DE2732913A1

DE2732913A1 - Kraftfahrzeug mit einer hilfsantriebsmaschine zum antrieb von nebenaggregaten

Info

Publication number: DE2732913A1
Application number: DE19772732913
Authority: DE
Inventors: Faust Dipl Ing Hagin; Robert Dipl Ing Zelinka
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN AG
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1977-07-21
Publication date: 1979-02-01

Description

Kraftfahrzeug mit einer Hilfsantriebsmaschine
zum Antrieb von Nebenaggregaten Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einer Haupt- und wenigstens einer Hilfsantriebsmaschine zum Antrieb von Nebenaggregaten wie Luftpresser, Generator, Lüfter und Lenkhilfspumpe.
Der Antrieb von Hilfsaggregaten in Kraftfahrzeugen mittels einer Hilfsantriebsmaschine soll Nachteile vermeiden, die bei der bislang allgemein üblichen Antriebsweise der Nebenaggregate durch die Hauptantriebsmaschine des Fahrzeugs auftreten.
Solche Nachteile waren die herabgesetzte Wirkung der Hilfsaggregate bei niedrigen Drehzahlen der Hauptantriebsmaschine.
Diese herabgesetzte Wirkung bei niedrigen Drehzahlen verlangte häufig eine Überdimensionierung der Nebenaggregate, was sich als sehr unwirtschaftlich erwies. Es hat sich nun gezeigt, daß der Antrieb der Nebenaggregate mit einer Hilfsantriebsmaschine ebenfalls Nachteile aufweist, die vor allem darin zu sehen sind, daß bei Dauerlauf der Hilfsantriebsmaschine mit allen Nebenaggregaten ein hoher Geräuschpegel entsteht, unnötig viel Energie verbraucht wird und die Standzeit sowohl der Hilfsantriebsmaschine als auch der Nebenaggregate nicht mehr ausreichend hoch ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen optimalen Antrieb für die Nebenaggregate eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, der insbesondere energiesparend arbeitet, lange Lebensdauer der Nebenaggregate als auch der Hilfsantriebsmaschine gewährleistet und zusätzlich bestmögliche Anpassung an alle Betriebszustände des Fahrzeugs ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einem gattungsgemäßen Kraftfahrzeug a) von der lwilfsantriebsmaschine ein Antriebsstrang ausgeht, mit dem alle Nebenaggregate gekoppelt sind, b) der Antriebsstrang zusätzlich mit der Hauptantriebsmaschine über einen Freilauf in Verbindung steht, der ein Überholen der Hilfsantriebsmaschine erlaubt und c) eine Trennkupplung zwischen einem oder mehreren der Nebenaggregate und dem Antriebsstrang vorgesehen ist, die abhängig vom Energievorrat der vom jeweiligen Nebenaggregat bereitgestellten Energie schaltbar ist.
Der Hauptvorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Nebenaggregate im Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs, d. h.
bei erhöhter Drehzahl der hauptantriebsmachine von dieser Hauptantriebsmaschine antreibbar sind und somit jeweils in Abhängigkeit von der Drehzahl der Hauptantriebsmaschine Energie liefern.
Bei Fahrzeugstillstand oder bei sehr niedriger Drehzahl der Hauptantriegsmachine wird die Hilfsantriebsmaschine zugeschaltet und somit kann eine erhöhte Energieabgabe durch die Nebenaggregate unabhängig von der Drehzahl der Hauptantriebsmaschine erzielt werden. Ein optimaler Wirkungsgrad der Anlage wird durch die Anwendung einer Trennkupplung erzielt, indem hierdurch die betreffenden Nebenaggregate jeweils dann abgeschaltet werden können, wenn von ihnen keine Energie geliefert werden muß.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll die Trennkupplung für den Luftpresser vorgesehen sein, und die Schaltung der Kupplung in Abhängigkeit vom Druck im Luftvorratsbehälter erfolgen. Diese Ausführungsform ist insofern besonders vorteilhaft, als der Luftpresser das Nebenaggregat mit der relativ zu anderen Nebenaggregaten größten Leistungsaufnahme darstellt, so daß bei Abschaltung des Luftpressers die größten Energiemengen einzusparen sind. Außerdem wird durch Abschalten des Luftpressers der Geräuschpegel erheblich gesenkt.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß ein weiterer Freilauf im Antreibsstrang vorgesehen ist, der eine höhere Drehzahl der Haupttreibsmaschine erlaubt.
Dies soll verhindern, daß bei höhere Drehzahl des Hauptantriebsmotors der Hilfsmotor angetrieben wird und somit (als Generator) den Hauptantrieb unnötigerweise belastet.
Die in diesem Fall freilaufende Hilfsantriebsmaschine soll gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Hauptantriebsmaschine ein- bzw.
abschaltbar sein.
Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltkupplung für den Anbau an ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeuganztriebs wie z. B. Luftpresser, Generator oder Lenkhilfspumpe. Eine solche Schaltkupplung für Nebenaggregate muß vor allem möglichst einfach und kostensparend aufgebaut sein und gleichzeitig hohe Betriebssicherheit aufweisen.
Zur Erzielung dieser Forderungen soll eine solche Schaltkupplung erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gekennzeichnet sein: a) eine drehbar auf der Welle des Nebenaggregats gelagerte Antriebsscheibe, b) eine axial auf der Welle verschiebbare mit ihr drehsteif verbundene Schaltmuffe, die über eine durch eine Servovorrichtung betätigbaren Schalthebel betätigbar ist, c) Antreibsscheibe und Schaltmuffe weisen jeweils stirnseitig gegenüberliegend einander angepaßte Kupplungsklauen auf und d) der Servomotor ist mittels einer Halterung am Nebenaggregat befestigbar, e) die übertragungskette zwischen der Welle und Antriebsscheibe eine Überlastkupplung aufweist.
Eine solcherart ausgebildete Schaltkupplung ist in einfacher Weise von außen auf den Wellenstummel eines Nebenaggregats aufsteckbar bzw. mit dem Gehäuse leicht verschraubbar.
Bei einer bevorzugten Ausführtungsform einer solchen Kupplung sollen die Eingriffsflächen der einander angepaßten Kupplungsklauen so geneigt sein, daß im Eingriff eine die Kupplungsklauen axial gegeneinanderdrückende Kraftkomponente entsteht.
Durch diese Ausbildung ergibt sich im eingerückten Zustand der Kupplung ein eindeutiger Anschlag, wodurch Reibungsverluste der Schaltgabel in der Schaltmuffe in diesem Betriebszustand weitgehend vermeidbar sind.
In weiterer Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß eine elastische Dichtung vorgesehen ist, die im ausgerückten Zustand der Kupplung die Schaltmuffe unter geringer Vorspannung in einer Endstellung hält. Hierdurch wird erreicht, daß die Schaltgabel des Servomotors nicht in der Schaltmuffe gleitet.
Anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Antriebsanlage für ein Nutzfahrzeug mit einer Haupt-und einer Hilfsantriebsmaschine schematisch, Fig. 2 einen Schnitt durch eine Schaltkupplung, wie sie bei der Anlage nach Fig. 1 zur Anwendung kommt und Fig. 3 eine vereinfachte Steuerung für die Schaltkupplung gemäß Fig. 2.
In der Antriebsanlage gemäß Fig. 1 ist eine Hauptantriebsmaschine für ein Nutzfahrzeug mit 1 bezeichnet. Der Antrieb des Fahrzeugs soll über eine Gelenkwelle 4 erfolgen, wobei das üblicherweise vorhandene Schaltgetriebe des Nutzfahrzeugs und die Antriebsräder nicht mehr dargestellt sind. Die Hauptantriebsmaschine 1 kann ein Verbrennungsmotor oder auch ein Elektromotor sein. Von der Abtriebswelle der Hauptantriebsmaschine 1 aus ist mittels eines Riementriebes 3 ein Antriebsstrang 2 antreibbar, von dem aus Nebenaggregate des Fahrzeugantriebs, wie Generator 8, Lenkhilfe 11, Lüfter 13 oder Luftpresser 5 antreibbar sind. Der Antriebsstrang 2 ist seinerseits mit einer Hilfsantriebsmaschine 14 verbunden. Zwischen dem Riementrieb 3 und den Antriebsstrang 2 ist ein Freilauf 7 geschaltet, der so aufgebaut: sein soll, daß die Drehzahl der Hilfsantriebsmaschine 14 höher sein kann als die der Hauptantriebsmaschine 1. Die Hilfsntreigsmaschien 14 ist üblicherweise ein Elektromotor. Zwischen den Antriebsstrang 2 und den Luftpresser 5 ist eine Trennkupplung 6 eingeschaltet, mit deren Hilfe der Luftpresser 5 sowohl von der Hauptantriebsmaschine 1 als auch vom Antriebsstrang 2 abtrennbar ist. Zusätzlich ist in den Antriebsstrang 2 ein weiterer Freilauf 12 eingeschaltet, der ein Überholen der Hilfsantriebsmaschine 14 durch den Antriebsstrang 2 ermöglichen soll. Von der Hauptantriebsmaschine 1 aus ist eine Wirkverbindung zu einem Drehzahlsteuergerät 16 vorgesehen, das seinerseits die Hilfsantriebsmaschine 14 aus- bzw.
einschaltet. Hierdurch wird der Betrieb der Hilfsantriebsmaschine 14 automatisiert, d. h. automatisch bei Abfall der Drehzahl der Hauptantriebsmaschine 1 wird die Hilfsantriebsmaschine 14 zugeschaltet und übernimmt dann den Antrieb der Nebenaggregate 5, 8, 11 und 13, sobald die Drehzahl der Hilfsantriebsmaschine höher ist als die dem Antriebsstrang 2 über den Riementrieb 3 von der Hauptantriebsmaschine 1 mitgeteilte Drehzahl.
Die Funktion der Anlage ist wie folgt: Im normalen Fahrbetrieb des Nutzfahrzeugs erfolgt der Antrieb der Nebenaggregate 5, 8, 11, 13 über den Riementrieb 3 von der Hauptantriebsmaschine 1 aus. Fällt die Drehzahl der Hauptantriebsmaschine 1 stark ab oder bleibt diese Maschine ganz stehen (Stillstand des Fahrzeugs) so wird die Hilfsantriebsmaschine 14 eingeschaltet und treibt über den Antriebsstrang 2 die Nebenaggregate 5, 8 und 11 und 13.
Um die Hilfsantriebsmaschine 14 so wenig wie möglich zu belasten ist eine Steuervorrichtung 15 vorgesehen, ist abhängig vom Druck in einem Luftvorratsbehältcr 24 die Kupplung 6 schaltet. Hat der Druck im Luftvorratsbehälter 24 die vorbestimmte Höhe erreicht, so wird über das Steuergerät 15 die Kupplung 6 ausgerückt, so daß dann die Hilfsantriebsmaschine 14 nur noch den Generator 8 und die Lenkhilfe 11 und Lüfter 13 antreibt, während der Luftpresser 5 steht.
Es ist auch eine andere Anordnung denkbar, daß nämlich der Freilauf 12 und der Lüfter 13 so angeordnet sind, daß der Lüfter direkt mit der Hilfsmaschine verbunden ist und deshalb mit konstanter Drehzahl und Leistung betrieben wird.
Bezogen auf Fig. 1 würde in diesem Fall der Anschluß des Lüfters 13 rechts von der Kupplung 12 erfolgen.
In Fig. 2 ist der Luftpresser wieder mit 5 bezeichnet. Auf die Welle 52 des Luftpressers 5 ist eine Schaltkupplung einfacher Bauart aufgesetzt, wobei ein Betätigungszylinder 64 für die Schaltkupplung mittels eines Haltearms 69 am Luftpresser 5 befestigt ist. Im wesentlichen besteht die Schaltkupplung aus einer Antriebsscheibe 53, die mit Hilfe von Kugellagern 54 drehbar auf der Welle 52 gelagert ist. Die Antriebsscheibe 53 ist mittels Keilriemen 55 antreibbar. Mittels einer Tellerfeder 59 ist eine Kupplungsplatte 57 reibschlüssig in der Antriebsscheibe 53 gehalten. Aufgrund der reibschlüssigen Anordnung wirkt die Kupplungsplatte 57 als Überlastkupplung.
Die Kupplungsplatte 57 ist an ihrem Innendurchmesser mit stirnseitig angeordneten Kupplungsklauen 65 versehen, die mit entsprechenden Kupplungsklauen 65a einer Schaltmuffe 60 zusammenwirken. Die Schaltmuffe 60 ist über eine Keilverzahnung auf der Welle 52 axialverschiebbar und drehsteif gelagert. In eine Umfangsnut der Schaltmuffe 60 greift eine Schaltgabel 63, die vom Servozylinder 64 betätigt wird. Die Eingriffsflächen 75 der einander angepaßten Kupplungsklauen 65 von Schaltmuffe 60 und Kupplungsplatte 57 sind so geneigt, daß im Eingriff eine die Kupplungsklauen axial gegeneinander drückende Kraftkomponente entsteht. Dadurch ergibt sich eine eindeutige axiale Positionierung der Schaltmuffe 60 bei eingerückter Kupplung. Die Endstellung der Schaltgabel 63 soll so abgestimmt sein, daß diese bei eingerückter Kupplung sich in der Mitte der Umfangsnut der Schaltmuffe 60 befindet, so daß keine Reibung an den Stirnflächen der Schaltgabel und den Stirnflächen der Umfangsnut auftritt. Den gleichen Zweck der Vermeidung von Reibung in der ausgerückten Stellung der Kupplung dient eine elastische Dichtung 58, die mit einer Dichtlippe unter Vorspannung an einer Stirnfläche der Schaltmuffe 60 liegt. Dadurch wird in ausgerücktem Zustand die Schaltmuffe 60 nach rechts bis zum Anschlag an den Sägering 51 geschoben. Der rechte Anschlag der Schaltgabel 63 ist wieder so geregelt, daß die Schaltgabel 63 ohne Berührung der Stirnflächen der Umfangsnut der Schaltmuffe 60 festgelegt ist. Die Einrückbewegung des Servozylinders 64 erfolgt mittels einer Feder 66, während die Ausrückbewegung mittels Druckluft erfolgen soll.
In Fig. 4 sind Steuerschaltungen einfachster Ausführung angegeben, die für die Beaufschlagung des Servozylinders 64 vorgesehen sind. Dabei handelt es sich im oberen Teil der Schaltung um eine solche, bei der die Beaufschlagung des Servozylinders 64 in Abhängigkeit vom Druckniveau in einem Druckvorratsbehälter 24 erfolgt, während der untere Teil der Schaltung eine Beaufschlagung des Servozylinders 64 in Abhängigkeit von der Spannung einer Batterie 28 verwirklicht.
Demzufolge ist der obere Teil der Schaltung für die Kupplungsbetätigung bei einem Luftpresser vorgesehen, während der untere Teil der Schaltung für die Kupplungsbetätigung bei einem Generator vorgesehen ist. Die beiden Steuerschaltungen sind im wesentlichen gleich ausgebaut. Von dem Druckluftvorratsbehälter 24 führt jeweils eine Versorgungsleitung 34 zu einem Steuerventil 20, das den Durchlaß der Druckluft zum Servozylinder 64 steuert. Das Ventil 20 wird bei der oberen Schaltung in Abhängigkeit vom Druck im Druckvorratsbehälter 24 geschaltet, während bei der unteren Schaltung über einen Magnetschalter 25 und ein Hysteresegerät 27 in Abhängigkeit von der Spannung der Batterie 28 geschaltet wird.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Kraftfahrzeug mit einer Haupt- und wenigtens einer Hilfsantriebsmeschine zum Antrieb von Nebenaggregaten wie Luftpresser, Generator, Lüfter und Lenkhilfspumpe, dadurch gekennzeichnet, daß a) von der Hilfsantriebsmaschine (14) ein Antriebsstrang (2) ausgehe, mit dem alle Nebenanggregat, (5, 8, 11, 12) gekoppelt sind, b) der Antriebsstrang (2) zusätzlich mit der Hauptantriebsmaschine (1) über einen Freilauf (7) in Verbindung steht, der eine höhere Drehzahl der Hilfsantriebsmaschine (14) erlaubt, c) eine Trennkupplung (6) zwischen einem oder mehreren der Nebenaggregate und dem Antriebsstrang vorgesehen ist, die abhängig von Energievorrat der vom jeweiligen Nebenaggregat bereitgestellten Energie schaltbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung für den Luftpresser (5) vorgesehen ist und die Schaltung in Abhängigkeit vom Druck im Luftvorratsbehälter (24) erfolgt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Freilauf im Antriebsstrang (2) anyeordnet ist, der eine höhere Drehzahl der Hauptantriebsmaschine (1) erlaubt.
4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsantriebsmaschine (14) in Abhängigkeit von der Drehzahl der Hauptantriebsmaschine (1) ein- bzw. abschaltbar ist.
5. Schaltkupplung für den Anbau an ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugantriebs, wie z. B. Luftpresser, Generator oder Lenkhilfspumpe, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) eine drehbar auf der Welle (52) des Nebenaggregats (5) gelagerte Antriebsscheibe (53); b) eine axial auf der Welle (52) verschiebbare mit ihr drehsteif verbundene Schaltmuffe (60), die über eine durch eine Servovorrichtung (64) betätigbare Schaltgabel (63) betätigbar ist; c) Antriebsscheibe (53) und Schaltmuffe (60) weisen jeweils stirnseitig gegenüberliegend einander angepaßte Kupplungsklauen (65, 65a) auf; d) die Servovorrichtung (34) ist mittels einer Halterung (69) am Nebenaggregat (5) befestigbar; e) die Übertragungskette zwischen der Welle (52) und Antriebsscheibe (53) eine Überlastkupplung aufweist.
6. Schaltkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Eingriffsflächen (75, 75a) der einander angepaßten Kupplungsklauen (65, 65a) so geneigt sind, daß im Eingriff eine die Kupplungsklauen axial gegeneinander drückende Kraftkomponente entsteht.
7. Schaltkupplung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine elastische Dichtung (58) vorgesehen ist, die im ausgerückten Zustand der Kupplung die Schaltmuffe (60) unter geringer Vorspannung in einer Endstellung hält.
8. Schaltkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Servovorrichtung (64) eine Feder (66) umfaßt, welche die Zuschaltung der Schaltmuffe (60) bewirkt.