DE289600C

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KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMTPATENT OFFICE

Es ist bereits bekannt, zwischen einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine, die sowohl als Stromerzeuger, wenn von dem A^erbrennungsmotor angetrieben, wie auch als Elektromotor zum Anlassen des Verbrennungsmotors wirken kann, ein Zahnradgetriebe derart einzuschalten, daß, sobald die elektrische Maschine zum Anlassen des Verbrennungsmotors dient, der letztere mit verminderter Geschwindigkeit angetrieben wird. Sodann ist es auch allgemein bekannt, die Kupplung zweier Wellen durch Fliehkraftregler zu bewirken, bei denen je nach der Geschwindigkeit der einen oder anderen Welle der Eingriff zwischen den einzelnen Kupplungsteilen mehr oder weniger fest wird. Die Erfindung betrifft eine aus einem Zahnrad- und Reibungsgetriebe bestehende Vorrichtung zum Kuppeln der Welle einer abwechselnd als Stromerzeuger und Motor dienenden elektrischen Maschine mit der Welle eines die elektrische Maschine antreibenden oder durch die elektrische Maschine anzulassenden Verbrennungsmotors, bei welcher die zum Kuppeln beider Wellen dienenden Reibscheiben entsprechend der Geschwindigkeit der Welle des A^erbrennungsmotors durch die Einwirkung von Fliehkörpern mehr oder weniger gegeneinandergepreßt werden, und zwar besteht die Erfindung darin, daß ein auf der Ankerwelle der elektrischen Maschine vorgesehenes Zahnrad mit Planetenrädern in Eingriff steht, die ihrerseits in einen nach der einen Richtung frei drehbaren, nach der anderen Richtung gegen Drehung gesicherten Zahnkranz eingreifen, und welche an einem auf der Verbrennungskraftmaschinenwelle befestigten Halter gelagert sind, welcher die auf die zwischen den beiden Wellen angeordneten Reibscheiben'einwirkenden Fliehkörper trägt. Durch, diese besondere Vereinigung der Getriebeteile ist eine Vorrichtung geschaffen, deren Wirkungsweise besonders günstig ist, indem, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend, die Kraftübertragung entweder durch das Zahnradgetriebe oder -durch das Reibungsgetriebe bewirkt wird und diese Übertragung durch das Reibungs- oder das Zahnradgetriebe selbsttätig wechselt.It is already known that between an internal combustion engine and an electrical machine, which both act as a generator when powered by the internal combustion engine, such as can also act as an electric motor to start the internal combustion engine, a gear transmission turn on in such a way that as soon as the electric machine starts the internal combustion engine serves, the latter is driven at a reduced speed. Then it is also generally known that the To effect coupling of two shafts by centrifugal governor, at which depending on the speed one or the other shaft the engagement between the individual coupling parts becomes more or less solid. The invention relates to a device consisting of a gear and friction transmission for coupling the shaft of an electrical machine, which is used alternately as a power generator and motor, to the shaft one that drives the electrical machine or is to be started by the electrical machine Internal combustion engine, in which the friction disks used to couple both shafts according to the speed the shaft of the combustion engine by the action of centrifugal bodies more or are less pressed against each other, namely the invention is that one on the armature shaft of the electrical machine provided gear with planetary gears in engagement stands, which in turn are freely rotatable in one direction, in the other Engage direction secured against rotation ring gear, and which is attached to a on the internal combustion engine shaft Holders are mounted, which is arranged on the between the two shafts The centrifugal body acting on the friction disks carries. By, this particular union of gear parts a device is created whose mode of operation is particularly favorable in that, according to the respective requirements, the power transmission either through the gear transmission or through the friction transmission is effected and this transmission changes automatically by the friction or gear transmission.

