DE651116C

DE651116C - Electromagnetic power transmission arrangement

Info

Publication number: DE651116C
Application number: DEN37867D
Authority: DE
Original assignee: JOHN WHITSON
Current assignee: JOHN WHITSON
Priority date: 1933-04-22
Filing date: 1933-04-22
Publication date: 1937-10-07

Description

Elektromagnetische Kraftübertragungsanordnung Die Erfindung betrifft eine elektromagnetische Kraftübertragungsanordnung für Motorfahrzeuge mit einer von der Antriebswelle angetriebenen dynamoelektrischen Maschine, die in elektrischer Verbindung mit einer mit der angetriebenen Welle gekuppelten Kupplungsdynamo steht, wobei die beiden dynamoelektrischen Maschinen beim Vorwärtsgang zunächst als Motor bzw. Generator und später umgekehrt als Generator bzw. Motor umlaufen und die Umwandlung von der einen Betriebsart in die andere durch Bürstenverschiebung bewirkt wird.Electromagnetic Power Transmission Arrangement The invention relates to an electromagnetic power transmission assembly for motor vehicles having a from the drive shaft driven dynamo-electric machine, which in electric Is connected to a clutch dynamo coupled to the driven shaft, The two dynamo-electric machines initially act as motors when moving forward or generator and later vice versa as a generator or motor and the conversion from one operating mode to the other is effected by moving the brush.

Bei ähnlichen bekannten Anordnungen dynamoelektrischer Maschinen kann die Umwandlung der Wirkungsweise der elektrischen Maschinen vom Motor zum Generator bzw. umgekehrt nur durch Verstellung mechanischer oder elektrischer Steuerungsteile, wie Widerstände, Bürsten o-. dgl., vorn Hand vorgenommen werden. Bei den bekannten Anordnungen werden auch vielfach verschiedene und zusätzliche Erregerwicklungen für eine oder mehrere der elektrischen Maschinen benutzt, so daß deren Anordnung umständlich und mit verhältnismäßig großer Raumbeanspruchung verbunden ist. Bei den Fahrzeugen, für welche derartige Maschinenanordnungen in Frage kommen, wird aber besonders großer Wert auf möglichst .geringe Raumbeanspruchung und Gewicht gelegt.In similar known arrangements of dynamoelectric machines can the conversion of the operation of the electrical machines from the motor to the generator or vice versa only by adjusting mechanical or electrical control parts, like resistors, brushes o-. Like., To be made in front of the hand. With the known Arrangements are also often different and additional excitation windings used for one or more of the electrical machines, so that their arrangement is cumbersome and associated with a relatively large amount of space. at the vehicles for which such machine arrangements come into question but especially great value on the least possible space requirement and weight placed.

Zweck der Erfindung ist, die bekannten Maschinenanordnungen der vorerwähnten Art zu vereinfachen und die Steuerung der auf die Arbeitswelle einwirkenden Antriebskraft vollkommen selbsttätig in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Arbeitswelle durchzuführen. Erreicht wird dieser Zweck dadurch, daß die nachgiebig in der der Motorwirkung entsprechenden Stellung gehaltenen Bürsten selbsttätig in Abhängigkeit von der Geschwindigkeitsänderung einer mit dem Vorwärtsgang des Antriebes zusammenhängenden Welle verstellt werden. Es empfiehlt sich, die Anordnung so zu treffen, daß die Kupplungsdynamo mit einem feststehenden Feld und einem umlaufenden Anker ausgerüstet ist, der mittels Differentialgetriebe sowohl mit der Antriebswelle als auch mit der angetriebenen Welle derart in Verbindung steht, daß bei einer Zunahme der Ankergeschwindigkeit in der einen Drehrichtung die Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Welle herabgesetzt und bei einem Anwachsen der Ankergeschwindigkeit in entgegengesetzter Richtung die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle gesteigert wird.The purpose of the invention is the known machine arrangements of the aforementioned Kind to simplify and the control of the driving force acting on the working shaft completely automatic depending on the speed of the working shaft perform. This purpose is achieved in that the yielding in the Brushes held in the corresponding position depending on the motor effect from the change in speed of a related to the forward gear of the drive Shaft can be adjusted. It is advisable to arrange the arrangement in such a way that the Coupling dynamo equipped with a fixed field and a rotating armature is, which by means of differential gear with both the drive shaft and with the driven shaft is in communication such that with an increase in armature speed in one direction of rotation, the speed of rotation of the driven shaft is reduced and if the anchor speed increases in the opposite direction, the Speed of rotation of the drive shaft is increased.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung in Form eines Schaltungsschemas dargestellt.In the drawing is an embodiment of the subject matter of Invention shown in the form of a circuit diagram.

