DE639717C

DE639717C - Einrichtung zur Schwungradspeicherung, insbesondere fuer Schienenfahrzeuge

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Publication number: DE639717C
Application number: DEK138415D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1935-06-28
Filing date: 1935-06-28
Publication date: 1936-12-11

Description

Schwungräder dienen zum Speichern mechanischer Arbeit. Ein Schwungrad nimmt bei Drehzahlsteigerung Arbeit auf und gibt bei Drehzahlminderung Arbeit ab. Läuft ein Wellenstrang mit konstanter Drehzahl und soll ihm mittels eines Schwungrades Arbeit entzogen oder zugeführt werden, so muß zwischen Schwungrad und Wellenstrang ein veränderliches Übersetzungsgetriebe geschaltet werden. Es ist bekannt, ein mechanisches Stufengetriebe für diesen Zweck zu verwenden. Dieses; hat jedoch den Nachteil, daß der Unterschied zwischen den einzelnen Stufen durch Schlupf ausgeglichen, werden muß. Infolge hoher Beanspruchung der Schaltkupplungen und des verlustreichen Arbeitens bewährten solche Anlagen sich nicht. Auch das Zwischenschalten einer rein elektrischen Zwischenübertragung ist besonders bei Fahrzeug-

ao betrieb, der bekanntlich in erster Linie für solche Speicheranlagen in Frage kommt, unwirtschaftlich, weil die elektrischen Maschinen zu schwer und die Umformungsverluste zu groß werden. Auch wurden Flüssigkeitskupplungen vorgeschlagen, die jedoch neben größeren Umformungsverlusten noch die wenig erwünschte Eigenschaft haben, daß die Energierichtung nicht mit einfachen Mitteln geändert werden kann.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, ein an sich bekanntes elektromechanisches Getriebe (z. B. nach Patent 612 823) zu verwenden. Dieses besteht aus einem dreigliedrigen. Umlaufrädergetriebe nebst mindestens zwei elektrischen Hilfsmaschinen, wobei das erste Glied mit dem Wellenstrang und einer elektrischen Maschine, das zweite Glied mit der anderen elektrischen Maschine und das dritte Glied mit dem Schwungrad in unmittelbarer oder mittelbarer Verbindung steht.

Dieser elektromechanische Antrieb gestattet die Verwendung kleiner elektrischer Maschinen. Soll beispielsweise das Speichervermögen des Schwungrades zu etwa ²/₃ ausgenutzt werden, so muß das Zwischengetriebe zwischen 60 und ioo°/₀ geregelt werden, die elektrischen Maschinen sind also nur für eine

Leistung von = 20 °/₀ der gewünschten höchsten Ausgleichleistung auszulegen. Da die übertragene elektrische Leistung nur einen Bruchteil der Gesamtleistung ausmacht, sind die elektrischen Verluste ebenfalls gering. Ein mechanisches Übersetzungsgetriebe ist ohnehin erforderlich, da das Schwungrad, um an Gewicht zu sparen, mit sehr hoher Drehzahl läuft. Hinzu kommt, daß das Umlaufrädergetriebe im Verhältnis zu einem Stirnradgetriebe mit fest angeordneten Achsen bei gleicher Leistung räumlich kleiner und im Gewicht geringer ausfällt. Die erforderliche hohe Herstellungsgenauigkeit ist entsprechend den heutigen Anforderungen mit Rücksicht auf den geräuscharmen Lauf ohnehin erforderlich. Die niedrigere Zahngeschwindigkeit spricht ebenfalls für das Umlaufrädergetriebe.

Für eine erfolgreiche Anwendung ist der

Aufbau des Getriebes von besonderer Bedeutung, was an Hand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden soll.

Abb. ι zeigt die Speicheranlage in einem Kraftfahrzeug, bei welcher besonderer Wert auf kleinen Grundriß und geringe Anzahl von Zahnrädern gelegt wurde. Das Speichergetriebe A steht über eine schaltbare Kupplung B und ein Kegelrädergetriebe C mit dem ίο Wellenstrang D in Verbindung. Der Wellenstrang verbindet den Fahrzeugmotor E mit dem Regelgetriebe F, welches bei gleicher Motordrehzahl dem Fahrzeug die gewünschte veränderliche Geschwindigkeit gibt, wobei von einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit an für den Anfahrvorgang konstante Leistung angestrebt wird. Da bei bestimmtem Anzugsmoment, beispielsweise dem Vierfachen des normalen, die erforderliche Antriebsleistung bis auf 25°/,, der Höchstgeschwindigkeit verhältnisgleich ansteigt, ist es wirtschaftlicher, anfänglich mit verminderter ansteigender Motordrehzahl zu fahren und erst nach Erreichen der vollen Motordrehzahl von 25 °/₀ der Fahrzeuggeschwindigkeit ab das Speichergetriebe einzuschalten. Das dem Speicher zu entnehmende Zuschußmoment wird erst allmählich erhöht.

