DE2024792A1

DE2024792A1 - Vorrichtung zum Bremsen von Kraftfahrzeugen, die von einer Gasturbine mit freier Arbeitsturbine angetrieben werden

Info

Publication number: DE2024792A1
Application number: DE19702024792
Authority: DE
Inventors: Günther Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Albrecht
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1970-05-21
Filing date: 1970-05-21
Publication date: 1971-12-09
Also published as: GB1296313A; FR2090197A1; US3817343A; FR2090197B1

Description

Daimler-Benz Aktiengesellschaft Daim 8234/4

Stuttgart-Untertürkheim 15. Mai 1970

"Vorrichtung zum Bremsen von Kraftfahrzeugen, die von einer Gasturbine mit freier Arbeitsturbine angetrieben werden"

Gasturbinen zum Antrieb von Kraftfahrzeugen mit einer freien Arbeitsturbine haben gegenüber Kolbenbrennkraftmaschinen den Nachteil, daß ihr Verdichter normalerweise keine Bremsarbeit übernehmen kann, da von den Antriebsrädern des Fahrzeuges keine unmittelbare Verbindung zum Verdichter besteht. Man hat versucht, diesen Mangel dadurch zu beseitigen, daß man die mit den Antriebsrädern verbundene Arbeitsturbine über ein Umlaufrädergetriebe mit der Gaserzeugerwelle und damit mit dem Verdichter verbindet. Dazu muß die Abtriebswelle des Umlaufrädergetriebes durch die als Hohlwelle ausgeführte Welle der Arbeitsturbine hindurchgeführt werden. Dadurch ergibt sich eine vielteilige und teuere Vorrichtung. Bei einer anderen Vorrichtung zum Bremsen ist die Arbeitsturbine mit der Gaserzeugerwelle durch eine parallel zu deren gemeinsamer Achse liegende Welle verbunden. Wegen des zu überbrückenden großen Ab Standes ist dazu eine sehr lange Welle notwendig, die zusätzlichen Raum beansprucht und eine aufwendige Lagerung benötigt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Vorrichtung zum Bremsen von Kraftfahrzeugen, die von einer Gasturbine mit freier Arbeitsturbine angetrieben werden, durch einen Kreiselverdichter. Der Erfindung

1098 50/045 6

liegt die Aufgabe zugrunde, die oben erwähnten Nachteile zu beseitigen und eine wirkungsvolle und gut steuerbare Bremsvorrichtung zu schaffen, die sich ohne großen baulichen Aufwand im Kraftfahrzeug unterbringen läßt. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß ein . Kreiselverdichter in der Kraftübertragung von der freien Arbeitsturbine zu den Antriebsrädern oder parallel dazu angeordnet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Beschreibung angegeben.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung an zwei schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen eines Gasturbinenantriebes für ein Schwerlastfahrzeug erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Bremsvorrichtung, die in der Kraftübertragung

von der Arbeitsturbine zu den Antriebsrädern angeordnet ist und

Fig. 2 eine Bremsvorrichtung, die parallel zur Kraftüber

tragung angeordnet ist.

Gleiche Bauteile haben in beiden Figuren die gleichen Bezugszeichen.

Der Antrieb des Fahrzeuges setzt sich im wesentlichen aus einer Gasturbine 11, einem Wechselgetriebe 12, einem Ausgleichsgetriebe 13, Antriebsrädern 14 und verschiedenen Übertragungselementen zusammen. Die Gasturbine 11 besteht aus einem Gaserzeuger 15 (Fig. 2) und einer freien Arbeitsturbine 16. Der Gaserzeuger 15 wird gebildet aus einem Verdichter 17 und einer Turbine 18, die auf einer Welle

109850/0456

- 3 - Daim 8234/4

19 angeordnet sind, einer Brennkammer 20, der durch eine Leitung 21 Kraftstoff zugeführt wird, und aus einem Wärmetauscher 22. 23 ist ein Ansaugkanal für die zu verdichtende Luft. 24 bzw. 25 sind Kanäle für die verdichtete Luft, die vom Verdichter 17 zum Wärmetauscher 22 bzw. von diesem zur Brennkammer 20 führen. Ein Kanal 26 für die Heißgase verbindet die Brennkammer 20 mit der Turbine 18 des Gaserzeugers 15 und ein Kanal 27 die Turbine 18 mit der freien Arbeitsturbine 16. Schließlich führt von der Arbeitsturbine 16 ein Kanal 28 für die Abgase zum Wärmetauscher 22 und von diesem ein Kanal 29 ins Freie.