Der Anker 5 der Hilfsdynamo B und der Anker z2 der Kupplungsdynamo C sind mit der Antriebswelle 4 der Brennkraftmaschine bzw. einem Zahnrad io eines Differentialgetriebes G verbunden. Das andere Zahnrad des Differentialgetriebes sitzt auf der Maschinenwelle 4.. Der Körper des Differentialgetriebes, der die Zahnräder 7 trägt, ist mit der'Arbeitswelle 9 verbunden. Die Hilfs- und Kupplungsdynamos sind mit Reihenfeldspuleri@ 13 bzw. 14 ausgerüstet, die mit den AnkeM zu einem Arbeitsstromkreis in Reihenschäh!, tun- vereinigt sind. Die Hilfsdynamo ist mliit' einer Vorrichtung zum Verschieben der Bürsten mittels elektrodynamischer Mittel, wie z. B. eines kleinen Motors mit Anker 79a und einer Feldspule 81a ausgerüstet, welche geeignet ist, eine Änderung der Antriebskraft und in Zusammenwirkung mit den Federn 8211 ein Verschieben der Hilfsdynamobürsten in verschiedene Stellungen herbeizuführen. Es wird noch ein kleiner Generator verwendet, wie er in Motorfahrzeugen zum Aufladen der Batterie üblich ist, der einen vorzugsweise von der Maschinenwelle ¢ angetriebenen Anker 37 besitzt. Dieser ist nach dem Dreibürstensy stem aufgebaut und über einen Ausschalter 83a mit der Batterie 59 verbunden. Eines der Elemente des Bürstenverschiebemotors, beispielsweise das Feld 8i11, wird vorzugsweise durch den Strom der Batterie 59 gespeist, wenn der Schalter 84a geschlossen ist, während das andere Element.des Bürstenverschiebemotors 79a mit dem Generator 37 verbunden ist.The armature 5 of the auxiliary dynamo B and the armature z2 of the clutch dynamo C are with the drive shaft 4 of the internal combustion engine or a gear io one Differential gear G connected. The other gear of the differential gear sits on the machine shaft 4 .. The body of the differential gear, which carries the gears 7 is connected to the output shaft 9. The auxiliary and Coupling dynamos are equipped with series field coils @ 13 or 14, which are connected to the AnkeM are combined to form a working circuit in series schäh !, tun-. The auxiliary dynamo is with 'a device for moving the brushes by means of electrodynamic Means such as B. a small motor equipped with armature 79a and a field coil 81a, which is suitable for a change in the driving force and in cooperation with the springs 8211 move the auxiliary dynamo brushes into different positions bring about. A small generator such as that used in motor vehicles is also used for charging the battery is common, the one preferably from the machine shaft ¢ driven armature 37 has. This is based on the three-brush system and connected to the battery 59 via a circuit breaker 83a. One of the elements of the brush displacement motor, for example the field 8i11, is preferably through fed the power of the battery 59 when the switch 84a is closed while the other element of the brush slide motor 79a is connected to the generator 37 is.

