DE711982C

DE711982C - Device for power transmission, in particular for vehicles

Info

Publication number: DE711982C
Application number: DEK155359D
Authority: DE
Inventors: Alfred Kaestner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1939-08-12
Filing date: 1939-08-12
Publication date: 1941-10-16

Description

Einrichtung zur Kraftübertragung, insbesondere für Fahrzeuge Nach dem Hauptpatent kann durch Hintereinanderschaltung eines elektromechanischen Getriebes und eines Wechselgetriebes unter verhältnismäßig. geringem Aufwand eine Kraftübertragung mit großem Regelbereich geschaffen werden. Beispielsweise können hierbei mit einem zweistufigen Wechselgetriebe neben je vier Rangierstufen für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt neun rein mechanische Vorwärtsstufen auf der Leistungshyperbel erzielt werden, wobei der Stufenwechsel ohne Zugkraftunterbrechung vonstatten geht.Device for power transmission, in particular for vehicles the main patent can be achieved by cascading an electromechanical gearbox and a gearbox under relatively. power transmission with little effort can be created with a large control range. For example, you can use a two-stage gearbox in addition to four maneuvering stages for forward and reverse travel nine purely mechanical forward stages can be achieved on the power hyperbola, whereby the step change takes place without interruption of the tractive effort.

In vielen Fällen ist es ausreichend, daß die zwischen den mechanischen Stufen liegenden Übersetzungen nur als Überschaltwerte gelten, d: h. daß sich zwischen den mechanischen Stufen nur ein Übergangs-, nicht aber ein Dauerzustand einstellen kann. Die elektrischen Hilfsmaschinen des elektromechanischen Getriebes brauchen dann nur für eine kleine Zeitleistung ausgelegt zu werden. Die elektrische Hilfsmaschine; welche hierbei als Um= kehrmaschine arbeitet, kann dann folgerichtig mit Stufenschaltmotor bezeichnet. werden. Wird während des Überschaltens der Hauptmotor beispielsweise auf den halben Drehmomentwert herabgesetzt, so ist es ausreichend, die elektrischen Hilfsmaschinen auch nur für die halbe Teilnennleistung auszulegen.In many cases it is sufficient that the mechanical Gear ratios lying in steps are only valid as overshift values, i.e. that between set the mechanical stages only to a transitional, but not to a permanent state can. The electrical auxiliary machines of the electromechanical transmission need then only to be designed for a small time output. The auxiliary electric machine; which works as a reversing machine can then logically with a step switch motor designated. will. For example, if the main motor is during the shift reduced to half the torque value, so it is sufficient to use the electric Auxiliary machines also only to be designed for half the nominal power.

Um den Aufwand an elektrischen Hilfsmaschinen zu verringern, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine der bei der -Einrichtung nach dem Hauptpatent. vorgesehenen elektrischen-- Hiffsrnaschnen=- durch eine Akkumulatorenbatterie, ein Netz oder eine andere Stromduelle zu ersetzen. Besonders vorteilhaft wirkt sich diese Ersparnis einer Hilfsmaschine dann aus, wenn der Hauptmotor ein Elektromotor, beispielsweise ein Drehstrom-Kurzschlußläufermotor ist, der aus einem Netz gespeist wird. Die elektrische Hilfsmaschine kann dann ebenfalls ein Kurzschlußläufermotor sein. Legt man diesen Motor polumschaltbar aus mit beispielsweise drei Drehzahlen 5oo, fooo und i5oo U/min., so erhält man eine stattliche Reihe von Drehzahlstufen, die in vielen Fällen ein stufenloses Getriebe vollwertig ersetzen. Ein solches Getriebe läßt sich ebenfalls - vielseitig abgewandelt -- zum Antrieb von ortsfesten Arbeitsmaschinen verwenden.In order to reduce the cost of electrical auxiliary machines proposed according to the invention, one of the device according to the main patent. provided electrical - Hiffrnaschnen = - by a Accumulator battery, to replace a net or other power supply. Has a particularly beneficial effect this saving of an auxiliary machine is made if the main motor is an electric motor, for example, a three-phase squirrel cage motor fed from a network will. The electrical auxiliary machine can then also be a squirrel cage motor be. If this motor is designed to be pole-changing with, for example, three speeds 5oo, fooo and i5oo rpm., So you get a stately series of speed levels, which in many cases fully replace a continuously variable transmission. Such a transmission can also - modified in many ways - to drive stationary machines use.

Die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen, daß mit geringem Aufwand außerordentlich betriebssichere Regelgetriebe nach den vorliegenden Erfindungsvorschlägen gebaut werden können.The following embodiments show that with little effort extremely reliable control gear according to the present invention proposals can be built.

