Getriebe besteht aus einem beliebigen Antriebsmotor und zwei zusammengeschalteten Dynamomaschinen. Jede dieser Maschinen ist mit einem der drei Teile eines Differentialgetriebes gekuppelt. Durch elektrische Reglung der Dynamomaschinen wird die Geschwindigkeit der einen Dynamomaschinenwelle, die gleichzeitig zur Kraftabgabe dient, nach Bedarf innerhalb weiterThe present transmission consists of any drive motor and two interconnected Dynamo machines. Each of these machines is coupled to one of the three parts of a differential gear. By electrical Regulating the dynamo machine is the speed of one dynamo machine shaft, which also serves to output power, if necessary within next

ίο Grenzen geändert.ίο limits changed.

Unter diesen Bedingungen ist die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle die Resultante zweier Geschwindigkeiten: i. derjenigen des Antriebsmotors, 2. derjenigen der einen Dynamomaschinen, die nicht auf der angetriebenen Welle sitzt.Under these conditions the speed of the driven shaft is the Resultant of two velocities: i. those of the drive motor, 2. those of the a dynamo machine that does not sit on the driven shaft.

Bei bekannten derartigen Einrichtungen ist die eine der beiden Dynamomaschinen mit der Motorwelle verbunden, bei dem Erfindungsgegenstande dagegen steht diese Dynamomaschine mit der angetriebenen Welle in Verbindung. Wenn man daher die getriebene Welle stillsetzt, so drehen sich im ersteren Falle beide Dynamomaschinen, und die auf der Motorwelle befindliche Dynamomaschine kann nicht dazu verwendet werden, eine elektrische Bremswirkung direkt auf die getriebene Welle auszuüben, während im letzteren Falle (dem vorliegenden) sich nur eine einzige Dynamomaschine dreht und die andere zum direkten Bremsen der angetriebenen Welle auf elektrischem Wege benutzt werden kann.In known devices of this type, one is one of the two dynamo machines connected to the motor shaft, whereas the subject of the invention has this dynamo with the driven shaft in connection. Therefore, if you stop the driven shaft, they rotate in the in the former case both dynamo machines, and the dynamo machine located on the motor shaft cannot be used to apply an electrical braking effect directly to the driven shaft, while in the latter Trap (the present one) only one dynamo machine turns and the other one can be used for direct braking of the driven shaft by electrical means.

Die zweite Dynamomaschine erzeugt bei den bekannten Einrichtungen ein Drehmoment, das in einem konstanten Verhältnis zu dem Drehmoment der getriebenen Welle steht, während sie im vorliegenden Falle ein Drehmoment hervorruft, daß zu dem der Motorwelle in einem konstanten Verhältnisse steht.The second dynamo generates a torque in the known devices, which is in a constant ratio to the torque of the driven shaft, while in the present case it produces a torque that is in a constant ratio to that of the motor shaft stands.

Wenn die Leistung des Antriebsmotors konstant ist, und die auf die getriebene Welle ausgeübte Widerstandsdrehkraft wechselt, wie dies bei Automobilfahrzeugen der Fall ist, so wird das Drehmoment, welches die erwähnte zweite Dynamomaschine auf die Räder des Differentialgetriebes ausübt, veränderlich sein, während es in diesem Falle beim Erfindungsgegenstande konstant ist. Es wird also hier das Getriebe unter günstigeren Bedingungen arbeiten.When the power of the drive motor is constant and that of the driven shaft exerted drag torque changes, as is the case with automotive vehicles, this is the torque that the aforementioned second dynamo machine exerts on the wheels of the differential gear, while it is in this case with the subject matter of the invention is constant. So here the transmission is under more favorable conditions work.

Die von der erwähnten zweiten Dynamomaschine aufgenommene Leistung wird, wenn sie als Motor wirkt, bei der bekannten Einrichtung direkt auf die Antriebswelle übertragen, wogegen sie beim Erfindungsgegenstande auf die getriebene Welle übertragen wird. Es findet daher in diesem Falle bei der vorliegenden Einrichtung durch die erst erwähnte Dynamomaschine eine bessere Ausnutzung der Motorkraft statt.The power consumed by the mentioned second dynamo machine is if it acts as a motor, in the known device directly on the drive shaft transferred, whereas they transfer the subject matter of the invention to the driven shaft will. It therefore takes place in this case in the present device by the The first mentioned dynamo machine makes better use of the engine power.