Angenommen, die Brennkraftmaschine ist durch irgendeine entsprechende Einrichtung in Bewegung gesetzt und die Fahrzeugarbeitswelle 9 befindet sich in Ruhe, so wird der Anker 12 entgegengesetzt zur Maschinendrehrichtung umlaufen und als Generator arbeiten. Die Feder 811a ist dazu bestimmt, die 1-lilfsdynamobürsten 81 normalerweise in einer Lage zu halten, in welcher der von der Kupplungsdynamo 12 erzeugte Strom die Hilfsdynamo als Motor antreibt. Solange die Brennkraftmaschine mit langsamer Drehzahl umläuft, erzeugt der Generator 37 noch nicht eine so große elektromotorische Kraft, daß der Anker 79a des Bürstenverschiebemotors eine zur Überwindung der Spannung der Feder 82a ausreichende Spannung entwickelt, selbst wenn sein Feld von der Batterie erregt wird. Bei heruntergedrücktem Beschleuniger 49 ist die Drosselklappe (nicht. gezeichnet) der Brennkraftmaschine, welche mit der Stange 53 verbunden ist, geöffnet und'verursacht eine Beschleunigung der Brennkraftmaschine. Da die elektromotorische Kraft des Generators 37 sich dabei steigert, wächst die Antriebskraft des Bürstenverschiebemotors 79a, bis er die Spannung der Feder 82a überwindet und die Hilfsdynamobürsten 81 nach und nach in eine Umkehrstellung verschiebt. Dabei ist die magnetomotorische Kraft des Ankers der magnetomotorischen Kraft des Feldes entgegengerichtet und verringert den Kraftfluß des Feldes und die gegenelektromotorischen Kräfte des Ankers, bis die gegenelektromotorischen Kräfte insgesamt aufhören. Da die Maschinengeschwinegkeit weiterwächst, erreichen die Bürsten -eine Lage, in welcher die Hilfsdynamo sich -in einen Generator verwandelt, den Strom in den Arbeitsstromkreis in der gleichen Richtung wie vorher sendet und Strom für den Kupplungsdynamoanker liefert, so daß dieser jetzt als Motor arbeitet. Die Bürstenverschiebung setzt sich fort, bis die Bürsten die äußerste Stellung für die Generatorwirkung erreicht haben.Assume that the internal combustion engine is through some equivalent Device set in motion and the vehicle output shaft 9 is in At rest, the armature 12 will rotate in the opposite direction to the direction of rotation of the machine and work as a generator. The spring 811a is intended for the 1-lilf dynamo brushes 81 normally in a position in which the clutch dynamo 12 generated electricity drives the auxiliary dynamo as a motor. As long as the internal combustion engine rotates at a slow speed, the generator 37 does not yet generate such a large one electromotive force that the armature 79a of the brush displacement motor a for Overcoming the tension of the spring 82a develops sufficient tension by itself when its field is energized by the battery. With the accelerator depressed 49 is the throttle valve (not shown) of the internal combustion engine, which with the rod 53 is connected, opened and causes an acceleration of the internal combustion engine. Since the electromotive force of the generator 37 increases, the increases Driving force of the brush slide motor 79a until it releases the tension of the spring 82a overcomes and the auxiliary dynamo brushes 81 gradually moves into a reverse position. The magnetomotive force of the armature is the magnetomotive force of the Field counteracts and reduces the power flow of the field and the counter electromotive Forces of the armature until the counter electromotive forces cease altogether. There The machine speed continues to grow, the brushes reach a position in which the auxiliary dynamo transforms itself into a generator, the current into the working circuit sends in the same direction as before and current for the clutch dynamo armature supplies so that it now works as a motor. The brush shift continues until the brushes have reached the extreme position for the generator to work.