Fig. i der Zeichnung zeigt ein Fahrzeuggetriebe, bei dem hinter das elektromechanische Getriebe ein Wechselgetriebe mit zwei wählbaren Übersetzungsstufen geschaltet ist. Der Hauptmotor i, der beispielsweise ein Verbrennungsmotor ist, steht über die Hauptkupplung 2 mit der Getriebeeingangswelle 3 in Verbindung. Eine dreistellige, d. h. eine mit drei Schaltstellungen versehene Klauenumschaltkupplung 4 kann die Eingangssonnenwehe 5 des Umlaufrädergetriebes entweder mit der Getriebeeingangswelle 3 oder mit dem festen Gehäuse verbinden. Die Klauenkupplung 6 dient zum Kurzschließen des Umlaufrädergetriebes bei der höchsten Übersetzungsstufe. Die Ausgangssonnenwelle 7 des Umlaufrädergetriebes ist über die dreistellige Wechselkupplung 8 entweder mit der ersten Wechselgetriebestufe 9 oder mit der zweiten Wechselgetriebestufe Io zusammenzuschalten. Eine weitere Klauenkupplung i i verbindet die durch das Wechselgetriebe 9, 1o geführte Eingangssonnenwelle 5 mit der Wechselgetriebestufe 9, um das Umlaufrädergetriebe vom Kraftfluß zu befreien. Die Getriebeausgangswelle 12 führt zu den Treibrädern.Fig. I of the drawing shows a vehicle transmission in which behind the electromechanical gearbox a change gearbox with two selectable gear ratios is switched. The main engine i, which is for example an internal combustion engine, is in connection with the transmission input shaft 3 via the main clutch 2. One three-digit, d. H. a claw changeover clutch with three switching positions 4, the input sun 5 of the epicyclic gearbox can either be connected to the gearbox input shaft 3 or connect to the fixed housing. The claw coupling 6 is used for short-circuiting of the planetary gear at the highest gear ratio. The initial solar wave 7 of the planetary gear is via the three-digit change clutch 8 either with the first change gear stage 9 or with the second change gear stage Interconnect Io. Another dog clutch i i connects through the change gear 9, 1o guided input sun shaft 5 with the change gear stage 9 to the planetary gear to free from the flow of power. The transmission output shaft 12 leads to the drive wheels.

Die elektrische Hilfsmaschine 13 kann über eine dreistellige Wechselkupplung 14 entweder über das Getriebe 15 und 16 mit dem Umlaufrädergetriebe oder über das Getriebe 2o mit der Eingangswelle 3 verbunden werden. Im ersteren Falle wirkt die Hilfsmaschine 13 als Überschaltmotor, im zweiten Falle als Licht-und Lademaschine für die Akkumulatorenbatterie 2I oder als Anlaßmaschine für den Hauptmotor. Die elektromagnetisch betätigte Bremse 17 dient zum Festhalten des Käfigs 22 des Umlaufrädergetriebes. Die Bremse 17 ist dabei zweckdienlich als vereinigte Fliehkraftelektromagnetbremse auszuführen, um ein Durchgehen des Käfigs 22 und damit ein Durchgehen der elektrischen Hilfsmaschine 13 mit Sicherheit zu verhüten. Die dreistellige Klauenumschaltkupplung 18 stellt unabhängig von der Schaltstellung der Kupplung 1.4 eine rückwärts wirkende Zahnradverbindung zwischen der Eingangswelle 3 und dem Käfig 22 her, wobei zwei verschiedene Übersetzungen entweder über 15 oder i9 einstellbar sind.The electrical auxiliary machine 13 can have a three-digit interchangeable coupling 14 either via the gears 15 and 16 with the planetary gear or via the Transmission 2o to be connected to the input shaft 3. In the former case, the Auxiliary machine 13 as an override motor, in the second case as a light and loading machine for the accumulator battery 2I or as a starting machine for the main engine. the electromagnetically operated brake 17 is used to hold the cage 22 of the planetary gear. The brake 17 is useful as a combined centrifugal electromagnetic brake carry out to a pass through the cage 22 and thus a pass through the electrical Auxiliary machine 13 to prevent with security. The three-digit claw changeover clutch 18 represents a reverse acting independently of the switching position of the clutch 1.4 Gear connection between the input shaft 3 and the cage 22, with two different gear ratios can be set either via 15 or i9.

Die Kupplungen 6, 8, 11, 14. und 17 «erden vorzugsweise mehr oder weniger selbsttätig, z. B. elektromagnetisch, betätigt, die übrigen Kupplungen 2, .1 und 18 zweckdienlich durch Hand oder Fuß.The clutches 6, 8, 11, 14. and 17 ″ are preferably more or less grounded less automatically, e.g. B. electromagnetically, actuated, the remaining clutches 2, .1 and 18 expediently by hand or foot.

Das vorbeschriebene Getriebe kann als Sechsganggetriebe mit zwei Rückwärtsgängen geschaltet werden. Das entsprechende Lastmoment - Fahrgeschwindigkeits - Kurven -bild ergibt sich aus Fig. 2. Von den sechs Vorwärtsgängen I bis V I sind die beiden ersten Berggänge, so daß normal mit Gang 111 angefahren wird. Zwischen Gang II und VI erfolgt das Überschalten von der einen zur anderen Übersetzung sowohl aufwärts als auch abwärts ohne Energieunterbrechung. Das Schalten von I auf II, von I R auf II R sowie von Vorwärts auf Rückwärts erfolgt bei diesem Beispiel mit Drehmomentunterbrechung, was ohne praktische Nachteile in Kauf genommen werden kann, da es sich hierbei lediglich um Rangierfahrten handelt.The transmission described above can be shifted as a six-speed transmission with two reverse gears. The corresponding load torque - driving speed - curves - is shown in FIG. 2. Of the six forward gears I to VI, the first two are mountain gears, so that gear 111 is used normally. Between gear II and VI, the shift from one gear ratio to the other takes place both upwards and downwards without any power interruption. Switching from I to II, from IR to II R and from forwards to backwards takes place in this example with an interruption in torque, which can be accepted without any practical disadvantages, since it is only a matter of maneuvering.

