DE2416363A1

DE2416363A1 - DRIVE UNIT FROM AN ELECTRIC MOTOR AND A GEARBOX

Info

Publication number: DE2416363A1
Application number: DE2416363A
Authority: DE
Inventors: Theodor Abels; Siegfried Pueschel; Hans-Waldemar Dipl Ing Stuhr
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1974-11-07

Description

Antriebsaggregat aus einem Elektromotor und einem Getriebe.Drive unit consisting of an electric motor and a gear.

Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat aus einem vorzugsweise aus einer Batterie gespeisten Nebenschluß-Elektromotor und einem von diesem angetriebenen stufenlos verstellbaren, zwangsläufig übertragenden, vorzugsweise hydrostatischem Getriebe, welches das angetriebene Teil, vorzugsweise die Treibräder eines Fahrzeuges, antreibt, beispielsweise eines für Stadtverkehr ausgelegten und vorgesehenen Fahrzeuges oder insbesondere eines Flurförderzeuges wie eines Hubladers, wobei bei dem Antriebsaggregat eine Vorrichtung vorgesehen ist, durch die die Felderregung des Nebenschlußmotors veränderbar ist und folglich auch verstärkt werden kann. Ein Antrieb dieser Art ist bereits vorgeschlagen durch die deutsche Patentanmeldung P 22 20 570.5, wobei beim Gegenstand dieser älteren Anmeldung in erster Linie offenbart ist, beim Bremsbetrieb das Feld des Nebenschlußmotors zu verstärken, um den Nebenschlußmotor als Generator betreiben zu können und so eine Nutzbremsung zu erzielen. Die vorliegende Erfindung geht darüber hinaus und soll auch im treibenden Betrieb den Energieverbrauch insgesamt minimieren. Es soll somit angestrebt werden, daß der Elektromotor möglichst wenig Energie aufnimmt.The invention relates to a drive unit from a preferably from a battery powered shunt electric motor and one driven by this continuously adjustable, inevitably transmitting, preferably hydrostatic Transmission, which the driven part, preferably the drive wheels of a vehicle, drives, for example a vehicle designed and intended for city traffic or in particular an industrial truck such as a lift truck, with the drive unit a device is provided through which the field excitation of the shunt motor is changeable and consequently can also be strengthened. A drive of this kind is already proposed by the German patent application P 22 20 570.5, whereby is primarily disclosed in the subject matter of this earlier application, during braking operation to amplify the field of the shunted motor to use the shunted motor as a generator to be able to operate and thus to achieve regenerative braking. The present invention goes beyond this and should also reduce the overall energy consumption in driving operation minimize. The aim is therefore that the electric motor as little as possible Absorbs energy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Gesamtwirkungsgrad des Antriebsaggregates zumindest in bestimmten Betriebsbereichen zu verbessern.The invention is based on the object of the overall efficiency of the Drive unit to improve at least in certain operating areas.

Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung eine die Felderregung bei kleiner übertragener Leistung verstärkende Steuerung der Vorrichtung vorgesehen, durch die die Felderregung des Nebenschlußmotors veränderbar ist. Bei Betrachtung der Funktion eines hydrostatischen Getriebes ergibt sich somit fUr den Erfindungsgegenstand folgende Wirkungsweise: das hydrostatische Getriebe erlaubt bei allen Abtriebsdrehzahlen, die oberhalb einer bestimmten Abtriebsdrehzahl liegen, eine konstante Leistung zu übertragen, so daß sich in der Darstellung des Drehmoments (bzw. bei einem Fahrzeug der Zugkraft) über die Abtriebsdrehzahl (bei einem Fahrzeug die Fahrgeschwindigkeit) eine Hyperbel ergibt. Bei kleineren Abtriebs drehzahlen kann diese Drehmomentwandlung bei konstanter Leistung nicht mehr in gleicher Weise fortgesetzt werden, da bei einer bestimmten Drehzahl ein Grenzdrehmoment erreicht ist, welches durch einen Grenzbetriebsdruck bestimmt ist, der seinerseits durch ein Druckbegrenzungsventil erreicht ist. Bei Fahrzeugantrieben kann das Grenzdrehmoment auch dadurch gegeben sein, daß die Räder keine größere Umfangskraft übertragen können, wobei bei günstiger Getriebeauslegung diese beiden Grenzen möglichst dicht beieinander liegen. In dem Abtriebsdrehzahlbereich unterhalb dieser genannten Abtriebsdrehzahl kann somit nur eine kleinere Leistung übertragen werden als in dem Bereich, in dem eine konstante Leistung übertragen werden kann, weil bei dem begrenzten Drehmoment nur eine kleine Abtriebsdrehzahl eingestellt ist, die multipliziert mit dem begrenzten Drehmoment eine Leistung ergibt, die kleiner ist als die in dem genannten Bereich übertragbare Leistung. Der Wirkungsgrad eines hydrostatischen Getriebesist bei Teillast oder bei Leerlauf Jedoch relativ ungünstig, weil bestimmte Teilverluste zum Beispiel die planschverluste, die Energieaufnahme einer Speisepumpe und Teile der mechanischen Reibung ganz oder zum Teil unabhängig von der Leistung sich nur in Abhängigkeit von der Drehzahl ändern. Diese Verluste können somit nur vermieden werden und damit der Wirkungsgrad verbessert werden, in dem in diesem Betriebsbereich die Antriebsdrehzahl vermindert wird. Bei einem von einer Brennkraftmaschine angetriebenen hydrostatischen Getriebe ist es zwar bereits bekannt, das Getriebe und die Brennkraftmaschine gemeinsam derart zu verstellen, daß bei geringen Abtriebsdrehzahlen des Getriebes auch die BrennkraStmaschine auf geringe Abtriebsdrehzahl eingestellt ist. (DT-eS 1 526 528-).For this purpose, according to the invention, the field excitation is at small transmitted power amplifying control of the device provided, by which the field excitation of the shunt motor can be changed. On consideration the function of a hydrostatic transmission thus results for the subject of the invention the following mode of operation: the hydrostatic transmission allows for all output speeds, which are above a certain output speed, a constant power transmitted, so that in the representation of the torque (or in a vehicle the tractive force) via the output speed (in a vehicle the Driving speed) results in a hyperbola. At lower output speeds, this torque conversion can can no longer be continued in the same way at constant power, since at a certain speed a limit torque is reached, which by a Limit operating pressure is determined, which in turn by a pressure relief valve is reached. In the case of vehicle drives, this can also give the limit torque be that the wheels can not transmit a greater circumferential force, with more favorable Gearbox design, these two limits are as close to one another as possible. By doing Output speed range below this mentioned output speed can therefore only a lower power can be transmitted than in the area in which a constant Power can be transmitted because only a small amount of torque is available with the limited torque Output speed is set, which is multiplied by the limited torque results in a power which is smaller than that which can be transmitted in the stated range Power. The efficiency of a hydrostatic transmission is at part load or When idling, however, it is relatively unfavorable because of certain partial losses, for example the splashing losses, the energy consumption of a feed pump and parts of the mechanical Friction entirely or partially independent of the performance is only dependent change from the speed. These losses can thus only avoided and thus the efficiency can be improved in this operating range the drive speed is reduced. In one driven by an internal combustion engine hydrostatic transmission, it is already known, the transmission and the internal combustion engine to be adjusted together in such a way that at low output speeds of the transmission the BrennkraStmaschine is also set to a low output speed. (DT-eS 1 526 528-).

