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Mechanisches Getriebe
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Die Erfindung betrifft ein mechanisches Getriebe mit einer zwischen
einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle vorgesehenen Zahnradanordnung.
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Derartige bekannte Getriebe weisen zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle
ein festes Drehzahlverhältnis auf. FUr eine Veränderung der Ausgangsdrehzahl ist
es erforderlich, die Eingangs drehzahl zu verändern. Reicht der zur Verfügung stehende
Bereich nicht aus, werden sog. Stufengetriebe eingesetzt, deren Stufen bzw. Gänge
über eine Kupplung schaltbar sind. Mit der Erfindung wird angestrebt, ein Getriebe
der eingangs genannten Art so umzugestalten, daß dieses stufenlos regelbar ist.
Es sind zwar Vorschläge für stufenlos regelbare Getriebe bekannt geworden, welche
nach dem Prinzip des Reibungsschlusses arbeiten, so beispielsweise Keilriemengetriebe
oder Reibradgetriebe. Solche Getriebe weisen den Nachteil auf, daß sie nicht hoch
belastbar sind.
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Weiterhin sind stufenlos regelbare Getriebe bekannt, die nach hydrostatischen
bzw. hydrodynamischen Verfahren arbeiten. Hierbei ist in erster Linie nachteilig,
daß solche Getriebe
einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen und
die Herstellungs- und damit Anschaffungskosten sehr hoch sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Getriebe
der eingangs genannten Art stufenlos regelbar zu gestalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
dadurch gelöst, daß die Zahnradanordnung ein Planetengetriebe mit einem Planetenradträger
und zwei weiteren Zahnradanordnungen - vorzugsweise Sonnenrad und Ringrad - aufweist,
und die Eingangswelle und die Ausgangswelle mit den beiden Zahnradanordnungen bzw.
mit einer Zahnradanordnung und dem Planetenradträger in Verbindung stehen, und das
Jeweils verbleibende Element (Planetenradträger bzw. eine Zahnradanordnung) über
ein stufenlos regelbares Getriebe mit der Eingangswelle verbunden ist.
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Das mit dem stufenlos regelbaren Getriebe verbundene Element wird
durch Wirkung dieses gesonderten Getriebes verlangsamt, und zwar Je nach Einstellung
des stufenlos regelbaren Getriebes in unterschiedlichem Maße. Je mehr das mit dem
stufenlos regelbaren Getriebe verbundene Element verlangsamt wird, umso größer wird
die Abtriebsdrehzahl im Verhältnis zur Antriebsdrehzahl. Je weniger das mit dem
stufenlos regelbaren Getriebe verbundene Element abgebremst wird, umso geringer
ist die Drehzahl der Ausgangswelle im Verhältnis der Drehzahl der Eingangswelle.
Wird das mit dem stufenlos regelbaren Getriebe verbundene Element nicht abgebremst,
so steht die Ausgangswelle still. Wird das Element über das stufenlos
regelbare
Getriebe nicht abgebremst, sondern angetrieben, so erhält man eine Drehrichtungsumkehr
der Ausgangswelle. Somit besteht die Möglichkeit, durch Verstellung des Übersetzungsverhältnisses
des stufenlos regelbaren Getriebes bei einer bestimmten Drehzahl der Eingangswelle
die Drehzahl der Ausgangswelle im Verhältnis zu der Drehzahl der Eingangswelle unter
Einbeziehung des Stillstandes der Ausgangswelle stufenlos zu verstellen, und es
besteht außerdem die Möglichkeit, gleichzeitig eine Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle
bei gleichbleibender Drehrichtung der Eingangswelle vorzunehmen. Vorteilhaft ist
hierbei, daß die Kraftübertragung fast ausschließließlich über die kraftschlüssige
Zahnradanordnung erfolgt, während das stufenlos regelbare Getriebe nur gering belastet
wird.
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Ein weiterer Vorteil ist der relativ einfache AuSbau der erfindungsgemäßen
Anordnung, da insbesondere keine leer mitdrehenden Zahnradanordnungen vorhanden
sind, wie es bei Schaltgetrieben der Fall ist. Vorteilhaft gegenüber den bekannten
stufenlosen Getrieben ist die höhere Belastbarkeit und auch der Wegfall des Erfordernisses
einer Kupplung, da bei dem erfindungsgemäßen Getriebe die Drehzahl der Ausgangswelle
auf Null herabgeregelt werden kann.