Zur Erläuterung soll ein normales Anfahren, beginnend mit Gang III, beschrieben werden.To explain this, a normal start-up, starting with gear III, to be discribed.

Im Stillstand ist folgender Schaltzustand vorhanden: Die Kupplung 2 ist eingeschaltet, die Kupplungen d. und 6 sind ausgeschaltet. D:e Kupplung 8 ist auf die Zahnradstufe 9 geschaltet. Die Kupplung i i befindet sich in der Ausschaltstellung. Die Kupplung 1.. verbindet die elektrische Hilfsmaschine 13 mit der Eingangswelle 3. Die Batterie 21 ist aus-, die Kupplung 18 aus-, die Bremse 17 eingeschaltet.The following switching status is available at a standstill: The clutch 2 is switched on, the clutches d. and 6 are switched off. D: e coupling 8 is switched to gear stage 9. The clutch i i is in the switch-off position. The clutch 1 .. connects the electrical auxiliary machine 13 to the input shaft 3. The battery 21 is off, the clutch 18 is off, the brake 17 is on.

Beim Drücken des Anlaßknopfes wird die Batterie 21 kurzzeitig auf die elektrische Hilfsmaschine 13 geschaltet und der Motor i angeworfen.When you press the starter button, the battery 21 is briefly on the electrical auxiliary machine 13 switched and the engine i started.

Nach Ausrücken der Hauptkupplung :2 wird durch dieUmkehrkupplung4 die Sonnemvelle 5 auf die Eingangswelle 3, also auf die Vorwärtsfahrt, eingeschaltet. Die Hauptkupplung 2 wird, wie üblich, sanft eingeschaltet, die hier nicht gezeichnete Getriebebremse gegebenenfalls gelüftet, und das Fahrzeug fährt bei anfänglichem Kupplungsschlupf und anschließender Drehzahlsteigerung des Verbrennungsmotors an. Um vom Gang III auf Gang IV zu schalten, wird beispielsweise ein am Lenkrad angeordneter Aufwärtsschaltknopf gedrückt. Hierdurch wird bewirkt, daß die Kupplung 14. ausgeschaltet, die elektrische Hilfsmaschine 13 umgekehrt und beim Durchgang durch die Kupplung 14. mit dem Getriebe 15, 16 verbunden und die Bremse 17 gelüftet wird. Bei der Drehzahlsteigerung nimmt die elektrische Hilfsmaschine 13 den Käfig 22 mit, bis die Kupplung i i einschaltet und damit die Eingangssonnenwelle 5 mit der "Zahnradstufe 9 verbindet. Die elektrische Hilfsmaschine 13 wird stromlos, die Kupplung 8 geht in Nullstellung, und die Bremse 17 schaltet ein. Bleibt der Aufwärtsschaltknopf gedrückt, so bleibt diese Schaltstellung bestehen; wird er freigelassen, so wird die elektrische Hilfsmaschine 13 durch die Kupplung 14 und die Eingangswelle 3 geschaltet; wird er jedoch sofort wieder gedrückt, so erfolgt Weiterschaltung auf Gang V dadurch, daß die elektrische Hilfsmaschine 13 in entgegengesetzter Richtung bei gelüfteter Bremse 17 hochläuft, bis die Kupplung 8 die Sonnenwelle 7 mit der Zahnradstufe Io - verbindet. Beim anschließenden Umkehren der elektrischen Hilfsmaschine 13 wird die Kupplung i i ausgeschaltet und die Bremse 17 eingeschaltet. Der Gang V ist erreicht. Nach erneuter Impulsgabe des Aufwärtsschaltknopfes läuft die elektrische Hilfsmaschine 13 bei gelüfteter Bremse 17 in gleicher Richtung weiter, bis die Kupplung 6 einschaltet und das Umlaufrädergetriebe kurzschließt. Die Bremse 17 bleibt gelüftet. Nachdem der Aufwärtsschaltknopf freigegeben wird, arbeitet die elektrische Hilfsmaschine 13 auf die Batterie, ohne daß, wie auf den anderen Gangstufen, durch die Kupplung 14 auf die Eingangswelle 3 umgeschaltet wird.After disengaging the main clutch: 2 is activated by the reverse clutch 4 the sun wave 5 on the input shaft 3, so on the forward drive, switched on. The main clutch 2 is, as usual, switched on gently, the one not shown here The transmission brake is released if necessary, and the vehicle drives at the initial Clutch slip and subsequent increase in the speed of the internal combustion engine. To move from aisle III to aisle IV to turn on, for example The upshift button on the steering wheel is pressed. This has the effect that the clutch 14 is switched off, the electrical auxiliary machine 13 reversed and when Passage through the clutch 14 is connected to the transmission 15, 16 and the brake 17 is released. The electrical auxiliary machine decreases as the speed increases 13 the cage 22 with until the clutch i i switches on and thus the input sun shaft 5 connects to the "gear stage 9. The electrical auxiliary machine 13 is de-energized, the clutch 8 goes into neutral position and the brake 17 switches on. Remains that If the up button is pressed, this switch position remains; will he be released so is the auxiliary electric machine 13 through the clutch 14 and the input shaft 3 switched; however, if it is pressed again immediately, the system is switched to the next on gear V in that the electrical auxiliary machine 13 in the opposite direction with released brake 17 runs up until the clutch 8, the sun shaft 7 with the Gear stage Io - connects. During the subsequent reversal of the electrical auxiliary machine 13, the clutch i i is switched off and the brake 17 is switched on. The aisle V is reached. After a renewed impulse of the up switch button, the electrical one runs Auxiliary machine 13 with the brake 17 released in the same direction until the clutch 6 switches on and short-circuits the planetary gear. The brake 17 remains released. After the upshift button is released, the auxiliary electric machine operates 13 to the battery without, as in the other gears, through the clutch 14 is switched to the input shaft 3.

