DE102006040990A1

DE102006040990A1 - Charger to act as a two-stage compressor for an internal combustion engine in a motor vehicle has a radial compressor to be fitted in an intake tract on an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102006040990A1
Application number: DE200610040990
Authority: DE
Inventors: Markus STÖRMER
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-08-31
Filing date: 2006-08-31
Publication date: 2008-03-13

Abstract

An internal combustion engine's crankshaft can be connected via transmission gearing (9) with a drive shaft (8) on a radial compressor's (4) compressor wheel (6). The transmission gearing is planetary gearing, which can be changed over between two different transmission ratios. The planetary gearing can be connected to an internal combustion engine's crankshaft via a winding drive mechanism. An independent claim is also included for a motor vehicle's internal combustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft einen Lader für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einem Radialverdichter zum Einbau in einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung betrifft weiter eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Lader.The The invention relates to a loader for an internal combustion engine, in particular for an internal combustion engine a motor vehicle, with a centrifugal compressor for installation in a Intake tract of the internal combustion engine. The invention relates further an internal combustion engine with such a loader.

Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen werden zunehmend häufiger aufgeladen, wobei die Aufladung in der Regel entweder mit Hilfe von Abgasturboladern oder mit Hilfe von mechanischen Ladern erfolgt. Während die Abgasturbolader eine im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Abgasturbine umfassen, deren Turbinenrad drehfest mit einer Antriebswelle eines Verdichterrades eines Radialverdichters im Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, so dass das Verdichterrad von dem vom Abgas in Rotation versetzten Turbinenrad der Abgasturbine angetrieben wird, sind die auch als "Kompressor" bezeichneten mechanischen Lader zumeist entweder als Drehkolbenlader (Roots-Gebläse), Flügelzellenlader oder Spirallader ausgebildet, deren Rotor über einen Umschlingungstrieb oder ein Zahnradgetriebe von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Während sich Turbinen- und Verdichterräder von Abgasturboladern zumeist mit Drehzahlen von über 100000 1/min drehen, liegen die Drehzahlen der Rotoren von mechanischen Ladern eher im Bereich der Kurbelwellendrehzahlen von Verbrennungskraftmaschinen, d.h. im Bereich von etwa 7000 1/min.Internal Combustion Engines of motor vehicles are charged increasingly frequently, the Charging usually either with the help of turbochargers or with the help of mechanical loaders. While the turbocharger a In the exhaust system of the internal combustion engine arranged exhaust gas turbine comprise, the turbine wheel rotatably connected to a drive shaft of a Compressor wheel of a centrifugal compressor in the intake of the internal combustion engine is connected, so that the compressor wheel from that of the exhaust gas in rotation offset turbine wheel of the exhaust turbine is driven, are the also called "compressor" mechanical Loader usually either as a rotary loader (Roots blower), vane loader or Spiral loader formed whose rotor via a belt drive or a gear transmission from the crankshaft of the internal combustion engine is driven. While Turbine and compressor wheels of turbochargers usually rotate at speeds of over 100,000 1 / min lie the speeds of rotors of mechanical loaders tend to be in the range the crankshaft speeds of internal combustion engines, i. in the range of about 7000 1 / min.

Beide Systeme haben Vor- und Nachteil, wobei die Nachteile von Abgasturboladern vor allem darin bestehen, dass ihr Turbinenrad durch den Kontakt mit heißem Abgas einer hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist, und dass sie nicht über den gesamten Drehzahlbereich eine konstante Luftmasse liefern. Da bei Turboladern die Aufladung erst einsetzt, wenn ein ausreichender Abgasstrom zu Verfügung steht, kommt es beim Beschleunigen bei niederen Drehzahlen zum Auftreten des sogenannten "Turbolochs", d.h. einer verzögerten Leistungsabgabe beim Gasgeben. Mechanische Lader und insbesondere die gebräuchlichen Roots-Gebläse weisen diese Probleme nicht auf, haben jedoch andererseits bei hohen Drehzahlen schlechtere Wirkungsgrade.Both Systems have advantages and disadvantages, with the disadvantages of exhaust gas turbochargers Above all, be sure that your turbine wheel through contact with hot Exhaust gas is exposed to a high thermal load, and that Do not overdo it provide the entire speed range a constant air mass. There in turbochargers the charging only starts when a sufficient Exhaust gas flow available stands, it occurs when accelerating at low speeds to the occurrence the so-called "turbo lag", i. a delayed power delivery when accelerating. Mechanical loaders and in particular the common ones Roots blower do not have these problems, but on the other hand have high levels Speeds worse efficiencies.

Um die Vorteile beider Systeme zu kombinieren und die Nachteile zu kompensieren, wird bei der von Volkswagen eingeführten TSI-Technik ein Abgasturbolader zusammen mit einem mechanischen Lader verbaut. Der mechanische Lader arbeitet im unteren Drehzahlbereich, während im oberen Drehzahlbereich der Abgasturbolader die Aufladung übernimmt.Around to combine the advantages of both systems and the disadvantages too Compensate for the TSI technology introduced by Volkswagen is an exhaust gas turbocharger installed together with a mechanical loader. The mechanical loader works in the lower rpm range, while in the upper rpm range the turbocharger takes over the charge.