Endlich verbraucht in diesem Falle bei der bekannten Einrichtung die zweite Dynamomaschine einen Teil der Motorleistung und der Leistung der ersten Dynamomaschine,In this case, the second dynamo machine is finally used up in the known device part of the engine power and the power of the first dynamo machine,

während beim Erfindungsgegenstande die zweite Dynamomaschine bloß einen Teil der Motorleistung allein verbraucht, d. h. einen viel kleineren Betrag an Leistung als bei der bekannten Einrichtung.while in the subject matter of the invention, the second dynamo machine is only part of the Engine power consumed alone, d. H. a much smaller amount of benefit than that well-known establishment.

Die Geschwindigkeit regelt sich durch Einwirkung auf die elektromotorische Kraft der Dynamomaschinen.The speed is regulated by acting on the electromotive force of the Dynamo machines.

Fig. I zeigt im Schnitt eine Ausführungsform der Einrichtung.Fig. I shows in section an embodiment of the device.

Fig. 2 und 3 zeigen zwei Arten zur elektrischen Verbindung der Dynamomaschinen untereinander. ·. 'Figures 2 and 3 show two ways of electrically connecting the dynamo machines among themselves. ·. '

Fig. 4 zeigt im Schnitt ein. Differentialgetriebe. . .Fig. 4 shows in section a. Differential gear. . .

In Fig. ι treibt der Motor M ein Winkelzahnrad a. Dieses Rad α kämmt in zwei Satellitenrädern k, k^l, die auf einer Stütze L ■sitzen, welche auf der angetriebenen und gleichzeitig mit dem Anker B der Dynamomaschine ι verbundenen Welle K befestigt ist. Die Satelliten k, k¹ kämmen mit einem Winkelrad /, das auf einer hohlen, über Welle K gesteckten Welle J sitzt. Auf letztere ist der Anker F der Dynamomaschine 2 aufgekeilt. ..In Fig. Ι the motor M drives an angle gear a. This wheel α meshes with two satellite wheels k, k ^l , which sit on a support L ■ which is attached to the shaft K which is driven and connected to the armature B of the dynamo machine ι at the same time. The satellites k, k ¹ mesh with an angular wheel /, which is seated on a hollow shaft J fitted over shaft K. The armature F of the dynamo 2 is keyed onto the latter. ..

Dreht sich das Rad α mit der Geschwindigkeit F des Motors M, das Rad/ mit der Geschwindigkeit F² der Dynamomaschine 2, so wird die Welle K mit der Geschwindigkeitsresultante F¹ der Stütze L der Satelliten k, k^l mit fortgerissen:If the wheel α rotates with the speed F of the motor M, the wheel / with the speed F ^{2 of} the dynamo 2, the shaft K with the speed resultant F ^{1 of} the support L of the satellites k, k ^{l is} carried away with it:

F¹= .F ¹ =.

Zur Vereinfachung nehmen wir die Geschwindigkeit F des Motors als konstant an. Um die Geschwindigkeit F¹ der angetriebenen Welle zu verändern, würde es genügen, auf die Geschwindigkeit· F² der Dynamomaschine 2. einzuwirken.For the sake of simplicity we assume that the speed F of the motor is constant. In order to change the speed F ^{1 of} the driven shaft, it would be sufficient to act on the speed F ^{2 of} the dynamo 2.

Um die Geschwindigkeit zu regeln, können die Anker der Dynamomaschine, wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, in Serie verbunden sein, während die Felderregung durch eine Akkumulatorenbatterie erfolgt.To regulate the speed, the armatures of the dynamo, as in Fig. 2 is shown schematically, connected in series while the field excitation through an accumulator battery takes place.

Zunächst nehmen wir an, daß die Erregungen konstant bleiben und daß die elektromotorische Kraft der Dynamomaschinen durch Verschiebung der Bürsten, ohne Änderung der Verbindungen nach Fig. 2, geregelt werde. Steht die Welle K still, so erhält manFirst we assume that the excitations remain constant and that the electromotive force of the dynamo machines is regulated by moving the brushes without changing the connections according to FIG. If the wave K stands still, one obtains

F¹ = ο und V²=—V. F ¹ = ο and V ² = —V.

Die Dynamomaschine 1 steht still, und die Dynamomaschine 2 dreht sich mit derselben Geschwindigkeit wie der Motor und im entgegengesetzten Sinne. Da die Bürsten der Dynamomaschine 2 sich in der Stellung befinden, wo die elektromotorische Kraft gleich 0 ist, so zirkuliert kein Strom in den Ankern. Die Bürsten der Dynamomaschine 1 befinden sich in der Stellung, wo die elektromotorische Kraft ihren Höchstwert erreicht.The dynamo 1 stands still, and the dynamo 2 rotates with the same Speed like the engine and in the opposite sense. Since the brushes of the Dynamo 2 are in the position where the electromotive force equals 0 there is no current circulating in the armatures. The brushes of the dynamo 1 are located in the position where the electromotive force reaches its maximum value.