Auf den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand dargestellt, und zwar zeigt:The subject matter of the invention is shown in the drawings, namely:

Fig. ι eine seitliche Ansicht der Vorrichtung, Fig. Ι a side view of the device,

Fig. 2 einen Schnitt durch das Getriebe und das Getriebegehäuse, Fig. 3 einen ähnlichen Schnitt, in welchemFIG. 2 shows a section through the transmission and the transmission housing, FIG. 3 shows a similar section in which

der Halter der Planetenräder um einen Winkel von 90⁰ gegen die in Fig. 2 gezeigte Lage verdreht ist,the holder of the planetary gears is rotated by an angle of 90 ^° from the position shown in Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht der einzelnen Teile der Kupplungseinrichtung,4 shows a view of the individual parts of the coupling device,

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 2,Fig. 5 is a section along the line 5-5 of Fig. 2,

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 2,Fig. 6 is a section along the line 6-6 of Fig. 2,

Fig. 7 einen teilweisen Schnitt und eine teilweise seitliche Ansicht des Halters der Planetenräder, 7 shows a partial section and a partial side view of the holder of the planetary gears,

Fig. 8 eine Ansicht des letzteren, von. innen gesehen;Fig. 8 is a view of the latter, from. seen inside;

Fig. 9 ist eine Ansicht eines der durch ihre Fliehkraft auf die Kupplungseinrichtung einwirkenden Fliehkörper.9 is a view of one of the centrifugal forces acting on the clutch device Centrifugal body.

Das Getriebegehäuse besteht aus den Teilen 10 und 22, die mit seitlich sich erstreckenden Flanschen 11 bzw. 23 versehen sind, mittels welcher es an einem Motorwagen befestigt wird.' Der Gehäuseteil 10 hat an seinem vorderen Ende 12 (s. Fig. 1) einen nach außen gerichteten hohlen Ansatz 13, in welchem ein Kugellager 14 angeordnet ist. Die Welle 15 steht durch Zahnräder o. dgl. mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Verbindung. In fester Verbindung — und zwar zweckmäßig aus einem Stück — mit der'Welle 15 ist der runde Hohlkranz 16. der einer entsprechend geformten Ausnehmung 17 am einen Ende eines drehbar.en Halters 18 für die Planetenräder angepaßt ist. , Der Hohlkranz 16The gear housing consists of the parts 10 and 22, which with laterally extending Flanges 11 and 23 are provided, by means of which it is attached to a motor vehicle will.' The housing part 10 has on its front End 12 (see Fig. 1) an outwardly directed hollow extension 13 in which a Ball bearing 14 is arranged. The shaft 15 is connected to the crankshaft by gears or the like of the internal combustion engine in connection. In a fixed connection - and functional Made of one piece - with the shaft 15, the round hollow rim 16. corresponds to that of the one shaped recess 17 at one end of a rotatable.en holder 18 for the planetary gears is adapted. , The hollow rim 16

■■'■' hat einen nach außen sich erstreckenden Ringflansch 19, der durch Schraubengewinde mit der inneren Wand der Ausnehmung 17 in Eingriff steht. Eine Verdrehung des Hohlkranzes 16 gegen den Halter 18 der Planetenräder < wird durch die Zapfen 20 verhindert, die in ■■ '■' has an outwardly extending annular flange 19 which is screw-threadedly engaged with the inner wall of the recess 17. Rotation of the hollow ring 16 against the holder 18 of the planetary gears is prevented by the pins 20, which are shown in FIG

40. den Bohrungen 21 des Ringflansches 19 bzw. des Halters 18 gelagert sind. Auf diese Weise sind der Hohlkranz 16 und die Welle 15 fest mit dem Halter für die Planetenräder ver-40. the bores 21 of the annular flange 19 or of the holder 18 are stored. In this way, the hollow ring 16 and the shaft 15 are fixed with the holder for the planetary gears

^λ: einigt. ^λ : agree.

