DE264273C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

- JVl 264273 — KLASSE 20/. GRUPPE

HENRI PIEPER in LÜTTICH.

mechanischer Leistungsübertragung die Triebkraft liefern.

Patentiert im Deutschen Reiche vom 3. November 1912 ab.

Beim Antrieb von Fahrzeugen und Lokomotiven nach dem sogenannten gemischten System, bei welchem bekanntlich ein Verbrennungsmotor in Verbindung mit einer mechanisch damit gekuppelten, an einer mitgeführten Stromquelle liegenden elektrischen Maschine unmittelbar auf die Räder arbeitet, ergibt sich der Übelstand, daß der in unmittelbarem Eingriff mit den Triebachsen stehende

ίο Wärmemotor beim Anlauf und'bei Steigungen infolge der geringen Drehzahl nur einen Bruchteil seiner Höchstleistung aufbringt und somit gerade in den ein sehr großes Gesamtdrehmoment erfördernden Betriebsfällen die elektrische Maschine den Hauptteil der nötigen Leistung zu liefern hat. Dies hat natürlich zur Folge, daß der elektrische Teil des Systems verhältnismäßig groß gewählt werden muß und der Gesamtwirkungsgrad der Triebanordnung ungünstig beeinflußt wird.

Man hat eine Verbesserung des gemischten

Antriebes dadurch versucht, daß der unmittel-

. bare mechanische Eingriff des Wärmemotors mit den Triebachsen nur für den oberen Geschwindigkeitsbereich vorgesehen wird, im unteren aber die Leistungsübertragung mittels einer elektrischen Übersetzung erfolgt, so . daß die Verbrennungskraftmaschine stets angenähert mit dem Maximum der Drehzahl laufen kann. Dies bringt aber unter anderem den Nachteil mit sich, daß die elektrische Leistungsübertragung mit ihrem schlechten¹ Wir-' kungsgrad gerade in der den Höchstwert an Drehmoment verlangenden Betriebsperiode zur Anwendung kommt und dadurch den, Ge45

samtwirkungsgrad erheblich herabdfückt. Außerdem ist die Benutzung der unmittelbaren mechanischen Kraftübertragung nur auf einen sehr eng begrenzten Geschwindigkeitsbereich beschränkt, indem der Übergang nahe der normalen Maximalgeschwindigkeit ■ des Fahrzeuges gewählt werden muß, um für diesen Moment ungefähr das Maximum der thermischen Leistung zu sichern.

Gemäß der Erfindung soll eine praktisch befriedigende Verwirklichung des Antriebes nach dem gemischten System dadurch erreicht werden, daß ein oder mehrere Verbrennungsmotoren allein oder in mechanischer Kupplung mit einer oder mehreren elektrischen Maschinen nur während der unteren Geschwindigkeitsperiode mittels einer hierbei für ihre Höchstdrehzahl berechneten Übersetzung mechanisch auf die Räder arbeiten, beim Übergang auf die normale Fahrzeuggeschwindigkeit aber von einem bestimmten Geschwindigkeitswerte ab unter mechanischer Entkupplung von den Triebachsen nur noch mittels elektrischer Übersetzung ihre Leistung an die Räder übertragen oder bei Bestreitung dieser Geschwindigkeitsperiode durch besondere, von der ersten Gruppe unabhängige Motoren zur Batteriespeisung dienen.

Es wird dadurch möglich, daß die nur zeitweise zum Eingriff kommenden Wärmemotoren das Maximum der Leistung unter Wahrung der günstigen mechanischen Kraftübertragung gerade in den Perioden des Betriebes aufbringen, in denen, wie beim Anfahren und bei Steigungen, bei kleiner Fahrzeuggeschwin-

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digkeit ein großes Drehmoment verlangt wird, und daher einerseits selbst verhältnismäßig klein gewählt werden können und andererseits eine weitgehende Verkleinerung des elektrisehen Teiles des Systems gestatten. Bei Verwendung einer elektrischen Übersetzung für den oberen Geschwindigkeitsbereich wirkt die Anordnung gemäß der Erfindung insofern günstig, als dadurch das Arbeiten mit dem

ίο schlechten Wirkungsgrad einer solchen Leistungsübertragung auf einen geringen Wert von Leistung und Drehmoment beschränkt wird. Bei Benutzung von besonderen Motoren für die Bestreitung der oberen Geschwindigkeiten können diese gemäß der Er- \ findung klein gewählt werden, indem sie nur für die Normalleistung bei Horizontalfahrt berechnet werden. Ein guter Gesamtwirkungsgrad des Systems wird dadurch gewährleistet, daß die nur zeitweise mit den Rädern verbundene Maschinengruppe fast dauernd mit angenähert höchster Drehzahl laufen kann und oberhalb der Entkupplungsgeschwindigkeit des Fahrzeuges als Stromerzeuger zum Laden von Batterien oder zur Speisung der Elektromotoren der elektrischen Übersetzung weiterhin nutzbringend verwendbar ist. Während des oberen Geschwindigkeitsbereiches gestattet die Erfindung eine Verbesserung des Wirkungsgrades auch in der Art, daß unter dauernder Verwendung der maximalen Füllung für den Wärmemotor oberhalb der Entkupplung die Geschwindigkeit der nur zeitweise mit den Rädern in Eingriff kommenden Gruppe derart geregelt wird, daß die von ihr erzeugte Leistung gerade der jeweils zur Batterie- bzw. Motorenspeisung benötigten elektrischen Energie entspricht. Dies kann von Hand oder selbsttätig in Abhängigkeit vom Lade- bzw. Entladezustand durch eine nach der Entkupplung bewirkte Feldänderung bei der Dynamo der nur zeitweise zum mechanischen Eingriff kommenden Gruppe unter voller Öffnung des Gaseinlasses des zugehörigen Wärmemotors erreicht werden.

In Fig. ι der Zeichnung ist eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes beispielsweise für eine Lokomotive dargestellt, wobei die für den unteren Geschwindigkeitsbereich bestimmte Gruppe durch einen Wärmemotor und eine Dynamo gegeben ist, während für die normale Fahrzeuggeschwindigkeit ein anderer Wärmemotor bestimmt ist. Der Explosionsmotor 1 ist inständiger mechanischer Verbindung mit den durch die Kurbelstangen 2 gekuppelten Triebachsen 3, 4 und 5, indem er unmittelbar auf die eine der drei Achsen arbeitet. Der Wärmemotor 1 läuft daher mit dem Fahrzeug an und wird mit demselben stillgesetzt. Auf dem Rahmen der Lokomotive ist eine thermoelektrische Gruppe angeordnet, welche aus dem Explosionsmotor 6, der damit auf gleicher Welle angeordneten Dynamo 7 und der Batterie 8 besteht und mittels der. magnetischen Kupplung 9 mit der an der Achse 4 angreifenden mechanischen Übersetzung 10, 11 gekuppelt werden kann. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder το und 11 ist derart gewählt, daß z.B. bei Y₂ der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit die Gruppe 6,7 bereits mit maximaler Drehzahl auf die Achse arbeitet. Oberhalb dieser Geschwindigkeit wird die thermoelektrische Gruppe 6, 7 von den Triebrädern der Lokomotive entkuppelt, und dies wird zweckmäßig in der in Fig. 1 angegebenen Weise durch geeignete Ausbildung des zur Steuerung der Lokomotive dienenden Fahrschalters 13 bewerkstelligt, welcher schematisch in Fig. ι für eine Fahrtrichtung unter Fortlassung unwesentlicher Einzelheiten gezeigt ist und die Regelwiderstände, 14 für die Änderung des Dynamofeldes 15, 16 für die Einschaltung der magnetischen Kupplung 9, 17 für die Beeinflussung der magnetischen Füllungsregelung 18 des Motors 1, und den Vorschaltwiderstand 19 für den Dynamoanker 7 sowie die· zugehörigen beweglichen Kontaktfelder 20, 21 und 22 enthält. Die Batterie 8 liefert den Strom für die sämtlichen vorhandenen elektrischen Apparate.

Die Lokomotive der Fig. 1 arbeitet in folgender Weise: Beim Anfahren aus der Ruhe wird — wie bekannt — zuerst die elektrische Maschine 7 als Motor angelassen, indem ihr Anker unter stufenweiser Abschaltung der Widerstände 19 über das Kontaktfeld 22 und die Feldwicklung 15 unter Kurzschließung der Widerstände 14 über das Kontaktfeld 20 des Kontrollers von der Batterie 8 aus Strom erhalten. Die elektrische Maschine kurbelt den Explosionsmotor 6 an, der nunmehr ebenfalls arbeitet. Gleichzeitig erfolgt die allmähliche Einschaltung der magnetischen Kupplung 9 durch Kurzschließung der Widerstände 16 mittels des Kontaktfeldes 20 und damit das Anfahren der Lokomotive von der Motorgruppe 6, 7 aus über die Übersetzung 10, 11. Nach vollständiger Einschaltung der magnetischen Kupplung 9 in Stellung I des Fahrschalters 13, bei welcher die Gruppe 6, 7 schon ungefähr mit der Hälfte der Maximaldrehzahl läuft und dementsprechend bereits eine hohe Leistung an die Räder abgibt, beginnt die Geschwindigkeitsregelung durch Schwächung des Dynamofeldes 15 mittels der durch das Kontaktfeld 20 stufenweise eingeschalteten Widerstände 14. Wenn die thermoelektrische Gruppe 6, 7 in Stellung II des Fahrschalters 13 ihre höchste Drehzahl besitzt, läuft das Fahrzeug bei den in Fig. 1 gewählten Verhältnissen der Übersetzung 10, 11 mit der halben