Dieses System hat jedoch den Nachteil, dass es verhältnismäßig aufwändig ist, da sowohl ein Abgasturbolader als auch ein mechanischer Lader erforderlich sind.This However, system has the disadvantage that it is relatively expensive, since both an exhaust gas turbocharger as well as a mechanical loader are required.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Lader und eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sich die oben genannten Nachteile von Abgasturboladern und mechanischen Ladern ohne die Notwendigkeit einer Kombination beider Systeme vermeiden lassen.outgoing This is the object of the invention, a loader and an internal combustion engine of the type mentioned in the effect To improve that the above mentioned disadvantages of exhaust gas turbochargers and mechanical loaders without the need for a combination avoid both systems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Lader ein mechanischer Lader ist, bei dem die Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine über ein Übersetzungsgetriebe mit einer Antriebswelle eines Verdichterrades des Radialverdichters verbindbar ist bzw. diese antreibt.These Task is inventively characterized solved, that the loader is a mechanical loader, where the crankshaft the internal combustion engine over a transmission gear with a drive shaft of a compressor wheel of the centrifugal compressor is connectable or drives this.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass sich die Nachteile beider Systeme dadurch vermeiden lassen, dass der Verdichterteil eines herkömmlichen Abgasturboladers mit dem durch ein Übersetzungsgetriebe ergänzten Antriebsteil eines herkömmlichen mechanischen Laders kombiniert wird. Durch das Übersetzungsgetriebe kann die Drehzahl des Verdichterrades proportional zur Drehzahl der Kurbelwelle auf einen Wert gesteigert werden, der im Bereich der Drehzahlen liegt, die für die Aufladung der Verbrennungskraftmaschine mittels eines Radialverdichters benötigt werden.Of the Invention is based on the idea that the disadvantages of both Avoid systems that the compressor part of a usual Exhaust gas turbocharger with the complemented by a transmission gear drive part a conventional one mechanical loader is combined. Through the transmission gear, the speed the compressor wheel in proportion to the speed of the crankshaft increase a value that is in the range of speeds, the for the charging of the internal combustion engine by means of a centrifugal compressor needed become.

Die erfindungsgemäße Merkmalskombination hat mehrere Vorteile: Erstens müssen beim Einbau in den Ansaugtrakt von existierenden Verbrennungskraftmaschinen mit Abgasturbolader praktisch keine konstruktiven Änderungen vorgenommen werden, da der Verdichterteil mit demjenigen herkömmlicher Abgasturbolader baugleich ist. Zweitens wird ein gutes Ansprechverhalten des Laders ohne Turboloch und ohne die Notwendigkeit einer Regelung des Ladedrucks gewährleistet, da es sich bei dem Lader um einen mechanischen Lader handelt, bei dem die Antriebsleistung für das Verdichterrad mechanisch von der Kurbelwelle übertragen und nicht von heißem Abgas der Verbrennungskraftmaschine erzeugt wird. Da der Lader kein im Kontakt mit heißem Abgas stehendes Turbinenrad aufweist, kann zudem drittens die thermische Belastung des Laders erheblich verringert werden. Im Vergleich zu herkömmlich verwendeten mechanischen Ladern, insbesondere zu Roots-Gebläsen, kann auf der anderen Seite der Wirkungsgrad wesentlich verbessert werden.The inventive feature combination has several advantages: first, must when installed in the intake of existing internal combustion engines with turbocharger virtually no structural changes be made since the compressor part with that conventional Exhaust gas turbocharger is identical. Second, a good response the supercharger without turbo lag and without the need for regulation ensures the boost pressure, since the loader is a mechanical loader, at the drive power for mechanically transferring the compressor wheel from the crankshaft and not from hot exhaust the internal combustion engine is generated. Because the loader is not in the Contact with hot Thirdly, the thermal turbine may have exhaust gas stationary turbine Load on the loader can be significantly reduced. Compared to conventional used mechanical loaders, especially to Roots blowers, can On the other hand, the efficiency can be significantly improved.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Übersetzungsgetriebe ein Planetengetriebe ist, mit dem sich mit geringem Platzbedarf große Übersetzungsverhältnisse realisieren lassen.A preferred embodiment of the invention provides that the transmission gear is a planetary gear, with the need for a small footprint large gear ratios let realize.

Um einerseits bereits bei geringen Drehzahlen der Kurbelwelle einen hohen Aufladegrad zu erreichen, andererseits jedoch den mechanischen Lader über das gesamte Drehzahlband attraktiv zu machen, ist das Übersetzungs- bzw. Planetengetriebe bevorzugt ein schaltbares Getriebe, das zwischen mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen umschaltbar ist, so dass das Verdichterrad des Radialverdichters bei niedrigen Drehzahlen sowie im Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einer höheren Drehzahl und im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine mit einer niedrigeren Drehzahl angetrieben werden kann.Around on the one hand already at low speeds of the crankshaft high degree of charging, on the other hand, however, the mechanical Loader over making the entire rev range attractive, is the translation or planetary gear preferably a switchable transmission that between at least two different gear ratios is switchable, allowing the compressor wheel of the centrifugal compressor at low speeds and in full load operation of the internal combustion engine with a higher one Speed and in partial load operation of the internal combustion engine with a lower speed can be driven.