■ In eine von der Wand 23' des Gehäuseteiles 22 gebildete Ausbuchtung 24 ist ein Kugellager 25 eingesetzt, in dem sich die Nabe 25« des Halters der Planetenräder dreht, durch welche die Welle 26 frei hindurchgeht. Diese Welle ist unmittelbar mit dem Läufer 27 einer elektrischen Maschine, die als Motor und Stromerzeuger dienen kann, gekuppelt. Diese Maschine ist innerhalb des Gehäuses 28 gela-■ In one of the wall 23 'of the housing part 22 bulge 24 is formed, a ball bearing 25 is used, in which the hub 25 " of the holder of the planetary gears through which the shaft 26 freely passes. These The shaft is directly connected to the rotor 27 of an electrical machine, which acts as a motor and Power generator can serve, coupled. This machine is loaded within the housing 28

ϊ - gert, das an den Gehäuseteil 22 angrenzt. Die Läuferwelle 26 ist an ihrem freien Ende mit Zähnen 29 oder mit einem Stirnrad versehen. Der Hohlkranz 16 bildet einen Teil einer Reibungskupplung und dient zur Aufnahme einerϊ - device that adjoins the housing part 22. the The rotor shaft 26 is provided at its free end with teeth 29 or with a spur gear. The hollow ring 16 forms part of a friction clutch and is used to accommodate a

■·--■ Anzahl von Reibscheiben 30 und 31. Die Reibscheiben haben die Form von Ringscheiben, von denen die einen, 30, Außenverzahnung 35 und die anderen, 31, Innenverzahnung 33 tragen und die auf die entsprechend gestalteten Teile, nämlich die Läuferwelle 26 bzw. den Hohlkranz 16 aufgeschoben sind. Hiernach sind die Scheiben 30 mit dem Kranz 16 drehbar, jedoch in Nuten 37 zu demselben verschiebbar angeordnet, während die Scheiben 31 mit ihren Abzäunungen 32 mit der Läuferwelle 26 drehbar und gleichzeitig auf ihr längsverschiebbar sind.■ · - ■ Number of friction disks 30 and 31. The Friction disks are in the form of annular disks, one of which, 30, have external teeth 35 and the others, 31, wear internal teeth 33 and the correspondingly designed Parts, namely the rotor shaft 26 and the hollow rim 16 are pushed on. After that the disks 30 can be rotated with the ring 16, but can be displaced in grooves 37 in relation to the same arranged, while the discs 31 with their fences 32 with the rotor shaft 26 are rotatable and at the same time longitudinally displaceable on it.

Um zu gegebener Zeit den Reibungseingriff zwischen den Scheiben 30 und 31 zu verstärken, sind unter dem Einfluß von Fliehkörpern stehende Bolzen 38 vorgesehen, die mit ihren einen Enden gegen die Reibscheiben drücken. Die anderen Enden der Bolzen 38 stehen mit Führungsteilen 39 der die Fliehkörper bildenden Gewichte 40 in Verbindung, die, unter Fliehkraftwirkung stehend, auf Zapfen 42 in Ausnehmungen 41 des Halters 18 für die Planetenräder drehbar gelagert sind. AVenn die Drehgeschwindigkeit des Halters. für die Planetenräder erhöht wird, schlagen die Gewichte 40 infolge der Fliehkraft nach außen oder gegen die elektrische Maschine 27 zu aus, wobei die Bolzen 38 die Reibscheiben 30 und 31 in festeren reibenden Eingriff miteinander bringen, so daß die Wellen 15 und 26 fest aneinandergekuppelt werden. ■In order to increase the frictional engagement between the disks 30 and 31 in due course, under the influence of centrifugal bodies standing bolts 38 are provided with their press one end against the friction disks. The other ends of the bolts 38 are with Guide parts 39 of the weights 40 forming the centrifugal bodies in connection, under Centrifugal effect standing on pin 42 in recesses 41 of the holder 18 for the planetary gears are rotatably mounted. AVenn the rotation speed of the holder. for the planetary gears is increased, the weights 40 hit the outside or due to the centrifugal force against the electric machine 27, with the bolts 38 engaging the friction disks 30 and 31 bring them into tighter frictional engagement so that shafts 15 and 26 are tightly coupled together will. ■