Daraus ist zu ersehen, daß während dieser Reihenfolge der Arbeitsvorgänge die Arbeitswelle 9 aus der Ruhelage heraus bis auf die Geschwindigkeit beschleunigt wird, welche der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine entspricht oder diese übersteigt. Auf Grund der Beziehungen zwischen der Kupplungs-und Hilfsdynamo kommt der Anker 1:2 während dieser Vorgänge nach und nach, die Geschwindigkeit seiner Umdrehung vermindernd, zum Stillstand, um dann in der Richtung der Drehrichtung- der Brennkraftmaschine beschleunigt zu werden, was auf eine Änderung der Geschwindigkeit und der Antriebsbeziehungen zwischen Maschinenwelle 4. und Arbeitswelle 9 zurückzuführen ist. Infolgedessen wird eine Änderung der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine durch die Umwandlung einer der -beiden dynamoelektrischen Maschinen von einem Motor in der ersten Periode zu einem Generator in der anderen Periode hervorgerufen. 'Die FeldspuleSia des Bürstenverschiebemotors ist so geschaltet, daß der ihr aus der Batterie zugeführte Strom sich in Abhängigkeit von den Stromänderungen im Arbeitsstromkreis ändert. Bei der beschriebenen Ausführungsform ist die Spule 8i11 mit einem Punkt zwischen dem Anker 12 und der Kiipplungsdynamofeldspule 14 verbunden, wobei im wesentlichen die volle Batteriespannung der Spule 8i11 aufgedrückt wird, wenn der Strom im Arbeitsstromkreis gering ist, so daß während der Perioden mit starkem Arbeitsstrom die der Spule 8i11 aufgedrückte elektromotorische Kraft sich als Differenz zwischen dem Batteriestrom und dem Spannungsabfa11 in den Spulen 14 und 13 darstellt. Die Folge hiervon ist ein Anwachsen des Arbeitsstromes in dem Arbeitsstromkreis und die Schwächung des Stromes in der Spule Sia, was sich in einer Abnahme deidurch den Bürstenverschiebungsanker 7911 hervorgerufenen Antriebskraft auswirkt, wobei die Feder 82a die Bürsten in eine Lage bewegt, in, der die Generatorwirkung herabgesetzt oder die Hilfsdynamo in einen Motor umgewandelt wird, selbst wenn die Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine in diesem Augenblick verhältnismäßig groß ist. Dadurch werden die Antriebsverhältnisse zwischen Arbeitswelle 9 und Maschinenwelle _1 in Abhängigkeit von Veränderungen der Belastung und des Belastungsstromes gebracht.It can be seen from this that during this sequence of operations the output shaft 9 accelerates from the rest position out to the speed which corresponds to or exceeds the speed of the internal combustion engine. Due to the relationship between the clutch and auxiliary dynamo, the anchor comes in 1: 2 during these operations, gradually increasing the speed of its rotation reducing, to a standstill, then in the direction of the direction of rotation of the internal combustion engine getting accelerated, suggesting a change in speed and drive relationships between machine shaft 4. and output shaft 9 can be traced back. Consequently becomes a change in the speed of the internal combustion engine due to the conversion one of the two dynamo-electric machines from a motor in the first period to a generator in the other period. 'The field coil Sia of the brush displacement motor is switched in such a way that the current supplied to it from the battery is dependent on changes from the current changes in the working circuit. In the described embodiment is the coil 8i11 with a point between the armature 12 and the tilting dynamo field coil 14 connected, with essentially the full battery voltage of the coil 8i11 pushed on is when the current in the working circuit is low, so that during the periods with a strong working current, the electromotive force impressed on the coil 8i11 is the difference between the battery current and the voltage drop in the coils 14 and 13 represents. The consequence of this is an increase in the working current in the Working circuit and the weakening of the current in the coil Sia, resulting in a Decrease in the driving force generated by the brush displacement armature 7911 acts, wherein the spring 82a moves the brushes in a position in which the generator action degraded or the auxiliary dynamo in an engine is converted, even if the speed of the internal combustion engine is relatively high at that moment is great. This increases the drive ratios between the working shaft 9 and the machine shaft _1 brought as a function of changes in the load and the load current.