Wenn man die Bürsten der Dynamomaschine 2 verschiebt, so entsteht eine gewisse elektromotorische Kraft; sie wird ein Erzeuger und arbeitet auf die Dynamomaschine ι, welche auf die Welle K als Motor wirkend eine Drehkraft ausübt, die um so größer ist, je stärker der von 2 gelieferte Strom ist. Der Antrieb der Dynamomaschine 2 erfolgt durch den Motor M mittels des Differentialgetriebes. Folglich übt der Motor M- auf die Stütze L der Satelliten und auf die Welle K eine Drehkraft aus, die zu derjenigen der Dynamomaschine 1 hinzukommt und die ebenfalls um so größer ist. je stärker der von der Dynamomaschine 2 erzeugte Strom bezw. deren elektromotorische Kraft ist. Wenn die Summe der Drehmomente größer ist als das Widerstandsmoment der Welle K, so setzt sich diese im Sinne des Antriebsmotors M in Bewegung. Die Geschwindigkeit F¹ der Welle K und der 85' Dynamomaschine 1 . wächst in dem Maße, wie die Geschwindigkeit F² der" in umgekehrtem Sinne . wie der Motor M- laufenden Dynamomaschine 2 abnimmt.When the brushes of the dynamo 2 are moved, a certain electromotive force arises; it becomes a generator and works on the dynamo machine, which acts on the shaft K as a motor and exerts a rotary force which is greater, the stronger the current supplied by 2. The dynamo 2 is driven by the motor M by means of the differential gear. As a result, the motor M- exerts on the support L of the satellites and on the shaft K a rotational force which is in addition to that of the dynamo 1 and which is also all the greater. the stronger the electricity generated by the dynamo 2 respectively. whose electromotive force is. If the sum of the torques is greater than the moment of resistance of the shaft K, it starts moving in the sense of the drive motor M. The speed F ^{1 of} the shaft K and the 85 'dynamo 1. increases to the extent that the speed F ^{2 of} the dynamo 2 running in the opposite sense as the motor M decreases.

Durch Fortsetzung der Verschiebung der Bürsten der erzeugenden Dynamomaschine 2 bis zur Stellung aufs Maximum verkleinert man die negative Geschwindigkeit F² dieser Dynamomaschine und vergrößert die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle F¹. Wenn die Bürsten der Dynamomaschine 2 sich in der Stellung befinden, wo die elektromotorische Kraft aufs Maximum gebracht ist, so läßt man sie in dieser Stellung und verschiebt die Bürsten der treibenden Dynamomaschine 1, so daß ihre elektromotorische Kraft, die derjenigen der erzeugenden Dynamomaschine 2 entgegengesetzt ist, vermindert wird. Infolgedessen steigt die Stromstärke der Dynamomaschine 2, so daß die Drehzahl der letzteren weiter abnimmt und die Geschwindigkeit der angetriebenen Welle wächst.By continuing the displacement of the brushes of the generating dynamo 2 up to the position at the maximum, the negative speed F ^{2 of} this dynamo machine is reduced and the speed of the driven shaft F ^{1 is increased} . When the brushes of the dynamo 2 are in the position where the electromotive force is maximized, they are left in this position and the brushes of the driving dynamo 1 are displaced so that their electromotive force opposes that of the generating dynamo 2 is decreased. As a result, the amperage of the dynamo 2 increases, so that the speed of the latter decreases further and the speed of the driven shaft increases.

Für alle negativen Geschwindigkeiten F² der- Dynamomaschine 2 ist diese erzeugend. Sie überträgt auf die Dynamomaschine I, welche treibend ist, die Leistung, welche sie vom Antriebsmotor M durch das Differentialgetriebe erhält.This is generating for all negative speeds F ^{2 of the dynamo 2.} It transmits to the dynamo I, which is driving, the power it receives from the drive motor M through the differential gear.