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In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein,
daß das stufenlos regelbare Getriebe als Riemenscheibengetriebe
ausgebildet
ist. Je mehr das Element abgebremst wird, umso höher ist das Drehmoment an dem die
Leistung aufnehmenden Kegelscheibenrad des Kegelscheibengetriebes. Je mehr die Welle
verlangsamt wird, umso größer wird der Umschlingungswinkel des Keilriemens, und
damit wird der Hebelarm, mit dem der Keilriemen auf die Riemenscheibenwelle wirkt,
umso größer.
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Es kann aber auch vorgesehen sein, daß das stufenlos regelbare Getriebe
als Reibradgetriebe oder auch als FlUssigkeitsgetriebe ausgebildet sein kann.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß das
stufenlos regelbare Getriebe mit dem Planetenradträger verbunden ist. Dies führt
zu einem Übertragungsbereich zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle, der im wesentlichen
zwischen Null und knapp unter 1:1 liegt. Ein derartiger Übertragungsbereich ist
insbesondere für Kraftfahrzeuggetriebe angezeigt.
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Es kann erfindungsgemäß aber auch vorgesehen sein, daß das stufenlos
regelbare Getriebe mit einer der beiden Zahnradanordnungen in Verbindung steht.
Mit einer derartigen Anordnung sind andere Übersetzungsverhältnisse erzielbar.
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Die Steuerung des stufenlos regelbaren Getriebes erfolgt an der Jeweils
an diesem Getriebe vorgesehenen Steuereinrichtung.
Die Eingabe des
Steuersignals kann in beliebiger Weise erfolgen, beispielsweise manuell oder unter
Einwirkung einer elektronischen Steuerung in Verbindung mit einem Stellmotor od.
dgl..
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschre-ibung von AusfUhrungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung der für das Verständnis der Erfindung
wesentlichen Elemente des mechanischen Getriebes, wobei das zur Steuerung dienende
stufenlos regelbare Getriebe als Riemenscheibengetriebe ausgebildet ist; Fig. 2
eine Darstellung entsprechend Fig. 1 mit einer anderen Stellung der Riemenscheiben;
Fig. 3 eine Darstellung entsprechend Fig. 1 bzw. Fig. 2, jedoch mit der Darstellung
einer weiteren Stellung der Riemenscheiben; Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellu'g
eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung und zwar eines Getriebes für einen
PKW mit Frontmotor und Hnterradantrieb; Fig. 5 die Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels,
und zwar eines Getriebes für einen Personenkrafxwagen mit Frontmotor und Vorderradantrieb;
Fig.
6 eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung
für das Getriebe eines Lastkraftwagens; Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII
in Fig. 6; Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form eines Getriebes
für die mechanische Aufladung eines Kolbenmotors; Fig. 9 eine modifizierte Ausführungsform
des in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels, bei der als stufenlos regelbares
Getriebe anstelle eines Riemenscheibengetriebes ein hydraulisches Getriebe vorgesehen
ist.
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Das in Fig. 1 schematisch dargestellte Getriebe weist eine Eingangswelle
1 und eine Ausgangswelle 2 auf, die über ein insgesamt mit 3 bezeichnetes Planetengetriebe
miteinander in Verbindung stehen. Das Planetengetriebe weist einen Planetenradträger
4 auf, der koaxial mit der Eingangswelle 1 und der Ausgangswelle 2 um eine gemeinsame
Drehachse 5 drehbar angeordnet ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist die Lagerung
nicht im einzelnen dargestellt. In dem Planetenradträger 4 sind als Kegelräder ausgebildete
Planetenräder 6 und 7 gelagert, die mit an der Eingangswelle 1 bzw. der Ausgangswelle
2 angeordneten Kegelrädern 8 und 9 kämmen. Der Planetenradträger 4 ist über ein
insgesamt mit 10 bezeichnetes stufenlos regelbares Getriebe mit der Eingangswelle
1 verbunden. Hierzu ist ein flanschartiger Vorsprung 11 des Planetenradträgers
als
Zahnrad ausgebildet, dessen Zähne 12 mit den Zähnen 13 eines Zahnrades 14 kämmen.
Das Zahnrad 14 sitzt auf gleicher Welle mit einem weiteren Zahnrad 15, welches mit
einem Zahnrad 16 in Eingriff steht, welches mit einer mit einer Riemenscheibe 17
verbundenen Riemenscheibenwelle 18 eines Riemenscheibengetriebes in Verbindung steht.