Bisher sind Jedoch noch keine Betrachtungen angestellt worden, die bei einem von einem Elektromotor aus angetriebenen hydrostatischen Getriebe eine gemeinsame Regelung sowohl des Elektromotors als auch des Getriebes derart vorsahen, daß ein möglichst günstiger Wirkungsgrad erreicht wird. Die Verhältnisse, die bei einem Antriebsaggregat mit einer Brennkraftmaschine gegeben sind, lassen sich auch auf ein Antriebsaggregat mit einem Nebenschluß Elektromotor nicht übertragen, weil bei der bekannten Einrichtung zur Regelung eines Aggregats mit Brennkraftmaschine in erster Linie bezweckt wurde, die Brennkraftmaschine in einen wirkungsgradmäßig günstigen Bereich zu betreiben. Ein Elektronebenschlußmotor kann Jedoch optimal betrieben werden, wenn der Strom, der zur Erregung dient, nicht über einen Widerstand fließen muß, weil in dem Widerstand eine Teilenergie vernichtet wird.So far, however, no considerations have been made that in the case of a hydrostatic transmission driven by an electric motor provide for joint control of both the electric motor and the transmission in such a way that that the most favorable possible efficiency is achieved. The ratios at a drive unit with an internal combustion engine can also be used not transferred to a drive unit with a shunted electric motor because in the known device for controlling a unit with an internal combustion engine The primary purpose was to turn the internal combustion engine into an efficient one favorable area to operate. However, an electron-wound motor can do optimally operated when the current used for excitation does not have a resistor must flow because part of the energy is destroyed in the resistor.

Das ist aber zumindest bedingt dann der Fall, wenn die Möglichkeit gegeben sein muß, in einem Betriebszustand ein stärkeres Erregungsfeld zur Verfügung zu haben wie in einem anderen Betriebszustand, weil dann zum Zwecke Feldschwächung Stremverluste in Kauf genommen werden müssen. Da jedoch der zur Erregung des Feldes erforderliche Anteil an Gesamtstrom nur etwa 5 % oder weniger beträgt, ist ein Energieverlust durch Verluste eines Teiles der zur Felderregung bereitgestellten Energie vernachlässigbar klein gegenüber den Wirkungsgradgewinnen, die durch Verbesserung des Wirkungsgrades des hydrostatischen Getriebes gewonnen werden können.But this is at least partially the case if the opportunity must be given, a stronger excitation field available in an operating state to have as in another operating state, because then for the purpose of field weakening Stress losses have to be accepted. Since, however, the one to excite the field required proportion of the total current is only about 5% or less, is an energy loss negligible due to the loss of part of the energy provided for field excitation small compared to the efficiency gains that result from improving the efficiency of the hydrostatic transmission can be obtained.

als Der vorliegenden Erfindung liegt somit prinzipieller erfinderischer Grundgedanke der allgemeine Erfindungsgedanke zugrunde, bei geringer durch das hydrostatische Getriebe übertragener Leistung die Antriebsdrehzahl, mit der das hydrostatische Getriebe angetrieben wird, durch Verstärkung der Felderregung zu vermindern. The present invention is therefore more inventive in principle The basic idea is based on the general idea of the invention, with less due to the hydrostatic Transmission transmitted power is the drive speed at which the hydrostatic Gearbox is driven by reducing the field excitation amplification.

Dabei kann die übertragene Leistung deshalb gering sein, weil - wie bereits erwähnt - bei kleinen Übersetzungen zu kleinen Abtriebsdrehzahlen mit Rücksicht auf diese nur eine kleine Leistung aufgenommen werden kann. Bei einem Antriebsaggregat mit einer Wirkverbindung zwischen der Vorrichtung, durch die die Felderregung veränderbar ist, und dem Betätigungshebel für das Getriebe kann für diesen Fall eine Ausgestaltung der Wirkverbindung vorgesehen sein derart, daß bei Einstellung des vorzugsweise hydrostatischen Getriebes auf eine Übersetzung zwischen Antriebswelle und Abtriebswelle unterhalb eines vorbestimmten Grenzwertes die Vorrichtung die Felderregung verstärkend eingeschaltet ist, um auf diese Weise die Abtriebsdrehzahl des Elektromotors zu vermindern und damit auch die Verluste im hydrostatischen Getriebe zu vermindern.The transferred power can be low because - how already mentioned - with small gear ratios too low output speeds with consideration only a small amount of power can be absorbed on this. With a drive unit with an operative connection between the Device through which the Field excitation is changeable, and the operating lever for the gear can be used for this case an embodiment of the operative connection can be provided such that at Setting of the preferably hydrostatic transmission to a translation between Drive shaft and output shaft below a predetermined limit value the device the field excitation is switched on to increase the output speed in this way of the electric motor and thus also the losses in the hydrostatic transmission to diminish.

