DE707361C

DE707361C - Electric vehicle drive with collector machine

Info

Publication number: DE707361C
Application number: DES125407D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Hans Kother
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1936-12-20
Filing date: 1936-12-20
Publication date: 1941-06-19

Description

Bei Fahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb durch Kollektormaschinen (Gleichstromoder Wechselstromkollektormotoren) wurde die Beobachtung ,gemacht, daß- zuweilen an bestimmten Stellen des Kollektors Zerstörungen auftreten, deren Verteilung mit der ganzen Polzahl oder Teilen davon in Beziehung steht. Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, solchen stellenweise auftretenden Kommutatorbeschädigungen vorzubeugen und statt dessen eine gleichmäßige, sich über den gesamten Kollektorumfang erstreckende Abnutzung herbeizuführen. Es wurde erkannt, daß die Zerstörungen auch mit regelmäßigen Ungleichföimigkeiten des Drehzahlverhältnisses von treibender und getriebener Welle zusammenhängen und daher wenigstens zum wesentlichen Teil auf solche Ungleichförmigkeiten zurückzuführen sind. Da die Ungleichförmigkeiten stets an der gleichen Stelle des Kollektors wirksam sind, ist es nicht zu verhindern, daß die der Zerstörung unterliegende Stelle sich verhältnismäßig schnell vergrößert und daß durch die zunehmende Vergrößerung der Schadensstelle die Ungleichförmigkeit der Kollektorabnutzung noch verstärkt wird. Die Zerstörung schreitet daher beschleunigt fort, so daß sie sich schon nach kurzer Zeit über mehrere Kollektorlamellen erstreckt. Man ist daher gezwungen, den Kollektor abzudrehen, um die Antriebsmaschine in einwandfreiem Betriebszustand zu halten und einem weiteren Fortschreiten der Zerstörung und unerträglich hohem Bürstenverschleiß vorzubeugen. Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt.In vehicles with an electric motor drive by collector machines (direct current or AC collector motors) the observation has been made that- at times on certain places of the collector destruction occur, their distribution with the whole Pole number or parts thereof is related. The invention sets itself the task of such to prevent local commutator damage and instead a uniform, spread over the entire To bring about wear extending over the collector circumference. It was recognized that the destruction also with regular irregularities in the speed ratio of driving and driven shaft are related and therefore at least essential Partly due to such irregularities. Because the irregularities are always effective at the same point on the collector, it cannot be prevented that the place subject to destruction increases relatively quickly and that due to the increasing enlargement of the damaged area the irregularity of the Collector wear is intensified. The destruction is therefore accelerated, so that after a short time it extends over several collector lamellas. One is therefore forced to turn off the collector to keep the prime mover in perfect working order To maintain operating condition and further progression of destruction and unbearable to prevent high brush wear. These disadvantages are eliminated by the invention.

Die Erfindung besteht darin, daß zwischen treibender und getriebener Welle zusätzlich ein an sich für den Antrieb entbehrliches Kraftübertragungsglied angeordnet wird, durch das eine stetige oder stufenweise selbsttätig oder von Hand bewirkte Winkelverdrehung der Wellen zueinander erfolgt. Diese Winkelverdrehung kann vor- oder rückwärts ge-The invention consists in that between the driving and driven shaft in addition a power transmission member that is not necessary for the drive is arranged by that is a constant or gradual automatic or manual angular rotation of the waves to each other. This angular rotation can be moved forwards or backwards

richtet sein und hat die Wirkung, daß die beanspruchte Stelle am Kollektor wandert; so daß die Beanspruchung nicht immer den gleichen Teil des Kollektors trifft, sondern auf einen größeren Bereich, gegebenenfalls auf den gesamten Kollektorumfang verteilt wird.be directed and has the effect that the stressed point on the collector moves; so that the stress does not always hit the same part of the collector, but rather over a larger area, possibly distributed over the entire circumference of the collector will.

