DE2951971C2 - - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F16H—GEARING
- F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zur Antriebsübersetzung von einer Welle eines Motors eines
Kraftfahrzeuges auf die Riemenscheibe eines Riemenantriebs
für ein Hilfsgerät mit einem Zahnrad-Zwischengetriebe, dessen
Eingangsrad auf der Motorwelle aufgekeilt ist und das durch
eine mit Fliehkraftgewichten betätigte Reibungskupplung ab
schaltbar ist, und mit einem Freilauf.
Eine bekannte Vorrichtung der vorgenannten Gattung ist so aus
gebildet, daß zwischen der Kurbelwelle und der Antriebsscheibe
des Keilriemenantriebes ein Planetenrädergetriebe eingeschal
tet ist, welches beim Erreichen einer bestimmten Schaltdreh
zahl selbsttätig von einer höheren auf eine niedrigere Über
setzung einschaltbar ist. Dadurch wird erreicht, daß die Hilfs
geräte bei niedriger Motorwellendrehzahl höhere, bei hoher
Motorwellendrehzahl jedoch niedrigere Drehzahlen als die Mo
torwelle haben.
Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, daß das
Zahnrad-Zwischengetriebe sowohl eine Drehzahl-Übersetzung
bei relativ niedriger Motordrehzahl als auch eine Untersetzung
des Drehzahlverhältnisses bei relativ hohen Motorwellendreh
zahlen gewährleisten muß. Der Antrieb des Hilfsgerätes hängt
in jedem Falle von dem Funktionieren des Zahnrad-Zwischenge
triebes ab.
Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die
Belastung des Zahnrad-Zwischengetriebes herabzusetzen, relativ
einfache Zahnrad-Zwischengetriebe verwenden zu können und die
Störanfälligkeit des Hilfsgeräteantriebes herabzusetzen.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Riemenscheibe mittels des Freilaufes auf der Motorwelle gela
gert ist und daß das Abtriebsrad des Zahnrad-Zwischengetriebes
auf der Motorwelle leer läuft und die Riemenscheibe über die
Reibungskupplung mitnimmt, bis die Motordrehzahl einen bestimm
ten Wert erreicht hat, wobei in dieser Phase eine Übersetzung
ins Schnelle von der Motorwelle zur Riemenscheibe vorliegt,
während bei höheren Motordrehzahlen die Motorwelle die Riemen
scheibe bei gelöster Kupplung unmittelbar mitnimmt, sobald der
Eingriff der Riemenscheibe und der Motorwelle über den dann
sperrenden Freilauf hergestellt ist.
Die Erfindung weist unter anderem den Vorteil auf, daß nur im
Bereich relativ niedriger Motorwellendrehzahlen, also vorwie
gend im Anlaufbereich, das Zahnrad-Zwischengetriebe belastet
wird, weil nur in diesem Bereich die Drehmomentübertragung über
das Zahnrad-Zwischengetriebe auf die Riemenscheibe erfolgt, die
das Hilfsgerät antreibt. Bei relativ hoher Motorwellendrehzahl,
also praktisch im Normalbetriebsbereich, findet die Übertragung
des Drehmomentes von der Motorwelle direkt auf die Riemenscheibe
statt, so daß in diesem Bereich der Antrieb des Hilfsgerätes,
z. B. eines Generators, ohne das Zahnrad-Zwischengetriebe er
folgt. Das Zahnrad-Zwischengetriebe wird daher nur während eines
kleinen Zeitraumes der Gesamtbetriebszeit des Motors zur Kraft
übertragung benötigt. Dies führt zu einer Schonung und damit zur
Verlängerung der Lebensdauer des Zahnrad-Zwischengetriebes, das
außerdem unkompliziert ausgebildet werden kann, weil nur Vor
kehrungen für eine Übersetzung, nicht aber für eine Unterset
zung der Drehzahl getroffen werden müssen. Im Normalbetrieb,
also bei relativ hohen Drehzahlen, ist im allgemeinen der An
trieb des Hilfsgerätes auch dann sichergestellt, wenn das Zahn
rad-Zwischengetriebe ausfallen sollte.
Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2,
3 und 4 aufgeführt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der er
findungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 2, 3 und 4 stellen weitere Ausführungsbeispiele
der Vorrichtung dar.
Fig. 5 ist ein Diagramm der Drehgeschwindigkeiten des
Motors und des Hilfsgerätes bei Verwendung
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In den Fig. 1 bis 4 ist mit der Bezugsziffer 1 der Motor
des Kraftfahrzeuges bezeichnet, welcher ein nichtveranschau
lichtes Hilfsgerät antreibt. Der Einfachheit halber wird an
genommen, daß es sich um den Antrieb des Stromgenerators des
Fahrzeugs handelt.
Mit 2 ist die Motorwelle bezeichnet, welche auf Wälzlagern 3
läuft.
Die Welle des Generators des Explosionsmotors wird über eine
Transmission T mit doppeltem Übersetzungsverhältnis angetrie
ben, die auf der Motorwelle sitzt.
Diese Transmission weist eine Scheibe 4, welche auf die Welle 2
mittels eines Freilaufrades 5 aufgekeilt ist, und ein Zahnrad-
Zwischengetriebe auf, das in den Fig. 1, 2, 3 und 4 ent
sprechend mit M 1, M 2, M 3 und M 4 bezeichnet ist.
Die Scheibe 4 treibt über einen nichtveranschaulichten Riemen
die Welle des Generators an.
Die Zahnrad-Zwischengetriebe weisen jeweils ein angetriebenes
Eingangsrad 6, welches auf der Welle 2 sitzt, sowie ein Ab
triebsrad 7 auf, welches auf der Welle 2 mit Wälzlagern 8
leerläuft.
Das Abtriebsrad 7 nimmt die Scheibe 4 über eine Reibungskupp
lung C mit, die mit Zentrifugalmassen 9 versehen ist, wobei
die Wirkverbindung solange bestehen bleibt, bis die Drehge
schwindigkeit der Riemenscheibe 4 und des Explosionsmotors
einen vorgegebenen Wert erreicht hat, bei dessen Überschrei
tung die Kupplung abgeschaltet und damit auch das Zahnrad-
Zwischengetriebe ausgeschaltet wird und die Riemenscheibe 4
nach Verlangsamung ihrer Drehzahl bis auf die Drehzahl der
Welle 2 unmittelbar von dieser durch Sperrung des Freilauf
rades 5 mitgenommen wird.
Die Reibungskupplung weist zwei oder mehrere Massen 9 auf,
welche mittels Reibungsplatten 10 auf einer Innentrommel 11
aufliegen und mit der Riemenscheibe 4 unter der Wirkung der
Rückholfeder 12 verbunden sind. Die Massen 9 und damit die
Trommel 11 werden vom Abtriebsrad 7 über eine Außentrommel 13
mitgenommen. Das Zahnrad-Zwischengetriebe kann aus verschie
denen Getrieben und Kupplungen bestehen, die an die jeweiligen
praktischen Erfordernisse angepaßt sind, jedoch weist es auf
alle Fälle ein Abtriebsrad 7 auf, welches im Leerlauf auf der
Welle 2 sitzt und ein Eingangsrad 6, das auf diese Welle auf
gekeilt ist.
Beim Mechanismus M 1 der Fig. 1 ist das Eingangsrad 6 im Ein
griff mit zwei oder mehreren Planetenrädern 14, welche ihrer
seits mit weiteren zwei oder mehr Planetenrädern 15 gekuppelt
sind, welche mit einem Zahnrad 16 in Eingriff stehen, welches
zur Welle 2 achsengleich ausgerichtet ist und mit einem fest
stehenden Teil oder Sockelteil des Motors verbunden ist.
Jedes Planetenradpaar 14, 15 dreht leer auf einer Achse 17,
welche mit dem Ausgangs- oder Abtriebsrad 7 des Mechanismus M 1
gekuppelt ist.
Im Zahnrad-Zwischengetriebe M 2 gemäß Fig. 2 steht das Ein
gangsrad 6 mit zwei Rädern 20 im Eingriff, welche mit zwei
weiteren Zahnrädern 21 drehfest verbunden sind. Jedes Rad
paar 20, 21 ist leerlaufend auf einer Achse 22 montiert,
welche am Motorsockel gehaltert ist. Die Räder 21 stehen
ihrerseits mit dem inneren Abtriebsrad 7 im Eingriff.
Beim Zahnrad-Zwischengetriebe M 3 gemäß Fig. 3 nimmt das Ein
gangsrad 6 die Achsen 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.
Im Zahnrad Zwischengetriebe M 4 gemäß Fig. 4 nimmt das Ein
gangsrad 6 die Achsen 40 zweier Planetenräder 41 mit, welche
ihrerseits sowohl mit einem am Motorsockel gelagerten Rad 42
als auch mit dem bei dieser Lösung außen angeordneten Abtriebs
rad 7 im Eingriff stehen.
Die Funktion der Transmissionsvorrichtung wird unter Bezug
nahme auf die Fig. 1 beschrieben, wobei die Funktionsweisen
der in den übrigen Figuren veranschaulichten Vorrichtungen
ganz analog sind.
Bei niedrigen Drehzahlen des Explosionsmotors werden die Mas
sen 9 und die entsprechenden Reibungsplatten 10 gegen die
Innentrommel 11 durch die Kraft der Federn 12 geschoben. Da
durch muß die den Generator treibende Scheibe 4 mit der glei
chen Geschwindigkeit wie das Ausgangsrad 7 umlaufen. Da nun die
Planetenräder 15 sich am Rand 16 abrollen müssen, welches am
Sockel 1 gelagert ist, erhält die gesamte Planetenlagerscheibe 7,
also das Abtriebsrad des Mechanismus, eine Drehbewegung ent
sprechend dem Eingangsrad 6, welches bei entsprechender Wahl
der Übersetzungsverhältnisse des Rädersatzes 6, 14, 15, 16
der Scheibe 4 eine höhere Drehzahl erteilt.
Während der Zeitspanne, in welcher die Bewegung des Rads 6 auf
die Scheibe 4 über das Zahnrad-Zwischengetriebe übertragen
wird, entsteht ein erstes Transmissionsverhältnis, bei dem
die größere Drehzahlübersetzung stattfindet. Wenn die Ge
schwindigkeit der Welle 2 den zur Änderung des Übersetzungs
verhältnisses vorgegebenen Wert erreicht hat, überwindet die
den Massen 9 erteilte Zentrifugalkraft die Federkraft 12 und
bewirkt die Abhebung der Reibungsplatten 10 von der Trommel 11.
Dadurch nimmt das Eingangsrad 6 die Scheibe 4 nicht mehr mit
und dadurch wird auch das Zahnrad-Zwischengetriebe M 1 abge
schaltet. Damit verlangsamt die Riemenscheibe 4 ihre Drehge
schwindigkeit bis diese auf die Drehgeschwindigkeit der Welle 2
zurückfällt. 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 Übersetzungsverhältnis
einstellt, bei dem die kleinere Drehzahlübersetzung stattfin
det. Während der Gesamtdauer dieses Zustandes laufen die Rä
der 6, 7, 14, 15 leer.
Die vorstehend beschriebene Funktionsweise der Transmission
mit doppelter Geschwindigkeitsübersetzung ist graphisch in
der Fig. 5 erläutert, wobei der Verlauf der Drehgeschwindig
keiten ω des Explosionsmotors und des Generators in Abhängig
keit von der Zeit T dargestellt ist. Es wird dabei die Drehge
schwindigkeit ω T des Explosionsmotors bei konstanter Beschleu
nigung als steigend angenommen.
Aus der graphischen Darstellung ist zu entnehmen, daß bei klei
ner Motorgeschwindigkeit, beispielsweise bis zu 2400 Umdrehun
gen pro Minute (upm), die Drehgeschwindigkeit ω A I des Genera
tors gegenüber derjenigen des Motors gemäß dem Übersetzungs
verhältnis stärker steigt, wie dies durch das Zahnrad-Zwischen
getriebe vorgegeben ist.
Beispielsweise sei angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit ω A I
dreimal so hoch wie die Drehgeschwindigkeit ω T ist, so daß
bei einer Motorgeschwindigkeit von 2400 upm die Drehzahl des
Generators 7200 upm beträgt.
Dies hat zur Folge, daß auch bei kleiner Motordrehgeschwindig
keit der Generator in der Lage ist, genügend Strom zu liefern.
Sobald die Drehgeschwindigkeit des Motors 2400 upm erreicht,
wird das Zahnrad-Zwischengetriebe ausgekuppelt und es erfolgt
eine Verlangsamung der Drehzahl der Scheibe 4 entsprechend der
Kurve ω v 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 Riemenschei
be 4 unmittelbar von der Motorwelle angetrieben und die Drehge
schwindigkeit ω A II des Generators wird vom Übersetzungsver
hältnis zwischen der Scheibe 4 und der auf die Welle des Gene
rators aufmontierten Scheibe festgelegt.
Beispielsweise sei angenommen, daß die Drehgeschwindigkeit ω A II
das 1,5fache der Drehgeschwindigkeit ω T betrage, so daß
einer Motordrehzahl von 3800 upm eine Drehzahl des Generators
von 5700 upm entspricht.
Es ergibt sich daher, daß bei hohen Geschwindigkeiten des Ex
plosionsmotors die Drehgeschwindigkeit des Generators größer
ist, jedoch innerhalb eines angemessenen Verhältnisses bleibt,
um die Entstehung einer unnötig hohen Rotationsgeschwindigkeit
zu verhindern.
Das richtige Verhältnis der Rotationsgeschwindigkeit wird da
bei durch die vorgenannten beiden Scheiben bestimmt.
Die Kurve ω v bezieht sich auf einen unter einer gewissen
Last arbeitenden Generator.
Es ist klar, daß bei Änderung der Last und damit des zu
übertragenden Drehmomentes an der Zentrifugalkupplung C
der Übergang vom ersten auf das zweite Übersetzungsverhält
nis gemäß einer Kurvengruppe zwischen den Grenzkurven ω i
und l s erfolgt, wo ω i den Verlauf der freien Drehgeschwin
digkeit des Generators bei Höchststromabgabe und ω s den Ver
lauf der Drehgeschwindigkeit im Zustand der kleinsten Strom
abgabe darstellt.
Bei der vorangehenden Betrachtung wurde auf einen Generator
Bezug genommen, wobei jedoch offensichtlich ist, daß als vom
Explosionsmotor betriebenes Hilfsgerät jede beliebige Vorrich
tung dienen kann, z. B. eine Wasserpumpe für Kühlwasser oder
ein Kühlventilator für den Kühler des Fahrzeugs oder eine Luft
pumpe zur Beseitigung oder Verminderung von Verschmutzungen.
Außerdem wurde die Vorrichtung C nur schematisch dargestellt.
Claims (4)
1. Vorrichtung zur Antriebsübersetzung von einer Welle eines
Motors eines Kraftfahrzeuges auf die Riemenscheibe eines
Riemenantriebes für ein Hilfsgerät mit einem Zahnrad-
Zwischengetriebe, dessen Eingangsrad auf der Motorwelle
aufgekeilt ist und das durch eine mit Fliehkraftgewichten
betätigte Reibungskupplung abschaltbar ist, und mit einem
Freilauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (4)
mittels des Freilaufes (5) auf der Motorwelle (2) gelagert
ist und daß das Abtriebsrad (7) des Zahnrad-Zwischengetrie
bes (M 1, M 2, M 3, M 4) auf der Motorwelle (2) leer läuft und
die Riemenscheibe (4) über die Reibungskupplung mitnimmt,
bis die Motordrehzahl einen bestimmten Wert erreicht hat,
wobei in dieser Phase eine Übersetzung ins Schnelle von
der Motorwelle (2) zur Riemenscheibe (4) vorliegt, während
bei höheren Motordrehzahlen die Motorwelle die Riemen
scheibe (4) bei gelöster Kupplung (C) unmittelbar mitnimmt,
sobald der Eingriff der Riemenscheibe (4) und der Motor
welle (2) über den dann sperrenden Freilauf (5) herge
stellt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangsrad (6) des Zahnrad-Zwischengetriebes (M 1) das
Abtriebsrad (7) über mindestens eine Achse (17) eines Pla
netenradpaares (14, 15) mitnimmt, dessen eines Rad (14)
in das Eingangsrad (6) eingreift und dessen anderes Rad
(15) mit einem starren Rad (16) zum Eingriff kommt, wel
ches achsengleich zur Motorwelle (2) ausgerichtet und mit
einem festen Teil (1) des Motors verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangsrad (6) des Zahnrad-Zwischengetriebes (M 2) das
Abtriebsrad (7) mittels eines Radpaares (20, 21) mitnimmt,
welches um eine Achse (22) dreht, die am festen Teil (1)
des Motors gelagert ist, wobei eines der Räder (20) in
Eingriff mit dem Eingangsrad (6) und das andere (21) in
Eingriff mit dem Abtriebsrad (7) steht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
das Eingangsrad (6) des Zahnrad-Zwischengetriebes (M 3, M 4)
das Ausgangsrad (7) über mindestens ein Planetenräder
paar (31, 41) mitnimmt, dessen Achsen (30, 40) mit dem
Eingangsrad umlaufen und welches sowohl mit einem am Motor
block befestigten starren Rad (32, 42), welches achsgleich
zur Motorwelle angeordnet ist, als auch mit dem Abtriebs
rad (7) kämmt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19792951971 DE2951971A1 (de) | 1979-12-22 | 1979-12-22 | Vorrichtung zur kraftuebertragung von explosionsmotor eines kraftfahrzeugs auf ein diesem zugeordnetes hilfsgeraet |
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Publications (2)
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DE2951971C2 true DE2951971C2 (de) | 1989-09-28 |
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DE (1) | DE2951971A1 (de) |
Cited By (2)
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US7882910B2 (en) | 2006-12-22 | 2011-02-08 | Dr. Ing. H.C.F. Porsche Aktiengesellschaft | Hybrid drive for a motor vehicle |
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-
1979
- 1979-12-22 DE DE19792951971 patent/DE2951971A1/de active Granted
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Also Published As
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DE2951971A1 (de) | 1981-07-02 |
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