Um den konstruktiven Aufwand zum Antreiben des Übersetzungs- bzw. Planetengetriebes gering zu halten, ist dieses zweckmäßig über einen Umschlingungstrieb mit der Kurbelwelle verbindbar bzw. verbunden, so dass sich vorhandene Umschlingungstriebe für den Antrieb von Nockenwellen oder Nebenaggregaten der Verbrennungskraftmaschine nutzen lassen. Bei einem als Planetengetriebe ausgebildeten Übersetzungsgetriebe hat dies darüber hinaus den Vorteil, dass das Hohlrad des Planetengetriebes direkt angetrieben werden kann, indem man ein Antriebsrad des Umschlingungstriebs drehfest mit dem Hohlrad verbindet.Around the design effort for driving the transmission or planetary gear to keep low, this is useful about a belt drive connected or connected with the crankshaft, so that existing Wraps for use the drive of camshafts or ancillaries of the internal combustion engine to let. In a trained as a planetary gear transmission has this over it In addition, the advantage that the ring gear of the planetary gear directly can be driven by a drive wheel of the belt drive rotatably connected to the ring gear.

Um das Umschalten des Planetengetriebes zwischen zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle einerseits und der Drehzahl der Verdichterwelle des Laders andererseits zu ermöglichen, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass der Umschlingungstrieb auf der Seite des Planetengetriebes zwei Antriebsräder aufweist, von denen das erste drehfest mit dem Hohlrad verbunden ist, während sich das zweite wahlweise entweder bei blockiertem Planetenträger des Planetengetriebes im Leerlauf antreiben lässt oder sich bei nicht-blockiertem Planetenträger drehfest mit diesem kuppeln lässt. Während im zuerst genannten Fall, d.h. bei blockiertem Planetenträger, über das angetriebene Hohlrad, die nicht-umlaufenden Planetenräder und das Sonnenrad das größtmögliche Übersetzungsverhältnis von der Kurbelwelle zur Verdichterwelle erreicht wird, kann das Übersetzungsverhältnis im zuletzt genannten Fall nach Belieben eingestellt werden, indem man das Durchmesserverhältnis der beiden Antriebsräder in geeigneter Weise wählt, und zwar derart, dass der Durchmesser des ersten kleiner als der Durchmesser des zweiten ist, so dass sich der über das zweite Antriebsrad angetriebene Planetenträger langsamer als das über das erste Antriebsrad angetriebene Hohlrad dreht.Around the switching of the planetary gear between two different ratios between the speed of the crankshaft on the one hand and the speed on the other hand, to enable the compressor shaft of the supercharger provides a preferred embodiment of the invention that the Belt drive on the side of the planetary gear has two drive wheels, of which the first is rotatably connected to the ring gear, while the second optionally either blocked at the planet carrier of The planetary gear can be driven at idle or when not blocked planet carrier rotatably coupled with this can. While in the former case, i. at blocked planet carrier, over the driven ring gear, the non-rotating planetary gears and the sun gear the largest possible gear ratio of the Crankshaft is achieved to the compressor shaft, the gear ratio in the last case can be set at will, by the diameter ratio of two drive wheels in appropriate way, in such a way that the diameter of the first smaller than the Diameter of the second is, so that the over the second drive wheel driven planet carrier slower than that over the first drive wheel driven ring gear rotates.

Zum Umschalten des Planetengetriebes zwischen den zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen ist zweckmäßig eine Schalteinrichtung vorgesehen, die eine Blockiereinrichtung zum Blockieren des Planetenträgers und eine Kupplungseinrichtung zum Kuppeln des Planetenträgers mit dem zweiten Antriebsrad umfasst.To the Switching the planetary gear between the two different gear ratios is appropriate one Switching device provided, which is a blocking device for blocking the planet carrier and a coupling device for coupling the planet carrier with the second drive wheel comprises.