Vollgeschwindigkeit. Unterdessen ist auch der Wärmemotor ι auf Touren gebracht worden und gibt jetzt seinerseits Leistung an die Räder ab. Nunmehr ist die Geschwindigkeitsstufe erreicht, bei welcher die Gruppe 6, 7 wieder von der Triebachse 4 entkuppelt wird, und unter allmählicher Wiedereinschaltung der Widerstände 16 durch das Kontaktfeld 20 wird die magnetische Kupplung 9 wieder gelöst und ist in Stellung III des Fahrschalters 13 vollständig ausgeschaltet. Der Explosionsmotor 1 treibt allein die Lokomotive, und die weitere Geschwindigkeitsregelung findet durch Füllungsänderung bei diesem Motor statt, indem der Elektromagnet 18 infolge Abschaltung der Widerstände 17 durch das Kontaktfeld 21 mehr und mehr den zugehörigen Gaseinlaß öffnet, bis das Fahrzeug in Stellung IV des Fahrschalters seine Höchstgeschwindigkeit bei maximaler Füllung des Explosionsmotors 1 erreicht hat. Während des zweiten Teiles des Geschwindigkeitsbereiches, in welchem nur der Wärmemotor 1 auf die Räder arbeitet, läuft die von der Ubersetzung 10, 11 entkuppelte thermoelektrische Gruppe 6, 7 mit maximaler Drehzahl weiter und dient zum Wiederaufladen der Batterie 8. Wenn die Lokomotivgeschwindigkeit beim Anhalten oder -bei Steigungen infolge entsprechender Rückdrehung des Fahrschalters 13 wieder unter die Hälfte der Höchstgeschwindigkeit sinkt, wird die Gruppe 6, 7 von neuem mit der Achse 4 infolge der Wiedererregung der Kupplung 9 mit der Achse 4 gekuppelt, und es wird dadurch in bekannter Art eine Stromrückgewinnung durch die Dynamo 7 während des unteren Geschwindigkeitsbereiches möglich, und bei- Steigungen unterstützt die mit größter Tourenzahl laufende thermoelektrische Gruppe 6, 7 mit dem Höchstwert ihrer Leistung den Wärmemotor i.

Ein Verfolgen dieser Arbeitsweise der Lokomotive nach Fig. 1 zeigt, daß die für die Bemessung des W^Tärmemotors 1 maßgebende Leistung sich auf die im oberen Geschwindigkeitsbereich aufzubringende Leistung der Horizontalfahrt beschränkt, daß andererseits für die Gruppe 6, 7 die Möglichkeit geschaffen ist, mit dem Höchstwert an Drehzahl gerade in den das größte Drehmoment erfordernden Betriebsfällen als Haupttriebkraft zu arbeiten und so bei günstigster Bemessung günstigste Werte für Wirkungsgrad und Leistung zu liefern. Die beiden Wärmemotoren können daher verhältnismäßig klein gewählt werden, und eine beträchtliche Verkleinerung ergibt sich vor allem hinsichtlich des elektrischen Teiles der Lokomotive gegenüber einer ohne Unterteilung der Triebkraft arbeitenden thermoelektrischen Anordnung, bei welcher beim Wärmemotor der Höchstwert der Leistung nur beim Maximum der Fahrzeuggeschwindigkeit erreichbar ist. Die Unterteilung der Triebkraft in der Art der Erfindung gibt den weiteren wichtigen Vorteil, daß der Anlauf des Fahrzeuges bedeutend beschleunigt wird, indem die Gruppe 6,7 mit ungefähr dem Maximum ihrer Leistung das Anfahren bewirkt. Dabei ist das Fahrzeug trotz der Unterteilung der Triebkraft in zwei zu verschiedenen Perioden zur Wirkung kommende Teile in keinem Moment des Geschwindigkeitsbereiches sich selbst überlassen, indem bei der Abschaltung der nur zeitweise zum Eingriff mit den Triebachsen kommenden Gruppe 6, 7 der ständig mit den Rädern gekuppelte Wärmemotor 1 bereits Leistung abgibt und somit der Übergang von der einen auf die andere Geschwindigkeitsstufe sich ohne jeden Stoß vollzieht.