Beim Drücken des Abwärtsschaltknopfes übt die elektrische Hilfsmaschine 13 zunächst ein zusätzliches Drehmoment auf den Käfig 22 aus, damit die Kupplung 6 ausschaltet. Hiernach erfolgt die selbsttätige Umkehrung der elektrischen Hilfsmaschine 13 bis Null für Stellung V und weitergehend bis Stellung IV, in sinngemäß gleicher Weise wie bei der Aufwärtsschaltung.When the downshift button is pressed, the auxiliary electric machine exercises 13 first apply additional torque to the cage 22 so that the clutch 6 turns off. This is followed by the automatic reversal of the electrical auxiliary machine 13 to zero for position V and further to position IV, analogously the same Way as with the upshift.

Die Umschaltung von Gang II auf Gang I, die nur bei Rangierfahrten vorkommen kann, erfolgt wie üblich durch Gaswegnahme und Bedienung der Kupplung i8 von Hand. Die Hauptkupplung 2 ist nur beim Übergang von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt und umgekehrt zu bedienen, d. h. nur beim Anfahren aus dem Stillstand.Switching from gear II to gear I, which is only possible when maneuvering can occur, takes place as usual by releasing the throttle and operating the clutch i8 by hand. The main clutch 2 is only used when moving from forward to reverse and vice versa to operate, d. H. only when starting from a standstill.

Die Leistungsfähigkeit der elektrischen Hilfsmaschine 13 ist aus Fig. 2 auf Grund folgender Überlegung zu ersehen: Bei 8o °/0 Fahrgeschwindigkeit ist die Leistung der Hilfsmaschine 13 gleich Null, weil dann ihre Drehzahl gleich Null ist. Die Leistung des Hauptmotors soll hierbei Ioo % sein. Wird zusätzlich die Hilfsmaschine 13 zur Geschwindigkeitssteigerung eingeschaltet, so muß diese Maschine aus einer fremden Energieduelle, beispielsweise aus einer Akkumulatorenbatterie, gespeist werden, weil kein eigener Hilfsgenerator zur Verfügung steht. Bleiben, vorerst betrachtet, das Lastmoment und die Drehzahl des Hauptmotors konstant, so ist die Leistung der Hilfsmaschine gleich diesem Lastmoment multipliziert mit dem Drehzahlanteil, bezogen auf die Drehzahl des Hauptmotors. Bei Ioo % Fahrgeschwindigkeit ist dieser Anteil (10o - 80) : 80 = 25 °/0. Bei dieser zusätzlichen Leistung von 25 °/0 ist jetzt natürlich die Antriebsleistung = Ioo % Leistung des Hauptmotors plus 25'/, Leistungszufuhr aus der Batterie gleich 125 °/0. Diese Leistung kann bei rein mechanischer 'Übertragung natürlich ohne Überlastung vom Hauptmotor nicht übernommen werden. Das Lastmoment muß niedriger sein, und zwar, um von 125°/o auf Ioo % Leistung zu gelangen, das o,8fache des bisher zugrunde gelegten Momentes. Mit diesem Moment wird natürlich auch die Leistungsabgabe der Hilfsmaschine geringer, nämlich o,25 X o,8 =:2o0/0.The performance of the electrical auxiliary machine 13 is shown in Fig. 2 can be seen on the basis of the following consideration: At 80 ° / 0 driving speed is the power of the auxiliary machine 13 is zero, because then its speed is zero is. The power of the main engine should be Ioo%. Will also be the auxiliary machine 13 switched on to increase the speed, this machine must be made of a external energy sources, for example from an accumulator battery because no auxiliary generator is available. Remain, for the time being, the load torque and the speed of the main motor are constant, so the power is the Auxiliary machine equal to this load torque multiplied by the speed component, related on the speed of the main engine. This proportion is at 100% driving speed (10o - 80): 80 = 25 ° / 0. With this additional power of 25 ° / 0 is now Of course the drive power = 100% power of the main motor plus 25 '/, power supply from the battery equals 125 ° / 0. This power can be achieved with a purely mechanical transmission can of course not be taken over by the main motor without overloading. The load moment must be lower, in order to get from 125 per cent to 100 per cent 0.8 times the previously used moment. With that moment becomes natural the power output of the auxiliary machine is also lower, namely 0.25 X 0.8 =: 2o0 / 0.

Zu diesem Ergebnis kommt man direkt, wenn man den Punkt VI bei ioo°/0 Fahrgeschwindigkeit betrachtet und die Antriebsleistung in 8o1/0 direkte mechanische Energieübertragung und i oo °/0 - 8o °/0 = 2o °/0 elektrische Energieübertragung aufteilt. Die Batterie muß eine etwas größere. Spitzenleistung hergeben, weil die Verluste der Hilfsmaschine 13 und eine geringe Beschleunigungsleistung zusätzlich gedeckt werden müssen. Diesem zusätzlichen Aufwand steht entgegen, daß das Überschalten wohl ausnahmslos bei geringerer Leistung als bei der größtmöglichen erfolgt.One arrives at this result directly if the point VI at ioo ° / 0 Driving speed considered and the drive power in 8o1 / 0 direct mechanical Energy transfer and i oo ° / 0 - 8o ° / 0 = 2o ° / 0 electrical energy transfer divides. The battery needs to be a bit bigger. Give top performance because the Losses of the auxiliary machine 13 and a low acceleration performance in addition must be covered. This additional effort is countered by the fact that the over-switching probably without exception with a lower performance than the largest possible.

Im vorstehenden wurde gezeigt, daß während des überschaltens von V nach VI eine zusätzliche Leistung durch die Batterie zu liefern ist. Während des Überschaltens von IV nach V wird durch die elektrische Hilfsmaschine eine Differenzleistung in die Batterie hineingeschickt.In the foregoing it was shown that during the overshooting of V according to VI, additional power is to be supplied by the battery. During the When switching from IV to V, the electrical auxiliary machine creates a differential power sent into the battery.

.Genügen fünf Stufen für die Vorwärtsfahrt, so fällt das Hilfsgetriebe i9 fort. Bei Erhöhung der Stufenzahl über sechs ist ein umfangreicheres Wechselgetriebe vorzusehen, wie es beispielsweise im Hauptpatent in den Abb. 6 und 7 gezeigt ist.If five steps are sufficient for forward travel, the auxiliary gear drops i9 continued. If the number of stages is increased over six, a more extensive change gear is required to be provided, as shown for example in the main patent in Figs.

In vielen Fällen ist eine Steigerung des Drehmomentes bei fallender Drehzahl entsprechend gleichbleibender Leistung nicht erforderlich. Von größerer Bedeutung ist dann meist eine weitere Drehzahlregelung bei gleichbleibender Antriebsdrehzahl des Hauptmotors. In solchen Fällen ist das Wechselgetriebe vor das Umlaufrädergetriebe zu schalten.In many cases there is an increase in torque as the torque decreases Speed is not required according to constant power. From greater Meaning is then usually a further speed control with the same Main motor drive speed. In such cases, the change gear is available to shift the planetary gear.

Es ist bereits im Hauptpatent in Abb. 3 gezeigt, daß bei einem fünfstufigen Getriebe mit 2o1/0 arithmetischer Abstufung bei geringem Baustoffaufwand eine Drehzahlregelung von ± Ioo% zu erzielen ist. Fig. 3 der "Zeichnung zeigt ein Getriebe, bei dem die Abstufung angenähert von 11/0 zu 11/0 mit Hilfe von Drehstrom-Kurzschlußläufermaschinen erreicht wird. Hierbei ist die angestrebte Zahl von Kupplungen denkbar klein. Ist das maximale Moment an der Getriebeendwelle gleichbleibend, so erhält man nach Fig. 4, welche die Leistung N als Funktion der Abtriebsdrehzahlia bei gleichbleibendem Lastmoment angibt, einen Hauptmotor von 8o1/0 Leistung, eine dreifach polumschaltbare Hilfsmaschine von 16=/3°/o Leistung und eine weitere dreifach polumschaltbare Kurzschlußläufermaschine von 31/3 % Leistung. Diese Leistungen addieren sich bei Ioo% Drehzahl. Bei 8o % Drehzahl wirkt nur der Hauptmotor allein, bei 83131/0 Drehzahl der Hauptmotor mit 8o0/, und die erste Hilfsmaschine mit 1/3 Drehzahl und bei 9o % Drehzahl der Hauptmotor und die erste Hilfsmaschine mit Drehzahl. Die weiteren treppenartigen Zwischenwerte ergeben sich nach Zu- oder Gegenschaltung der zweiten Hilfsmaschine. Um diese Drehzahladdition besser zum Ausdruck zu bringen, ist in Fig. 5 der erste Drehzahlbereich von o bis 2o1/0 in einem größeren Maßstabe herausgezeichnet. In diesem Bereich ist die Drehzahl des Hauptmotors Null. Die drei Drehzahlen der ersten Hilfsmaschine wirken allein bei 31/3%, Io und I62/3 % Abtriebsdrehzahl. Der Wert 11/3";o entsteht dadurch, daß der ersten Hilfsmaschinendrehzahl 1/s die zweite Hilfsmaschinendrehzahl -2/3 entgegenwirkt. Bei 22/9% wirkt die zweite Hilfsmaschinendrehzahl nur mit -1/s ihrer vollen Drehzahl entgegen. In dem Bereich von 31/s bis 6`/s addieren sich die Drehzahlen der beiden Hilfsmaschinen. Durch die abschnittweise Darstellung der einzelnen Drehzahlvektoren wird die Addition anschaulich gemacht. Aus den Fig. 4 und 5 ist ebenfalls sofort zu erkennen, welche Teilleistungen generativ wirken. Sie sind verhältnismäßig klein, was für den Getriebewirkungsgrad von Belang ist.It is already shown in the main patent in Fig. 3 that with a five-stage gearbox with 2o1 / 0 arithmetic graduation, a speed control of ± 100% can be achieved with little construction material. Fig. 3 of the "drawing shows a transmission in which the graduation approximately from 1 1/0 to 11/0 is achieved with the help of three-phase squirrel cage machines. The desired number of clutches is very small. This is the maximum torque on the transmission end shaft 4, which gives the power N as a function of the output speed a with constant load torque, one obtains a main motor with 8o1 / 0 power, a three-way pole-changing auxiliary machine with 16 = / 3 ° / o power and a further three-way pole-changing squirrel cage machine of 31/3% power. These powers add up at Ioo% speed. At 8o% speed only the main motor acts alone, at 83131/0 the main motor with 8o0 /, and the first auxiliary machine with 1/3 speed and at 9o% Speed of the main motor and the first auxiliary machine with speed. The further step-like intermediate values result after connecting or disconnecting the second auxiliary machine. This is the speed To better express addition, FIG. 5 shows the first speed range from 0 to 2o1 / 0 on a larger scale. The main motor speed is zero in this range. The three speeds of the first auxiliary machine are only effective at 31/3%, Io and I62 / 3% output speed. The value 11/3 "; o arises from the fact that the first auxiliary machine speed 1 / s counteracts the second auxiliary machine speed -2/3. At 22/9% the second auxiliary machine speed only counteracts its full speed at -1 / s. In the range The speeds of the two auxiliary machines add up from 31 / s to 6` / s. The addition is made clear by the sectional representation of the individual speed vectors. 4 and 5 also immediately recognize which partial powers have a generative effect relatively small, which is important for the transmission efficiency.

Fig. 3 gibt den Aufbau eines Getriebes nach Fig. 4 und 5 wieder.Fig. 3 shows the structure of a transmission according to FIGS. 4 and 5 again.

Der Hauptmotor 31 besitzt eine elektromagnetisch lüftbare Bremse 32 und treibt über die Wechselgetriebestufe 33 oder 34 und die dreistellige Wechselkupplung 35 die Eingangssonnenwelle 36 des Umlaufrädergetrieges an. Die Ausgangssonnenwelle 37 ist durch das Wechselgetriebe geführt und kann mittels der Klauenkupplung 38 mit der Wechselgetriebestufe 33 verbunden werden, um das Umlaufrädergetriebe sinngemäß wie beim ersten Ausführungsbeispiel zu entlasten, ohne den Hauptenergiefluß zu stören. Die erste Hilfsmaschine 42 treibt über einweiteres Umlaufrädergetriebe 40, 41 den Käfig 39 an. Der Käfig 41 dieses Umlaufrädergetriebes ist mit einem Stirnrad versehen, auf «-elches die zweite Hilfsmaschine 43 wirkt. Beide Hilfsmaschinen 42 und 43 besitzen je eine elektromagnetisch lüftbare Bremse.The main motor 31 has an electromagnetically releasable brake 32 and drives via the change gear stage 33 or 34 and the three-digit change clutch 35 the input sun shaft 36 of the planetary gear. The initial solar wave 37 is guided through the change gear and can be operated by means of the dog clutch 38 be connected to the change gear stage 33 to the epicyclic gear accordingly to relieve as in the first embodiment, without disturbing the main flow of energy. The first auxiliary machine 42 drives via a further epicyclic gear 40, 41 the Cage 39. The cage 41 of this planetary gear is provided with a spur gear, what the second auxiliary machine 43 acts on. Both auxiliary machines 42 and 43 own one electromagnetically released brake each.

Die Arbeitsweise ist bei steigender Abtriebsdrehzahl folgende: Zunächst ist der Hauptmotor 3 1 nicht eingeschaltet und abgebremst. Die erste Hilfsmaschine 42 treibt den Käfig 39 mit seiner geringsten Drehzahl an. Diesem wirkt die zweite Hilfsmaschine :13 mit -'-/3 Drehzahl entgegen, so daß die Ausgangswelle 37 nach Fig. 5 mit i1/90/" Drehzahl läuft. Durch Verringerung der Drehzahl der zweiten Hilfsmaschine 43 auf 1%s und Null sowie in entgegengesetzter Richtung ansteigend auf 1J3, 2/s und % erhält man die Abtriebsdrehzahlen bis 6°/3. Wird jetzt der Schaltapparat weitergeschaltet, so wird gleichzeitig die Drehzahl der ersten Hilfsmaschine 42 von 1/3 auf 2/s erhöht und die zweite Hilfsmaschine 43 von 3/s auf - 2/3 Drehzahl. Beim Überschreiten der Stufe 2o 0%o wird der Hauptmotor 3 z eingeschaltet. Gleichzeitig werden die erste Hilfsmaschine 42 voll und die zweite Hilfsmaschine 43 von % auf -= /3 umgekehrt. Durch Abstimmung der Masse und sinnvolle Schalten der Hilfsmaschinen -wird erreicht, daß die Abtriebsdrehzahl der Ausgangswelle 37 nicht übermäßig ansteigt, um dann wieder zu fallen. Je größer die Wucht der Arbeitsmaschine ist, um so sanfter erfolgt die Drehzahländerung. Da die Hilfsmaschinen 42 und 43 cyclisch geschaltet werden, ist der .Apparateumfang, der zur Motorsteuerung benötigt wird, gering.The mode of operation is as follows with an increasing output speed: First, the main motor 3 1 is not switched on and is braked. The first auxiliary machine 42 drives the cage 39 at its lowest speed. This is counteracted by the second auxiliary machine: 13 at -'- / 3 speed, so that the output shaft 37 according to FIG. 5 runs at i1 / 90 / "speed. By reducing the speed of the second auxiliary machine 43 to 1% s and zero as well as in in the opposite direction increasing to 1J3, 2 / s and%, the output speeds up to 6 ° / 3 are obtained from 3 / s to - 2/3 speed. When the level 2o 0% o is exceeded, the main motor 3 z is switched on. At the same time, the first auxiliary machine 42 is full and the second auxiliary machine 43 is reversed from% to - = / 3 Mass and sensible switching of the auxiliary machines is achieved so that the output speed of the output shaft 37 does not rise excessively and then falls again 2 and 43 are switched cyclically, the amount of equipment required to control the engine is small.

Es wurde zunächst angenommen, daß das Lastmoment gleichbleibend ist. Hierfür ist die Abstufung des Wechselgetriebes nach Fig. 4 richtig gewählt. Fällt jedoch das Lastmoment quadratisch mit der Drehzahl lt., so ist eine Auslegung des Wechselgetriebes vorzusehen, wie sie der Fig. 6 zu entnehmen ist. 48"/o und 860]o Drehzahl liegen bei rein mechanischer Übertragung an Stelle 4o0/0 und 8o 0%. Die elektrische Hilfsmaschine, welche nach Fig.4 für 20% Leistung auszulegen ist, kann nach Fig. 6 für i4"jo Leistung gem,ählt werden, was eine Verbilligung darstellt. Auch ist die Abstufung für die Regelung von Kreiselmaschinen vorteilhafter. Wird das Getriebe nach Fig. 3 für Fahrzeuge gewählt, so ist es in vielen Fällen angezeigt, die Hilfsmaschine 42 größer als 2o°/0 zu wählen oder sie für eine entsprechend stärkere Überlastungsfähigkeit auszulegen. Der Hauptmotor wird vorteilhaft ausgenutzt, wenn man die Zugkraftlinie so wählt, daß von o bis q.01/0 Drehzahl eine 2½fache Zugkraft verfügbar ist und bei weiterer Geschwindigkeitssteigerung die Zugkraft bei gleichbleibender Leistung entsprechend der Hyperbel abfällt. Hierbei wird die Belastungsspitze der Hilfsmaschine gleich q.01/0 an Stelle 2o% wie bei gleichbleibendem Lastmoment. Ein solches Getriebe kann auch für den Antrieb von Werkzeugmaschinen recht vorteilhaft sein, da es bei geringem Getriebeaufwand eine weitgehende Drehzahlregelung zuläßt und ein Drehmoment etwa gleich dem 2,5fachen wirtschaftlich ist.It was initially assumed that the load torque is constant. For this purpose, the gradation of the change gear according to FIG. 4 is correctly selected. Falls However, the load torque as the square of the speed is an interpretation of the Provide change gear, as can be seen in FIG. 48 "/ o and 860] o With purely mechanical transmission, the speed is at 4o0 / 0 and 8o 0%. the electrical auxiliary machine, which is to be designed for 20% power according to Figure 4, can According to FIG. 6, for i4 "jo power, it can be counted, which represents a reduction in price. The gradation is also more advantageous for regulating gyroscopic machines. Will If the transmission according to Fig. 3 is selected for vehicles, it is indicated in many cases to choose the auxiliary machine 42 greater than 20 ° / 0 or it for a correspondingly stronger one To interpret overload capacity. The main engine is used to advantage when the line of tensile force is chosen so that from 0 to q.01 / 0 speed a 2½ times the tensile force is available and with a further increase in speed the pulling force remains the same Power drops according to the hyperbola. Here, the peak load becomes the Auxiliary machine equals q.01 / 0 in place of 2o% as with constant load torque. A Such a transmission can also be quite advantageous for driving machine tools because it allows a high degree of speed control with little gear effort and a torque about 2.5 times is economical.

Will man bei elektrischen Hauptantrieben den Aufbau der Kraftübertragung noch weiter vereinfachen, so kann dies dadurch geschehen, daß der Hauptmotor mit dein dem Umlaufrädergetriebe vorgeschalteten Wechselgetriebe durch einen polumschaltbaren Hauptmotor ersetzt wird. Polumschaltbare Motoren sind bei elektrischen Antrieben schon bekannt, und zwar in einer solchen Anordnung, daß zwei Motoren gleicher Typenleistung über ein geineinsames Ausgleichsgetriebe der bei Kraftfahrzeugen bekannten Art auf die Lastwelle arbeiten. Derartige Antriebe haben einen schlechten Wirkungsgrad, wenn die eine Ma= schine auf das Netz zurückarbeitet. Bei der Einrichtung nach der Erfindung ist der Wirkungsgrad besser, weil bei geringer Leistungsaufnahme des Hauptmotors die als Generator wirkende Hilfsmaschine infolge ihrer wesentlich kleineren Auslegung viel weniger an elektrischer Leistung an das Netz zurückliefert und damit auch geringere Verluste aufweist.If you want to build up the power transmission with electrical main drives Simplify even further, this can be done by having the main motor with your change gear upstream of the epicyclic gearbox by a pole-changing gear Main engine is replaced. Pole-changing motors are used in electric drives already known, in such an arrangement that two motors of the same type output via a common differential gear of the type known in motor vehicles the load shaft work. Such drives have a poor efficiency, when one machine works back on the network. When setting up according to the Invention, the efficiency is better because the main engine consumes less power the auxiliary machine acting as a generator due to its much smaller design returns much less electrical power to the grid and therefore also less Has losses.

Praktisch kommen für den Hauptmotor die Polumschaltungen I5oo/75o U/min in Frage, immer unter der Voraussetzung, daß die Netzfrequenz 5o Hertz ist. Hierbei ist die elektrische Hilfsmaschine so auszulegen wie bei der Ausführung der Fig. 3, also als vielfach polumschaltbare Maschine. Eine Erweiterung der Stufenzahl kann selbstverständlich auch in diesem Falle dadurch erzielt werden, daß die Hilfsmaschine nicht unmittelbar, sondern mittelbar über ein weiteres elektromechanisches Getriebe auf den Käfig des Hauptumlaufrädergetriebes einwirkt.The I5oo / 75o pole changes come in handy for the main motor RPM in question, always provided that the mains frequency is 50 Hertz. The electrical auxiliary machine is to be designed in the same way as when the Fig. 3, so as a multiple pole-changing machine. An extension of the number of stages can of course also be achieved in this case that the auxiliary machine not directly, but indirectly via another electromechanical gear acts on the cage of the main epicyclic gear.

Ein Ausführungsbeispiel für eine solche Kraftübertragung mit polumschaltbarem Hauptmotor ist in Fig. 7 dargestellt. Der Hauptmotor 51 treibt über eine nicht ausschaltbare Kupplung 52 die Eingangssonnenwelle 53 des Umlaufrädergetriebes an. Der Käfig 54 des Umlaufrädergetriebes trägt einen Zahnkranz 55, in welchen das Ritzel 56 der elektrischen Hilfsmaschine 57 eingreift. Diese elektrische Hilfsmaschine 57 besitzt wie bei den oben behandelten Ausführungen eine hier nicht gezeigte elektromagnetisch lüftbare Bremse. Die Ausgangssonnenwelle 58 ist bei dieser Ausführung mit einem Umlaufrädergetriebe 59 fester Übersetzung verbunden, das für den eigentlichen Regelbetrieb entbehrlich ist.An embodiment for such a power transmission with pole-changing The main engine is shown in FIG. The main motor 51 drives a non-switchable Coupling 52 the input sun shaft 53 of the planetary gear. The cage 54 of the epicyclic transmission carries a ring gear 55, in which the pinion 56 of the electrical auxiliary machine 57 engages. This auxiliary electric machine 57 has as in the embodiments discussed above, one not shown here electromagnetically releasable brake. The output sun shaft 58 is in this embodiment with a Epicyclic gear 59 connected to a fixed translation, which is for the actual normal operation is dispensable.

Die Arbeitsweise ist ähnlich wie bei der Ausführung der Fig. 3, nur mit dem Unterschied, daß an Stelle der dort vorgesehenen Wechselgetriebeschaltung die Polumschaltung des Hauptmotors eintritt.The operation is similar to that of the embodiment of FIG. 3, only with the difference that instead of the change gear shift provided there the pole changing of the main motor occurs.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Device for power transmission, in particular for vehicles, characterized in that one of the devices according to patent 6716o9 provided electrical auxiliary machines by an accumulator battery, a network or other power source has been replaced.

2. Device for power transmission according to claim i, characterized in that the one electrical auxiliary machine (13) not only with the planetary gear (2a) to generate the additional speeds, but can also be coupled to the main motor (i) in order to generate electrical energy or start the main engine (Fig. I).

3. Device for power transmission according to claim 2, characterized in that the coupling devices (Iq., 18) which connect the electrical auxiliary machine (13) either to the epicyclic gear (a2) or to the main motor (i) are designed so that the main motor can also be connected to the second link of the epicyclic gear (22) via one or more auxiliary transmissions (15, i9) (FIG. i). q .. device for power transmission according to. Claims i to 3, characterized in that the entire electromechanical transmission is connected behind the main clutch (2) of the main motor (i) (Fig. I). 5. Device for power transmission according to claims i to q., Characterized in that the electrical auxiliary machine (q.2) is a pole-changing three-phase squirrel-cage machine (Fig. 3). 6. Device for power transmission according to claim i to 5, characterized in that the electrical auxiliary machine (q.2) acts on the main epicyclic gear (399) via a further electromechanical gear (4z, .43) (Fig. 3). 7. Device for power transmission according to claim r to 6, characterized in that in the case of the electric main drive, a pole-changing main motor (51) is provided in place of the main motor with a change gear connected upstream of the planetary gear train (Fig. 7).