DE102013208660A1 - Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102013208660A1
DE102013208660A1 DE102013208660.1A DE102013208660A DE102013208660A1 DE 102013208660 A1 DE102013208660 A1 DE 102013208660A1 DE 102013208660 A DE102013208660 A DE 102013208660A DE 102013208660 A1 DE102013208660 A1 DE 102013208660A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
planetary
transmission
gear
torque
planetary gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102013208660.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Uwe Meinig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Original Assignee
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH filed Critical Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority to DE102013208660.1A priority Critical patent/DE102013208660A1/de
Priority to PCT/EP2014/059546 priority patent/WO2014180982A2/de
Publication of DE102013208660A1 publication Critical patent/DE102013208660A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H37/00—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00
    • F16H37/02—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings
    • F16H37/021—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing
    • F16H37/022—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings toothed gearing combined with continuous variable friction gearing the toothed gearing having orbital motion

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Antrieb mit Planetengetriebe zur Drehmomentabgabe an einen Rotor (31) oder Drehmomentaufnahme von einem Rotor (32), der insbesondere ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks, eine Abgasturbine oder ein Turbolader einer Brennkraftmaschine oder ein Schwungrad eines Schwungradspeichers sein kann, das Planetengetriebe (20; 50) umfassend (a) eine Basis (5), (b) ein relativ zur Basis (5) um eine Zentralachse (Z) drehbares Sonnenrad (23; 53), (c) ein relativ zur Basis um eine Planetenachse (P) drehbares erstes Planetenrad (22; 52), ein relativ zur Basis um eine andere Planetenachse (P) drehbares zweites Planetenrad (22; 52) und ein relativ zur Basis um noch eine andere Planetenachse (P) drehbares drittes Planetenrad (22; 52), die um das Sonnenrad (23; 53) angeordnet sind und mit dem Sonnenrad (23; 53) jeweils in einem Reib- oder Zahneingriff stehen, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad (23; 53) und den Planetenrädern (22; 52) zu übertragen, (d) einen Planetensteg (25; 55) mit einem ersten Lagerglied (26; 56) für das erste Planetenrad (22; 52), einem zweiten Lagerglied (26; 56) für das zweite Planetenrad (22; 52) und einem dritten Lagerglied (26; 56) für das dritte Planetenrad (22; 52), (e) und ein Hohlglied (21; 51) mit einem inneren Umfang, an dem die Planetenräder (22; 52) im Reibeingriff abrollen oder im Zahneingriff abwälzen, (f) wobei die Lagerglieder (26; 56) die Planetenräder (22; 52) um die Planetenachsen (P) drehbar lagern, in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position halten und radiale Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulassen, (g) wobei die Planetenräder (22; 52) jeweils mit elastischer Spannkraft im Eingriff mit dem Sonnenrad (23; 53) gehalten werden und für einen Ausgleich von Getriebespiel, Wärmedehnung und Unwucht jeweils gegen die Spannkraft nach radial außen beweglich sind (h) und das Hohlglied (21; 51) radial verformbar ist und die radialen Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulässt.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen hochtourigen Rotor. Der Antrieb umfasst ein Planetengetriebe und kann insbesondere der Übertragung eines Drehmoments von einer Welle auf einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine oder von einer Abgasturbine einer Brennkraftmaschine auf eine Welle der Brennkraftmaschine dienen. Abgasturbine und Verdichter können in Kombination miteinander einen Turbolader bilden. Insbesondere in derartigen Ausführungen kann der Antrieb dazu eingerichtet sein, in einem ersten Betriebszustand einer Brennkraftmaschine Drehmoment der Brennkraftmaschine auf den Verdichter und in einem anderen, zweiten Betriebszustand der Brennkraftmaschine Drehmoment der Abgasturbine auf eine Welle der Brennkraftmaschine, etwa auf eine Kurbelwelle oder eine Antriebswelle zum Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine, wie etwa einer Lichtmaschine oder Schmierölpumpe zu übertragen. Ladegasverdichter und Abgasturbine sind zwar bevorzugte Beispiele für Rotoren, der erfindungsgemäße Antrieb ist darüber hinaus aber generell für die Drehmomentübertragung zwischen einem schnell laufenden Rotor und einer Welle von Vorteil.
  • Im Kraftfahrzeugbau, einem bevorzugten Anwendungsgebiet der Erfindung, besteht ein wesentlicher Ansatzpunkt zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs in einer Erhöhung des mittleren Nutzdrucks von Motoren durch Aufladung, insbesondere in der energetisch vorteilhaften und inzwischen weit verbreiteten Abgasturboaufladung. Bei Fahrzeugmotoren erweist es sich allerdings als nachteilig, dass durch die Abgasturboaufladung in Motorkennfeldpunkten niedriger Last und Drehzahl von auf den Nennleistungspunkt ausgelegten Turboladern nur verhältnismäßig niedrige Aufladegrade erzielt werden können, so dass bei Steigerung von Motorrlast und -drehzahl nur ein langsamer, zeitlich verzögerter Anstieg des Motordrehmoments und des mittleren Nutzdrucks erreicht werden kann. Das Phänomen ist unter dem Stichwort "Turboloch" oder "Anfahrschwäche" bekannt. Der Nachteil kann abgesehen vom Einsatz aufwändiger Registeraufladekonzepte durch Verwendung sehr klein dimensionierter Abgasturbolader, gegebenenfalls mit variabler Turbinengeometrie, und entsprechend niedriger Massenträgheit des rotierenden Laufzeugs abgemildert werden. Kleindimensionierte Abgasturbolader bedingen allerdings in Kennfeldbereichen um den Nennleistungspunkt des Motors einen unerwünscht starken Aufstau der Abgase vor der Turbine und eine wesentliche Erhöhung der Ladungswechselarbeit. Hierdurch werden die Motornennleistung und die spezifischen Kraftstoffverbräuche bei hohen Gasdurchsätzen durch den Motor negativ beeinflusst.
  • Um bei niedrigem Abgasdruck dennoch einen hohen Ladedruck zu erzeugen, etwa beim Beschleunigen aus einem Bereich niedriger Motordrehzahl, werden Verdichter seit langem bereits nicht nur mit einer Abgasturbine, sondern zusätzlich auch mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine gekoppelt, so dass der Verdichter auch über die Ausgangswelle von der Brennkraftmaschine angetrieben werden kann. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine bedarf einer hohen Übersetzung ins Schnelle, damit der Verdichter, vor allem in der Ausführung als Radialverdichter, bei niedrigem Abgasdruck dennoch mit ausreichend hoher Drehzahl angetrieben werden kann, insbesondere im unteren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine. Üblich sind bei Radialverdichtern Drehzahlen im Bereich von 100.000 bis 200.000 U/min. Derart hohe Drehzahlen stellen extreme Anforderungen an die Fertigungs- und Montagegenauigkeit und Verschleißfestigkeit der drehenden Teile und der Lager. Mit der hohen Drehzahl gehen sonst Verschleiß, Lagergeräusche und Wirkungsradverluste einher. Wärmedehnungen der Teile und Lager verschärfen die Probleme noch mit zunehmender Drehzahl.
  • Aus dem Stand der Technik sind reichhaltig Konzepte zur Turboverbundaufladung, d. h. zum Antriebsverbund von Verbrennungsmotor und Turbolader, bekannt, insbesondere für Flugantriebe.
  • So offenbart bereits die DE 398 902 eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasturbine und einem Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks der Brennkraftmaschine. Der Verdichter und die Turbine sind auf einer gemeinsamen, mittels einer Kupplung trennbaren Welle angeordnet, so dass die Turbine bei geschlossener Kupplung den Verdichter antreibt. Über Zahnradgetriebe und weitere Kupplungen sind der Verdichter und die Turbine ferner mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Die Kopplung ist so gestaltet, dass die Leistung der Turbine auf den Verdichter oder die Kurbelwelle übertragen werden kann. Alternativ kann die Kurbelwelle auf den Verdichter abtreiben, um selbst die vorverdichtete Luft zu erzeugen. Die Turbine kann hierfür abgekoppelt werden. Die Übersetzungsverhältnisse der Zahnradgetriebe sind fest.
  • Aus der GB 206,845 ist die Kopplung einer Brennkraftmaschine und eines Turboladers mittels Zahnradgetriebe und Hydraulikgetriebe bekannt. Beim Turbolader sind Turbine und Verdichter auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Das Hydraulikgetriebe ist in einem ersten Ausführungsbeispiel als hydraulische Kupplung, beispielsweise Föttingerkupplung, ausgeführt. In einem anderen Beispiel handelt es sich bei dem Hydraulikgetriebe um ein kontinuierlich variierbares Getriebe.
  • Die US 2,173,595 offenbart eine Brennkraftmaschine mit zwei Turboladern. Die Turbolader weisen jeweils ein Turbinen- und ein Verdichterrad auf, die pro Turbolader auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind. Die beiden Turbinenräder sind im Abgasstrom der Brennkraftmaschine in Serie geschaltet, so dass das Abgas der Brennkraftmaschine den ersten Turbolader antreibt und von diesem teilentspannt zum zweiten Turbolader strömt, um auch diesen anzutreiben. Die Ladeluft wird über das Verdichterrad des zweiten Turboladers zum Verdichterrad des ersten Turboladers und von diesem in die Zylinder der Brennkraftmaschine gefördert. Der erste Turbolader ist mit der Brennkraftmaschine über ein Zahnradgetriebe mechanisch gekoppelt, um das Verdichterrad des ersten Turboladers bei schwachem Abgasstrom, beispielsweise im Leerlauf der Brennkraftmaschine, antreiben zu können.
  • Die US 2,344,078 beschreibt den Antrieb eines Verdichterrads mittels eines Planetengetriebes, das als Reibradgetriebe ausgeführt ist. Ein Hohlrad des Planetengetriebes ist gehäusefest, unbeweglich angeordnet. Angetrieben wird über den Planetensteg, der hierfür fest mit einer Antriebswelle verbunden ist. Das Sonnenrad ist drehfest mit dem Verdichterrad verbunden und wird durch die im Reibeingriff abrollenden Planetenräder angetrieben. Zur Verbesserung des Reibeingriffs umfasst das Hohlrad einen äußeren, steifen Ring und einen inneren, elastisch flexiblen Ring, der über seinen äußeren Umfang am äußeren Ring abgestützt ist und auf dessen inneren Umfang die Planetenräder im Reibeingriff abrollen. Der Innendurchmesser des äußeren Rings und der Innen- und Außendurchmesser des inneren Rings sind so gewählt, dass der innere Ring zum einen elastisch nach radial innen gegen die Planetenräder drückt und zum anderen jeweils über den Planetenrädern nach radial außen am äußeren Ring abgestützt ist.
  • Aus der US 2,585,968 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader und einem zusätzlichen Verdichter bekannt. Der Turbolader weist eine ein- oder mehrstufige Turbine und einen ein- oder mehrstufigen Verdichter auf, die auf einer gemeinsamen Welle drehfest miteinander verbunden sind. Die Welle ist mittels eines hydraulischen Drehmomentwandlers und eines Zahnradgetriebes mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Die Kurbelwelle ist ferner über ein Zahnradgetriebe mit dem zusätzlichen Verdichter gekoppelt, der ebenfalls als ein- oder mehrstufig beschrieben wird. Über den hydraulischen Drehmomentwandler kann das Drehmoment der Turbine des Turboladers auf die Kurbelwelle übertragen werden. Eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle auf den Turbolader wird durch einen Freilauf verhindert. Der zusätzliche Verdichter wird permanent von der Kurbelwelle mit festem Übersetzungsverhältnis angetrieben.
  • Einen weiteren Antrieb für Luftschrauben offenbart die US 2,468,157 . Der Antrieb umfasst eine Brennkraftmaschine, zwei Turbinen und zwei Verdichter. Einer der Verdichter und die beiden Turbinen sind auf einer gemeinsamen Welle drehfest angeordnet, so dass die Turbinen den Verdichter und über ein Zahnradgetriebe eine der mehreren Luftschrauben antreiben. Die Turbinen sind parallel geschaltet, wobei eine der Turbinen stets und die andere zuschaltbar im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Turbinen und der auf der gemeinsamen Welle angeordnete Verdichter sind mit der Brennkraftmaschine mechanisch nicht gekoppelt. Der weitere Verdichter wird nur von der Brennkraftmaschine mechanisch angetrieben und ist mit dieser entsprechend über Zahnradgetriebe gekoppelt. Er ist ferner koaxial auf der Welle der Turbinen angeordnet, relativ zur Turbinenwelle jedoch frei drehbar. Die beiden Verdichter sind in Serie geschaltet, wobei die von dem mit den Turbinen drehfest verbundenen Verdichter vorverdichtete Luft zu dem relativ zu den Turbinen drehbaren Verdichter geführt und durch diesen weiter verdichtet wird.
  • Noch ein Beispiel für die Kopplung einer Brennkraftmaschine und eines Turboladers mittels Hydraulikgetriebe offenbart die US 2,769,303 . Dabei ist die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehfest mit dem Planetensteg eines Planetengetriebes verbunden und treibt über die Planetenräder auf das Hydraulikgetriebe ab. Das Hydraulikgetriebe überträgt das Drehmoment über ein nachgeschaltetes Zahnradgetriebe auf eine mittels Freilauf geteilte Turboladerwelle. Auf einem Wellenteil sitzt eine Abgasturbine und auf dem anderen Wellenteil ein Verdichterrad. Der Freilauf koppelt den Verdichter mit der Turbine, wenn die Turbine schneller dreht als der Antrieb, den die Kurbelwelle liefert, während im anderen Fall bei schwachem Abgasstrom der Turbolader leer läuft und der Verdichter von der Kurbelwelle über das Hydraulikgetriebe angetrieben wird. Bei der Übertragung vom Planetengetriebe auf das Hydraulikgetriebe findet eine Leistungsverzweigung statt, derart, dass in Beschleunigungsphasen, wie insbesondere beim Start der Brennkraftmaschine, deren Drehzahl über einen Zweig des Planetengetriebes im Hydraulikgetriebe ins Schnelle übersetzt wird, um den Verdichter in derartigen Phasen bereits mit hoher Drehzahl anzutreiben.
  • Bei einem aus der GB 718 100 bekannten Flugantrieb ist der Turbolader über ein kontinuierlich variierbares Reibradgetriebe und ein Planetengetriebe mit einer Ausgangswelle des Flugmotors gekoppelt. Das Planetengetriebe ist leistungsverzweigt. Vom Motor wird zum einen der Planetensteg und zum anderen über das variable Reibradgetriebe das Hohlrad des Planetengetriebes angetrieben. Abgetrieben wird über das Sonnenrad, das mit dem Turbolader auf einer gemeinsamen Abtriebswelle des Planetengetriebes bzw. Antriebswelle für den Turbolader angeordnet ist. Ferner wird eine Motorsteuerungs- bzw. -regelungseinrichtung offenbart, die gleichzeitig die Motordrehzahl, die Kraftstoffeinspritzmenge und das Übersetzungsverhältnis des variablen Getriebes steuert bzw. regelt. Zudem ist eine Ladedruckregelung offenbart.
  • Eine weitere Variante der Turboverbundaufladung ist aus der US 5 713 204 bekannt, die eine rein hydraulische Kopplung vorschlägt und die hydraulischen Kopplungsglieder anhand von für den Betrieb der Brennkraftmaschine maßgeblichen Stellgrößen wie etwa der Geschwindigkeit der Brennkraftmaschine oder der Abgasturbine oder der Last der Brennkraftmaschine oder einem manuellen Kontrollsignal sowie dem Ladedruck des Verdichters steuert.
  • Die GB 2 155 542 A , die US 2011/0034295 A1 und die EP 0 380 793 A1 haben jeweils einen Antrieb zum Gegenstand, der eine Motorwelle eines Kraftfahrzeugs mittels eines variablen mechanischen Getriebes mit einem Verdichterrad koppelt. Im Antrieb der GB 2 155 542 A ist das variable Getriebe ein Kopp-Variator, auf eine Verwendbarkeit variabler Getriebe anderen Typs wird pauschal hingewiesen. Der Kopp-Variator umfasst ein drehbares primäres Getriebeglied, ein drehbares sekundäres Getriebeglied und mehrere kugelförmige Übertragungsmittel, die mit dem primären und sekundären Getriebeglied in Reibkontakt sind, um das Drehmoment zu übertragen. Das variable Getriebe ist über ein Planetengetriebe mit dem Verdichter gekoppelt. Hierfür steht das sekundäre Getriebeglied mit um stationäre Drehachsen drehbaren Planetenrädern in Zahneingriff. Die Planetenräder stehen mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes in Zahneingriff. Das Sonnenrad ist drehunbeweglich mit dem Verdichterrad verbunden. Ein Hohlrad weist das Planetengetriebe nicht auf. Das variable Getriebe der US 2011/0034295 A1 überträgt das Drehmoment zwischen primärem und sekundärem Getriebeglied ebenfalls mittels kugelförmiger Übertragungsmittel. Variable Getriebe dieser Art sind grundsätzlich zwar geeignet, die im Rollgleitkontakt der Übertragungsmittel auftretenden Bohrbewegungen führen jedoch zu Verschleiß. Nach der EP 0 380 793 A1 sind die Motorwelle und der Verdichter demgegenüber mittels eines variablen Umschlingungsgetriebes und eines einfachen Stirnzahnradgetriebes gekoppelt.
  • Aus der WO 02/064997 A1 geht ein Planetenreibradgetriebe für den Antrieb eines Verdichters zur Erhöhung des Ladedrucks hervor. Das Planetengetriebe umfasst ein Hohlrad, das elastisch gespannt ist, um die Planetenräder mit elastischer Spannkraft gegen das Sonnenrad zu drücken. Um auf die Planetenräder wirkende Zentrifugalkräfte zu vermeiden, sind die Planetenräder um stationäre Drehachsen drehbar. Wenigstens eines der Planetenräder ist radial beweglich angeordnet, während wenigstens ein anderes der Planetenräder von unvermeidlichen Drehlagertoleranzen abgesehen radial fixiert ist. Das radial bewegliche Planetenrad ist in einer ersten Ausführung mit ausreichend großem Spiel auf einem radial nicht beweglichen, stationären Achsbolzen und in einer zweiten Ausführung mittels Exzenter schwenkbar gelagert. Bei diesem Planetengetriebe sind die auf die Planetenräder wirkenden Kräfte und Drehmomente ungleich verteilt. Das radial bewegliche Planetenrad überträgt Drehmoment nur mit größerem Schlupf als die Planetenräder mit radial nicht beweglichen Drehachsen. Mit ungleicher Kräfteverteilung, Geräusch und ungleichem Verschleiß muss gerechnet werden. Die Drehlagerung des radial beweglichen Planetenrads dürfte erheblichem Verschleiß unterliegen. In der ersten Ausführung muss das lose gelagerte Planetenrad ständig den Anschlag zum Achsbolzen finden. Mit stoßartigen Belastungen ist zu rechnen. Die Exzenterlagerung führt zusätzlich ein Drehlager ein, um die Schwenkbewegungen des beweglichen Planetenrads zu ermöglichen, was ebenfalls zur Erhöhung von Verschleiß und auch der Komplexität beiträgt.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für die Übertragung von Drehmoment zwischen einer Welle und einem schnell laufenden Rotor zu schaffen. Der Antrieb soll trotz hoher Drehzahl im Vergleich zu bekannten Antrieben geringere Anforderungen an die Genauigkeit rotierender Antriebsteile stellen, aber dennoch mit geringem Verschleiß und Geräusch betrieben werden können.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb für die Übertragung von Drehmoment zwischen einer Welle und einem schnelllaufenden Rotor zu schaffen, der einen hohen Gesamtwirkungsgrad aufweist. Noch ein Ziel besteht darin, einen Antrieb für die Übertragung von Drehmoment zwischen einer Welle und einem schnelllaufenden Rotor zu schaffen, der zu geringen Gesamtkosten hergestellt werden kann.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Antrieb mit einem Planetengetriebe zur Drehmomentabgabe an einen Rotor oder Drehmomentaufnahme von einem Rotor. Das Planetengetriebe umfasst eine Basis, beispielsweise ein Gehäuse, ein relativ zur Basis um eine Zentralachse drehbares Sonnenrad, wenigstens drei Planetenräder, nämlich ein erstes, ein zweites und ein drittes Planetenrad, ferner einen die Planetenräder drehbar lagernden Planetensteg und ein Hohlglied, das vorzugsweise ein relativ zur Basis drehbares Hohlrad ist. Die Planetenräder sind um das Sonnenrad angeordnet und stehen mit dem Sonnenrad jeweils in einem Reibeingriff oder einem Zahneingriff, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad und den Planetenrädern zu übertragen. Die Planetenräder rollen in einem Reibeingriff oder wälzen in einem Zahneingriff an einem inneren Umfang des Hohlglieds ab. Insoweit kann das Planetengetriebe einem üblichen Planetenreibrad- oder -zahnradgetriebe entsprechen.
  • Nach der Erfindung sind die Planetenräder am Planetensteg bezüglich der Zentralachse radial beweglich angeordnet, so dass sie relativ zur Basis und vorzugsweise auch relativ zueinander radiale Bewegungen ausführen können. Das Ausmaß der radialen Beweglichkeit ist so, dass durch die Bewegungen der Planetenräder jegliches Spiel, Wärmedehnungen und Unwucht im Planetengetriebe ausgeglichen und geometrische Überbestimmtheiten vermieden werden können, geht also über eine etwaige Beweglichkeit hinaus, die durch Fertigungstoleranzen verursacht werden könnte. Der Planetensteg weist für die radial bewegliche Abstützung der Planetenräder wenigstens drei Lagerglieder auf, nämlich ein erstes Lagerglied für das erste Planetenrad, ein zweites Lagerglied für das zweite Planetenrad und ein drittes Lagerglied für das dritte Planetenrad. Die Lagerglieder halten die Planetenräder in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position, was Ausführungen, in denen die Planetenräder in Umfangsrichtung relativ zueinander vollkommen unbeweglich sind, als auch Ausführungen einschließt, in denen die Planetenräder auch in Umfangsrichtung relativ zueinander um ein geringes Ausmaß beweglich sind. Eine geringfügige Beweglichkeit in Umfangsrichtung kann erforderlich sein, um die radialen Bewegungen ausführen zu können. Eine Beweglichkeit in Umfangsrichtung bewegt sich vorzugsweise allenfalls in der gleichen Größenordnung wie die Beweglichkeit in radialer Richtung und ist bevorzugt der Amplitude nach kleiner.
  • Die Planetenräder sind bezogen auf ihre eigenen Drehachsen, die Planetenachsen, radial am jeweils zugehörigen Lagerglied abgestützt. Dabei ist das jeweilige Lagerglied in Bezug auf die Zentralachse radial beweglich, entweder beweglich gelagert oder nachgiebig aufgrund Verformbarkeit, um die radiale Beweglichkeit der Planetenräder zu erhalten. Es ist somit die radiale Abstützung der Planetenräder beweglich, während die Planetenräder in ihrem jeweiligen Drehlager von Fertigungstoleranzen abgesehen nur drehbar, aber relativ zur radialen Abstützung, dem jeweiligen Lagerglied, nicht beweglich sind, vielmehr ist die Abstützung beweglich.
  • Die Planetenräder werden jeweils mit elastischer Spannkraft im Eingriff mit dem Sonnenrad gehalten. Sie sind für die Ausgleichsbewegungen gegen die jeweilige Spannkraft nach radial außen beweglich. Das Hohlglied ist entsprechend radial verformbar, vorzugweise polygonförmig, um die radialen Bewegungen der Planetenräder zuzulassen. Die elastische Spannkraft ist so bemessen, dass im Eingriff der Planetenräder mit dem Sonnenrad ausreichend große Kräfte zur Übertragung der mechanischen Leistung aufgebaut werden.
  • Ist in Umfangrichtung um die Zentralachse zwischen den wenigstens drei Planetenrädern ein weiteres Planetenrad angeordnet und mit dem Sonnenrad im Reibeingriff, ist auch das jeweilige weitere Planetenrad in der für das erste, zweite und dritte Planetenrad geschilderten Weise radial beweglich angeordnet.
  • Da vorteilhafterweise alle Planetenräder des Planetengetriebes radial beweglich abgestützt sind, ist die Belastung für sämtliche Planetenräder in den einzelnen Betriebsphasen und insbesondere über die Lebensdauer des Planetengetriebes gleich, es treiben keine Planetenräder zu Lasten anderer Planetenräder an. Schlupf wird minimiert oder verteilt sich zumindest gleichmäßig auf die Planetenräder. Die Planetenräder sind stets in gleichmäßigem Reibkontakt und es muss nicht etwa erst ein Ausgleichsrad seinen Anschlag finden, bevor es wieder Drehmoment übertragen kann.
  • In bevorzugten Ausführungen ist wenigstens eines der Lagerglieder, vorzugsweise sind mehrere der Lagerglieder und noch bevorzugter alle Lagerglieder von Planetenrädern des Planetengetriebes verformbar, so dass die radiale Beweglichkeit der Planetenräder alleine oder wenigstens zu einem überwiegenden Teil durch die Verformbarkeit des jeweiligen Lagerglieds erhalten wird.
  • Ist wenigstens eines der Lagerglieder in radialer Richtung elastisch, kann solch ein als Federglied gebildetes Lagerglied wenigstens einen Teil der Spannkraft erzeugen. Vorzugsweise sind mehrere der Lagerglieder in radialer Richtung elastisch verformbare Federglieder, so dass sie jeweils wenigstens einen Teil der Spannkraft erzeugen können. Dies schließt auch den bevorzugten Fall ein, dass alle drei Lagerglieder als in radialer Richtung elastisch verformbare Federglieder gebildet sind. Falls das Planetengetriebe weitere Lagerglieder für die Planetenräder oder ein optional weiteres oder optional mehrere weitere Planetenräder aufweist, gilt dies vorzugsweise auch für das oder die weiteren Lagerglieder. Das oder die Federglieder ist oder sind jeweils vorzugsweise formelastisch, bevorzugt biegeelastisch.
  • Eines oder mehrere, auch jedes der Lagerglieder kann oder können auch plastisch verformbar sein, um radiale Ausgleichsbewegungen des vom jeweiligen Lagerglied gelagerten Planetenrads zu ermöglichen.
  • Bevorzugt weist jedes elastisch oder plastisch verformbares Lagerglied einen so großen Bewegungsspielraum für seine elastische oder plastische Verformung auf und ist so stark, dass es nicht mit angrenzenden Bereichen bei der Montage des Planetengetriebes oder im Betrieb in radialer Richtung auf Anschlag gelangen kann.
  • Wegen der radial beweglichen Abstützung der Planetenräder und Gewährleistung eines ausreichend festen Reib- oder Wälzeingriffs durch die Beaufschlagung der Planetenräder mit der elastischen Spannkraft, können die Genauigkeitsanforderungen für die Fertigung der drehenden Teile des Planetengetriebes und insbesondere deren Drehlager deutlich reduziert werden. Spiel aufgrund von Toleranzen kann schon beim Zusammenbau des Planetengetriebes beseitigt werden. Im Betrieb sind dann nur noch eventuell vorhandene Unwuchten bei einem oder mehreren der drehenden Getriebeteile oder Wärmedehnungen auszugleichen. Bei herkömmlichen Planetengetrieben müssen die Getriebeteile in den Bereichen relativer Drehbewegung, insbesondere in den Drehlagern, auf wenige Mikrometer genau bearbeitet sein. Die Zurücknahme derart hoher Genauigkeitsanforderungen bringt einen erheblichen Kostenvorteil und gleichwohl einen ruhigeren Lauf des Planetengetriebes.
  • Ein als Federglied gebildetes Lagerglied kann insbesondere eine elastisch biegbare Schwinge oder ein plastisch verformbarer Steg sein. Die Schwinge oder der Steg ist vorzugsweise in Umfangsrichtung erstreckt, wobei die Schwinge oder der Steg bogenförmig oder gerade sein kann. Eine bogenförmige Schwinge oder ein bogenförmiger Steg kann insbesondere einem Kreisbogenabschnitt um die Zentralachse entsprechend geformt sein, der auf einem Kreis liegt, der sich durch eine Wurzel der Schwinge oder des Stegs erstreckt. In einfachen und nicht zuletzt deshalb bevorzugten Ausführungen kann sich die Schwinge oder der Steg von ihrer/seiner Wurzel, d. h. ihrem/seinem Ansatzpunkt aus, bis zur Planetenachse des von ihr/ihm gelagerten Planetenrads gerade und vorzugsweise tangential in Bezug auf einen um die Zentralachse und durch die Wurzel der jeweiligen Schwinge oder des jeweiligen Stegs gedachten Kreises erstrecken. Obgleich einer oder einem exakt in Umfangsrichtung oder tangential erstreckten Schwinge oder Steg der Vorzug gegeben wird, wird unter einer/einem in Umfangsrichtung erstreckten Schwinge/Steg auch eine/ein Schwinge/Steg verstanden, die/der sich sowohl in radialer Richtung als auch in Umfangsrichtung erstreckt. Eine bogenförmige Gestaltung der Schwinge oder des Stegs birgt allerdings gegenüber einer geraden Schwinge oder einem geraden Steg den Nachteil einer größeren Knickneigung der Schwinge oder des Stegs unter der Einwirkung von an der Schwinge oder dem Steg abgestützten Kräften. Bevorzugt sind mehrere der Lagerglieder und vorteilhafterweise alle drei Lagerglieder jeweils als Schwinge oder Steg im geschilderten Sinne gebildet. Umfasst der Planetensteg noch weitere Lagerglieder, gilt dies vorzugsweise auch für diese. Als Schwingen oder Stege gebildete Lagerglieder ermöglichen eine konstruktiv einfache radiale Geometrieanpassung der zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlglied angeordneten Planetenräder, so dass für die Übertragung des Drehmoments ausreichende Normalkräfte aufgebaut, gleichzeitig jedoch auch eine sichere Abstützung der an den Planetenrädern wirkenden Umfangskräfte am Planetensteg gewährleistet werden können.
  • Der Planetensteg umfasst eine Stegstruktur zur gemeinsamen Abstützung der Planetenräder. Die Lagerglieder können zwar grundsätzlich separat von solch einer Stegstruktur geformt und mit der Stegstruktur so verbunden sein, dass die Lagerglieder relativ zur Stegstruktur jeweils im Ganzen verlagerbar sind, um die Ausgleichsbewegungen der Planetenräder zu ermöglichen. Sie können auch elastisch verformbare Federglieder und an der Stegstruktur befestigt sein. Bevorzugter sind die Lagerglieder jedoch unmittelbar an der Stegstruktur geformt, in einem Stück mit der Stegstruktur. Die Stegstruktur kann im Ganzen oder zumindest bereichsweise plattenförmig, bevorzugt als dünne Platte, beispielsweise als Blech, geformt sein. In einer derartigen Stegstruktur, insbesondere falls diese als dünne Stegplatte geformt ist, können die Lagerglieder durch Stanzen erzeugt werden. Die Stegstruktur kann vorteilhafterweise im Ganzen ein Stanzteil sein. Die Stegstruktur mit unmittelbar von ihr gebildeten Lagergliedern kann vorteilhafterweise im Ganzen oder zumindest im Bereich der Lagerglieder aus Federstahl bestehen.
  • Um Kippbewegungen der Planetenachsen zu verhindern, kann der Planetensteg eine in einer Seitenansicht gesehen links von den Planetenrädern angeordnete linke Stegstruktur und eine rechts von den Planetenrädern angeordnete rechte Stegstruktur aufweisen. Die Lagerglieder sind Bestandteil einer dieser Stegstrukturen, beispielsweise der linken Stegstruktur. Die andere Stegstruktur, beispielsweise die rechte Stegstruktur, weist in derartigen Ausführungen ein viertes Lagerglied für das erste Planetenrad, ein fünftes Lagerglied für das zweite Planetenrad und ein sechstes Lagerglied für das dritte Planetenrad auf. Die Anordnung aus linker und rechter Stegstruktur ist in Bezug auf eine zwischen den Stegstrukturen erstreckte Mittelebene vorzugsweise zumindest im Wesentlichen symmetrisch. Bezüglich dieser weiteren Lagerglieder gilt vorzugsweise das zu dem ersten, zweiten und dritten Lagerglied bereits Gesagte ebenfalls. Die beiden Stegstrukturen können insbesondere gleich sein.
  • Obgleich der Planetensteg relativ zur Basis drehbar gelagert sein kann, wird Ausführungen der Vorzug gegeben, in denen der Planetensteg relativ zur Basis nicht drehbar, mit der Basis also drehunbeweglich verbunden ist. Die Planetenräder laufen in derartigen Ausführungen nicht um die Zentralachse um, sondern drehen sich nur um ihre eigenen Planetenachsen. Es entfallen daher Fliehkraftbelastungen, wie sie bei umlaufenden Planetenrädern auftreten würden. Derartige Fliehkräfte müssten aufgrund der radialen Beweglichkeit der Planetenräder vom Hohlglied oder den Lagergliedern des Planetenstegs aufgenommen werden. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Planetenräder aufgrund von Fliehkräften vom Sonnenrad abheben können. Dies wiederum verbessert die Laufruhe. Bei einer Lösung mit umlaufenden Planetenrädern würde die umlaufende Fliehkraftbeanspruchung für die Drehlager der Planetenräder eine nicht unerhebliche Belastung darstellen. Als Drehlager werden vorzugsweise Wälzlager, beispielsweise Kugellager, verwendet. Dies gilt sowohl für die bevorzugt nicht umlaufenden als auch für die in alternativen Lösungen umlaufenden Planetenräder.
  • Im Sinne geringer Genauigkeitsanforderungen in der Fertigung und der Montage sowie geringem Geräusch wird einem Planetenreibradgetriebe gegenüber einem Planetenzahnradgetriebe der Vorzug gegeben. Bei Ausbildung als Reibradgetriebe findet zwischen dem Sonnenrad, den Planetenrädern und dem Hohlglied nur jeweils ein Reibeingriff statt. Einem Reibradgetriebe wird insbesondere dann der Vorzug gegeben, wenn die Höhe der vom Getriebe zu übertragenden Drehmomente eine rein reibschlüssige Leistungsübertragung zulässt. Die elastische Spannkraft, mit der die Planetenräder im Eingriff mit dem Sonnenrad gehalten werden, ist so bemessen, dass sie ausreicht, die Reibkräfte aufzubauen, die zur Übertragung der mechanischen Leistung im Reibeingriff der Planetenräder mit dem Sonnenrad erforderlich sind.
  • Die erfindungsgemäße Lagerung der Planetenräder erlaubt, das Sonnenrad zwischen den Planetenrädern und durch die Planetenräder schwimmend zu lagern. Die Position der Zentralachse ergibt sich bei schwimmender Lagerung somit aus den veränderlichen Positionen, die die Planetenräder oder Planetenachsen relativ zur Basis und relativ zueinander einnehmen. Es vereinfacht sich nicht nur die Lagerung der Planetenräder, sondern auch die Drehlagerung des Sonnenrads. Ein gewichtiger Vorteil der schwimmenden Lagerung besteht darin, dass das Sonnenrad durch die Planetenräder bis zu höchsten Drehzahlen gelagert werden kann und es eines zusätzlichen Sonnenradlagers nicht bedarf. Das Sonnenrad kann unmittelbar als Welle oder Abschnitt einer Welle ausgebildet sein.
  • Der Rotor kann insbesondere über das Sonnenrad Drehmoment übertragend mit dem Planetengetriebe gekoppelt sein. Rotor und Sonnenrad können in Bezug auf die Drehbewegung relativ zueinander drehunbeweglich verbunden sein, wobei es sich um eine Drehunbeweglichkeit entweder in beide Drehrichtungen oder, beispielsweise über einen Freilauf, nur in eine Drehrichtung handeln kann. In ersten Ausführungen sind sie winkelbeweglich miteinander verbunden, vorzugsweise über eine Ausgleichswelle, um Versatzbewegungen ihrer Drehachsen zulassen zu können. In zweiten Ausführungen sind sie auf einer gemeinsamen Welle angeordnet. Ist das Sonnenrad im Planetengetriebe zwischen den Planetenrädern schwimmend gelagert, kann gleichzeitig auch der Rotor vom Planetengetriebe gelagert und auf eine separate Drehlagerung nicht nur beim Sonnenrad, sondern auch für den Rotor verzichtet werden.
  • In bevorzugten Ausführungen ist das Hohlglied nicht nur radial verformbar, sondern radial elastisch verformbar, um wenigstens einen Teil der Spannkraft zu erzeugen, mit der die Planetenräder in den drehmomentübertragenden Eingriff mit dem Sonnenrad gedrückt werden. Das Hohlglied kann hierfür materialelastisch oder formelastisch sein. Bevorzugt ist es zumindest im Wesentlichen nur formelastisch, so dass eine mit der Formelastizität möglicherweise einhergehende Materialelastizität gegenüber der Formelastizität vernachlässigt werden kann. Das Hohlglied kann insbesondere aus einem Stahl mit hoher Streckgrenze oder aus einem Verbundwerkstoff gefertigt sein. Der Verbundwerkstoff kann insbesondere Kohlefasern oder vergleichbar hochfeste Fasern in einer Metallmatrix oder einer Kunststoffmatrix enthalten. Das Hohlglied kann im Ganzen als Hohlgliedring geformt sein oder einen Hohlgliedring als einen von mehreren Abschnitten umfassen. Der formelastische Hohlgliedring wird im Betrieb des Planetengetriebes polygonförmig verformt, wobei momentane Ausbauchungen des Hohlgliedrings jeweils im Bereich des Kontakts mit einem der Planetenräder gebildet werden und der Hohlgliedring den Ausbauchungen abgeflacht ist.
  • Das radial verformbare Hohlglied wird an seinem äußeren Umfang vorzugsweise nicht abgestützt, also an einer die Ausgleichsbewegung der Planetenräder ermöglichenden Verformung nicht gehindert, sondern kann sich unter der Einwirkung der Planetenräder frei verformen, bevorzugt elastisch.
  • Das Hohlglied wird in bevorzugten Ausführungen an einer Achse oder Welle abgestützt. Dies begünstigt die Ausführung des Hohlglieds mit einem verformbaren Hohlgliedring, an dem innen die Planetenräder abrollen oder abwälzen und der an seinem Außenumfang zumindest im Axialabschnitt des Eingriffs mit den Planetenrädern nicht abgestützt ist und sich somit unter dem Druck der Planetenräder frei verformen kann. Der Hohlgliedring ist in derartigen Ausführungen über einen Hohlgliedsteg auf besagter Achse oder Welle abgestützt. Bei Abstützung auf einer Welle, kann das Hohlglied mit dieser Welle Drehmoment übertragend, vorzugsweise drehunbeweglich, verbunden sein.
  • In ebenfalls bevorzugten Ausführungen erstreckt sich um einen äußeren Umfang des Hohlglieds ein Kopplungsring, der mit einem Kopplungsrad, vorzugsweise einem Kopplungsrad eines stufenlos variablen Getriebes, in einem Reib- oder Wälzeingriff ist, in dem Drehmoment in das Planetengetriebe eingeleitet oder aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden kann. Um die Verformung des Hohlglieds durch diesen Eingriff nicht zu verhindern, kann radial zwischen dem Hohlgliedring und dem Kopplungsring Elastomermaterial vorgesehen sein, das den Kopplungsring mit dem Hohlgliedring Drehmoment übertragend verbindet. Das Elastomermaterial bildet vorzugsweise einen um den Hohlgliedring erstreckten Elastomerring.
  • Obgleich Ausführungen realisierbar sind, in denen das Hohlglied relativ zur Basis drehunbeweglich ist, wird es bevorzugt, wenn das Hohlglied relativ zur Basis um die Zentralachse drehbar ist. Ist das Hohlglied drehbar, kann Drehmoment insbesondere über das Hohlglied in das Planetengetriebe eingeleitet oder aus dem Planetengetriebe ausgeleitet werden, das Hohlglied also das Planetengetriebe mit entweder dem Rotor oder vorzugsweise mit einem Antriebsaggregat für den Rotor koppeln. Grundsätzlich kann das Planetengetriebe zwar über das drehbare Hohlglied auf den Rotor abtreiben oder vom Rotor angetrieben werden. Bevorzugt sind jedoch die Planetenräder im Drehmomentfluss zwischen dem Hohlglied und dem Rotor angeordnet.
  • Die Planetenräder können einteilig sein. Bevorzugter sind die Planetenräder jedoch mehrteilig und umfassen jeweils einen zentralen Radkörper, der um die jeweilige Planetenachse drehbar ist, und einen Planetenradring, der den Radkörper über den äußeren Umfang des Radkörpers umgibt. Radkörper und zugehöriger Planetenradring weisen relativ zueinander ein gewisses Radialspiel auf, das über ein etwaiges, auf Fertigungstoleranzen beruhendes Spiel hinausgeht. Bevorzugt sind die Planetenradringe im Rahmen des Radialspiels jeweils relativ zum zugehörigen Radkörper elastisch verformbar. Sie können grundsätzlich stattdessen aber auch jeweils nur im Ganzen relativ zum Radkörper radial beweglich, d.h. so steif sein, dass sie sich unter den auftretenden Kräften praktisch nicht verformen. In sich steife Planetenradringe werden jeweils mittels eines oder mehrerer elastisch verformbarer Zwischenelemente am zugehörigen Radkörper radial elastisch abgestützt. Besonders vorteilhaft sind Ausführungen, in denen die Planetenräder jeweils einen unter den auftretenden Kräften elastisch verformbaren Planetenradring aufweisen und diese Planetenradringe jeweils mittels einem oder mehreren elastisch verformbaren Zwischenelementen am zugehörigen Radkörper radial elastisch abgestützt sind. Durch die Aufteilung in einen drehbaren zentralen Radkörper und einen relativ zum Radkörper gegen elastische Rückstellkraft verformbaren oder beweglichen Planetenradring werden die Drehlager der Planetenräder, die beispielsweise als Gleitlager oder bevorzugt als Wälzlager gebildet sein können, entlastet. Sich ändernde Radialspannungen in der erfindungsgemäß elastischen Verspannung des Planetengetriebes werden zumindest überwiegend vom jeweiligen Planetenradring oder dessen optional elastischer Abstützung oder beidem in Kombination aufgenommen.
  • Elastisch verformbare Planetenradringe oder die optionale elastische Abstützung sind dennoch ausreichend steif, um die Umfangskräfte und somit das Drehmoment übertragen und in den Drehlagern der Planetenräder abstützen zu können. Die Planetenradringe können insbesondere jeweils als Stahlring gebildet sein. Allerdings ist es vorteilhaft, wenn der jeweilige Planetenradring an seinem äußeren Umfang einen für die Übertragung des Drehmoments ausreichend großen Reibkoeffizienten aufweist, um Schlupf im Kontakt mit dem Hohlglied und dem Sonnenrad zu reduzieren. Die Planetenradringe werden bevorzugt mittels eines Traktionsöls geschmiert, das im Planetenradgetriebe insbesondere als Ölnebel verteilt sein kann.
  • Die Planetenräder weisen vorzugsweise jeweils einen oder mehrere Zwischenringe auf, der oder die radial zwischen dem Radkörper und dem Planetenradring des jeweiligen Planetenrads angeordnet ist oder sind. Der oder die Zwischenringe können das oder die genannten Zwischenelemente bilden. Sie können anstelle oder zusätzlich zu einer radialen elastischen Abstützung als Zwischenringe dienen und einen axialen Versatz des jeweiligen Planetenradrings zum zugehörigen Radkörper verhindern. Der eine oder die optional mehreren Zwischenringe pro Planetenrad kann oder können insbesondere in jeweils eine Nut am äußeren Umfang des Radkörpers und eine innere Nut am Innenumfang des jeweils zugehörigen Planetenradrings eingreifen. Alternativ oder zusätzlich können die Planetenradringe aber auch seitlich eingefasst sein oder den jeweils zugehörigen Radkörper seitlich einfassen, um Axialversatz zu verhindern. In noch einer Alternative kann radial zwischen dem Radkörper und dem Planetenradring elastisches Material angeordnet sein, beispielsweise in einer Lage oder mehreren Lagen übereinander, um die radial elastische Abstützung zu bilden. Bevorzugter ist eine radial elastische Abstützung formelastisch. Das oder die Zwischenelemente des jeweiligen Planetenrads kann oder können in formelastischen Ausführungen insbesondere als Balgringe oder Wellringe geformt sein, der oder die sich stern-, wellen- oder mäanderförmig um den jeweiligen Radkörper erstreckt/erstrecken und aufgrund ihrer Form den jeweiligen Planetenradring radial elastisch am zugehörigen Radkörper abstützen.
  • Das Sonnenrad ist in bevorzugten Ausführungen im Drehmomentfluss zwischen dem Rotor und den Planetenrädern angeordnet. Der Rotor kann mit dem Sonnenrad drehunbeweglich verbunden und koaxial mit dem Sonnenrad angeordnet sein. Sonnenrad und Rotor sind in derartigen Ausführungen auf der gleichen Welle angeordnet. In alternativen Ausführungen ist der Rotor mit einer Welle des Sonnenrads winkelbeweglich verbunden, so dass die Zentralachse des Planetengetriebes und die Drehachse des Rotors parallel zueinander versetzbar oder relativ zueinander winkelbeweglich sind, um Bewegungen der Zentralachse im Rahmen der Ausgleichsbewegungen relativ zur Drehachse des Rotors oder Bewegungen des Rotors relativ zur Basis zuzulassen. Bei winkelbeweglicher Verbindung sind der Rotor und das Sonnenrad vorteilhafterweise dennoch relativ zueinander drehunbeweglich.
  • Der erfindungsgemäße Antrieb koppelt den Rotor mit einer Maschinenwelle oder ist für eine solche Kupplung vorgesehen. Um die Drehzahl des Rotors möglichst unabhängig von der Drehzahl der Maschinenwelle und in diesem Sinne flexibel ändern zu können, umfasst der Antrieb in bevorzugten Ausführungen ein variables Getriebe. Handelt es sich bei der Maschinenwelle wie bevorzugt um eine Ausgangs- oder Eingangswelle eines Verbrennungsmotors für den Antrieb eines Fahrzeugs, beispielsweise um eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors oder um eine Welle eines Nebenaggregateantriebs, der beispielsweise auch eine Lichtmaschine oder eine Schmierölpumpe oder ein anderen Nebenaggregat des Verbrennungsmotors antreibt, kann die Drehzahl der Maschinenwelle in weiten Grenzen schwanken. Die Problematik der Anpassung der Drehzahl von Rotor und Maschinenwelle besteht insbesondere in den bevorzugten Anwendungen, in denen der Rotor ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks solch eines Verbrennungsmotors oder eine Abgasturbine oder ein Turbolader ist. Eine in derartigen Anwendungen bestehende Problematik wurde eingangs erläutert.
  • Das variable Getriebe ist vorteilhafterweise als stufenloses Getriebe ausgeführt. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist ein variables Umschlingungsgetriebe, da derartige Getriebe im Vergleich zu variablen Getrieben, die das Drehmoment über Wälzkörper, wie etwa Rollen oder Kugeln übertragen, wie beispielsweise ein Kopp Variator, keine oder keine praktisch relevanten Bohrbewegungen ausführen, die einen raschen Verschleiß bewirken und vor allem den mechanischen Wirkungsgrad des variablen Getriebes herabsetzen könnten. Grundsätzlich kann jedoch auch solch ein variables Getriebe verwendet werden.
  • Das variable Umschlingungsgetriebe weist um eine primäre Getriebeachse drehbare, zueinander konvexe Getriebescheiben und um eine sekundäre Getriebeachse drehbare, zueinander konvexe sekundäre Getriebescheiben und ferner ein Umschlingungsmittel auf. Das Umschlingungsmittel läuft zwischen den primären Getriebescheiben und zwischen den sekundären Getriebescheiben jeweils in einem Reibschluss um. Bei solch variablen Umschlingungsgetrieben läuft ein Umschlingungsmittel vom Einspurpunkt bis zum Ausspurpunkt des jeweiligen Getriebescheibenpaars praktisch ohne Relativbewegung und daher mit im Vergleich zu den übertragenen Reibkräften nur geringen Reibverlusten um.
  • Stufenlos variable Umschlingungsgetriebe sind in besonderem Maße dafür geeignet, dem Bedürfnis nach rascher Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen den mittels des Antriebs gekoppelten oder zu koppelnden Komponenten, der Maschinenwelle und dem Rotor, Rechnung zu tragen. Das Planetengetriebe kann entsprechend seinem Übersetzungsverhältnis in Richtung auf den Rotor als Verstärker dienen. Deckt das Umschlingungsgetriebe einen Bereich für das Übersetzungsverhältnis bis wenigstens 1:3 ab, beispielsweise von 3:1 bis 1:3, und weist das Planetengetriebe ein Übersetzungsverhältnis in Richtung Rotor von wenigstens 1:12 auf, kann das Übersetzungsverhältnis der Kombination aus Umschlingungsgetriebe und Planetengetriebe stufenlos in kurzer Zeit zwischen 1:4 und 1:36 variiert werden. Die Drehgeschwindigkeiten von Maschinenwelle und Rotor können rasch und flexibel innerhalb einer großen Bandbreite von Geschwindigkeitsdifferenzen den Betriebsbedingungen angepasst werden.
  • Um das Über- oder Untersetzungsverhältnis des Getriebes verändern zu können, sind die Getriebescheiben so angeordnet, dass ein axialer Abstand zwischen den primären Getriebescheiben und ein axialer Abstand zwischen den sekundären Getriebescheiben verstellbar ist. In Ausführungen mit wie bevorzugt stufenloser Verstellbarkeit sind die beiden Abstände stufenlos verstellbar. Zweckmäßigerweise ist bei einem der Getriebescheibenpaare, beispielsweise bei dem Paar der primären Getriebescheiben, der axiale Abstand mittels einer Stelleinrichtung aktiv verstellbar, während der Abstand beim anderen Scheibenpaar, beispielsweise zwischen den sekundären Getriebescheiben, passiv verstellbar ist, indem sich der Abstand zwischen den passiv verstellbaren Getriebescheiben automatisch dem Abstand der aktiv verstellbaren Getriebescheiben anpasst.
  • Die primären Getriebescheiben sind über die sekundären Getriebescheiben mit dem Planetengetriebe gekoppelt, um das Planetengetriebe über die sekundären Getriebescheiben anzutreiben oder vom Planetengetriebe über die sekundären Getriebescheiben angetrieben zu werden. Die Getriebescheiben können insbesondere Keilscheiben sein. Die konvexen Getriebescheiben können wie bei bekannten Keilscheibengetrieben zueinander weisende konische Reibflächen aufweisen. Grundsätzlich müssen die konvexen Getriebescheiben aber nicht konisch geformt sein, sie können an ihren zueinander weisenden, mit dem Umschlingungsmittel im Reibeingriff stehenden Oberflächen zur jeweiligen Getriebeachse auch eine sich ändernde Neigung aufweisen, wobei sich die Neigung insbesondere nur kontinuierlich oder auch in einer oder mehreren Stufen ändern kann. Die Neigung, gemessen als Neigungswinkel zwischen der im Reibeingriff stehenden Oberfläche der jeweiligen Getriebescheibe zu einer zur Drehachse der Getriebescheibe senkrechten Ebene, beträgt in zweckmäßigen Ausführungen zwischen wenigstens 8°, bevorzugt wenigstens 10°, und höchstens 15°. Die Neigung beträgt vorzugsweise höchstens 12°.
  • Die Getriebescheiben können beispielsweise aus einem verschleißfesten Metall, insbesondere Stahl, bestehen oder verschleißfest beschichtet sein. Verschleißschutzschichten aus keramischem Material sind erste Wahl. Die Getriebescheiben können in derartigen Ausführungen insbesondere jeweils einen metallenen Grundkörper aufweisen, der zumindest in dem Flächenbereich, der mit dem Umschlingungsmittel kraftschlüssigen Kontakt haben kann, eine verschleißfeste keramische Beschichtung aufweist. Die Beschichtung kann in Dickschichttechnik oder insbesondere in Dünnschichttechnik ausgeführt sein. Bevorzugt wird eine dünne Verschleißschutzschicht, also eine Dünnschicht, von höchstens 30 µm, bevorzugter höchstens 20 µm Dicke. Die Verschleißschutzschicht kann in einem CVD-Verfahren (chemical vapour deposition) oder vorzugsweise in einem PVD-Verfahren (physical vapour deposition), alternativ auch galvanisch erzeugt werden. Eine geringe Schichtdicke begünstigt eine konturgetreue Veredelung des Grundkörpers mit der Verschleißschutzschicht. Die Verschleißschutzschicht kann geschlossen sein, die beschichtete metallene Oberfläche des Grundkörpers also vollständig bedecken. Erforderlich ist dies jedoch nicht. Es genügt auch, wenn die keramische Verschleißschutzschicht auf dem metallenen Grundkörper keine geschlossene Deckschicht bildet, sondern der keramische Schichtwerkstoff nur die Rauheitstäler des metallenen Grundkörpers zumindest teilweise füllt.
  • Das Umschlingungsmittel kann mehrgliedrig, beispielsweise als Kette oder aus andersartigen Zugelementen zusammengesetzt sein, die relativ zueinander winkelbeweglich sind, um die Getriebescheiben umschlingen zu können. Bevorzugt handelt es sich bei dem Umschlingungsmittel jedoch um ein in Längsrichtung kontinuierlich durchgehendes, riemenartiges Zugmittel.
  • Das Umschlingungsmittel ist in bevorzugten Ausführungen ein elastisch verformbarer Schichtverbund mit wenigstens einer zu einem Ring geschlossenen Metallbandlage. Bevorzugt sind im Schichtverbund zwei oder mehr Metallbandlagen übereinander liegend angeordnet. Vorzugsweise ist das oder sind die Metallbandlagen jeweils ein Stahlband. Sind im Schichtverbund mehrere Metallbandlagen übereinander angeordnet, kann die in axialer Richtung gemessene Breite der Metallbandlagen über die Dicke des Schichtverbunds in Anpassung an die Form der Getriebescheiben variieren, um die Drehmoment übertragende Kontaktfläche zwischen Umschlingungsmittel und Getriebescheiben zu vergrößern.
  • Der Schichtverbund kann übereinander liegend unterschiedliche Materialschichten aufweisen. Die wenigstens eine Metallbandlage bildet eine der Materialschichten. Eine oder mehrere andere Materialschichten kann oder können jeweils eine Elastomerschicht sein. Zwischen jeweils zwei Metallbandlagen kann eine Elastomerschicht oder andere Materialschicht vorgesehen sein. Mehrere Metallbandlagen können auch direkt übereinander, also aufeinander, liegen. Das Umschlingungsmittel kann auch allein aus den Metallbandlagen bestehen.
  • Das wenigstens eine Metallband kann quer zur Zugrichtung des Umschlingungsmittels weisende Verankerungselemente, wie insbesondere Perforationen oder andere Arten von Vertiefungen oder stattdessen oder zusätzlich Abragungen aufweisen. Ferner kann der Schichtverbund Elastomermaterial, bevorzugt eine oder mehrere Elastomerschichten aufweisen und das Elastomermaterial in die Verankerungselemente eingedrungen sein oder die Verankerungselemente umgeben. Die Metallbandlage kann insbesondere eine perforierte oder gelochte Metallbandlage sein. Bevorzugt weist der Schichtverbund zwei, drei oder noch mehr übereinanderliegende Metallbandlagen mit Verankerungselementen wie erläutert auf.
  • Das Umschlingungsmittel weist in bevorzugten Ausführungen an einer im Betrieb äußeren und an einer inneren Seite vorzugsweise je eine Elastomerdeckschicht und dazwischen ein oder mehrere perforierte oder gelochte Metallbandlagen auf, in dem oder denen die jeweils benachbarte Elastomerschicht verankert ist.
  • Im Schichtverbund können mehrere Metallbandlagen unmittelbar aufeinander liegen. Das Schmiermittel kann von außen, beispielsweise aus einem umgebenden Schmiermittelnebel, aufgrund Kapillarwirkung in den Verbund aus aufeinanderliegenden Metallbandlagen in die Spalte zwischen den Metallbandlagen eindringen und die Lagen schmieren, um Gleitreibungskräfte zu mindern. Hierdurch kann Verschleiß vermindert und der Bildung von Reibrost entgegengewirkt werden. Gleichzeitig kann die Menge an Schmiermittel im Kontaktbereich zwischen dem Umschlingungsmittel und den Getriebescheiben gering gehalten werden, wodurch sich sonst das übertragbare Drehmoment in unerwünschter Weise verringern könnte. Das Schmiermittel kann gleichzeitig als Kühlmittel dienen und Wärme beispielsweise durch Verdampfen aus dem Schichtverbund abführen.
  • Die Metallbandlagen können jeweils eine Vielzahl von Perforationen aufweisen, in denen sich, im Schichtverbund aufeinanderliegend Schmiermittel zur Schmierung des Umschlingungsgetriebes sammeln kann. Die Perforationen bilden in derartigen Ausführungen ein Schmiermittelreservoir.
  • Das Schmiermittel kann beispielsweise lokal von außen, aus einem Schmiermittelnebel heraus, in den Schichtverbund eindringen. Das Schmiermittel kann aber auch bereits unmittelbar bei der Herstellung des Umschlingungsmittels eingebracht und durch Einschluss der Metallbandlagen in ein Umhüllungsmaterial, vorzugsweise ein elastomeres Umhüllungsmaterial, gekapselt werden. Bevorzugt reichen die Metallbandlagen jedoch bis zu den Seitenrändern des Umschlingungsmittels, so dass sie mit den Getriebescheiben im drehmomentübertragenden Reibkontakt sind. In Ausführungen, in denen das Umschlingungsmittel bereits allein durch die Metallbandlagen gebildet wird, ergibt sich dies von selbst. In Ausführungen, in denen die Metallbandlagen oben und unten, d. h. am Außenumfang und am Innenumfang des Umschlingungsmittels jeweils mit einer elastomeren oder grundsätzlich auch anderen Deckschicht versehen sind, sind die Seitenränder des Umschlingungsmittels vorteilhafterweise von dem Deckschichtmaterial frei, wobei die Metallbandlagen insbesondere über die Deckschichten seitlich geringfügig vorstehen können.
  • Die Metallbandlagen können jeweils einen in sich geschlossenen, zugfesten Metallbandring bilden. In derartigen Ausführungen liegen mehrere Metallbandringe übereinander, entweder wie bevorzugt direkt aufeinander oder durch Zwischenschichten voneinander getrennt. In bevorzugten Ausführungen wird jedoch ein ausreichend langes, zugfestes Metallband gewickelt, zweckmäßigerweise über einen Dorn. Die übereinanderliegenden Metallbandlagen sind in solchen Ausführungen Wicklungen des entsprechend langen Metallbands. Das gewickelte Metallband ist vorzugsweise wenigstens doppelt so lang wie das Umschlingungsmittel, so dass aus einem einzigen Metallband wenigstens zwei vollständig umlaufende Metallbandlagen aufeinandergewickelt werden können.
  • Vorzugsweise verjüngt sich das gewickelte Metallband an seinen beiden Enden, zweckmäßigerweise verjüngt es sich spitzwinklig, d. h. unter einem Winkel von maximal 90°, vorzugsweise unter einem kleineren Winkel, wobei die Enden gerundet sein können. Die jeweilige Verjüngung kann dreieckförmig oder auch mit veränderlichem Verjüngungswinkel realisiert sein. Bei einem gewickelten Metallband mit verjüngten Enden sind die Enden vorteilhafterweise nicht unmittelbar im Kraftschluss mit den Getriebescheiben. Die beiden Enden sind mit den gewickelten Metallbandlagen, das äußere Ende mit beispielsweise der unmittelbar darunter liegenden Metallbandlage und das innenliegende Ende mit beispielsweise der unmittelbar darüber liegenden Metallbandlage, fest gefügt, beispielsweise stoffschlüssig oder formschlüssig, wobei auch ein Stoff- und Formschluss in Kombination verwirklicht sein können. Als Stoffschlussverbindungen kommen insbesondere Löt- und Schweißverbindungen, wie etwa durch Presslöten, Laserschweißen oder Elektronenstrahlschweißen hergestellte Verbindungen in Frage. Ein Formschluss kann dadurch verwirklicht werden, dass das betreffende Metallbandende die jeweils radial angrenzende Metallbandlage hintergreift, beispielsweise mit dieser verhakt ist. Gewickelte Metallbandlagen können auch in Kombination mit geschlossenen Metallbandringen zum Einsatz gelangen. So können beispielsweise mehrere durch Wicklung erhaltene Metallbandlagen zwischen einem äußeren Metallbandring und einem inneren Metallbandring angeordnet sein.
  • Die Metallbandlagen weisen vorzugsweise jeweils eine Dicke von höchstens 0.5, bevorzugter höchstens 0.2 mm auf. Andererseits ist es vorteilhaft, wenn die Dicke wenigstens 50 μm, bevorzugter wenigstens 0,1 mm beträgt, um die Zahl der Metallbandlagen in Grenzen zu halten. Ein Vorteil eines Schichtverbunds mit mehreren Metallbandlagen ist, dass die einzelne Metallbandlage nur einen Bruchteil der Dicke des Umschlingungsmittels aufweist und daher trotz Biegung um relativ kleine Radien die zulässige Vergleichsspannung in der jeweiligen Metallbandlage nicht überschritten wird. Wegen der Schichtung mehrerer Metallbandlagen übereinander können vom Umschlingungsmittel trotz hoher Biegeflexibilität die für die Übertragung hoher Drehmomente notwendigen hohen Axialkräfte, die quer zur Umlaufrichtung des Umschlingungsmittel weisen, aufgenommen werden.
  • Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass als Bandmaterial für die Metallbandlagen insbesondere Stahl mit ausreichend großer Streckgrenze in Frage kommt. Eine vorteilhafte Alternative zu Stahl stellen amorphe Metalllegierungen, so genannte metallische Gläser, dar. Metallische Gläser mit hoher Streckgrenze sind bereits seit langem bekannt, allerdings konnten metallische Gläser über lange Zeit nur als Bandmaterial mit vergleichsweise geringer Dicke von etwa maximal 50 µm hergestellt werden, da die Herstellung traditioneller Legierungen in amorpher Form Abkühlraten von 1 Million K/s erforderte. Derart dünne Metallbänder eignen sich jedoch durchaus für die Herstellung des Schichtverbunds. In neuerer Zeit ist es jedoch gelungen, amorphe Metalllegierungen auch in massiver Form herzustellen, so dass mittlerweile Metallbänder mit Dicken von 0.1 mm, 0.2 mm oder mehr aus amorphem Metall hergestellt werden können, wobei diese Materialien vorteilhafterweise außerordentlich hohe Streckgrenzen aufweisen und sich daher in besonderem Maße für die Herstellung des Umschlingungsmittels eignen. Bevorzugte Materialien, aus denen die Metallbandlagen bestehen können, sind entsprechend Metalllegierungen auf der Basis quartärer oder pentärer amorpher Systeme oder Systeme mit noch mehr unterschiedlichen Legierungspartnern. So kommen insbesondere amorphe Zirkon basierte oder Titan basierte oder auch Eisen basierte Legierungen in Frage. Diese Legierungen können mit Fremdpartikeln, wie etwa Graphitpartikeln oder Fasern, insbesondere Kohlenstofffasern, verstärkt sein oder fein verteilt kristalline Legierungsphasen enthalten. Ein Ziel des Einbaus von Fremdpartikeln oder kristalliner Phasen ist die Erhöhung der plastischen Dehngrenze. Zirkon basierte Legierungen enthalten vorzugsweise zwischen 40 und 70 Atom-% Zr und drei oder vier oder noch mehr weitere Legierungselemente, die insbesondere aus der Gruppe bestehend aus Ti, Nb, Cu, Ni, Al, Mg und Be ausgewählt sein können.
  • Der Wirkungsgrad des Umschlingungsgetriebes kann erhöht werden, indem der axiale Druck zwischen Umschlingungsmittel und Reibscheiben dem zu übertragenden Drehmoment angepasst wird. Wird eine axial bewegliche Getriebescheibe, vorzugsweise eine der sekundären Getriebescheiben, mit einer Federkraft einer Federeinrichtung gegen das Umschlingungsmittel gedrückt, kann eine Spanneinrichtung vorgesehen sein, mittels der die Federkraft in Abhängigkeit von dem vom Umschlingungsmittel übertragenen Drehmoment automatisch verändert wird, so dass sich die im Reibschluss übertragbare Reibkraft bei zunehmendem Drehmoment vergrößert. Zweckmäßigerweise ist die Spanneinrichtung dafür eingerichtet, das Drehmoment zu übertragen und bei der Übertragung für die Einstellung der Federkraft auf die Federeinrichtung wirken zu lassen.
  • Die Spanneinrichtung kann ein Spannglied und ein Reaktionsglied, optional ein oder mehrere Übertragungselemente, umfassen. Die Federeinrichtung, mit deren Federkraft die bewegliche Getriebescheibe beaufschlagt wird, kann am Spannglied abgestützt sein. Das Spannglied kann drehunbeweglich mit den auf einer gemeinsamen Welle angeordneten Getriebescheiben und das Reaktionsglied kann drehunbeweglich mit dieser Welle verbunden sein. Die Getriebescheiben und das Spannglied können relativ zur Welle und dem Reaktionsglied drehbeweglich sein. Durch die Spanneinrichtung wird jedoch das Drehmoment zwischen der Welle und den Getriebescheiben übertragen. Die Spanneinrichtung ist zweckmäßigerweise dazu eingerichtet, die Federspannung stufenlos zu verstellen und dem zu übertragenden Drehmoment anzupassen.
  • Das Spannglied kann relativ zum Reaktionsglied um eine Achse rotatorisch und längs der Achse translatorisch beweglich sein. Spannglied und Reaktionsglied können so miteinander gekoppelt sein, dass eine rotatorische Relativbewegung zwischen Spannglied und Reaktionsglied eine translatorische Bewegung des Spannglieds bewirkt. Sie bilden sozusagen einen axialen Expander. Das Spannglied und das Reaktionsglied können miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente in einem Eingriff sein, in dem eine Änderung eines um die Achse wirkenden Drehmoments, bei dem es sich vorzugsweise unmittelbar um das vom Umschlingungsgetriebe zu übertragenden Drehmoment handelt, eine rotatorische Relativbewegung des Spannglieds und dadurch aufgrund der Abstützung der Federeinrichtung eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  • Spannglied und Reaktionsglied können unmittelbar miteinander in einem axialen Druckkontakt sein, wobei wenigstens eines der Glieder an einer dem anderen Glied zugewandten Stirnseite eine in Umfangsrichtung erstreckte und in Bezug auf die Achse der Drehbewegung geneigte Kontaktfläche aufweist, an der das andere Glied entlang gleitet. Die relative Drehbewegung erzeugt der Neigung der Kontaktfläche entsprechend eine axiale Bewegung des Spannglieds relativ zum Reaktionsglied, wodurch die Federeinrichtung gespannt oder entspannt wird. Um Reibungsverluste zu verringern, ist es jedoch günstiger, wenn zwischen Spannglied und Reaktionsglied ein oder mehrere Übertragungselemente angeordnet sind und die beiden Glieder bei der Drehmomentübertragung über das oder die Übertragungselemente aufeinander wirken. Der oder die Übertragungselemente kann oder können zwar Gleitkörper sein, im Sinne geringer Reibverluste ist oder sind der oder die Übertragungselemente jedoch bevorzugt Rollkörper.
  • Der Antrieb ist in bevorzugten Ausführungen dafür ausgelegt, den Rotor, beispielsweise einen Turbolader, mit einer Maschinenwelle, wie insbesondere einer Maschinenwellle einer Brennkraftmaschine, so zu koppeln, dass ein mechanischer Leistungsfluss von der Maschinenwelle zum Rotor und umgekehrt auch ein mechanischer Leistungsfluss vom Rotor zur Maschinenwelle erfolgen kann.
  • Das Planetengetriebe kann sowohl als leistungsverzweigtes als auch nicht leistungsverzweigtes Getriebe ausgeführt sein. Das Planetengetriebe ist in bevorzugt einfachen Ausführungen einstufig, kann in Abwandlungen jedoch auch mehrstufig sein.
  • Der Antrieb eignet sich für den Einsatz bei Ottomotoren, Dieselmotoren, auch Zweitaktmotoren und Wankelmotoren. Er kann für Fahrzeugmotoren, die das betreffende Fahrzeug antreiben, und auch bei stationären Anlagen für beispielsweise die Stromerzeugung, etwa Dieselgeneratoren auf Schiffen, eingesetzt werden. Ein besonders bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Verbrennungsantriebsmotoren von Kraftfahrzeugen. Der Antrieb eignet sich insbesondere für den Einsatz bei Verbrennungsmotoren, die in weiten Kennfeldbereichen betrieben werden, wie dies typischerweise bei Verbrennungsantriebsmotoren von Kraftfahrzeugen der Fall ist.
  • Der Rotor kann wie bereits erwähnt insbesondere ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine oder eine Abgasturbine zur Gewinnung von Energie aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine sein oder umfassen. Handelt es sich bei dem Rotor um eine Turbine und soll Drehmoment von der Turbine in das Planetengetriebe eingeleitet werden, kann es ferner wünschenswert sein, einen Drehmomentfluss in die umgekehrte Richtung – vom Planetengetriebe in Richtung Turbine – zu verhindern, was beispielsweise durch Anordnung eines entsprechenden Freilaufs zwischen Planetengetriebe und Turbine bewirkt werden kann.
  • In bevorzugten Ausführungen ist der Rotor ein Turbolader, der einen Verdichter und eine Turbine in Kombination umfasst. Die Turbine des Turboladers kann mit dem Verdichter oder dem Planetengetriebe so gekoppelt sein, dass Drehmoment von der Turbine auf den Verdichter oder das Planetengetriebe übertragen, aber ein Drehmomentfluss vom Planetengetriebe oder dem Verdichter auf die Turbine vorzugsweise verhindert wird. So kann zwischen dem Planetengetriebe und der Turbine eines Turboladers, vorzugsweise zwischen dem Verdichter und der Turbine des Turboladers, ein Freilauf angeordnet sein.
  • Eine vorteilhafte Anordnung für beispielsweise einen Turbolader ergibt sich, wenn eine Turbine des Turboladers zu einer Seite des Planetengetriebes und ein Verdichter des Turboladers zur anderen Seite des Planetengetriebes angeordnet sind. Turbine oder Verdichter, bevorzugt Turbine und Verdichter, kann oder können vorteilhafterweise drehunbeweglich mit dem Sonnenrad verbunden, insbesondere auf der Welle des Sonnenrads angeordnet sein. Links und rechts des Planetengetriebes können stattdessen aber beispielsweise auch jeweils ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine oder jeweils eine Abgasturbine oder grundsätzlich auch andere schnell laufende Rotoren angeordnet sein.
  • In der Turboverbundaufladung, der bevorzugten Anwendung, erlaubt der Antrieb insbesondere in Ausführungen mit stufenlos variablem Getriebe, die Verwendung einer im Vergleich zu herkömmlichen Ladern größeren Turbine. Bei Verbundaufladung kann die Turbine bei niedrigen Abgasdrücken von der Brennkraftmaschine über den Antrieb im gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine mit angepasster Turbinendrehzahl von der Brennkraftmaschine angetrieben und daher größer als herkömmliche Turbinen dimensioniert werden. Die Turbinengeometrie kann, muss jedoch nicht variabel sein. Die Turbine kann so dimensioniert werden, dass im Kennfeldbereich um den Nennleistungspunkt der Brennkraftmaschine kein wesentlicher Aufstau der Abgase vor der Turbine in einem praktisch relevanten Ausmaß stattfindet. Zudem muss die in der Turbine in mechanische Energie umgesetzte Abgasenergie nicht mittels eines Wastegates oder durch eine Variation der Turbinenleitbeschaufelung begrenzt, sondern kann mechanisch an die Maschinenwelle zurückgespeist werden. Durch die Verringerung der Abgasgegendrücke wird der Restgasgehalt im Brennraum der Brennkraftmaschine verringert. Die spezifischen Kraftstoffverbräuche der Brennkraftmaschine werden insbesondere im Bereich höherer Lasten und Drehzahlen, also in Kennfeldpunkten großer Gasdurchsätze durch den Motor, verringert, wobei nicht nur die Abgasgegendrücke durch eine vergleichsweise groß dimensionierte Turbine verringert, sondern gleichzeitig auch ein größerer Teil der Abgasenergie durch die Turbine in Drehmoment umgewandelt werden kann, das den Verdichter und über den Antrieb vorzugsweise auf die Maschinenwelle der Brennkraftmaschine zurückgespeist werden kann. Die Rückspeisung überschüssiger Turbinenleistung auf eine Welle der Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Kurbelwelle, ermöglicht, dass eine unzulässig hohe Drehzahl des Verdichters und damit ein unzulässig hoher Ladedruck verhindert wird. Ein Wastegate muss für diesen Zweck nicht geöffnet werden, auf ein solches kann optional verzichtet werden. Ein Einsatz einer Turbine mit variabler Turbinengeometrie oder eines Verdichters mit variabler Verdichtergeometrie, beispielsweise eine Turbine oder ein Verdichter mit einer Verstellbeschaufelung, ist nicht erforderlich. Zumindest sind weniger Verstellvorgänge einer optional variablen Turbinen- oder Verdichtergeometrie erforderlich. Der Einsatz einer Turbine mit variabler Turbinengeometrie oder eines Verdichters mit variabler Verdichtergeometrie kann im Einzelfall aber auch Vorteile bieten. Das geschilderte Aufladekonzept ist besonders vorteilhaft bei Drei- und Sechszylindermotoren mit Stoßaufladung, da bei diesen Motoren eine günstige zeitliche Folge der Auspuffvorgänge und durch die Nutzung der kinetischen Energie der Abgase ein für die Höhe der Ladungswechselarbeit vorteilhaft niedriger Aufstau der Abgase vor der Turbine vorliegen.
  • Ein weiteres Beispiel eines Rotors, der mittels eines erfindungsgemäßen Antriebs mit einer Welle, beispielsweise einer Motorwelle oder der Welle eines Rads eines Fahrzeugs, Straßen- oder Schienenfahrzeugs, gekoppelt sein kann ist ein Schwungrad eines Schwungradspeichers zur Energiespeicherung und -freisetzung von Verzögerungsenergie, insbesondere Bremsenergie eines Fahrzeugs. Das Schwungrad oder auch mehrere Schwungräder des Schwungradspeichers kann oder können die Turbine oder den Verdichter ersetzen oder zusätzlich zu der Turbine oder dem Verdichter angeordnet und über den Antrieb mit der Welle gekoppelt sein, um im Schwungradspeicher gespeicherte Energie auf die Welle zu übertragen. Stattdessen oder zusätzlich kann der Antrieb ein Schwungrad oder mehrere Schwungräder eines Schwungradspeichers auch drehmomentübertragend mit einem Verdichter, wie insbesondere einem Verdichter der erläuterten Art, koppeln, so dass das Schwungrad oder die mehreren Schwungräder über den Antrieb den Verdichter antreiben kann oder können. In einer bevorzugten anderen Anwendung ist ein Schwungrad oder sind mehrere Schwungräder im Bereich einer Radachse eines Fahrzeugs drehbar angeordnet, so dass es oder sie bei Verzögerung der Drehgeschwindigkeit des oder der um die Radachse drehbaren Räder über den Antrieb angetrieben wird oder werden. Zum Antreiben wird die gespeicherte kinetische Energie über den Antrieb auf das oder die Räder zurück übertragen. Eine derartige Anordnung ist für Kraftfahrzeuge und insbesondere für Schienenfahrzeuge vorteilhaft.
  • Um Überlastungen eines Verdichters oder Turboladers durch Überdrehzahlen, insbesondere eines Verdichters des Turboladers, zu verhindern, kann der Antrieb eine Überlastsicherung aufweisen. Die Überlastsicherung kann beispielsweise als Bremse ausgeführt sein. Stärker bevorzugt wird allerdings eine Kupplung, beispielsweise Rutschkupplung, welche den Drehmomentfluss bei Erreichen einer durch die Schließkraft der Kupplung vorgegebenen Maximaldrehzahl unterbricht. Die Kupplung kann insbesondere eine Fliehkraftkupplung, beispielsweise eine nach außen öffnende Fliehkraftkupplung sein. Handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Fahrzeugantriebsmotor mit Schaltgetriebe, können Überdrehzahlen beispielsweise bei einem Verschalten auftreten.
  • Die als Überlastsicherung wirkende Kupplung kann beispielsweise zwischen dem Sonnenrad und dem Verdichter oder zwischen dem variablen Getriebe und dem Planetengetriebe oder im Bereich des variablen Getriebes oder im Bereich eines dem variablen Getriebe vorgeschalteten weiteren Getriebes, wie etwa ein Riemen- oder anderer Zugmitteltrieb, angeordnet sein. Eine Welle des Antriebs kann geteilt sein, und die Kupplung kann die Wellenteile verbinden.
  • Das Übersetzungsverhältnis des variablen Getriebes ist vorzugsweise mittels einer Stelleinrichtung in Abhängigkeit von einer oder mehreren unterschiedlichen Stellgrößen einer elektronischen Steuerung einer Brennkraftmaschine verstellbar. Ist das variable Getriebe ein Umschlingungsgetriebe der erläuterten Art, kann eine der Getriebescheiben, vorzugsweise eine der primären Getriebescheiben, axial verstellbar sein, um den Abstand zwischen den Getriebescheiben des betreffenden Paars in Anpassung an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine verstellen zu können. Ein Steuerungs- oder Regelungsteil der Stelleinrichtung kann mit einer Maschinensteuerung der Brennkraftmaschine verbunden oder integrierter Bestandteil dieser Steuerung sein. Ist die Brennkraftmaschine ein Verbrennungsmotor zum Antrieb eines Fahrzeugs, kann ein elektronischer Steuerungs- oder Regelungsteil der Stelleinrichtung entsprechend mit einer elektronischen Motorsteuerung des Fahrzeugs verbunden oder integrierter Bestandteil der Motorsteuerung sein. Ein mit dem variablen Getriebe, vorzugsweise der verstellbaren Getriebescheibe eines Umschlingungsgetriebes gekoppelter Aktuator der Stelleinrichtung kann anhand eines in der Maschinen- oder Motorsteuerung abgelegten Maschinen- oder Motorkennfelds gesteuert oder geregelt werden.
  • Das variable Getriebe kann insbesondere in Abhängigkeit folgender Betriebsparameter verstellt werden: (1) Drehzahl des Rotors, (2) Drehzahl einer mittels des Antriebs mit dem Rotor gekoppelten Welle, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, (3) Drehmoment einer mittels des Antriebs mit dem Rotor gekoppelten Welle, (4) Ladedruck eines Verdichters, (5) Gaspedalstellung eines Kraftfahrzeugs, (6) Temperatur einer mittels des Antriebs mit dem Rotor gekoppelten Brennkraftmaschine, beispielsweise eine Schmieröltemperatur, (7) Kraftstoffeinspritzmenge einer mittels des Antriebs mit dem Rotor gekoppelten Brennkraftmaschine, (8) Geschwindigkeit eines den Antrieb aufweisenden Fahrzeugs. Das variable Getriebe kann in Abhängigkeit nur jeweils einer einzigen dieser Stellgrößen, alternativ in Abhängigkeit jeder aus den Stellgrößen bildbaren Stellgrößenkombination verstellt werden.
  • In einer Weiterentwicklung des Planetengetriebes sind axial neben den Planetenrädern weitere Planetenräder um das Sonnenrad angeordnet und mit dem Sonnenrad jeweils in einem Reib- oder Zahneingriff, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad und den weiteren Planetenrädern zu übertragen. Durch Anordnung von zwei, optional noch mehr Planetenradsätzen nebeneinander kann bei Lagerung des Sonnenrads zwischen den Planetenrädern, also bei schwimmender Lagerung des Sonnenrads, die Kippstabilität verbessert werden. Bei einer derartigen axialen Staffelung von zwei oder noch mehr Planetenradsätzen sind die nebeneinander angeordneten Planetenradsätze vorzugsweise erfindungsgemäß gebildet, d. h. die Planetenräder des weiteren Planetenradsatzes oder der mehreren weiteren Planetenradsätze werden vorzugsweise jeweils in erfindungsgemäßer Weise mit elastischer Spannkraft im Eingriff mit dem Sonnenrad gehalten und sind für einen Ausgleich von Getriebespiel, Wärmedehnungen und Unwucht jeweils gegen die Spannkraft nach radial außen beweglich. Dabei können die Planetenräder der mehreren Planetenradsätze jeweils radial außen insbesondere durch das gleiche, radial verformbare Hohlglied abgestützt werden.
  • Vorteilhafte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen und in den Kombinationen von Unteransprüchen offenbart.
  • Der erfindungsgemäße Antrieb wird vorliegend unter dem Aspekt der vom Planetensteg positionsveränderlich gehaltenen Planetenräder in Kombination mit dem verformbaren Hohlglied beansprucht, wodurch vorteilhafterweise toleranzbedingtes Spiel bereits beim Zusammenbau des Planetengetriebes zumindest weitgehend eliminiert und geometrische Unbestimmtheiten vermieden werden, die im Betrieb beispielsweise durch Wärmedehnungen entstehen würden, wenn die drehenden Planetengetriebeglieder relativ zur Basis wie herkömmlich in festen Lagern gelagert wären. Für den Antrieb sind jedoch weitere Lösungen offenbart, die auch ohne die positionsveränderliche Lagerung der Planetenräder, grundsätzlich auch ohne das Planetengetriebe von Vorteil sind, um einen Rotor mit einer Maschinenwelle zu koppeln. Der Rotor kann ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine, eine Abgasturbine oder ein Turbolader oder ein Schwungrad eines Schwungradspeichers zur Speicherung und Freisetzung von Verzögerungsenergie eines Fahrzeugs sein, um nur bevorzugte Beispiele zu nennen. Derartige weitere Lösungen, die allerdings mit Vorteil mit dem Planetengetriebe, insbesondere dem Planetengetriebe mit positionsveränderlich gelagerten Planetenrädern, kombiniert werden können, werden in den nachfolgenden Aspekten beschrieben. Die Anmelderin behält es sich vor, auf einen oder mehrere der vorstehend beschriebenen Aspekte jeweils eine eigene Anmeldung zu richten. Soweit in den als Aspekte gekennzeichneten Merkmalen Bezugszeichen verwendet werden, handelt es sich um die Bezugszeichen von Ausführungsbeispielen, die nachfolgend noch beschrieben werden. Die Aspekte sind auf diese Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, obgleich die Ausführungsbeispiele auch für die unter den Aspekten beschriebenen Merkmale bevorzugte Ausgestaltungsmöglichkeiten aufzeigen.
  • Aspekt 1# Antrieb mit variablem Getriebe zur Drehmomentabgabe an einen Rotor (31) oder Drehmomentaufnahme von einem Rotor (32), der insbesondere ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks, eine Abgasturbine oder ein Turbolader einer Brennkraftmaschine oder ein Schwungrad eines Schwungradspeichers der Brennkraftmaschine oder beispielsweise einer Radanordnung insbesondere eines Fahrzeugs sein kann, das vorzugsweise stufenlos variable Getriebe (10) umfassend:
    • (a) ein um eine primäre Drehachse (U1) drehbares primäres Getriebeglied (14, 15),
    • (b) ein um eine sekundäre Drehachse (U2) drehbares sekundäres Getriebeglied (16, 17)
    • (c) und wenigstens ein Übertragungsmittel (12), das mit dem primären Getriebeglied (14, 15) und mit dem sekundären Getriebeglied (16, 17) jeweils in Roll- oder Reibkontakt ist, um Drehmoment von dem primären Getriebeglied (14, 15) auf das sekundäre Getriebeglied (16, 17) oder von dem sekundären Getriebeglied (16, 17) auf das primäre Getriebeglied (14, 15) zu übertragen,
    • (d) wobei das Verhältnis der Drehzahl des primären Getriebeglieds (14, 15) zur Drehzahl des sekundären Getriebeglied (16, 17) durch eine Verstellung wenigstens eines der Getriebeglieder (14, 15, 16, 17) oder des Übertragungsmittels (12) verstellbar ist.
  • Aspekt 2# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei wenigstens eines der Getriebeglieder (14, 15, 16, 17) verstellbar ist, vorzugsweise axial längs der zugeordneten Drehachse (U1, U2) und von einer Federeinrichtung (38, 39) mit Federkraft gegen das Übertragungsmittel (12) gedrückt wird und eine Spanneinrichtung (40) vorgesehen ist, mittels der die Federkraft in Abhängigkeit von dem vom Übertragungsmittel (12) übertragenen Drehmoment automatisch verändert wird, so dass sich die im Reibschluss übertragbare Reibkraft bei zunehmendem Drehmoment vergrößert, wobei das Drehmoment vorzugsweise in die Spanneinrichtung (40) eingeleitet wird.
  • Aspekt 3# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die Spanneinrichtung (40) im Drehmomentfluss zwischen dem wenigstens einen verstellbaren Getriebeglied (17) und einer Welle (13) angeordnet ist und zumindest einen Teil des von ihr übertragenen Drehmoments in Einwirkung auf die Federeinrichtung (38, 39) bringt und dadurch die Federkraft verändert.
  • Aspekt 4# Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei
    • – die Spanneinrichtung (40) ein Spannglied (41) und ein Reaktionsglied (42) umfasst,
    • – die Federeinrichtung (38, 39) am Spannglied (41) abgestützt ist,
    • – das Spannglied (41) drehunbeweglich mit dem wenigstens einen verstellbaren Getriebeglied (17) und das Reaktionsglied (42) drehunbeweglich mit einer relativ zu dem wenigstens einen verstellbaren Getriebeglied (17) drehbeweglichen Welle (13) verbunden ist,
    • – das Spannglied (41) und das Reaktionsglied (42) miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente (43) in einem Eingriff sind, in dem eine Änderung des vom Übertragungsmittels (12) übertragenen Drehmoments eine rotatorische Bewegung des Spannglieds (41) relativ zum Reaktionsglied (42) und dadurch eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  • Aspekt 5# Antrieb nach wenigstens einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei
    • – die Spanneinrichtung (40) ein Spannglied (41) und ein Reaktionsglied (42) umfasst,
    • – die Federeinrichtung (38, 39) am Spannglied (41) abgestützt ist,
    • – das Spannglied (41) relativ zum Reaktionsglied (42) um eine Achse (U2) rotatorisch und längs der Achse (U2) translatorisch beweglich ist,
    • – wobei eine rotatorische Relativbewegung eine translatorische Bewegung des Spannglieds (41) bewirkt,
    • – und das Spannglied (41) und das Reaktionsglied (42) miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente (43) in einem Eingriff sind, in dem eine Änderung eines um die Achse (U2) wirkenden Drehmoments eine rotatorische Relativbewegung des Spannglieds (41) und dadurch eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  • Aspekt 6# Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das variable Getriebe (10), vorzugsweise das primäre Getriebeglied (14, 15), mit einer Stelleinrichtung (3) gekoppelt und mittels der Stelleinrichtung (3) in Abhängigkeit von einer Stellgröße axial verstellbar ist, um das Übersetzungsverhältnis des variablen Getriebes (10) verstellen zu können. Die Stelleinrichtung kann ein/eine zur Verstellung erforderliche(s) Stellmoment oder Stellkraft pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder mechanisch erzeugen. Die Stellgröße kann insbesondere eine Drehzahl, eine Temperatur, ein Drehmoment, eine Fahrgeschwindigkeit oder eine Kraftstoffeinspritzmenge sein. Bevorzugt ist es ein für den Betrieb einer Brennkraftmaschine, falls der Antrieb einer solchen zugeordnet ist, maßgeblicher Betriebsparameter. Die Stelleinrichtung kann auch dafür eingerichtet sein, das variable Getriebe in Abhängigkeit von einer Kombination von der Art nach unterschiedlichen Stellgrößen zu verstellen.
  • Aspekt 7# Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das variable Getriebe (10) ein Umschlingungsgetriebe ist und um die primäre Drehachse (U1) drehbare, zueinander konvexe primäre Getriebescheiben (14, 15), von denen eine das primäre Getriebeglied bildet, und um die sekundäre Drehachse (U2) drehbare, zueinander konvexe sekundäre Getriebescheiben (16, 17), von denen eine das sekundäre Getriebeglied bildet, umfasst, ferner das Übertragungsmittel (12) ein Umschlingungsmittel (12) ist, das zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15) und zwischen den sekundären Getriebescheiben (16, 17) jeweils in einem Reibschluss umläuft, und wobei ein axialer Abstand zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15) und ein axialer Abstand zwischen den sekundären Getriebescheiben (16, 17) verstellbar ist, um das Übersetzungsverhältnis des variablen Getriebes (10) verstellen zu können, vorzugsweise stufenlos.
  • Aspekt 8# Antrieb mit variablem Getriebe zur Drehmomentabgabe an einen Rotor (31) oder Drehmomentaufnahme von einem Rotor (32), der insbesondere ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks, eine Abgasturbine oder ein Turbolader einer Brennkraftmaschine oder ein Schwungrad eines Schwungradspeichers beispielsweise einer Brennkraftmaschine oder einer Radanordnung insbesondere eines Fahrzeugs sein kann, das als Umschlingungsgetriebe gebildete, vorzugsweise stufenlos variable Getriebe (10) umfassend:
    • (a) um eine primäre Drehachse (U1) drehbare, zueinander konvexe primäre Getriebescheiben (14, 15),
    • (b) um eine sekundäre Drehachse (U2) drehbare, zueinander konvexe sekundäre Getriebescheiben (16, 17)
    • (c) und ein Umschlingungsmittel (12), das zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15) und zwischen den sekundären Getriebescheiben (16, 17) jeweils in einem Reibschluss umläuft,
    • (d) wobei ein axialer Abstand zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15) und ein axialer Abstand zwischen den sekundären Getriebescheiben (16, 17) verstellbar ist, um das Übersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes (10) verstellen zu können, vorzugsweise stufenlos.
  • Aspekt 9# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei das Umschlingungsmittel (12) ein Schichtverbund mit übereinanderliegend angeordneten, vorzugsweise elastisch verformbaren Metallbandlagen (12a) ist, wobei der Schichtverbund aus den Metallbandlagen bestehen oder zusätzlich eine oder mehrere Schichten eines anderen Materials, vorzugsweise eines Kunststoffmaterials, aufweisen kann.
  • Aspekt 10# Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei das Umschlingungsmittel (12) ein elastisch verformbarer Schichtverbund mit übereinander liegenden Materialschichten (12a, 12b, 12e) ist und eine oder mehrere der Materialschichten jeweils eine Metallbandlage (12a) und wenigstens eine andere der Materialschichten, vorzugsweise eine äußere Deckschicht des Umschlingungsmittels (12), eine Elastomerschicht (12e) ist.
  • Aspekt 11# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei eine oder mehrere der Metallbandlagen (12a) quer zur Zugrichtung des Umschlingungsmittels (12) weisende Verankerungselemente, wie etwa Perforationen (12c), Vertiefungen oder Abragungen aufweist und Elastomermaterial der Elastomerschicht (12e) in die Verankerungselemente eingedrungen ist oder die Verankerungselemente umgibt.
  • Aspekt 12# Antrieb nach einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei eine oder mehrere der Metallbandlagen (12a) oder alle Metallbandlagen (12a) des Umschlingungsmittels (12) aus einem metallischen Glas, vorzugsweise einer wenigstens quartären oder pentären amorphen Metalllegierung mit entsprechend wenigstens vier oder wenigstens fünf Legierungspartnern, oder Stahl besteht oder bestehen.
  • Aspekt 13# Antrieb nach wenigstens einem der vier vorhergehenden Aspekte, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Metallbandlagen (12a) oder alle Metallbandlagen (12a) des Umschlingungsmittels (12) Perforationen (12c) aufweisen, in denen Schmiermittel enthalten sein kann.
  • Aspekt 14# Antrieb nach einem der fünf vorhergehenden Aspekte, wobei mehrere der Metallbandlagen (12a) oder alle Metallbandlagen (12a) des Umschlingungsmittels (12) Wicklungen eines gewickelten Metallbands sind.
  • Aspekt 15# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Getriebescheiben (14, 15, 16, 17), vorzugsweise eine der sekundären Getriebescheiben (16, 17), axial beweglich ist, von einer Federeinrichtung (38, 39) mit Federkraft gegen das Umschlingungsmittel (12) gedrückt wird und eine Spanneinrichtung (40) vorgesehen ist, mittels der die Federkraft in Abhängigkeit von dem vom Umschlingungsmittel (12) übertragenen Drehmoment automatisch verändert wird, so dass sich die im Reibschluss übertragbare Reibkraft bei zunehmendem Drehmoment vergrößert, wobei das Drehmoment vorzugsweise in die Spanneinrichtung (40) eingeleitet wird.
  • Aspekt 16# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (40) im Drehmomentfluss zwischen den Getriebescheiben (16, 17) und einer Welle (13) angeordnet ist und zumindest einen Teil des von ihr übertragenen Drehmoments in Einwirkung auf die Federeinrichtung (38, 39) bringt und dadurch die Federkraft verändert.
  • Aspekt 17# Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei
    • – die Spanneinrichtung (40) ein Spannglied (41) und ein Reaktionsglied (42) umfasst,
    • – die Federeinrichtung (38, 39) am Spannglied (41) abgestützt ist,
    • – das Spannglied drehunbeweglich mit den Getriebescheiben (16, 17) und das Reaktionsglied (42) drehunbeweglich mit einer relativ zu den Getriebescheiben (16, 17) drehbeweglichen Welle (13) verbunden ist,
    • – das Spannglied (41) und das Reaktionsglied (42) miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente (43) in einem Eingriff sind, in dem eine Änderung des vom Umschlingungsmittels (12) übertragenen Drehmoments eine rotatorische Bewegung des Spannglieds (41) relativ zum Reaktionsglied (42) und dadurch eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  • Aspekt 18# Antrieb nach wenigstens einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei
    • – die Spanneinrichtung (40) ein Spannglied (41) und ein Reaktionsglied (42) umfasst,
    • – die Federeinrichtung (38, 39) am Spannglied (41) abgestützt ist,
    • – das Spannglied (41) relativ zum Reaktionsglied (42) um eine Achse (U2) rotatorisch und längs der Achse (U2) translatorisch beweglich ist,
    • – wobei eine rotatorische Relativbewegung eine translatorische Bewegung des Spannglieds (41) bewirkt,
    • – und das Spannglied (41) und das Reaktionsglied (42) miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente (43) in einem Eingriff sind, in dem eine Änderung eines um die Achse (U2) wirkenden Drehmoments eine rotatorische Relativbewegung des Spannglieds (41) und dadurch eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  • Aspekt 19# Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei das primäre Getriebeglied (14, 15), vorzugsweise die primären Getriebescheiben (14, 15), über das sekundäre Getriebeglied (16, 17), vorzugsweise die sekundären Getriebescheiben (16, 17), mit einem Planetengetriebe (20; 50) gekoppelt ist, vorzugsweise dem Planetengetriebe (20; 50) nach wenigstens einem der nachfolgenden Aspekte, um das Planetengetriebe (20; 50) anzutreiben oder vom Planetengetriebe (20; 50) angetrieben zu werden.
  • Aspekt 20# Antrieb mit Planetengetriebe zur Drehmomentabgabe an einen Rotor (31) oder Drehmomentaufnahme von einem Rotor (32), der insbesondere ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks, eine Abgasturbine oder ein Turbolader oder ein Schwungrad eines Schwungradspeichers einer Brennkraftmaschine sein kann, das Planetengetriebe (20; 50) umfassend:
    • (a) eine Basis (5),
    • (b) ein relativ zur Basis (5) um eine Zentralachse (Z) drehbares Sonnenrad (23; 53),
    • (c) ein relativ zur Basis um eine Planetenachse (P) drehbares erstes Planetenrad (22; 52), ein relativ zur Basis um eine andere Planetenachse (P) drehbares zweites Planetenrad (22; 52) und ein relativ zur Basis um noch eine andere Planetenachse (P) drehbares drittes Planetenrad (22; 52), die um das Sonnenrad (23; 53) angeordnet sind und mit dem Sonnenrad (23; 53) jeweils in einem Reib- oder Zahneingriff stehen, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad (23; 53) und den Planetenrädern (22; 52) zu übertragen,
    • (d) einen Planetensteg (25; 55) mit einem ersten Lagerglied (26; 56) für das erste Planetenrad (22; 52), einem zweiten Lagerglied (26; 56) für das zweite Planetenrad (22; 52) und einem dritten Lagerglied (26; 56) für das dritte Planetenrad (22; 52),
    • (e) und ein Hohlglied (21; 51) mit einem inneren Umfang, an dem die Planetenräder (22; 52) im Reibeingriff abrollen oder im Zahneingriff abwälzen.
  • Aspekt 21# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt in Kombination mit einem der Aspekte 1 bis 19, wobei eine Welle (13) des variablen Getriebes (10) mit dem Planetengetriebe (20; 50) Drehmoment übertragend gekoppelt ist.
  • Aspekt 22# Antrieb nach einem der Aspekte 20 und 21 in Kombination mit wenigstens einem der Aspekte 7 bis 19, wobei die primären Getriebescheiben (14, 15) über die sekundären Getriebescheiben (16, 17) mit dem Planetengetriebe (20; 50) gekoppelt sind, um das Planetengetriebe (20; 50) anzutreiben oder vom Planetengetriebe (20; 50) angetrieben zu werden.
  • Aspekt 23# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 22 in Kombination mit wenigstens einem der Aspekte 1 bis 19, wobei das Hohlglied (21; 51) drehbar und das variable Getriebe (10) über das drehbare Hohlglied (21; 51) mit den Planetenrädern (22; 52) gekoppelt ist.
  • Aspekt 24# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 23 in Kombination mit wenigstens einem der Aspekte 1 bis 19, wobei das Hohlglied (21; 51) einen Hohlgliedring (21a) und einen Hohlgliedsteg (21b) aufweist und über den Hohlgliedsteg (21b) auf einer Welle (13) des variablen Getriebes (10) Drehmoment übertragend abgestützt ist, wobei das variable Getriebe (10) und die das Hohlglied (21; 51) abstützende Welle (13) eine mit dem sekundären Getriebeglied (16, 17), vorzugsweise den sekundären Getriebescheiben (16, 17), um die sekundäre Drehachse (U2) drehbare Sekundärwelle (13) des variablen Getriebes (10) ist.
  • Aspekt 25# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 23 in Kombination mit wenigstens einem der Aspekte 1 bis 19, wobei sich ein Kopplungsring (61) um einen äußeren Umfang des Hohlglieds (51) erstreckt und der Kopplungsring (61) mit einem Kopplungsrad (60) des variablen Getriebes (10) drehmomentübertragend gekoppelt, vorzugsweise in einem Reib- oder Wälzeingriff ist, in dem Drehmoment in das Planetengetriebe (50) eingeleitet oder aus dem Planetengetriebe (50) ausgeleitet werden kann, wobei sich in bevorzugter Ausführung radial zwischen dem Hohlgliedring (51) und dem Kopplungsring (61) eine elastomere Struktur (62) erstreckt.
  • Aspekt 26# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 25, wobei axial neben den Planetenrädern (52) weitere Planetenräder (52) um das Sonnenrad (53) angeordnet und mit dem Sonnenrad (53) jeweils in einem Reib- oder Zahneingriff sind, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad (53) und den weiteren Planetenrädern (52) zu übertragen, und das Sonnenrad (53) von den Planetenrädern (52) schwimmend gelagert wird.
  • Aspekt 27# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 26, wobei ein Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, um Drehschwingungen des Sonnenrads (23; 53) oder des Rotors (31, 32) zu dämpfen, wobei der Schwingungsdämpfer (8) vorzugsweise drehunbeweglich mit dem Sonnenrad (23; 53) verbunden ist.
  • Aspekt 28# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 27, wobei die Planetenräder (22; 52) jeweils einen um die jeweilige Planetenachse (P) drehbaren Radkörper (22a; 52a) und einen den äußeren Umfang des Radkörpers (22a; 52a) mit Radialspiel umgebenden Planetenradring (22c; 52c) umfassen, der relativ zum Radkörper (22a; 52a) radial elastisch verformbar oder im Ganzen gegen eine radiale elastische Rückstellkraft bewegbar abgestützt ist und der Drehmoment übertragend mit dem Radkörper (22a; 52a) verbunden ist, vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Zwischenringe (22b; 52b).
  • Aspekt 29# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 28, wobei
    • (f) die Lagerglieder (26; 56) die Planetenräder (22; 52) um die Planetenachsen (P) drehbar lagern, in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position halten und radiale Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulassen,
    • (g) die Planetenräder (22; 52) jeweils mit elastischer Spannkraft im Eingriff mit dem Sonnenrad (23; 53) gehalten werden und für einen Ausgleich von Getriebespiel, Wärmedehnung und Unwucht jeweils gegen die Spannkraft nach radial außen beweglich sind
    • (h) und das Hohlglied (21; 51) radial verformbar ist und die radialen Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulässt.
  • Aspekt 30# Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Lagerglieder (26; 56) relativ zur Basis (5), vorzugsweise relativ zu einem zentralen Bereich des Planetenstegs (25; 55), radial nachgiebig oder beweglich gelagert sind, so dass die Planetenachsen (P) beweglich sind und dadurch die radiale Beweglichkeit der Planetenräder (22; 52) verwirklicht wird.
  • Aspekt 31# Antrieb nach wenigstens einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei eines oder mehrere der Lagerglieder (26; 56) jeweils ein in radialer Richtung elastisch nachgiebiges Federglied, vorzugsweise formelastisches Federglied, oder plastisch verformbar ist oder sind.
  • Aspekt 32# Antrieb nach einem der drei vorhergehenden Aspekte, wobei eines oder mehrere der Lagerglieder (26; 56) jeweils eine elastisch biegbare Schwinge oder ein plastisch verformbares, stegförmiges Lagerglied ist.
  • Aspekt 33# Antrieb nach wenigstens einem der vier vorhergehenden Aspekte, wobei der Planetensteg (25; 55) um die Zentralachse (Z) relativ zur Basis (5) drehunbeweglich ist.
  • Aspekt 34# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 33, wobei der Planetensteg (25; 55) eine links von den Planetenrädern (22; 52) angeordnete linke Stegstruktur (25a; 55a) und eine rechts von den Planetenrädern (22; 52) angeordnete rechte Stegstruktur (25b; 55b) aufweist, die Lagerglieder (26; 56) Bestandteil der linken Stegstruktur (25a; 55a) sind und die rechte Stegstruktur (25b; 55b) ein viertes Lagerglied (26; 56) für das erste Planetenrad (22; 52), ein fünftes Lagerglied (26; 56) für das zweite Planetenrad (22; 52) und ein sechstes Lagerglied (26; 56) für das dritte Planetenrad (22; 52) umfasst, und auch diese weiteren Lagerglieder (26; 56) die Planetenräder (22; 52) um die Planetenachsen (P) drehbar lagern, in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position halten und die radialen Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulassen.
  • Aspekt 35# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 34, wobei die Planetenräder (22; 52) das Sonnenrad (23; 53) schwimmend lagern.
  • Aspekt 36# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 35, wobei der Rotor (31, 32) und das Sonnenrad (23; 53) Drehmoment übertragend gekoppelt und entweder winkelbeweglich, vorzugsweise über eine Ausgleichswelle (7), verbunden oder auf einer gemeinsamen Welle (53) angeordnet sind.
  • Aspekt 37# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 36, wobei das Sonnenrad (23; 53) im Drehmomentfluss zwischen dem Rotor (31, 32) und den Planetenrädern (22; 52) angeordnet ist.
  • Aspekt 38# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 37, wobei das Hohlglied (21; 51) relativ zur Basis (5) um die Zentralachse (Z) drehbar ist.
  • Aspekt 39# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 38, wobei das Hohlglied (21; 51) radial elastisch verformbar, vorzugsweise formelastisch ist, um wenigstens einen Teil der Spannkraft zu erzeugen.
  • Aspekt 40# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 39, wobei die Planetenräder (22; 52) jeweils einen um die jeweilige Planetenachse (P) drehbaren Radkörper (22a; 52a) und einen den äußeren Umfang des Radkörpers (22a; 52a) mit Radialspiel umgebenden Planetenradring (22c, 52c) umfassen, der relativ zum Radkörper (22a; 52a) form- oder reibschlüssig, vorzugsweise mittels eines oder mehrerer Zwischenringe (22b; 52a), der oder die vorzugsweise radial elastisch ist oder sind, am Radkörper (22a) abgestützt, optional gesichert, ist.
  • Aspekt 41# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 40, wobei
    • – der Rotor (31, 32) ein Turbolader (30) ist, der einen Verdichter (31) zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine und eine Turbine (32) zur Gewinnung von Energie aus dem Abgas der Brennkraftmaschine umfasst,
    • – und die Turbine (32) mit dem Verdichter (31) und dem Planetengetriebe (20; 50) so gekoppelt ist, dass Drehmoment von der Turbine (32) auf den Verdichter (31) oder das Planetengetriebe (20; 50) übertragen,
    • – aber ein Drehmomentfluss vom Planetengetriebe (20; 50) auf die Turbine (32) vorzugsweise verhindert wird, bevorzugt mittels eines zwischen Verdichter (31) und Turbine (32) angeordneten Freilaufs.
  • Aspekt 42# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 41, wobei
    • – der Rotor ein Verdichter (31) zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine ist,
    • – eine Turbine (32) zur Gewinnung von Energie aus dem Abgas der Brennkraftmaschine vorgesehen ist,
    • – und das Sonnenrad (53) Drehmoment übertragend mit dem Verdichter (31) und der Turbine verbunden und mit dem Verdichter (31) oder der Turbine (32) auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, die durch eine Kupplung oder einen Freilauf in Wellenabschnitte unterteilt sein kann.
  • Aspekt 43# Antrieb nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei das Sonnenrad (53), der Verdichter (31) und die Turbine (32) auf der gemeinsamen Welle angeordnet sind und das Sonnenrad (53) vorzugsweise axial zwischen dem Verdichter (31) und der Turbine (32) angeordnet ist.
  • Aspekt 44# Antrieb nach wenigstens einem der Aspekte 20 bis 43, wobei eine Überlastsicherung, die vorzugsweise als Reibkupplung, beispielsweise Fliehkraftkupplung, ausgeführt ist, vorgesehen ist, die einen Antrieb des Rotors (31, 32) mit überhöhter Drehzahl verhindert, vorzugsweise den Rotor (31, 32) von dem Antrieb entkoppelt, wenn eine durch die Reibkupplung vorgegebene Maximaldrehzahl überschritten wird.
  • Aspekt 45# Umschlingungsmittel für ein variables Umschlingungsgetriebe (10), vorzugsweise das Umschlingungsgetriebe (10) des Antriebs nach wenigstens einem der Aspekte 7 bis 19, wobei das Umschlingungsmittel (12) ein Schichtverbund mit übereinander liegend angeordneten, elastisch biegbaren Metallbandlagen (12a) ist.
  • Aspekt 46# Umschlingungsmittel nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die in axialer Richtung gemessene Breite der Metallbandlagen (12a) über die Dicke des Schichtverbunds variiert, um die Drehmoment übertragende Kontaktfläche zwischen dem Umschlingungsmittel (12) und den zueinander konvexen Getriebescheiben (14, 15, 16, 17) eines variablen Umschlingungsgetriebes (10), vorzugsweise des Umschlingungsgetriebes nach einem der Aspekte 7 bis 19, zu vergrößern.
  • Aspekt 47# Umschlingungsmittel nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte, wobei das Umschlingungsmittel (12) ein elastisch verformbarer Schichtverbund mit übereinander liegenden Materialschichten (12a, 12b, 12e) ist und mehrere der Materialschichten jeweils eine Metallbandlage (12a) und wenigstens eine andere der Materialschichten, vorzugsweise eine äußere Deckschicht des Umschlingungsmittels (12), eine Elastomerschicht (12e) ist.
  • Aspekt 48# Umschlingungsmittel nach dem vorhergehenden Aspekt, wobei die eine oder mehreren Metallbandlagen (12a) quer zur Zugrichtung des Umschlingungsmittels (12) weisende Verankerungselemente, wie etwa Perforationen (12c), Vertiefungen oder Abragungen aufweist und Elastomermaterial der Elastomerschicht (12e) in die Verankerungselemente eingedrungen ist oder die Verankerungselemente umgibt.
  • Aspekt 49# Umschlingungsmittel nach wenigstens einem der vier vorhergehenden Aspekte, wobei eine oder mehrere der Metallbandlagen (12a), vorzugsweise jede der Metallbandlagen (12a), Perforationen (12c) aufweist oder aufweisen.
  • Aspekt 50# Umschlingungsmittel nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei zwischen den Metallbandlage (12a) oder in den Perforationen (12a) nach dem vorhergehenden Aspekt Schmiermittel enthalten ist.
  • Aspekt 51# Umschlingungsmittel nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Metallbandlagen (12a) aus Stahl oder einer glasartigen Metalllegierung besteht, wobei die glasartige Metalllegierung vorzugsweise ein wenigstens quartäres, bevorzugter wenigstens pentäres Legierungssystem ist oder enthält.
  • Aspekt 52# Umschlingungsmittel nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Metallbandlagen (12a) jeweils eine Dicke von höchstens 0,5 mm, vorzugsweise höchstens 0,2 mm aufweisen.
  • Aspekt 53# Umschlingungsmittel nach wenigstens einem der vorhergehenden Aspekte, wobei die Metallbandlagen (12a) jeweils eine Dicke von wenigstens 0,05 mm, vorzugsweise wenigstens 0,08 mm aufweisen.
  • Aspekt 54# Umschlingungsgetriebe nach wenigstens einem der Aspekte 7 bis 19, wobei die Getriebescheiben (14, 15, 16, 17) zumindest an ihrer Kontaktfläche, die im Betrieb mit dem Umschlingungsmittel (12) in kraftschlüssigem Kontakt steht, mit einer Verschleißschutzschicht, vorzugsweise einer keramischen Verschleißschutzschicht, beschichtet ist.
  • Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden jeweils einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
  • 1 einen Antrieb mit einem variablen Umschlingungsgetriebe und einem Planetengetriebe in einem ersten Ausführungsbeispiel,
  • 2 das Planetengetriebe in einem Längsschnitt,
  • 3 das Planetengetriebe in einem Querschnitt,
  • 4 eine Stegstruktur eines Planetenstegs des Planetengetriebes,
  • 5 das variable Getriebe und das Planetengetriebe in vergrößerter Darstellung,
  • 6 eine Kopplung eines Sonnenrads des Planetengetriebes mit einer Ausgleichswelle,
  • 7 eine schwingungsgedämpfte Kopplung des Sonnenrads mit der Ausgleichswelle,
  • 8 einen Reibeingriff eines Umschlingungsmittels des Umschlingungsgetriebes,
  • 9 das Umschlingungsmittel in einem Querschnitt,
  • 10 ein Metallband des Umschlingungsmittels in einer Draufsicht,
  • 11 eine Spanneinrichtung für das Umschlingungsgetriebe,
  • 12 ein Detail der Spanneinrichtung bei stillstehendem Antrieb,
  • 13 das Detail der Spanneinrichtung bei Übertragung eines Drehmoments,
  • 14 den Querschnitt B-B der 5,
  • 15 einen Antrieb mit variablem Umschlingungsgetriebe und Planetengetriebe in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
  • 16 das Planetengetriebe des zweiten Ausführungsbeispiels und
  • 17 den Schnitt A-A der 16.
  • 1 zeigt einen Antrieb für die Drehmomentübertragung zwischen einer Maschinenwelle 1 einer Brennkraftmaschine und einem Rotor 30, der im Ausführungsbeispiel als Turbolader gebildet ist, um aus Abgas der Brennkraftmaschine Energie zurückzugewinnen und der Brennkraftmaschine Brenngas mit erhöhtem Druck zuzuführen. Der Turbolader 30 umfasst einen Verdichter mit einem Verdichterrad 31 und eine Turbine mit einem Turbinenrad 32. Bei einem Drehantrieb saugt das Verdichterrad 31 Brenngas, bei dem es sich insbesondere um Umgebungsluft handeln kann, durch einen Einlass 33 an und stößt das Brenngas mit erhöhtem Druck durch einen Auslass 34 in Richtung Verbrennungsraum der Brennkraftmaschine aus. Die Turbine ist im Abgasstrom der Brennkraftmaschine angeordnet. Durch einen Einlass 35 zuströmendes Abgas treibt das Turbinenrad 32 an und strömt über einen Auslass 36 im Druck entspannt ab.
  • Verdichterrad 31 und Turbinenrad 32 sind drehmomentübertragend miteinander gekoppelt, derart, dass das Turbinenrad 32 das Verdichterrad 31 antreibt, wenn der Abgasdruck hierfür ausreicht. Wie bevorzugt, aber nur beispielhaft, sind Verdichterrad 31 und Turbinenrad 32 koaxial auf einer gemeinsamen Drehachse angeordnet und mittels einer Turbinenwelle 37 drehunbeweglich miteinander verbunden. In einer Weiterentwicklung kann die absolut feste Verbindung so modifiziert werden, dass Drehmoment nur vom Turbinenrad 32 auf das Verdichterrad 31, nicht jedoch in die umgekehrte Richtung, vom Verdichterrad 31 auf das Turbinenrad 32, übertragen wird. In der Weiterentwicklung können die Turbinenwelle 37 beispielsweise geteilt und die beiden Wellenteile mittels eines Freilaufs miteinander gekoppelt sein, wobei der Freilauf so ausgebildet ist, dass er Drehmoment nur dann überträgt, wenn das Turbinenrad 32 wenigstens so schnell wie das Verdichterrad 31 dreht, und das Turbinenrad 32 im anderen Fall leer dreht.
  • Im Ausführungsbeispiel sind das Verdichterrad 31 und das Turbinenrad 32 jeweils einstufig als Radialförderrad gebildet. In Abwandlungen kann das Verdichterrad 31 oder das Turbinenrad 32 als Axialförderer, d.h. als Axialverdichter oder Axialturbine, gebildet sein. Dies schließt Ausführungen ein, in denen nur das Verdichterrad 31 oder aber nur das Turbinenrad 32 ein Axialförderer ist, während das jeweils andere Drehteil beispielsweise ein Radialförderer sein kann. Dies schließt ferner Ausführungen ein, in denen sowohl das Verdichterrad 31 als auch das Turbinenrad 32 ein Axialförderer ist. Des Weiteren kann das Verdichterrad 31 oder das Turbinenrad 32 mehrstufig sein, was ebenfalls Ausführungen einschließt, in denen nur das Verdichterrad 31 oder nur das Turbinenrad 32 oder aber sowohl das Verdichterrad 31 als auch das Turbinenrad 32 mehrstufig ist oder sind.
  • Die Maschinenwelle 1 kann unmittelbar eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sein. Bevorzugter handelt es sich um eine Welle eines Nebenaggregateantriebs, der beispielsweise auch eine Lichtmaschine oder eine Schmierölpumpe oder ein anderes Nebenaggregat der Brennkraftmaschine antreiben kann. Ein Zugmittelgetriebe 2 koppelt die Maschinenwelle 1 mit dem Antrieb für den Turbolader 30. Bei dem Zugmittelgetriebe 2 kann es sich insbesondere um einen Keilrippenriementrieb handeln. Grundsätzlich kann das Zugmittelgetriebe 2 aber auch als Zahnriemen- oder einfacher Keilriementrieb, alternativ auch als Kettentrieb gebildet sein. Es kann auch durch ein Zahnradgetriebe oder eine Kombination aus Zugmittel- und Zahnradgetriebe ersetzt werden.
  • Der Antrieb umfasst ein variables Umschlingungsgetriebe 10 und ein Planetengetriebe 20, wobei das Umschlingungsgetriebe 10 im Drehmomentfluss von der Maschinenwelle 1 zum Turbolader 30 vor dem Planetengetriebe 20 angeordnet ist. Das Zugmittel des Zugmittelgetriebes 2 ist drehmomentübertragend mit einer Primärwelle 11 des Umschlingungsgetriebes 10 verbunden. Die Drehachse U1 der Primärwelle 11 ist die Primärachse U1 des Umschlingungsgetriebes 10. Das Umschlingungsgetriebe 10 weist ferner eine um eine Sekundärachse U2 drehbare Sekundärwelle 13 auf, die mit dem Planetengetriebe 20 gekoppelt ist. Zwischen den Wellen 11 und 13 läuft ein Umschlingungsmittel 12 endlos um, um Drehmoment zwischen den Wellen 11 und 13 zu übertragen. Das Umschlingungsmittel 12 kann beispielsweise eine Kette oder wie im Ausführungsbeispiel ein Reibriemen sein.
  • Das Planetengetriebe 20 umfasst ein Hohlglied 21, mehrere Planetenräder 22 und ein zentrales Sonnenrad 23. Das Hohlglied 21 und das Sonnenrad 23 sind um eine zentrale Drehachse Z des Planetengetriebes 20 relativ zu einer Basis 5 drehbar. Die Basis 5 wird von einem Gehäuse des Antriebs gebildet, in dem sowohl das Umschlingungsgetriebe 10 als auch das Planetengetriebe 20 aufgenommen sind. Die beiden Getriebe 10 und 20 bilden auf diese Weise eine Bau- oder Montageeinheit, die im Ganzen auf einfache Weise an oder in der Nähe der Brennkraftmaschine montiert werden kann. Grundsätzlich ist die Zusammenfassung der Getriebe 10 und 20 in einem gemeinsamen Gehäuse jedoch nicht erforderlich, worauf durch die Verwendung des Begriffs "Basis" hingewiesen werden soll.
  • Das Umschlingungsgetriebe 10 und das Planetengetriebe 20 sind über ein äußeres Hohlglied 21 des Planetengetriebes 20 miteinander gekoppelt. Das Hohlglied 21 bildet in Abhängigkeit von der Richtung des Drehmomentflusses entweder das Eingangsglied oder das Ausgangsglied des Planetengetriebes 20.
  • In den 2 und 3 ist nur das Planetengetriebe 20 dargestellt. 2 zeigt das Planetengetriebe 20 wie 1 in einem Längsschnitt. 3 zeigt das Planetengetriebe 20 in einem Querschnitt durch die Drehlager der Planetenräder 22.
  • Die Planetenräder 22 sind an einem gemeinsamen Planetensteg 25 angeordnet, der mittels Befestigungsmitteln 6 unbeweglich mit der Basis 5 verbunden ist. Der Planetensteg 25 dient als Träger für Achselemente 28, auf denen jeweils eines der Planetenräder 22 um die jeweilige Planetenachse P drehbar abgestützt ist. Die Achselemente 28 sind relativ zum Planetensteg 25 nicht drehbar. In einer Abwandlung könnten die Achselemente 28 durch drehunbeweglich mit den Planetenrädern 22 verbundene Wellenelemente ersetzt werden. Einer Drehlagerung der Planetenräder 22 jeweils auf dem zugeordneten Achselement 28 wird demgegenüber jedoch der Vorzug gegeben, da dies die Abstützung der Planetenräder 22 am Planetensteg 25 erleichtert.
  • Der Planetensteg 25 umfasst eine zur linken Stirnseite der Planetenräder 22 angeordnete linke Stegstruktur 25a und eine zur rechten Stirnseite der Planetenräder 22 angeordnete rechte Stegstruktur 25b. Die beiden Stegstrukturen 25a und 25b sind vorzugsweise gleich. Die Planetenräder 22 sind jeweils in Lagergliedern 26 des Planetenstegs 25 gehalten, jeweils in einem Lagerglied 26 der Stegstruktur 25a und axial gegenüberliegend in einem Lagerglied 26 der Stegstruktur 25b.
  • Das Planetengetriebe 20 umfasst insgesamt 3 in gleichen Winkelabständen um die zentrale Drehachse Z angeordnete Planetenräder 22. Grundsätzlich können jedoch auch mehr als drei Planetenräder vorgesehen sein, beispielsweise vier Planetenräder, die in derartigen Modifikationen vorzugsweise ebenfalls in gleichen Winkelabständen um die Drehachse Z angeordnet wären. Das Planetengetriebe 20 ist ein Reibradgetriebe. Die Planetenräder 22 rollen somit am inneren Umfang des Hohlglieds 21 und ferner am äußeren Umfang des Sonnenrads 23 jeweils in einem Reibeingriff ab. Relative Gleitbewegungen können bis zu einem gewissen, geringen Ausmaß toleriert werden.
  • Der Antrieb zeichnet sich dadurch aus, dass das Planetengetriebe 20 Ausgleichsbewegungen der Planetenräder 22 in radialer Richtung relativ zur Basis 5 und auch relativ zueinander zulässt. Um die Ausgleichsbewegungen der Planetenräder 22 zu ermöglichen, sind die Lagerglieder 26 des Planetenstegs 25 relativ zur jeweiligen restlichen Stegstruktur 25a und 25b und somit relativ zur Basis 5 beweglich. Entsprechend sind die von den Lagergliedern 26 fixierten Planetenachsen P relativ zum Planetensteg 25 im Ganzen gesehen und somit relativ zur Basis 5 beweglich, insbesondere in Bezug auf die zentrale Drehachse Z radial beweglich.
  • 4 zeigt eine der beiden Stegstrukturen 25a und 25b im nicht montierten Zustand in einer Stirnansicht. Die Lagerglieder 26 sind an den Stegstrukturen 25a und 25b jeweils als elastische Schwinge geformt. Diese Schwingen 26 weisen jeweils einen Fuß- oder Wurzelbereich auf, von dem aus sie frei in Umfangsrichtung um die zentrale Drehachse Z vorragen. Im Ausführungsbeispiel ragen sie gerade und in Bezug auf die Drehachse Z in tangentialer Richtung aus dem jeweiligen Wurzelbereich vor. Am freien Ende verbreitert sich das jeweilige Lagerglied 26 und bildet im verbreiterten Bereich ein Lagerauge für eines der Achselemente 28. Die Federschwingen bzw. Lagerglieder 26 sind biegeelastisch, so dass die Planetenachsen P und somit die Planetenräder 22 im Rahmen der elastischen Biegebeweglichkeit im Wesentlichen radial und mit geringem Tangentialanteil in Richtung auf die zentrale Drehachse Z oder von dieser weg beweglich sind. Um die Lagerglieder 26 erstreckt sich in der jeweiligen Stegstruktur 25a und 25b ein Freiraum 27, in dem die Lagerglieder 26 frei in radialer Richtung hin und her schwingen können.
  • Die Stegstrukturen 25a und 25b sind jeweils platten- oder scheibenförmig. Die Lagerglieder 26 können auf einfache Weise durch Ausstanzen der Freiräume 27 geformt werden. Die Stegstrukturen 25a und 25b können insbesondere aus Federstahl bestehen. Sie können wie im Ausführungsbeispiel kreisrund, grundsätzlich aber auch über ihren äußeren Umfang anders geformt sein. Die Lagerglieder 26 könnten grundsätzlich jeweils einzeln an der Basis 5 abgestützt sein, die Bereitstellung mittels der Stegstrukturen 25a und 25b erleichtert jedoch nicht nur die Fertigung, beispielsweise durch Stanzen, sondern auch die Montage. Im zentralen Bereich weisen die Stegstrukturen 25a und 25b jeweils eine Durchbrechung 29 auf, durch die sich eine Welle des Sonnenrads 23 erstrecken kann, insbesondere in Richtung auf den Turbolader 30 (1). Zur anderen Seite wäre bei der Stegstruktur 25b keine Durchbrechung 29 erforderlich, ist aber im Sinne einer Vereinheitlichung von Bauteilen vorteilhaft. Durch den oder die axialen Durchgänge, nämlich die Freiräume 27 oder die jeweilige zentrale Durchbrechung 29, kann vorteilhafterweise ein kühlender Gasstrom oder ein Ölnebel zur Kühlung oder Schmierung der Planetenräder 22 in und durch den Raum zwischen den Stegstrukturen 25a und 25b geleitet werden.
  • In einer Modifikation können die Stegstrukturen 25a und 25b im Bereich der Lagerglieder 26 anstatt elastisch auch nur oder zumindest überwiegend plastisch verformbar sein. Die plastisch verformbaren Lagerglieder können wie die elastisch verformbaren Lagerglieder 26 je aus einem Wurzelbereich frei in einen Freiraum entsprechend den Freiräumen 27 vorragen, bevorzugt in Umfangsrichtung, also bogenförmig oder tangential. Es handelt sich dann nicht mehr um Federschwingen, sondern plastisch verformbare Stege.
  • Das Sonnenrad 23 kann direkt oder beispielsweise über den Planetensteg 25 an der Basis 5 drehbar abgestützt sein. Im Ausführungsbeispiel wird das Sonnenrad 23 jedoch wie bevorzugt radial zwischen den Planetenrädern 22 durch die Planetenräder 22 schwimmend gelagert. Die Position der zentralen Drehachse Z und des Sonnenrads 23 ergibt sich aus den momentanen Positionen der Planetenräder 22.
  • Das Hohlglied 20 ist elastisch verformbar, um die Ausgleichsbewegung der Planetenräder 22 zu ermöglichen. Es drückt die Planetenräder 22 mit elastischer Spannkraft nach radial innen gegen das Sonnenrad 23. Die durch die Ausgleichsbewegungen hervorgerufenen Verformungen sind derart, dass das Hohlglied 20 im Querschnitt, wie ihn etwa die 3 zeigt, polygonartig verformt und dabei im Bereich zwischen Kontaktstellen mit den Planetenrädern 22 abgeflacht wird.
  • Das Hohlglied 21 umfasst einen in radialer Richtung elastisch verformbaren Hohlgliedring 21a, der die Planetenräder 22 umgibt und an seinem inneren Umfang mit diesen im Reibeingriff ist, und an den Hohlgliedring 21a axial anschließend einen Hohlgliedsteg 21b. Im Bereich des Hohlgliedstegs 21b ist das Hohlglied 21 drehbar abgestützt, wie bevorzugt, aber nur beispielhaft, auf der Sekundärwelle 13 des Umschlingungsgetriebes 10. Die Sekundärwelle 13 ist drehbar gelagert, wie bevorzugt, aber nur beispielhaft, mittels Wälzlagern. Das Hohlglied 21 ist über den Hohlgliedsteg 21b drehunbeweglich mit der Sekundärwelle 13 verbunden. Das Hohlglied 21 ist an der Sekundärwelle 13 vorzugsweise auch axial fixiert. Zwischen dem axialen Eingriffsabschnitt des Hohlgliedrings 21a und der Abstützung an der Sekundärwelle 13 ist das Hohlglied 21 verdünnt oder mit Durchbrechungen 21c versehen, um die elastischen Verformungen des Hohlgliedrings 21a in einem für die Ausgleichsbewegungen der Planetenräder 22 ausreichenden Ausmaß zu begünstigen.
  • Die Planetenräder 22 umfassen jeweils einen Radkörper 22a und einen am äußeren Umfang des jeweiligen Radkörpers 22a umlaufenden Planetenradring 22c sowie optional einen oder axial nebeneinander mehrere Zwischenringe 22b, der oder die radial zwischen dem zentralen Radkörper 22a und dem peripheren Planetenradring 22c angeordnet ist oder sind. Der Planetenradring 22c besteht aus einem Material mit einem Reibkoeffizienten, der ausreichend groß ist, um im reibschlüssigen Eingriff mit dem Sonnenrad 23 das Drehmoment zwischen den Planetenrädern 22 und dem Sonnenrad 23 übertragen zu können. Der Radkörper 22a kann aus einem für Planetenräder üblichen Werkstoff, insbesondere Stahl, gefertigt sein. Aufgrund hoher Temperaturen und Pressungen im Betrieb und der Anwesenheit von Schmiermitel ist der jeweilige Planetenradring 22c vorzugsweise aus Stahl hergestellt. Die Planetenräder 22, in der mehrteiligen Ausführung die Radkörper 22a, sind auf dem jeweils zugeordneten Achselement 28 mittels jeweils eines Drehlagers 22d drehbar gelagert. Das Drehlager 22d kann insbesondere wie im Ausführungsbeispiel als Wälzlager, vorzugsweise Kugellager, gebildet sein.
  • Die Aufteilung in Radkörper 22a und Planetenradring 22c, optional ferner einen oder mehrere Zwischenringe 22b, bewirkt, dass sich die für eine ausreichende Verspannung des Planetengetriebes 20 erforderliche elastische Radialverformung einschließlich auch einer Radialverformung des jeweiligen Planetenradrings 22c nicht auf die Radkörper 22a und Drehlager 22d überträgt und die Drehlager 22c überlastet oder gar geschädigt werden können. Der Planetenradring 22c ist bei jedem der Planetenräder 22 relativ zum Radkörper 22a innerhalb eines gewissen Radialspiels zwischen Radkörper 22a und Planetenradring 22c beweglich und dementsprechend verformbar. Der oder die pro Planetenrad 22 dazwischen angeordnete(n) Zwischenring(e) 22b, der oder die beispielsweise jeweils ein Rundschnurring sein kann oder können, führt oder führen den Planetenradring 22c trotz des Radialspiels relativ zum jeweiligen Radkörper 22a.
  • 5 zeigt die von der Basis 5 aufgenommene Getriebeeinheit, welche die Getriebe 10 und 20 umfasst, vor der Montage. Die Maschinenwelle 1, das Zugmittelgetriebe 2 und der Turbolader 30 sind entsprechend nicht dargestellt. Hierdurch treten die Schnittstellen hervor, nämlich die Primärwelle 11 für die Kopplung mit der Maschinenwelle 1 und die Welle des Sonnenrads 23 für die Kopplung mit dem Turbolader 30. Das Sonnenrad 23 ist wegen seiner schwimmenden Lagerung winkelbeweglich mit dem Turbolader 30 verbunden. Für die Winkelbeweglichkeit ist das Sonnenrad 23 über Gelenke mit dem Turbolader 30, im Beispiel dem Verdichterrad 31, verbunden. An einem Ende der Welle des Sonnenrads 23 ist für die gelenkige Verbindung ein Gelenkelement 24 angeordnet. Das Gelenkelement 24 ist wie bevorzugt unmittelbar am stirnseitigen Ende der Welle des Sonnenrads 23 geformt, kann mit der Welle allerdings stattdessen auch gefügt sein.
  • Wie in 1 erkennbar, ist das Sonnenrad 23 mittels einer Ausgleichswelle 7 mit dem Turbolader 30 gelenkig und dadurch winkelbeweglich verbunden. Innerhalb dieser winkelbeweglichen Verbindung ist zwischen der Welle des Sonnenrads 23 und der Ausgleichswelle 7 mittels des Gelenkelements 24 ein erstes Gelenk und zwischen der Ausgleichswelle 7 und dem Verdichterrad 31 ein zweites, vorzugsweise gleiches Gelenk gebildet. Die beiden Gelenke bzw. deren Gelenkelemente sind so gebildet, dass zum einen über diese Gelenke Drehmoment übertragen wird, vorzugsweise schlupffrei, und zum anderen Kippbewegungen der Ausgleichswelle 7 relativ zum Sonnenrad 23 und relativ zum Verdichterrad 31 jeweils um zur Drehachse der Ausgleichswelle 7 orthogonale Achsen möglich sind. Hierdurch können radiale Verlagerungen bzw. Positionsänderungen des Sonnenrads 23 oder der Turbinenwelle 37 ausgeglichen werden.
  • 6 zeigt das Sonnenrad 23 und die Ausgleichswelle 7 herausgelöst aus dem Antrieb, winkelbeweglich miteinander verbunden. Das Gelenkelement 24 des Sonnenrads 23 bildet mit einem Gelenkelement 7a der Ausgleichswelle 7 ein sphärisches Gelenk, in dem das Gelenkelement 24 axial in eine Aufnahme der Ausgleichswelle 7 ragt, in der das Gelenkelement 7a als Gegenstück zum Gelenkelement 24 geformt ist. Von den im Gelenkeingriff im Kontakt befindlichen Oberflächen der Gelenkelemente 7a und 24 ist wenigstens eine kugelartig. Die Gegenfläche des anderen Gelenkelements kann ebenfalls kugelartig oder beispielsweise auch zylindrisch sein. Im Ausführungsbeispiel ist die Oberfläche des einragenden Gelenkelements 24 kugelartig, und die als Aufnahme gebildete Gegenfläche des Gelenkelements 7a ist zylindrisch. Die miteinander im Gelenkeingriff befindlichen Gelenkelemente 7a und 24 sind an ihren Kontaktflächen gewellt oder geriffelt oder im Querschnitt zumindest nicht kreisrund, so dass trotz der Winkelbeweglichkeit das Drehmoment schlupffrei übertragen werden kann. Die das Gelenk bildenden Gelenkelemente 7a und 24 können verzahnte Gelenkelemente sein. Ein derartiges Gelenk ist allerdings hinsichtlich Verschleiß gefährdet. Eine Alternative zu einem Gelenk mit verzahnten Gelenkelementen 7a und 24 stellt eine Wellrohr-Metallbalgkupplung dar. Grundsätzlich ist das Gelenk 7a, 24 jedoch nicht auf die beispielhaft genannten Ausführungen beschränkt. Auf der axial gegenüberliegenden Seite der Ausgleichswelle 7 ist ein Gelenkelement 7b für die gelenkige Verbindung mit dem Turbolader 30 gebildet (1). Das Gelenkelement 7b kann dem Gelenkelement 7a entsprechen und die Turbinenwelle 37 an ihrem Ende ein Gelenkelement entsprechend dem Gelenkelement 24 aufweisen.
  • Zur Vermeidung von Verschleiß und Reibrost ist es vorteilhaft, wenn die Gelenkstellen der Ausgleichswelle 7, d. h. die Gelenkelemente 7a und 7b geschmiert werden, z. B. durch eine Fettfüllung. Ein Verlust von Schmiermittel kann durch Abdichtung des jeweiligen Gelenks mittels einer Dichtung 7c, beispielsweise jeweils ein Rundschnurring, verhindert werden.
  • Das Sonnenrad 23 kann, wie in 7 exemplarisch dargestellt, schwingungsgedämpft sein. Zur Dämpfung von Schwingungen, insbesondere hochfrequenter Drehschwingungen, ist in einem vom Eingriffsabschnitt des Sonnenrads 23 abragenden Wellenabschnitt ein Schwingungsdämpfer 8 angeordnet und drehunbeweglich mit dem Sonnenrad 23 verbunden. Der Schwingungsdämpfer 8 (Tilger) umfasst einen radial inneren Steg, einen radial äußeren Ring und zwischen dem inneren Steg und dem äußeren Ring eine ringförmige Dämpfungsstruktur 9 aus einem Dämpfungsmaterial, vorzugsweise aus einem Elastomer mit Dämpfungseigenschaft. Drehschwingungen des Sonnenrads 23 werden durch Dissipation innerhalb der Dämpfungsstruktur 9 gedämpft. Der Schwingungsdämpfer 8 kann links oder rechts neben dem Eingriffsabschnitt des Sonnenrads 23 angeordnet sein, zweckmäßigerweise ist er jedoch wie im Ausführungsbeispiel auf der Seite angeordnet, auf der das Sonnenrad 23 mit dem Turbolader 30 oder einem anderen hochtourigen Rotor gekoppelt ist.
  • Die Ausgleichswelle 7 kann zwar grundsätzlich eine Vollwelle sein. Bevorzugt ist sie jedoch als Hohlwelle ausgeführt, wie dies auch in den 1, 6 und 7 erkennbar ist. Dies verringert das Massenträgheitsmoment bei gleichzeitig hoher Steifigkeit. Durch Reduzierung der umlaufenden Massen können die Resonanzfrequenzen des grundsätzlich drehschwingungsgefährdeten Systems, das in erster Linie aus dem Laufzeug des Verdichters und der Turbine, der Ausgleichswelle 7 und den drehenden Massen des Planetengetriebes 20 besteht, in einen Frequenzbereich des Systems verschoben werden, der im Betrieb nicht erreicht wird. Die Gelenkelemente 7a und 7b sind an den axialen Enden im axial durchgehenden Wellenhohlraum der Ausgleichswelle 7 angeordnet, vorzugsweise unmittelbar an der inneren Umfangsfläche der hohlen Ausgleichswelle 7 geformt. Die hohle Ausgleichswelle 7 kann mit einer Flüssigkeit gefüllt sein, die als Schmiermittel für die beiden Verbindungsgelenke oder zur Dämpfung von Drehschwingungen zusätzlich zum Schwingungsdämpfer 8 oder stattdessen dienen kann. Zweckmäßiger ist jedoch im Sinne eines möglichst geringen Massenträgheitsmoments, wenn sich im Wellenhohlraum nur Schmiermittel in einer geringen, für die Schmierung der Verbindungsgelenke ausreichenden Menge befindet. Aufgrund der hohen Drehzahlen und der dadurch erzeugten Fliehkräfte bildet sich im Wellenhohlraum ein Schmiermittelnebel, was für die Schmierung der Verbindungsgelenke günstig ist.
  • Wie in den 1 und 5 erkennbar und eingangs bereits geschildert, ist dem Planetengetriebe 20 ein stufenlos variables Getriebe wie bevorzugt in Form des Umschlingungsgetriebes 10 vorgeschaltet. Das Umschlingungsgetriebe 10 umfasst ein Paar von primären Getriebescheiben 14 und 15, die drehunbeweglich mit der Primärwelle 11 verbunden sind. Die Getriebescheibe 14 kann als Festscheibe angesehen werden. Sie ist relativ zur Primärwelle 11 axial unbeweglich. Grundsätzlich könnte sie jedoch auch gegen Federkraft axial beweglich angeordnet sein. Die Getriebescheibe 15 ist relativ zur Primärwelle 11 axial beweglich und kann mittels der Stelleinrichtung 3 in Abhängigkeit von einer oder mehreren unterschiedlichen Stellgrößen axial verstellt werden, um der oder den Stellgrößen entsprechend das Übersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes 10 einstellen zu können.
  • Das Umschlingungsgetriebe 10 umfasst ferner ein Paar von sekundären Getriebescheiben 16 und 17, die um die Sekundärachse U2 drehbar und Drehmoment übertragend mit der Sekundärwelle 13 verbunden sind. Wie bevorzugt, aber nur beispielhaft durchragt die Sekundärwelle 13 die Getriebescheiben 16 und 17 und ist links und rechts von den Getriebescheiben 16 und 17 relativ zur Basis 5 drehgelagert. Die Drehlager sind jeweils als Wälzlager, beispielhaft als Kugellager, ausgeführt.
  • Die sekundären Getriebescheiben 16 und 17 sind relativ zueinander drehunbeweglich. Die Getriebescheibe 16 ist in einem begrenzten Ausmaß zum Ausgleich eines axialen Versatzes des Umschlingungsmittels 12 bei Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des stufenlosen Umschlingungsgetriebes 10 relativ zur Sekundärwelle 13 axial beweglich, kann stattdessen grundsätzlich aber relativ zur Sekundärwelle 13 auch axial unbeweglich sein. Die Getriebescheibe 17 ist relativ zur Sekundärwelle 13 und zur Getriebescheibe 16 axial beweglich. Wie bevorzugt, aber nur beispielhaft, ist die Getriebescheibe 17 auf einem von der Getriebescheibe 16 abragenden Schaft drehunbeweglich, aber axial hin und her beweglich angeordnet. Die Getriebescheiben 16 und 17 können hierfür beispielsweise in einem Zahneingriff miteinander sein, der die axialen Relativbewegungen zulässt.
  • Die Getriebescheibe 17 wird von einer Federeinrichtung mit einer in Richtung auf die axial gegenüberliegende Getriebescheibe 16 wirkenden Federkraft beaufschlagt und kann gegen diese Federkraft axial von der Getriebescheibe 16 weg bewegt werden. Die Federeinrichtung umfasst eine erste Feder 38 und eine zweite Feder 39, die jeweils als Schraubenfedern ausgeführt und als Druckfedern angeordnet sind. Die Federn 38 und 39 sind parallel angeordnet, so dass die auf die Getriebescheibe 17 wirkende Federkraft der Summe der Federeinzelkräfte der Federn 38 und 39 entspricht. Durch Anordnung mehrerer Federn, wie beispielsweise der Federn 38 und 39, kann die Getriebescheibe 17 mit einer vorteilhaft großen Federkraft beaufschlagt, aber dennoch um eine für die Variation des Übersetzungsverhältnisses ausreichende große axiale Weglänge verstellt werden. Grundsätzlich könnte die Federeinrichtung auch nur eine einzige Feder oder mehr als zwei Federn umfassen, gegebenenfalls auch anderer Bauart und Belastung als die Schraubendruckfedern 38 und 39. Anstelle einer Federeinrichtung mit mechanischer Feder oder mechanischen Federn kann auch eine Gasdruckfeder eingesetzt werden, was allerdings eher bei stationär angeordneten Brennkraftmaschinen, wie sie etwa zur Stromerzeugung eingesetzt werden, als bei Verbrennungsmotoren zum Antrieb eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, denkbar ist, da Gasdruckfedern im Allgemeinen mit Druckgas versorgt werden müssen.
  • In 8 ist der reibschlüssige Eingriff des Umschlingungsmittels 12 mit den Getriebescheiben 16 und 17 dargestellt. Das Umschlingungsmittel 12 umfasst wenigstens ein Metallband 12a, das zu einem Ring geschlossen ist. Im Ausführungsbeispiel umfasst es wie bevorzugt mehrere übereinander geschichtete Lagen eines einzigen Metallbands 12a oder mehrerer Metallbänder 12a. Ein Schichtverbund mehrerer Metallbänder 12a oder Lagen eines längeren Metallbands 12a weist gegenüber einem Umschlingungsmittel mit nur einem einlagigen Metallband oder einem andersartig riemenförmigen Umschlingungsmittel eine höhere axiale Steifigkeit auf, axial bezogen auf die Wellen 11 und 13 des Umschlingungsgetriebes 10. Wegen des Schichtaufbaus kann die Dicke des Umschlingungsmittels größer als die eines einlagigen Umschlingungsmittels sein, da die beim Biegen außerhalb der neutralen Faser auftretende Pressung bzw. Dehnung pro Lage vergleichsweise gering ist. Wegen der verringerten Pressung/Dehnung der jeweiligen Lage kann die Dicke des Schichtverbunds im Ganzen und somit die Drehmoment übertragende Reibfläche größer als bei einlagigen Ausführungen sein. Auch eine höhere axiale Steifigkeit erlaubt, dass höhere Reibkräfte und dementsprechend Drehmomente übertragen werden können und auch das Übersetzungsverhältnis exakter eingestellt werden kann, da Biegeverformungen des Umschlingungsmittels 12 zu unkontrollierten Änderungen des axialen Abstands zwischen den primären Getriebescheiben 14 und 15 oder den sekundären Getriebescheiben 16 und 17 führen.
  • In einer Weiterentwicklung ist das Umschlingungsmittel 12 ein Schichtverbund mit unterschiedlichen Materialschichten. In der Weiterentwicklung umfasst das Umschlingungsmittel 12 wenigstens ein Metallband, vorzugsweise mehrere Metallbandlagen, die im Schichtverbund übereinanderliegend angeordnet sind. Der Schichtverbund kann ferner eine oder mehrere Schichten eines Elastomermaterials umfassen. Eine Elastomerschicht kann insbesondere eine äußere Deckschicht des Schichtverbunds bilden. Bevorzugt besteht sowohl eine obere, beim Umlauf außenliegende Deckschicht als auch eine untere, beim Umlauf innenliegende Deckschicht jeweils aus einem Elastomermaterial. Als Schichtverbund wird jedoch auch ein Umschlingungsmittel verstanden, das ausschließlich aus übereinanderliegenden, in derartigen Ausführungen unmittelbar aufeinanderliegenden, Metallbandlagen besteht. Sämtliche Metallbandlagen oder zumindest ein Teil der Metallbandlagen sind vorteilhafterweise Wicklungen eines entsprechend langen und zugfesten Metallbands. Solch ein Metallband kann beispielsweise auf einen Dorn gewickelt werden, um die Metallbandlagen oder zumindest einen Teil der Metallbandlagen als gewickelte Metallbandlagen zu erhalten. Alternativ können die Metallbandlagen jedoch jeweils auch in sich geschlossene Metallbandringe sein. Die Herstellung der Metallbandlagen 12a durch Wicklung eines entsprechend langen Metallbands auf einen Dorn angepassten Umfangs wird jedoch bevorzugt. Die Erzeugung der Metallbandlagen 12a durch Wickeln eines entsprechend langen Metallbands hat den Vorteil, dass nicht einzelne, in der abgewickelten Länge genau tolerierte Endlosbänder, d. h. geschlossene Metallbandringe, übereinander geschichtet werden müssen und aufwändige sowie metallurgisch kritische Schweiß- oder Lötnähte, die der Fixierung der Metallbandlagen aneinander dienen, vermieden werden können.
  • 9 zeigt einen Schichtverbund mit Metallbandlagen 12a und Deckschichten 12e. Zwischen den beiden Deckschichten 12e, von denen eine die obere und die andere die untere Deckschicht bildet, sind mehrere Metallbandlagen 12a übereinanderliegend angeordnet. Zwischen den Metallbandlagen 12a können, wie in 9 erkennbar, weitere Materialschichten, auch ein oder mehrere weitere Metallbandlagen, angeordnet sein. Die weiteren Materialschichten sind summarisch mit 12b bezeichnet. Es kann sich wie gesagt um eine oder mehrere weitere Metallbandlagen oder um eine oder mehrere weitere Elastomerschichten, optional auch um eine oder mehrere zwar flexible, aber nicht dehnbare Materialschichten handeln. In bevorzugten Ausführungen sind mehrere Metallbandlagen 12a unmittelbar aufeinandergewickelt und der Verbund der aufeinandergewickelten Metallbandlagen 12a nur an seiner Innenumfangsfläche und seiner Außenumfangsfläche mit einer Deckschicht 12e versehen, wobei es sich wie bereits erwähnt insbesondere um jeweils eine elastomere Deckschicht 12e handeln kann.
  • 10 zeigt ein Metallband 12a in einer Draufsicht. Das Metallband ist so lang, dass es mehrfach auf einen Dorn gewickelt werden kann, um einen mehrlagigen gewickelten Schichtverbund aus Metallbandlagen 12a zu erhalten. Das Metallband 12a ist perforiert bzw. gelocht. Bei der Herstellung des Schichtverbunds mit einer oder mehreren Materialschichten aus Elastomermaterial kann das Elastomermaterial in die Perforationen bzw. Löcher des Metallbands 12a eindringen, so dass die jeweilige elastomere Materialschicht und das jeweilige Metallband 12a durch Formschluss fest aneinander verankert sind. Im Querschnitt der 9 ist eine Verankerung der Deckschichten 12e im jeweils darunter liegenden Metallband 12a erkennbar. Die in die Löcher eingedrungene Elastomermasse ist lediglich aus Darstellungsgründen in einer gegenüber der jeweiligen Deckschicht 12e abgesetzten Schraffur dargestellt.
  • Bei mehreren direkt übereinanderliegenden Metallbandlagen 12a kann zwischen den Lagen 12a vorteilhafterweise Schmiermittel vorhanden sein, das die Spalte zwischen den aufeinanderliegenden Metallbandlagen 12a im Betrieb schmiert. Durch Kapillarwirkung kann Schmiermittel während des Betriebs aus der Umgebung zwischen die Lagen 12a gesogen werden. Das Schmiermittel kann auch als Kühlmittel dienen und Wärme beispielsweise durch Verdampfen aus dem Schichtverbund abführen. Sind die Metallbandlagen 12a perforiert, kann das System der Perforationen als Reservoir für das Schmiermittel dienen. Für den Schichtverbund mit Deckschicht(en) 12e ist noch anzumerken, dass die Materialbandlagen 12a vorteilhafterweise bis zu den Seitenrändern des Umschlingungsmittels 12 reichen, an den Seitenrändern also nicht mit einem demgegenüber weicheren Deckmaterial bedeckt sind und somit unmittelbar im kraftschlüssigen Kontakt mit den Getriebescheiben 14 bis 17 stehen. Optional kann dem Schichtverbund von den Seiten her Schmiermittel zugeführt werden und aufgrund Kapillarwirkung zwischen die Lagen 12a oder in das optional vorhandene System der Perforationen eindringen. Das Schmiermittel kann beispielsweise aus einem das Umschlingungsmittel 12 nur lokal oder gegebenenfalls auch überall umgebenden Schmiermittelnebel aufgenommen werden.
  • Die Getriebescheiben 16 und 17 können in einfachen Ausführungen drehunbeweglich mit der Sekundärwelle 13 verbunden sein. In einer weiterentwickelten Ausführung sind sie jedoch Bestandteil einer Einrichtung für eine vom übertragenen Drehmoment abhängige Einstellung der Federkraft. Die Getriebescheiben 16 und 17 sind zu diesem Zweck relativ zur Sekundärwelle 13 drehbar, aber mit dieser über die Spanneinrichtung 40 Drehmoment übertragend verbunden.
  • Die Federeinrichtung 38, 39 stützt sich an einem Spannglied 41 der Spanneinrichtung 40 ab. Mittels der Spanneinrichtung 40 kann die Federspannung der Federeinrichtung 38, 39 und somit die auf die Getriebescheibe 17 wirkende Federkraft in Abhängigkeit von dem vom Umschlingungsgetriebe 10 zu übertragenden Drehmoment verstellt werden. Die Verstellung erfolgt automatisch in Abhängigkeit von der Größe dieses Drehmoments. Die Spanneinrichtung 40 ist dafür eingerichtet, die Federkraft bei einer Zunahme des Drehmoments zu erhöhen und bei einer Abnahme des Drehmoments zu verringern.
  • Zur drehmomentabhängigen Verstellung der Federspannung bildet die Spanneinrichtung 40 einen axialen Expander. Der Expander umfasst das Spannglied 41, ein Reaktionsglied 42 und mehrere Übertragungselemente 43, die axial zwischen dem Spannglied 41 und dem Reaktionsglied 42 angeordnet sind. Das Spannglied 41 ist drehunbeweglich mit den Getriebescheiben 16 und 17 verbunden, im Ausführungsbeispiel durch einen drehgesicherten Eingriff mit der Getriebescheibe 16. Allerdings ist das Spannglied 41 relativ zu den Getriebescheiben 16 und 17, insbesondere der Getriebescheibe 17, axial beweglich, um die Federspannung verändern zu können. Das Reaktionsglied 42 ist relativ zu den Getriebescheiben 16 und 17 und dem Spannglied 41 um die Sekundärachse U2 drehbeweglich. Es ist mit der Sekundärwelle 13 drehunbeweglich über ein Kopplungselement 45 verbunden. Das Reaktionsglied 42 macht somit 1:1 die Drehbewegungen der Sekundärwelle 13 mit, während das Spannglied 41 gemeinsam mit den Getriebescheiben 16 und 17 relativ zur Sekundärwelle 13 drehbar ist. Diese relative Drehbewegung und damit die lastabhängige Vorspannung, die die Federeinrichtung auf die Getriebescheibe 17 ausübt, kann durch in den Figuren nicht dargestellte Verdrehanschläge begrenzt werden. Die Verdrehanschläge können beispielsweise unmittelbar am Spannglied 41 und am Reaktionsglied 42 angeordnet sein. Es kann allerdings auch vorteilhaft sein, auf eine Drehwinkelbegrenzung und somit auf Verdrehanschläge zu verzichten, damit die Spanneinrichtung 40 bei Überschreiten eines durch die Spanneinrichtung in derartigen Ausführungen vorgegebenen Drehmoments als Rutschkupplung wirkt. Durch eine als Rutschkupplung wirkende Spanneinrichtung 40 kann eine Drehmomentbegrenzung für das variable Getriebe 10 verwirklicht werden. Das Reaktionsglied 42 ist an einer vom Spannglied 41 abgewandten Seite axial abgestützt, beispielhaft an der Getriebescheibe 16. Die axiale Abstützung erfolgt mittels eines Lagerelements 46 und eines Stützelements 47 in Form eines Stützrings. Das Reaktionsglied 42 bildet mit dem Lagerelement 46 ein Drehlager. Im Beispiel ist ein Wälzlager gebildet, wodurch Reibkräfte bei den für die Einstellung der Federspannung erforderlichen relativen Drehbewegungen vermindert werden können. Die Spanneinrichtung 40 umfasst vorteilhafterweise noch einen Käfig 44 für die Übertragungselemente 43.
  • 11 zeigt Einzelteile der Spanneinrichtung 40 vor einer Montage. Im montierten Zustand greifen die Übertragungselemente 43, die im Ausführungsbeispiel als Kugeln geformt sind, in Vertiefungen 48 und 49 ein, die in einander axial zugewandten Stirnflächen von Spannglied 41 und Reaktionsglied 42 angeordnet sind. Die Vertiefungen 49 des Reaktionsglieds 42 sind erkennbar. Den Vertiefungen 49 axial gegenüberliegend sind an der Stirnfläche des Spannglieds 41 entsprechende Vertiefungen 48 geformt. Die Übertragungselemente 43 werden durch den Käfig 44 in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position gehalten.
  • 12 zeigt den Drehmoment übertragenden Eingriff für eines der Übertragungselemente 43 in einem drehmomentfreien Zustand. In 13 ist das gleiche Detail bei Übertragung eines Drehmoments dargestellt. Die 12 und 13 zeigen jeweils einen in Umfangsrichtung auf der radialen Höhe der Vertiefungen 48 und 49 verlaufenden Schnitt. Wird vom Umschlingungsgetriebe 10 und dementsprechend zwischen Spannglied 41 und Reaktionsglied 42 kein Drehmoment übertragen, kommen die Übertragungselemente 43 jeweils an tiefsten Stellen der einander gegenüberliegenden Vertiefungen 48 und 49 zu liegen, so dass Spannglied 41 und Reaktionsglied 42 den axial geringsten Abstand dmin voneinander haben. Wird hingegen Drehmoment übertragen, wird das Drehmoment über die Getriebescheiben 16 und 17 und das damit drehunbeweglich verbundene Spannglied 41 in die Spanneinrichtung 40 eingetragen. Das Reaktionsglied 42 ist wie bereits erwähnt relativ zu den Getriebescheiben 16 und 17 drehbeweglich, aber relativ zur Sekundärwelle 13 drehunbeweglich. Das von den Getriebescheiben 16 und 17 sowie dem Spannglied 41 aufgenommene Drehmoment wird im Eingriff mit den Übertragungselementen 43 zwischen Spannglied 41 und Reaktionsglied 42 übertragen. Bei dieser Übertragung kommt es zu einer Relativdrehung zwischen Spannglied 41 und Reaktionsglied 42. Bei der Relativdrehung ändern sich entsprechend die Positionen der Vertiefungen 48 und 49 relativ zueinander in Umfangsrichtung. Die Übertragungselemente 43 gelangen in flachere Teilbereiche der Vertiefungen 48 und 49 rollen oder gleiten also in den Vertiefungen 48 und 49 in Umfangsrichtung, sozusagen "bergauf", so dass sich der axiale Abstand zwischen Spannglied 41 und Reaktionsglied 42 ändert. Der geänderte Abstand ist in 13 mit d bezeichnet. Der Pfeil D soll andeuten, dass Drehmomentübertragung stattfindet.
  • Der Eingriff der Übertragungselemente 43 ist durch die Form der Vertiefungen 48 und 49 so gestaltet, dass sich bei einer Erhöhung des Drehmoments D der Abstand d vergrößert und bei einer Verringerung des Drehmoments D entsprechend verringert. Der kleinste Abstand dmin ist konstruktiv durch die Größe der Übertragungselemente 43 und die Tiefe der Vertiefungen 48 und 49 vorgegeben. Für den Abstand d wird vorzugsweise ein Maximum vorgegeben, um ein Durchrutschen des Umschlingungsmittels 12 zwischen den Getriebescheiben 16 und 17 zu vermeiden. Bereits ein kurzes Durchrutschen könnte einen unzulässigen Verschleiß am Umschlingungsmittel 12 oder den Getriebescheiben 16 und 17 zur Folge haben. So kann ein Maximum für den Abstand d beispielsweise durch eine Drehwinkelbegrenzung der Spanneinrichtung 40 bewirkt werden. Diesbezüglich wurde vorstehend bereits darauf hingewiesen, dass die Drehwinkelbegrenzung durch Verdrehanschläge verwirklicht werden kann, die zwischen dem Spannglied 41 und dem Reaktionsglied 42 wirken. Stattdessen kann ein Maximum für den Abstand d auch durch Verdrehanschläge, die zwischen dem Reaktionsglied 42 und der Getriebescheibe 16 wirken, oder durch Axialanschläge vorgegeben werden, die zwischen dem Spannglied 41 und der Getriebescheibe 16 wirken. Wegen der Gefahr eines Festkeilens am Anschlag ist einer Begrenzung mittels Verdrehanschlägen gegenüber einer Begrenzung mittels Axialanschlägen jedoch der Vorzug zu geben. Wie ebenfalls bereits erwähnt, kann es aber auch von Vorteil sein, wenn auf eine Drehwinkelbegrenzung verzichtet wird, um duch die Spanneinrichtung 40 gleichzeitig auch eine Überlast-Rutschkupplung zu verwirklichen.
  • Zum Kopplungselement 45 sei noch nachgetragen, dass dieses relativ zur Sekundärwelle 13 zwar drehunbeweglich, aber um ein Maß von bis zu wenigen Millimetern axial beweglich sein kann. Das Kopplungselement 45 ist fest mit dem Reaktionsglied 42 verbunden, beispielhaft mittels Schraubverbindung. Die geringe axiale Beweglichkeit dient dem Ausgleich eines geometrisch bedingt eventuell auftretenden Spurversatzes des Umschlingungsmittels 12. Ein Spurversatz kann im Verlaufe einer Änderung des Übersetzungsverhältnisses im Umschlingungsgetriebe 10 auftreten. Zudem lassen sich durch die geringe axiale Beweglichkeit Montageungenauigkeiten und Verschleiß kompensieren. Das Kopplungselement 45 ist wie gesagt mit dem Reaktionsglied 42 unbeweglich gefügt, beispielsweise fest verschraubt, jedoch auf der Sekundärwelle 13 in einem verdrehgesicherten Eingriff mit der Welle 13, beispielsweise eine Verzahnung, verschieblich. Mit 45a ist die Verdrehsicherung für den verdrehgesicherten, axiale Bewegungen zulassenden Eingriff bezeichnet. Auf diese Weise kann das Drehmoment vom Reaktionsglied 42 – das Lagerelement 46 umgreifend – auf das Kopplungselement 45 und von dort über die Verdrehsicherung 45a auf die Sekundärwelle 13 oder von dieser auf das Reaktionsglied 42 übertragen werden. Die im Verdrehsicherungeingriff der Verdrehsicherung 45a mögliche axiale Relativbewegung ermöglicht gleichzeitig die axiale Einstellbarkeit der Getriebescheiben 16 und 17 auf der Sekundärwelle 13.
  • Mittels der Stelleinrichtung 3 kann das Übersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes 10 verstellt werden, um die Kopplung von Maschinenwelle 1 und Turbolader 30 in Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine einstellen zu können. Aufbau und Funktionsweise der Stelleinrichtung und deren Kopplung mit dem Umschlingungsgetriebe 10 werden nachfolgend anhand der 5 und 14 erläutert.
  • 14 zeigt den Antrieb in dem in 5 angedeuteten Schnitt B-B. Die Verstellung bzw. Einstellung wird durch Verschieben der primären Getriebescheibe 15 bewirkt. Die Stelleinrichtung 3 ist über einen Aktuator 4 mit einem axial beweglichen Stellglied 18 gekoppelt, das mit der Getriebescheibe 15 axial unbeweglich verbunden ist, so dass die Getriebescheibe 15 relativ zur Primärwelle 11 axial hin und her bewegt werden kann. Um die axialen Stellbewegungen von Getriebescheibe 15 und Stellglied 18 bewirken zu können, stützt sich das Stellglied 18 an einem mit der Basis 5 unbeweglich verbundenen Eingriffsglied 19 ab. Das Stellglied 18 ist mit dem Eingriffsglied 19 in einem Gewindeeingriff, dessen Gewindeachse die Primärachse U1 ist. Der axialen Stellbewegung des Stellglieds 18 ist dementsprechend eine Drehbewegung um die Gewindeachse bzw. Primärachse U1 überlagert.
  • Aufgrund der Drehbewegung des Stellglieds 18 stützt sich dieses vorteilhafterweise über ein Drehlager an einer Rückseite der Getriebescheibe 15 ab, im Ausführungsbeispiel über ein Kugellager.
  • Das Stellglied 18 ist mit dem Aktuator 4 in einem weiteren Eingriff, der wie bevorzugt, aber nur beispielhaft, ebenfalls als Gewindeeingriff gebildet ist. In diesem weiteren Eingriff bewirkt eine Stellbewegung des Aktuators 4 eine Drehbewegung des Stellglieds 18, die wiederum im Eingriff mit dem Eingriffsglied 19 in die axiale Stellbewegung des Stellglieds 18 umgewandelt wird. Die Stellbewegung des Aktuators 4 ist eine Drehbewegung um eine zur Primärachse U1 orthogonale Drehachse. Das Stellglied 18 ist wegen der Orthogonalität der Gewindeachsen von Aktuator 4 und Eingriffsglied 19 geteilt, so dass es einen Hauptkörper 18a und einen Mitnehmer 18b umfasst. Der Hauptkörper 18a ist in dem Gewindeeingriff mit dem Eingriffsglied 19, während der Mitnehmer 18b in dem Eingriff mit dem Aktuator 4 ist. Der Eingriff von Aktuator 4 und Mitnehmer 18b ist beispielhaft als Schneckentrieb gebildet. Der Hauptkörper 18a ist mit dem Mitnehmer 18b drehunbeweglich verbunden, relativ zum Mitnehmer 18b jedoch axial längs der Primärachse U1 beweglich. Der Mitnehmer 18b behält relativ zur Basis 5 seine axiale Position bei. Der Hauptkörper 18a wird bei Drehung des Aktuators 4 vom Mitnehmer 18b mitgenommen, also verdreht, und dadurch im Eingriff mit dem Eingriffsglied 19 axial verstellt. In 14 ist der Verdrehsicherungseingriff von Hauptkörper 18a und Mitnehmer 18b erkennbar. Beispielhaft handelt es sich um einen Zahneingriff.
  • 15 zeigt einen Antrieb eines zweiten Ausführungsbeispiels, der wie im ersten Ausführungsbeispiel ein Umschlingungsgetriebe 10 und ein Planetengetriebe 50 umfasst. Das Umschlingungsgetriebe 10 entspricht einschließlich der Spanneinrichtung 40 und der dadurch automatisch bewirkten Einstellung der Federspannung in Abhängigkeit vom zu übertragenden Drehmoment dem ersten Ausführungsbeispiel. Modifiziert ist lediglich die Stelleinrichtung zur stufenlosen Verstellung des Übersetzungsverhältnisses des Umschlingungsgetriebes 10. Von der modifizierten Stelleinrichtung ist der Aktuator 4 dargestellt, der parallel zur Primärwelle 11 axial beweglich ist und unmittelbar auf die primäre Getriebescheibe 15 wirkt.
  • Der Antrieb des zweiten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich vom ersten Ausführungsbeispiel allerdings bezüglich der Kopplung mit dem Turbolader und hinsichtlich des Planetengetriebes, das zur Unterscheidung mit 50 bezeichnet ist. Das Planetengetriebe 50 umfasst ein um die zentrale Drehachse Z drehbares, elastisch verformbares Hohlglied 51, um die Drehachse Z angeordnete Planetenräder 52 und von den Planetenrädern 52 schwimmend gelagert ein Sonnenrad 53. Die Planetenräder 52 laufen wie im ersten Ausführungsbeispiel nicht um. Ihre Planetenachsen B sind abgesehen von den wie im ersten Ausführungsbeispiel möglichen Ausgleichsbewegungen über einen Planetensteg 55 unbeweglich mit der Basis 5 verbunden.
  • In den 16 und 17 ist nur der das Planetengetriebe 50 betreffende Teil des Antriebs dargestellt. Der Planetensteg 55 umfasst wie im ersten Ausführungsbeispiel eine linke Stegstruktur 55a und eine rechte Stegstruktur 55b, die jeweils radial bewegliche Lagerglieder 56 aufweisen, die wie im ersten Ausführungsbeispiel als Schwingen, vorzugsweise Federschwingen, gebildet sind. Mit 57 ist der für die Beweglichkeit erforderliche Freiraum um die Lagerglieder 56 bezeichnet. Die Stegstrukturen 55a und 55b können die gleichen wie im ersten Ausführungsbeispiel sein.
  • Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem Planetengetriebe 50 axial nebeneinander zwei Sätze von Planetenrädern 52 angeordnet. Wie bevorzugt, aber lediglich beispielhaft sind die Planetenräder 52 beider Sätze paarweise auf den gleichen Drehachsen P angeordnet, d. h. jeweils ein Planetenrad 52 des linken Satzes und ein Planetenrad des rechten Satzes auf der gemeinsamen Planetenachse P. Die Drehlagerung der Planetenräder 52 entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel, d. h. die Planetenräder 52 sind jeweils drehbar auf Achselementen 58 angeordnet, die sich durch das jeweilige Paar von Planetenrädern 52 erstrecken und mittels der Lagerglieder 56 am Planetensteg 55 abgestützt sind. Der Aufbau der Planetenräder 52 entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel, d. h. jedes der Planetenräder 52 weist einen zentralen Radkörper 52a und einen Planetenradring 52c und zwischen dem jeweiligen Radkörper 52a und Planetenradring 52c einen oder mehrere vorzugsweise elastomere Zwischenringe 52b auf. Hinsichtlich des mehrteiligen Aufbaus der Planetenräder 52 gilt das zum ersten Ausführungsbeispiel Gesagte auch für das zweite Ausführungsbeispiel.
  • Durch die Anordnung von mehreren, im Ausführungsbeispiel von zwei nebeneinander angeordneten Sätzen von Planetenrädern 52 wird die Kippstabilität des Sonnenrads 53 erhöht. Das Sonnenrad 53 erstreckt sich axial links und rechts durch die jeweilige Stegstruktur 55a und 55b sowie durch Wandungen der Basis 5. Im axial verlängerten Bereich ist auf der einen Seite, in 16 links, das Verdichterrad 31 und auf der gegenüberliegenden Seite, in 16 rechts, das Turbinenrad 32 angeordnet. Verdichterrad 31 und Turbinenrad 32 sind mit dem Sonnenrad 53 jeweils drehunbeweglich verbunden. Das Planetengetriebe 50 ist mit anderen Worten zwischen Verdichterrad 31 und Turbinenrad 32 angeordnet. In dem durch die Wandungen der Basis 5 ragenden Bereich sind die vom Sonnenrad 53 nach links und rechts abragenden Wellenabschnitte jeweils mittels einer Dichtungseinrichtung 63 abgedichtet. Die Dichtungseinrichtungen 63 lassen die im Rahmen der Ausgleichsbewegungen der Planetenräder 52 möglichen Positionsänderungen des Sonnenrads 53 zu, dichten den Verdichter mit dem Verdichterrad 31 einerseits und die Turbine mit dem Turbinenrad 32 andererseits jedoch zum Planetengetriebe 50 hin ab.
  • Noch ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass das Hohlglied 51 nicht an der Sekundärwelle 13 abgestützt ist, sondern von dieser über ein Übertragungsrad 60 drehangetrieben wird oder über das Übertragungsrad 60 auf die Sekundärwelle 13 abtreibt. Das Hohlglied 51 ist auf den Planetenrädern 52 gelagert und umspannt diese wie im ersten Ausführungsbeispiel mit elastischer Vorspannung, um sie mit entsprechender Spannkraft in den radialen Reibeingriff mit dem Sonnenrad 53 zu drücken. Für die Drehmomentkopplung mit dem Übertragungsrad 60 ist ein Kopplungsring 61 am äußeren Umfang des Hohlglieds 51 angeordnet. Der Kopplungsring 61 ist ein starrer Ringkörper und daher über eine Elastomerspur oder einen Elastomerring oder eine andere elastomere Struktur 62, die radial zwischen dem Kopplungsring 61 und dem Hohlglied 51 angeordnet ist, zumindest im Wesentlichen drehunbeweglich mit dem Hohlglied 51 verbunden. Der drehmomentübertragende Eingriff zwischen dem Übertragungsrad 60 und dem Kopplungsring 61 ist ein Zahneingriff. In einer Modifikation kann er jedoch durch einen Reibeingriff ersetzt werden, wobei allerdings auch in derartigen Modifikationen zwischen dem Kopplungsring 61 und dem Hohlglied 51 vorzugsweise eine elastomere Struktur 62 vorgesehen ist, um die elastischen Verformungen des Hohlglieds 51 nicht durch den Eingriff von 60 und 61 zu stören. Das Hohlglied 51 besteht von Übertragungsring 61 und elstomerer Struktur 62 abgesehen nur aus einem über nahezu seine gesamte axiale Breite mit den Planetenrädern 52 im Reibeingriff befindlichen Hohlgliedring. Ein Hohlgliedsteg wie im ersten Ausführungsbeispiel ist nicht vorhanden.
  • Positionsänderungen des Sonnenrads 53 und damit einhergehend des Verdichterrads 31 und des Turbinenrads 32 stellen aufgrund der geringen Amplitude der Änderungen kein Problem dar. Da nach einem kurzen Einlaufen des Planetengetriebes 50 die Position des Sonnenrads 53 quasi fixiert ist, kann oder können das Gehäuse des Verdichters oder das Gehäuse der Turbine optional erst nach dem Einlaufen relativ zur Basis 5 fixiert werden.
  • Von den erläuterten Unterschieden abgesehen entspricht der Antrieb des zweiten Ausführungsbeispiels demjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auf die dortigen Ausführungen im Übrigen verwiesen wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Maschinenwelle
    2
    Zugmittelgetriebe
    3
    Aktuator
    4
    Aktuator
    5
    Basis, Gehäuse
    6
    Befestigungsmittel
    7
    Ausgleichswelle
    7a
    Gelenkelement
    7b
    Gelenkelement
    7c
    Dichtung
    8
    Schwingungsdämpfer
    9
    Dämpfungsstruktur
    10
    Umschlingungsgetriebe
    11
    Primärwelle
    12
    Umschlingungsmittel
    12a
    Metallband
    12b
    Materialschicht
    12c
    Perforation
    12e
    Elastomerschicht
    13
    Sekundärwelle
    14
    Getriebescheibe
    15
    Getriebescheibe
    16
    Getriebescheibe
    17
    Getriebescheibe
    18
    Stellglied
    18a
    Hauptkörper
    18b
    Mitnehmer
    19
    Eingriffsglied
    20
    Planetengetriebe
    21
    Hohlglied
    21a
    Hohlgliedring
    21b
    Hohlgliedsteg
    21c
    Durchbrechung
    22
    Planetenrad
    22a
    Radkörper
    22b
    Zwischenring
    22c
    Planetenradring
    22d
    Drehlager
    23
    Sonnenrad
    24
    Gelenkelement
    25
    Planetensteg
    25a
    Stegstruktur
    25b
    Stegstruktur
    26
    Lagerglied, Federschwinge
    27
    Freiraum
    28
    Achselement
    29
    Durchbrechung
    30
    Turbolader
    31
    Verdichter, Verdichterrad
    32
    Turbine, Turbinenrad
    33
    Einlass Verdichter
    34
    Auslass Verdichter
    35
    Einlass Turbine
    36
    Auslass Turbine
    37
    Turbinenwelle
    38
    Federeinrichtung
    39
    Federeinrichtung
    40
    Spanneinrichtung
    41
    Spannglied
    42
    Reaktionsglied
    43
    Übertragungselement
    44
    Käfig
    45
    Kopplungselement
    45a
    Verdrehsicherung
    46
    Lagerelement
    47
    Stützelement
    48
    Vertiefung
    49
    Vertiefung
    50
    Planetengetriebe
    51
    Hohlglied
    52
    Planetenrad
    52a
    Radkörper
    52b
    Zwischenring
    52c
    Planetenradring
    52d
    Drehlager
    53
    Sonnenrad
    54
    55
    Planetensteg
    55a
    Stegstruktur
    55b
    Stegstruktur
    56
    Lagerglied, Federschwinge
    57
    Freiraum
    58
    Achselement
    59
    60
    Übertragungsrad
    61
    Kopplungsring
    62
    elastomere Struktur
    63
    Dichtungseinrichtung
    d
    Abstand
    D
    Drehmoment
    P
    Planetenachse
    U1
    Primärachse
    U2
    Sekundärachse
    Z
    Zentralachse
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 398902 [0005]
    • GB 206845 [0006]
    • US 2173595 [0007]
    • US 2344078 [0008]
    • US 2585968 [0009]
    • US 2468157 [0010]
    • US 2769303 [0011]
    • GB 718100 [0012]
    • US 5713204 [0013]
    • GB 2155542 A [0014, 0014]
    • US 2011/0034295 A1 [0014, 0014]
    • EP 0380793 A1 [0014, 0014]
    • WO 02/064997 A1 [0015]

Claims (30)

  1. Antrieb mit Planetengetriebe zur Drehmomentabgabe an einen Rotor (31) oder Drehmomentaufnahme von einem Rotor (32), der insbesondere ein Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks, eine Abgasturbine oder ein Turbolader einer Brennkraftmaschine oder ein Schwungrad eines Schwungradspeichers sein kann, das Planetengetriebe (20; 50) umfassend (a) eine Basis (5), (b) ein relativ zur Basis (5) um eine Zentralachse (Z) drehbares Sonnenrad (23; 53), (c) ein relativ zur Basis um eine Planetenachse (P) drehbares erstes Planetenrad (22; 52), ein relativ zur Basis um eine andere Planetenachse (P) drehbares zweites Planetenrad (22; 52) und ein relativ zur Basis um noch eine andere Planetenachse (P) drehbares drittes Planetenrad (22; 52), die um das Sonnenrad (23; 53) angeordnet sind und mit dem Sonnenrad (23; 53) jeweils in einem Reib- oder Zahneingriff stehen, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad (23; 53) und den Planetenrädern (22; 52) zu übertragen, (d) einen Planetensteg (25; 55) mit einem ersten Lagerglied (26; 56) für das erste Planetenrad (22; 52), einem zweiten Lagerglied (26; 56) für das zweite Planetenrad (22; 52) und einem dritten Lagerglied (26; 56) für das dritte Planetenrad (22; 52), (e) und ein Hohlglied (21; 51) mit einem inneren Umfang, an dem die Planetenräder (22; 52) im Reibeingriff abrollen oder im Zahneingriff abwälzen, (f) wobei die Lagerglieder (26; 56) die Planetenräder (22; 52) um die Planetenachsen (P) drehbar lagern, in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position halten und radiale Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulassen, (g) wobei die Planetenräder (22; 52) jeweils mit elastischer Spannkraft im Eingriff mit dem Sonnenrad (23; 53) gehalten werden und für einen Ausgleich von Getriebespiel, Wärmedehnung und Unwucht jeweils gegen die Spannkraft nach radial außen beweglich sind (h) und das Hohlglied (21; 51) radial verformbar ist und die radialen Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulässt.
  2. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Lagerglieder (26; 56) jeweils ein in radialer Richtung elastisch nachgiebiges, vorzugsweise formelastisches Federglied oder plastisch verformbar ist.
  3. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines oder mehrere der Lagerglieder (26; 56) jeweils eine elastisch biegbare Schwinge oder ein plastisch verformbares, stegförmiges Lagerglied ist.
  4. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche und wenigstens einem der folgenden Merkmale: (i) der Planetensteg (25; 55 ist um die Zentralachse (Z) relativ zur Basis (5) drehunbeweglich; (ii) das Hohlglied (21; 51) ist relativ zur Basis (5) um die Zentralachse (Z) drehbar.
  5. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensteg (25; 55) eine links von den Planetenrädern (22; 52) angeordnete linke Stegstruktur (25a; 55a) und eine rechts von den Planetenrädern (22; 52) angeordnete rechte Stegstruktur (25b; 55b) aufweist, die Lagerglieder (26; 56) Bestandteil der linken Stegstruktur (25a; 55a) sind und die rechte Stegstruktur (25b; 55b) ein viertes Lagerglied (26; 56) für das erste Planetenrad (22; 52), ein fünftes Lagerglied (26; 56) für das zweite Planetenrad (22; 52) und ein sechstes Lagerglied (26; 56) für das dritte Planetenrad (22; 52) umfasst, und auch diese weiteren Lagerglieder (26; 56) die Planetenräder (22; 52) um die Planetenachsen (P) drehbar lagern, in Umfangsrichtung relativ zueinander in Position halten und die radialen Ausgleichsbewegungen der Planetenräder (22; 52) zulassen.
  6. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (22; 52) das Sonnenrad (23; 53) schwimmend lagern.
  7. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (31, 32) und das Sonnenrad (23; 53) Drehmoment übertragend gekoppelt und entweder winkelbeweglich, vorzugsweise über eine Ausgleichswelle (7), verbunden oder auf einer gemeinsamen Welle (53) angeordnet sind.
  8. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (23; 53) im Drehmomentfluss zwischen dem Rotor (31, 32) und den Planetenrädern (22; 52) angeordnet ist.
  9. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlglied (21; 51) radial elastisch verformbar, vorzugsweise formelastisch ist, um wenigstens einen Teil der Spannkraft zu erzeugen.
  10. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (22; 52) jeweils einen um die jeweilige Planetenachse (P) drehbaren Radkörper (22a; 52a) und einen den äußeren Umfang des Radkörpers (22a; 52a) mit Radialspiel umgebenden Planetenradring (22c; 52c) umfassen, der relativ zum Radkörper (22a; 52a) elastisch radial verformbar oder gegen eine elastische Rückstellkraft relativ zum Radkörper (22a; 52a) radial beweglich ist und der mit dem Radkörper (22a; 52a) Drehmoment übertragend verbunden ist.
  11. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rotor (31, 32) ein Turbolader (30) ist, der einen Verdichter (31) zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine und eine Turbine (32) zur Gewinnung von Energie aus dem Abgas der Brennkraftmaschine umfasst, – und die Turbine (32) mit dem Verdichter (31) und dem Planetengetriebe (20; 50) so gekoppelt ist, dass Drehmoment von der Turbine (32) auf den Verdichter (31) oder das Planetengetriebe (20; 50) übertragen, – aber ein Drehmomentfluss vom Planetengetriebe (20; 50) auf die Turbine (32) vorzugsweise verhindert wird, bevorzugt mittels eines zwischen Verdichter (31) und Turbine (32) angeordneten Freilaufs.
  12. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Rotor ein Verdichter (31) zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine ist, – eine Turbine (32) zur Gewinnung von Energie aus dem Abgas der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, – und das Sonnenrad (53) Drehmoment übertragend mit dem Verdichter (31) und der Turbine verbunden und mit dem Verdichter (31) oder der Turbine (32) auf einer gemeinsamen Welle angeordnet ist, die durch eine Kupplung oder einen Freilauf in Wellenabschnitte unterteilt sein kann.
  13. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (53), der Verdichter (31) und die Turbine (32) auf der gemeinsamen Welle angeordnet sind und das Sonnenrad (53) vorzugsweise axial zwischen dem Verdichter (31) und der Turbine (32) angeordnet ist.
  14. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend ein variables Umschlingungsgetriebe (10) mit um eine primäre Drehachse (U1) drehbaren, zueinander konvexen primären Getriebescheiben (14, 15) und um eine sekundäre Drehachse (U2) drehbaren, zueinander konvexen sekundären Getriebescheiben (16, 17) und ferner einem Umschlingungsmittel (12), das zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15) und zwischen den sekundären Getriebescheiben (16, 17) jeweils in einem Reibschluss umläuft, wobei ein axialer Abstand zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15) und ein axialer Abstand zwischen den sekundären Getriebescheiben (16, 17) verstellbar ist, um das Übersetzungsverhältnis des Umschlingungsgetriebes (10) verstellen zu können, vorzugsweise stufenlos, und wobei die primären Getriebescheiben (14, 15) über die sekundären Getriebescheiben (16, 17) mit dem Planetengetriebe (20; 50) gekoppelt sind, um das Planetengetriebe (20; 50) anzutreiben oder vom Planetengetriebe (20; 50) angetrieben zu werden.
  15. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (12) ein elastisch verformbarer Schichtverbund mit übereinander liegend angeordneten Metallbandlagen (12a), vorzugsweise aus metallischem Glas oder Stahl, ist, wobei die in axialer Richtung gemessene Breite der Metallbandlagen (12a) über die Dicke des Schichtverbunds vorzugsweise variiert, um die Drehmoment übertragende Kontaktfläche zwischen Umschlingungsmittel (12) und Getriebescheiben (14, 15, 16, 17) zu vergrößern.
  16. Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschlingungsmittel (12) ein elastisch verformbarer Schichtverbund mit übereinander liegenden Materialschichten (12a, 12b, 12e) ist und eine oder mehrere der Materialschichten jeweils eine Metallbandlage (12a) und wenigstens eine andere der Materialschichten, vorzugsweise eine äußere Deckschicht des Umschlingungsmittels (12), eine Elastomerschicht (12e) ist.
  17. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Metallbandlagen (12a) quer zur Zugrichtung des Umschlingungsmittels (12) weisende Verankerungselemente, wie etwa Perforationen (12c), Vertiefungen oder Abragungen aufweist und Elastomermaterial der Elastomerschicht (12e) in die Verankerungselemente eingedrungen ist oder die Verankerungselemente umgibt.
  18. Antrieb nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Metallbandlagen (12a) Perforationen (12c) aufweisen, in denen Schmiermittel enthalten sein kann.
  19. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbandlagen (12a) Wicklungen eines Metallbands sind.
  20. Antrieb nach wenigstens einem der sechs vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Getriebescheiben (14, 15, 16, 17), vorzugsweise eine der sekundären Getriebescheiben (16, 17), axial beweglich ist, von einer Federeinrichtung (38, 39) mit Federkraft gegen das Umschlingungsmittel (12) gedrückt wird und eine Spanneinrichtung (40) vorgesehen ist, mittels der die Federkraft in Abhängigkeit von dem vom Umschlingungsmittel (12) übertragenen Drehmoment automatisch verändert wird, so dass sich die im Reibschluss übertragbare Reibkraft bei zunehmendem Drehmoment vergrößert, wobei das Drehmoment vorzugsweise in die Spanneinrichtung (40) eingeleitet wird.
  21. Antrieb nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (40) im Drehmomentfluss zwischen den Getriebescheiben (16, 17) und einer Welle (13) angeordnet ist und zumindest einen Teil des von ihr übertragenen Drehmoments in Einwirkung auf die Federeinrichtung (38, 39) bringt und dadurch die Federkraft verändert.
  22. Antrieb nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Spanneinrichtung (40) ein Spannglied (41) und ein Reaktionsglied (42) umfasst, – die Federeinrichtung (38, 39) am Spannglied (41) abgestützt ist, – das Spannglied drehunbeweglich mit den Getriebescheiben (16, 17) und das Reaktionsglied (42) drehunbeweglich mit einer relativ zu den Getriebescheiben (16, 17) drehbeweglichen Welle (13) verbunden ist, – das Spannglied (41) und das Reaktionsglied (42) miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente (43) in einem Eingriff sind, in dem eine Änderung des vom Umschlingungsmittels (12) übertragenen Drehmoments eine rotatorische Bewegung des Spannglieds (41) relativ zum Reaktionsglied (42) und dadurch eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  23. Antrieb nach wenigstens einem der drei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Spanneinrichtung (40) ein Spannglied (41) und ein Reaktionsglied (42) umfasst, – die Federeinrichtung (38, 39) am Spannglied (41) abgestützt ist, – das Spannglied (41) relativ zum Reaktionsglied (42) um eine Achse (U2) rotatorisch und längs der Achse (U2) translatorisch beweglich ist, – wobei eine rotatorische Relativbewegung eine translatorische Bewegung des Spannglieds (41) bewirkt, – und das Spannglied (41) und das Reaktionsglied (42) miteinander entweder direkt oder über ein oder mehrere optionale Übertragungselemente (43) in einem Eingriff sind, in dem eine Änderung eines um die Achse (U2) wirkenden Drehmoments eine rotatorische Relativbewegung des Spannglieds (41) und dadurch eine Veränderung der Federkraft bewirkt.
  24. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein stufenlos variables Getriebe (10), vorzugsweise das Umschlingungsgetriebe (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 23, umfasst und das variable Getriebe (10), vorzugsweise eine der primären Getriebescheiben (14, 15), mit einer Stelleinrichtung (3) gekoppelt und mittels der Stelleinrichtung (3) in Abhängigkeit von einer Stellgröße axial verstellbar ist, um das Übersetzungsverhältnis des variablen Getriebes (10), vorzugsweise den Abstand zwischen den primären Getriebescheiben (14, 15), verstellen zu können.
  25. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein stufenlos variables Getriebe (10), vorzugsweise das Umschlingungsgetriebe (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 23, umfasst und das variable Getriebe (10) über das drehbare Hohlglied (21; 51) mit den Planetenrädern (22; 52) gekoppelt ist.
  26. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein stufenlos variables Getriebe (10) umfasst, das Hohlglied (21; 51) einen Hohlgliedring (21a) und einen Hohlgliedsteg (21b) aufweist und über den Hohlgliedsteg (21b) auf einer Welle (13) des variablen Getriebes (10) Drehmoment übertragend abgestützt ist, wobei das variable Getriebe vorzugsweise das Umschlingungsgetriebe (10) nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 23 und die das Hohlglied (21; 51) abstützende Welle (13) eine mit den sekundären Getriebescheiben (16, 17) um die sekundäre Drehachse (U2) drehbare Sekundärwelle (13) des Umschlingungsgetriebes (10) ist.
  27. Antrieb nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Kopplungsring (61) um einen äußeren Umfang des Hohlglieds (51) erstreckt und der Kopplungsring (61) mit einem Kopplungsrad (60), vorzugsweise einem Kopplungsrad (60) eines stufenlos variablen Getriebes (10), in einem Reib- oder Wälzeingriff ist, in dem Drehmoment in das Planetengetriebe (50) eingeleitet oder aus dem Planetengetriebe (50) ausgeleitet werden kann, wobei sich in bevorzugter Ausführung radial zwischen dem Hohlgliedring (51) und dem Kopplungsring (61) ein Elastomerring (62) erstreckt.
  28. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass axial neben den Planetenrädern (52) weitere Planetenräder (52) um das Sonnenrad (53) angeordnet und mit dem Sonnenrad (53) jeweils in einem Reib- oder Zahneingriff sind, um Drehmoment zwischen dem Sonnenrad (53) und den weiteren Planetenrädern (52) zu übertragen, und das Sonnenrad (53) von den Planetenrädern (52) schwimmend gelagert wird.
  29. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwingungsdämpfer (8) vorgesehen ist, um Drehschwingungen des Sonnenrads (23; 53) oder des Rotors (31, 32) zu dämpfen, wobei der Schwingungsdämpfer (8) vorzugsweise drehunbeweglich mit dem Sonnenrad (23; 53) verbunden ist.
  30. Antrieb nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überlastsicherung, die vorzugsweise als Reibkupplung, beispielsweise Fliehkraftkupplung, ausgeführt ist, vorgesehen ist, die einen Antrieb des Rotors (31, 32) mit überhöhter Drehzahl verhindert, vorzugsweise den Rotor (31, 32) von dem Antrieb entkoppelt, wenn eine durch die Reibkupplung vorgegebene Maximaldrehzahl überschritten wird.
DE102013208660.1A 2013-05-10 2013-05-10 Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine Withdrawn DE102013208660A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013208660.1A DE102013208660A1 (de) 2013-05-10 2013-05-10 Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine
PCT/EP2014/059546 WO2014180982A2 (de) 2013-05-10 2014-05-09 Antrieb für einen verdichter zur erhöhung des ladedrucks einer brennkraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013208660.1A DE102013208660A1 (de) 2013-05-10 2013-05-10 Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102013208660A1 true DE102013208660A1 (de) 2014-11-13

Family

ID=50680055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013208660.1A Withdrawn DE102013208660A1 (de) 2013-05-10 2013-05-10 Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102013208660A1 (de)
WO (1) WO2014180982A2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170298957A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Superturbo Technologies Inc. Two-piece shaft assembly for driven turbocharger
RU215237U1 (ru) * 2022-06-23 2022-12-05 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Университет Имени Князя Александра Невского" Министерства Обороны Российской Федерации Устройство обеспечения приемистости двигателя военной автомобильной техники

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10914239B2 (en) * 2016-09-01 2021-02-09 Superturbo Technologies, Inc. High-speed section disconnect for driven turbocharger

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB206845A (en) 1922-11-09 1924-02-21 Heinrich Schneider Improvements in an internal combustion engine in combination with a gas-turbine driven by the exhaust gases of the engine and driving a compressor
DE398902C (de) 1923-01-30 1924-07-16 Fried Krupp Akt Ges Germaniawe Verbrennungskraftmaschinenanlage mit Leistungssteigerung
US2173595A (en) 1937-03-25 1939-09-19 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Turbine driven blower
US2344078A (en) 1939-05-23 1944-03-14 Brissonnet Pierre Transmission
US2468157A (en) 1946-09-24 1949-04-26 Napier & Son Ltd Internal-combustion engine power plant
US2585968A (en) 1944-02-21 1952-02-19 Schneider Brothers Company Turbosupercharged internal-combustion engine having hydraulic means to connect turbine to engine output shaft at high load
GB718100A (en) 1951-05-17 1954-11-10 Napier & Son Ltd Improvements in or relating to compound power plants
US2769303A (en) 1953-05-14 1956-11-06 Studebaker Packard Corp Split path transmission and supercharger drive
GB2155542A (en) 1984-03-06 1985-09-25 Austin Rover Group I.C. Engine supercharger driven via a variable ratio transmission
EP0380793A1 (de) 1989-01-28 1990-08-08 Karl-Nikolaus Dr. Regar Mechanisch angetriebener Verdichter für eine Brennkraftmaschine
US5713204A (en) 1992-04-25 1998-02-03 814405 Ontario Limited Turbo compounder
DE19900010C2 (de) * 1999-01-02 2001-03-01 Reishauer Ag Spielfreies Reibradgetriebe
WO2002064997A1 (en) 2001-02-14 2002-08-22 Roulunds Rotrex A/S Planet gear and use thereof
DE102005013939A1 (de) * 2005-03-26 2006-09-28 Daimlerchrysler Ag Planetengetriebe, insbesondere für ein Lenksystem
US20100031935A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Vandyne Ed Super-turbocharger having a high speed traction drive and a continuously variable transmission
US20110034295A1 (en) 2009-08-05 2011-02-10 Brinks Barry T High speed and continuously variable traction drive

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1603918A (en) * 1977-06-29 1981-12-02 Lely Nv C Van Der Chain for a chain transmission
GB2034421A (en) * 1978-11-16 1980-06-04 Cam Gears Ltd Expanding-pulley gearing
JPS61266844A (ja) * 1985-05-18 1986-11-26 Honda Motor Co Ltd トルク伝導装置用積層金属ベルト
FR2592122B1 (fr) * 1985-12-23 1988-02-19 Microbo Sa Reducteur de vitesse
DE10000221A1 (de) * 2000-01-05 2001-07-12 Bosch Gmbh Robert Stellglied für eine Fahrzeug-Lenkvorrichtung
GB0002126D0 (en) * 2000-01-31 2000-03-22 Hanson Transmissions Internati Planetary gear stage
JP3934336B2 (ja) * 2000-12-21 2007-06-20 住友重機械工業株式会社 単純遊星歯車機構のバックラッシ低減方法及び同機構の製造方法
DE112009000902A5 (de) * 2008-04-29 2011-01-20 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Kegelscheibenumschlingungsgetriebe
JP5429119B2 (ja) * 2010-09-16 2014-02-26 アイシン精機株式会社 遊星歯車装置
US8777802B2 (en) * 2011-04-29 2014-07-15 General Electric Company Gear system and method for using same

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB206845A (en) 1922-11-09 1924-02-21 Heinrich Schneider Improvements in an internal combustion engine in combination with a gas-turbine driven by the exhaust gases of the engine and driving a compressor
DE398902C (de) 1923-01-30 1924-07-16 Fried Krupp Akt Ges Germaniawe Verbrennungskraftmaschinenanlage mit Leistungssteigerung
US2173595A (en) 1937-03-25 1939-09-19 Maschf Augsburg Nuernberg Ag Turbine driven blower
US2344078A (en) 1939-05-23 1944-03-14 Brissonnet Pierre Transmission
US2585968A (en) 1944-02-21 1952-02-19 Schneider Brothers Company Turbosupercharged internal-combustion engine having hydraulic means to connect turbine to engine output shaft at high load
US2468157A (en) 1946-09-24 1949-04-26 Napier & Son Ltd Internal-combustion engine power plant
GB718100A (en) 1951-05-17 1954-11-10 Napier & Son Ltd Improvements in or relating to compound power plants
US2769303A (en) 1953-05-14 1956-11-06 Studebaker Packard Corp Split path transmission and supercharger drive
GB2155542A (en) 1984-03-06 1985-09-25 Austin Rover Group I.C. Engine supercharger driven via a variable ratio transmission
EP0380793A1 (de) 1989-01-28 1990-08-08 Karl-Nikolaus Dr. Regar Mechanisch angetriebener Verdichter für eine Brennkraftmaschine
US5713204A (en) 1992-04-25 1998-02-03 814405 Ontario Limited Turbo compounder
DE19900010C2 (de) * 1999-01-02 2001-03-01 Reishauer Ag Spielfreies Reibradgetriebe
WO2002064997A1 (en) 2001-02-14 2002-08-22 Roulunds Rotrex A/S Planet gear and use thereof
DE102005013939A1 (de) * 2005-03-26 2006-09-28 Daimlerchrysler Ag Planetengetriebe, insbesondere für ein Lenksystem
US20100031935A1 (en) * 2008-08-05 2010-02-11 Vandyne Ed Super-turbocharger having a high speed traction drive and a continuously variable transmission
US20110034295A1 (en) 2009-08-05 2011-02-10 Brinks Barry T High speed and continuously variable traction drive

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170298957A1 (en) * 2016-04-14 2017-10-19 Superturbo Technologies Inc. Two-piece shaft assembly for driven turbocharger
US10539159B2 (en) * 2016-04-14 2020-01-21 Superturbo Technologies, Inc. Two-piece shaft assembly for driven turbocharger
RU215237U1 (ru) * 2022-06-23 2022-12-05 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования "Военный Университет Имени Князя Александра Невского" Министерства Обороны Российской Федерации Устройство обеспечения приемистости двигателя военной автомобильной техники

Also Published As

Publication number Publication date
WO2014180982A3 (de) 2014-12-31
WO2014180982A2 (de) 2014-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1866538B1 (de) Verbundgetriebe
DE10059101B4 (de) Antriebssystem
DE112012000506B4 (de) Drehmomentstarker Traktionsantrieb
DE19941705A1 (de) Antriebsstrang
DE10243533A1 (de) Antriebsanordnung
DE60019772T2 (de) Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis und einstellbarer Ventailsteuerung
DE10145478B4 (de) Hubkolbenmaschine mit umlaufendem Zylinder
WO2011150911A2 (de) Drehschwingungsdämpfer
EP2911903A1 (de) Hybridantriebsmodul und antriebsstrang
DE102005034679A1 (de) Steuern der Trägheitsmomentreaktion mit wahlweise in Eingriff bringbarer gegenläufig drehender Komponente
WO2012116787A1 (de) Turbo-compound-system, insbesondere eines kraftfahrzeugs
AT512443B1 (de) Antriebstrang
DE102019135018A1 (de) Drehmomentübertragungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
EP3201437B1 (de) Verbrennungsmotor
EP3483478B1 (de) Rädertrieb
DE102013208660A1 (de) Antrieb für einen Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks einer Brennkraftmaschine
WO2007115562A2 (de) Hubkolbenmaschine
WO2020030215A1 (de) Antriebssystem mit darin vorgesehener tilgeranordnung
DE102012216499A1 (de) Zwei-Wellen-CVT
DE10058885A1 (de) Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Ausgleichswelle
CH664193A5 (de) Abgasbetriebener rotationskolbenlader.
DE102016212994A1 (de) Kupplungseinheit, Hybridmodul und Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug
WO2015010841A1 (de) Planetengetriebe
DE102015000244B4 (de) Antriebsvorrichtung zur stufenlos variablen veränderung einer ab- und/oder antriebsdrehzahl
WO2015139912A1 (de) Drehschwingungsdämpfungsanordnung für den antriebsstrang eines fahrzeugs

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R120 Application withdrawn or ip right abandoned