Bei der Ausführtmgsform der Erfindung nach Fig. 1 ist eine Rückgewinnung von Energie und eine elektrische Geschwindigkeitsregelung nur in dem unteren Geschwindigkeitsbereich möglich, indem eine elektrische Maschine nur bei der bloß zeitweise zum Eingriff mit den Rädern kommenden Gruppe vorgesehen ist. Um diese Vorteile für den ganzen Geschwindigkeitsbereich verwirklichen zu können, ist eine Ausführungsform der Erfindung in der Art der Fig. 2 anzuwenden, bei welcher der ständig mit den Triebrädern gekuppelte Teil der Gesamttriebkraft außer einem Wärmemotor auch noch eine Dynamo enthält, die für den oberen Geschwindigkeitsbereich zur Wirkung kommt. Der Kontroller 13 der Lokomotive nach Fig. 2, die im übrigen mit der gleichen Ausrüstung wie in Fig. 1 versehen ist, hat dabei eine derartige Ausbildung, daß diese zweite Dynamo 23 zuerst mit der auf ihrer Höchstgeschwindigkeit befindlichen ersten Dynamo parallel geschaltet und dann nach vollständiger Entkupplung der nur zeitweise zur Wirkung kommenden Gruppe eine Geschwindigkeitssteigerung durch Feldsc'hwächung bis zur maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit erfährt. Der Kontroller 13 besitzt zu diesem Behufe nach Fig. 2 außer den in Fig. 1 gezeigten Widerständen 14, 16 und 19 und Kontaktfeldern 20 und 22 noch einen Vorschaltwiderstand 24 und ein zugehöriges Kontaktfeld 27 für den Anker und einen Regelwiderstand 25 und ein zugehöriges Kontaktfeld 26 für die Feldwicklung der mit dem Wärmemotor 1 gekuppelten Dynamo 23. "

Die Lokomotive nach Fig. 2 wird in der Weise gesteuert, daß das Anfahren mittels der Gruppe 6, 7 und der mechanischen Übersetzung 10, 11 in der für Fig. 1 bereits geschilderten Art bis zu der durch die Maximaldrehzahl dieser Gruppe bestimmten Geschwin-

digkeit des Fahrzeuge^ bewirkt wird, wobei die Dynamo 23 abgeschaltet ist. Bei Erreichen dieser Geschwindigkeit in Stellung II des Fahrschalters 13, wo der Wärmemotor 1 auch bereits Leistung an die Räder abgibt, wird die zweite Dynamo 23 zur ersten (7) parallel geschaltet, indem das Kontaktfeld 27 unter Einschaltung der Widerstände 24 den

■ Anker und das Kontaktfdd 26 unter Kurz-Schließung der Widerstände 25 die Feldwicklung der Dynamo 23 an die Batterie 8 legt. Bei Weiterdrehung des Fahrschalters 13 wird nunmehr die Kupplung 9 wieder gelöst, und in Stellung III des Kontrollers beginnt die weitere Geschwindigkeitssteigerung der Lokomotive durch allmähliche Einschaltung der Feldregelwiderstände 25 für die Dynamo 23 bis zur Höchstgeschwindigkeit in Stellung IV des Fahrschalters. Die vom Fahrzeug entkuppelte Dynamo 7, welche mit maximaler Drehzahl weiterläuft, liefert jetzt, als Generator vom Wärmemotor 6 angetrieben, Strom an die Batterie, und der Antrieb des Fahrzeuges wird während des oberen Geschwindigkeitsbereiches von der Gruppe 1, 23 allein besorgt. Beim Anhalten des Fahrzeuges und in Neigungen erfolgt die Stromrückgewinnung oberhalb der Entkupplungsgeschwindigkeit durch die Dynamo 23 und unterhalb derselben durch die Dynamo 7 unter entsprechender Regelung der zugehörigen Feldwiderstände 25 bzw. 14 durch den zurückgedrehten Fahrschalter 13, wobei die Dynamo 23 derart bemessen ist, daß sie mit maximalem Feld im Moment ihrer Abschaltgeschwindigkeit gerade eine der Batterie 8 gleiche Spannung liefert. Bei der Rückwärtsdrehung des Fahrschalters findet ebenso wie bei dessen Vorwärtsbewegung der Austausch der beiden Gruppen gemaß der Erfindung in der Weise statt, daß die eine Gruppe erst nach Einschaltung der anderen abgeschaltet werden kann, wodurch eine sprunglose Geschwindigkeitsregelung über ■ den ganzen Geschwindigkeitsbereich hin gesichert ist.

Da die dauernd mit den Rädern gekuppelte Dynamo 23 nur für die Energierückgewinnung und Geschwindigkeitsregelung, nicht aber für eine große Leistungsabgabe bestimmt ist und infolgedessen klein ge\vählt werden kann, ergibt sich auch bei der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 2 eine Triebanordnung, bei welcher die erzielten Vorteile trotz Verwendung zweier Wärmemotoren und zweier Dynamos nicht durch eine Vergrößerung der motorischen Gesamtheit gegenüber einem ohne Unterteilung der Triebkraft mit einer Dynamo und einem Explosionsmotor arbeitenden gemischten Triebsystem erkauft werden.

Die Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung, bei welcher nur der unter einer . bestimmten . Fahrzeuggeschwindigkeit zur Wirkung kommende Teil der Gesamttriebkraft einen Wärmemotor enthält, der ständig mit den Rädern gekuppelte Teil aber durch eine elektrische Maschine allein dargestellt ist. Diese Dynamo kann von einer Batterie gespeist und während des ganzen oder nur während des oberen Geschwindigkeitsbereiches als Triebkraft benutzt werden. Sie kann aber auch, wie dies in Fig. 3 angenommen ist, ihren Strom durch eine Dynamo erhalten, welche von dem nur zeitweise mit den Rädern in Eingriff kornmend'en Wärmemotor angetrieben wird und nach dessen Entkupplung von den Triebachsen die Übertragung der vorhandenen thermischen Leistung an das Fahrzeug auf elektrischem Wege ermöglicht. Das in Fig. 3 dargestellte Triebfahrzeug enthält einen Wärmemotor 6, der seine Leistung in der für Fig. ι bereits dargestellten Art mittels der magnetischen Kupplung 9 und der geeignet zu wählenden mechanischen Übersetzung 10, 11 bis zu einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit ah die Triebachsen abgibt. Auf der Welle des Wärmemotors 6 ist eine Dynamo 7 angeordnet, welche die ständig mit der Triebachse 3 gekuppelte elektrische . Maschine 32 speist. Die Batterie 8 dient bei der Anordnung der Fig. 3 nur dazu, den Erregerstrom für die Felder der beiden D}rnamos und die etwa vorhandenen elektrischen Steuerapparate aufzubringen sowie zum Anlassen des Wärmemotors 6 mittels der Dynamo 7. Der Fahrschalter 13 des Triebwagens der Fig. 3 enthält die Regelwiderstände, 16 für die magnetische Kupplung 9, 28 für das Dynamofeld 33 und 29 für den Anker 32 sowie die zügehörigen Kontaktfelder 30 und 31.

Das Fahrzeug nach Fig. 3 wird in folgender Weise gesteuert: Zuerst wird der Wärme7 motor 6 in'irgendeiner bekannten Art angelassen, wozu auch .zweckmäßig die mit ihm gekuppelte Dynamo 7 benutzt werden kann, indem sie, was nicht weiter dargestellt ist, für den Leeranlauf des Wärmemotors 6 an die Batterie 8 gelegt und dann wieder von derselben abgeschaltet wird. Nachdem der Explosionsmotor auf Touren gebracht ist, wird mittels des Fahrschalters 13 die magnetische Kupplung 9 eingeschaltet, so daß in Stellung I des Fahrschalters der Wärmemotor 6- mit größter Drehzahl über die mechanische Übersetzung 10, 11 auf das Fahrzeug arbeitet. Dabei läuft die Dynamo 7 als totes Gewicht elektrisch wirkungslos mit. Nunmehr werden die beiden Dynamos 7 und 32 über den Widerstand 29 mittels des Kontaktfeldes 31 in Reihe geschaltet, so daß nunmehr die Dynamo 7 als Generator, vom Wärmemotor. 6. angetrieben,

auf die als Motor arbeitende Dynamo 32 wirkt. Die magnetische Kupplung 9 kann jetzt gelöst werden, und nach vollständiger Abschaltung derselben beginnt in Stellung III des Fahrschalters 13 die elektrische Geschwindigkeitsregelung für den zweiten Teil des Geschwindigkeitsbereiches durch Schwächung des Dynamofeldes 33 mittels allmählicher Einschaltung der Widerstände 28 durch das Kontaktfeld 30, bis in Stellung III des Kontrollers die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeuges erreicht ist.

Wie ersichtlich, arbeitet bei der Anordnung der Fig. 3 ein und derselbe Wärmemotor während des unteren Geschwindigkeitsbereiches mit mechanischer und während des oberen Geschwindigkeitsbereiches mit elektrischer Übersetzung auf die Räder. Durch eine derartige Verwendung der elektrisehen und mechanischen Übertragung wird der Vorteil erreicht, . daß der Wärmemotor gerade in den ein großes Drehmoment und große Leistung erfordernden Betriebsfällen, wie beim Anlauf und bei Steigun- gen, mit dem vorteilhaften Wirkungsgrad der mechanischen Übersetzung arbeitet, während die elektrische Übersetzung auf den Teil des Geschwindigkeitsbereiches beschränkt ist, wo es einerseits auf die günstige elektrische Regelung ankommt und andererseits die geringe zu übertragende Leistung den mit der elektrischen Übertragung verbundenen Energieverlust auf ein Minimum herabdrückt. Der. Übergang von der einen auf die andere Übertragungsart vollzieht sich dabei ohne jeden Sprung in der Regelung der Geschwindigkeit, indem gemäß der Erfindung die eine Übersetzung nicht eher abgeschaltet wird, als bis die andere zur Wirkung gebracht ist. Ferner kann bei der Ausführung der Fig. 3 die Batterie sehr klein gehalten werden, da sie in der Hauptsache nur für die Erregung der Dynamos dient, was einen sehr wichtigen Vorteil gerade für den Antrieb nach dem gemischten System bedeutet. Gleichzeitig ist. auch bei , Fig. 3 die Möglichkeit gegeben, daß der thermische Teil der Gesamttriebkraft unter den günstigsten Verhältnissen bezüglich Wirkungsgrad, Leistungsabgabe und Dimensionierung arbeitet und auch der elektrische Teil des Systems in bester Weise ausgenutzt wird. Die Wirkung der Anordnung nach Fig. 3 kann noch dadurch verbessert werden, daß die mit dem Wärmemotor verbundene Dynamo während des unteren Geschwindigkeitsbereiches ebenfalls mitarbeitet, indem sie unter" Anschluß an die.Batterie entweder als Motor den Explosionsmotor unterstützt oder als Generator eine Energierückgewinnung nach der Batterie bewirkt, wobei ein entsprechender Regel wider stand zur Beeinflussung des Feldes dieser Dynamo am Fahrschalter vorzusehen ist.

Eine besonders günstige weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch möglich, daß das In- und Außerwirkungsetzen des mit den Rädern ständig gekuppelten Teiles der Gesamttriebkraft, wenn dieser elektrische, an Batterien liegende Maschinen enthält, von dem Entladestrom in der Weise abhängig gemacht wird, daß bei Überschreitung eines bestimmten Entladestromwertes dieser Teil der Triebkraft abgeschaltet und die nur unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze benutzte mechanische Übersetzung wieder zur Wirkung gebracht wird. Dies sichert den Vorteil, daß ein zu großer Entladestrom oder eine vollständige Entladung der Batterie selbsttätig verhindert ist, gleichgültig welche Stellung der Fahrschalter gerade einnimmt und wie er vom Führer bedient wird. Es wird also, gemäß der Erfindung eine sehr zweckmäßige Ausnutzung und Unterhaltung der Batterie ermöglicht, was als ein großer Fortschritt für den Antrieb nach dem gemischten System ersichtlich wird, wenn man bedenkt, daß hier die Batterie für die Sicherheit des Betriebes von großer Bedeutung ist.

Gemäß der Fig. 4 wird diese selbsttätige Regelung des Entladestromes der Batterie in der Weise erreicht, daß der Fahrschalter eine besondere Trommel enthält, welche unter dem Einfluß des Entladestromes steht und die selbsttätige Abschaltung der konstant mit den Triebachsen gekuppelten elektrischen Maschine ermöglicht. Die mit dem Führerhebel fest verbundene Trommel 40 des Fahrschalters enthält die Kontaktfelder 20 und 22 für die Regelwiderstände, '14 des Dynamofeldes 15, 16 der magnetischen Kupplung 9 und 19 des Dynamoankers 7. Von der Trommel 40 wird mittels eines Anschlages die Trommel 41 mitgenommen, welche unter der Einwirkung einer sie in die Ruhelage zurückdrehenden Feder 47 steht und die Kontaktfelder 36 für den Vorschaltwiderstand 24 der Dynamo 34, 37 für den Regel wider stand 25 des Dynamofeldes 35 und 39 für den Widerstand 38 der magnetischen Kupplung 9 enthält. Die Trommel 41 kann von einem Elektromagneten 44, der in Fig. 4 geteilt dargestellt ist, entgegen der Federwirkung 47 bewegt werden, wenn der Stromkreis dieses Magneten 44 durch das Relais 42, 43 geschlossen wird. Die Wicklung 42 dieses Relais ist vom Entladestrom durchflössen, den die ständig mit den Triebachsen gekuppelte Dynamo 34 aus der Batterie 8 entnimmt, und die Wicklung 43 ist von der Spannung der Batterie 8 beeinflußt. Der Kontaktschluß des Relais 42, 43 wird durch die mecha- iao nische Verriegelung 48 aufrechterhalten, bis dieselbe durch den Elektromagneten 45 bei

Schließung des Schalters 46 wieder gelöst wird. Die thermische Triebkraft der Anordnung nach Fig. 4 ist durch den mit der Dynamo 7 gekuppelten Wärmemotor 6 gegeben, der unterhalb einer bestimmten Geschwindigkeit mittels der mechanischen Übersetzung 10, 11 auf die Triebachsen arbeitet, wie dies schon bei der Lokomotive nach Fig. 1 erläutert ist.