Zwischen den Ausnehmungen 41 sind diametral zueinander die Aussparungen 43 angeordnet. Innerhalb der letzteren sind auf den Zapfen 20 die Planetenräder 44 drehbar gelagert. Diese gehen nach außen über den äußeren Umfang des drehbaren Halters 18 für die Planetenräder hinaus. Wie aus. Fig. 6 zu ersehen ist, stehen die Planetenräder 44 mit der Verzahnung 29 der Läuferwelle 26 in Eingriff. In dem Gehäuseteil 10 ist ein den Haiter 18 umgebendes ringförmiges Gehäuse 45 angeordnet, das· an seinem vorderen Ende einen nach der Mitte hin sich erstreckenden ringförmigen Flansch 46 besitzt. In einem gewissen Abstand vom Flansch 46 aus nach innen zu bildet das Gehäuse 45 einen Ring 47. Zwischen diesem und dem Flansch 46 sind nach innen greifende Sperrklinken 48 vorgesehen (s. Fig. 5), die sich um Zapfen 49 drehen, die von dem Flansch 46 und dem Ring 47 getragen werden. Die Sperrklinken 48 werden durch die Federn 50 nach innen gedrückt.Between the recesses 41, the recesses 43 are arranged diametrically to one another. Within the latter, the planet gears 44 are rotatably mounted on the pin 20. These go outward over the outer periphery of the rotatable holder 18 for the Planet gears addition. How out. Fig. 6 can be seen, the planet gears 44 are with the Toothing 29 of the rotor shaft 26 in engagement. In the housing part 10 is a holder 18 surrounding annular housing 45 arranged, the · at its front end has an annular flange 46 extending toward the center. In one Towards a certain distance inwards from the flange 46, the housing 45 forms a ring 47. Inwardly engaging pawls 48 are provided between this and the flange 46 (See Fig. 5), which rotate about pins 49 that of the flange 46 and the ring 47 are worn. The pawls 48 are urged inward by the springs 50.

Die Sperrklinken 48 greifen in ein Sperrad 51 ein, das mittels Gewinde 53 auf einen von der Wandung 12 des Gehäuses 10 sich nach innen erstreckenden ringförmigen Flansch 52 fest aufgeschraubt und gegen Drehung gehalten ist. Das Sperrad 51 kann auch in irgendeiner anderen Weise auf dem Gehäuse 10 befestigt sein, und an Stelle von Sperrad undThe pawls 48 engage a ratchet wheel 51, which by means of thread 53 on one of the wall 12 of the housing 10 inwardly extending annular flange 52 is screwed on tightly and held against rotation. The ratchet wheel 51 can also be in any be fastened in another way on the housing 10, and instead of ratchet wheel and

Sperrklinken zur Verhinderung einer Drehung des Gehäuses 45 in einer Richtung können auch andere Mittel, wie beispielsweise eine Kugelkupplung bekannter Art, in Anwendung kommen. Das Gehäuse 45 ist mit einem Inneiizahnkranz 54 versehen. Nach einer Richtung hin kann das Gehäuse 45 frei umlaufen, während es in der entgegengesetzten Richtung durch die Sperrklinken 48 und das Sperrad 51 gesperrt wird. Die Planetenräder 44 stehen ständig mit dem Zahnkranz 54 (Fig. 6) in Eingriff.Pawls to prevent rotation of the housing 45 in one direction can other means, such as a ball coupling of a known type, are also used come. The housing 45 is provided with an internal gear ring 54. After a In the direction of the housing 45 can rotate freely, while it is in the opposite direction Direction by the pawls 48 and the ratchet wheel 51 is locked. The planet gears 44 are constantly in engagement with the ring gear 54 (FIG. 6).

Die Läuferwelle 26' und die Welle 15 werden immer in Richtung des Uhrzeigers in Dre-' hung versetzt, wie die Pfeile andeuten. Die Welle 15 wird entweder unmittelbar mit der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors gekuppelt oder derart durch Zahnräder mit der letzteren verbunden, daß die Kurbelwelle ebenfalls im Sinne des Uhrzeigers durch die Welle 15 in Drehung versetzt wird.The rotor shaft 26 'and the shaft 15 are always rotated clockwise, as indicated by the arrows. the Shaft 15 is either coupled directly to the crankshaft of the internal combustion engine or so connected to the latter by gears that the crankshaft also is set in rotation by the shaft 15 in the clockwise direction.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende : Wenn die elektrische Maschine als Elektromotor arbeiten und zum Anlassen des Verbrennungsmotors dienen soll, wird Strom aus dem vorher durch die Maschine selbst geladenen Akkumulator in die elektrische Maschine eingeführt und somit die Läuferwelle 26 in Drehung versetzt, und zwar im Sinne des Uhrzeigers. Die Läuferwelle bewirkt nun mittels der Verzahnung'29 eine Drehung der Planetenräder um ihre Achsen, und zwar derart, daß diese bestrebt sind, das Gehäuse 45 in der dem Uhrzeigersinne entgegengesetzten Richtung, wie dies durch einen Pfeil in Fig. 5 angedeutet ist, zu drehen. Die Drehung des Gehäuses 45 in dieser Richtung wird jedoch durch die Sperrklinken 48 und das Sperrad 51· verhütet, so daß die Planetenräder über die Innenverzahnung des Kranzes 54 wandern. Hierbei wird der Halter 18 von den Planetenrädern in dem Drehsinne der Läuferwelle 26. und zwar mit verminderter Geschwindigkeit, mitgenommen, da das Zahnrad 29 der Läuferwelle viel kleiner als der innere Zahnkranz 54 ist. Dementsprechend wird sich die durch, die Bolzen 20 in starrer Verbindung mit dem Halter 18 stehende Welle 15 mit verminderter Geschwindigkeit drehen. Diese Drehung wird auf die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übertragen . und letzterer langsam angelassen. Beim Anlassen des Verbrennungsmotors findet demnach die Kraftübertragung selbsttätig durch das Zahnradgetriebe (Planetenradgetriebe) statt, wobei die Läuferwelle 26 sich schneller als die Welle 15 dreht und die Scheiben 30 und 31 aneinander vorbeigleiten.The mode of operation of the device is as follows: If the electrical machine as Electric motor should work and serve to start the internal combustion engine, electricity from the accumulator previously charged by the machine itself into the electrical machine introduced and thus set the rotor shaft 26 in rotation, in the clockwise direction. The rotor shaft now causes by means of the toothing'29 a rotation of the planet gears around their axes, in such a way, that these strive to move the housing 45 in the counterclockwise direction Direction, as indicated by an arrow in Fig. 5, to rotate. The rotation of the Housing 45 in this direction is, however, held by the pawls 48 and the ratchet wheel 51 prevented, so that the planet gears migrate over the internal teeth of the ring 54. Here, the holder 18 is supported by the planet gears in the direction of rotation of the rotor shaft 26. at a reduced speed, taken along because the gear 29 of the rotor shaft is much smaller than the inner ring gear 54. Accordingly, those who Bolt 20 in rigid connection with the holder 18 standing shaft 15 at reduced speed turn. This rotation is transmitted to the crankshaft of the internal combustion engine. and the latter slowly started. When the internal combustion engine is started, the power transmission takes place automatically by the toothed gear (planetary gear) instead, the rotor shaft 26 itself faster than the shaft 15 rotates and the disks 30 and 31 slide past each other.

