DE2053263C3 - Vorrichtung zum Antrieb eines mit stark veränderlichen Drehzahlen antreibbaren Generators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb eines mit stark veränderlichen Drehzahlen antreibbaren Generators, insbesondere zum Antrieb der Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer auf einer Antriebswelle sitzenden Antriebsscheibe und mit wenigstens einer auf der Generatorwelle sitzenden angetriebenen Scheibe, die über eine Fliehkraftkupplung und einen Freilauf derart miteinander gekoppelt sind, daß der Generator in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle mit mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zwischen der Drehzahl der Antriebswelle einerseits und der Drehzahl der Generatorwelle andererseits antreibbar ist.

Durch eine Antriebsvorrichtung dieser Art /um Anbau an die Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges ist bereits eine Möglichkeit zur Erhöhung der abgegebenen Lichtmaschinenleistung bei Leerlauf des Fahrzeugmo tors bekanntgeworden. Diese aus der ETZ-B. Band 9. Heft 3. S. 69 und 70. bekannte Vorrichtung ist jedoch verhältnismäßig aufwendig und daher störanfällig. Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der US-PS 26 94 175 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln und mit möglichst geringem Aufwand eine Antriebsvorrichtung für die Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, welche einerseits eine erhöhte Leistungsabgabe der Lichtmaschine bei niedrigen Drehzahlen des antreibenden Fahrzeugmotors gestattet und andererseits die Drehzahl der Lichtmaschine bei hohen Motordrehzahlen reduziert. Insbesondere soll die bekannte Vorrichtung dahingehend verbessert werden, daß die Montage vereinfacht und die Zahl der verschleißanfälligen Teile verringert wird. Dabei soll vor allem die Zahl der Lagerstellen der Anordnung und die Zahl der Übertragungsmittel von der antreibenden Welle auf die Generatorwelle verkleinert werden.

Die wichtigsten Vorteile der vorgeschlagenen Lösung gegenüber dem bekannten Stand der Technik sind die Reduzierung der Zahl der Lagerstellen von vier auf zwei, die Verringerung der notwendigen Rillenzahl von sechs auf vier sowie die Verringerung der Drehzahl der leerlaufenden Riemenscheibe und die Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit des zugehörigen Keilriemens. Durch die Anordnung der Fliehkraftkupplung und des Freilaufs auf dem aus dem Motorgehäuse herausragenden Ende der Kurbelwelle ist die Belastung der sehr viel schwächeren Lager des Generators verringert worden. Die Mehrbelastung der Kurbelwellenlager fällt praktisch nicht ins Gewicht. Außerdem ist die Montage stark vereinfacht worden. Es ist kein Zusatzgetriebe mehr erforderlich, dessen sichere Befestigung Schwierigkeiten bereitete und einen beachtlichen Mehraufwand verursachte.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Fliehkraftkupplung und der Freilauf auf der Antriebswelle angeordnet sind, und daß ihnen je eine Antriebsscheibe zugeordnet ist, welche mit je einer von zwei starr miteinander gekoppelten angetriebenen Scheiben auf der Generatorwellc im Eingriff steht.

Die Erfindung ermöglicht eine größere Übersetzung im unteren Motor-Drehzahlbereich. Im Leerlauf wird mehr Leistung erhalten, weil mittels der Fliehkraft vor dem Überschreiten der maximal zulässigen Generator-Drehzahl auf ein kleineres, für den Betrieb im oberen Drehzahlbereich des Motors geeignetes. Übersetzungsverhältnis , umgeschaltet wird. Dieser Vorteil wird gegenüber den beiden obengenannten b:kannten Generatoren erzielt.

Ein besonders einfacher Aufbau der Vorrichtung ergibt sich dadurch, daß die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle zur Generaiorwelle bis zu einer vorgegebenen Mindestdrehzahl durch die Fliehkraftkupplung und die ihr zugeordnete Antriebsscheibe und bei einer darüberliegenden Drehzahl der Antriebswelle durch den Freilauf und die ihm zugeordnete Antriebsscheibe erfolgt. Hinsichtlich der Belastung der verschiedenen Lagerstellen und dr- Beanspruchung der leerlaufenden Teile der Antriebsvorrichtung hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Drehzahl der Antriebswelle einerseits und der Generatorwelle andererseits durch unterschiedlich große, mit der Fliehkraftkupplung bzw. mit dem Freilauf gekoppelte Antriebsscheiben erfolgt, welche mit zwei gleichen angetriebenen Scheiben auf der Generatorwelle zusammenwirken.

Eine konstruktive Vereinfachung und eine Verbilligung der Vorrichtung ergibt sich weiterhin dadurch, daß die beiden auf der Generatorwelle sitzenden, angetriebenen Scheiben zu einer einzigen Scheibe mit zwei getrennten Antriebsmöglichkeiten vereinigt werden.

Der Antrieb ist erfindungsgemäß weiterhin so aufgebaut, daß die größere, auf der Antriebswelle sitzende Antriebsscheibe mit der Fliehkraftkupplung und die kleinere, auf der Antriebswelle sitzende Antriebsscheibe mit dem Freilauf gekoppelt ist. Dieser konstruktive Aufbau hat sich zusammen mit einem Antrieb durch Riemenscheiben und Keilriemen besonders bewährt. Die Verwendung eines Riementriebs reduziert die Zahl der notwendigen Änderungen bei der Verwendung für verschiedene Fahrzeugtypen auf ein Minimum. Außerdem lassen sich hierbei vorhandene Fertigungs- und Montagetoleranzen am einfachsten ausgleichen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen und in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt

Fig. 1 den auf der Kurbelwelle eines Kraftfahrzeuges angeordneten Teil einer Antriebsvorrichtung.

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Antriebsvorrichtung und

F i g. 3 eine konstruktiv etwas abgewandelte Ausführung einer Antriebsvorrichtung.

In Fig.t ist mit 1 die Kurbelwelle einer nicht ss dargestellten Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeuges bezeichnet, die auf ihrem im Durchmesser verringerten, aus dem Antriebsblock herausragenden Ende 2 eine größere Keilriemenscheibe 3, eine Fliehkraftkupplung 4, eine kleinere Keilriemenscheibe 5 und einen Freilauf 6 trägt. Die Riemenscheibe 3 ist mittels eines Kugellagers 7, die Riemenscheibe 5 mittels eines Kugellagers 8 drehbar auf dem Weller.endc 2 gelagert. Der Freilauf 6 ist als Tonnenfreilauf ausgebildet.

Die Fliehkraftkupplung 4 besteht aus einem mit der (>s Kurbelwelle 1 umlaufenden, scheibenförmigen Teil 9, dessen um 90" abgewinkeltes Ende 10 durch ein keilartiges Reibschlußelement 11 mit der größeren Keilriemenscheibe 3 gekoppelt ist. Die der Fliehkraft entgegenwirkende Federkraft ist bei 12 schematisch angedeutet, !n axialer Richtung sind die Keilriemenscheiben 3 und 5. die Fliehkraftkupplung 4 und der Freilauf 6 zwischen einem Anschlag 13 an der Kurbelwelle ! und einer Scheibe 14 festgelegt, welche durch eine auf das Ende der Kurbelwelle aufgeschraubte Mutter 15 gehalten wird.

In F i g. 2 ist eine Vorrichtung zum Antrieb eines mit stark veränderlichen Drehzahlen antreibbaren Generators, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, schematisch dargestellt. Hierzu gehören außer den oben bereits genannten Teilen noch zwei gleiche, miteinander gekoppelte Keilriemenscheiben 17 und 18, die auf der Generatorwelle 16' befestigt sind. Die Keilriemenscheibe 17 wird über einen Keilriemen 19 von der Keilriemenscheibe 3 angetrieben, die Keilriemenscheibe 18 über einen Keilriemen 20 von der Keilriemenscheibe 5.

F i g. 3 unterscheidet sich von F i g. 2 lediglich durch die konstruktive Gestaltung der auf der Generatorwclle 16' sitzenden, angetriebenen Keilriemenscheibe 21. die hier an Stelle der beiden getrennten, über die Generatorwclle 16' miteinander fest verbundenen Scheiben 17 und 18 verwendet ist. Die Scheibe 21 hat wie die Scheiben 17 und 18 bei 22 und 23 zwei getrennte Antriebsmögüchkeiten mit gleichem Durchmesser. Die Scheibe 21 ist preiswerter herzustellen als zwei getrennte Scheiben 17 und 18, und sie vereinfacht darüber hinaus die Montage der Vorrichtung. Ansonsten stimmt der Antrieb nach F ig. 3 völlig mit dem nach F i g . 2 überein.

Die Antriebsvorrichtung arbeitet folgendermaßen: Solange eine untere Drehzahl der Antriebswelle nicht erreicht ist. befindet sich die Fliehkraftkupplung 4 im Eingriff mit der größeren Keilriemenscheibe 3, welche als Antriebsscheibe über den Keilriemen 19 auf die angetriebene Scheibe 17 einwirkt. Das Übersetzungsverhältnis von der Antriebsscheibe 3 zur angetriebenen Scheibe 17 auf der Generatorwelle 16' beträgt in diesem Fall 1 :3, d. h., die Lichtmaschine läuft mit dreifacher Drehzahl der Kurbelwelle um und vermag je nach Typ des Generators bereits ihre volle Leistung oder zumindest einen Großteil derselben an die angeschlossenen Verbraucher abzugeben. Die Drehzahl der Lichtmaschine steigt proportional zur Drehzahl der Antriebswelle, bis zu dem Wert, bei welchem sich die Fliehkraftkupplung von der Keilriemenscheibe 3 löst. Bis zu diesem Zeitpunkt ist die kleinere Riemenscheibe 5 über den Keilriemen 20 und die Keilriemenscheibe 18, welche entweder mit der Keilriemenscheibe 17 starr gekoppelt oder gar zu einem Bauteil 21 vereinigt ist, angetrieben worden. Da die Übersetzung von der Riemenscheibe 5 zur Riemenscheibe 18 nur halb so groß ist wie die Übersetzung von der Riemenscheibe 3 zur Riemenscheibe 17, wurde die Riemenscheibe 5 bis jetzt über die starr miteinander gekoppelten Scheiben 17 und 18 mit der doppelten Drehzahl der Kurbelwelle 1 angetrieben. Der Freilauf 6 bewirkte, daß die Scheibe 5 keinen Einfluß auf den Antrieb des Generators nehmen konnte. Sobald sich die Fliehkraftkupplung jedoch nicht mehr im Eingriff mit der Keilriemenscheibe 3 befindet, fällt die Drehzahl des Generators so weit ab, bis eine dem um die Hälfte kleineren Übersetzungsverhältnis zwischen der Scheibe 5 und der Scheibe 18 entsprechenden Drehzahl erreicht ist. Der mit der Antriebswelle gekoppelte innere Teil des Freilaufs 6 versucht, die Riemenscheibe 5 zu überholen, wodurch die Freilaufei-

genschaft aufgehoben und die Riemenscheibe 5 zur Antriebsscheibe wird. Der Generator wird von nun ;in mit einer entspreehend dem geänderten Übersetzungsverhältnis verringerten Drehzahl angetrieben.

Die Antriebsvorrichtung läßt sich sowohl für Gleichstrom- wie für Drehstromgeneratoren verwenden. Bislang glaubte man. den im Leerlauf eines Kraftfahrzeuges benötigten Bedarf an elektrischer Energie durch den Einsatz einer Drehstromlichtmaschi-

ne decken zu können. Mittlerweile sind jedoch sowohl der Bedarf an elektrischer Energie wie auch die zulässigen Motordrchzahlen der Kraftfahrzeuge so stark angestiegen, daß bei der notwendigen Verringerung der Generatordrehzahlcn in bezug auf die Motordrehzahl die Batterie des f-ahr/.eugcs sich im Leerlauf stark entlädt, so daß zumindest bei einigen Fahrzeugtypen zusätzliche Maßnahmen notwendig werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

1. 20

   263

   Patentansprüche:
   1. Vorrichtung zum Antrieb eines mit stark veränderlichen Drehzahlen antreibbaren Generators, insbesondere zum Antrieb der Lichtmaschine eines Kraftfahrzeuges, mit wenigstens einer auf einer Antriebswelle sitzenden Antriebsscheibe und mit wenigstens einer auf der Generatorwellc sitzenden angetriebenen Scheibe, die über eine Fliehkraftkupplung und einen Freilauf derart miteinander gekoppelt sind, daß der Generator in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebswelle mit mindestens zwei verschiedenen Übersetzungsverhältnissen zwischen der Drehzahl der Antriebswelle einerseits und der Drehzahl der Generatorwelle andererseits antreibbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß die Fliehkraftkupplung (4) und der Freilauf (6) auf der Antriebswelle (1) angeordnet sind und daß ihnen je eine Antriebsscheibe (3, 5) zugeordnet ist, welche mit je einer von zwei starr miteinander gekoppelten angetriebenen Scheiben (17,18) auf der Generatorwelle im Eingriff steht.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle (1) zur Generatorwelle (16') bis zu einer vorgegebenen Mindestdrehzahl durch die Fliehkraftkupplung (4) und die ihr zugeordnete Antriebsscheibe (3) und bei einer darüberliegenden Drehzahl der Antriebswelle durch den Freilauf (6) und die ihm zugeordnete Antriebsscheibe (5) erfolgt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Drehzahl der Antriebswelle (1) einerseits und der Generatorwelle (16') andererseits durch unterschiedlich große, mit der Fliehkraftkupplung (4) bzw. mit dem Freilauf (6) gekoppelte Antriebsscheiben (3, 5) erfolgt, welche mit zwei starr miteinander verbundenen, gleichen angetriebenen Scheiben (17, 18) auf der Generatorwelle zusammenwirken.
4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden auf der Generatorwelle (16') sitzenden, angetriebenen Scheiben (17, 18) zu einer einzigen Scheibe (21) mit zwei getrennten Antriebsmöglichkeiten vereinigt sind( Fig. 3).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4. dadurch gekennzeichnet, daß die größere, auf der Antriebswelle (1) sitzende Antriebsscheibe (3) mit der so Fliehkraftkupplung (4) und die kleinere, auf der Antriebswelle sitzende Antriebsscheibe (5) mit dem Freilauf (6) gekoppelt ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An- ss trieb mittels Riemenscheiben (3, 5, 17. 18. 21) und Keilriemen (19.20) erfolgt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis beim Übergang vom Antrieb durch die Fliehkraftkupplung (4) zum Antrieb durch den Freilauf (6) 2 : 1 beträgt.
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung von der mit der Fliehkraftkupplung (4) 6s gekoppelten Antriebsscheibe (3) zur zugehörigen Scheibe (17, 22) auf der Generatorwelle (16') I :3 heträfft.
9. 9 Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzung von der mit dem Freilauf (6) gekoppelten Antriebsscheibe (5) zur zugehörigen Scheibe (18. 23) ,ufderGeneratorwelle(16')l : 1.5beträgt.