DE932878C

DE932878C - Electromechanical transmission for vehicles etc.

Info

Publication number: DE932878C
Application number: DEA13765A
Authority: DE
Inventors: Lars Olov Aakerman; Olov Aakermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1950-07-29
Filing date: 1951-07-27
Publication date: 1955-09-12

Description

Elektromechanisches Getriebe für Fahrzeuge usw. Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur ununterbrochenen Moment- und Geschwindigkeitsumwandlung, vorzugsweise bei Fahrzeugen, wie z. B. Kraftomnibussen und Kraftwagen, mittels einer zwischen einer treibenden und einer getriebenen Welle mechanisch eingeschalteten Planetengetriebevorrichtung, wobei die treibende Welle an ein Sonnenrad oder einen Außenring der Planetengetriebevorrichtung mechanisch gekuppelt ist und eine regelbare Leistung mittels zweier elektrischer Maschinen zwischen der übrigbleibenden freien Geschwindigkeit des Planetengetriebes und der getriebenen Welle oder an diese mechanisch gekuppelte Wellen übertragen wird. Die Erfindung ist nun dadurch gekennzeichnet, daß die Planetengetriebevorrichtung aus einem einzigen Planetengetriebe besteht und daß die getriebene Welle an die Planetenradbrücke angeschlossen ist sowie daß die eine elektrische Maschine, deren Erregung konstant oder in Stufen umschaltbar ist, wenn die treibende Welle an das Sonnenrad gekuppelt ist, an den Außenring des Planetengetriebes oder, wenn die treibende Welle an den Außenring gekuppelt ist, an das Sonnenrad angeschlossen ist und daß die andere elektrische Maschine, beispielsweise über ein Zahnradgetriebe, an die getriebene Welle angeschlossen ist bzw. mit einer anderen getriebenen Welle in treibender Verbindung steht, wenn zwei Wellen getrieben werden sollen, wobei die an die genannte freie Geschwindigkeit des Planetengetriebes geschaltete elektrische Maschine wahlweise in beide Drehrichtungen umschaltbar ist, und zwar dadurch, daß das Feld der anderen elektrischen Maschine von einem positiven zu einem negativen Wert oder umgekehrt geregelt wird, wobei ferner der Antriebsmotor mindestens beim Anfahren von einer Leerlaufdrehzahl auf eine höhere gleichbleibende Drehzahl gebracht wird, während das Feld der elektrischen Reguliermaschine mindestens beim Anfahren gleichbleibt und erst zur weiteren Beschleunigung des Fahrzeuges geregelt wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich, mit verhältnismäßig kleinen elektrischen Maschinen auszukommen, insbesondere bei Überbrückung der Stufen eines Stufengetriebes, falls ein solches Stufengetriebe in die Kardanwelle eingebaut ist.Electromechanical transmission for vehicles, etc. The invention relates to an arrangement for uninterrupted torque and speed conversion, preferably in vehicles such. B. buses and cars, by means of an between a driving and a driven shaft mechanically engaged planetary gear device, wherein the driving shaft is connected to a sun gear or an outer ring of the planetary gear device is mechanically coupled and an adjustable power by means of two electrical Machines between the remaining free speed of the planetary gear and the driven shaft or shafts mechanically coupled to it will. The invention is now characterized in that the planetary gear device consists of a single planetary gear and that the driven shaft to the Planetary bridge is connected as well as that an electrical machine whose The excitation is constant or can be switched in steps when the driving wave reaches the Sun gear is coupled to the outer ring of the planetary gear or, if the driving Shaft is coupled to the outer ring, is connected to the sun gear and that the other electrical machine, for example via a gear transmission, to the driven shaft is connected or with another driven shaft in driving link stands when two shafts are to be driven, where the electrical connected to the above-mentioned free speed of the planetary gear Machine can be switched optionally in both directions of rotation, namely in that the field of the other electrical machine from a positive to a negative Value or vice versa is regulated, furthermore, the drive motor at least at Starting from an idle speed brought to a higher constant speed is, while the field of the electric regulating machine at least when starting remains the same and is only regulated for further acceleration of the vehicle. This measure makes it possible to use relatively small electrical machines get along, especially when bridging the stages of a multi-step transmission, if such a multi-step transmission is built into the cardan shaft.

Das Differentialprinzip konnte mit der Einführung der modernen Planetengetriebe in der modernen Kraftwagentechnik in Anspruch genommen werden. Die festen Zahnradgetriebe mit einem einzigen Freiheitsgrade sind im Planetengetriebe durch eine entsprechende Vorrichtung mit zwei Freiheitsgraden ersetzt. Diejenigen Beschränkungen des Übersetzungsverhältnisses usw., die durch die innerhalb des Außenringes arbeitenden Planeten-und Sonnenräder bedingt sind, konnten durch doppelte Planetengetriebe verschiedener Art erfolgreich überbrückt werden.The differential principle could with the introduction of the modern planetary gear can be used in modern vehicle technology. The fixed gear transmission with a single degree of freedom are in the planetary gear through a corresponding Replaced device with two degrees of freedom. Those restrictions on the gear ratio etc. through the planetary and sun gears working within the outer ring due to double planetary gears of various types could be successful be bridged.