Um zu verhindern, dass das zweite Antriebsrad mit dem blockierten Planetenträger gekuppelt wird, sind die Blockiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung vorzugsweise so geschaltet, dass zu einem gegebenen Zeitpunkt entweder die Blockiereinrichtung den Planetenträger blockiert, wobei sich dann das zweite Antriebsrad des Umschlingungstriebs im Leerlauf dreht, oder die Kupplungseinrichtung den drehbaren Planetenträger mit dem zweiten Antriebsrad des Umschlingungstriebs kuppelt.Around to prevent the second drive wheel from being coupled to the blocked planet carrier, the blocking device and the coupling device are preferably switched so that at any given time either the blocking device the planet carrier blocked, in which case the second drive wheel of the belt drive idle, or the coupling device with the rotatable planet carrier the second drive wheel of the belt drive couples.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Umschaltung der Schalteinrichtung mit unter Druck stehendem Motoröl vorgenommen wird, indem man die Blockiereinrichtung und die Kupplungseinrichtung jeweils mit mindestens einer Zylinder-/Kolben-Anordnung versieht, deren Zylinder im Wechsel mit dem unter Druck stehende Motoröl beaufschlagbar sind, um entweder die Blockiereinrichtung oder die Kupplungseinrichtung zu betätigen.A Further advantageous embodiment of the invention provides that the switching of the switching device with pressurized Engine oil made is, by the blocking device and the coupling device each with at least one cylinder / piston arrangement provides, whose Cylinder alternating with the pressurized engine oil acted upon are to either the blocking device or the coupling device to actuate.

Die Umschaltung des Planetengetriebes kann manuell vom Fahrer ausgelöst werden, zum Beispiel durch Drücken einer "Sport"-Taste, womit in das größere Übersetzungsverhältnis umgeschaltet wird, was durch die Erhöhung der Drehzahl der Verdichterwelle eine Verstärkung des Ladedrucks und damit eine Erhöhung der Motorleistung bewirkt. Alternativ kann die Umschaltung jedoch auch durch ein Motorsteuergerät der Verbrennungskraftmaschine nach einem vorprogrammierten Kennfeld in Abhängigkeit von der Drehzahl sowie weiteren geeigneten Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine erfolgen.The Switching of the planetary gear can be triggered manually by the driver, for example by pressing a "sports" button, bringing in the larger ratio is switched, what by the increase the speed of the compressor shaft, an increase of the boost pressure and thus an increase the engine power causes. Alternatively, however, the switching can also by an engine control unit the internal combustion engine according to a preprogrammed map dependent on from the speed and other suitable operating parameters of Internal combustion engine done.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:in the The following is the invention with reference to an illustrated in the drawing embodiment explained in more detail. It demonstrate:

1 eine teilweise geschnittene perspektivische Ansicht von Teilen eines erfindungsgemäßen Laders; 1 a partially cutaway perspective view of parts of a supercharger according to the invention;

2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Übersetzungsgetriebes des erfindungsgemäßen Laders. 2 an enlarged perspective view of a transmission gear of the charger according to the invention.

Der in der Zeichnung nur teilweise dargestellte mechanische Lader 1 besteht im Wesentlichen aus einem in 1 links dargestellten Verdichterteil 2 und einem in 1 rechts dargestellten Antriebs- bzw. Getriebeteil 3.The only partially shown in the drawing mechanical loader 1 consists essentially of a in 1 compressor part shown on the left 2 and one in 1 right illustrated drive or transmission part 3 ,

Der Verdichterteil 2 umfasst einen Radialverdichter 4 zum Einbau in den Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs. Der Radialverdichter 4 besteht im Wesentlichen aus einem Verdichtergehäuse, von dem in 1 nur eine Hälfte 5 dargestellt ist, einem drehbar im Verdichtergehäuse gelagerten Verdichterrad 6 mit einer Mehrzahl von Verdichterschaufeln 7, sowie einer drehfest mit dem Verdichterrad 6 verbundenen Verdichterwelle 8, die durch einen abgedichteten Wellentunnel in der zweiten Hälfte (nicht dargestellt) des Verdichtergehäuses aus diesem heraus geführt ist. Der Aufbau des Radialverdichters 4 ist an sich bekannt und entspricht im Wesentlichen demjenigen eines Radialverdichters, wie er bei Abgasturboladern üblich ist, so dass er an dieser Stelle nicht näher beschrieben werden soll.The compressor part 2 includes a centrifugal compressor 4 for installation in the intake section of a Ver Internal combustion engine (not shown) of a motor vehicle. The centrifugal compressor 4 consists essentially of a compressor housing, of which in 1 only one half 5 is shown, a rotatably mounted in the compressor housing compressor wheel 6 with a plurality of compressor blades 7 , as well as a non-rotatable with the compressor wheel 6 connected compressor shaft 8th , which is guided by a sealed shaft tunnel in the second half (not shown) of the compressor housing out of this. The construction of the centrifugal compressor 4 is known per se and essentially corresponds to that of a radial compressor, as is customary in exhaust gas turbochargers, so that it will not be described in detail here.

Der Antriebs- bzw. Getriebeteil 3 umfasst ein schaltbares Planetengetriebe 9 mit einem Gehäuse (nicht dargestellt), einem Hohlrad 10, einem Sonnenrad 11, einem Planetenträger 12, sowie einer Mehrzahl von Planetenrädern 13, die vom Planetenträger 12 getragen werden.The drive or transmission part 3 includes a switchable planetary gear 9 with a housing (not shown), a ring gear 10 a sun wheel 11 , a planet carrier 12 , as well as a plurality of planetary gears 13 from the planet carrier 12 be worn.

Wie am besten in 2 dargestellt, ist das Hohlrad 10 an seinem inneren Umfang mit einer Verzahnung 15 versehen, die mit einer Verzahnung 16 der Planetenräder 13 kämmt. Das Hohlrad 10 bildet weiter eine erste Antriebsriemenscheibe eines Keilriementriebs und ist an seinem äußeren Umfang mit einer umlaufenden Nut 17 für einen Keilriemen (nicht dargestellt) des Keilriementriebs versehen. Der Keilriemen steht mit einer Abtriebsriemenscheibe (nicht dargestellt) auf der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine im Umschlingungseingriff, so dass die Antriebsriemenscheibe bzw. das Hohlrad 10 stets mit einer zur Drehzahl der Kurbelwelle proportionalen Drehzahl angetrieben wird.How best in 2 shown, is the ring gear 10 at its inner circumference with a toothing 15 provided with a toothing 16 the planet wheels 13 combs. The ring gear 10 further forms a first drive pulley of a V-belt drive and is at its outer periphery with a circumferential groove 17 for a V-belt (not shown) of the V-belt drive provided. The V-belt is in an intermeshing engagement with an output pulley (not shown) on the crankshaft of the internal combustion engine, so that the drive pulley or the ring gear 10 is always driven with a speed proportional to the speed of the crankshaft speed.

Das Sonnenrad 11 ist starr mit der Verdichterwelle 8 des Radialverdichters 4 verbunden, so dass die Drehzahl des Verdichterrades 6 immer derjenigen des Sonnenrades 11 entspricht.The sun wheel 11 is rigid with the compressor shaft 8th of the centrifugal compressor 4 connected so that the speed of the compressor wheel 6 always that of the sun wheel 11 equivalent.

Der Planetenträger 12 ist in Bezug zur Verdichterwelle 8 um deren Drehachse drehbar gelagert und kann entweder mittels einer Blockiereinrichtung 18 in Bezug zum Gehäuse des Planetengetriebes 9 blockiert werden, oder alternativ in nicht blockiertem Zustand mittels einer Kupplungseinrichtung 19 drehfest mit einer weiteren Antriebsriemenscheibe 20 des Keilriementriebs gekuppelt werden.The planet carrier 12 is in relation to the compressor shaft 8th mounted rotatably about the axis of rotation and can either by means of a blocking device 18 in relation to the housing of the planetary gear 9 be blocked, or alternatively in the non-blocked state by means of a coupling device 19 non-rotatably with another drive pulley 20 be coupled to the V-belt drive.

Diese Antriebsriemenscheibe 20 ist über ein Drehlager 21 drehbar auf einem hohlen Wellenstumpf 22 des Planetenträgers 12 gelagert und ist an ihrem äußeren Umfang mit einer umlaufenden Nut 23 für einen zweiten Keilriemen (nicht dargestellt) des Keilriementriebs versehen. Dieser Keilriemen steht mit einer weiteren Abtriebsriemenscheibe (nicht dargestellt) auf der Kurbelwelle im Umschlingungseingriff, so dass sich die Antriebsriemenscheibe 20 stets mit einer zur Drehzahl der Kurbelwelle proportionalen Drehzahl dreht. Die Drehzahl der Antriebsriemenscheibe 20 ist wegen ihres größeren Durchmessers etwas kleiner als die Drehzahl der Antriebsriemenscheibe 10, wenn die beiden Abtriebsriemenscheiben auf der Kurbelwelle denselben Durchmesser aufweisen.This drive pulley 20 is about a pivot bearing 21 rotatable on a hollow stub shaft 22 of the planet carrier 12 stored and is at its outer periphery with a circumferential groove 23 for a second V-belt (not shown) of the V-belt drive provided. This V-belt is in Umschlingungseingriff with another output pulley (not shown) on the crankshaft, so that the drive pulley 20 always rotates at a speed proportional to the speed of the crankshaft. The speed of the drive pulley 20 is slightly smaller than the speed of the drive pulley because of its larger diameter 10 when the two driven pulleys on the crankshaft have the same diameter.

Das Planetengetriebe 9 umfasst weiter eine Kupplungsscheibe 24 mit einem überstehenden Zapfen 25, der in den hohlen Wellenstumpf 22 des Planetenträgers 12 ragt und auf seinem äußeren Umfang eine Längsverzahnung 26 aufweist. Diese Längsverzahnung 26 steht mit einer komplementären Längsverzahnung 27 auf dem inneren Umfang des hohlen Wellenstumpfs 22 im Zahneingriff, so dass die Kupplungsscheibe 24 drehfest mit dem Planetenträger 12 verbunden ist, sich jedoch in Bezug zu diesem in axialer Richtung verschieben lässt, um sie gegen die Antriebsriemenscheibe 20 anzupressen und diese dadurch drehfest mit dem Planetenträger 12 zu kuppeln.The planetary gear 9 further comprises a clutch disc 24 with a protruding pin 25 in the hollow stump 22 of the planet carrier 12 protrudes and on its outer circumference a spline 26 having. This spline 26 stands with a complementary spline 27 on the inner circumference of the hollow stub shaft 22 in meshing, leaving the clutch disc 24 rotatably with the planet carrier 12 is connected, but with respect to this can be moved in the axial direction to them against the drive pulley 20 to press and thereby rotatably with the planet carrier 12 to couple.

Die Blockiereinrichtung 18 und die Kupplungseinrichtung 19 umfassen jeweils einen doppeltwirkenden Druckzylinder 28 bzw. 29. Das Zylinderrohr 30 bzw. 31 jedes Druckzylinders 28 bzw. 29 ist starr am Gehäuse des Planetengetriebes befestigt. Die Kolbenstange 32 des Druckzylinders 28 der Blockiereinrichtung 18 steht in eingefahrenem Zustand nicht im Kontakt mit dem Planetenträger 12, wird jedoch in ausgefahrenem Zustand mit ihrem vorderen Ende gegen den Planetenträger 12 angepresst und blockiert diesen dadurch in Bezug zum Gehäuse des Planetengetriebes. In ähnlicher Weise steht die Kolbenstange 33 des Druckzylinders 29 der Kupplungseinrichtung 19 in ihrem einge fahrenen Zustand nicht mit der Kupplungsscheibe 24 im Kontakt, während sie diese in ihrem ausgefahrenen Zustand gegen die Antriebsriemenscheibe 20 anpresst, um die letztere drehfest mit dem nicht-blockierten Planetenträger 12 und der Kupplungsscheibe 24 zu kuppeln.The blocking device 18 and the coupling device 19 each comprise a double-acting impression cylinder 28 respectively. 29 , The cylinder tube 30 respectively. 31 every printing cylinder 28 respectively. 29 is rigidly attached to the housing of the planetary gear. The piston rod 32 of the printing cylinder 28 the blocking device 18 is not in contact with the planet carrier when retracted 12 , however, is in the extended state with its front end against the planet carrier 12 pressed and thereby blocks this in relation to the housing of the planetary gear. Similarly, the piston rod stands 33 of the printing cylinder 29 the coupling device 19 not in its running state with the clutch disc 24 in contact while they are in their extended condition against the drive pulley 20 presses to the latter rotatably with the non-blocked planet carrier 12 and the clutch disc 24 to couple.

Die Zylinderrohre 30, 31 der beiden Druckzylinder 28, 29 sind jeweils über Öldruckleitungen 34 bzw. 35 mit integrierten Wegeventilen 36 bzw. 37 mit der Druckseite einer Ölpumpe (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs verbunden. Die Wegeventile 36 und 37 können manuell vom Fahrer des Kraftfahrzeugs bzw. alternativ oder zusätzlich automatisch von einem Motorsteuergerät der Verbrennungskraftmaschine angesteuert werden, um die Kolbenstangen 32, 33 der Druckzylinder 28, 29 ein- bzw. auszufahren. Die Ansteuerung erfolgt dabei immer so, dass die Kolbenstange 32 bzw. 33 von einem der beiden Druckzylinder 28 bzw. 29 ausgefahren und gleichzeitig die Kolbenstange 33 bzw. 32 des anderen der beiden Druckzylinder 29 bzw. 28 eingezogen wird.The cylinder tubes 30 . 31 the two impression cylinders 28 . 29 are each about oil pressure lines 34 respectively. 35 with integrated directional control valves 36 respectively. 37 connected to the pressure side of an oil pump (not shown) of the motor vehicle. The directional valves 36 and 37 can be controlled manually by the driver of the motor vehicle or alternatively or additionally automatically by an engine control unit of the internal combustion engine to the piston rods 32 . 33 the impression cylinder 28 . 29 enter or exit. The control is always done so that the piston rod 32 respectively. 33 from one of the two printing cylinders 28 respectively. 29 extended and at the same time the piston rod 33 respectively. 32 the other of the two impression cylinders 29 respectively. 28 is withdrawn.