Die übertragene Leistung kann aber auch bei höheren Abtriebsdrehzahlen noch gering sein, weil an der Abtriebswelle des Getriebes eine kleine Leistung aufgenommen wird, beispielsweise bei einem Fahrzeug bei Fahrt auf Xktter, abwärts geneigter Fahrbahn. Gemäß einer anderen Weiterausgestaltung des Erfindungsgegenstandes ist für diesen Fall vorgesehen, daß die Steuerung der die Felderregung beeinflussenden Vorrichtung von einer die Getriebebelastung messenden Einrichtung beeinflußt ist. Beispielsweise bei einem Zugorgangetriebe kann die Kraft im Zugorgan durch Messen der Radiallast der Wellenlager oder der Axialkraft an den Kegelscheiben gemessen und in ein die Felderregung beeinflussendea Signal umgewandelt werden. Bei einem hydrostatischen Getriebe kann die die Belastung messende Einrichtung ein Druckmeßorgan an der Förderleitung des Getriebes sein, welches beispielsweise den Druck in ein elektrisches Signal umwandelt und bei geringen Förderdrücken eine Feldverstärkung bewirkt. Um auf Jeden Fall unabhängig von der Belastung die höchste Abtriebsdrehzahl erreichen zu können, ist es dabei zweckmäßig, die Wirkverbindung zwischen dem Betätigungshebel und der die Felderregung verändernden Vorrichtung derart zu gestalten, daß die Belastungsmeßeinrichtung derart übersteuert wird, daß bei Einstellung auf hohe Abtriebsdrehzahl unabhängig von der Belastung des Getriebes die Felderregung geschwächt ist.However, the transmitted power can also be used at higher output speeds still be low, because a small amount of power is consumed on the output shaft of the gearbox is inclined downwards, for example in the case of a vehicle when driving on Xktter Roadway. According to another further development of the subject matter of the invention for this case provided that the control of the field excitation influencing Device is influenced by a device measuring the transmission load. For example, in the case of a pulling element gear, the force in the pulling element can be measured by measuring the radial load of the shaft bearings or the axial force measured on the conical pulleys and converted into a signal influencing the field excitation. At a hydrostatic transmission, the device measuring the load can be a pressure measuring element be on the delivery line of the transmission, which, for example, the pressure in a converts an electrical signal and, at low delivery pressures, a field strengthening causes. In any case, regardless of the load, the highest output speed reach to be able to, it is useful to establish the operative connection between the operating lever and to design the device changing the field excitation in such a way that the load measuring device is overridden in such a way that when set to high output speed independent the field excitation is weakened by the load on the gear unit.

Die die Felderregung ändernde Vorrichtung kann derart ausgestaltet sein, daß die Felderregung in mehreren Stufen veränderbar ist und jeder Stufe ein bestimmter Grenzwert zugeordnet ist. Ebenso ist es selbstverständlich möglich, die Felderregung in einem bestimmten Bereich stufenlos zu verändern.The device changing the field excitation can be designed in this way be that the field excitation can be changed in several stages and one at each stage certain limit value is assigned. It is of course also possible to use the Field excitation can be continuously changed in a certain area.

Bei einem Antriebsaggregat für einen Hublader, bei dem der gleiche Elektromotor sowohl das stufenlose, vorzugsweise hydrostatische Getriebe für den Fahrantrieb als auch die Pumpe für die Hubhydraulik antreibt, kann vorgesehen sein, daß der Betätigungshebe für die hubhydraulik ebenfalls mit der Vorrichtung in Wirkverbindung steht und bei Verstellen des Betätigungshebel in die Stellung "schnelles heben" die Felderregung schwächt, so daß die Pumpe für die Hubhydraulik mit hoher Drehzahl angetrieben wird und den für schnelles Heben erforderlichen Förderstrom zur Verfügung stellt.In the case of a drive unit for a lift truck, in which the same Electric motor both the continuously variable, preferably hydrostatic transmission for the Driving drive as well as the pump for the lifting hydraulics can be provided that the actuating lift for the lifting hydraulics is also in operative connection with the device stands and when moving the operating lever to the "quick lift" position the field excitation weakens, so that the pump for the lifting hydraulics at high speed is driven and the flow rate required for rapid lifting provides.

Die Erfindung ermöglicht als, ein Antriebsaggregat mit Nebenschluß-Elektromotor und hydrostatischem Getriebe mit guten Wirkungsgrad zu betreiben, in-dem bei geringer Abtriebsdrehzahl bzw. bei Teillast,insbesondere also bei einem Fahrzeugantrieb bei geringer Fahrgeschwindigkeit, mit reduzierter Drehzahl des Elektromotors gefahren wird und erst von einer Geschwindigkeit ab, welche die Drehmomentwandlung nach der Abtriebsmomenthy-perbel erlaubt oder dann, wenn eine entsprechend hohe Abtriebsdrehzahl gefordert wird,den Elektromotor mit voller Drehzahl zu betreiben. Da Elektromotoren überlastbar sind, weil ihre Leistungsabgabe durch die Erwärmung durch den Strom begrenzt ist, ist eine weitere Verschiebung des Punktes,von dem ab die volle Drehzahl erforderlich ist, in Grenzen möglich. Durch den Gegenstand der Erfindung wird erzielt, daß die Verschlechterung des Wirkungsgrades des hydrostatischen Getriebes, die bei geringer Belastung, aber hohen Antriebsdrehzahlen Sestzustellen ist, vermindert wird, indem die Antriebsdrehzahl verringert wird. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, daß die Verschlechterung des Wirkungsgrades des hydrostatischen Getriebes in diesem Betriebsbereich für den Gesamtbetrieb von nicht sehr großem Einfluß ist, weil die absolute Höhe der der Batterie entnommenen Energie in diesem Betriebsbereich sehr gering ist. Immerhin dient auch das dazu, die insgesamt vom Elektromotor aufgenommene Energie zu verringern, wobei die Verringerung des Wirkungsgrades des Elektromotors durch Feldschwächung vernachlässigbar gering ist.The invention enables a drive unit with a shunt electric motor and hydrostatic transmission to operate with good efficiency, in-which at low Output speed or at part load, in particular in the case of a vehicle drive low driving speed, driven with reduced speed of the electric motor and only from a speed that the torque conversion after the Abtriebsmomenthyperbel allowed or if a correspondingly high output speed is required to operate the electric motor at full speed. Because electric motors are overloadable because their power output is caused by the warming of the electricity is limited, is a further shift of the point from which the full speed is necessary, possible within limits. The subject matter of the invention achieves that the deterioration in the efficiency of the hydrostatic transmission that occurs in low load, but high drive speeds Sest is to be reduced by reducing the drive speed. However, it must be taken into account that that the deterioration in the efficiency of the hydrostatic transmission in this Operating area for the entire operation of not very great influence is because the absolute amount of energy drawn from the battery in this operating range is very low. After all, this also serves the purpose of the total recorded by the electric motor Reduce energy, thereby reducing the efficiency of the electric motor is negligibly small due to field weakening.

Bei einer Ausgestaltungsform des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, daß in der zur Felderregung-swicklung führenden Leitung ein verstellbarer Widerstand angeordnet ist, dessen Verstelleinrichtung mit dem Betätigungshebel für das Getriebe, beispielsweise einem Fahrpedal, in Wirkverbindung steht. Handelt es sich um den Antrieb eines Hubladers, so kann ein weiterer, vorzugsweise ebenfalls verstellbarer Widerstand in der Leitung für die Felderregung vorhanden sein, welcher von der Betätigungseinrichtung des Steuerventils für die Hubhydraulik gesteuert wird und so angeordnet ist, daß das Ausschalten Jedes der beiden Widerstände allein ausreicht, um die Felderregung zu verstärken.In one embodiment of the subject matter of the invention, provision can be made be that in the line leading to the field excitation winding an adjustable Resistance is arranged, the adjusting device with the operating lever for the transmission, for example an accelerator pedal, is in operative connection. Does it is the drive of a lift truck, so can another, preferably also adjustable resistance in the line for the field excitation, which controlled by the actuator of the control valve for the lifting hydraulics and is arranged so that turning off each of the two resistors alone sufficient to intensify the field excitation.

Zu diesem Zweck können die beiden Widerstände parallel geschaltet sein, so daß Jeweils der nichtausgeschaltete Widerstand umgangen wird. Dadurch kann erzielt werden, daß auch dann, wenn mit Rücksicht auf angestrebte geringe Fahrgedurch schwindigkeit das Fahrpedal der Elektromotor auf geringe Drehzahl gesteuert ist, durch Betätigen des Steuerhebels die Hubhydraulik der Elektromotor auf volle Drehzahl gestellt werden kann, damit die Pumpe für die Hubhydraulik mit voller Drehzahl angetrieben wird. Anstelle eines zweiten verstellbaren Widerstandes für die Steuerung der Felderregung, abhängig von der Betätigung der Hubeinrichtung, kann in der Leitung zu der Felderregungswicklung ein Schalter vorgesehen sein, welcher bei Betätigung des Steuerventils für die Hubeinrichtung den Widerstand in die Leitung zu der Felderregungswicklung einschaltet, so daß durch die Feldschwächung die gewunschte Drehzahlerhöhung des Elektromotors erzielt wird.For this purpose, the two resistors can be connected in parallel so that the resistor that is not switched off is bypassed in each case. This can can be achieved that even if with regard to the desired low driving through speed the accelerator pedal of the electric motor to low rotational speed is controlled, by operating the control lever, the hydraulic lift of the electric motor can be set to full speed so that the pump for the lifting hydraulics with is driven at full speed. Instead of a second adjustable resistor for the control of the field excitation, depending on the actuation of the lifting device, a switch can be provided in the line to the field excitation winding, which when the control valve for the lifting device is actuated, the resistance in the line to the field excitation winding turns on, so that the desired by the field weakening Speed increase of the electric motor is achieved.

Statt zum Verändern des Fvldstromes einen verstellbaren Widerstand zu benutzen, ist gemäß einer anderen Weiterausgestaltung der Erfindung eine Schaltung mit Transistoren als Verstärkung vorgesehen. Das ermöglicht, handelsübliche Potentiometer als Verstellwiderstände zu verwenden.Instead of changing the Fvldstromes an adjustable resistor to use is, according to another embodiment of the invention, a circuit provided with transistors as amplification. This enables commercially available potentiometers to be used as variable resistors.

Wird der Feldstrom durch Widerstände geregelt, tritt in diesen Widerständen ein Verlust auf, der allerdings bezogen auf die GesamtenergiebilXanz wie bereits erwähnt relativ gering ist, da nur ein geringer Bruchteil des Gesamtstromes durch die Feldwicklung fließt und von diesem geringen Erudkteil wiederum nur ein Teil der Spannung in dem zum Vermindern der Felderregung dienenden Widerstand abgebaut wird, da die Spannung zum Zwecke der Regelung nur in einem gewissen relativ geringen Bereich abgesenkt zu werden braucht. Um aber auch noch diesen Verluststrom zu vermeiden, ist gemäß einer anderen Ausgestaltung des ErSindungsgegenstandes eine Schaltung mit unterteilter Feldwicklung vorgesehen.If the field current is regulated by resistors, occurs in these resistors a loss, which, however, is related to the overall energy balance as already mentioned is relatively low, since only a small fraction of the total current through the field winding flows and from this small Erudkteil in turn only part of the voltage in the resistor used to reduce the field excitation is reduced, since the voltage for the purpose of regulation only in a certain relative needs to be lowered in a small area. But also about this leakage current according to another embodiment of the subject matter of the invention is to be avoided Circuit with subdivided field winding provided.

in In den Zeichnungen sind Form von Schaltschemata verschiedene Ausgestaltungsformen des Erfindungsgegenstandes dargestellt. In the drawings, there are various embodiments in the form of circuit diagrams of the subject matter of the invention.