Trotz dieser Entwicklung ist die volle Auswirkung von zwei möglichen Freiheitsgraden nicht ausgenutzt worden, und das Planetengetriebe von heute weist daher dieselbe Beschränkung wie das ursprüngliche Zahnradgetriebe auf, indem es nämlich mit unterbrochener Regelung arbeitet. Das ununterbrochen arbeitende Getriebe hat sich statt dessen zu einer rein mechanisch-hydraulischen Problemstellung entwickelt.Despite this development, the full impact of two is possible Degrees of freedom have not been exploited, and the planetary gear of today exhibits hence the same limitation as the original gear train on by adding it namely works with interrupted regulation. The continuously working transmission has instead developed into a purely mechanical-hydraulic problem.

Daß die elektrische Übertragung hierbei immer mehr beiseite verdrängt worden ist und man mit derselben heute kaum als mit einer Mitbewerberin zu rechnen hat, wenn es sich um Kraftwagen- und Omnibusbetrieb handelt, ist sehr bemerkenswert, wenn man an die Erfolge der elektrischen Kraftübertragung auf anderen technischen Gebieten denkt, wo die hydraulische Kraftübertragung statt dessen eine bescheidene Existenz führt. _ Eine der Ursachen ist, daß, während die elektrische Übertragung stets zwischen dem Antriebsmotor und der getriebenen Welle eingeschaltet liegt, das, hydraulische Getriebe nur in der Anlaßperiode ausgenutzt wird, um nachher durch den unmittelbaren Antrieb mit seinem höheren Wirkungsgrad ersetzt zu werden. Dabei nutzt man folgerichtig die Eigenschaft des hydraulischen Getriebes aus; daß es eine ununterbrochene Regelung in der Anlaßperiode selbst ergibt, während man diese Eigenschaft bei höheren Geschwindigkeiten vermeidet, weil die Mängel des hydraulischen Getriebes als Kraftübertragungsvorrichtung sich sonst als schlechter Wirkungsgrad und starke Erhitzung auswirken würden. Das Ergebnis eines derartigen Kompromisses wird ein sanftes Ingangsetzen in Vereinigung mit einer guten durchschnittlichen Brennstoffwirtschaftlichkeit.That electrical transmission is being pushed aside more and more and today you can hardly count on the same as a competitor has, when it comes to car and bus operations, is very remarkable, if one looks at the successes of electrical power transmission on other technical ones Think areas where hydraulic power transmission is a modest one instead Existence leads. _ One of the causes is that while the electrical transmission is always connected between the drive motor and the driven shaft, the hydraulic transmission is only used in the starting period, followed by the immediate drive with its higher efficiency to be replaced. Included one consequently exploits the property of the hydraulic transmission; that there is a uninterrupted regulation in the tempering period itself results while one has this property avoids at higher speeds because of the shortcomings of the hydraulic transmission as a power transmission device would otherwise prove to be poor efficiency and strong Would affect heating. The result of such a compromise will be a smooth start-up combined with good average fuel economy.

Eine andere wichtige Ursache ist die, daß die elektrischen Maschinen ein höheres Gewicht und in der Regel auch beträchtlich höhere Anschaffungskosten aufweisen als die hydraulische Übertragung bei demselben Anlaßmoment. Geht man aber einen Schritt zu. den schwereren Schienenfahrzeugen weiter, so findet man, daß die elektrische Übertragung sich noch gut verteidigt, ungeachtet der oben angegebenen Beschränkungen, daß aber auch hier die hydraulische Kraftübertragung sich in kräftiger Entwicklung befindet.Another important cause is that the electrical machines a higher weight and usually a considerably higher acquisition cost have than the hydraulic transmission at the same starting torque. But you go one step too. continues with the heavier rail vehicles, one finds that the electrical transmission still defends itself well, notwithstanding the above Restrictions, however, that here too the hydraulic power transmission is more powerful Development is in progress.

Die Situation ist zweifelsohne die, daß ein beträchtliches Herabsetzen der Maschinengrößen und der Verluste bei der elektrischen Übertragung diese Kraftübertragung in den Vordergrund führen würde. Es läßt sich nämlich nicht leugnen, daß die elektrische Übertragung aus vielen praktischen Gründen der hydraulischen weit überlegen ist, was die Entwicklung auf anderen Gebieten bezeugt. Esgenügt, die Abdichtungs- und Kühlprobleme der hydraulischen Übertragung und den wenig günstigen Verlauf der Arbeitscharakteristik innerhalb eines breiteren Arbeitsintervalls zu erwähnen und darauf zu verweisen, daß es. keine Möglichkeiten gibt, um bei einer gewissen Geschwindigkeit der Arbeitswelle das Belastungsmoment wahlfrei zu regeln oder ein Bremsen durch Umkehrung der Richtung des Arbeitsmomentes zu bewirken.The situation is undoubtedly that of a considerable degradation the machine sizes and the losses in electrical transmission this power transmission would lead to the foreground. It cannot be denied that the electrical Transmission is far superior to hydraulic for many practical reasons, what developments in other fields testify. Suffice it to do the waterproofing and Cooling problems of the hydraulic transmission and the less than favorable course of the working characteristics to mention and refer to within a wider working interval, that it. no ways there are to work at a certain speed to optionally regulate the load torque or to brake by reversing the direction of the working moment.

Zur Erläuterung sei auf die Zeichnungen verwiesen.Reference is made to the drawings for an explanation.

In Fig. z zeigt die Kurve Mx, welche Momente im ununterbrochenen Betrieb an der Kardanwelle bis auf eine gewisse angenommene Schlüpfgrenze entnommen werden könnten, wenn keine Verluste in der Kraftübertragung vorhanden wären und der Verbrennungsmotor die ganze Zeit mit vollem Moment und voller Geschwindigkeit arbeiten würde. Es wird angenommen, daß das Moment an der Kardanwelle bei unmittelbarem Antrieb M ist. Die Kurve E gibt die gleichzeitig entnommene Leistung an, während Ma' und E' den Momentverlauf bzw. den Leistungsverlauf mit Rücksicht auf die entstehenden Verluste angeben. Das Diagramm zeigt, wie der unmittelbare Antrieb eingeschaltet wird, wenn das Sinken .des Wirkungsgrades des hydraulischen Getriebes angefangen hat. Der Verbrennungsmotor muß in diesem Falle praktisch volle Geschwindigkeit auch bei niedriger Geschwindigkeit der getriebenen Welle haben.In Fig. Z, the curve Mx shows which moments in uninterrupted operation can be taken from the cardan shaft up to a certain assumed slip limit could if there were no losses in the power transmission and the internal combustion engine would work at full moment and full speed all the time. It will assumed that the moment on the cardan shaft is M with direct drive. the Curve E indicates the power drawn at the same time, while Ma 'and E' show the torque curve or indicate the performance curve with consideration for the losses incurred. That Diagram shows how the immediate drive is turned on when the sinking .the efficiency of the hydraulic transmission has started. The internal combustion engine must in this case practically full speed even at low speed of the driven shaft.

Fig.2 zeigt eine normale Antriebsvorrichtung mit Planetengetriebe, wo r den Verbrennungsmotor, 2 das Sonnenrad, 3 den Außenring und 4 die Planetenradbrücke bezeichnet. Die getriebene Kardanwelle ist mit 5 und das getriebene Räderpaar mit 6 bezeichnet.Fig. 2 shows a normal drive device with planetary gear, where r is the internal combustion engine, 2 is the sun gear, 3 is the outer ring and 4 is the planetary gear bridge designated. The driven cardan shaft is with 5 and the driven pair of gears with 6 designated.

Wenn das Übersetzungsverhältnis des Umlaufrädergetriebes bei festgebremstem äußerem Zentralrad 3 mit K bezeichnet ist, so erhält man, wenn keine Reibungsverluste im Getriebe vorhanden wären, ein Moment h - M an der Kardanwelle und ein Moment (k -L) M am Außenring des Planetengetriebes. Gleichzeitig wird die Umdrehungszahl der Kardanwellen" - , Das Moment k - M bei der Umdrehungszahl ytx = wird im folgenden der Nullpunktwert des Planetengetriebes genannt, und zwar deshalb, weil es voraussetzt, daß der Außenring mit ztp = o festgebremst gehalten wird, weshalb wohl ein Moment dagegen keine Leistung durch den Außenring übertragen wird. Dieser Nullpunktwert ist in Fig. 3 in die Momentkurve M" durch eine gestrichelte Linie bei einem angenommenen Wert von K = 2,3 eingetragen.If the transmission ratio of the epicyclic gearing is denoted by K when the outer central gear 3 is braked, then, if there were no friction losses in the gearing, a moment h - M on the cardan shaft and a moment (k -L) M on the outer ring of the planetary gear are obtained. At the same time, the number of revolutions of the cardan shafts "- , The torque k - M at the number of revolutions ytx = will be the zero point value of the planetary gear in the following called, because it assumes that the outer ring is held braked with ztp = o, which is probably why a moment, on the other hand, no power is transmitted through the outer ring. This zero point value is entered in FIG. 3 in the torque curve M ″ by a dashed line with an assumed value of K = 2.3.

