DE19841590A1 - Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor in einem Nutzfahrzeug wie Lastkraftwagen, Omnibus. Diese kennzeichnet sich durch die Zusammenfassung eines ein- oder zweistufigen Planetengetriebes (3) mit wenigstens zwei verschiedenen Nebenaggregaten (4, 5; 25, 26) zu einem vormontiert an der Brennkraftmaschine (1) befestigten Modul (2), wobei das eine Nebenaggregat (4) an der einen Stirnseite des Planetengetriebes (3) angeordnet und mit seiner Triebwelle (8) drehfest mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes (3) verbunden ist, und wobei das andere Nebenaggregat (5) an der gegenüberliegenden Stirnseite des Planetengetriebes (3) angeordnet und mit seiner Triebwelle (11) drehfest mit der am Steg (12) angeschlossenen Eingangswelle (13) des Planetengetriebes (3) verbunden ist, die in Anbaulage des Moduls (2) über einen Triebstrang (14; 15, 16, 17) mit fester Übersetzung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (1) in permanenter Antriebsverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenag­ gregaten an einer Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor in einem Nutz­ fahrzeug wie Lastkraftwagen, Omnibus.

In der Regel werden Nebenaggregate einer Brennkraftmaschine wie Anlasser, Lichtmaschine, Luftpresser, Lenkhilfepumpe, Wasserpumpe, Klimakompressor, ge­ gebenenfalls auch eine hydrostatische Pumpe/Maschine für Arbeitsgeräte-/Platt­ formbetätigung jeweils einzeln außen an verschiedenen Stellen der Brennkraftma­ schine angeordnet und befestigt. Dies bedeutet jeweils eigene Befestigungsvorrich­ tungen und/oder Vorkehrungen für ihre Befestigung an der Brennkraftmaschine. Auch die antriebsmäßige Anbindung dieser Nebenaggregate an die Kurbelwelle und/oder die Nockenwelle(n) oder das Schwungrad gestaltet sich in der Regel sehr schwierig und wegen der räumlich verteilten Anordnung der Nebenaggregate auch als sehr aufwendig und teuer. Außerdem verursacht diese verteilte Anordnung der Nebenaggregate einschließlich der zu ihnen hinführenden Antriebsstränge relativ viel Bauraum, was z. B. bei Brennkraftmaschinen, die in Frontlenker-Lastkraftwagen unterhalb des Fahrerhauses oder in Omnibussen unterhalb der Rücksitzbank einge­ baut werden müssen, nicht sehr günstig ist, weil es die Gestaltungsfreiheit im Um­ feld der Brennkraftmaschine im Hinblick auf die Unterbringung anderer Aggregate, wie Kühler, Lüfter, Turbolader und dergleichen erheblich einschränkt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine zu schaffen, die extrem platz­ sparend ist und eine einfache Montage sowie Wartung und Pflege ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete An­ ordnung und antriebsmäßige Anbindung der Nebenaggregate an einer Brennkraft­ maschine gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Lösung sind in den Un­ teransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Zusammenfassung zweier oder mehrerer Nebenaggregate mit einem zentral angeordneten Planetengetriebe zu einem fertig vormontierbaren Modul, der an einer bestimmten Stelle der Brennkraftmaschine, insbesondere seit­ lich an dieser, angebaut wird, bringt eine extreme Platzersparnis, aber auch Ko­ stenersparnis. Letzteres deshalb, weil die zu dem Modul zusammenzufassenden Teile bei deren Zusammenbau von allen Seiten her gut zugänglich sind, was die kosten intensive Montagezeit reduziert. Auch die erfindungsgemäße Art der an­ triebsmäßigen Anbindung der Nebenaggregate ist extrem günstig, weil das Plane­ tengetriebe sehr platzsparend ist und überdies vergleichsweise einfach mit der Kur­ belwelle der Brennkraftmaschine zu verbinden ist. Der Getriebeaufwand ist damit auf ein Minimum reduziert und trägt somit auch zur Platz- und Kostenersparnis bei.

Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand von vier in den Fig. 1 bis 4 der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert. Gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile der verschiedenen Ausfüh­ rungen sind in den Fig. 1 bis 4 mit gleichen Bezugszeichen angezogen.

Mit 1 ist eine nur durch ihre Kurbelwelle symbolisierte und desweiteren nicht darge­ stellte Brennkraftmaschine bezeichnet, bei der er sich beispielsweise um einen Die­ selmotor in einem Nutzfahrzeug wie Lastkraftwagen oder Omnibus handeln kann.

Mit 2 ist der erfindungsgemäße Modul in seiner Gesamtheit bezeichnet. Dieser Mo­ dul kennzeichnet sich erfindungsgemäß durch die Zusammenfassung eines einstufi­ gen (siehe Fig. 1 und 2) oder zweistufigen (siehe Fig. 3 und 4) Planetengetriebes 3 mit wenigstens zwei verschiedenen Nebenaggregaten 4 und 5. Dieser - in seiner einfachsten Version in Fig. 1 gezeigte - Modul 2 wird komplett vormontiert und dann an der Brennkraftmaschine 1 an geeigneter Stelle befestigt. Innerhalb des Moduls 2 ist das eine Nebenaggregat 4 an der einen Stirnseite 6 des Planetengetriebegehäu­ ses 7 angeordnet/angeflanscht und mit seiner Triebwelle 8 drehfest mit dem Son­ nenrad 9 des Planetengetriebes 3 verbunden. Das andere Nebenaggregat 5 ist in­ nerhalb des Moduls 2 an der der Stirnseite 6 gegenüberliegenden Stirnseite 10 des Planetengetriebegehäuses 7 angeordnet/angeflanscht und mit seiner Triebwelle 11 drehfest mit der am Steg 12 drehfest angeschlossenen Eingangswelle 13 verbun­ den. Die Eingangswelle 13 des Planetengetriebes 3 steht in Anbaulage des Mo­ duls 2 über einen Triebstrang 14 mit unveränderlicher Übersetzung mit der Kurbel­ welle der Brennkraftmaschine 1 in permanenter Antriebsverbindung. Der Trieb­ strang 14 ist vorzugsweise durch einen Stirnradgetriebezug gebildet, dessen erstes Ritzel 15 durch ein eigenständig an der Kurbelwelle befestigtes Zahnrad oder einen außen am Schwungrad der Brennkraftmaschine angeordneten Zahnkranz gebildet ist. Das letzte Ritzel 16 des Stirnradgetriebezuges 14 sitzt drehfest auf der Ein­ gangswelle 13 des Planetengetriebes 3 und zwischen den Ritzeln 15, 16 ist die An­ triebsverbindung über ein oder mehrere Zwischenritzel 17 hergestellt.

Im Planetengetriebe 3 stehen bei dessen einstufiger Version (siehe Fig. 1 und 2) dessen auf dem Steg 12 gelagerte Planetenräder 18 einerseits mit dem Sonnen­ rad 9, andererseits mit einem Hohlrad 19 in Triebverbindung. Dieses einstufige Pla­ netengetriebe 3 ist auf eine Übersetzung von beispielsweise i₃ = 6,58 ausgelegt. Bei der zweistufigen Version (siehe Fig. 3 und 4) des Planetengetriebes 3 ist einer er­ sten Ebene von auf dem Steg 12 gelagerten, außen mit dem Hohlrad 19 kämmen­ den Planetenrädern 18 eine zweite Ebene von Planetenrädern 20 nachgeordnet, die außen mit dem Hohlrad 19, innen mit dem Sonnenrad 9 kämmen und auf einem Zwi­ schensteg 21 gelagert sind, der mit seinem Ritzel mit den Planetenrädern 18 der ersten Ebene in Antriebsverbindung steht. Dieses zweistufige Planetengetriebe 3 ist gegenüber der einstufigen Version auf eine höhere Übersetzung von beispielsweise i₃ = 10,4 ausgelegt.

Unabhängig davon, ob ein- oder zweistufig ausgelegt, weist das Planetengetriebe 3 intern seines Gehäuses 7 zwei Kupplungen 23, 24 auf. Dabei dient die eine Kupp­ lung 24 dazu, den Steg 12 mit dem Hohlrad 19 zu kuppeln, damit das Planetenge­ triebe 3 zu verblocken und mit den Triebwellen 8, 11 der beiden Nebenaggrega­ ten 4, 5 in Synchronumlauf zu bringen. Die andere Kupplung 23 dient dazu, bei ge­ öffneter erster Kupplung 24 das Hohlrad 19 mit dem Planetengetriebegehäuse 7 zu kuppeln, wodurch dann die Übersetzung des Planetengetriebes 3 wirksam ist.

Innerhalb des Moduls 2 kann eines (siehe Fig. 3) oder beide (siehe Fig. 4) der am Planetengetriebegehäuse 7 angeordneten Nebenaggregate 4 oder 5 selbst den Träger für wenigstens ein weiteres an ihm angebautes Nebenaggregat 25, 26 bilden. Dessen Triebwelle 27 bzw. 28 ist antriebsmäßig mit der Triebwelle 8 bzw. 11 des den jeweiligen Träger bildenden Nebenaggregates 4 bzw. 5 verbunden, und zwar- je nach Anbaulage des weiteren Nebenaggregates 27 bzw. 28 - entweder koaxial fluchtend (siehe Fig. 2 und 3) oder auch über einen zwischengeschalteten Trieb­ strang 29, wie beispielhaft aus Fig. 4 ersichtlich. Dabei kann das weitere Nebenag­ gregat 25, 26 entweder an der freien Stirnseite des tragenden Nebenaggregates 4, 5 (siehe Fig. 2, 3) oder auch seitlich außen an letzterem (siehe Fig. 4) angeordnet sein.

Die günstigste Anordnung der beiden Nebenaggregate 4, 5 in Bezug auf das Plane­ tengetriebe 3 innerhalb des Moduls 2 ist derart, daß die Rotationsachsen der Trieb­ wellen 8, 11 der beiden Nebenaggregate 4, 5, der Eingangswelle 13, des Sonnenra­ des 9, des Steges 12, des Zwischensteges 21 (falls vorhanden) und des Hohlra­ des 19 koaxial zueinander fluchten.

In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist das eine am Pla­ netengetriebegehäuse 7 angeordnete/angeflanschte Nebenaggregat 4 durch eine sowohl als Anlasser als auch als Generator betreibbare Elektromaschine gebildet, die einerseits mit einer Batterie und andererseits mit einer elektrisch/elektronischen Steuereinrichtung in Verbindung steht. Diese Steuereinrichtung kann auch die Schalt-/Steuerbefehle für die Schaltung der planetengetriebeinternen Kupplun­ gen 23, 24 ausgeben. In weiterhin bevorzugter Version ist das andere, auf der gegen­ überliegenden Seite des Planetengetriebegehäuses 7 angeordnete/angeflanschte Nebenaggregat 5 durch einen z. B. die Druckluftanlage eines Nutzfahrzeuges ver­ sorgenden Luftpresser gebildet.

Bei den weiteren Nebenaggregaten 25, 26, für die eines oder beide der Nebenag­ gregate 4, 5 als Träger und Antriebsquelle fungieren, kann es sich um eine ein Teil einer Servolenkeinrichtung eines Nutzfahrzeuges bildende Lenkölpumpe und/oder eine ein Teil des Kühlmittelkreislaufes der Brennkraftmaschine 1 bildende Kühlmit­ telpumpe und/oder einen Primärretarder, für den als Arbeitsmittel beispielsweise auch das Kühlmittel der Brennkraftmaschine 1 herangezogen wird, und/oder einen Klimakompressor einer Fahrzeugklimaanlage und/oder eine hydrostatische Pum­ pe/Maschine als Kraftquelle für die Betätigung einer Arbeitsgerätschaft/Hubplattform etc. handeln.

Die Verbindung einer von auf Anlasser- auf Generatorbetrieb umschaltbaren Elek­ tromaschine als Nebenaggregat 4 mit dem Planetengetriebe 3 wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt ermöglicht es, daß die Elektromaschine sowohl im Anlasser- als auch Generatorbetrieb mit Höchstdrehzahlen und damit wirtschaftlich betrieben werden kann. Im Anlasserbetrieb muß, wenn es sich bei der Brennkraftmaschine 1 um einen Dieselmotor handelt, eine Höchstdrehzahl von ca. 200 1/min erreicht werden, wozu das Planetengetriebe 3 auf höchste Übersetzung geschaltet, das heißt, Kupplung 24 offen, Kupplung 23 geschlossen ist. Sobald bei einem Anlassen die Brennkraftma­ schine 1 korrekt läuft, wird auf Generatorbetrieb umgeschaltet, das heißt, die Kupp­ lung 23 geöffnet und die Kupplung 24 geschlossen, also das Planetengetriebe 3 zwischen den Wellen 8, 11, 13 für Synchronlauf verblockt. Die Elektromaschine wird dann mit einer - von der Brennkraftmaschine her über den eine Übersetzung ins Schnelle bewirkenden Getriebezug 14 eingeleiteten - Drehzahl von beispielsweise bis zu 2200 1/min (bei einem Dieselmotor) betrieben. Diese Übersetzung ins Schnelle über den Getriebezug 14 ist dann auch an den anderen Nebenaggrega­ ten 5, 25, 26 wirksam.

Hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung des Moduls 2 ist noch zu erwähnen, daß das Planetengetriebe 3 auch eine bauliche Einheit mit einem der beiden Nebenag­ gregate 4, 5 bilden kann, was bedeutet, daß das Gehäuse 7 des Planetengetrie­ bes 3 oder zumindest ein Teil davon eine einstückige Einheit mit dem Nebenaggre­ gat 4 bzw. 5 bzw. dessen Gehäuse bilden kann.

Claims (7)

1. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere Dieselmotor in einem Nutzfahrzeug wie Lastkraftwagen, Omnibus, gekennzeichnet durch die Zusammenfassung eines ein- oder zweistufigen Planetengetriebes (3) mit wenigstens zwei verschiedenen Nebenaggregaten (4, 5; 25, 26) zu einem vormontiert an der Brennkraftmaschi­ ne (1) befestigten Modul (2), wobei das eine Nebenaggregat (4) an der einen Stirnseite des Planetengetriebes (3) angeordnet und mit seiner Triebwelle (8) drehfest mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes (3) verbunden ist, und wobei das andere Nebenaggregat (5) an der gegenüberliegenden Stirnseite des Plane­ tengetriebes (3) angeordnet und mit seiner Triebwelle (11) drehfest mit der am Steg (12) angeschlossenen Eingangswelle (13) des Planetengetriebes (3) ver­ bunden ist, die in Anbaulage des Moduls (2) über einen Triebstrang (14; 15, 16, 17) mit fester Übersetzung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (1) in permanenter Antriebsverbindung steht.

2. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß intern des Gehäuses (7) des Planetengetriebes (3) zwei Kupplungen (23, 24) vorgesehen sind, wobei die eine Kupplung (24), wenn geschlossen, den Steg (12) mit dem Hohlrad (19) kuppelt und damit das Planetengetriebe (3) verblockt mit den Triebwellen (8, 11) der beiden Nebenaggregate (4, 5) und der Eingangswel­ le (13) umläuft, und wobei die andere Kupplung (23), wenn bei geöffneter erster Kupplung (24) geschlossen, das Hohlrad (19) mit dem Planetengetriebegehäu­ se (7) festkuppelt und dann die Übersetzung des Planetengetriebes (3) wirksam ist.

3. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eines oder beide der am Planetengetriebe (3) angeordneten Nebenaggregate (4, 5) selbst einen Träger für wenigstens ein weiteres an ihm angebautes und damit Teil des Moduls (2) bildendes Nebenaggregat (25, 26) bildet und die Triebwelle (8, 11) des den Träger bildenden Nebenaggregates (4, 5) antriebsmäßig mit der Triebwelle (27, 28) des/jedes der weiteren an ihnen an­ geordneten Nebenaggregate(s) (25, 26) verbunden ist, und zwar - je nach An­ ordnung des letzteren - koaxial fluchtend oder über einen zusätzlichen Trieb­ strang (29).

4. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das eine am Planetengetriebe (3) angeordnete Nebenaggre­ gat (4) durch eine sowohl als Anlasser als auch als Generator betreibbare Elek­ tromaschine gebildet und das andere, auf der gegenüberliegenden Seite des Planetengetriebes (3) angeordnete Nebenaggregat (5) ein Luftpresser ist.

5. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das weitere Nebenaggregat (25, 26) eine ein Teil einer Servolenkein­ richtung bildenden Lenkölpumpe und/oder eine ein Teil des Kühlmittelkreislaufes der Brennkraftmaschine bildende Kühlmittelpumpe und/oder ein Primärretarder und/oder ein Klimakompressor und/oder eine eine Arbeitsgerätschaft etc. betäti­ gende hydrostatische Pumpe/Maschine ist.

6. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß das weitere Nebenaggregat (25, 26) entweder an der freien Stirnseite des es tragenden Nebenaggregates (4 bzw. 5) oder seitlich an diesem angeord­ net ist, und daß die Triebwelle (27, 28) dieses weiteren Nebenaggregates mit der Triebwelle (8 bzw. 11) des tragenden Nebenaggregates (4 bzw. 5) koaxial fluchtet oder über einen zwischengeschalteten Triebstrang (29) verbunden ist.

7. Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rotationsachsen der Triebwellen (8, 9) der beiden zu bei­ den Seiten des Planetengetriebes (3) angeordneten Nebenaggregate (4, 5), der Eingangswelle (13), des Sonnenrades (9), des Steges (12), Zwischensteges (22) und des Hohlrades (19) des Planetengetriebes (3) koaxial zueinander fluchten.