Das Triebfahrzeug nach Fig. 4 arbeitet in folgender Weise: Nachdem der Wärmemotor 6 mittels der Dynamo 7 angelassen ist, findet bei der Drehung des Fahrschalters 40, 41 die Einschaltung der magnetischen Kupplung 9 statt, wobei die Dynamo 7 das Maximum ihres Feldes besitzt. In Stellung I des Fahrschalters ist die Kupplung vollständig eingeschaltet, und es erfolgt nunmehr die Geschwindigkeitsregelung durch Schwächung des Dynamofeldes 15, wobei die Gruppe 6, 7 mittels der mechanischen Übersetzung 10, 11 auf die Räder arbeitet und die Dynamo 34 noch von der Batterie abgeschaltet ist. In Stellung II des Fahrschalters hat die Gruppe 6, 7 ihre Höchstdrehzahl erreicht, und gleichzeitig wird durch die von der Trommel 40 mitgenommene Trommel 41 die Dynamo 34 eingeschaltet, so daß jetzt die Dynamo 7 und die Dynamo 34 in Parallelschaltung an der Batterie liegen. Es kann nunmehr die Gruppe 6, 7 von der Übersetzung 10, 11 entkuppelt werden, da jetzt auch die Dynamo 34 treibend wirkt und ein Stoß beim Übergang von der einen auf die andere Triebkraft nicht mehr zu befürchten ist. In Stellung III des Fahrschalters ist die Kupplung 9 wieder vollständig abgeschaltet, und es beginnt die weitere Geschwindigkeitssteigerung durch Schwächung des Feldes 35 mittels der Regel widerstände 25 und des zugehörigen Kontaktfeldes 37. In Stellung IV des Fahrschalters hat der Triebwagen seine Höchstgeschwindigkeit erreicht, wobei der Antrieb durch den Elektromotor 34, der seinen Strom von der Batterie 8 nimmt, allein besorgt wird und die von den Triebachsen entkuppelte Gruppe 6, 7 mit maximaler Drehzahl weiterläuft und Strom nach der Batterie bzw. nach dem Elektromotor 34 schickt. Gelangt nunmehr das Fahrzeug in eine Steigung und wird dabei der nach dem Motor 34 gesandte Entladestrom so stark, daß er eine bestimmte, als noch zulässig erachtete Grenze, z.B. von 100Ampere, überschreitet, so überwiegt die Wirkung der vom Entladestrom durchflossenen Spule 42 diejenige der Gegenwicklung 43 des den Stromkreis des Magneten 44 beherrschenden Differentialrelais, welches jetzt seinen Kontakt schließt und den Magneten 44 somit zur Wirkung bringt. Dieser zieht entgegen der Feder 47 die in Stellung IV befindliche Trommel 41 des Fahrschalters über Stellung.V und VI nach Stellung VII, wobei die Trommel 40 in der Stellung IV verharrt. Auf dem Wege IV-V der Trommel 41 wird das Feld 35 durch Abschaltung der Widerstände 25 mittels des Kontaktfeldes 37 auf das Maximum gebracht, und auf dem Wege V-VI wird die Wiedereinschaltung der magnetischen Kupplung 9. durch allmähliche Kurzschließung der Widerstände 38 mittels des Kontaktfeldes 39 bewirkt. In Stellung Vl ist die Kupplung vollständig eingeschaltet, und es kann jetzt die Abschaltung der Dynamo 34 erfolgen, so daß in Stellung VII der Trommel 41 nur mehr die Gruppe 6, 7 mittels der mechanischen Übersetzung 10, 11 treibend wirkt, wobei nur die Dynamo 7, welche den Wärmemotor 6 unterstützt, Strom aus der Batterie entnimmt und das Fahrzeug mit einer der Übersetzung 10, 11 entsprechenden Geschwindigkeit läuft. Es ist also durch die Wirkung des Entladestromes selbsttätig die Geschwindigkeit- des Fahrzeuges derart vermindert, daß ein zu hoher Strom aus der Batterie, z. B. in Steigungen und ähnlichen, ein sehr großes Drehmoment erfordernden Betriebsfällen, nicht entnommen wird und die hierfür günstige mechanische Übertragung der thermischen Triebkraft wieder zur Wirkung kommt. Dies ist erreicht, ohne daß es irgendeiner Aufmerksamkeit oder irgendeiner Schaltmaßnahme von seiten des Führers bedarf, und die jeweilige Stellung des Fahrschalters beeinflußt in keiner Weise die Selbsttätigkeit der unter der Wirkung des Entladestromes stehenden Vorrichtung. Wenn der Führer wieder das Fahrzeug auf eine höhere Geschwindigkeit .bringen will, so hat er zuerst die Verriegelung 48 durch Einschaltung des Magneten 45 mittels des Schalters 4.6 zu lösen, wodurch der Magnet 44 stromlos wird und die Feder 47 die Trommel 41 in die Lage IV zurückbewegt, wo die Anschläge der beiden Trommeln 40, 41 aneinanderstoßen. Dies ist aber nur möglich, wenn der nunmehr durch die Dynamo 34 entnommene Entladestrom unter der festgesetzten Grenze liegt, da sonst das Relais 42 von neuem zur Wirkung kommt und durch Schließung seines Kontaktes abermals die selbsttätige Abschaltung der Dynamo 34 bewirkt. Statt des Schalters 46 und der Verriegelungsvorrichtung 48, 45 kann natürlich irgendein anderes Mittel vorgesehen werden, welches einerseits den Stromschluß des Relais 42, 43 aufrechterhält und andererseits dem Führer erlaubt, den ganzen Fahrschalter in die normale Stellung zurückzuführen, ohne daß er aber dabei imstande wäre, die Dynamo 34 im Falle eines zu hohen Entladestromes als Triebkraft zu verwenden. Es kann z. B. der Stromkreis des Magneten 45 über Kontakte geführt werden, welche von

der Trommel 40 bzw. der Trommel 41 in der Weise beherrscht werden, daß sie von der Trommel 41 in deren Stellung VII und von der Trommel 40 bei der Rückdrehung in der Stellung II geschlossen werden. Auch die selbsttätige .Schaltvorrichtung selbst kann natürlich in irgendeiner anderen als der in Fig. 4 angegebenen Art unter Benutzung bekannter Mittel ausgebildet werden.

Überhaupt erschöpfen die dargestellten Ausführungsbeispiele selbstverständlich nicht alle Verwirklichungsmöglichkeiten der Erfindung. So kann sowohl für den dauernd wie für den nur zeitweise mit den Achsen gekuppelten Teil der Triebkraft eine Mehrheit von Explosions- oder Verbrennungsmotoren und von Dynamos unter entsprechender Verteilung der einzelnen Einheiten auf die verschiedenen Achsen und geeigneter Schaltung der elektrisehen Maschinen vorgesehen werden. Die zur Verbindung der nur zeitweise zur Wirkung kommenden Gruppe 6, 7 mit der Achse 4 dienende Kupplung läßt sich statt als magnetische Kupplung 9, wie in der Zeichnung angenommen, in mannigfacher anderer Weise, z. B. als pneumatische oder hydraulische Kupplung ausführen. Die Ein- und Ausschaltung dieser Kupplung kann dabei auch selbsttätig, z. B. unter der Wirkung der Fliehkraft oder unter dem Einfluß des Ladestromes bewirkt werden, welchen eine bei der nur zeitweise zum mechanischen Eingriff mit den Rädern kommenden Gruppe vorhandene Dynamo bei Überschreitung der Entkupplungsgeschwindigkeit nach der sie speisenden Batterie schickt.- Ebenso sind auch die übrigen Einzelheiten des Systems in verschiedenen Ausführungsformen denkbar.

Den Erfindungsgrundgedanken bildet aber bei allen Ausführungen die Unterteilung der gesamten, thermoelektrisehen Triebkraft in einen nur unterhalb einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit zum Eingriff mit den Rädern kommenden, der höchsten Leistungs-

entwicklung bereits bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit fähigen, thermischen oder thermoelektri sehen Teil und in einen ständig mit dem Fahrzeug gekuppelten thermischen oder elektrischen oder thermoelektrischen Teil.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   i. Verfahren zum Antrieb von Fahrzeugen nach dem gemischten System, bei welchem Verbrennungsmotoren in Verbindung mit elektrischen Maschinen und Batterien unter mechanischer Leistungsübertragung die Triebkraft liefern, gekennzeichnet durch folgende Arbeitsvorgänge: Verbrennungsmotoren (z. B. 6 in Fig. 1) arbeiten allein oder in mechanischer Kupplung mit elektrischen Maschinen (7) nur während der unteren Geschwindigkeitsperiode mittels einer hierbei für ihre Höchstdrehzahl berechneten Übersetzung (10, 11) mechanisch auf die. Triebachsen ■(4> 5i 3) ; bei einer bestimmten Geschwindigkeit (z. B. der halben normalen Geschwindigkeit) werden diese Maschinensätze (6,7) mechanisch von den Triebachsen (4,5,3) entkuppelt und arbeiten während der. höheren Geschwindigkeitsperiode nur noch mittels elektrischer Übersetzung (z. B. durch Speisung des Motors 23 in Fig. 2) auf die Achsen oder speisen die Batterie (8), falls während dieser Geschwindigkeitsperiode unabhängige Motoren (z. B. Verbrennungsmotor 1 in Fig. 1) die Triebkraft liefern.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entkupplung des nur während der unteren Geschwindigkeitsperiode mechanisch auf die Triebachsen (4, 5, 3) arbeitenden Maschinensatzes (6, 7) erst beginnt, wenn die während der höheren Geschwindigkeitsperiode die Achsen (4, 5, 3) unmittelbar antreibende Motorgruppe (z. B. 1, 23 in Fig. 2) bereits Leistung abgibt, wobei die Geschwindigkeitsregelung der elektrischen Maschinen (23) dieser Motorgruppe erst nach Beendigung der Entkupplung einsetzt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für den oberen Geschwindigkeitsbereich verwendeten elektrischen Maschinen (34 in Fig. 4) durch eine selbsttätige, vom Entladestrom der Batterie (8) gesteuerte Vorrichtung (41, 42, 43, 44) unabhängig vom Fahrschalter abgeschaltet und der nur während der unteren Geschwindigkeitsperiode mechanisch auf die Triebachsen (4, 5) arbeitende Maschinensatz (6, 7) wieder mit den Triebachsen gekuppelt wird, sobald der Entladestrom der Batterie (8) eine bestimmte Grenze überschreitet, wobei die Ausschaltung jener elektrischen Maschinen (3,4) erst nach der vollständigen Einschaltung der die andere Gruppe (6, 7) mit den Triebachsen verbindenden .Kupplung (9) stattfindet.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen,