DE509273C - Elektrisches Getriebe, insbesondere fuer Fahrzeugantrieb - Google Patents

Description

Ein vorteilhaftes Mittel zur Gewinnung einer stetig veränderlichen Übersetzung zwischen einer mit ungenügend regelbarer Drehzahl treibenden und einer andern Welle, die mit weitgehend veränderlicher Drehzahl getrieben werden soll, bildet die elektrische Übertragung mittels Generator und Motor. U. a. sucht man namentlich für Fahrzeugantriebe mit Brennkraftmaschinen dieses Mittel nutzbar zu machen. Um hierbei außer dem Drehmoment des Elektromotors auch das des zugehörigen Stromerzeugers an der gtriebenen Welle auszunutzen, kann man bekanntermaßen bei diesem, vorteilhafter noch bei beiden Maschinen, außer dem Anker auch den Feldmagneten drehbar (umlaufend) anordnen und den einen von diesen beiden Teilen mit der getriebenen, den andern mit der treibenden Welle kuppeln.

Ein Ausführungsbeispiel für ein in seinen Grundzügen bekanntes elektrisches Getriebe der letzten Art ist in Bild 1 der Zeichnung schematisch dargestellt; es besteht grundsätzlich aus zwei als Generator und Motor wirkenden Maschinen, bei denen außer den gegeneinandergeschalteten Gleichstromankern auch die mit Gleichstrom erregten Feldmagnete umlaufend angeordnet, zwei von diesen vier Hauptbestandteilen mit der getriebenen und zwei andere mit der treibenden Welle gekuppelt sind, und zwar so, daß im Betriebe bei der einen Maschine Anker und Feldmagnet im gleichen Drehsinn (gleichläufig), bei der andern einander entgegen (gegenläufig) bewegt werden. Für die Wirkung ist hierbei wesentlich, daß der Schlupf zwischen Feldmagnet und Anker in der ersten Maschine mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit abnimmt und sich schließlich umkehrt, dagegen in der zweiten Maschine mit der Fahrgeschwindigkeit von einem bestimmten Anfangswert ausgehend wächst. Man kann bekanntermaßen derartige Änderungen des Schlupfes mit der Fahrgeschwindigkeit allgemein auch bei regelrechter feststehender Anordnung des Feldmagneten dadurch erzie- · len, daß man die entsprechende (veränderliche) Drehzahl für den Anker mittels eines Umlaufräderwerks aus den beiden Geschwindigkeiten der treibenden und der getriebenen Welle ableitet, indem man den einen Wellenstumpf eines solchen Räderwerks (Differentialgetriebes) mit der treibenden, den zweiten mit der getriebenen Welle und den dritten mit dem betreffenden Anker kuppelt. Bei Übertragung dieser Maßnahme auf den vorliegenden Fall wäre jede der beiden Getriebemaschinen solcherart auf gleiche Weise mit einem Umlaufräderwerk zu verbinden und deren Kupplung mit der treibenden und der getriebenen Welle ähnlich zu gestalten, wie im folgenden für die Maschinen mit um-

laufendem Feldmagneten dargestellt. Die Wirkung ist, insbesondere auch hinsichtlich der an der treibenden und getriebenen Welle auftretenden^ Drehmomente,, für beide Ausfiihrungsarten genau die gleiche. Der Einfachheit halber ist im folgenden ausschließlich die Anordnung mit umlaufenden Feldmagneten zugrunde gelegt. In dem gewählten Beispiel (Bild i) werden von der treibenden Welle ι z. B. über Zahnräder 2, 3 die beiden um die Ankerwellen 11, 12 drehbar gelagerten Magnetgehäuse 7, 8 der beiden (einander gleichen) Gleichstrommaschinen B und C in übereinstimmendem Drehsinn und mit gleieher Geschwindigkeit angetrieben. Die Wellen 11, 12 mit den regelrecht ausgeführten Ankern 9, 10 sind mit einer beispielsweise zu treibenden Fahrzeugachse oder Blindwelle 6 über symmetrisch angeordnete Kegelräderpaare 4, 5 gekuppelt, so daß sie in einander entgegengesetztem Drehsinn umlaufen, wenn 6 in Bewegung gesetzt wird. Für Gleichstrombetrieb müssen die auf den Stromwendern 13, 14 schleifenden (nicht dargestellten) Bürsten mit den Magnetgehäusen 7, 8 umlaufen; der Erreger- und Arbeitsstrom ist an diesen über Schleifringe 15 zu- und abzuführen. Möglich ist auch ein Betrieb, bei dem als Arbeitsstrom (mehrphasiger) Wechselstrom über feststehende Stromwanderbürsten zu- und abgeführt wird. In dem dargestellten Beispiel mögen die Feldmagnete fremderregt und die Anker unmittelbar gegeneinandergeschaltet sein.

Wird bei Stillstand der Anker 9, 10 der umlaufende Feldmagnet 7 der Maschine B stark und der gleicherweise umlaufende Feldmagnet 8 der Maschine C um weniges schwächer erregt, so entsteht bekanntlich in Anker 9 eine bestimmte und in 10 eine um weniges kleinere EMK. Der Unterschied beider treibt einen Arbeitsstrom durch die beiden gegeneinandergeschalteten Anker. Dieser Strom liefert im Verein mit dem bei beiden Maschinen starken Erregerfeld ein kräftiges Drehmoment. Dieses ist in Maschine B, die als Generator wirkt, so gerichtet, daß es den Umlauf des Magnetgehäuses 7 zu hemmen und den Anker 9 im Drehsinn von 7 zu beschleunigen sucht; in Maschine C, die als Motor wirkt, da ihr die Spannung von B aufgedrückt wird, sucht das Drehmoment das Magnetgehäuse in seinem Drehsinn und den Anker 10 in entgegengesetzter Richtung zu beschleunigen. Die auf die Magnetgehäuse 7, 8 ausgeübten Drehmomente sind hiernach entgegengesetzt gerichtet; an der treibenden Welle 1 wirkt — im Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 3, 2 — nur der Unterschied jener Drehmomente. Die Anker 9, 10 werden in einander entgegen-

gesetztem Sinne angetrieben, nämlich 9 im Drehsinn von 7 und Anker 10 entgegen dem mit 7 gleichlaufenden Magnetgehäuse 8. Auf die getriebene Welle 6 üben sie hierbei über ₆-die symmetrisch angeordneten Kegelräderpaare 4, 5 und in entsprechendem Übersetzungsverhältnis gleichgerichtete Drehmomente aus; an Welle 6 wird also die Summe des Motor- und Generatordrehmoments nutzbar. Setzt sich Welle 6 in Bewegung, so laufen die Anker 9 und ι ο um, und zwar 9 im Drehsinn des zugehörigen Magnetgehäuses 7 und 10 diesem, 8, entgegen.

Die hierbei auftretenden Geschwindigkeits-Verhältnisse sind in Bild 3 veranschaulicht. Auf eine waagerechte NuÜinie bezogen, ist mit η die beispielsweise als gleichbleibend angenommene Drehzahl der Feldmagnete 7, 8, mit m die Umlaufzahl des Ankers 9 und mit / _8c diejenige des Ankers 10 in Abhängigkeit von der mit m verhältnisgleichen Fahrgeschwindigkeit dargestellt. Bei gegebener Erregung von 7 und 8 entspricht die Spannung des Ankers 9 dem Geschwindigkeitsunterschied _g (Schlupf) η—m, die Spannung von 10 der Summe l-\- n. Zur Gewinnung eines kräftigen Drehmoments ist im allgemeinen die gleichläufig arbeitende Maschine B, die beim Anlauf als Generator wirkt, unveränderlich _go voll zu erregen. Ihre Spannung verläuft alsdann z. B. nach Linie E, Bild 4 (bezogen auf eine waagerechte Nullinie). Die gegenläufig mit dem Schlupf l-\-n arbeitende Maschine C, die beim Anlauf als Motor wirkt, _9£. muß eine etwa nach Linie G verlaufende Spannung liefern, damit der durch Schraffur hervorgehobene Spannungsunterschied E-G einen Arbeitsstrom von geeigneter Stärke durch die Ankerwicklungen treibt. Zur Erzeugung _log eines derartigen Verlaufs von G beim Schlupf l-\-n gehört eine etwa nach Linie F (Bilds) verlaufende bzw. einzuregelnde Erregerfeldstärke bei Maschine C. Man muß also mit wachsender Fahrgeschwindigkeit die Erregung des Feldmagneten 8 zunächst rasch vermindern, womit bei gegebenem Ankerstrom an der getriebenen Welle ein abnehmendes Drehmoment nutzbar und an der treibenden ein ansteigendes erforderlich wird. Durch _iig geeignete Abstimmung der Generatorspannung E und Motorgegenspannung G, deren Unterschied die Ankerstromstärke bestimmt, kann man auch diese ändern, um das Drehmoment den praktischen Erfordernissen entsprechend zu regeln. Bekanntermaßen; läßt sich die getriebene Welle bis über Gleichlauf von Anker 9 und Magnetgehäuse 7, also bis über m = n hinaus beschleunigen, indem man kurz zuvor, etwa bei m=x, das Motorfeld 8 _lao bis zum Verschwinden schwächt und alsdann umkehrt. Hiermit tauschen Maschine B

und C ihre Rollen als Generator und Motor; die Spannung wechselt zunächst in der einen Maschine C infolge der Umkehrung des Feldes und kurz darauf in der andern B infolge} der Umkehrung der Relativbewegung von Anker und Feldmagnet ihr Vorzeichen. Die Leistungsübertragung wird hierbei nicht unterbrochen. Beim Durchgang des einen Magnetfeldes durch Null ist das Drehmoment ίο der andern Maschine allein vorhanden; in dem anschließenden, theoretisch unbegrenzten Geschwindigkeitsbereich tritt an der treibenden Welle die Summe, an der getriebenen der Unterschied des Generator- und t5 Motordrehmoments auf.

Bei einem Getriebe -,der beschriebenen, grundsätzlich bekannten Art steht also beim Anlauf an der getriebenen Welle annähernd das volle, bei der gegebenen Maschinengröße überhaupt erzielbare Drehmoment beider Maschinen und ein großer Bereich einer verlustlosen Geschwindigkeitsregelung (durch Andern der Erregung) zur Verfügung. Hiernach läßt sich mit einem gegebenen Werkstoffaufwand eine wesentlich größere Leistung übertragen als bei andern Anordnungen. Der mit wachsender Fahrgeschwindigkeit abnehmende Verlauf des nutzbaren Drehmoments genügt den praktischen Erfordernissen. Die Ausnutzung der wirksamen Werkstoffe kann auch sehr leicht durch eine von der Fahrgeschwindigkeit unabhängige Kühlung noch gesteigert werden; denn man hat in jeder der beiden Maschinen einen ständig schnell umlaufenden Bauteil 7, 8 zur Verfügung, den man mit Lüfterflügeln versehen kann, um in einfachster Weise dauernd einen Kühlluftstrom durch die Maschinen zu fördern. Dies kommt der Wirkung einer Fremdlüftung gleich, wie sie sonst mit umständlicheren Mitteln z. B. bei den unter ähnlichen Verhältnissen arbeitenden Bahnmotoren gern verwendet wird, um die Leistung bei gegebener Maschinengröße zu steigern. Diese Eigenschaften verleihen dem Getriebe wesentliche Vorzüge gegenüber der zu dem vorliegenden Zweck gebräuchlichsten Anordnung mit regelrechtem Generator und Motor in Leonardschaltung. Gegenüber sonstigen Getriebeanordnungen mit einem umlaufenden, mit der treibenden Welle gekuppelten Generatorteil ergibt die Ausführung mit zwei gleichläufigen und zwei gegenläufigen drehbaren Generator- und Motorteilen ebenfalls eine vorteilhaftere Werkstoffausnutzung. Ferner ist sie elektrisch vollkommen umsteuerbar; denn je nach der gewünschten Drehrichtung ist lediglich die eine oder die andere Maschine vom Anlauf an stärker zu erregen. Schließlich läßt sich die hier beschriebene Anordnung verhältnismäßig einfach aus gangbaren Bauformen zusammenstellen.

Der Ausnutzung dieser Vorzüge steht jedoch die Schwierigkeit im Wege, daß zur geeigneten Abstimmung der Generator- und Motorspannung bei jeder Fahrgeschwindigkeit eine genaue Einstellung der Erregung für die eine Maschine erforderlich ist, wobei das Getriebe eine wenig nachgiebige Kraftübertragung liefert. Diese Übelstände beruhen darauf, daß sich der Schlupf beim Generator und Motor stets zugleich in entgegengesetztem Sinne ändert und beide Maschinen praktisch am besten mit gleichen Erregerwicklungen auszurüsten sind, weil die Art ihrer Erregung zum Umsteuern vertauscht wird. Jedenfalls ergeben sich bei nicht sorgfältiger oder nicht genügend feinstufiger Regelung sehr leicht starke Abweichungen von der geeigneten Arbeitsstromstärke und damit u. U. schädliche Überlastungen der zumal beim Anlauf mit Strom und Spannung hoch beanspruchten Stromwender; zugleich treten unerwünschte Schwankungen des übertragenen Drehmoments ein, die eine ungleichmäßige und unwirtschaftliche Ausnutzung der Antriebsmaschine und Überanspruchungen aller Übertragungsglieder zur Folge haben können.

Um die erwähnte Schwierigkeit zu beseitigen und dadurch die beschriebene Getriebeanordnung mit ihren sonstigen Vorzügen praktisch verwertbar zu machen, ist nach der Erfindung vorgesehen, daß, während die gleichläufig arbeitende Maschine der Regel nach unveränderlich voll, jedenfalls unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit erregt wird, bei der gegenläufig arbeitenden Maschine die Erregung selbsttätig von der Fahrgeschwindigkeit beeinflußt und stetig zu der Spannung der gleichläufig arbeitenden Maschine passend eingestellt wird. Die Erregung der gegenläufig arbeitenden Maschine ist hierzu grundsätzlich im umgekehrten Sinne wie die Fahrgeschwindigkeit zu ändern, also vom Anlauf aus von einem Höchstwert ab zu verringern, gegebenenfalls bis zu Null zu vermindern und anschließend im entgegengesetzten Sinne wieder zu verstärken, no

Die derartige Regelung der Erregung in selbsttätiger Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit erfolgt nach der Erfindung grundsätzlich dadurch, daß eine die wirksame Erregerspannung beeinflussende Maschine ihre Drehzahl bzw. ihren Schlupf, zwangläufig mit der Fahrgeschwindigkeit ändert. Aus allgemein bekannten Ausführungsmöglichkeiten für dieses Mittel ergeben sich verschiedene praktische Lösungen. Die Maschine, welche die Erregerspannung beeinflußt, kann hiernach die gleichläufig arbei-

tende Hauptmaschine "B oder eine Hilfsmaschine sein, sie kann die gegenläufig arbeitende Hauptmaschine C unmittelbar oder aber eine diese erregende Hilfsmaschine erregen; sie kann schließlich auch eine veränderliche, mit der Fahrgeschwindigkeit wachsende Gegenspannung gegen eine feste Spannung liefern, so daß der Unterschied dieser beiden Spannungen, der alsdann bei zunehto mender Fahrgeschwindigkeit abnimmt, die veränderliche Erregerspannung für die gegenläufig arbeitende Hauptmaschine ergibt. Mittel, um die Drehzahl bzw. den Schlupf der betreffenden Maschine zwangläufig mit der Fahrgeschwindigkeit zu ändern, sind an sich bekannt und werden weiterhin an Hand von Beispielen erläutert; sie beruhen .allgemein auf einer Kupplung mit der getriebenen Welle.

Bekanntlich bietet eine selbsttätige Regelung an sich Vorteile durch Verhütung von Bedienungsfehlern und günstige Ausnutzung der Maschinen, zumal wenn die Regelung stetig erfolgt. Die zur selbsttätigen Regelung bei andern elektrischen Getrieben bekannten Verfahren beruhen allgemein auf einer Erhöhung der Generatorspannung mit der Fahrgeschwindigkeit von einem ursprünglich kleinen Wert aufwärts, z. B. durch Zusammenstellung eines mit mehr oder weniger nachgiebiger Drehzahl arbeitenden Nebenschlußgenerators mit einem Hauptstrommotor, ferner durch Gegenverbunderregung (Gegenkompoundierung) des Generators oder seiner Erregermaschine. In beiden Fällen wird die Erregung des Generators durch den stark veränderlichen Arbeitsstrom beeinflußt. Bekannt ist auch die Gewinnung einer mit der Fahrgeschwindigkeit wachsenden zusätzlichen Er reger spannung für den Generator mittels einer mit der getriebenen Welle gekuppelten Maschine. Für ein Getriebe der beschriebenen Art sind jedoch diese Mittel nicht verwendbar, weil sich hier Generator- und Motorschlupf zwangläufig in entgegengesetztem Sinne ändern, ferner weil man zur Gewinnung eines möglichst kräftigen Drehmoments schon beim Anlauf für den Generator eine starke Erregung braucht; auch kann man durch die praktisch geringen Änderungen des Arbeitsstromes die Erregung nicht in dem erforderlichen Grade beeinflussen. Für den Motor braucht man beim Anlauf ebenfalls eine starke Erregung, die dann mit wachsender Fahrgeschwindigkeit rasch zu vermindern und gegebenenfalls umzukehren ist; auch hierzu eignen sich die bekannten Verfahren und Mittel zur selbsttätigen Regelung nicht.

Der für die gegenläufig arbeitende Maschine erforderliche Verlauf der Erregerfeldstärke nach Linie F (Bild 5) läßt sich näherungsweise mit Hilfe der von der gleichläufig arbeitenden Maschine gelieferten Spannung E (Bild 4) gewinnen, indem man diese entweder unmittelbar zur Erregung der andern Hauptmaschine oder zur Erregung einer kleineren Erregermaschine bekannter Art benutzt, gegebenenfalls nach Abdrosselung einer Teilspannung in einem Vorschaltwiderstand. Damit hierbei das Feld der betreffenden Maschine bereits bei einer Geschwindigkeit m <in zu Null wird, wie dies nach) vorangegangenen Erläuterungen erforderlich ist, kann man für die Erregermaschine neben der Erregung mit der Spannung E noch eine unveränderliche oder willkürlich einstellbare Fremderregung benutzen, die im Bereich, m <C 11 die entstehende Spannung schwächt und bereits bei einem geeigneten Wert m < η zu Null werden läßt. Um ferner die Wirkung des mit der Fahrgeschwindigkeit zunehmenden Schlupfes l-\-n von Maschine C auszugleichen, die den Verlauf der Spannung O unrichtig beeinflußt, kann man die mit der Spannung E erregte Erregermaschine von C mit einem mit wachsender Fahrgeschwindigkeit abnehmenden Schlupf arbeiten lassen. Man kann zu diesem Zweck jene Erregermaschine ebenfalls mit umlaufendem Feldmagneten ausrüsten, diesen mit der treibenden und den zugehörigen Anker mit der getriebenen Welle kuppeln. Ein anderes Mittel besteht in der Verwendung eines Umlaufgetriebes, mittels dessen man bekanntermaßen aus den beiden Geschwindigkeiten der treibenden und der getriebenen Welle eine dritte mit der Fahrgeschwindigkeit abnehmende Geschwindigkeit für den Anker jener Erregermaschine ableiten kann, die dann einen regelrecht feststehenden Feldmagneten behält. Damit in beiden Fällen der Anker der Hilfsmaschine oder das zugehörige Umlaufräderwerk beim Umsteuern des Getriebes den richtigen Drehsinn behält, ist der betreffende Teil alsdann z. B. mechanisch von Welle 11 auf Welle 12 umzukuppeln. Die Erregung der gegenläufig arbeitenden Hauptmaschine C kann also mit gangbaren Mitteln selbsttätig so geregelt wer- no den, daß sich die Spannung dieser Maschine demjenigen Verlauf nähert, den der durch gleichbleibende Erregung und die mit wachsender Fahrgeschwindigkeit abnehmende Schlüpfung η — tn der gleichläufig arbeitenden Hauptmaschine B gegebene Verlauf von deren Spannung E bedingt.

Als zuverlässiges und einfaches Mittel zu diesem Zweck ist jedoch nach der Erfindung insbesondere vorgesehen, daß in den Stromkreis einer für die gegenläufig arbeitende Maschine C verwendeten Fremderregung, der

an eine et'wa gleichbleibende oder willkürlich einstellbare, von der Fahrgeschwindigkeit unabhängige Spannung e gelegt ist, ein kleiner Doppelschlußmotor D eingeschaltet wird, dessen Drehzahl der Fahrgeschwindigkeit verhältnisgleich ist; praktisch hat man ihn zu diesem Zweck mit der getriebenen Welle auf irgendeine beliebige Weise zu kuppeln. Die vom Erregerstrom für Maschine C durchflossene Hauptstromwicklung dieser Hilfsmaschine ist so zu schalten, daß sie vom Anlauf bis zur Umkehrung jenes Stromes im gleichen Sinne wie die daneben vorhandene Fremderregung der Hilfsmaschine D wirkt.

Diese Fremderregung kann ebenso wie diejenige für die gleichläufig arbeitende Hauptmaschine B und wie die dem Fremderregerstromkreis der gegenläufig arbeitenden Maschine C aufgedrückte Spannung e von einer

ao mit der treibenden Welle gekuppelten Erregermaschine A bekannter Art geliefert werden; für alle diese Zwecke ist eine etwa gleichbleibende oder willkürlich einstellbare Spannung zu verwenden. Die Spannung eines in der beschriebenen Weise betriebenen Doppelschlußmotors (Hilf smaschine D) verläuft in Abhängigkeit von der Drehzahl bekanntermaßen etwa nach Linie g (Bild 6), d. h. sie steigt vom Anlauf aus zunächst rasch an, erreicht bei einer bestimmten Geschwindigkeit χ die aufgedrückte Spannung e und übersteigt diese bei weiterer Drehzahlerhöhung noch allmählich. Der (durch Schraffur hervorgehobene) Spannungsunterschied e-g bzw. g-e ist bei der getroffenen Anordnung zur Erregung der gegenläufig arbeitenden Hauptmaschine C nutzbar; sein Verlauf und damit auch der Verlauf der Erregerstromstärke für C ist dem idealen Verlauf der Erregerfeldstärke/⁷ (Bilds) ähnlich, der Einfluß der Sättigung läßt sich berücksichtigen.

Die Schaltung ist in Bild 2 schematisch dargestellt. Die beispielsweise mit der treibenden Welle ι gekuppelte Erregermaschinen!, die zugleich für Nebenzwecke, als Lichtmaschine und Anwurfmotor, benutzt werden kann, speist unmittelbar die Fremderregung (Wicklung 17) der gleichläufig arbeitenden Hauptmaschine B (über 26, 28, 15), ebenso die Fremderregung (Wicklung 23) der mit der getriebenen Welle 6 gekuppelten Hilf smaschine D und ferner über deren Hauptstromwicklung 24 und Anker 25 die Fremderregung (Wicklung 18) der gegenläufig arbeitenden Hauptmaschine C. Bei gegebener Erregerspannung e und gegebener Antriebsdrehzahl« ist die von Maschine D gelieferte Spannung g, folglich auch e-g oder g-e (Bild 6) und damit die Erregung der Hauptmaschine C im wesentlichen nur von der Fahrgeschwindigkeit abhängig; diese bzw. der Schlupf t -J- η bestimmt mit der Erregung hiernach auch die von C gelieferte Spannung G. Ebenso ist die von der gleichläufig arbeitenden Hauptmaschine B gelieferte Spannung E bei gegebener Erregerspannung e und Antriebsdrehzahl η durch die Fahrgeschwindigkeit bzw. den Schlupf ti — m bestimmt. Der für die Arbeitsstromstärke maßgebende Spannungsunterschied E-G bzw. G-E ändert sich dabei mit der Fahrgeschwindigkeit nur wenig, weil G annähernd nach dem in Bild 4 dargestellten idealen Verlauf, also 'stets wenig verschieden von E, eingeregelt wird. Die Erregung von Maschine B und C und damit deren Spannungen lassen sich neben, der selbsttätigen Regelung noch willkürlich durch einen Regulierwiderstand 26 beeinflussen, mit dem entweder der Widerstand in dem Stromkreis über Wicklung 17 verringert und in demjenigen über Wicklung 18 erhöht wird oder umgekehrt. Hiermit kann man die Generatorspannung erhöhen und gleichzeitig die Motorgegenspannung vermindern oder umgekehrt, also den Unterschied beider und damit den Arbeitsstrom und das übertragene Drehmoment auch willkürlich ändern; der Anlaßvorgang spielt sich im übrigen dann nach wie vor selbsttätig, jedoch mit geänderter Beschleunigung ab. Man kann mit dem Widerstand 26 den Spannungsunterschied E-G bzw. G-E zu Null machen oder auch umkehren, letzteres z. B., um mit dem Getriebe ein Bremsmoment zu übertragen; die selbsttätige Einregelung einer begrenzten Arbeitsstromstärke bleibt auch hierbei wirksam. In jedem Falle wirkt die selbsttätige Regelung auf den relativen Verlauf des Drehmoments, das an der getriebenen Welle 6 bei geringerer Fahrgeschwindigkeit größer, bei größerer kleiner ist; sein absoluter Wert läßt sich jedoch in jedem Betriebszustand willkürlich einstellen. Die selbsttätige Regelung sichert dabei eine stetige Kraftübertragung und schützt den Maschinensatz, insbesondere durch die Begrenzung der Arbeitsstromstärke auch in elektrischer Hinsicht, vor Überlastung. Zum Leerlauf kann der Arbeitsstrom durch ein Schütz 16 unterbrochen werden. Zum Umsteuern der getriebenen Welle ist zweckmäßig mittels des Polwechslers 28 die Erregung 'der beiden, Hauptmaschinen (Wicklung 17 und 18) zu vertauschen, womit diese ihre Rollen als Generator und Motor wechseln, der Arbeitsstrom und damit die Drehmomente sich umkehren. ,'Gleichzeitig ist mittels des 'Pol-. Wechslers 27 der Anker 2 5 der Maschine Z> umzupolen, weil er seine Drehrichtung wechselt. Naturgemäß sind die Schaltvorrichtungen 16, 26, 27 und 28 in geeigneter Weise zu vereinigen.

Um den zwischen den Ankern 9 und 10 fließenden Arbeitsstrom noch zuverlässiger zu regeln und zu begrenzen, auch wenn die Verhältnisse z. B. durch Schwankungen der Antriebsdrehzahl, die nach der Umkehrung eines Magnetfeldes in Erscheinung tretende Remanenz oder sonstige Umstände gestört werden und die Spannung von Maschine C demgemäß zu viel von <iem idealen Verlauf nach Linie O (Bild 4) abweichen würde, ist schließlich nach der Erfindung für ein der Regel entsprechend mit Gleichstrom arbeitendes Getriebe noch eine zusätzliche Beeinflussung der Spannungen von Maschine B und C durch die Arbeitsstromstärke vorgesehen; diese vermindert danach, wenn sie ansteigt, selbsttätig den wirksamen Spannungsunterschied E-G bzw. G-E und erhöht ihn, wenn sie abnimmt. Hierzu dienen die so beiden Hauptstromwicklungen 19 und 20 bei den Maschinen B und C (Bild2). Diese Wicklungen sind so zu schalten, daß bei der gleichläufig arbeitenden Maschine B die Hauptstromerregung der Fremderregung (Wicklung 17) entgegen, bei der gegenläufig arbeitenden Maschine C vom Anlauf bis zur Umkehrung der Fremderregung (Wicklung 18) mit dieser im gleichen Sinne wirkt. Im Geschwindigkeitsbereich m < x (Bild 4) wird hiernach bei steigendem Arbeitsstrom die Generatorspannung von Maschine B vermindert und zugleich die Motorgegenspannung von C erhöht, der Unterschied beider also stark verkleinert und dadurch der Strom begrenzt. Die Wirkung der Hauptstromerregung, die im Verhältnis zu der Fremderregung nur schwach zu sein braucht, ist im übrigen abhängig von der Schlüpfung. Da sich diese bei Maschine C mit der Fahrgeschwindigkeit um ebensoviel vergrößert wie sie sich bei Maschine B verkleinert, bleibt der Gesamterfolg im ganzen Regelungsbereich, auch für m > π, der gleiche. Ebenso bleibt die Wirkung der zusätzlichen Haupt-Stromerregung beim Übergang auf Bremswirkung oder beim Umsteuern des Getriebes ohne Umschaltung erhalten, weil hierbei auch der Strom über 9-10-20-19 seine Richtung wechselt. In Bild 7 ist ein Beispiel für den Spannungsverlauf bei der zuletzt beschriebenen Anordnung dargestellt. Bei alleiniger Wirksamkeit der Fremderregung (Wicklung 17, 18, Bild 2) würde Maschine B die Spannung E, Maschine C die Spannung G liefern, die mit ausgezogenen Linien gezeichnet sind. Linie G möge erheblich von dem idealen Verlauf nach Bild 4 abweichen. Durch die zusätzliche Hauptstromerregung wird Spannung G in G' (strichpunktiert), ebenso die linear verlaufende Spannung E in E' verändert. Wirksam bleibt der Spannungsunterschied E'-G' bzw. G'-E'; dieser wird um so kleiner, je größer die durch die Hauptstromerregung (Wicklung 19, 20) bewirkte Abweichung der Spannungen E' und G' von E und G wird, und umgekehrt. An sich ist die* zuvor beschriebene Benutzung der Hauptstromerregung mit deren sonst bekannten Verwendungsarten verwandt. Ihre Verbindung mit den angegebenen Mitteln zur selbsttätigen Regelung eines Getriebes der vorliegenden besondern Art stellt jedoch für dieses eine neue, wesentliche Verbesserung dar. Die Beeinflussung der Spannung durch die Arbeitsstromstärke, welche die Haupt-Stromerregung bewirkt, kann hier nur zusätzlich neben einer unmittelbaren Beeinflussung durch die Fahrgeschwindigkeit benutzt werden, wozu man für die gegenläufig arbeitende Maschine die stark veränderliche, zweckmäßig durch besondere Hilfsmittel selbsttätig geregelte Fremderregung braucht.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Elektrisches Getriebe, insbesondere für Fahrzeugantrieb, bestehend aus zwei mit ihren Gleichstromankern gegeneinander geschalteten, mit Gleichstrom erregten Maschinen, von denen die eine mit einem bei zunehmender Fahrge- go schwindigkeit abnehmenden Schlupf (z. B. mit gleichläufig zum Anker umlaufenden Feldmagneten), die andere mit einem mit der Fahrgeschwindigkeit wachsenden Schlupf (z.B. mit gegenläufig zum Anker umlaufenden Feldmagneten) arbeitet, dadurch gekennzeichnet, daß bei bekannter, der Regel nach ständig starker (Fremd-) Erregung der gleichläufig arbeitenden Maschine (B) die Erregung für die gegenläufig arbeitende Maschine (C) selbsttätig mit wachsender Fahrgeschwindigkeit allmählich geschwächt und gegebenenfalls umgekehrt wird, dadurch, daß eine die wirksame Erreger spannung für diese Maschine (C) beeinflussende Gleichstrommaschine ihre Drehzahl zwangläufig mit der Fahrgeschwindigkeit ändert.
2. 2. Elektrisches Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in no den Stromkreis einer für die gegenläufig arbeitende Maschine (C) vorgesehenen Fremderregung (Wicklung 18), der an eine etwa gleichbleibende Spannung gelegt ist, eine mit der getriebenen Welle (6) gekuppelte Hilfsmaschine (Doppelschlußmotor D) eingeschaltet ist, deren Hauptstromwicklung (24) im Anfahrbereich mit der daneben vorgesehenen, an einer etwa gleichbleibenden Spannung liegenden Fremderregung (Wicklung 23) im gleichen Sinne wirkt.

   3· Elektrisches Getriebe nach Anspruch ι und 2, gekennzeichnet durch eine zusätzliche Hauptstromerregung (Wicklung 19, 20) für die beiden Hauptmaschinen (B, C), die im Anfahrbereich bei der als Generator arbeitenden Maschine der Fremderregung entgegen, bei der als Motor arbeitenden Maschine mit der Fremderregung im gleichen Sinne wirkt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen