-
Vorrichtung zur Kraftübertragung vom Explosionsmotor eines Kraft-
-
fahrzeugs auf ein diesem zugeordnetes Hilfsgerät.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kraftübertragung
vom Explosionsmotor eines Kraftfahrzeugs auf ein diesem zugeordnetes Hilfsgerät0
Gegenwärtig erfolgt auf dem Gebiet des Kraftfahrzeugwesens (Personenwagen, Lastwagen,
Schlepper), in welchen als Energiequelle eine Brennkraftmaschine benützt wird, der
Antrieb der Hilfsgeräte, beispielsweise des Stromgenerators für die Versorgung der
elektrischen Anlagen von der Brennkraftmaschine aus über Transmissionsriemen und
Riemenscheiben, welche auf die Motorwelle und die Welle des Hilfsgerätes montiert
sind.
-
Aus diesem Grunde bleibt das Verhältnis zwischen der Umdrehungsgeschwindigkeit
des Motors und der Drehgeschwindigkeit der Hilfsmaschine oder Hifsmaschinen konstant.
Andererseits werden von den letzteren bereits hohe Leistungen bei noch langsam laufendem
Verbrennungsmotor verlangt. Daher werden diese Hilfsmaschinen überdimensioniert
und hohe Ubersetzungsverhältnisse gewählt, um diese anzutreiben. Dies bringt hohe
Kosten für die Hilfsmaschinen mit sich und bedingt außerdem bei wachsender Drehzahl
des Motors eine Energievergeudung, weil die Hilfsmaschinen dann unnützerweise auf
hohe Umdrehungen gebracht werden.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragung
für die vorgenannten Zwecke zu schaffen, welche automatisch eine Umschaltung auf
zwei verschiedene Geschwindigkeitsverhältnisse bewirkt, wobei das eine Drehgeschwindigkeitsverhältnis
bei niedriger Motordrehzahl und das andere niedrigere Ubersetzungsverhältnis
bei
höheren Drehzahlen eingeschaltet ist, so daß weniger aufwendige Hilfsgeräte verwendet
werden können und außerdem Energie zu deren Antrieb gespart werden kann Eine weitere
Aufgabe liegt in der Schaffung einer Transmission, welche die Verwendung der normalen,
auf die otorwelle aufgekeilten Riemenscheibe erlaubt, Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß
mit einer Transmissionsvorrichtung zwischen einem Verbrennungsmotor und dem Hilfsgerät
gelöst, welche eine auf die Welle des Hilfsgeräts montierte Scheibe aufweist, die
mittels eines Freilaufrades von der Motorwelle angetrieben wird, wobei ein Zahnradvervielfältigungsgetriebe
vorgesehen ist, das in das auf die Motorwelle aufgekeilte Abtriebsrad eingreift,
wobei das Eingangsrad auf der Welle leerläuft und von der Antriebsscheibe mittels
einer Zentrifugalreibungskupplung mitgenommen wird, welche die Kupplung der Zahnräder
des Vervielfältigungsgetriebes solange aufrechterhält bis die Motordrehzahl und
die Drehzahl der vom Motor angetriebenen Scheibe einen vorgegebenen Wert erreicht
hat, während oberhalb dieses Wertes die Kupplung unterbrochen und das Vervielfältigungsgetriebe
ausgeschaltet ist, und wobei die Welle des Geräts unmittelbar von der Scheibe mitgenommen
wird, sobald die Kupplung zwischen letzterer und der Welle über ds Freilaufrad mit
einem kleineren Ubersetzungsverhältnis erfolgt als dieses bei eingeschalteter Kupplung
durch das Vervielfältigungsgetriebe eingestellt ist.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der anliegenden Figuren, welche eine auf die Welle der Hilfsmaschine
eines Kraftfahrzeugs aufmontierte über setzungsvorrichtung veranschaulichen0 Fig.
1 zeigt ein erstes Ausführungsbispiel der erfindungsgemäßen Übersetzungsvorrichtung
1 Fig. 2, 3 und 4 zeigen drei weitere Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen
Vorrichtungen;
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung der Drehgeschwindigkeit
der Brennkraftmaschine und der mit der erfindungsgemäßen Übersetzung (Transmission)
versehenen Hilfsmaschine; Fig. 6 und 7 veranschaulichen zwei Ausführungsbeispiele
der Zentrifugalkupplung der Übersetzungsvorrichtung.
-
In den Figuren 1 bis 4 ist mit der Bezugsziffer 1 die Hilfsmaschine
oder Hilfsgerät eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, welche von dem nichtveranschaulichten
Verbrennungsmotor betrieben werden soll.
-
Zur Vereinfachung der Darstellung sei angenommen, daß es sich bei
der fraglichen Hilfsmaschine um den Dynamo des Fahrzeugs handelt, von welchem mit
der Bezugsziffer 2 der feste Teil oder Stator, mit 3 der Rotor bezeichnet ist, dessen
Welle 4 auf Wälzlagern 5 läuft.
-
Erfindungsgemäß wird die Welle 4 des Generators vom Verbrennungsmotor
über eine Ubersetzungsvorrichtung T mit doppeltem Übersetzungsverhältnis mitgenommen,
welche auf die Welle an der Triebseite montiert ist.
-
Diese tbersetzungsvorrichtung weist eine Scheibe 6, welche auf der
Welle 4 mittels eines Freilaufrades 7 montiert ist, und ein Drehzahlvervielfältigungsgetriebe
mit Zahnrädern auf, das in den Figuren 1, 2, 3 und 4 entsprechend mit M1, M2, M3
und M4 bezeichnet ist.
-
Die mittels eines Riemens angetriebene Riemenscheibe 6 wird mittels
einer herkömmlichen, auf die Welle des Verbrennungsmotors aufgekeilten Scheibe angetrieben.
-
Der Vervielfachermechanismus für die Geschwindigkeit weist ein Abtriebsrad
8 auf, welches auf der Welle 4 festsitzt, sowie ein angetriebenes Rad 9, das auf
der Welle 4 mittels Wälzlagern 10 montiert ist.
-
Das Eingangsrad 9 wird von der Scheibe 6 von einer Reibungskupplung
mit
Zentrifugalmassen C mitgenommen, welche die kinematische Verbindung solange aufrechterhält,
bis die Geschwindigkeit (Drehzahl) der Scheibe 6 und damit des Verbrennungsmotors
einen vorgegebenen Wert erreicht hat, bei dessen Überschreitung die Kupplung und
der Vervielfältigungsmechanismus ausgeschaltet wird. Die Welle 4 verlangsamt dadurch
ihre Drehgeschwindigkeit, bis sie die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 6 erreicht,
wonach sie von dieser infolge der Sperrung des Freilaufrades 7 mitgenommen wird.
-
Die Reibungskupplung C weist zwei oder mehr Zentrifugalmassen 11 auf,
welche unter der Zugwirkung der Federn 14 über Reibschuhe 12 auf einer mit dem Eingangsrad
9 verbundenen Innentrommel 13 anliegen, Die Massen 11 und damit die Trommel 13 werden
von der Scheibe 6 mittels einer Außentrommel 15 mitgenommen, welche mit dieser Scheibe
verbunden ist.
-
Der Drehzahlvervielfältiger kann verschiedene Rädergetriebe und Kupplungen
aufweisen, die je nach den praktischen Erfordernissen ausgebildet sind. Er umfaßt
ein Eingangsrad 9, das auf der Welle 4 leerläuft und ein Abtriebsrad 8, das auf
diese Welle aufgekeilt ist.
-
Beim Mechanismus M1 gemäß Figur 1 greift das Eingangsrad 9 in zwei
oder mehrere Satellitenräder 16 ein, welche ihrerseits mit zwei oder mehr Planetenrädern
17 verbunden sind, welche mit einem zur Welle 4 achsengleichen Zahnrad 18 im Eingriff
stehen, welches mit dem starren Tdil oder Gehäuse 2 des Generators verbunden ist.
-
Jedes Planetenradpaar 16, 17 dreht sich im Leerlauf unter Zwischenlage
von Wälzlagern 19 auf der Planetentragscheibe 8, welche das Abtriebsrad des Mechanismus
M1 darstellt.
-
An das Rad 8 kann auch ein Ventilator 20 zur Kühlung des Generators
aufgesetzt werden.
-
Am Vervielfältigungsmechanismus M2 gemäß Figur 2 nimmt das Eingangsrad
9
die ellen zweier oder mehrerer Planetenräder 21 mit, welche sowohl mit dem am Gehäuse
2 sitzenden Rad 18 als auch mit dem Abtriebsrad 8 kämmen.
-
Im Vervielfältigungsmechanismus (Multiplikator) M3 gemäß Figur 3 kämmt
das Eingangsrad 9 mit zwei oder mehr Rädern 30, welche mit anderen entsprechenden
Zahnrädern 31 verbunden sind.
-
Jedes Radpaar 30, 31 ist leerlaufend auf die Welle 32 aufgesetzt,
welche am Gehäuse 2 gelagert ist.
-
Die Räder 31 greifen ihrerseits in das Abtriebsrad 8 ein. Im Multiplikationsmechanismus
M4 gemäß Figur 4 nimmt das Eingangsrad 9 die Wellen zweier oder mehrerer Planetenräder
40 mit, welche sowlhl mit einem Außenrad 41, das an dem Gehäuse 2 sitzt als auch
mit dem inneren Abtriebsrad 8 im Eingriff stehen.
-
Im Folgenden wird nun das Funktionieren der Übersetzungsvorrichtung
unter Bezugnahme auf die Figur 1 beschrieben, wobei die Funktion der in den übrigen
Figuren dargestellten Vorrichtungen analog ist.
-
Bei kleinen Umdrehungsgeschwindigkeiten des Verbrennungsmotors und
damit der Scheibe 6 werden die Massen 11 und die zugeordneten Reibplatten 12 gegen
die Innentrommel 13 mittels der Zugkraft der Federn 14 angedrückt. Dadurch muß sich
das Eingangsrad 9 des Multiplikationsmechanismus M1 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit
wie die Scneibe 6 drehen. Die Drehbewegung wird auf die Planetenräder 16, 17 übertragen.
Da die Planetenräder 17 auf dem Rad 18 ablaufen müssen, welches an dem Gehäuse 2
sitzt, erhält die gesamte Planetenhalterscheibe 8, also das Abtriebsrad des Mechanismus
eine Winkelgeschwindigkeit, die je nach der Wahl der tfbersetzungsverhältnisse des
Zahnradsatzes 9, 16, 17, 18 größer ist als die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe
6.
-
Während der gesamten Dauer, während welcher die Drehung der Scheibe
6
auf die Welle 4 über die Vervielfältizungsübersetsung übertragen
wird, liegt das erste relativ hohe Übersetzungsverhältnis vor, Wenn die Geschwindigkeit
der Scheibe 6 den für den Wechsel des Übersetzungsverhältnisses vorgegebenen Wert
erreicht hat, überwindet die auf die Massen 11 wirkende Zentrifugalkraft den Druck
der Federn 14 und bewirkt das Abheben der Reibungsplatten 12 von der Trommel 13.
-
Dadurch wird das Eingangsrad 9 nicht mehr von der Scheibe mitgenommen
und der Multiplikationsmechanismus ausgekuppelt. Infolgedessen verlangsamen die
Welle 4 und der Rotor 3 des Generators ihre Geschwindigkeit bis zur Erreichung der
Geschwindigkeit der Scheibe, in welchem Moment das Freilaufrad 7 gesperrt und die
Kupplung unmittelbar zwischen der Scheibe 6 und der Welle 4 hergestellt wird, so
daß das zweite relativ kleine Übersetzungsverhältnis eingestellt wird. Während dieser
Phase laufen die Räder 9, 16, 17, 8 leer, Die Arbeitsweise der vorstehend beschriebenen
Übersetzungsvorrichtungen mit doppeltem Übersetzungsverhältnis ist graphisch in
der Figur 5 veranschaulicht, in welcher der Verlauf, die Winkel- oder Drehgeschwindigkeit
# des Verbrennungsmotors und des Generators in Abhängigkeit von der Zeit T dargestellt
ist. Es sei angenommen, daß die Geschwindigkeit #T des Verbrennungsmotors unter
konstanter Beschleunigung zunehme.
-
Aus der Kurve ergibt sich dann, daß bei kleiner Geschwindigkeit #T
des Motors, beispielsweise bis zu 2400 Umdrehungen pro Minute (upm), die Geschwindigkeit
# AI des Generators gegenüber der des Motors entsprechend von der Scheibe 6 und
dem Multiplikationsmechanismus vorgegebenen Übersetzungsverhältnis steigt, welcher
während dieses Betriebszustandes des Motors eingeschaltet ist.
-
Als Beispiel sei angenommen, daß die Winkelgeschwindigkeit # AI dreimal
so groß wie die Winkelgeschwindigkeit #T ist, so daß einer Motordrehzahl von 2400
upm eine Drehzahl des Generators von 7200 upm entspricht.
-
Daraus folgt, daß auch bei niedriger Betriebsgeschwindigkeit (Drehzahl)
des Motors der Generator imstande ist, genügend elektrische Energie zu liefern,
Sobald die Motordrehzahl 2400 upm erreicht, wird der Multiplikationsmechanismus
abgeschaltet. Der Generator, welcher dann nicht mehr angetrieben wird, verlangsamt
seine Drehzahl entsprechend dem Verlauf der Kurve #V, bis es auf die Drehzahl der
Scheibe 6 zurückfällt, welche 5700 upm betragen möge# Dann wird aufgrund der Sperrung
des Freilaufrads 7 die Generatorwelle unmittelbar von der Scheibe mit einer Winkelgeschwindigkeit
# AII mitgenommen, welche vom Verhältnis des Durchmessers der Scheibe auf der Motorwelle
zum Durchmesser der Scheibe 6 abhängt.
-
Wenn angenommen wird, daß die Drehgeschwindigkeit # AII das 1,5fache
der Drehgeschwindigkeit # T beträgt, so ergibt sich bei einer Motordrehzahl von
3800 upm eine Drehzahl des Generators von 5700 upm.
-
Bei hohen Motordrehzahlen ist also zwar die Drehzahl des Generators
höher als diejenige des Motors, doch hält sie sich innerhalb eines richtigen Verhältnisses,
um übermässige Wirbelungen und unnötig hohe Drehzahlen des Generators zu vermeiden.
Das richtige Verhältnis ist dabei durch das Durchmesserverhältnis der beiden vorgenannten
Scheiben bestimmt, Die Kurve # V bezieht sich auf einen einer gewissen Belastung
ausgesetzten Generator.
-
Es ist daher klar, daß mit der Änderung der Belastung und damit auch
der Änderung des Abhebevorganges zwischen Trommel 13 und Schuh 12 der Zentrifugalkupplung
C der Übergang vom ersten auf das zweite Übesetzungsverhältnis entsprechend einer
Kurvengruppe erfolgt, die zwischen den Grenzkurven #i und #s verläuft, wobei#i den
Verlauf der freien Geschwindigkeit des Generators bei Höchst abgabe darstellt und
den Verlauf der Geschwindigkeit unter kleinsten AbgabeverhältnissenO
Bei
den vorstehenden Betrachtungen wurde auf einen Generator Bezug genommen, doch kann
die vom Verbrennungsmotor betriebene Hilfsmaschine auch eine beliebige andere Vorrichtung
oder ein sich drehendes organ sein, z.B. ein Dynamo, eine Kühlwasserpumpe, Ein Kühlven.'
tilator für den Kühler eine Luftpumpe zur Verminderung der Verschmutzung usw.
-
Die Vorrichtung C wurde nur schematisch gezeigt, wobei es klar ist,
daß die konstruktive Ausbildung auch von der Darstellung verschieden erfolgen kann,
und zwar aufgrund der besonderen Verwendungs- und Anbau zwecke.
-
Zwei Ausführungsbeispiele dieser Vorrichtungen sind beispielsweise
in den Figuren 6 und 7 gezeigt, wo sie jeweils mit Ca und Cb bezeichnet sind und
die der Vorrichtung C entsprechenden Teile mit den gleichen 3ezugszeichen unter
Anfügung der Buchstaben a und b bezeichnet sind.
-
In der Figur 6 drehen sich die Massen 11a um einen Drehpunkt 60, der
mit der nicht veranschaulichten Scheibe 6 verbunden ist, und befinden sich zwisdhen
der inneren Trommel 13a und der Außentrommel 15a. In der Figur 7 drehen sich die
Massen 11b um den Drehpunkt 70, welcher gleichfalls mit der Scheibe verbunden ist
und beaufschlagen mit den Schuhen 12b die äußere Trommel 13b, welche mit dem Eingangsrad
9 verbunden ist.
-
Ansprüche
Leerseite