Als Kraftübertragungsglieder können solche Bauelemente Verwendung finden, die eine ίο Winkelverdrehung der Wellen gegeneinander zulassen. Hierfür ist beispielsweise eine Flüssigkeitskupplung geeignet, weil sich mit einer solchen selbsttätig eine stetige Winkelverdrehung zwischen beiden Wellen erreichen läßt und weil außerdem eine Schwingungsübertragung durch Flüssigkeitskupplungen nicht möglich ist. Flüssigkeitskupplungen sind an sich auch bei Fahrzeugantrieben mit Elektromotoren bekannt. Sie dienten aber bisher nicht für den mit der Erfindung angestrebten Zweck. Es ist beispielsweise ein Antrieb bekannt, bei dem ein Elektromotor über eine Flüssigkeitskupplung und ein Kreuzgelenk eine Fahrzeugachse treibt. Die Flüssigkeitskupplung dient hier als Ersatz eines Stufenanlassers für den Elektromotor. Sie ist daher zu einem der bereits bekannten Zwecke von Flüssigkeitskupplungen vorgesehen und kann für den Antrieb nicht entbehrt werden. Bei einem solchen Antrieb kann selbst dann, wenn er mit einem Gleichstrommotor ausgerüstet wird, die Erfindungsaufgabe nicht auftreten, weil er bereits ein alle etwa durch das Kreuzgelenk hervorgerufenen Ungleichförmigkeiten unschädlich machendes Glied enthält. Nach der Erfindung soll dagegen nicht die bisher unerkannt gebliebene Schutzwirkung im Antrieb schon vorhandener Flüssigkeitskupplungen o. dgl. ausgenutzt werden, sondern es soll eine derartige Kupplung eigens zu dem Zweck der Verhütung der angegebenen Kollektorschäden hinzugefügt werden, ohne daß ein sonstiger zwingender Anlaß für ihren Einbau besteht.Such components can be used as the power transmission members, the one ίο Allow angular rotation of the shafts against each other. A fluid coupling, for example, is used for this purpose suitable, because with such a constant angular rotation between the two shafts can be achieved automatically and because, in addition, a transmission of vibrations through fluid couplings is not possible. Fluid couplings are also known per se in vehicle drives with electric motors. So far, however, they have not served the purpose of the invention Purpose. For example, a drive is known in which an electric motor has a fluid coupling and a universal joint drives a vehicle axle. The fluid coupling serves as a replacement for one Step starter for the electric motor. It is therefore for one of the already known purposes provided by fluid couplings and cannot be dispensed with for the drive. Such a drive can be used even if it is equipped with a DC motor will, the invention does not occur because he has already been through the unevenness caused by the universal joint harmless link contains. According to the invention, however, the previously undetected protective effect is not intended Liquid couplings or the like that are already present in the drive are used, but such a coupling should be specially designed for the purpose of preventing the specified collector damage, without any other compelling reason for their installation exists.

Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist in Fig. ι der Zeichnung dargestellt. Das etwa zweiteilige Gehäuse 1 der Flüssigkeitskupplung ist auf dem Wellenstumpf des elektrischen Antriebsmotors befestigt. Auf dem konischen Ende dieses Wellenstumpfes läuft auf Kugellagern 3, 4 der eine Teil 5 dieses Getriebes, der zweckmäßig so ausgebildet ist, daß das für die Übertragung benötigte Kreuzgelenk 6 mit der Kupplung ein einziges Bauelement bildet. Von besonderer Bedeutung ist, daß das in dem Getriebe enthaltene Füllmittel, z. B. Öl, nur bis zu der Höhe h aufgefüllt zu werden braucht. Diese ölmenge wird ohne besondere Pumpen nur durch die schon beim Anlaufen auftretenden Fliehkräfte durch die Öffnung 7 dem Kreislauf zugeführt und erreicht bei Betrieb etwa die zylindrisch ausgebildete Spiegelhöhe h', während im Stillstand das Öl bis zu dem ebenen Spiegel A absinkt. Baut man also die Kupplung mit dem zu h und K gehörigen größeren Durchmesser, so kann die zwischen dem treibenden und getriebenen Teil vorgesehene Dichtung 8, da sie nur gegen Spritzöl abzudichten braucht, einfach ausgebildet sein.Such an embodiment is shown in Fig. Ι of the drawing. The approximately two-part housing 1 of the fluid coupling is attached to the stub shaft of the electric drive motor. On the conical end of this stub shaft runs on ball bearings 3, 4 of one part 5 of this transmission, which is expediently designed so that the universal joint 6 required for the transmission forms a single component with the coupling. It is of particular importance that the filler contained in the transmission, e.g. B. Oil, only needs to be topped up to the height h. This amount of oil is fed to the circuit through the opening 7 without special pumps only by the centrifugal forces already occurring during start-up and, during operation, reaches approximately the cylindrically designed level h ', while the oil sinks to the level level A at standstill. If the coupling is built with the larger diameter associated with h and K , then the seal 8 provided between the driving and driven part can be of simple design, since it only needs to be sealed against splash oil.