Wie Fig. 1 zeigt, überträgt die freie Arbeitsturbine 16 ihr Drehmoment durch eine Welle 30 auf das Wechselgetriebe 12. Wellen31 und 32 übertragen von dort das Drehmoment auf das Ausgleichsgetriebe 13 und die Antriebsräder 14. Auf der Welle 30 der Kraftübertragung ist ein Kreiselverdichter 33 angeordnet, der Luft durch einen Kanal 34 ansaugt und die verdichtete Luft durch einen Kanal 35 abführt. Im Kanal 34 ist eine Drossel 36 eingebaut, durch die die angesaugte Luft mehr oder weniger gedrosselt oder durch die die Luftzufuhr ganz gesperrt werden kann.

Im Fahrbetrieb wird normalerweise der Kanal 34 durch die Drossel 36 völlig gesperrt, so daß der Kreiselverdichter 33 keine Luft ansaugt und verdichtet, sondern lediglich ohne Arbeit zu verrichten mitläuft. Im Bremsbetrieb wird zunächst die Kraftstoff zufuhr zur Brennkammer 20 auf einen Mindestwert herabgesetzt oder ganz unterbrochen. Die freie Arbeitsturbine 16 überträgt somit kein Drehmoment auf die Antriebsräder 14. Dagegen treiben die Antriebsräder 14 des, z.B. bei Talfahrt weiterrollenden, Fahrzeuges, über die Wellen 32, das Ausgleichsgetriebe 13,

1 09850/0456

- 4 - Daim 8234/4

die Welle 31 und das Wechselgetriebe 12 die Welle 30 an. Soll der Kreiselverdichter 33 mit zum Bremsen herangezogen werden, so wird die Drossel 36 geöffnet, so daß Luft angesaugt und verdichtet wird. Die Aufgenommene Verdichterleistung wirkt am Umfang der Antriebsräder 14 als Bremsleistung und verzögert das Fahrzeug.

Die Anordnung des Kreiselverdichters 33 vor dem Wechselgetriebe 12 erlaubt es, die Drehzahl des Kreiselverdichters 33 durch die Wahl des Ganges zu beeinflussen. Da der Antrieb des Kreiselverdichters 33 beim Bremsen im Gegensatz zum Fahrbetrieb von den Antriebsrädern 14 ausgeht, ergibt beispielsweise der niedrigste Gang des Wechselgetriebes 12 die größere Übersetzung und damit eine Hohe Drehzahl des Kreiselverdichters 33. Entsprechend erreicht die vom Kreiselverdichter 33 aufgenommene Bremsleistung einen hohen Wert. Es ist aber auch möglich, den Kreiselverdichter 33 an jeder anderen Stelle der Kraftübertragung von der freien Arbeitsturbine 16 zu den Antriebsrädern 14 anzuordnen.

Die aufgenommene Leistung des Kreiselverdichters 33 kann durch die Stellung der Drossel 36 verändert werden. Die Drossel 36 kann statt vor dem Kreiselverdichter 33 auch hinter demselben angeordnet sein. Die verdichtete Luft kann ins Freie abgeblasen, gespeichert oder einer weiteren Verwendung zugeführt werden.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Bremsvorrichtung ist auf der Welle 37 der freien Arbeitsturbine 16 ein Stirnzahnrad 38 befestigt, das mit einem Stirnzahnrad 39 auf der Antriebswelle 40 des Wechselgetriebes 12 kämmt. Das Stirnzahnrad 38 treibt außerdem ein Stirnzahnrad 41 an, dessen Welle 42 durch eine Schaltkupplung 43 mit der Welle 44 eines Kreiselverdichters 45 verbindbar ist.

109850/0456

2024732

- 5 - Paim 8234/4

46 ist der Ansaugkanal des Kreiselverdichters 45. Vom Kreiselverdichter 45 führt ein Kanal 47 für die verdichtete Luft zu einem Drehventil 48, durch das der Kanal 47 entweder mit einem ins Freie führenden Kanal 49 oder mit einem zu einem weiteren Drehventil 50 führenden Kanal 51 verbunden werden kann. Durch das Drehventil 50 ist der Ansaugkanal 23 des Verdichters 17 wahlweise mit einem ins Freie führenden Kanal 52 oder mit dem Kanal 51 verbindbar. Statt den im Schema gezeigten Drehventilen 48 und 50 können auch entsprechende Klappen verwendet werden.

Im Fahrbetrieb ist die Schaltkupplung 43 geöffnet. Der Kreislverdichter 45 ist damit vom Antrieb abgetrennt und stillgelegt. Im Bremsbetrieb wird die Schaltkupplung 43 geschlossen, so daß der Kreiselverdichter 45 von den Antriebsrädern 14 über die Stirnzahnräder 39, 38 und 41 angetrieben wird und dabei Leistung aufnimmt, die am Umfang der Antriebsräder 14 als Bremsleistung wirkt. Die verdichtete Luft wird je nach der Stellung des Drehventils 48 durch den Kanal 49 ins Freie abgeblasen oder, wie Fig. 2 zeigt, durch den Kanal 51, das Drehventil 50 und den Ansaugkanal 23 dem Verdichter 17 dee Gaserzeugers 15 zugeführt. Dadurch kann die Drehzahl der Welle 19 des Gaserzeugers 15, die beim Bremsen im Leerlauf dreht, angehoben werden, was ein rasches Beschleunigen unmittelbar nach dem Bremsen erlaubt. In gleicher Weise ist es bei Ausfall des Anlassers der Gasturbine 11 durch Bergabfahren oder Anschleppen möglich, dem Gaserzeuger 15 verdichtete Luft zuzuführen und ihn dadurch auf die Anlaßdrehzahl zu beschleunigen. Die Schaltkupplung 43 kann beispielsweise durch einen Handschalter oder selbsttätig in Abhängigkeit von der Stellung des Bremspedals geschlossen oder geöffnet werden.

109850/04 56

- 6 - Daim 8234/4

Es ist auch möglich, auf eine Schaltkupplung zu vereichten und den Kreiselverdichter so auf seiner Welle anzuordnen, daß er im Fahrbetrieb lose auf seiner Welle sitzt, während er im Bremsbetrieb mit dieser drehfeet verbunden ist und damit Leistung aufnehmen kann.

Ein wesentlicher Vorzug dieser Vorrichtung ist es, daß der Kreisel verdichter auch im Fahrbetrieb zur Erzeugung von Druckluft herange zogen werden kann. Wird diese beispielsweise, wie in Fig. 2 dargestellt, dem Gaserzeuger zugeführt, so kann dadurch das Teillast- oder das Beschleunigungeverhalten der Gasturbine verbessert werden. Druck und Menge der gelieferten Luft kann dabei durch Drosseln oder Ventile beeinflußt werden. Eine andere Möglichkeit dazu ist das Verändern der Drehzahl des Kreiselverdichters. Dies kann durch eine Schlupfkupplung, z. B. durch eine durch Füllen und Entleeren steuerbare hydrodynamische Kupplung, erzielt werden.

109850/045 6

Claims

- 7 - Daim 8234/4

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Bremsen von Kraftfahrzeugen, die von einer

ν ^/Gasturbine mit freier Arbeitsturbine angetrieben werden, durch einen Kreiselverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreiselverdichter (33) in der Kraftübertragung (30,12, 31,13,32) von der freien Arbeitsturbine (16) zu den Antriebsrädern (14) angeordnet ist.

2. Vorrichtung zum Bremsen von Kraftfahrzeugen, die von einer Gasturbine mit freier Arbeitsturbine angetrieben werden, durch ' einen Kreiselverdichter, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kreiselverdichter (45) parallel zur Kraftübertragung (37, 38/39,40,12,31, 13, 32) von der freien Arbeitsturbine (16) zu den Antriebsrädern (14) angeordnet ist.

3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme des Kreiselverdichters (33) durch eine Drossel (36) für den Luftdurchsatz steuerbar ist.

4. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsaufnahme des.Kreiselverdichters durch eine Schlupfkupplung, ζ. B. eine hydrodynamische Kupplung, steuerbar ist.

5. Bremsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreiselverdichter (45) im Brems- bzw. Fahrbetrieb durch eine Kupplung (43) zu- bzw. abschaltbar ist.

109850/0456

- 8 - Dairn 8234/4

G. Bremsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreiselverdichter im Brems- bzw. Fahrbetrieb durch einen Freilauf zu- bzw. abgeschaltet wird.

7. Bremsvorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsseite (47) des. Kreiselverdichters (45) mit der Eingangsseite (23) des Gaserzeugers (15) verbindbar ist.

10 98 5 0/0 4 56 ^BAD

U-