Figur 1 zeigt das Schaltschema eines Antriebsaggregats mit hydrostatischem Getriebe und Bclastungsmeßeinrichtung für diese.Figure 1 shows the circuit diagram of a drive unit with hydrostatic Transmission and load measuring device for this.

Die Figuren 2, 3, 4 und5 zeigen verschiedene Ausgestaltungen von Schaltungen, die zur Beeinflussung der Felderregung dienen.Figures 2, 3, 4 and 5 show different configurations of circuits, which serve to influence the field excitation.

Figur 6 zeigt zur Erläuterung ein Betriebsdiagramm des hydrostatischen Getriebes und des Elektromotors und Figur 8 zeigt eine Ausgestaltung einer Wirkverbindung zwischen dem Betätigungshebel für das hydrostatische Getriebe und einem Stellwiderstand zur Beeinflussung der Felderregung.FIG. 6 shows an operating diagram of the hydrostatic for explanation Transmission and the electric motor and Figure 8 shows an embodiment of an operative connection between the operating lever for the hydrostatic transmission and a variable resistor to influence the field excitation.

In Figur 1 ist der Elektromotor 22, 23 ein Nebenschlußmotor, dessen Feld wi@klung 23 parallel zum Läufer 22 geschaltet ist. Der Elektromotor 22, 23 wird über die Leitungen 25 und 26 von einer Batterie 27 gespeist, wobei in der Leitung 26 ein Hauptschalter 28 angeordnet ist.In Figure 1, the electric motor 22, 23 is a shunt motor, its Field winding 23 is connected in parallel to rotor 22. The electric motor 22, 23 is fed via the lines 25 and 26 from a battery 27, wherein in the line 26 a main switch 28 is arranged.

In der zur Felderregungswicklung 23 führenden Leitung 29 ist ein verstellbarer Widerstand 3o angeordnet, der mittels einer Kolbenstange 16 verstellt werden kann.In the leading to the field excitation winding 23 line 29 is an adjustable Resistance 3o arranged, which can be adjusted by means of a piston rod 16.

Die Abtriebswelle 24 des Elektromotors 22, 23 treibt die Pumpe 2 eines hydrostatischen Getriebes, das aus dieser Pumpe 2 und dem Hydromotor 7 besteht, die über die Leitungen 3 und 4 in geschlossenem Kreislauf miteinander verbunden sind. An die Leitungen 3 und 4 sind Steuerleitungen 8 und 9 angeschlossen, die zu dem Umsteuerventil lo führen, welches die jeweils den höheren Druck führende der beiden Leitungen 8 und 9 mit der Steuerleitung 14 verbindet, die zu dem Stellzylinder 15 führt, in dem ein Kolben gegen die Kraft einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Feder derart verschiebbar ist, daß die Kolbenstange 16 bei hohem Druck in der Jeweils den höheren Druck führenden der beiden Leitungen 4 und) eiflnWiderstand 3o ausschaltet. In der Schaltung gemäß Figur 2 liegt wiederum der Elektromotor mit dem Anker 22 und der Feldwicklung 23 über die Leitungen 25 und 26 an den Klemmen einer Batterie 27, wobei in die Leitung 26 der Hauptschalter 28 eingeschaltet ist. In die Leitung 29 für die Felderregungswicklung 23 ist wiederum ein verstellbarer Widerstand 30 eingeschaltet, wobei jedoch in diesem Fall dessen Verstellenrichtung mit dem Fahrpedal 24 des durch das Antriebsaggregat angetriebenen Fahrzeuges derart in Wirkverbindung steht, daß bei geringen Fahrgeschwindigkeiten der Widerstand 30 ausgNdaltet und mit zunehmender Fahrgeschwindigteit der Widerstand 30 eingeschaltet wird, so daß etwa dann, wenn die zum überwinden der Fahrwiderstände und Beschleunigen erforderliche Leistung der vollen Leistung des Elektromotors entsprçicht, der Widerstand 30 voll eingeschaltet ist, und damit der Elektromotor 22, 23 auf seine höchste Drehzahl gebracht ist. Die weitere Steigerung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt dann ausßch#ließlich durch Verstellen der Pumpe 2 und gegebenenfalls iM höchsten Abtriebsgeschwindigkeitenber eich zusätzlich durch Verstellen des Motors 7 des hydrostatischen Getriebes.The output shaft 24 of the electric motor 22, 23 drives the pump 2 of a hydrostatic transmission, which consists of this pump 2 and the hydraulic motor 7, which are connected to one another via lines 3 and 4 in a closed circuit are. Control lines 8 and 9 are connected to lines 3 and 4, which lead to the reversing valve lo lead, which is the leading of the higher pressure connects the two lines 8 and 9 to the control line 14 leading to the actuating cylinder 15 leads, in which a piston against the force of a not shown in the drawing The spring is displaceable in such a way that the piston rod 16 in the case of high pressure in the respective the higher pressure of the two lines 4 and) switches off a resistance 3o. In the circuit according to Figure 2 is again the electric motor with the anchor 22 and the field winding 23 via the lines 25 and 26 to the terminals of a battery 27, the main switch 28 being switched on in the line 26. Into the line 29 for the field excitation winding 23 is again an adjustable resistor 30 switched on, but in this case its direction of adjustment with the accelerator pedal 24 of the vehicle driven by the drive unit in such an operative connection stands that at low driving speeds the resistor 30 turns off and with increasing speed the resistor 30 is switched on, so that for example when the necessary to overcome the driving resistance and acceleration Power corresponds to the full power of the electric motor, the resistor 30 full is switched on, and thus the electric motor 22, 23 at its highest speed is brought. The further increase in driving speed then takes place exclusively by adjusting the pump 2 and possibly at the highest output speeds calibrate additionally by adjusting the motor 7 of the hydrostatic transmission.

Die in Figur 3 dargestellte Schaltung erlaubt einerseits einen nichtverstellbaren und damit einfacheren Widerstand 31 anstelle des Verstellwiderstandes 30 in der Leitung 29 zu der Felderregungswicklung 23 zu verwenden und ermöglicht darüber hinaus einen Betrieb mit noch geringeren Verlustströmen.The circuit shown in Figure 3 allows on the one hand a non-adjustable and thus a simpler resistor 31 instead of the adjustment resistor 30 in FIG To use line 29 to the field excitation winding 23 and allows about it out an operation with even lower leakage currents.

Bei dieser Schaltung sind die Teile 22 bis 29 die gleichen wie bei der Schaltung gemäß Figur 2. Parallel zum Widerstand 31 ist ein Transistor 32 geschaltet, dessen Durchlässigkeit von einer Spannung beeinflußt wird, die mittels des verstellbaren Widerstandes 33 im Verhältnis zu den Widerständen 34 eingestellt wird, wobei die Verstelleinrichtung für den Widerstand 33 wiederum in Wirkverbindung mit dem Fahrpedal 24 steht. Ist der Transistor 32 voll geöffnet, so ist durch diesen der Widerstand 31 umgangen, der so daß die Feldwicklung 23 an vollen Spannung liegt und somit der Elektromotor 22, 23 mit verringerter Drehzahl läuft. Wird das Fahrpedal 24 auf zunehmende Fahrgeschwindigkeit gestellt, so wird der Widerstand 33 derart verstellt, daß die Durchlässigkeit des Transistors 32 stetig abnimmt. Dadurch wird ein zunehmend größerer Strom auch durch den Widerstand 31 geleitet, so daß die Spannung an der Felderregungswidklung 23 abnimmt und somit das Feld geschwächt wird bis schließlich der Transistor 32 ganz geschlossen ist und der gesamte Felderregungsstrom über den Widerstand 71 fließen muß. Die Diode 35 dient nur zum Schutz, damit Ströme abfließen können, die beim Abschalten durch die Induktivität der Felderregungswicklung 23 entstehen. Bei dieser Anordnung des Verstellwiderstandes 3o kann für diesen ein einfacherer Widerstand verwendet werden als bei unmittelbarer Anordnung de s des Verstellwiderstandes 30 in der zu der Felderregungswicklung 23 führenden Leitung 29.In this circuit, parts 22 to 29 are the same as in the circuit according to FIG. 2. A transistor 32 is connected in parallel with the resistor 31, whose permeability is influenced by a voltage that is set by means of the adjustable Resistor 33 is set in relation to the resistors 34, the Adjusting device for the resistor 33 again in operative connection with the accelerator pedal 24 stands. If the transistor 32 is fully open, this is the resistance 31 bypassed, so that the field winding 23 is at full voltage and thus the Electric motor 22, 23 runs at a reduced speed. If the accelerator pedal 24 is increasing Driving speed set, the resistor 33 is adjusted so that the Permeability of transistor 32 steadily decreases. This becomes an increasingly larger one Current is also passed through the resistor 31, so that the voltage at the field excitation resistor 23 decreases and thus the field is weakened until finally the transistor 32 is completely closed and the entire field excitation current flows through resistor 71 got to. The diode 35 is only used for protection so that currents can flow away when Shutdown caused by the inductance of the field excitation winding 23. At this Arrangement of the adjustment resistor 3o can be an easier one for this one Resistance can be used than with the direct arrangement of the adjustment resistor 30 in the line 29 leading to the field excitation winding 23.

Noch geringere Energieverluste können erzielt werden mit der Schaltung gemäß Figur 4, bei der die Felderregungswicklung in die beiden Teile 43 und 36 unterteilt ist. Beim Einschalten ist der verstellbare Widerstand 33 zunächst geöffnet, so daß entsprechend der größeren Spannung an der Basis des Transistors 32 über die Kollektor-Emitterstrecke desselben ein entsprechender Strom fließt. Da der Transistor 32 parallel geschaltet ist zu dem Wicklungsteil 43 der Felderregungswicklung, wird dadurch eine Feldverstärkung erzielt und somit die Drehzahl des Elektromotors gesenkt. Wird der Verstellwiderstand 33 derart verstellt, daß sich sein Widerstandswert vergrößert, so sinkt das Spannungspotential zwischen Basis und Emitter des Transistors 32 und dessen Kellektorstrom verringert sich dementsprechend. Damit wird infolge Schwächung des durch die Wicklungsteile 43 und 36 insgesamt erzeugten Feldes die Drehzahl des Elektromotors 22, 36, 43 angehoben. Um den Strom am Stellwiderstand 33 möglichst gering zu halten, kann man einen mehrstufigen Transistorverstärker verwenden.Even lower energy losses can be achieved with the circuit according to FIG. 4, in which the field excitation winding is divided into the two parts 43 and 36 is. When switching on the adjustable resistor 33 is initially open, so that corresponding to the greater voltage at the base of transistor 32 across the collector-emitter path the same a corresponding current flows. Because the transistor 32 is connected in parallel is to the winding part 43 of the field excitation winding, thereby a field strengthening achieved and thus reduced the speed of the electric motor. Will the adjustment resistance 33 adjusted in such a way that its resistance value increases, the voltage potential decreases between the base and emitter of the transistor 32 and its Kellektorstrom is reduced accordingly. This is due to the weakening of the winding parts 43 and 36 total field generated the speed of the electric motor 22, 36, 43 is increased. In order to keep the current at the variable resistor 33 as low as possible, a multi-stage can be used Use transistor amplifiers.

Figur 5 zeigt eine aus der Schaltung gemäß Figur 2 abgeleitete Weiterausgestaltung, Diese Schaltung ist vorgesehen für einen Hublader, bei dem der Elektromotor 22, 23 nicht nur das hydrostatische Getriebe für den Fahrantrieb sondern einz zusätzlich auch noch yin der Zeichnung nicht dargestellte) Pumpe für die flubhydraulik antreibt. Die Teile 22 bis 30 sind wiederum die gleichen wie in Figur 2. Zusätzlich ist hier jedoch Jetzt noch ein Umschalter 37 vorgesehen, der in Wirkverbindung steht mit dem Steuerhebel 38, mit dem das in der Zeichnung nicht mehr dargestellte Ventil für die in der Zeichnung ebenfalls nicht mehr dargestellte Hubhydraulik betätigt wird. In der in Figur 5 dargestellten Lage des Schalters 37 ist der gleiche Schaltzustand erzielt wie in Figur 2 dargestellt. Ist das Fahrpedal 24 auf geringe Fahrgeschwindigkeit eingestellt und damit der Verstellwiderstand 30 ausgeschaltet, so wird die Felderregungswicklung 23 von einem starken Strom durchflossen und ist somit die Drehzahl des Elektromotors 22, 23 verringert. Wenn in diesem Betriebszustand Jedoch mit voller Hubgeschwindigkeit gehoben werden soll, wird der Betätigungshebel 38 verstellt und damit der Umschalter 37 umgeschaltet, so daß nunmehr der Widerstand 39 in die Leitung zu der Felderregungswicklung 23 geschaltet ist und somit der Motor 22, 23 auf volle Drehzahl geschaltet ist. Die Diode 40 verhindert Stromunterbrechungen beim Umschalten. Infolge der Diode 40 ist der Widerstand 39 bei dem in der Zeichnung dargestellten Schaltzustand des Umschalters 37 zum Widerstand 30 parallel geschaltet, sofern und solange der Widerstand 3o größer ist als der Widerstand 39, so daß diese Parallelschaltung der beiden Widerstände 3o und 39 bei der Auslegung insbesondere des im Fahrbetrieb verstellbaren Widerstandes 30 berücksichtigt werden muß.FIG. 5 shows a further development derived from the circuit according to FIG. 2, This circuit is provided for a lift truck, in which the electric motor 22, 23 not only the hydrostatic transmission for the travel drive, but one additional one also yin the drawing (not shown) drives the pump for the flow hydraulics. The parts 22 to 30 are again the same as in Figure 2. In addition, here is However, a changeover switch 37 is now provided, which is in operative connection with the control lever 38, with which the valve, no longer shown in the drawing operated for the lifting hydraulics, which are also no longer shown in the drawing will. In the position of the switch 37 shown in FIG. 5, the switching state is the same achieved as shown in FIG. If the accelerator pedal 24 is at low driving speed is set and thus the adjustment resistor 30 is switched off, the field excitation winding 23 a strong current flows through it and is therefore the speed of the electric motor 22, 23 decreased. If in this operating state, however, at full lifting speed is to be lifted, the operating lever 38 is adjusted and thus the switch 37 switched so that now the resistor 39 is in the line to the field excitation winding 23 is switched and thus the motor 22, 23 is switched to full speed. The diode 40 prevents power interruptions when switching. As a result the diode 40 is the resistor 39 in the switching state shown in the drawing of the switch 37 connected in parallel to the resistor 30, if and as long as the Resistor 3o is greater than resistor 39, so that this parallel connection of the two resistors 3o and 39 in the design, in particular of the one that is adjustable during driving Resistance 30 must be taken into account.

In Figur 6 sind zur Erläuterung die Betriebszustände dargestellt, die sich bei einem Fahrzeugantrieb mit einer der Schaltungen gemäß Figur 1 bis 5 ergeben. Die Zugkraft an den Treibrädern ist als ausgezogene Linie Z dargestellt.In Figure 6, the operating states are shown for explanation, which, in the case of a vehicle drive with one of the circuits according to FIGS. 1 to 5 result. The pulling force on the drive wheels is shown as a solid line Z.

Ausgehend vom Stillstand des Fahrzeuges ergibt sich hierbei zunächst ein Bereich konstanter maximaler Zugkraft, die durch das Druckbegrenzungsventil im hydrostatischen auf Getriebe in diesem Bereich einem konstanten Wert begrenzt ist. An diesen Bereich schließt sich eine Hyperbel an, längs der die maximal zur Verfügung stehende Zugkraft infolge der konstanten zur Verfügung stehenden Antriebsleistung mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit abnimmt.Starting from the standstill of the vehicle, this initially results an area of constant maximum tensile force generated by the pressure relief valve in the hydrostatic gearbox limited to a constant value in this area is. This area is followed by a hyperbola, along which the maximal to Available tractive effort as a result of the constant available drive power decreases with increasing driving speed.

Die gestrichte Linie zeigt die vom Getriebe aufgenommene Leistung. In dem Bereich, in dem die Zugkraft konstant ist, wächst die aufgenommene Leistung linear mit der Abtriebsdrehzahl. In dem Bereich, in dem die maximale Zugkraft längs der Hyperbel absinkt, ist die zur Verfügung stehende Leistung konstant. Strichpunktiert ist dargestellt, wie in den beiden Bereichen die Einstellung des Elektromotors erfolgt, wenn die Einstellung nur vom Fahrpedal aus gesteuert wird und nicht zusätzlich auch noch vom Druck abhangig gemacht ist. In dem Bereich ausgehend vom Stillstand des Fahrzeuges, in dem die maximale Zugkraft konstant ist bzw. entsprechend die aufgenommene Leistung bis zu ihrem Maximalwert steigt, wird die Drehzahl des Elektromotors stetig angehoben, während in dem anschließendem Betriebsbereich, in dem die aufgenommene Leistung konstant ihren Maximalwert hat, die Drehzahl des Elektromotors konstant auf ihrem Maximalwert gehalten wird, wobei die Fahrgeschwindigkeit lediglich durch Verstellen des hydrostatischen Getriebes eingestellt wird.The dashed line shows the power consumed by the gearbox. In the area in which the tensile force is constant, the power consumed increases linear with the output speed. In the area where the maximum If the tensile force decreases along the hyperbola, the available power is constant. The dash-dotted line shows how the setting of the Electric motor takes place if the setting is only controlled from the accelerator pedal and is not also made dependent on the pressure. Starting in the area from the standstill of the vehicle in which the maximum tractive effort is constant or correspondingly the power consumed rises to its maximum value, the speed of the Electric motor raised steadily, while in the subsequent operating range, in which the power consumed has a constant maximum value, the speed of the electric motor is kept constant at its maximum value, the driving speed only is set by adjusting the hydrostatic transmission.

Bei der Ausgestaltung des Gestänges gemäß Figur 7 ist 44 die Verstellwelle der Pumpe des hydrostatischen Getriebes, -die mittels eines Stellhebels 45 verstellt werden kann, der seinerseits mittels der Schubstange 46 vom Fahrpedal aus betätigt wird. Bei der in der Zeichnung dargestellten Lage ist die Pumpe in Nullförderlage,während in der durch die strichpunktierte Linie 47 der Achse des Hebels 45 die maximale Ausschwenkung erzielt ist.In the configuration of the linkage according to FIG. 7, 44 is the adjusting shaft the pump of the hydrostatic transmission, which is adjusted by means of an adjusting lever 45 can be, which in turn is actuated by means of the push rod 46 from the accelerator pedal will. In the position shown in the drawing, the pump is in the zero delivery position, while in which the dash-dotted line 47 of the axis of the lever 45 is the maximum Swing out is achieved.

Am Stellhebel 45 ist fernerhin die Schubstange 48 angelenkt, die mit dem Betätigungshebel 49 für den stufenlos verstellbaren Stellwiderstand 50 in Verbindung steht, wobei die Auslegung derart ist, daß bei Verschwenken des Stellhebels 45 von der in der Zeichnung dargestellten Lage in die durch die strichpunktierte Linie 51 dargestellte LateSeiner Achse der Stellwiderstand 50 von seinem maximalen Widerstandswert bis auf den Widerstandswert Null verstellt wird und bei weiterem Verschwenkens des Stellhebels 45 von der Lage 51 in die Lage 47 voll ausgeschaltet bleibt.On the adjusting lever 45, the push rod 48 is also articulated, which with the actuating lever 49 for the continuously adjustable variable resistor 50 in connection is, the interpretation is such that when pivoting the control lever 45 of the position shown in the drawing into the dash-dotted line 51 shows the late of its axis the variable resistor 50 from its maximum resistance value is adjusted until the resistance value is zero and with further pivoting of the Adjusting lever 45 from position 51 to position 47 remains fully switched off.

Patentansprüche:Patent claims:

Claims

Claims: 0 drive unit consisting of a shunt electric motor and one driven by this, continuously adjustable, inevitably transmitting Transmission in which a device is provided through which the field excitation of the Electric motor is changeable, characterized by the field excitation winding (23,) 6, 43) flowing through current with a smaller output from the drive unit Power amplifying control of the device.

2) Drive unit according to claim 1 with an operative connection between this device and the operating lever for the transmission, characterized by an embodiment of the operative connection (46, 45, 48, 49) such that when setting of the gearbox to a transmission between the input shaft and output shaft below a predetermined limit value, the device switched on the field excitation amplifying is.

3) Drive unit according to claim 1, characterized in that the Control of the device influenced by a device measuring the transmission load is.

4) drive unit according to claim 3 with a hydrostatic transmission, characterized in that the load on the hydrostatic transmission (2, 3, 4, 7) measuring device a pressure measuring element (15) on the delivery line (3 resp. 4) of the gearbox (2, 3, 4, 7).

5) drive unit according to claim 2 and 3 or claim 2 and 4, characterized by an embodiment which overrides the load measuring device (15, 16) in this way the operative connection between the operating lever and the field changing device that when set to high drive speed, regardless of the load on the gearbox the field excitation winding (2) or

36, 43) current flowing through it is weakened.

6) Drive unit according to claim 1, characterized in that the the field excitation winding changing device is designed such that the Field excitation can be changed in several stages and each stage has a certain limit value assigned.

7) drive unit according to claim 1 for driving a lift truck, in which the electric motor does both hydrostatic transmission for drives the travel drive as well as the pump for the lifting hydraulics, characterized in that that the actuating lever (38) for the lifting hydraulics also with the device is in operative connection.

8) Drive unit according to claim 7, characterized in that in the line (29) leading to the field excitation winding (27) has an adjustable resistor is arranged, the adjusting device with the accelerator pedal (24) in operative connection stands, and that depending on the actuating device (38) of the control valve for the lifting device has a resistor (39) in the line to the field excitation winding (23) is switchable.

9) Drive device according to claim 8, characterized in that another, preferably also adjustable resistor is present, which controlled by the actuating device t38) of the control valve for the lifting hydraulics and is arranged parallel to the first resistor (30).

lo) Drive device according to claim 8, characterized by a with the actuating device (38) of the Control valve for the lifting hydraulics in operative connection switch, which when the operating lever is in position (38) to "raise" the resistance in the line, which can be adjusted by means of the pedal (24) (29) switches to the field excitation winding.

11) Drive unit according to claim 1, characterized by a subdivided Field winding (36, 43), the parts of which depend on the accelerator pedal and / or actuation of the Lifting device are switchable.

12) Drive unit according to claim 1, characterized in that the current flowing through the field excitation winding g5) by means of a transistor amplifier is controllable.

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