DE19808048A1 - Umlaufgetriebe zum Antrieb eines Kühlerlüfters - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Umlaufgetriebe zum Antrieb eines Kühlerlüfters einer Brenn­ kraftmaschine mittels der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, welches ein festste­ hendes Sonnenrad und einen von der Kurbelwelle antreibbaren Planetenradträger hat, auf welchem ein Planetenrad drehbar gelagert ist.

Ein Umlaufgetriebe der vorstehenden Art ist Gegenstand der WO 94/04801. Das in die­ ser Schrift gezeigte Umlaufgetriebe ist als übliches Planetengetriebe ausgebildet und weist ein Hohlrad auf, welches über eine Flüssigkeits-Reibungskupplung mit dem anzu­ treiben den Kühlerlüfter verbunden ist. Der Planetenträger weist Planetenräder auf, wel­ che gleichzeitig in der Verzahnung des Sonnenrades und des Hohlrades kämmen. Er wird unmittelbar von der Kurbelwelle angetrieben, während das Sonnenrad über eine Bremse mit einem stehenden Bauteil verbindbar ist. Bei stillstehendem Sonnenrad über­ setzt das Umlaufgetriebe ins Schnellere, so daß der Kühlerlüfter auch bei niedriger Mo­ tordrehzahl eine hohe Kühlleistung zu bewirken vermag. Zur Regelung der Kühlleistung wird verbrauchsorientiert, wie bei vergleichbaren Getriebeanordnungen üblich, die Flüs­ sigkeits-Reibungskupplung mehr oder weniger mit einem viskosen Scherfluid gefüllt, so daß mehr oder weniger Schlupf entsteht. Zusätzlich erlaubt es das Umlaufgetriebe nach dieser Schrift, die Drehzahl des Kühlerlüfters durch das Abbremsen oder Freigeben des Sonnenrades zu verändern.

Bei dem bekannten Umlaufgetriebe erfolgt die Kraftübertragung über ineinanderkäm­ mende Zähne. Abtriebsseitig ist die Abtriebswelle mit dem Hohlrad und dem umlaufen­ den Gehäuse und daher mit relativ schweren und durchmessergroßen Bauteilen ver­ bunden. Diese haben zwangsläufig eine große Massenträgheit. Dadurch führen Dreh­ schwingungen, wie sie insbesondere bei Dieselmotoren infolge von Drehmoment­ schwankungen von der Kurbelwelle in das Umlaufgetriebe eingeleitet werden, zu hohen dynamischen Zusatzkräften auf der Abtriebsseite des Umlaufgetriebes.

Die Herstellung eines solchen, als Planetengetriebe ausgebildeten Umlaufgetriebes ist relativ teuer, weil die Verzahnungen mit hoher Präzision gefertigt und die einzelnen Ge­ triebekomponenten sehr genau zueinander ausgerichtet sein müssen. Trotz der hohen Fertigungskosten befriedigt das Umlaufgetriebe nicht voll, weil in der Praxis immer wie­ der Klappergeräusche zu beobachten sind. Diese rühren von den genannten Drehmo­ mentschwankungen her, welche zu einem Aufeinanderschlagen der Zähne des Umlauf­ getriebes führen. Abgesehen von den störenden Klappergeräuschen kommt es dadurch zu einem erhöhten Verschleiß des Umlaufgetriebes und nachgeschalteter Bauteile, ins­ besondere der Lagerung des Kühlerlüfters. Eine Dämpfung solcher Drehschwingungen mittels Drehschwingungsdämpfer kommt meist aus Kostengründen nicht in Frage.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Umlaufgetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß abtriebsseitig möglichst geringe Drehschwingungen auftreten und daß das Umlaufgetriebe insgesamt möglichst kostengünstig herstellbar ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Planetenrad drehfest mit einem weiteren, zu ihm koaxial angeordneten Planetenrad verbunden ist und daß das weitere Planetenrad getrieblich Verbindung mit einem koaxial zu dem Planetenradträger auf der Innenseite der Umlaufbahn des weiteren Planetenrades angeordneten Ab­ triebsrad einer den Kühlerlüfter antreibenden Abtriebswelle hat.

Bei einem solchen Umlaufgetriebe wird auf ein Hohlrad gänzlich verzichtet. Während bei dem Planetengetriebe nach dem Stand der Technik die in dem feststehenden Son­ nenrad kämmenden Planetenräder das Hohlrad antreiben und dieses mit der Ab­ triebsseite verbunden ist, treibt gemäß der Erfindung das Planetenrad über das weitere Planetenrad ein koaxial zu dem Planetenträger angeordnetes Abtriebsrad auf der Ab­ triebswelle an. Auf der Abtriebsseite weist das erfindungsgemäße Umlaufgetriebe des­ halb statt des umlaufenden Gehäuses und des umlaufenden Hohlrades nur ein relativ durchmesserkleines Abtriebsrad auf, so daß die dort vorhandenen Bauteile eine wesent­ lich geringere Massenträgheit haben und deshalb durch Drehschwingungen wesentlich geringere dynamische Zusatzkräfte auftreten. Weil bei dem erfindungsgemäßen Um­ laufgetriebe weniger Drehschwingungskräfte über Verzahnungen übertragen werden müssen, wird das Umlaufgetriebe insgesamt geringer mit dynamischen Zusatzkräften beansprucht, so daß es einfacher gestaltet sein kann. Bei dem erfindungsgemäßen Um­ laufgetriebe wird genau wie bei dem eingangs genannten Planetengetriebe der An­ triebsdrehzahl eine im Getriebe erzeugte, von der Antriebsdrehzahl abgeleitete zweite Drehzahl gleichsinnig überlagert, was für das Getriebe eine Minderleistung bedeutet, so daß es weniger beansprucht ist als ein übliches Übersetzungsgetriebe.

Das Planetenrad könnte über ein Zwischenrad in das feststehende Sonnenrad eingrei­ fen. Besonders kostengünstig ist das erfindungsgemäße Umlaufgetriebe herstellbar, wenn das Sonnenrad mittels eines Kettentriebs mit dem Planetenrad verbunden ist.

Ein solcher Kettentrieb bietet gegenüber Stirnradgetrieben den Vorteil, daß die bei Ket­ tentrieben erforderlichen Kettenräder kostengünstiger herzustellen sind und weniger exakt zueinander ausgerichtet sein müssen als die Zahnräder bei Stirnradgetrieben. Ket­ tentriebe haben zwar den generellen Nachteil, daß die erforderlichen Ketten bei höhe­ ren zu übertragen den Kräften relativ breit ausgebildet sein müssen, um solche Kräfte zu übertragen, so daß der Kettentrieb insgesamt unerwünscht groß baut. Da bei dem er­ findungsgemäßen Umlaufgetriebe der Kettentrieb jedoch nur die für die Überlagerung der Antriebsdrehzahl erforderliche Leistung übertragen muß, genügt eine eingliedrige Kette. Wollte man zum Antrieb eines Kühlerlüfters für die Brennkraftmaschine eines Lastkraftwagens ein übliches Übersetzungsgetriebe mit Kettentrieben verwenden, müß­ te man fünfreihige Ketten verwenden, so daß ein Kettentrieb etwa 50 mm breit würde, was bei einem Getriebe mit zwei Kettentrieben allein für die Kettentriebe zu einer Breite von 100 mm führen würde.

Abgesehen davon, daß durch den Kettentrieb die Herstellungskosten des erfindungs­ gemäßen Umlaufgetriebes sich verringern, bietet der Kettentrieb den Vorteil, daß auf­ tretende Drehschwingungen gedämpft werden.

Konstruktiv besonders einfach ist das Umlaufgetriebe gestaltet, wenn der Planetenradt­ räger einen von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebsflansch hat, welcher exzentrisch einen Lagerzapfen zur Lagerung des Planetenrades und des mit diesem drehfest ver­ bundenen, weiteren Planetenrades aufweist.

Da zwischen dem Planetenrad und dem Abtriebsrad eine Umkehr des Drehsinns erfol­ gen muß, kann man das Umlaufgetriebe dadurch besonders einfach gestalten, daß das weitere Planetenrad und das Abtriebsrad als unmittelbar miteinander kämmende Zahn­ räder ausgebildet sind.

Alternativ ist es jedoch auch möglich, daß das weitere Planetenrad und das Abtriebsrad jeweils als Kettenrad ausgebildet sind und die getriebliche Verbindung zwischen dem weiteren Planetenrad und dem Abtriebsrad durch einen Umkehrkettentrieb erfolgt. Ein solches Umlaufgetriebe dämpft durch die beiden Kettentriebe Drehschwingungen ganz besonders gut.

Der Umkehrkettentrieb kann unterschiedlich gestaltet sein. Eine für das Umlaufgetriebe besonders kompakte Ausführungsform ist gegeben, wenn der Umkehrkettentrieb auf einem weiteren Lagerzapfen des Planetenträgers parallel zu dem weiteren Planetenrad ein Spannrad aufweist und wenn der Umkehrkettentrieb eine Kette hat, welche mit ei­ nem ersten Kettenbereich von dem Spannrad über das Abtriebsrad zu dem weiteren Planetenrad und von dort außenseitig zu diesem Bereich mit einem weiteren Bereich zu­ rück zu dem Spannrad führt.

Der nicht kraftbeanspruchte, lediglich zurückgeführte Bereich der Kette ist gut geführt und vor einem Kontakt mit dem übrigen, in entgegengesetzte Richtung sich bewegen­ den Bereich der Kette geschützt, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfin­ dung der Planetenträger eine auf der dem Spannrad und dem weiteren Planetenrad zugewandten Seite eine zwischen die beiden Bereiche der Ketten greifende Kettenfüh­ rung hat.

Zur weiteren Vereinfachung des konstruktiven Aufbaus des Umlaufgetriebes trägt es bei, wenn die Abtriebswelle drehbar in einem von ihr durchdrungenen Sonnenradträger gelagert ist, welcher einen radialen Hebel zur Fixierung an einem feststehenden Bauteil aufweist.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umlaufgetriebes in per­ spektivischer Explosionsdarstellung und ohne Gehäuse,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Umlaufgetriebe nach Fig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des Umlaufge­ triebes.

Die Fig. 1 zeigt einen als Antriebsflansch gestalteten Planetenradträger 1, welcher zur drehfesten Anordnung auf einer nicht gezeigten Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eines Nutzkraftwagens ausgebildet ist. Dieser Planetenradträger 1 hat exzentrisch zu seiner Drehachse zwei Lagerzapfen 2, 3. Der Lagerzapfen 2 dient der drehbaren, koaxia­ len Lagerung zweier Planetenräder 4 und 5. Diese beiden Planetenräder 4, 5 sind dreh­ fest miteinander verbunden, so daß sie sich nur synchron auf dem Lagerzapfen 2 zu drehen vermögen.

Unterhalb des Planetenrades 5 ist ein Abtriebsrad 6 auf einer Abtriebswelle 7 darge­ stellt, welche zum Verbinden mit einer nicht gezeigten Flüssigkeits-Reibungskupplung eines Kühlerlüfters ausgebildet ist. Das Abtriebsrad 6 und das weitere Planetenrad 5 sind durch einen Umkehrkettentrieb 8 getrieblich miteinander verbunden. Hierzu sitzt dreh­ bar auf dem Lagerzapfen 3 ein Spannrad 9, so daß eine Kette 10 von dem weiteren Planetenrad 5 und dem dazu parallel angeordneten Spannrad 9 umgelenkt wird. Diese Kette 10 führt mit einem zwischen dem Spannrad 9 und dem Planetenrad 5 liegenden Bereich 11 über das Abtriebsrad 6, während ein weiterer Bereich 12 der Kette 10 paral­ lel zu dem ersten Bereich 11 verläuft und von diesem durch eine Kettenführung 13 ge­ trennt wird, die bogenförmig am Planetenradträger 1 an geformt ist und zwischen die beiden Bereiche 11, 12 der Kette 10 greift.

Im rechten Teil der Fig. 1 erkennt man einen Sonnenradträger 14, welcher ein Sonnen­ rad 15 trägt und einen radialen Hebel 16 aufweist. Dieser Hebel 16 dient dazu, den Sonnenradträger 14 drehfest mit einem feststehenden Bauteil zu verbinden. Das Son­ nenrad 15 ist ebenso wie das Planetenrad 4 als Kettenrad ausgebildet, so daß ein Ket­ tentrieb 17 das Planetenrad 4 und das Sonnenrad 15 miteinander verbinden kann. Hier­ durch ergibt sich, daß bei gleichem Durchmesser des Sonnenrades 15 und des Planeten­ rades 4 das Planetenrad 4 während seiner Umlaufbewegung absolut keine Drehbewe­ gung ausführt. Durch Durchmesserunterschiede kann man jedoch auch eine entspre­ chende Drehbewegung während der Umlaufbewegung erzeugen.

Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 zeigt, daß der Planetenträger 1 Teil eines Gehäu­ ses 18 ist, welches von der dem Planetenradträger 1 abgewandten Seite von einem De­ ckel 19 verschlossen ist. In diesem Deckel 19 ist der Sonnenradträger 14 mittels eines Lagers 20 gelagert. Der Sonnenradträger 14 seinerseits lagert mittels eines Lagers 21 die Abtriebswelle 7. Die Fig. 2 zeigt zugleich die übrigen, in Fig. 1 dargestellten Bauteile des Umlaufgetriebes, insbesondere das Sonnenrad 15 und das Planetenrad 4 sowie das weitere Planetenrad 5 und das drehfest auf der Abtriebswelle 7 angeordnete Abtriebs­ rad 6.

Im Betrieb laufen der Planetenradträger 1 und das Gehäuse 18 mit dem Deckel 19 mit der Kurbelwellendrehzahl um. Das Sonnenrad 15 wird mittels des Hebels 16 auf eine Drehzahl 0 gehalten. Diese wird über den Kettentrieb 17 auf das Planetenrad 4 übertra­ gen, wobei eine Drehzahländerung durch Wahl unterschiedlicher Zähnezahl bei dem Sonnenrad 15 und dem Planetenrad 4 möglich ist. Das weitere Planetenrad 5 besitzt die gleiche Drehzahl wie das Planetenrad 4. Diese Drehzahl wird mittels des Umkehrketten­ triebs 8 auf das Abtriebsrad 6 übertragen. Hierdurch wird dem Abtriebsrad 6 eine Dreh­ zahl überlagert, welche die Kurbelwellendrehzahl erhöht, so daß die Abtriebswelle 7 mit höherer Drehzahl rotiert als die Kurbelwelle.

Die Ausführungsform nach Fig. 3 unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Aus­ führungsform dadurch, daß das Abtriebsrad 6 und das weitere Planetenrad 5 als unmit­ telbar miteinander kämmende Zahnräder ausgebildet sind, so daß der in Fig. 1 gezeig­ te Umkehrkettentrieb 8 unnötig wird. Genau wie bei dem zuvor erläuterten Ausfüh­ rungsbeispiel ist jedoch der Kettentrieb 17 vorgesehen, durch welchen das Sonnenrad 15 getrieblich mit dem Planetenrad 4 verbunden ist. Man könnte allerdings auch auf diesen Kettentrieb 17 verzichten und zwischen dem Planetenrad 4 und dem Sonnenrad 15 ein nicht gezeigtes Zwischenrad anordnen, welches im Sonnenrad 15 und in dem Planetenrad 4 kämmt.

Claims (8)

1. Umlaufgetriebe zum Antrieb eines Kühlerlüfters einer Brennkraftmaschine mittels der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, welches ein feststehendes Sonnenrad und einen von der Kurbelwelle antreibbaren Planetenradträger hat, auf welchem ein Planetenrad drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (4) drehfest mit einem weiteren, zu ihm koaxial angeordneten Planetenrad (5) verbunden ist und daß das weitere Planetenrad (5) getrieblich Ver­ bindung mit einem koaxial zu dem Planetenradträger (1) auf der Innenseite der Umlaufbahn des weiteren Planetenrades (5) angeordneten Abtriebsrad (6) einer den Kühlerlüfter antreibenden Abtriebswelle (7) hat.

2. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (15) mittels eines Kettentriebs (17) mit dem Planetenrad (4) ver­ bunden ist.

3. Umlaufgetriebe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (1) einen von der Kurbelwelle antreibbaren Antriebs­ flansch hat, welcher exzentrisch einen Lagerzapfen (2) zur Lagerung des Plane­ tenrades (4) und des mit diesem drehfest verbundenen, weiteren Planetenrades (5) aufweist.

4. Umlaufgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Planetenrad (5) und das Abtriebsrad (6) als unmittelbar miteinander kämmende Zahnräder ausgebildet sind.

5. Umlaufgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Planetenrad (5) und das Abtriebsrad (6) jeweils als Kettenrad aus­ gebildet sind und die getriebliche Verbindung zwischen dem weiteren Planetenrad (5) und dem Abtriebsrad (6) durch einen Umkehrkettentrieb (8) erfolgt.

6. Umlaufgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrkettentrieb (8) auf einem weiteren Lagerzapfen (3) des Planetenträ­ gers (1) parallel zu dem weiteren Planetenrad (5) ein Spannrad (9) aufweist und daß der Umkehrkettentrieb (8) eine Kette (10) hat, welche mit einem ersten Kettenbe­ reich (11) von dem Spannrad (9) über das Abtriebsrad (6) zu dem weiteren Plane­ tenrad (5) und von dort außenseitig zu diesem Bereich (11) mit einem weiteren Be­ reich (12) zurück zu dem Spannrad (9) führt.

7. Umlaufgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (1) eine auf der dem Spannrad (9) und dem weiteren Planetenrad (5) zugewandten Seite eine zwischen die beiden Bereiche (11, 12) der Kette (10) greifende Kettenführung (13) hat.

8. Umlaufgetriebe nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (7) drehbar in einem von ihr durchdrungenen Sonnenradträger (14) gelagert ist, welcher einen radialen Hebel (16) zur Fixierung an einem festste­ henden Bauteil aufweist.