Die von der Dynamomaschine 2 auf das Rad / des Differentialgetriebes ausgeübte Drehkraft ist gleich der Drehkraft, die der Motor M dem Rade α erteilt. Da die Dynamomaschine 2 als Stromerzeuger auf das Rad/ bremsend wirkt, so ist ohne weiteres 12gThe torque exerted by the dynamo 2 on the wheel / differential gear is equal to the torque given by the motor M to the wheel α . Since the dynamo 2 acts as a power generator on the wheel / brakes, 12g is easily achieved

klar, daß die von ihr und dem Antriebsmotor M auf die Räder j bezw. α ausgeübten Drehkräfte im gleichen Sinne wirken. Die treibende Drehkraft, welche auf die Stütze L der Satelliten einwirkt, die auf der angetriebenen Welle K aufgekeilt ist, ist die Resultante der Drehkraft auf α und j; sie ist also doppelt so groß als eine derselben, da beide gleich sind. Sie ist also auch doppeltclear that the bezw of her and the drive motor M on the wheels j . α exerted torsional forces act in the same way. The driving torque acting on the support L of the satellites, which is keyed on the driven shaft K , is the resultant of the torque on α and j; it is therefore twice as large as either of them, since both are the same. So it is also double

ίο so groß als die Drehkraft des Motors M. Jener Drehkraft fügt sich auf der Welle K diejenige der Dynamomaschine ι hinzu. Die Summe der Drehkraft auf K ist also gleich der doppelten Drehkraft des Motors, welche um diejenige der Dynamomaschine I vergrößert wird.ίο as great as the rotational force of the motor M. That rotational force is added to that of the dynamo machine ι on the shaft K. The sum of the rotational force on K is therefore equal to twice the rotational force of the motor, which is increased by that of the dynamo I.

Wenn die elektromotorische Kraft der Dynamomaschine ι beinahe bis auf Null verringert ist, hat sie keine motorische Wirkung mehr; ihre Drehkraft ist Null. Die Dynamomaschine 2 dreht sich mit geringer Geschwindigkeit, damit sie auf das Rad j eine Drehkraft gleich derjenigen des Motors und in demselben Sinne ausübt. Die Drehkraft der angetriebenen Welle, die mit einer Geschwindingkeit F¹ etwas niedriger als dieWhen the electromotive force of the dynamo is almost reduced to zero, it no longer has any motor effect; their torque is zero. The dynamo 2 rotates at a low speed in order to exert a rotating force on the wheel j equal to that of the motor and in the same sense. The torque of the driven shaft, which is slightly lower than the ^{speed F 1}

Geschwindigkeit —- sich umdreht, ist das'Speed - turns around, is that '

Doppelte der Drehkraft des Motors.Twice the torque of the motor.

Nachdem man die elektromotorische Kraft der Dynamomaschine ι beinahe bis auf Null verringert hat, kann man sie dann im umgekehrten Sinne so anwachsen lassen, daß sie sich zu derjenigen der Dynamomaschine 2 hinzufügt, um den Strom zu verstärken. Indem man den Strom verstärkt, wird die Triebdrehkraft größer als die Widerstandsdrehkraft sein.' Die Geschwindigkeit von K wird anwachsen, diejenige der Dynamomaschine 2, welche klein und negativ war, wird sich noch mehr verringern. Bei einem bestimmten Wert der elektromotorischen Kraft der Dynamomaschine 1 wird die Dynamomaschine 2 ganz still stehen (V'² = o).After the electromotive force of the dynamo machine has been reduced almost to zero, it can then be increased in the opposite sense so that it is added to that of the dynamo machine 2 in order to increase the current. By increasing the current, the driving torque will be greater than the drag torque. ' The speed of K will increase, that of the dynamo machine 2, which was small and negative, will decrease even more. At a certain value of the electromotive force of the dynamo machine 1, the dynamo machine 2 will stand still completely (V ' ² = o).

Die Dynamomaschine 1, die vorher als Motor treibend wirkte, läuft nunmehr als Stromer-The dynamo 1, which previously acted as a driving motor, now runs as a power generator

V
zeuger, und es ist F¹ = Fährt man fort, die V
creator, and it is F ¹ = if one continues that

elektromotorische Kraft der Dynamomaschine 1 im gleichen Sinne wie vorher zu vergrößern, so nimmt die Geschwindigkeit F¹ der angetriebenen Welle zu, während die Dynamomaschine 2 sich jetzt mit der positiven Geschwindigkeit F² in umgekehrtem Sinne dreht und eine elektromotorische Kraft erzeugt, die derjenigen der Dynamomaschine 1 entgegengesetzt ist. Bei allen-positiven Geschwindigkeiten F² der Dynamomaschine 2 absorbiert die erzeugende Dynamomaschine 1 einen Teil der der angetriebenen Welle K übertragenen Leistung und überträgt diese auf die treibende Dynamomaschine 2.To increase the electromotive force of the dynamo 1 in the same sense as before, the speed F ^{1 of} the driven shaft increases, while the dynamo 2 now ^{rotates at the positive speed F 2} in the opposite direction and generates an electromotive force similar to that of the dynamo 1 is opposite. At all positive speeds F ^{2 of} the dynamo machine 2, the generating dynamo machine 1 absorbs part of the power transmitted to the driven shaft K and transmits this to the driving dynamo machine 2.

Die Triebdrehkraft auf die angetriebene Welle K ist gleich der doppelten Drehkraft auf die Stütze L der Satelliten nach Abzug der Widerstandsdrehkraft der erzeugenden Dynamomaschine 1. Sie ist also gleich der doppelten Drehkraft des Motors, um die Drehkraft der Dynamomaschine 1 verringert.The driving torque on the driven shaft K is equal to twice the torque on the support L of the satellites after subtracting the drag torque of the generating dynamo 1. It is therefore equal to twice the torque of the motor, reduced by the torque of the dynamo 1.

Man wird die Geschwindigkeit F¹ der Welle K vergrößern, indem man die Bürsten der Dynamomaschine 1 verschiebt bis zu der Stellung, wo die elektromotorische Kraft ein Maximum ist. Schließlich wird man auf die Dynamomaschine 2 einwirken und dadurch F² und folglich F¹ durch leichte Verschiebung der Bürsten vergrößern. ■The speed F ^{1 of} the shaft K will be increased by moving the brushes of the dynamo 1 to the position where the electromotive force is at its maximum. Finally, one will act on the dynamo 2 and thereby increase F ² and consequently F ¹ by slightly shifting the brushes. ■

Sobald die angetriebene Welle sich mit der Geschwindigkeit F dreht, werden auch die anderen Wellen diese Drehzahl aufweisen, gleichsam als wenn-alle Maschinen starr miteinander "gekuppelt wären; die Triebräder laufen nicht eins auf dem anderen. Die Dy~ namomaschine 1 als Erzeugerin wird die Hälfte der Leistung des Motors M absorbieren und sie auf die treibende Dynamomaschine 2 übertragen. Wenn man den Verlust in den Dynamomaschinen vernachlässigt, ist die Drehkraft auf der angetriebenen Welle gleich der Drehkraft des Motors M. As soon as the driven shaft rotates at speed F, the other shafts will also have this speed, as if - all machines were rigidly coupled to one another; the driving wheels do not run one on top of the other Absorb half of the power of the motor M and transfer it to the driving dynamo 2. If one neglects the loss in the dynamo, the torque on the driven shaft is equal to the torque of the motor M.

Die Reglung der elektromotorischen Kraft der Dynamomaschinen kann außer durch Bürstenverschiebung auch durch Veränderung des Feldes oder nach irgend einem anderen Verfahren erfolgen.The regulation of the electromotive force of the dynamo machines can except through Brush displacement can also be done by changing the field or by some other method.

Die Erregung der Dynamomaschinen kann getrennt, wie in Fig. 2, oder in Serie, wie in Fig. 3, oder in anderer Weise vor sich gehen.The excitation of the dynamo machines can be separated, as in Fig. 2, or in series, as in Fig. 3, or in some other way.

Der Motor oder die Dynamomaschine 2 können mit den Satelliten statt mit einem Seitenrad verbunden sein. Ebenso kann die angetriebene Welle mit einem Seitenrad anstatt mit Satelliten in Verbindung stehen.The motor or the dynamo 2 can work with the satellites instead of one Be connected to the side wheel. Likewise, the driven shaft can use a side gear instead communicate with satellites.

Das Differentialgetriebe mit konischen Rädern nach Fig. 1 kann man durch ein solches mit zylindrischen Zahnrädern, wie es in Fig. 4 dargestellt ist ersetzen.The differential gear with conical wheels of FIG. 1 can be through a replace those with cylindrical gears as shown in FIG.

Die Lage der Dynamomaschinen zu dem Getriebe kann verschieden sein. Man kann den Dynamomaschinen ein gemeinsames Gehäuse und selbst eine gemeinsame Erregung geben. Gleich- oder Wechselstromdynamomaschinen können Anwendung finden. The position of the dynamo to the gearbox can be different. One can the dynamo machines have a common housing and even a common excitation give. DC or AC dynamo machines can be used.

Claims

115 patent claim:

Device for the electrical regulation of the speed of a shaft by means of a differential gear using

any driving force of constant speed, characterized in that that of the two speed components of the differential gear, one of the prime mover and the other is supplied by an electrical machine, which is connected to a second, with the driven shaft coupled, electrical machine on a common Circuit works and just like the first a controllable electromotive Possesses power.

For this purpose ι sheet of drawings.