Als ein weiteres Mittel zur Steigerung der Geschwindigkeit .und der Antriebsleistung der Übertragungsanordnung ist ein Widerstand 66 vorgesehen, der im Stromkreis der Spule Sia liegt und normalerweise durch den Schalter 85a' kurzgeschlossen und dabei aber so geschaltet ist, daß der Kurzschluß durch ein Mittel -,vie den Hebel 86a aufgehoben «erden kann; wenn der Beschleuniger im wesentlichen voll heruntergedrückt ist. Dies schwächt die durch die Bürstenverschiebevorrichtung hervorgerufene Leistung weiterhin, veranlaßt die Brennkraftinaschine zu weiterer Beschleunigung, macht eine weitere Komponente der Maschinenkraft frei und wandelt sie in eine zusätzliche Leistung an der Arbeitswelle um, wenn der Leistungsbedarf an der Arbeitswelle groß ist.As another means of increasing the speed. And the Drive power of the transmission arrangement is provided a resistor 66, the is in the circuit of coil Sia and is normally short-circuited by switch 85a ' and it is switched in such a way that the short circuit is caused by a means -, vie the Lever 86a lifted “can be grounded; when the accelerator is essentially fully depressed is. This weakens the performance of the brush slide device furthermore, causes the engine to accelerate further, does one further components of the machine power and converts them into additional power on the working shaft when the power requirement on the working shaft is high.

Die Erfindung besitzt wirksame Mittel zur Sicherung der Anordnung und zur Verhiitung einer Umkehr des Stromes im Arbeitsstromkreis, damit der Strom im Arbeitsstromkreis immer die vorausbestimmte Beziehung zu dem dem Bürstenverschiebemotor vorn Generator 37 zugeführten Strom beibehält, der sich immer in der gleichen Richtung entwickelt. Dies wird durchgeführt ohne die Verwendung von Hilfsspulen lediglich durch einen niedrigen Strom in der , Batterie 59, welcher die Feldspulen i¢ und 13 in der eingezeichneten Pfeilrichtung zu durchströmen hat und auf einen verhältnismäßig geringen Betrag begrenzt wird, durch einen Widerstand, der im Schaltungsschema durch die Spule 81a dargestellt ist. Wenn die Arbeitswelle stillsteht und die Brennkraftmaschine beschleunigt wird, unterstützt der von der Batterie kommende Strom, welcher die Kupplungsdynamofeldspule 14 durchfließt, die Kupplungsdynamo bei der Umwandlung zum Generator in der durch den Strom in der Spule 14 bestimmten Richtung. Nachdem die -Flilfsdynamobürsten in die der Generatorwirkung entsprechende Lage bewegt sind, wie dies im vorhergehenden beschrieben ist, wird die Richtung des Stromes im Arbeitsstromkreis bestimmt und veranlaßt durch den Strom, welcher durch die Hilfsdynamofeldspule 13 fließt und dazu dient, die richtige Beziehung zwischen dem Strom im Arbeitsstromkreis und im Generator 37 auf alle Fälle aufrechtzuerhalten und dadurch die richtige Zusammenarbeit des Spannungsabfalls in der Spule 14 und 13 in bezug auf die Batteriespannung herzustellen, um den Strom in der Spule 8ia in Abhängigkeit von den Veränderungen des Arbeitsstromes wie vorher beschrieben zu ändern.The invention has effective means for securing the arrangement and for preventing a reversal of the current in the working circuit so that the current in the working circuit always maintains the predetermined relationship with the current supplied to the brush slide motor from generator 37, which is always in the same direction. This is carried out without the use of auxiliary coils, only by a low current in the battery 59, which has to flow through the field coils i ¢ and 13 in the direction of the arrow and is limited to a relatively small amount, by a resistor that is shown in the circuit diagram the coil 81a is shown. When the working shaft is at a standstill and the internal combustion engine is accelerated, the current coming from the battery, which flows through the clutch dynamo field coil 14, supports the clutch dynamo in converting to the generator in the direction determined by the current in the coil 14. After the -Flilfsdynamobürsten are moved into the position corresponding to the generator effect, as described above, the direction of the current in the working circuit is determined and caused by the current which flows through the auxiliary dynamo field coil 13 and serves to establish the correct relationship between the current in any case in the working circuit and in the generator 37 and thereby establishing the correct cooperation of the voltage drop in the coil 14 and 13 with respect to the battery voltage in order to change the current in the coil 8ia as a function of the changes in the working current as previously described.

Die Anordnung ist so getroffen, daß die Umwandlung in der Wirkungsweise der beiden Dynamos entweder von der Maschinenwelle :1. wie gezeigt oder von der Arbeitswelle 9 ausgehend gesteuert wird. In letzterem Fall wird der Generator 37 durch die Arbeitswelle 9 angetrieben und in diesem Fall ist es vorzuziehen, den Anker des Bürstenverstellmotors 79a parallel zu den Hauptbürsten des Generators 37 anstatt zwischen eine Hauptbürste und die dritte Bürste zu schalten.The arrangement is made so that the conversion in the mode of operation of the two dynamos either from the machine shaft: 1. as shown or by the Working shaft 9 is controlled starting. In the latter case, the generator 37 driven by the output shaft 9 and in this case it is preferable to use the Armature of the brush adjustment motor 79a parallel to the main brushes of the generator 37 instead of switching between a main brush and the third brush.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electromagnetic power transmission arrangement for motor vehicles with a dynamo-electric driven by the drive shaft Machine in electrical communication with a shaft coupled to the driven shaft Clutch dynamo stands, with the two dynamo-electric machines in forward gear initially as a motor or as a generator and later vice versa as a generator or motor revolve and the conversion is effected by moving the brush, characterized in that that the brushes resiliently held in the position corresponding to the motor action the auxiliary dynamo (B) automatically depending on the change in speed a shaft associated with the forward gear of the drive can be adjusted.

2. Power transmission arrangement according to claim i, characterized in that the with the driven '' vein (9) coupled clutch dynamo (C) also with the drive shaft (d.), e.g. B. is coupled by a differential gear (G).

3. Power transmission arrangement according to claim i or 2, characterized in that the means for adjusting the Auxiliary dynamo brushes also as a function of the current changes in which the two transmission circuit connecting dynamo-electric machines.

Power transmission arrangement according to claim 3, characterized in that the means dependent on the current the counteract the speed-dependent means for moving the brushes.

5. Power transmission arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement for moving the brushes deY auxiliary dynamo (B) includes a motor (79a) which is connected in series with a generator (37) driven by the drive shaft (q.) .

6. Power transmission arrangement according to claim 5, characterized in that the drive motor (79a) depends on the current changes made dependent in the transmission circuit of the dynamo-electric machines is by the field coil (81a) of the motor (79a) with the field coils (1q., 13) of the dynamoelectric machines connected in series to a battery (59).

7th Power transmission arrangement according to one of the preceding claims, wherein the drive shaft is driven by a machine provided with an accelerator, characterized in that that a device (85a) is provided through which the brush displacement device is weakened in its effect when the accelerator is completely depressed is. B. Power transmission arrangement according to claim 5 and 7, characterized in that that the device for weakening the brush locking device has a resistance (66) which is in the circuit of the field coil (8ia) of the motor (79a) and is controlled by a switch (85a) operated by the accelerator. G. Power transmission arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a battery (5g) is provided, with the help of which in the field coils (13, 1q.) Of the dynamoelectric Machines (B, C) with a certain direction and constant strength a weak one Excitement is generated.