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Vorrichtung zur Kraftübertragung vom Explosionsmotor eines Kraftfahrzeugs
auf ein diesem zugeordnetes Hilfsgerät0 Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zur Kraftübertragung vom Explosionsmotor eines Kraftfahrzeugs auf ein
diesem zugeordnetes Hilfsgerät.
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Augenblicklich erfolgt auf dem Gebiete des Kraftfahrzeugwesens (Personenwagen,
Lastkraftwagen, Schlepper), in welchen als Energiequelle eine Brennkraftmaschine
zur Verwendung kommt, der Antrieb der ,Iilfsgeräte 9 beispielsweise des Stromgenerators
zur Versorgung der elektrischen Einrichtungen vom Verbrennungsmotor über Treibriemen
und Riemenscheiben, welche auf die Motorwelle und die Wellen der Hilfsmaschinen
aufgekeilt sind0 Aus diesem Grunde bleibt auch das Verhältnis zwischen der Umdrehungsgescwindieit
des rotors und der Milfamaschine oder den Hilfsmaschinen konstant. Andererseits
werden von den Hilfsmaschinen bereits hohe Leistungen bei noch langsam laufendem
Verbrennungsmotor verlangt und die Hilfsgeräte müssen demgemäß überdimensioniert
werden und außerdem für dieselben große Antriebsübersetzungsverhältnisse gewillt
werden. Dies bedingt hohe Kosten für solche Maschinen und auberdem bei groben Gescnwindigkeiten
eine Verschwendung an Energie, damit sie unnützerweise auf große Umdrehungsgescnwindigkeiten
gebracht werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftübertragung für
die vorgenannten Zwecke zu schaffen, welche selbsttätig mit zwei verschiedenen Geschwlndigkeitsverhältnissen
arbeitet, von denen das eine bei langsam laufendem und das andere bei schnell laufendem
Motor bestimmt ist, so daß billigere Hilfsgeräte hergestellt werden
können
und Energie für deren Betrieb gespart werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurcn gelöst, daß sie eine mittels
eines Freilaufrades auf die Motorwelle montierte Riemenscheibe zum Antrieb des IIilfsgeräts
aufweist, und daß ein Geschwindigkeits-Nultiplikationsmecharlismus mit einem Zahnradsystem
vorgesehen ist, dessen Eingangsrad auf die Rotorwelle aufgekeilt ist und dessen
Abtriebsrad, welches auf der Motorwelle leerläuft, die Riemenscheibe über eine Reibungskupplung
it Zentrifugalmassen mitnimmt, welche die Kupplung der Räder solange aufrechterhält,
bis die Motordrehzahl einen bestimmten Wert erreicht hat, wobei in dieser Phase
ein erstes ttbersetzungsverhältnis (größeres bbersetzung verhältnis) zwischen Motor
und Hilfsgerät besteht, während oberhalb dieses Drehzahlwertes die Kupplung abgeschaltet
wird und die Motors welle unmittelbar die Riemenscheibe bei ausgekuppelter Multipliziervorrichtung
mitnimmt, sobald der Eingriff der Riemenscheibe und der Welle über das Freilaufrad
hergestellt ist, wobei sich ein zweites tbersetzungsverhältnis (kleineres bersetzungsverhältnis)
bildet.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung der anliegenden Zeichnungen, in denen auf die Welle der Brennkraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs aufgesetzte Transmissionsvorrichtungen veranschaulicht sind0
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfinsungsgemäßen Transmissionsvorrlchtung;
Fig. 2, 3 und 4 stellen weitere Ausführungsbeispiele der Vorrichtung dar; Fig. 5
ist ein Diagramm der Drehgeschwindigkeiten des Motors und der Hilfsmaschine und
der sich infolge der erfindungsgemäßen Transmissionsvorrichtung ergebenden Verhältnisse.
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In den Figuren 1 bis 4 ist mit der Sezugsziffer 1 der Motor des Kraftfahrzeugs
bezeichnet, welcher eine nichtveranschaulichte Hilfsmaschine antreibt. Der Einfachheit
halber wird angenommen, daß es sich um den Antrieb des Stromgenerators des Fahrzeugs
handelt.
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Nit 2 ist die Motorwelle bezeichnet, welche auf Wälzlagern 3 läuft.
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rfindunsemäß wird die Welle des Generators vom Explosionsmotor über
eine Transmission T mit doppeltem Ubersetzungsvërhältnis angetrieben, die auf der
Motorwelle sitzt0 Diese Transmissionsvorrichtung weist eine Scheibe 4, welche auf
die Welle 2 mittels eines Freilaufrades 5 aufgekeilt ist, und einen Multiplikations-Ubersetzungsmechanismus
mit Zahnrädern auf, der in den Figuren 1, 2, 3 und 4 entsprechend mit M1, M2, M3
und N4 bezeichnet ist0 Die Scheibe 4 treibt über einen nichtveranschaulichten Riemen
die Welle des Generators an, Die Drehzahliibersetzungsmechanismen weisen ein angetriebenes
Eingangsrad 6, welches auf der Welle 2 sitzt, sowie ein Abtriebsrad 7 auf, welches
auf der Welle 2 mittels Wälzlagern 8 leerläuft.
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Das Abtriebsrad 7 nimmt die Scheibe 4 über eine Reibungskupplung C
mit, die mit Zentrifugalmassen 9 versehen ist, wobei die Wirkverbindung solange
bestehen bleibt, bis die Drehgeschwindigkeit der Riemenscheibe 4 und des Explosionsmotors
einen vorgegebenen Wert erreicht hat, bei dessen Vberschreitung die Kupplung abgeschaltet
und damit auch der Multiplikatormechanismus ausgeschaltet wird und die Riemenscheibe
4 nach Verlangsamung ihrer Drehzahl bis auf die Drehzahl der Welle 2 unmittelbar
von dieser durch Sperrung des Freilaufrades 5 mitgenommen wird.
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Die Reibungskupplung weist zwei oder mehrere Massen 9 auf, welche
mittels
Xeibungsplatten 10 auf einer Innentrommel 11 aufliegen, welche mit der Riemensceibe
4 unter der Wirkung der Rückholfeder 12 verbunden ist0 Die Massen 9 und damit die
Trommel 11 werden vom Abtriebsrad 7 über eine Außentrommel 13 mitgenommen. Der Multiplikations-Ubersetzungsmechanismus
kann aus verschiedenen Getrieben und Kupplungen bestehen, die an die jeweiligen
praktischen Erfordernisse angepaßt sind, jedoch weist er auf alle Fälle ein Abtriebsrad
7 auf, welches im Leerlauf auf der Welle 2 sitzt und ein Eingangsrad 6, das auf
diese Welle aufgekeilt ist.
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Beim Mechanismus M1 der Figur 1 ist das Eingangsrad 6 im Eingriff
mit zwei oder mehreren Planetenrädern 14, welche ihrerseits mit weiteren zwei oder
mehr Planetenrädern 15 gekuppelt sind, welche mit einem Zahnrad 16 im Eingriff stehen,
welches zur Welle 2 achsengleich ausgerichtet ist und mit einem feststehenden Teil
oder Sockelteil des Motors verbunden ist.
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Jedes Planetenradpaar 14, 15 dreht leer auf der Welle 17, welche mit
dem Ausangs- oder Abtriebsrad 7 des Mechanismus M1 gekuppelt ist.
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Im Multiplikationsübersctzungsmechanismus M2 gemäß Figur 2 steht das
Eingangsrad 6 mit zwei Rädern 20 im Eingriff, welche mit zwei weiteren Zahnrädern
21 kämmen, Jedes Radpaar 20, 21 ist leerlaufend auf einer Welle 22 montiert, welche
am Motorsockel gehaltert ist.
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Die Räder 21 sind ihrerseits mit dem inneren Abtriebsrad 7 im Eingriffs
Im Multiplikationsmechanismus M3 gemäß Figur 3 nimmt das Eingangsrad 6 die ellen
30 zweier Planetenräder 31 mit, welche sowohl mit einem Außenrad 32 am Sockel des
Motors als auch mit dem inneren Abtriebsrad 7 in Eingriff stehen.
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Im Multiplikationsübersetzungsmechanismus N4 gemäß Figur 4 nimmt
das
Linratlgsrad 6 die 'wellen 40 zweier Flanetenrder 41 mit, welche ihrerseits sowohl
mit einem am Notorsockel gelagerten Rad 42 als auch mit dem Abtriebsrad 7 im Eingriff
stehen0 Die Funktion der Transmissionsvorrichtung wird unter Bezugnahme auf die
Figur 1 beschrieben, wobei die Funktionsweisen der in den übrigen Figuren veranschaulichten
Vorrichtungen ganz analog sind.
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Für die niedrigen Drehungsgeschwindigkeiten des Explosionsmotors werden
die Massen 9 und die entsprechenden Reibungsplatten 10 gegen die Innentrommel 11
durch die Kraft der Federn 12 geschoben, Dadurch muß die den Generator treibende
Scheibe 4 mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Ausgangsrad 7 umlaufen, Da nun
die Planetenräder 15 sich am Rad 16 abrollen müssen, welches am Sockel 1 gelagert
ist, erhält die gesamte Planetenlagerscheibe 7, also das Abtriebsrad des Mechanismus,
eine Drehbewegung entsprechend dem Eingangsrad 6, welches bei entsprechender Wahl
der tbersetzungsverhältnisse des Rädersatzes 6, 14, 15, 16 der Scheibe 4 eine höhere
Drehgeschwindigkeit erteilt.
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Während der Zeitspanne, in welcher die Bewegung des Rads 6 auf die
Scheibe 4 über den Multipliziermechanismus übertragen wird, entsteht ein erstes
Transmissionsverhältnis, bei dem die größere Geschwindigkeitsübersetzung stattfindet0
Wenn die Geschwindigkeit der Welle 2 den zur Änderung des Ubersetzungsverhältnisses
vorgegebenen Wert erreicht hat, überwindet die den Massen 9 erteilte Zentrifugalkraft
die Federkraft 12 und bewirkt die Abhebung der Reibungsplatten 10 von der Trommel
110 Dadurch nimmt das Eingangsrad 6 die Scheibe 4 nicht mehr mit und dadurch wird
auch der Geschwindigkeits-Multiplikationsmechanismus M1 abgeschaltet0 Damit verlangsamt
die Riemenscheibe 4 ihre Drehgeschwindigkeit bis diese auf die Drehgeschwindigkeit
der Welle 2 zurückfällt0 In diesem Moment wird das Freilaufrad 5 gesperrt und stellt
die unmittelbare Kupplung zwischen der Scheibe 4 und der Welle 2 her, so daß sich
ein tbersetzungsverhältnis einstellt, bei dem die kleinere Geschwindigkeitsübersetzung
stattfindet.
'wchrend der Gesamtdauer dieses Zustandes laufen die Räder 6, 7, 14, 15 leer, Die
vorstehend beschriebene Funktionsweise der Transmissicn mit doppelter Geschwindigkeitsübersetzung
ist graphisch in der Figur 5 erläutert, wobei der Verlauf der DrehgeschwindigkeitensJ
des Explosinsmotors und des Generators in Abhängigkeit von der Zeit T dargestellt
ist0 Es wird dabei die Drehgeschwindigkeit #T des Explosionsmotors bei konstanter
Beschleunigung als steigend angenommen.
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Aus der graphischen Darstellung ist zu entnehmen, daß bei kleiner
Motorgeschwindigkeit, beispielsweise bis zu 2400 Umdrehungen pro Minute (upm), die
Drehgeschwindigkeit#AI AI des Generators gegenüber derjenigen des Motors gemäß dem
ffbersetzungrverhältnis stärker steigt, wie dies mittels des Geschwindigkeits-Elultiplikatormechanismus
und der Scheibe 4 vorgegeben ist0 Beispielsweise sei angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit
#AI dreimal so hoch wie die DrehgeschwindigkeitoJT ist, so daß bei einer Motordrehgeschwindigkeit
von 2400 upm die Drehzahl des Generators 7200 upm beträgt, Djes hat zur Folge, daß
auch bei kleiner Motordrehgeschwindigkeit der Generator in der Lage ist, genügend
Strom zu liefern, Sobald die Drehgeschwindigkeit des Motors 2400 upm erreicht, wird
der Multiplikationsmechanismus und die Scheibe 4 ausgekuppelt und es erfolgt eine
Verlangsamung der Drehzahl der Scheibe 4 entsprechend der Kurve6GW bis zur Erreichung
einer Drehgeschwindigkeit der Welle 2, welche mit 5700 upm angenommen sei. In diesem
Moment wird aufgrund der Sperrung des Freilaufrades 5 die Riemenscheibe 4 unmittelbar
von der Motorwelle angetrieben und die Drehgeschwindigkeit #AII des Generators wird
vom tlbersetzungsverhältnns zwischen der Scheibe 4 und der auf die Welle des Generators
aufmontierten Scheibe festgelegt0
beispielsweisc sei angenommen,
daß die Drehgesonwindigkeit AII das 1,5fache der Drehge sc hwindigkeit QX betrage,
so daß einer Motordrehzahl von 3800 upm eine Drehzahl des Generators von 5700 upm
entsprinht.
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Es er; t sich daher, daß bei hohen Geschwindigkeiten des Explosionsmotors
die Drehgeschwindigkeit des Generators größer ist, jedoch innerhalb eines angemessenen
Verhaältnisses bleibt, um die Entstehung einer zu übermassigen Wirbelungen führenden
und zudem unnötig hohen Rotationsgeschwindigkeit zu verhindern0 Das richtige Verhältnis
der Rotationsgeschwindigkeit wird dabei durch die vorgenannten beiden Scheiben bestimmt.
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Die Kurve(% bezieht sich auf einen unter einer gewissen Last arbeitenden
Generator0 Es ist klar, daß bei Änderung der Last und damit der Abrollung der Trommel
11 und der Platte 10 der Zentrifugalkupplung C der Übergang vom ersten auf das zweite
tbersetzungsverhältnis gemäß einer Kurvengruppe zwischen den Grenzkurven #i und
#s erfolgt, wo den Verlauf der freien Drehgeschwindigkeit des Generators bei Höchststromabgabe
und den Verlauf der Drehgeschwindigkeit im Zustand der kleinsten Stromabgabe darstellt.
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Bei der vorangehenden Betrachtung wurde auf einen Generator Bezug
genommen, wobei jedoch offensichtlich ist, daß als vom Explosionsmotor betriebene
dilfsmaschine jede bliebige Vorrichtung dienen kann, z.B. ein rotierender Teil,
insbesondere ein Dynamo, eine Wasserpumpe für Kühlwasser oder ein Kühlventilator
für den Kühler des Fahrzeugs oder eine Luftpumpe zur Beseitigung oder Verminderung
von Verschmutzungen. Außerdem wurde die Vorrichtung C nur schematisch dargestellt
und es versteht sich von selber, daß deren Ausbildung auch äe nach den besonderen
Verwendungs- und Anbringungsarten verschieden von der veranschaulichten Ausführung
sein kann0
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