In Fig. 2 ist ein weiteres Kraftübertragungsglied dargestellt, durch dessen Anwendung die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zufriedenstellend gelöst werden kami. Andern Lagerschild 9 ist eine durch den Elektromagneten 10 beispielsweise in Abhängigkeit vom Motorstrom Jm oder von der Fahrschalterstellung gesteuerte Scheibenkupplung 11 mit den Haftflächen 12 der Kupplungshälften 13 und 14 vorgesehen. Bei stromlosem Elektromagneten 10 können sich die Kupplungshälften 13 und 14 gegeneinander bewegen, so daß der Einfluß der ungleichförmigen Bewegung unterbunden ist. Bei unter Strom laufendem Motor ist sofort auch die Kupplung eingeschaltet, jedoch nach den Gesetzen der Wahrscheinlichkeitsrechnung ein anderer Winkel zwischen treibender und getriebener Welle eingestellt. Auch bei dieser Kupplung kann zweckmäßig mit dem Teil 14 das Kreuzgelenk 15 verbunden werden.In Fig. 2, a further force transmission member is shown, through the application of which the object underlying the invention can be achieved satisfactorily. The other end shield 9 is provided with a disk clutch 11 with the adhesive surfaces 12 of the clutch halves 13 and 14 controlled by the electromagnet 10, for example as a function of the motor current Jm or the travel switch position. When the electromagnet 10 is de-energized, the coupling halves 13 and 14 can move against one another, so that the influence of the non-uniform movement is prevented. When the motor is running, the clutch is switched on immediately, but according to the laws of probability, a different angle is set between the driving and driven shaft. With this coupling, too, the universal joint 15 can expediently be connected to the part 14.

Eine ähnliche Ausführung zeigt die Zeichnung gemäß Fig. 3. Hier erfolgt das Einrücken der beiden Kupplungshälften nicht durch einen Elektromagneten, sondern durch eine drehrichtungsunabhängige, auf der Welle des Antriebsmotors eingeschnittene, vielgängige Verschraubung oder andere Keilwirkung. Im übrigen wäre es auch möglich, die gestellte Aufgabe durch die zusätzliche An-Ordnung einer geschlossenen Scheibenkupplung zufriedenstellend zu lösen, wenn man zwischen den gegeneinander zu pressenden Kupplungsscheiben eine zähe, z. B. teerartige Masse, anordnen würde, deren Konsistenz jedoch stets eine gewisse Winkelverdrehung bzw. einen geringen Schlupf zwischen der treibenden und getriebenen Welle zuläßt.A similar embodiment is shown in the drawing according to FIG. 3. The engagement takes place here of the two coupling halves not by an electromagnet, but by a direction-independent one on the shaft of the drive motor, incised, multi-thread screw connection or other wedge effect. In addition, it would also be possible to complete the task with the additional an-order a closed disc clutch can be released satisfactorily when one is pressed between the two to be pressed against each other Clutch disks a tough, z. B. tarry mass, would arrange its consistency however, there is always a certain angular twist or a slight slip between the driving one and driven shaft.

Selbst die Anwendung einer einfachen festen Scheibenkupplung nach Fig. 4 und 5, die nc am Umfang beider Scheiben 16, 17 mit Bohrungen 18 versehen ist, kann dazu empfohlen werden, den eingangs geschilderten Beschädigungen eines Kollektors vorzubeugen. Die zu erstrebende Winkel Verdrehung zwischen den »15 beiden Kupplungshälften 16, 17 könnte mit Hilfe einer von Hand zu bedienenden Spannvorrichtung 19 stufenweise bewirkt werden. Nach Einsetzen der Spannvorrichtung 19 in die Bohrungen 18 der Scheiben und Lockern der Schrauben 20 kann durch Verdrehen der Spindel 21 eine Winkelverdrehung der ScheibeEven the use of a simple fixed disc clutch according to FIGS. 4 and 5, the nc on the circumference of both disks 16, 17 with holes 18 is provided, it can be recommended to address the damage described at the beginning to prevent a collector. The desired angle rotation between the »15 two coupling halves 16, 17 could with With the help of a manually operated clamping device 19 can be effected in stages. After inserting the jig 19 into the holes 18 of the washers and loosening them the screw 20 can angularly rotate the disk by turning the spindle 21

16 gegen die Scheibe 17 herbeigeführt werden. Diese Einrichtung unterscheidet sich von den vorher beschriebenen dadurch, daß hier die Winkelverdrehung beider Wellen nicht selbsttätig und stetig erfolgt, sondern beliebig stufenweise und von Hand durchgeführt werden kann. Diese Kupplung ist gegenüber den vorbeschriebenen überaus einfach. Um eine stufenweise Verdrehung bis zu einem Winkel von 90⁰ und mehr hier zu ermöglichen, werden in dem Beispiel nach einer Verdrehung um je 45⁰ die Schrauben 20 vollkommen gelöst und in die um 45° in Drehrichtung weiter liegenden Langlochbohrungen eingeführt.16 against the disk 17 are brought about. This device differs from the previously described ones in that the angular rotation of the two shafts does not take place automatically and continuously, but can be carried out by hand in any number of steps. This coupling is extremely simple compared to the previously described ones. To a stepwise rotation to an angle of 90 ⁰ and to allow for more here, the screws 20 completely achieved in the example of rotation about each 45 ⁰ and introduced into the 45 ° lying further in the direction of rotation elongated holes.

Des weiteren sei noch darauf hingewiesen, daß. auch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Kraftübertragungsglied mit Zahnrädern Verwendung finden kann. Dieses besteht, wie aus Fig. 6 ersichtlich, z. B. aus einem Zahnrad 22 mit vorwiegend Innenverzahnung, in dem ein zu diesem ausmittig gelagertes Zahnrad 23 mit Außenverzahnung läuft. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, als Zähnezahlen Primzahlen zu wählen, da dann auch Zahnpulsationsschwingungen gleichmäßig den ganzen Kollektor bestreichen.It should also be noted that. also one designed according to the invention Power transmission member with gears can be used. This consists, as can be seen from Fig. 6, z. B. off a gear 22 with predominantly internal teeth, in which a gear 23 mounted off-center with respect to this with external teeth runs. Under certain circumstances it can be advantageous to choose prime numbers as the number of teeth, since then tooth pulsation vibrations evenly brush the entire collector.

Claims

Patent claims:

1. Electric vehicle drive with collector machine, in which the collector dangerous regular irregularities occur between the speed of the driving and driven shaft, characterized by the additional arrangement .eines for the Drive dispensable power transmission link between driving and gear a wave that caused a steady or gradual, automatic or manual effect Angular rotation of the shafts to each other takes place.

2. Vehicle drive with electric machine according to claim 1, characterized in that that the power transmission member and an optionally provided universal joint combined into one component are (Figs. 1, 2, 3).

3. Vehicle drive with electric machine according to claim 1 and 1, characterized in that a fluid coupling which does not replace a starter is provided as a power transmission member with automatically continuously acting angular rotation between the shafts, the filler of which can only be fed to the circuit by the centrifugal forces occurring ( Fig. 1).

4. Vehicle drive with an electric machine according to claim r and 2, characterized characterized in that .as a power transmission member an appropriate one on the end shield (9) the electrical machine arranged electromagnetic, depending on the machine current or the travel switch position controlled disc clutch (11) is provided (Fig. 2).

5. Vehicle drive with an electric machine according to claim 1, 2 and 4, characterized characterized in that a disc clutch is provided as the power transmission member which is independent of the direction of rotation by a screw connection cut into the shaft of the electrical machine or any other device exerting a wedge effect is brought into engagement (Fig. 3)

6. Vehicle drive with an electric machine according to claim 1, 4 and 5, characterized characterized in that a fixed disk clutch is used as the power transmission member, in which the circumference of both disks (16, 17) bores (18) are provided into which one can be operated by hand Clamping device (19) can be introduced through which a stepwise angular rotation both disks is effected against each other (Fig. 4 and 5).

7. Vehicle drive with electric machine according to claim 1, characterized in that that a gear (22) with predominantly internal teeth is provided as a power transmission member, in which a gear (23) arranged off-center to the first. runs with external teeth, Both wheels preferably have prime numbers as the number of teeth (Fig. 6).

For this. 1 sheet of drawings