Die Schaltung ist leicht so zu treffen, daß der Speicher erst entladen werden kann, wenn die höchste Brennstoffzufuhr zum Motor eingestellt ist. Auch ist es zweckdienlich, den Speicher erst wieder aufzuladen, wenn gebremst wird. Der Speicher soll nicht nur das Anfahren unterstützen, sondern auch beim Bremsen Energie rückgewinnen. Die Wirksamkeit des Speichers wird halb selbsttätig mittels eines einstellbaren Stromwächters geregelt. Der Strom, den die elektrischen Hilfsmaschinen führen, ist maßgebend für das Drehmoment. Verstellt man mit Hilfe eines Fußpedals in an sich bekannter Weise den Ansprechwert des Stromwächters, so regelt man die Leistungsübertragung. Als Fußpedal dient das Brennstoff- und das Bremspedal. Während des ersten Teils des Anfahrvarganges wird in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit der Stromwächter zusätzlich beeinflußt; Tachometer dynamo oderFliehkraftpendel begrenzen den jeweiligen Höchstwert. Die eigentliche Speicheranlage A ist wie folgt aufgebaut. Das dreigliedrige Umlaufrädergetriebe α besitzt zwei Sonnenräder. Das eine, a¹, steht über Bund C mit dem Wellenstrang D in Verbindung, das kleinere, a², mit dem Schwungrad b. Der Umlauf räderträger α³ trägt die auf gemeinsamer Achse sitzenden Umlauf räder α⁴, α⁵. Die eine elektrische Hilfsmaschine c sitzt auf der zu a¹ gehörigen Welle, die andere elektrische Hilfsmaschine d steht mittels einer Hohlwelle mit dem Planetenradträger a? in unmittelbarer Verbindung.

Durch Feldregeln der einen elektrischen Maschine, zweckmäßig c, wird erreicht, daß die beispielsweise konstant erregte Maschine d vci bekannter Weise ihre Drehzahl regelt und so zu der durch die Getriebeabstufung bedingten Grunddrehzahl eine kleine Drehzahl · addiert bzw. von dieser Drehzahl subtrahiert.

Die gleichachsige Bauart hat neben der geringen Räderzahl den Vorteil, daß beide Maschinen gut belüftet werden, wenn der gemeinsame Hauptlüfter zur Maschine c gehört. Durch Schutzrohre kann erreicht werden, daß bei senkrechter Anordnung das aus dem oben angeordneten Getriebegehäuse austretende öl nicht an die Maschinenwicklungen gelangt.

In dieser Hinsicht ist die niedrigere Bauart nach Abb. 2 vorteilhafter. Die Maschinen c und d sind nicht unmittelbar, sondern über Hilfsräder c¹ bzw. d¹ mit a¹ bzw. α³ verbunden. Das Schwungrad b ist oberhalb der elektrischen Maschinen c und d angeordnet, um eine gute Lagerung zu erreichen und das schnell lauf ende Schwungrad aus dem Getriebegehäuse herauszulegen. Ein Schutzrohr sorgt dafür, daß das aus dem Schwungradlager austretende öl direkt in das Getriebegehäuse gelangt, wo es zunächst die Lagerstellen und die Verzahnung des Umlaufrädergetriebes schmiert, um dann in einen gemeinsamen ölsumpf zu fließen.

Es ist auch angängig, die Maschine c mit der Welle D bzw. mit der Motorwelle zu verbinden oder für diese Maschine die bekannte unmittelbar gekuppelte Start- und Lichtmaschine zu verwenden, die natürlich in elektrischer Hinsicht dem erweiterten Verwendungszweck angepaßt sein muß. Der Schwungradspeicher kann ebenfalls zum Anwerfen des Fahrzeugmotors dienen, wie auch die Maschine c in der gezeichneten Anordnung als Lichtmaschine verwendbar ist. Bei Fortfall der Maschine c aus Abb. 2 fallen noch die Hilfsgetriebe c¹ und d¹ fort. Die Verbindungswelle α², b wird durch die Hohlwelle von d hindurchgeführt.

In Sonderfällen ist die Schaltkupplung B nicht erforderlich, nämlich dann, wenn der no Wellenstrang betriebsmäßig stets mit der gleichen Drehzahl läuft. An Stelle eines einzigen Schwungrades können natürlich auch deren mehrere vorgesehen sein.

Claims

Patentansprüche:

i. Einrichtung zur Schwungradspeicherung, insbesondere für Schienenfahrzeuge, bei welcher das Schwungrad über ein Schaltgetriebe mit dem Wellenstrang ver- no bunden ist, dem Arbeit zur Speicherung entzogen oder Arbeit aus dem Speicher

zugeführt werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe als elektromechanisches Getriebe ausgebildet ist, das aus einem dreigliedrigen Umlaufrädergetriebe und mindestens zwei elektrischen Hilfsmaschinen besteht.
2. Einrichtung nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufrädergetriebe neben dem Umlaufräderträger (α⁸) mit Umlaufrädern zwei Sonnenräder (α¹, α²) besitzt, von denen das eine (α¹) mit dem Wellenstrang und das andere (α²) mit dem Schwungrad (b) in Verbindung steht, wobei die eine elektrische Hilfsmaschine (d) auf den Umlaufräderträger (α³), die andere (c) auf das zuerst genannte Sonnenrad (α¹) arbeitet.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, *dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (0²), welches mit dem Schwungrad (b) in Verbindung steht, kleiner ist als das, welches . (α¹) mit dem Wellenstrang und der einen elektrischen Hilfs- · maschine (c) verbunden ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elek-

.' irischen Hilfsmaschinen (c, d), das Um-'-·■-'Jaufrädergetriebe (α¹ bis α⁵) und das .· Schwungrad (b) gleichachsig angeordnet > sind.
5. Einrichtung nach Anspruch i, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Hilfsmaschinen (c, d) zwischen Umlaufrädergetriebe (α¹ bis a⁵) und Schwungrad (b) angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Wellenstrang und elektromechanischen! Getriebe eine Schaltkupplung (B) liegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen