DE19613291A1 - Antriebsvorrichtung für Nebenaggregate von Maschinen - Google Patents

Antriebsvorrichtung für Nebenaggregate von Maschinen

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    • F16H3/48Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
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    • F02B67/04Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.
Aus der DE-28 01 812 A1 ist eine Vorrichtung zum Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Hierbei ist zwischen einer Kurbelwelle und einer die Nebenaggregate antreibenden, starr mit dem Hohlrad verbundenen Riemenscheibe ein zwischen zwei Übersetzungsverhältnissen um­ schaltbares Planetengetriebe angeordnet, von welchem das drehbar auf der Kurbelwelle gelagerte Sonnenrad mittels einer elektromagnetischen Kupplung festbremsbar ist. In einer ersten, die Nebenaggregate direkt antreibenden Stellung ist das Sonnenrad festgebremst, sodaß der Antrieb der Nebenaggregate von der Kurbelwelle aus über den fest mit dieser verbundenen Planetenträger, den Planetenrädern und dem Hohlrad erfolgt. In einer zweiten Stellung, in welcher das Sonnenrad freigegeben ist und der Antrieb der Nebenaggregate mit einer niedrigeren Drehzahl erfolgt, nimmt die Kurbelwelle unter Zwischenschaltung einer Einwegkupplung das Sonnenrad mit, welches seinerseits über die Planetenräder das Hohlrad antreibt.
Die Ansteuerung der elektromagnetischen Kupplung kann dabei in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern erfolgen. Diese können beispielsweise die Brennkraftma­ schinendrehzahl, eine Kühlflüssigkeitstemperatur, eine Lufttemperatur oder die Be­ triebsspannung einer Batterie eines Kraftfahrzeuges sein.
Der vorgenannte Stand der Technik ist von vergleichsweise hohem mechanischen Aufwand und benötigt in axialer Erstreckung einen erheblichen Bauraum. So ist beispielsweise das Sonnenrad mittels eines Nadellagers und des genannten Freilaufes auf der Kurbelwelle gelagert und das Hohlrad stützt sich mittels zweier Kugellager auf dem Sonnenrad bzw. dem Planetenträger ab.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Antriebsvorrichtung zu schaffen, welche unter Beibehaltung der Funktion von einfachem, kostengünstigen Aufbau ist und einen geringen Bauraum benötigt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen benannt.
Wenn bei einer gattungsgemäßen Antriebsvorrichtung mit einem zwischen zwei Überset­ zungsverhältnissen umschaltbaren Planetengetriebe in der freigebenden Stellung der Kupplung der Planetenträger und das Hohlrad aneinander gekoppelt sind, so bedeutet dies, daß das Hohlrad das Glied des Planetengetriebes ist, welches von der Kupplung freigegeben bzw. arretiert wird. Hierdurch ist eine vergleichsweise einfache Anordnung möglich, da das Sonnenrad unmittelbar auf der Antriebswelle angeordnet sein kann. Die Nutzung der ohnehin erforderlichen Planetenräder zur Herstellung des Reibschlusses macht ein hierfür sonst erforderliches, separates Bauteil überflüssig.
Vorzugsweise weist die Kupplung eine auf gegenüberliegenden Seiten Reibbeläge tra­ gende Kupplungsscheibe auf. Die bauliche Einheit aus Planetenträger und Riemenscheibe nimmt zugleich die Planetenradachsen auf. Hierdurch ist eine insbesondere axial kurzbau­ ende Anordnung gewährleistet. Die die Kupplungsscheibe durchsetzenden und im Hohlrad fest gelagerten Bolzen stützen dabei beispielsweise als Tellerfedern oder Schraubenfedern ausgebildete Druckfedern derart ab, daß die Kupplungsscheibe mit einem ersten Reibbelag den Reibschluß zwischen Planetenträger und Hohlrad bewerkstelligt.
Die Kupplung kann beispielsweise als elektromagnetische Kupplung ausgebildet sein, wel­ che in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern den vorgenannten Reibschluß aufhe­ bend und die Kupplungsscheibe auf den Bolzen gegen den Druckfedern verschiebend, diese in eine zweite, das Hohlrad gegenüber einem Maschinengehäuse arretierende Stellung bringt.
Die Betätigung der Kupplung kann dabei durch verschiedenartige Stellglieder erfolgen, so beispielsweise an Stelle der Elektromagneten durch eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Kolben-Zylindereinheit, welche verschiebend auf die Kupplungsscheibe wirkt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung. Die Zeichnung zeigt nur den hier interessierenden Bereich eines vorderen Abschnittes einer als Kurbelwelle 1 ausgebildeten Abtriebswelle einer Brennkraftmaschine. Auf dieser Kurbelwelle 1 ist unmittelbar ein Sonnenrad 2 eines insgesamt mit 3 bezeichneten Plane­ tengetriebes angeordnet. Planetenräder 4 sind auf Planetenradachsen 5 eines Plane­ tenträgers 6 gelagert, wobei diese Planetenräder 4 in einem Hohlrad 7 kämmen. Der Planetenträger 6 erstreckt sich im wesentlichen von den Planetenradachsen 5 ausge­ hend radial nach außen und trägt einstückig eine das Hohlrad 7 koaxial umfassende Rie­ menscheibe 8, auf welcher ein Keilriemen 9 zum Antrieb von Nebenaggregaten läuft. Das Hohlrad 7 weist auf der vom Planetenträger 6 abgewandten Seile abragende Bolzen 10 auf, welche eine Kupplungsscheibe 11 durchsetzen, die Teil einer Kupplung 12 ist.
Diese weist mindestens einen Elektromagneten 13 auf, der mittels einer Stütze 14 gehäusefest an der Brennkraftmaschine abgestützt ist und als Bremse für die Kupp­ lungsscheibe 11 wirkt.
Zur Umschaltung zwischen zwei Übersetzungsverhältnissen von der Kurbelwelle 1 auf den Planetenträger 6 wird der Elektromagnet 13 von einer Schaltung 15 in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern bestromt. Solche Parameter können beispielsweise die Brenn­ kraftmaschinendrehzahl oder die Spannung eines Bordnetzes eines mit der Brennkraft­ maschine ausgerüsteten Kraftfahrzeuges sein.
In einer ersten, unbestromten, die Kupplung 12 freigebenden Stellung 16 liegt die Kupp­ lungsscheibe 11 mittels eines ersten Reibbelages 17 an den Planetenrädern 4 an und verbindet somit Planetenträger 6 und Hohlrad 7 reibschlüssig miteinander.
Der hierfür notwendige Anpressdruck wird mittels als Tellerfedern 18 ausgebildeten Druck­ federn bereitgestellt, welche sich einerseits auf der vom Reibbelag 17 abgewandten Seite der Kupplungsscheibe 11, andererseits an Anschlägen 19 der die Kupplungsscheibe 11 durchsetzenden Bolzen 10 abstützen. In dieser ersten Stellung 16 läuft der Planetenträger 6 gemeinsam mit den Planetenrädern 4 und dem Hohlrad 7 mit der Drehzahl der Kurbel­ welle 1 um.
Ab einer bestimmten Brennkraftmaschinendrehzahl kann es sinnvoll sein, die Nebenag­ gregate mit einer geringeren Drehzahl anzutreiben. Zu diesem Zweck wird zur Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses die Kupplungsscheibe 11 durch Bestromung des Elektro­ magneten 12 in eine zweite, den Planetenträger 6 arretierende Stellung 20 verschoben. Hierbei wird durch die wirkenden elektromagnetischen Kräfte ein geringfügiger Spalt zwi­ schen einem zweiten Reibbelag 21 und der Stütze 14 überwunden, wobei die Kupplungs­ scheibe 11 gegenüber den Bolzen 10 axial verschoben wird.
Durch das nun arretierte Hohlrad 7 wird die Drehbewegung des Sonnenrades 2 über die rotierenden Planetenräder 4 mit reduzierter Drehzahl auf den Planetenträger 6 und damit auf die Riemenscheibe 8 übertragen.
Die Erfindung ist nicht notwendigerweise auf das gezeigte und erläuterte Ausführungsbei­ spiel beschränkt.
So können an Stelle des einen Elektromagneten 13 mehrere Elektromagneten auf einem Kreisumfang benachbart zum zweiten Reibbelag 21 angeordnet sein.
An Stelle der elektromagnetischen Betätigung kann beispielsweise eine pneumatisch oder hydraulisch betätigte Kolben-Zylindereinheit etwa mittig an der Kupplungsscheibe 11 an­ greifen und diese verschieben.
Des weiteren kann die Kupplung 12 bei entsprechenden Einbauverhältnissen auf der der Kurbelwelle 1 zugewandten Seite des Planetengetriebes 3 angeordnet sein. Dement­ sprechend befindet sich dann die Verbindung von Planetenradachsen 5 zur Riemenscheibe 9 auf der von der Kurbelwelle 1 abgewandten Seite. Die Riemenscheibe 9 kann in diesem Fall auf der von der Kurbelwelle 1 abgewandten Seile vollständig geschlossen sein und hierdurch als Gehäuse des Planetengetriebes 3 dienen. Weiterhin kann für diesen Fall die Stütze 14 derart gestaltet sein, daß sie bei Versagen des Keilriemens 9 dessen Eindringen in einen benachbart angeordneten Zahnriementrieb verhindert.
Des weiteren kann es für einen geringeren und gleichmäßigeren Verschleiß des ersten Reibbelages 17 sinnvoll sein, diesen nicht direkt auf den Planetenrädern 4 laufen zu lassen, sondern auf einem zwischen den Planetenrädern 4 und diesem Reibbelag 17 angeordneten Anlaufring.

Claims (8)

1. Antriebsvorrichtung für Nebenaggregate von Maschinen, insbesondere von Brenn­ kraftmaschinen, mit einem zwischen Maschine und Nebenaggregat angeordneten, zwischen zwei Übersetzungsverhältnissen in Abhängigkeit von Parametern der Maschine umschaltbaren Planetengetriebe (3), wobei eine Abtriebswelle (1) der Maschine in antreibender Verbindung mit einem Son­ nenrad (2) steht, welches unter Zwischenschaltung von an einem Planetenträger (6) gelagerten Planetenrädern (4) auf ein Hohlrad (7) wirkt, und mit einer in Abhängigkeit der Parameter ansteuerbaren Kupplung (12), welche ein Glied des Planetengetriebes (3) zwecks Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses freigibt bzw. arretiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Nebenaggregate antreibende Riemenscheibe (8) starr mit dem Planetenträger (6) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Planetenträger (6) im wesentlichen von die Planetenräder (4) lagernden Planetenradachsen (5) ausgehend radial erstreckt, wobei die Riemenscheibe (8) koaxial zum Hohlrad (7) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (12) eine in die freigebende (16) bzw. die arretierende Stellung (20) bringbare Kupplungsscheibe (11) aufweist, welche synchron an das Hohlrad (7) gekoppelt in der freigebenden Stellung (16) den Planetenträger (6) und das Hohlrad (7) reibschlüssig aneinander koppelt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsscheibe (11) zwei Reibbeläge (17, 21) trägt, von welchen der erste (17) den Reibschluß mit dem Hohlrad (7) bewirkt und der zweite (21) in arretierender Stellung (20) der Kupp­ lung (12) das Hohlrad (7) reibschlüssig an ein Gehäuse der Maschine koppelt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (7) die Kupplungsscheibe (11) durchsetzende Bolzen (10) trägt, auf welcher diese in axialer Richtung in die Stellungen (16, 21) verschiebbar gelagert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (10) auf der den zweiten Reibbelag (21) tragenden Seite der Kupplungsscheibe (11) mit einem auf diese wirkende Druckfedern (18) abstützenden Anschlag (19) versehen ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei Betätigung der Kupplung (12) die Kupplungsscheibe (11) unter Verschiebung gegenüber den Bolzen (10) die Druckfedern (18) spannt bzw. von diesen verschoben wird.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (12) mindestens einen maschinenfest gestützten Elektromagneten (12) aufweist, welcher in Abhängigkeit der Parameter die Kupplungsscheibe (11) aus der freigebenden Stellung (16) gegen die Druckfedern (18) in die arretierende Stellung (20) verschiebt.
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