DE3617688A1

DE3617688A1 - Vorrichtung zur geschwindigkeitsaenderung

Info

Publication number: DE3617688A1
Application number: DE19863617688
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Kumazawa
Original assignee: Unix Co Ltd
Current assignee: Unix Co Ltd
Priority date: 1985-05-29
Filing date: 1986-05-26
Publication date: 1986-12-04
Also published as: GB2175656A; GB8612926D0

Description

Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung und insbesondere auf eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung, die für ein ferngesteuertes, selbstfahrendes Fahrzeug geeignet ist.

Ein sich bewegender, mit einer Einrichtung zur Erzeugung einer Antriebskraft ausgestatteter Gegenstand, wie ein selbstfahrendes Fahrzeug, enthält herkömmlicherweise Einrichtungen zur Geschwindigkeitsänderung, die aus verschiedenartigen Bauarten ausgewählt werden können, als da sind ein Gangschalt-, ein Drehmomentwandler-und ein elektrisch gesteuertes System. Das Gangschaltsystem kann die Geschwindigkeit ändern, indem das übersetzungsverhältnis eines Abtriebszahnrades, das mit einem Antriebszahnrad kämmt, welches mit der die Drehkraft erzeugenden Einrichtung verbunden ist, entspiechend dem Schaltvorgang eines

Gangschalthebels verändert wird. Das Drehmomentwandlersystem kann die Geschwindigkeit auf Grund der Funktion zwischen zwei Laufrädern, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, durch ein Fluid ändern. Das elektrisch gesteuerte System zur Geschwindigkeitsänderung ist in dem Fall verwendet worden, da das Fahrzeug als die Drehkraft erzeugende Einrichtung Elektromotoren enthält, wobei die Geschwindigkeitsänderung im Ansprechen auf eine Änderung in der Spannung für einen Gleichstrommotor bzw. in der Frequenz für einen Wechselstrommotor erfolgen kann.

Wenn ein Spielfahrzeug aus der Entfernung über eine Fernsteuerung gesteuert werden soll, so können die herkömmlichen Systeme zur Geschwindigkeitsänderung beträchtliche Probleme hervorrufen. Das Gangschaltsystem benötigt dann eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung, um den Schalthebel in Übereinstimmung mit einem Befehlssignal zu verstellen. Dieser Schaltvorgang erzeugt ein mißtönendes Geräusch und führt zu einem Abrieb am Getriebe. Des weiteren ist es im höchsten Maß schwierig, das Drehmomentwandlersystem und auch den Wechselstrommotor für ein solches fernsteuerbares Spielfahrzeug in Anwendung zu bringen. Die meisten herkömmlichen Spielfahrzeuge benutzen eine Gleichstrombatterie und einen Gleichstrommotor, so daß jhre Geschwindigkeitssteuerung durch Änderung der dem Gleichstrommotor zugeführten Spannung-bewerkstel1 igt wird. Bei diesem Geschwindigkeitssteuersystem hängt das Drehmoment von der Spannungsänderung ab, was Schwierigkeiten insofern hervorrufen kann, daß das Fahrzeug, wenn es mit niedriger Spannung betrieben wird, eine Schräge nicht hinauffahren kann. Darüber hinaus verringert die Spannungsänderung die Lebensdauer der Batterie, weil deren Stromenergie wegen der Spannungsänderung rasch verbraucht wird.

Im Hinblick auf die oben aufgezeigten Probleme ist es die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung zu schaffen, mit der der Energieverbrauch zu vermindern ist.

Ein Ziel der Erfindung liegt der Schaffung einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung, die, auch wenn ihre Antriebsgeschwindigkeit oder -drehzahl herabgesetzt wird, ein zufriedenstellendes Drehmoment erzeugen kann.

Ferner ist ein Ziel der Erfindung in der Schaffung einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung zu sehen, die für ein Fernsteuersysterri geeignet ist.

Um die Aufgabe zu lösen und die Ziele der Erfindung zu erreichen, umfaßt die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung nach einem ersten Gesichtspunkt gemäß der Erfindung eine Mehrzahl von Drehkrafterzeugern (im folgenden als Motoren bezeichnet), von denen jeder einzeln durch eine elektrische Steuereinrichtung, die ein Fernsteuersignal von einer entfernten Stelle empfangen kann, betätigt werden kann, und ein Differential- oder ein Planetengetriebe, das die Drehkraft der Motoren auf eine Antriebseinrichtung überträgt.

Gemäß einem zweiten Gesichtspunkt nach der Erfindung umfaßt die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung eine Mehrzahl von Motoren, von denen jeder individuell durch eine elektrische Steuereinrichtung, die ein Fernsteuersignal von einer entfernten Stelle empfangen kann, betätigt werden kann, ein Differential- oder Umlaufrädergetriebe, das die Drehkraft der Motoren auf eine Antriebseinrichtung überträgt, und eine Umdrehungssperre, die ein Leerdrehen des unbetätigten Motors auf Grund der vom betätigten Motor ausgehenden Drehkraft verhindert.

Gemäß dem oben angegebenen ersten Gesichtspunkt der Erfindung wird einer der Motoren betätigt, so daß dessen Umdrehung mit einer ersten Drehzahl auf die Antriebsvorrichtung, z.B. Antriebsräder, übertragen wird. Wenn mehrere Motoren gleichzeitig betätigt werden, wird die aus der ersten Drehzahl durch die Zahl der betätigten Motoren vervielfältigte hohe Drehzahl infolge des Planeten- oder Differentialgetriebes übertragen. Eine derartige Geschwindigkeitsänderung hängt nicht von einer Änderung der den Motoren zugeführten Spannung ab, so daß das Drehmoment auf einer konstanten Höhe gehalten wird.

Nach dem zweiten Gesichtspunkt der Erfindung kann die Umdrehungssperre die Antriebsachse des nicht betätigten Motors blockieren, wenn nur ein Motor betätigt wird, so daß die vom tätigen Motor herrührende Drehkraft auf den unbetätigten Motor nicht übertragen wird. Dadurch kann das Drehmoment bei niedriger Drehzahl verbessert oder vermehrt und ein Energieverlust unterbunden werden, der für eine Leerlaufbewegung seitens des unbetätigten Motors verbraucht werden kann.

Weitere Ziele wie auch Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von erfindungsgemäßen Ausführungsformen deutlich. Es zeigen:

P Fig. 1 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine

Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild eines Systems zur Zufuhr von elektrischer Energie zu Motoren;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf wesentliche Bauteile einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

- ίο -

Fig. 4 eine zu Fig. 3 gleichartige Darstellung einer einer dritten erfiidungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung mit einer Umdrehungssperre;

Fig. 6 ein Schaltbild zur Energieversorgung der Motoren bei der in Fig. 5 gezeigten vierten Ausführungsform;

Fig. 7(A) und 7(B) Seitenansichten der bei der Ausführungsform von Fig. 5 zur Anwendung gelangenden Umdrehungssperre;

Fig. 8(A) und 8(B) eine teilweise geschnitte Draufsicht und eine Seitenansicht einer Umdrehungssperre in gegenüber Fig. 5 abgewandelter Ausführungsform;

Fig. 9 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung in einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine zu Fig. 9 gleichartige Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer sechsten Ausführungsform.

Die in Fig. 1 gezeigte erste Ausführungsform einer Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung ist insbesondere für einen Antriebsmechanismus eines ferngesteuerten, selbstfahrenden Fahrzeugs geeignet.. Die Vorrichtung umfaßt einen ersten Motor 1 zur Erzeugung einer ersten Geschwindigkeit oder Drehzahl und einen zweiten Motor 2 zur Erzeugung einer zweiten Geschwindigkeit oder Drehzahl. Diese Motoren 1 und 2 sind so angeordnet, daß ihre Antriebsachsen zueinander beabstandet sind, jedoch im wesentlichen miteinander fluchten. Beide Motoren sind Gleichstrommotoren desselben Typs und wirken auf ein Differentialgetriebe 3. Der erste Motor 1 hat ein erstes Antriebsritzel 4, das mit einem ersten

Stirn- oder Tellerrad 5 des Getriebes 3 kämmt. Der zweite Motor 2 hat ein Antriebsritzel 6, das mit einem zweiten Stirnrad 7 des Getriebes 3 kämmt. An den Stirnrädern 5 und 7 ist jeweils ein erstes Kegelrad 8 bzw. ein zweites Kegelrad 9 ausgebildet, die einander zugewandt sind. Zwischen den beiden Kegelrädern 8 und 9 sind im Eingriff mit diesen ein drittes Kegelrad 10 sowie ein viertes Kegelrad 11 angeordnet, deren jeweilige Achsen 10a und 11a an einer Abtriebswelle 12 in einer radialen Richtung dieser Welle befestigt sind. Die Abtriebswelle 12 sitzt lose in einem Zentrumsloch des ersten Stirnrades 5, wobei an dem über dieses Rad vorstehenden freien Ende der Abtriebs-welle 12 ein Zahnkranz 12a ausgebildet ist, der mit einem dritten, auf der Antriebsachse 15 der Antriebsräder 14 festen Stirnrad 13 kämmt. Die beiden Achsen 10a und 11a sind in einem ringförmigen Gehäuse 16 abgedeckt gelagert.

Die Zahl der Zähne in den jeweiligen Paaren der Antriebsritzel 4 und 6, der Stirnräder 5 und 7 sowie der Kegelräder 8 und 9 ist gleich.

Die Fig. 2 zeigt ein Schaltbild zur Speisung der Motoren 1 und 2 mit Gleichstrom von einer Gleichstromquelle 17. Der positive Pol dieser Stromquelle 17 ist über eine Zuleitung 18 und Zweigleitungen 19 sowie 20 mit den Motoren 1 und 2 verbunden, von denen andererseits Zweigleitungen 22 und 23 zu einer Ableitung 21 führen, die an den Minuspol der Gleichstromquelle 17 angeschlossen ist. In der zum ersten Motor 1 führenden Zweigleitung 19 ist ein erster Schalter 24, in der zum zweiten Motor 2 führenden Zweigleitung 20 ist ein zweiter Schalter 25 angeordnet. Zwischen die beiden Zweigleitungen 19 und 20 ist ein Widerstand 26 geschaltet. Über Leitungsdrähte 28a bzw. 28b sind die Schalter 24 bzw. 25 mit einem Funkfernsteuergerät 27 verbunden,

das einen Mikrocomputer enthält, der im Ansprechen auf ein von einer «ntfernten Stelle übertragenes Steuersignal an die Schalter 24 und 25 ein Ar.- bzw. Aus-Signal gibt.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung gemäß der ersten Ausführungsform wird im folgenden erläutert.

Um das Fahrzeug mit einer ersten Geschwindigkeit in Gang zu setzen, gibt der Benutzer von einer fernen Stelle ein Signal an das Funkfernsteuergerät 27, das auf den Empfang des Startsignals ein An-Signal an den ersten Schalter 24 abgibt, so daß dieser schließt und Strom dem ersten Motor

1 zugeführt wird. Die Drehkraft wird durch das Antriebsritzel 4 auf das erste Stirnrad 5 übertragen und ferner durch das erste Kegelrad 8 auf das dritte sowie vierte Kegelrad 10 bzw. 11. Des weiteren wird ein Strom von sehr geringer Größe durch den Widerstand 26 dem zweiten Motor

2 zugeführt, der eine schwache Drehkraft in der zur Drehrichtung des zweiten Kegelrades 7, das vom dritten und vierten Kegelrad 10, 11 zwangsläufig gedreht wird, entgegengesetzten Richtung erzeugt, womit dieses zweite Kegelrad 7 am Drehen gehindert ist. Die Abtriebswelle 12 wird durch die Drehkraft der beiden Kegelräder 10 und 11 gedreht, so daß über den Zahnkranz 12a das dritte Stirnrad 13 in Umdrehung versetzt wird, womit auch die Antriebsachse 15 und damit die Antriebsrader 14 gedreht werden.

Um dann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erhöhen, ■ d.h., zur zweiten Geschwindigkeit hochzuschalten, wird der zweite Schalter 25 durch die Fernsteuerung geschlossen, so daß der zweite Motor 2 dreht, während der erste Motor 1 sein Drehen beibehält und weiter eine Drehkraft erzeugt. Auf diese Weise werden das erste sowie zweite Stirnrad 5, 7

mit der gleichen Drehkraft gedreht, so daß das dritte und vierte Kegelrad 10, 11 in der gleichen Richtung drehen. Damit bringt die Abtriebswelle 12 das dritte Stirnrad 13 zum Drehen mit der zur ersten Geschwindigkeit verdoppelten Geschwindigkeit, d.h., daß auch die Antriebsräder 14 nun doppelt so schnell drehen wie im ersten Fall.

Bei den in den Fig. 3 und 4 gezeigten zweiten und dritten Ausführungsformen kommen anstelle des Differentialgetriebes der ersten Ausführungsform jeweils Umlauf- oder Planetengetriebe 3a und 3b zur Anwendung, wobei zu Fig. 1 gleiche Teile mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind.

Bei der zweiten Ausführungsform (Fig. 3) ist ein Planetengetriebe 3a vorgesehen. Die Antriebsritzel 4 und 6 des erersten bzw. zweiten Motors 1 und 2 kämmen mit einem ersten Stirnrad 5 und einem davon unabhängigen zweiten Stirnrad 7. Das Stirnrad 5 hat an seiner einen Seitenfläche zwei Achsen 5a, die zum Zentrum des Stirnrades 5 an in radialer Richtung symmetrischen, diametralen Stellen befestigt sind und von denen jede ein Planetenritzel 29 drehbar trägt. Die Planetenritzel 29 sind mit zueinander abgestuften Zahnkränzen versehen, und zwar einem großkalibrigen Zahnkranz 29a und einem kleinkalibrigen Zahnkranz 29b, von denen der großkalibrige Zahnkranz 29a mit einem am Stirnrad 7 einstükkig ausgebildeten Zahnkranz 7a kämmt.' Der kleinkalibrige Zahnkranz 29b ist mit einem Zahnkranz 12b der Abtriebswelle 12 in Eingriff, die so angeordnet ist, daß sie eine Zentrumsbohrung im ersten Stirnrad 5 durchsetzt. Die Abtriebswelle 12 kämmt über einen Zahnkranz 12a mit dem dritten Stirnrad 13 und kann sich unabhängig von den beiden Stirnrädern 5 sowie 7 drehen.

Die Zähnezahl im jeweiligen Pdar der Antriebsritzel 4 und 6, der beiden Stirnräder 5 und 7 sowie der beiden Planetenritzel 29 ist gleich.

Die Vorrichtung nach der zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird durch die in Fig. 2 gezeigte Schaltung betrieben. Bei Arbeiten des ersten Motors 1 wird das erste Stirnrad 5, jedoch nicht das zweite Stirnrad 7 gedreht, wobei die beiden Planetenritzel 29 zwangsläufig durch die Drehkraft des ersten Stirnrades 5 in Umdrehung versetzt werden. Auch wird die Abtriebswelle 12 gedreht, weil der kleinkalibrige Zahnkranz 29a der Planetenritzel 29 mit dem Zahnkranz 12b an der Abtriebswelle 12 in Eingriff ist, so daß also die Antriebsräder in derselben weise wie bei der ersten Ausführungsform angetrieben werden.

Wenn der zweite Motor 2 betätigt wird, so werden das erste sowie zweite Stirnrad 5 und 7 zugleich in derselben Richtung gedreht und drehen die Planetenritzel 29 mit gegenüber der ersten, allein vom Motor 1 erzeugten Geschwindigkeit doppelten Geschwindigkeit, womit auch die Abtriebswelle 12 doppelt schnell dreht, so daß dem Fahrzeug eine zur ersten doppelte Geschwindigkeit vermittelt wird,

Das Planetengetriebe 3b von Fig. 4 ist zu dem Planetengetriebe 3a (Fig. 3) andersartig ausgebildet. Hier ist die Abtriebswelle 12 mit einem einen Innen-Zahnkranz 12b¹ aufweisenden Zahnrad einstückig ausgestattet, wobei der Innen-Zahnkranz 12b¹ mit einem Paar von Planetenritzeln 30 kämmt, die auf der Seitenfläche des ersten Stirnrades 5 an zu dessen Zentrum in radialer Richtung symmetrischen, diametralen Stellen befestigten Achsen 5a drehbar gelagert sind. Das erste Stirnrad 5 kämmt über seinen Außenzahnkranz 5b mit dem Antriebsritzel 4 des ersten Motors 1. Das zweite

Stirnrad 7 ist in einer Zentrumsbohrung des ersten Stirnrades 5 lose geführt und kämmt über einen Zahnkranz 7b mit den Planetenritzeln 30. Ferner steht das zweite Stirnrad 7 durch einen Zahnkranz 7c mit dem zweiten Antriebsritzel 6 des zweiten Motors 2 in Eingriff.

Die Abtriebswellen des ersten und zweiten Motors 1 und 2 sind zueinander parallel angeordnet. Die Zähnezahl in den jeweiligen Paaren von Antriebsritzeln 4, 6 und Planetenritzeln 30 ist jeweils gleich.

Für den Betrieb der Vorrichtung nach der dritten Ausführungsform (Fig. 4) kommt ebenfalls die Schaltung von Fig.2 zur Anwendung. Bei Betätigung des ersten Motors 1 wird das erste Stirnrad 5 gedreht. Da das zweite Stirnrad 7 aber nicht gedreht wird, wird die Abtriebswelle 12 zwangsläufig durch die Planetenritzel 30 gedreht, die mit dem Innenzahnkranz 12b¹ an der Abtriebswelle 12 kämmen. Wird der zweite Motor 2 tätig, dann werden das erste sowie zweite Stirnrad 5 und 7 gleichzeitig in derselben Richtung gedreht, womit die Planetenritzel 30 mit zur ersten Geschwindigkeit doppelter Geschwindigkeit wie bei der zweiten Ausführungsform in Umdrehung versetzt werden.

Die in Fig. 5 gezeigte vierte Ausführungsform ist mit Ausnahme des Vorhandenseins einer Umdrehungssperre zur ersten Ausführungsform (Fig.1) gleichartig, so daß die Erläuterung im wesentlichen auf die Umdrehungssperre beschränkt werden kann.

Diese Umdrehungssperre 31 besteht aus einem Metallring oder einer Metallhülse 31a, z.B. aus Eisen, die auf der Abtriebswelle 2a des zweiten Motors 2 sitzt, und aus einer Elektromagnetspule 31b, in der ein Magnetkern 31c aufgenommen ist.

Die Spule 31b ist an einem (nicht gezeigten) Träger, an dem die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung selbst befestigt ist, angebracht. Das eine Ende des Magnetkerns 31c liegt in nächster Nähe zum Metallring 31a, der jedoch nicht zwischen dem zweiten Antriebsritzel 6 und dem Motor 2 liegen muß, sondern sich auch auf der dem Motor 2 abgewandten Seite außerhalb des Ritzels 6 befinden kann»

Die Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine Schaltung, um den beiden Motoren 1 und 2 sowie der Magnetspule 31b der Umdrehungssperre 31 Gleichstrom zuzuführen. Die Schaltung umfaßt Transistoren 32, 33, 32a, 33a und 34, die entsprechend einem Befehlssignal von einem Steuergerät 35, das den Transistoren über Signalleitungsdrähte 36₅ 37 sowie 38 zugeführt wird, Schaltvorgänge ausführen. Die Transistoren 32 und 32a lösen eine Vorwärtsdrehung, die Transistoren 33 und 33a lösen eine Rückwärtsdrehung des ersten Motors 1 aus. Der Transistor 34 bewirkt eine Vorwärtsdrehung des zweiten Motors 2, um das Fahrzeug mit der zweiten, höheren Geschwindigkeit zu betreiben. Die Magnetspule 31b wird nur dann erregt, wenn der erste Motor 1 allein betrieben wird, d.h., sie wird dann nicht erregt, wenn beide Motoren 1 und 2 in der Vorwärtsrichtung drehen, weil beide Anschlüsse der Magnetspule dann auf derselben Spannung gehalten werden.

Gemäß den Fig. 7(A) und 7(B), die Anordnungen der Magnetspule 31b, des Magnetkerns 31c und des auf der Abtriebswelle 2a sitzenden Metallrings 31a zeigen, weist der Magnetkern 31c einmal (Fig. 7(A)) einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt und zwei Kanten auf, die zur Längsachse der Abtriebswelle 2a parallel liegen, zum anderen (Fig. 7(B)) hat der Magnetkern 31c zwei Stirnflächen, die bogenförmig mit der gleichen Krümmung wie der Metallring ausgestaltet sind.

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Die vierte Ausführungsform (Fig. 5 und 6) arbeitet in der folgenden Weise:

Um das Fahrzeug mit der ersten Geschwindigkeit zu bewegen, gibt der Benutzer von einer fernen Stelle ein Befehlssignal über ein Funkfernsteuergerät an das Steuergerät 35, das hierauf über die Signalleitung 37 Ausgangssignale für ein Anschalten der Transistoren 32 und 32a abgibt, wodurch der erste Motor 1 angetrieben und die Magnetspule 31b erregt wird. Die vom ersten Motor 1 erzeugte Drehkraft wird über das Differentialgetriebe 3 in der bereits zu Fig. 1 erläuterten Weise auf die Antriebsachse 15 übertragen. Durch die Erregung der Magnetspule 31b wird ein Anlegen des Magnetkerns 31c am Metallring 31a bewirkt, so daß die Abtriebswelle 2a und damit der zweite Motor 2 durch die Umdrehungssperre 31 blockiert sind. Damit unterliegt die vom ersten Motor 1 erzeugte Drehkraft keiner Gegendrehkraft von Seiten des zweiten Motors 2, so daß das vom ersten Motor erzeugte Drehmoment nicht vermindert wird.

Um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, gibt das Steuergerät 35 zusätzlich über die Signal leitung 38 ein Signal an den Transistor 34, der hierauf anschaltet, so daß der zweite Motor 2 angetrieben wird. In diesem Fall wird die Magnetspule 31b nicht erregt, da ihre beiden Anschlüsse an gleicher Spannung liegen, weshalb die Abtriebswelle 2a des zweiten Motors 2 aus ihrem durch die Umdrehungssperre 31 blockierten Zustand frei ist. Der erste sowie zweite Motor 1 und 2 drehen folglich zugleich und geben ihre Drehkraft an das Differentialgetriebe 3 ab. Die Antriebsachse 15 kann somit mit der zweiten, gegenüber der ersten Geschwindigkeit verdoppelten Geschwindigkeit in der gleichen Weise wie bei der ersten Ausführungsform drehen.

Um das Fahrzeug in der Rückwärtsrichtung zu bewegen, gibt das Steuergerät 35 über die Signal leitung 36 ein An-Signal an die Transistoren 33 und 33a, so daß in deren An-Zustand der erste Motor 1 in der Rückwärtsrichtung dreht. In diesem Fall wird die Magnetspule 31b ebenfalls erregt, womit die Abtriebswelle 2a des zweiten Motors 2 durch die Umdrehungssperre 31 blockiert wird und die Drehkraft des Motors 1 in der Rückwärtsrichtung auf die Antriebsachse 15 wirkt.

Eine weitere Ausführungsform einer Umdrehungssperre, die anstelle der Sperre 31 von Fig. 5 bzw. 7 zur Anwendung kommen kann, ist in den Fig. 8(A) und 8(B) gezeigt. Am zweiten Stirnrad 7 ist zusätzlich zum Kegelrad 9 ein Klinkenrad 40 einstückig ausgebildet, während an dem Träger, an dem der zweite Motor 2 gehalten ist, eine Klinke 41 schwenkbar angebracht ist, die mit dem Klinkenrad 40 zum Eingriff kommen kann. Die Klinke 41 wird ständig von einer Schraubenfeder 42 so belastet, daß sie in das Klinkenrad 40 einrastet. Bei dieser Anordnung blockiert die Klinke 41 das Klinkenrad 40, wenn der erste Motor 1 in der Vorwärtsrichtung dreht, so daß das zweite Stirnrad 7 an einem Drehen gehindert ist.

Klarerweise werden durch diese Ausbildung die Magnetspule 31b und der Magnetkern 31c der in Fig. 5 und 6 gezeigten Ausführungsform nicht benötigt.

Ferner kann anstelle der aus dem Klinkenrad 40 und der Klinke 41 gebildeten Umdrehungssperre eine nockenbetätigte Kupplung zur Anwendung kommen, die beispielsweise zwischen die Abtriebswelle 2a (Fig. 5) und das Antriebsritzel 6 eingefügt werden kann, so daß sie die vom zweiten Motor 2 erzeugte Drehkraft auf das zweite Stirnrad 7, jedoch nicht die Drehkraft des zweiten Stirnrades 7 auf den zweiten

Motor ? überträgt. Diese nnckenbetätiqte Kupplung kann als Freilauf- oder Einwegübertragungseinrichtung verwendet werden.

Eine fünfte Ausführungsform gemäß der Erfindung ist in Fig. 9 gezeigt, wobei in dem Planetengetriebe 3a der Fig.3 zusätzlich eine Umdrehungssperre 31 zur Anwendung kommt, die der Sperre von Fig. 5 gleich ist. Die Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung gemäß dieser fünften Ausführungsform wird durch die in Fig. 6 gezeigte Schaltung betrieben. Bezüglich der Drehkraftübertragung und der Umdrehungssperre besteht Identität zur zweiten (Fig.3) bzw. vierten (Fig.5) Ausführungsform, so daß weitere Erläuterungen zur Vermeidung von Wiederholungen unterbleiben können.

Bei der in Fig. 10 gezeigten sechsten Ausführungsform, die der dritten Ausführungsform von Fig. 4 gleich ist, kommt zusätzlich eine Umdrehungssperre 31, die zu derjenigen von Fig. 5 identisch ist, zur Anwendung. Zum Betrieb dieser Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung dient die in Fig. 6 gezeigte Schaltung. Für die Arbeitsweise dieser Vorrichtung wird auf die Ausführungen mit Bezug zur dritten (Fig. 4) und vierten (Fig. 5) Ausführungsform verwiesen.

Die Umdrehungssperre ist nicht auf die oben erwähnten Einrichtungen begrenzt, vielmehr können andere Einrichtungen zur Anwendung kommen. Beispielsweise können das Antriebsritzel 6 als Schnecke und das Stirnrad 7 als mit dieser im Eingriff befindliches Schneckenrad ausgebildet sein.

Bei den sechs beschriebenen Ausführungsformen werden die Motoren 1 und 2 von derselben Energiequelle betrieben. Durch diese Anordnung kann der Nachteil, daß eine einzelne Stromquelle verbraucht wird, wenn für jeden Motor je eine

Stromquelle vorgesehen wird, beseitigt werden, und es kann der auf der Änderung der Spannung beruhende Energieverbrauch vermindert werden.

Bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform wird in der zugehörigen, in Fig. 2 gezeigten Steuerschaltung der Widerstand26 verwendet, um ein Mit- oder Leerlaufen des zweiten Stirnrades 7 dadurch zu verhindern, daß durch einen schwachen, durch den Widerstand 26 fließenden Strom eine Gegendrehung des zweiten Motors 2 hervorgerufen wird. Durch diese Gegendrehung des Motors 2 und durch den Widerstand 26 wird zusätzlich zum Energieverbrauch des Motors 1 weitere elektrische Energie verbraucht. Ferner benötigt bei hoher Belastung, wenn während des alleinigen Betriebs des ersten Motors beispielsweise eine Steigung erklommen werden soll, der erste Motor eine hohe Spannung. Damit kann es geschehen, daß dem zweiten Motor überhaupt keine Spannung zugeführt werden kann und er nur mitläuft, was zum Ergebnis hat, daß das erforderliche Drehmoment nicht auf die Antriebsräder übertragen werden kann. Jedoch kann dieses System die Funktion einer Umdrehungssperre bei normaler Belastung erfüllen. Andererseits können bei der vierten, fünften und sechsten Ausführungsform, wobei jeweils eine elektromagnetische oder mechanische Umdrehungssperre zum Einsatz kommt, der Energieverbrauch vermindert und in jedem Zustand die Abtriebswelle des zweiten-Motors oder das zweite Stirnrad mit Sicherheit blockiert werden. Somit kann das geforderte Drehmoment auf die Antriebsräder auch dann übertragen werden, wenn das Fahrzeug mit geringer Geschwindigkeit betrieben wird.

Wenngleich die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen dargelegt und beschrieben wurde, ist klar, daß auf Grund der offenbarten Lehre dem Fachmann Abwandlungen und Abänderungen an die Hand gegeben sind, die jedoch als in den Rahmen der Erfindung fallend anzusehen sind.

Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Drehkrafterzeugern (1, 2), die unabhängig betätigbar sind, durch ein die Drehkraft der Drehkrafterzeuger auf eine Antriebseinrichtung (13, 14, 15) übertragendes Differentialgetriebe (3) oder Planetengetriebe (3a, 3b) und durch eine elektrische Steuereinrichtung (27, 35), die die Drehkrafterzeuger jeweils einzeln betätigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der Drehkrafterzeuger einen ersten Elektromotor (1), der mit einer ersten sowie zweiten Drehzahl betätigbar ist, und einen zweiten Elektromotor (2), der bei der ersten Drehzahl unbetätigt und nur bei der zweiten Drehzahl betätigt ist, umfaßt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Umdrehungssperre (26, 31), die eine Leerlaufdrehung des unbetätigten zweiten Motors (2) infolge der Drehkraft des betätigten ersten Motors (1) verhindert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Differentialgetriebe (3) umfaßt:

- ein mit einer Abtriebswelle des ersten Motors (1) in Verbindung stehendes erstes Stirnrad (5),

- ein an einer Seitenfläche des ersten Stirnrades (5) einstückig mit diesem ausgebildetes erstes Kegelrad (8),

- ein mit einer Abtriebswelle des zweiten Motors (2), die mit der Abtriebswelle des ersten Motors (1) im wesentlichen fluchtet, in Verbindung stehendes zweites Stirnrad (7),

- ein an einer Seitenfläche des zweiten Stirnrades (7) einstückig mit diesem ausgebildetes zweites Kegelrad(9),

- ein aus einem dritten sowie vierten Kegelrad (10, 11) bestehendes Kegelradpaar, dessen Kegelräder mit dem ersten sowie zweiten Kegelrad (8, 9) kämmen, und

- eine Abtriebswelle (12), an der das dritte sowie vierte Kegelrad (10,11) in symmetrischer Anordnung mit Bezug zur Längsachse der Abtriebswelle (12) gehalten sind und die lose eine Zentrumsbohrung im ersten Stirnrad (5) durchsetzt sowie über einen Zahnkranz (12a) mit einem dritten, mit Antriebsrädern (14) verbundenen Stirnrad (13) kämmt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (3a) umfaßt:

- ein mit einer Abtriebswelle des ersten Motors (1) in Verbindung stehendes erstes Stirnrad (5), an dem mit Bezug zu seiner Mitte an radial symmetrischen Stellen zwei Achsen (5a) befestigt sind.

- ein mit einer Abtriebs-welle des zweiten Motors (2), die zur Abtriebswelle des ersten Motors (1) im wesentlichen fluchtet, in Verbindung stehendes zweites Stirnrad (7), an dem einstückig mit diesem ein Zahnkranz (7a) ausgebildet ist,

- ein Paar von an den Achsen (5a) des ersten Stirnrades (5) drehbar gelagerten Planetenritzeln (29) mit je einem großkalibrigen sowie kleinkal ibrigen Zahnkranz (29a, 29b) und

- eine eine Zentrumsbohrung des ersten Stirnrades (5) lose durchsetzende Abtriebswelle (12) mit einem großkalibrigen Außen-Zahnkranz (12b), der mit dem kleinkalibrigen Zahnkranz (29b) der Planetenritzel (29) kämmt, sowie mit einem kleinkalibrigen Zahnkranz (12a), der mit einem dritten, mit Antriebsrädern (14) verbundenen Stirnrad (13) kämmt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (3b) umfaßt:

- ein mit einer Abtriebswelle des ersten Motors (1) in Verbindung stehendes erstes Stirnrad (5), an dessen einer Seitenfläche mit Bezug zu seiner Mitte an radial symmetrischen Stellen zwei Achsen (5a) befestigt sind,

- ein Paar von an den Achsen (5a) drehbar gelagerten Planetenritzeln (30),

- ein mit einer Abtriebs-welle des zweiten Motors (2), die parallel zur Abtriebswelle des ersten Motors angeordnet ist, in Verbindung stehendes zweites Stirnrad (7), das lose eine Zentrumsbohrung des ersten Stirnrades (5) durchsetzt und mit dem Paar von Planetenritzeln (30) kämmt, und

- eine Abtriebswelle (12) mit einem Abtriebszahnkranz (12a) sowie mit einem mit ihr einstückigen, einen Innen-Zahnkranz (12b¹), der mit dem Paar von Planetenritzeln (30) kämmt, aufweisenden Ringrad, wobei der

Abtriebszahnkranz (12a) mit einem mit Antriebsrädern (14) verbundenen Stirnrad (13) kämmt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Steuereinrichtung einen Schaltkreis umfaßt, der den jeweiligen Motoren (1, Z) zugeordnete Schalter (24, 25, 32, 32a, 33, 33a, 34), von denen jeder im Ansprechen auf ein Befehlssignal von einer entfernten Stelle über ein Funkfernsteuergerät (27, 35) an- und abschaltbar ist, enthält.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis einen zwischen die zu den positiven Polen des ersten sowie zweiten Motors (1, 2) geführten Leiter geschalteten Widerstand (26), der einen Strom geringer Größe zum zweiten Motor (2) fließen läßt, wenn allein der erste Motor (1) betätigt ist, umfaßt.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungssperre (31) umfaßt:

- einen an der Abtriebswelle (2a) des zweiten Motors (2) angebrachten Metallring (31a),

- eine an eine Steuereinrichtung zur Betätigung des ersten sowie zweiten Motors (1, 2) elektrisch derart angeschlossene Elektromagnetspule (31b), daß sie bei unbetätigtem ersten Motor einen Erregerstrom empfängt, und

- einen in der Magnetspule (31b) angeordneten Magnetkern (31c), dessen vordere Stirnfläche in nächster Nähe zum Metallring (31a) liegt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungssperre ein Klinkenrad (40), dasan einem mit dem zweiten Motor (2) in Verbindung stehenden Stirnrad (7) einstückig ausgebildet ist, und

eine mit dem Klinkenrad durch die Kraft einer Feder (42) bei unbetätigtem zweiten Motor (2) in Eingriff gelangende Klinke (41) umfaßt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungssperre eine zwischen die Abtriebswelle des zweiten Motors (2) und ein dieser zugeordnetes Abtriebsritzel (6), das mit dem zweiten Stirnrad (7) kämmt, eingesetzte nockenbetätigte, als Einweg-Übertragungseinrichtung arbeitende Kupplung umfaßt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umdrehungssperre eine mit der Abtriebswelle des zweiten Motors (2) verbundene Schnecke und ein mit dieser in Eingriff befindliches, das zweite Stirnrad (7) bildendes Schneckenrad umfaßt.