Wenn der Verbrennungsmotor läuft, treibt er die elektrische Maschine pn, die dann als Stromerzeuger wirkt und die Akkumulatorbatterie lädt. Der in ihr sich ansammelnde Vorrat an elektrischer Energie dient dazu, die elektrische Maschine, wenn diese als Elektromotor wirkt, zu speisen. Die von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors ausgehende Drehung wird durch die Welle 15 auf den Halter 18 für die Planetenräder 44 und durch die Planetenräder, die sich dann nicht um ihre Achse drehen, auf das Gehäuse 45 übertragen. Dieses kann sich frei im Sinne des Uhrzeigers drehen, wobei die Sperrklinken 48 über die Zähne des Sperrades 51 gleiten. Bei Zunahme der Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors bewegen sich die Sperrklinken 48 durch die Fliehkraft nach außen und stehen dann nicht mehr im Eingriff mit den Zähnen des Sperrrades 51; dadurch wird ein Geräusch, das sonst durch das Einschnappen und Gleiten der Sperrklinken entstehen würde, vermieden. Es tritt jetzt die aus den Reibscheiben 30 und 31 bestehende Kupplungseinrichtung zur unmittelbaren Kupplung der Welle 15 mit der Läuferwelle 26 in Wirkung, da nämlich bei steigender Umdrehungszahl der Welle des Verbrennungsmotors die Reibung 'zwischen den Scheiben 30, 31 so stark wird, daß dadurch die Läuferwelle 26 mitgenommen wird. Wenn aber die Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors zunimmt, tritt mit Zunahme der Drehgeschwindigkeit der.Welle 15 eine Zunahme des elektrischen Widerstandes des Stromerzeugers ein. Die Beanspruchung der Reibungskupplung wird demnach höher, und es muß dafür gesorgt w.erden, daß der Reibungseingriff zwischen den Scheiben möglichst stark wird.When the internal combustion engine is running, it drives the electrical machine pn, which is then called The generator works and charges the accumulator battery. The one that accumulates in it The supply of electrical energy is used to power the electrical machine when it is used as an electric motor acts to dine. The rotation emanating from the crankshaft of the internal combustion engine is transmitted through the shaft 15 to the Holder 18 for the planet gears 44 and through the planet gears, which are then not around their Rotate the axis, transfer it to the housing 45. This can move freely in the clockwise direction rotate, the pawls 48 slide over the teeth of the ratchet 51. With increase The pawls 48 move through the speed of the internal combustion engine Centrifugal force to the outside and are then no longer in engagement with the teeth of the ratchet wheel 51; this creates a noise that would otherwise be caused by the snapping and sliding of the Pawls would be avoided. The friction disks 30 and 31 now emerge existing coupling device for the direct coupling of the shaft 15 with the rotor shaft 26 in effect, namely with increasing number of revolutions of the shaft of the internal combustion engine the friction 'between the discs 30, 31 is so strong that thereby the Rotor shaft 26 is taken along. But if the speed of the internal combustion engine increases, as the rotational speed of the shaft 15 increases, an increase occurs the electrical resistance of the generator. The stress on the friction clutch is therefore higher, and it must be ensured that the frictional engagement between the discs is as strong as possible will.

Dies wird durch die Fliehkörper 40 erreicht, die, wenn die Geschwindigkeit des Verbrennungsmotors zunimmt, durch die Fliehkraft nach außen bewegt werden und gleichzeitig die Bolzen 38 nach innen schieben, wobei letztere auf die Scheiben 30, 31 derart drücken, daß zwischen ihnen kein Gleiten mehr stattfinden kann. Die Läuferwelle 26 dreht sich dann mit derselben Geschwindigkeit wie die Welle 15, solange der Verbrennungsmotor mit der letzten Geschwindigkeit läuft.This is achieved by the centrifugal body 40, which when the speed of the internal combustion engine increases, are moved outward by the centrifugal force and at the same time push the bolts 38 inward, wherein the latter press onto the disks 30, 31 in such a way that there is no longer any sliding between them can. The rotor shaft 26 then rotates at the same speed as the shaft 15, as long as the internal combustion engine is with it the last speed is running.

Claims

Patent claim:

Coupling device consisting of a gear and friction gear the shaft of an electrical machine alternately used as a generator and motor with the shaft of a die electric machine driving or to be started by the electric machine Internal combustion engine, in which the two shafts are used to couple the two shafts Friction disks according to the speed of the shaft of the internal combustion engine

more or less pressed against each other by the action of centrifugal bodies are, characterized in that a gear located on the armature shaft (26) (29) with planet gears (44) is in engagement, which in turn in one after the Engage a ring gear (54) that is freely rotatable in one direction and secured against rotation in the other direction, and which on a holder attached to the internal combustion engine shaft (15) (18) are mounted, \ velcher the centrifugal bodies acting on the friction disks (30, 31) (40) carries.

For this purpose 2 sheets of drawings.