Wenn die Kolbenstange 33 des Druckzylinders 29 der Kupplungseinrichtung 19 eingezogen und die Kolbenstange 32 des Druckzylinders 28 der Blockiereinrichtung 18 ausgefahren wird, wird zum einen die Kupplungsscheibe 24 nicht mehr gegen die vom Keilriementrieb angetriebene Antriebsriemenscheibe 20 angepresst, so dass sich diese über das Lager 21 in Bezug zum Planetenträger 12 und zur Kupplungsscheibe 24 im Leerlauf drehen kann. Zum anderen wird der Planetenträger 12 in Bezug zum Gehäuse des Planetengetriebes 9 blockiert, so dass das Sonnenrad 11 von den nicht umlaufenden Planetenrädern 13 mit einem dem Verhältnis der Zähnezahl des Hohlrades 10 zu derjenigen des Sonnenrades 11 entsprechenden hohen Übersetzungsverhältnis angetrieben wird. Wegen des hohen Übersetzungsverhältnisses eignet sich dieser Schaltzustand des Planetengetriebes 9 zum einen sehr gut für einen raschen Ladedruckaufbau im unteren Drehzahlbereich, zum anderen jedoch auch gut für einen Vollastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, so dass dort, wo die Umschaltung automatisch erfolgt, die Motorsteuerung die Wegeventile 36, 37 in diesen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine entsprechend ansteuern wird.When the piston rod 33 of the printing cylinder 29 the coupling device 19 retracted and the piston rod 32 of the printing cylinder 28 the blocking device 18 is extended, on the one hand, the clutch disc 24 no longer against the V-belt driven drive pulley 20 Pressed so that this over the camp 21 in relation to the planet carrier 12 and to the clutch disc 24 can turn at idle. On the other hand, the planet carrier 12 in relation to the housing of the planetary gear 9 blocked, leaving the sun gear 11 from the non-rotating planet gears 13 with a ratio of the number of teeth of the ring gear 10 to that of the sun wheel 11 corresponding high transmission ratio is driven. Because of the high transmission ratio, this switching state of the planetary gear is suitable 9 on the one hand very well for a rapid boost pressure build-up in the lower speed range, on the other hand, but also good for a full load operation of the internal combustion engine, so that there, where the switching is done automatically, the engine control the directional control valves 36 . 37 will control accordingly in these operating conditions of the internal combustion engine.

Wenn andererseits die Kolbenstange 32 des Druckzylinders 28 der Blockiereinrichtung 18 eingezogen und die Kolbenstange 33 des Druckzylinders 29 der Kupplungseinrichtung 19 ausgefahren wird, wird zum einen die Blockierung des Planetenträgers 12 in Bezug zum Gehäuse des Planetengetriebes 9 aufgehoben und zum anderen die Kupplungsscheibe 24 axial verschoben und gegen die Antriebsriemenscheibe 20 angepresst. Dadurch wird die Antriebsriemenscheibe 20 mit dem Planetenträger 12 gekuppelt, so dass dieser vom Keilriementrieb mit derselben Drehrichtung wie das Hohlrad 9 angetrieben wird, sich wegen des größeren Durchmessers der Antriebsriemenscheibe 20 im Vergleich zu der vom Hohlrad 10 gebildeten Antriebsriemenscheibe jedoch mit einer geringeren Drehzahl dreht. Durch die Rotation des Planetenträgers 12 mit einer im Vergleich zur Rotation des Hohlrades 10 geringeren Drehzahl wird das Übersetzungsverhältnis zwischen der Drehzahl der Kurbelwelle und der Drehzahl der Verdichterwelle 8 verringert, wodurch sich auch ein geringerer Ladedruck ergibt. Dieser Schaltzustand des Planetengetriebes 9 ist besonders für einen Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine geeignet, wo der Ladedruck nicht so hoch sein muss. Dort, wo die Umschaltung automatisch erfolgt, wird daher in den Teillastbetriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine dieser Schaltzustand mit dem kleineren Übersetzungsverhältnis durch entsprechende Ansteuerung der Wegeventile 36, 37 von der Motorsteuerung eingestellt werden.If, on the other hand, the piston rod 32 of the printing cylinder 28 the blocking device 18 retracted and the piston rod 33 of the printing cylinder 29 the coupling device 19 is extended, on the one hand, the blocking of the planet carrier 12 in relation to the housing of the planetary gear 9 lifted and on the other hand the clutch disc 24 axially displaced and against the drive pulley 20 pressed. This will cause the drive pulley 20 with the planet carrier 12 coupled, so that this of the V-belt drive with the same direction of rotation as the ring gear 9 is driven, because of the larger diameter of the drive pulley 20 compared to the ring gear 10 formed drive pulley but rotates at a lower speed. By the rotation of the planet carrier 12 with one compared to the rotation of the ring gear 10 Lower speed is the ratio between the speed of the crankshaft and the speed of the compressor shaft 8th reduced, which also results in a lower boost pressure. This switching state of the planetary gear 9 is particularly suitable for a partial load operation of the internal combustion engine, where the boost pressure does not have to be so high. There, where the switching takes place automatically, therefore, in the partial load operating conditions of the internal combustion engine, this switching state with the smaller transmission ratio by appropriate control of the directional control valves 36 . 37 be adjusted by the engine control.

Durch geeignete Wahl der Durchmesser der Antriebsriemenscheiben 10 und 20 bzw. ihres Durchmesserverhältnisses kann die Charakteristik des Ladedruckaufbaus nach Wunsch verändert und der Lader 1 über den gesamten Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine attraktiv gemacht werden.By suitable choice of the diameter of the drive pulleys 10 and 20 or their diameter ratio, the characteristics of the boost pressure structure can be changed as desired and the loader 1 be made attractive over the entire speed range of the internal combustion engine.

11: Laderloaders
22: Verdichterteilcompressor part
33: Antriebs- bzw. Getriebeteildrive or transmission part
44: Radialverdichtercentrifugal compressors
55: VerdichtergehäusehälfteCompressor case halves
66: Verdichterradcompressor
77: Verdichterschaufelncompressor blades
88th: Verdichterwellecompressor shaft
99: Planetengetriebeplanetary gear
1010: Hohlradring gear
1111: Sonnenradsun
1212: Planetenträgerplanet carrier
1313: Planetenräderplanetary gears
1515: Verzahnung Hohlradgearing ring gear
1616: Verzahnung Planetenrädergearing planetary gears
1717: KeilriemennutV-belt
1818: Blockiereinrichtungblocking device
1919: Kupplungseinrichtungcoupling device
2020: AntriebsriemenscheibeDrive pulley
2121: Lagercamp
2222: hohler Wellenstumpfhollow stub shaft
2323: KeilriemennutV-belt
2424: Kupplungsscheibeclutch disc
2525: Zapfenspigot
2626: Längsverzahnung Zapfenspline spigot
2727: Längsverzahnung Planetenträgerspline planet carrier
2828: Druckzylinderpressure cylinder
2929: Druckzylinderpressure cylinder
3030: Zylinderrohrcylinder tube
3131: Zylinderrohrcylinder tube
3232: Kolbenstangepiston rod
3333: Kolbenstangepiston rod
3434: Ölleitungenoil lines
3535: Ölleitungenoil lines
3636: Wegeventilway valve
3737: Wegeventilway valve

Claims

Charger for an internal combustion engine, in particular for an internal combustion engine of a motor vehicle, with a radial compressor for installation in an intake tract of the internal combustion engine, characterized in that the crankshaft of the internal combustion engine via a transmission gear ( 9 ) with a drive shaft ( 8th ) of a compressor wheel ( 6 ) of the radial compressor ( 4 ) is connectable.

Loader according to claim 1, characterized in that the transmission gear ( 9 ) is a switchable transmission.

Loader according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission gear is a planetary gear ( 9 ).

Loader according to claim 3, characterized in that the planetary gear ( 9 ) is switchable between two different gear ratios.

Loader according to claim 3 or 4, characterized in that the planetary gear ( 9 ) Is connectable via a belt drive with the crankshaft of the internal combustion engine.

Loader according to claim 5, characterized in that the belt drive on the side of the planetary gear ( 9 ) two drive wheels ( 10 . 20 ) having.

Loader according to claim 6, characterized in that the drive wheels ( 10 . 20 ) V-belt wheels or toothed belt wheels are.

Loader according to claim 6 or 7, characterized in that the drive wheels ( 10 . 20 ) have different diameters.

Loader according to one of claims 6 to 8, characterized in that a ( 10 ) of the two drive wheels ( 10 . 20 ) rotatably with a ring gear of the planetary gear ( 9 ) connected is.

Loader according to one of claims 6 to 9, characterized in that a ( 20 ) of the two drive wheels ( 10 . 20 ) either idle or with a planet carrier ( 12 ) of the planetary gear ( 12 ) can be coupled.

Loader according to one of claims 3 to 10, characterized by a switching device ( 18 . 19 ) for switching the planetary gear ( 9 ) between two different gear ratios.

Loader according to claim 11, characterized in that the switching device ( 18 . 19 ) a blocking device ( 18 ) for blocking the planet carrier ( 12 ).

Loader according to claim 11 or 12, characterized in that the switching device ( 18 . 19 ) a coupling device ( 19 ) for coupling the planet carrier ( 12 ) with a drive wheel ( 20 ) of the belt drive.

Loader according to claim 13, characterized in that at a given time either the blocking device ( 18 ) the planet carrier ( 12 ) or the coupling device ( 19 ) the rotatable planet carrier ( 12 ) with the drive wheel ( 20 ) of the wrap drive couples.

Loader according to claim 13 or 14, characterized in that the blocking device ( 18 ) and / or the coupling device ( 19 ) at least one cylinder / piston arrangement ( 30 . 32 ; 31 . 33 ).

Loader according to claim 15, characterized in that cylinder ( 30 . 31 ) of the cylinder / piston arrangement ( 30 . 32 ; 31 . 33 ) are pressurized with engine oil under pressure.

Internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, with a supercharger comprising a radial compressor, characterized in that the crankshaft of the internal combustion engine has a drive shaft ( 8th ) of a compressor wheel ( 6 ) of the radial compressor ( 4 ) via a transmission gear ( 9 ) drives.

Internal combustion engine according to claim 17, characterized in that the transmission gear is a planetary gear ( 9 ), which by means of a switching device ( 18 . 19 ) is switchable between two different gear ratios.

Internal combustion engine according to claim 18, characterized in that the switching device ( 18 . 19 ) is manually operable.

Internal combustion engine according to claim 18 or 19, characterized in that the switching device ( 18 . 19 ) by an engine control unit of the internal combustion engine in response to a programmed map is actuated.

Internal combustion engine according to claim 20, characterized in that the engine control unit controls the switching device ( 18 . 19 ) to move the compressor wheel ( 6 ) of the radial compressor ( 4 ) at low speeds and in full load operation of the internal combustion engine at a higher speed and in part-load operation of the internal combustion engine at a lower speed to drive.