Bei Geschwindigkeiten der Kardanwelle, die unter diesem Nullpunktwert liegen, läuft der Außenring mit der Geschwindigkeit -np in einer Richtung um, die derjenigen des Dieselmotors entgegengesetzt ist. Bei Geschwindigkeiten über dem Nullpunktwert läuft der Außenring in derselben Richtung wie der Verbrennungsmotor mit der Geschwindigkeit 2+ np um. Im ersten Falle weist die Momentkurve Mr einen Zusatz von +Mt über den Nullpunktwert auf, und_ im letzteren Falle zeigt die Kurve einen Abzug von -Mt unter dem Nullpunktwert. Der zweite Freiheitsgrad des Planetengetriebes ist dabei wirksam ausgenutzt, wenn diejenige Leistung, die somit über das äußere Zentralrad 3 des Planetengetriebes übertragen wird, für das Vorwärtstreiben des Motorwagens bei allen Werten von -i- np ausgenutzt werden kann. Wenn die Räder des Planetengetriebes durch eine normale Kraftwagenkupplung gegenseitig verriegelt werden, erhält die Kardanwelle die Geschwindigkeit ytx = n entsprechend der Höchstgeschwindigkeit des Kraftwagens.At speeds of the cardan shaft that are below this zero point value, the outer ring rotates at speed -np in a direction opposite to that of the diesel engine. At speeds above the zero point value, the outer ring rotates in the same direction as the combustion engine at a speed of 2+ np. In the first case, the torque curve Mr shows an addition of + Mt above the zero point value, and in the latter case the curve shows a subtraction of -Mt below the zero point value. The second degree of freedom of the planetary gear is effectively used when the power that is thus transmitted via the outer central wheel 3 of the planetary gear can be used to propel the motor vehicle forward with all values of -inp. If the wheels of the planetary gear are mutually locked by a normal motor vehicle clutch, the cardan shaft receives the speed ytx = n corresponding to the maximum speed of the motor vehicle.

Für das Planetengetriebe gilt der folgende Zusammenhang zwischen den Wellengeschwindigkeiten wo 72 den Teilungshalbmesser des Außenringes und y1 den Teilungshalbmesser des Sonnenrades bezeichnet.The following relationship between the shaft speeds applies to the planetary gear where 72 denotes the pitch radius of the outer ring and y1 the pitch radius of the sun gear.

Da bei konstantem Moment M des Verbrennungsmotors die Kardanwelle stets ein zugeführtes Moment von k - M aufweist, ist es unmöglich, eine ununterbrochene Regelung gemäß Kurve M" zu erhalten, wenn nicht diejenige Leistung, die über den Außenring mit dem Moment (k -l) M übertragen wird, umgeformt und der Kardanwelle zugeführt wird. Wenn eine derartige Umwandlung ohne Verluste erfolgen könnte, würde man ein Zusatzmoment Mt gemäß der folgenden Gleichung erhalten: (k-l)M#nD+Mtnx=O,also Mt=-(k-l)M Das Zusatzmoment Mt wird dabei positiv bei negativen Werten von wp und negativ bei positiven Werten von äp. Dies bedeutet, daß bei Geschwindigkeiten unter dem Nullpunktwert Leistung vom Außenring zur Kardanwelle und bei Geschwindigkeiten über dem Nullpunktwert Leistung in entgegengesetzter Richtung übertragen wird. Die elektrische Übertragung beispielsweise nach dem Leonardschen Prinzip kann dabei von neuem angewandt werden, jedoch unter ganz veränderten und günstigeren Verhältnissen, als dies früher der Fall war.Since the cardan shaft always has an applied torque of k - M at a constant torque M of the internal combustion engine, it is impossible to obtain an uninterrupted control according to curve M ", if not the power that is supplied via the outer ring with the torque (k -l) M is transmitted, converted and fed to the cardan shaft. If such a conversion could take place without losses, an additional torque Mt would be obtained according to the following equation: (kl) M # nD + Mtnx = O, i.e. Mt = - (kl) M The additional torque Mt becomes positive with negative values of wp and negative with positive values of äp. This means that at speeds below the zero point value, power is transmitted from the outer ring to the cardan shaft and at speeds above the zero point value, power is transmitted in the opposite direction. The electrical transmission, for example according to Leonard's principle, can be used again, but under completely different and more favorable conditions than was previously the case.

Fig. q. zeigt eine derartige Anordnung, wo 7 die an den Außenring des Planetengetriebes gekuppelte elektrische Maschine und 8 die an die Kardanwelle über das Zahnradgetriebe 9 angeschlossene elektrische Maschine bezeichnet. Hierbei wird ein elektromechanisches Getriebe erhalten, dessen Drehmoment auf die Kardanwelle teils aus einer rein mechanisch übertragenen Komponente k - M und teils aus einer elektromagnetisch übertragenen Komponente Mt besteht, wo k im Beispiel gleich 2,3 ist. Wenn das Planetengetriebe zum unmittelbaren Antrieb umgeschaltet wird, z. B. dadurch, daß die Geschwindigkeit np mechanisch bis zum Stillstand abgebremst oder mechanisch mit einer der übrigen Geschwindigkeiten des Planetengetriebes zusammengekuppelt wird, so wird der elektrische Stromkreis unterbrochen, wobei die elektrischen Maschinen ohne Belastung umlaufen. Auch in dieser Hinsicht kann das elektromechanische Getriebe dieselben Vorteile wie das hydraulische Getriebe bieten, indem die elektrischen Maschinen, wenn erwünscht, nur während der eigentlichen Anlaßperiode zu arbeiten brauchen.Fig. Q. shows such an arrangement where 7 is attached to the outer ring of the planetary gear coupled electrical machine and 8 to the cardan shaft Connected via the gear transmission 9 electrical machine referred to. Here an electromechanical gear is obtained, its torque on the cardan shaft partly from a purely mechanically transmitted component k - M and partly from one there is electromagnetically transmitted component Mt, where k in the example equals 2.3 is. When the planetary gear is switched to direct drive, e.g. B. in that the speed np is braked mechanically to a standstill or mechanically coupled together with one of the other speeds of the planetary gear is, the electrical circuit is interrupted, whereby the electrical machines circulate without load. In this regard, too, the electromechanical transmission offer the same advantages as the hydraulic transmission by adding the electric Machines, if desired, only to work during the actual starting period to need.

Da das elektrisch übertragene Zusatzmoment Mt nur ein geringer Teil des Gesamtanlaßmomentes zu sein braucht, ist auch die zweite Voraussetzung einer Entwicklung der elektrischen Übertragung in eine wirtschaftlichere Anordnung verwirklicht worden. Da die elektrischen Verluste nur eine geringe übertragene Leistung treffen, werden nämlich auch die Gesamtverluste des elektromechanischen Getriebes beträchtlich herabgesetzt, während die elektrischen Maschinen gleichzeitig geringere Abmessungen annehmen. Da diejenige Leistung, die durch den Außenring vermittelt wird, Null wird, wenn np durch Null geht, und da die an den Ring gekuppelte elektrische Maschine verschiedene Umlaufrichtungen zu beiden Seiten dieses Nullpunktwertes aufweist, so wird diese elektrische Maschine einen Geschwindigkeitsbereich überbrücken, welcher die numerische Summe ihrer höchsten Umlaufgeschwindigkeit in beiden Richtungen ist, was die Abmessungen der Maschine weiter in hohem Grade vermindert. Das elektromechanische Getriebe hat damit tatsächlich eine weit bessere Ausgangsstellung als das hydraulische Getriebe erlangt, da jenes im wesentlichen nach reinem Zahnradgetriebeprinzip arbeitet, wie dies aus einem Vergleich der Fig. i und 5 zu erkennen ist.Since the electrically transmitted additional torque Mt is only a small part of the total starting torque, the second requirement is also one Development of electrical transmission realized in a more economical arrangement been. Since the electrical losses only affect a small amount of transmitted power, namely, the total losses of the electromechanical transmission are also considerable reduced, while the electrical machines at the same time smaller dimensions accept. Since the power that is conveyed by the outer ring becomes zero, when np goes through zero, and there is the electric machine coupled to the ring has different directions of rotation on both sides of this zero point value, so this electric machine will bridge a speed range, which is the numerical sum of their highest orbital velocity in both directions, which further greatly reduces the dimensions of the machine. The electromechanical The transmission actually has a much better starting position than the hydraulic one Gearbox obtained, since that works essentially on the pure gear transmission principle, as can be seen from a comparison of FIGS.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, wie sich das Arbeitsdiagramm für ein derartiges elektromechanisches Getriebe verhält für k = 2,3, wenn die Höchstgeschwindigkeit des Außenringes des Planetengetriebes bei Belastung auf + iooo Umdrehungen pro Minute bei einer Umdrehungszahl von 3000 Umdrehungen pro Minute der Welle des Verbrennungsmotors beschränkt wird, und zwar bei gewissen angenommenen Verlusten in den elektrischen Maschinen. Das Diagramm gibt teils die Arbeitsverhältnisse bei voller Brennstoffzufuhr an (starke gestrichelte Kurve) und zeigt teils, wie dasselbe abgeändert wird, wenn die Brennstoffzufuhr auf die Hälfte herabgesetzt wird (schwache gestrichelte Kurve). Wenn die vorstehende Umdrehungszahl des Außenringes des Planetengetriebes nicht überschritten werden soll, muß der unmittelbare Antrieb eingeschaltet werden, ehe die Wagengeschwindigkeit etwa 75 km pro Stunde überschritten hat.From Fig. 5 it can be seen how the working diagram for such an electromechanical gear behaves for k = 2.3 when the maximum speed of the outer ring of the planetary gear when loaded to + 10000 revolutions per minute at a speed of 3000 revolutions per minute of the shaft of the Internal combustion engine is limited, with certain assumed losses in the electrical machines. The diagram shows partly the working conditions at full fuel supply (strong dashed curve) and partly shows how the same is changed when the fuel supply is reduced by half (weak dashed curve). If the above number of revolutions of the outer ring of the planetary gear is not to be exceeded, the immediate drive must be switched on before the car speed has exceeded about 75 km per hour.

Statt des Einschaltens des unmittelbaren Antriebes kann selbstverständlich ein in der Kardanwelle vorgesehenes Stufengetriebe eingeschaltet werden, wobei das elektromechanische Getriebe zunächst die erste Stufe des Stufengetriebes, nachher die zweite Stufe desselben usw. ununterbrochen überbrückt, wobei der ununterbrochene Arbeitsbereich bei unveränderter Größe des elektromechanischen Getriebes beliebig gesteigert werden kann.Instead of switching on the direct drive, it goes without saying that a multi-step transmission provided in the cardan shaft can be switched on, the electromechanical transmission first the first stage of the multi-step transmission, afterwards the second stage of the same etc. bridged uninterruptedly, the uninterrupted Any work area with unchanged size of the electromechanical gear can be increased.

Die durch den Außenring des Planetengetriebes vermittelte Höchstleistung ist im Beispiel c - 1,3 M - 1000. Wenn der Verbrennungsmotor eine Leistung von z. B. 5o PS abgibt, ist hierbei c - M - 3ooo = 5o. Die Höchstleistung durch den Außenring des Planetenrades wird folglich - 1,3 - iooo = 21,6 PS. Wenn dieselbe Regelüng durch reine Ward-Leonardsche Regelung zu bewirken wäre, so müßten die elektrischen Maschinen für ein Höchstmoment von 3,5 M und für eine Geschwindigkeit von 3000 Umdrehungen pro Minute bemessen werden. Diese Maschinen würden infolgedessen etwa neunmal größer werden, als bei dem elektromechanischen Getriebe erforderlich ist.The maximum power conveyed by the outer ring of the planetary gear is in the example c - 1.3 M - 1000. B. gives 5o PS, here is c - M - 3ooo = 5o. The maximum power through the outer ring of the planetary gear is consequently - 1.3 - iooo = 21.6 hp. If the same regulation could be effected by pure Ward-Leonard regulation, the electrical machines would have to be dimensioned for a maximum torque of 3.5 M and for a speed of 3000 revolutions per minute. As a result, these machines would be about nine times the size required for the electromechanical transmission.

Da das Moment lVl des Verbrennungsmotors bei voller Brennstoffzufuhr annähernd konstant bleibt, so ist dieses auch hinsichtlich des Momentes (k -l) M am Außenringe des Planetengetriebes zutreffend. Wenn die an den Außenring gekuppelte elektrische Maschine mit einem konstanten Wert Op erregt wird, so wird; wenn der elektrische Strom zwischen den Maschinen mit I bezeichnet wird, die entsprechende Gleichung: I - 0, = (k-1) M und infolgedessen Die Voraussetzung für eine derartige Vollleistungsregelung gemäß dem Arbeitsdiagramm in Fig:' 5 ist somit, daß der durch die Maschinen hindurchfließende elektrische Strom während der ganzen Anlaßperiode annähernd konstant bleibt. Dieses kann durch Regelung des Feldes $x der an die Kardanwelle gekuppelten Maschine bewirkt werden. Die Größe von n. und 0" ist ebenfalls im Diagramm der Fig. 5 angedeutet. In der Nähe des Nullpunktwertes sinkt 0" auf o, üm nachher seine Richtung zu wechseln. Bei Wagengeschwindigkeiten bis auf etwa 35 km pro Stunde bleibt 0, konstant, und die Umdrehungszahl des Verbrennungsmotors steigt dann von einer Leerlaufumdrehungszahl von etwa 500 Umdrehungen pro Minute auf volle Geschwindigkeit unter Abgabe eines konstanten Anlaßmomentes an die Kardanwelle von 3,51V1. Der Ausgangswert von 0" und 0, kann leicht eingestellt werden, so daß das Höchstmoment erhalten wird.Since the moment IVl of the internal combustion engine remains approximately constant with full fuel supply, this is also the case with regard to the moment (k -l) M on the outer rings of the planetary gear. If the electric machine coupled to the outer ring is excited with a constant value Op, then; if the electrical current between the machines is denoted by I, the corresponding equation: I - 0, = (k-1) M and consequently The prerequisite for such a full power control according to the operating diagram in FIG. 5 is therefore that the electrical current flowing through the machines remains approximately constant during the entire starting period. This can be done by regulating the $ x field of the machine coupled to the cardan shaft. The size of n. And 0 ″ is also indicated in the diagram in FIG. 5. In the vicinity of the zero point value, 0 ″ drops to o, and then changes its direction. At vehicle speeds of up to about 35 km per hour, 0, remains constant, and the number of revolutions of the internal combustion engine then increases from an idling speed of about 500 revolutions per minute to full speed while delivering a constant starting torque of 3.51V1 to the cardan shaft. The initial value of 0 "and 0 can be easily adjusted so that the maximum torque is obtained.

Wenn das Feld 0" schneller herabgesetzt wird, als der vollen Leistungsentnahme am Verbrennungsmotor entspricht, wird der letztere ein volles Moment bei herabgesetzter Umdrehungszahl abgeben. Wenn 0x langsamer herabgesetzt wird, als der vollen Leistungsentnahme entspricht, wird der Motor auf die volle Umdrehungszahl beschleunigt, und eirk an demselben vorgesehener Schnellaufregler setzt dann die Brennstoffzufuhr herab. Durch Regelung des Feldes 0" mittels des Geschwindigkeitspedals kann also jede gewünschte Leistung bis zur Höchstleistung entnommen werden. Wird die Brennstoffzufuhr z. B. auf den halben Wert der vollen Leistung herabgesetzt, so erhält man denselben Regelungsverlauf mit auf die Hälfte herabgesetzter Momentkurve gemäß Fig. 5.If the field 0 "is reduced faster than the full power consumption on the internal combustion engine, the latter will have a full torque when reduced Output number of revolutions. If 0x is reduced more slowly than the full power consumption corresponds, the motor is accelerated to the full speed, and eirk on The same speed regulator provided then reduces the fuel supply. By Control of the field 0 "by means of the speed pedal can be any desired Power can be withdrawn up to the maximum output. If the fuel supply z. B. reduced to half the value of the full power, the same control process is obtained with the torque curve reduced by half according to FIG. 5.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich auch, daß eine selbsttätige Regelung bei jedem gewünschten Moment am Verbrennungsmotor einfach zustande gebracht werden kann, und zwar beispielsweise mittels eines Stromrelais, dessen- Einstellung durch das Pedal auf verschiedene gewünschte Werte geregelt werden kann, wobei also ein vollständig durchgeführter Anlaßvorgang möglich ist, ohne daß das Geschwindigkeitspedal aus der zuerst eingenommenen Stellung bewegt zu werden braucht. Das elektromechanische Getriebe gestattet daher große Wahlfreiheit hinsichtlich der Regelung. Das Einschalten des unmittelbaren Antriebes kann bei jeder gewünschten Geschwindigkeit erfolgen. Wenn direkter Antrieb nicht z. B. bei 75 km pro Stunde eingeschaltet sein sollte, so wird vorschlagsweise für dessen selbsttätiges Einschalten Sorge getragen.From the above it also follows that an automatic regulation can be easily achieved at any desired moment on the combustion engine can, for example by means of a current relay, whose setting by the pedal can be regulated to various desired values, thus a completely carried out starting process is possible without depressing the speed pedal needs to be moved from the first assumed position. The electromechanical Transmission therefore allows great freedom of choice with regard to the regulation. Switching on the immediate drive can take place at any desired speed. If direct drive is not z. B. should be switched on at 75 km per hour, in this way, it is proposed to ensure that it is switched on automatically.

Da der vorstehend beschriebene- Verlauf vollständig umkehrbar ist, kann eine Motorbremsung nach demselben Prinzip wie beim Fahren erhalten werden, und zwar mit denselben Möglichkeiten hinsichtlich der Ausnutzung einer ununterbrochenen Regelung. Die Leistung wird hierbei durch die Masse des Motorwagens erzeugt und an den Verbrennungsmotor zurückgeführt. Der Bremsverlauf wird hierbei weit sanfter und wirksamer, als dies bei jeder rein mechanischen Vorrichtung möglich ist.Since the course described above is completely reversible, engine braking can be obtained on the same principle as when driving, with the same possibilities with regard to the utilization of an uninterrupted one Regulation. The power is generated here by the mass of the motor vehicle and fed back to the internal combustion engine. The braking process is much smoother and more effective than is possible with any purely mechanical device.

Der Verbrennungsmotor kann. durch Ausnutzung der an das Planetengetriebe gekuppelten Maschine angelassen werden. Damit das an der Kardanwelle entstehende Reaktionsmoment hierbei nicht den Wagen zum Rollen veranlassen kann, muß die Handbremse angesetzt sein. Eine zweckdienliche Verriegelung kann vorgesehen werden, um dies sicherzustellen. Nachdem der Motor angelassen worden ist, fangen die elektrischen Maschinen selbsttätig an, die Batterie zu laden. Diese Ladung wird hierbei viel wirksamer, als dies bei normal verwendeten Ladeerzeugern für gewöhnlich der Fall ist. Grundsätzlich wird daran nichts geändert, wenn die dem Außenring des Planetengetriebes entnommene Leistung statt dessen an die Welle des Verbrennungsmotors zurückgeführt wird, was stets in einer der Leistungsrichtungen der Fall ist.The internal combustion engine can. by utilizing the on the planetary gear coupled machine can be started. So that which occurs on the cardan shaft The handbrake must be used be scheduled. A convenient lock can be provided to accomplish this to ensure. After the engine has started, the electrical ones start Machines automatically start charging the battery. This charge becomes a lot here more effective than is usually the case with normally used charge generators is. Basically nothing is changed if the outer ring The power taken from the planetary gear is instead sent to the shaft of the internal combustion engine is returned, which is always the case in one of the performance directions.

Für den Fall, daß zwei Wellen angetrieben werden sollen, kann es zweckdienlich sein, daß die rein mechanische Leistung über das Planetengetriebe und die Kardanwelle der einen getriebenen Welle zugeführt, während die elektrische Leistung der zweiten getriebenen Welle zugeführt wird. Dieübersetzungsverhältnisse können hierbei derart gewählt werden, daß die Höchstmomente an den beiden getriebenen Wellen etwa denselben Wert erhalten. Grundsätzlich wird daran nichts geändert, wenn z. B. der Dieselmotor den Außenring treibt, während die Brücke der Planetenräder an die Kardanwelle und die elektrische Maschine an die Sonnenradwelle angeschlossen ist, vorschlagsweise gemäß Fig. 6, wo i i die rein mechanisch getriebene Welle ist, die an die Brücke q. der Planetenräder über das Zahnradgetriebe io angeschlossen ist, und 12 die an die elektrische Maschine 8 angeschlossene, elektrisch getriebene Welle bezeichnet.It can be useful in the event that two shafts are to be driven be that the purely mechanical power via the planetary gear and the cardan shaft one driven shaft, while the electrical power is fed to the second driven shaft is supplied. The transmission ratios can be as follows be chosen so that the maximum torques on the two driven shafts are approximately the same Value received. Basically nothing is changed if z. B. the diesel engine drives the outer ring, while the bridge of the planetary gears to the cardan shaft and the electrical machine is connected to the sun gear shaft, as suggested according to FIG. 6, where i i is the purely mechanically driven shaft that is attached to the bridge q. of the planet gears is connected via the gear transmission io, and 12 the to the electrical machine 8 connected, electrically driven shaft designated.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Arrangement for uninterrupted torque and speed conversion, preferably in vehicles such. B. buses and cars, by means of a mechanically switched between a driving and a driven shaft Planetary gear device, with the driving shaft connected to a sun gear or a The outer ring of the planetary gear device is mechanically coupled and a controllable one Power by means of two electrical machines between the remaining free Speed of the planetary gear and the driving or driven shaft or is transmitted to these mechanically coupled shafts, characterized in, that the planetary gear device consists of a single planetary gear and that the driven shaft is connected to the planetary gear bridge and that which is an electrical machine (reaction machine 7) whose excitation is constant or can be switched in steps if the driving shaft is coupled to the sun gear, to the outer ring of the planetary gear or, if the driving shaft, to the outer ring is coupled, is connected to the sun gear and that the other electrical Machine (regulating machine 8), for example via a gear transmission, to the driving or the driven shaft is connected or with another driven shaft is in driving connection when two shafts are to be driven, whereby the electrical connected to the above-mentioned free speed of the planetary gear Machine can be switched optionally in both directions of rotation, namely in that the field of the other electrical machine from a positive to a negative Value or vice versa is regulated, furthermore, the drive motor at least at Starting from an idle speed brought to a higher constant speed is, while the field of the electric regulating machine at least when starting remains the same and is only regulated for further acceleration of the vehicle.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that at a certain value the excitation of the electrical connected to said free speed Machine the power flow between the driving and the driven shaft z. B. is switchable for braking purposes, in that the excitation starting device of the other electrical machine an operating direction opposite to that when driving receives.

3. Arrangement according to claim i or 2, characterized in that in the Cardan shaft a multi-step transmission is switched on, the steps through the electromechanical Planetary gears are bridged. Referred publications: German patents No. 238 625, 239 330.