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Auf der Riemenscheibenwelle 18 ist axial verschiebbar eine weitere
Riemenscheibe 19 angebracht. Ein Riemen 20 läuft zwischen dem Riemenscheibenpaar
17 und 19 und einem weiteren Riemenscheibenpaar 21, 22 um, welches auf der Eingangswelle
1 angeordnet ist. Das so gebildete Riemenscheibengetriebe ist in bekannter Weise
durch Verstellung des axialen Abstandes der Riemenscheiben stufenlos verstellbar.
Die hierfür vorgesehenen, an sich bekannten, Verstellorgane sind nicht im einzelnen
dargestellt. Die Einstellung des Drehzahlverhältnisses zwischen Eingangswelle 1
und Ausgangswelle 2 erfolgt dadurch, daß der axiale Abstand der Keilriemenscheibe
auf den Wellen 1 bzw. 18 in jeweils gleichem Masse verkleinert bzw. vergrößert werden.
Solche unterschiedliche Stellungen sind in Fig. 2 und Fig. 3 gezeigt, bei denen
die gegenüber Fig. 1 von der Keilriemenscheibe 22 entferntere Keilriemenscheibe
mit 21' bezeichnet ist. Entsprechend ist die in Gegenrichtung von der Keilriemenscheibe
17 entfernte Keilriemenscheibe 19 hier mit 19i bezeichnet. In entsprechender Weise
tragen die Keilriemenscheiben in Fig.
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3 die Bezeichnungen 21l' und 19". Wie ersichtlich, ändert sich die
Lage und damit auch der Umschlingungswinkel des Keilriemens 20 entsprechend den
unterschiedlichen axialen
Abständen der Keilriemenscheiben.
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Die Funktion der Anordnung ist wie folgt. Es sei angenommen, daß die
Eingangswelle 1 sich mit konstanter Drehzahl dreht.
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Wenn der Planetenradträger 4 undrehbar angebracht wäre, so wäre das
Drehzahlverhältnis zwischen Eingangswelle 1 und Ausgangswelle 2 wie 1:1. Wenn die
Anordnung so getroffen ist, daß die Drehzahl des Planetenradträgers 4 genau halb
so schnell ist wie diejenige der Eingangswelle 1, so beträgt bei der hier vorliegenden
Ausbildung des Planetengetriebes als Kegelradgetriebe die Drehzahl der Ausgangswelle
Null.
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Daraus ist ersichtlich, daß eine Beeinflussung der Drehzahl der Ausgangswelle
2 durch eine Steuerung der Drehzahl des Planetenradträgers relativ zu der Drehzahl
der Antriebswelle 1 erfolgen kann. Mit anderen Worten, die Drehbewegung der Ausgangswelle
2 resultiert aus gleichzeitigen, aber verschieden schnell erfolgenden Drehbewegungen
der Eingangswelle und des Planetenträgers 4. Wäre der Planetenträger 4 frei umlaufend
angeordnet, so würde er mit der halben Drehzahl der Eingangswelle 1 umlaufen. Erfindungsgemäß
erfolgt nun eine Abbremsung der Drehung des Planetenträgers 4 letztlich durch die
Eingangswelle 1 selbst, und zwar über das zwischengeschaltete stufenlos regelbare
Getriebe 10. Infolge der Wirkung der zwischengeschalteten Zahnräderanordnung 11
bis 16 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel eine Drehzahl- bzw. Drehmomentübersetzung
1:8 erzielt. Damit ist das an der Riemenscheibewelle 18 angreifende Drehmoment nur
noch 1/8 des an dem Planetenträger 4 vorhandenen Drehmomentes. Je starker der Planetenradträger
4 abgebremst wird, umso
größer ist die hierzu erforderliche Kraft
bzw. das zur Aufbringung dieser Kraft erforderliche Drehmoment. Wenn man davon ausgeht,
daß der Planetenträger 4 mit der halben Drehzahl der Eingangswelle 1 umläuft, so
ist die Drehzahl der Ausgangswelle 2 gleich Null. Dies entspricht der Leerlaufstellung.
Das stufenlos regelbare Getriebe läuft ebenfalls leer mit, d.h., es findet über
den Riemen 20 keinerlei Kraftübertragung statt. Diese Stellung ist in Fig. 1 dargestellt.
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In Fig. 2 ist das Ubersetzungsverhältnis des stufenlos regelbaren
Getriebes verändert, und zwar entspricht das Verhältnis der Riemenscheiben 1:1,
während das entsprechende Verhältnis bei der in Fig. 1 gezeigten Darstellung 1:4
ist.
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Dies hat zur Folge, daß die Drehzahl der Riemenscheibenwelle 18 in
der Stellung gemäß Fig. 2 gegenüber der Stellung in Fig. 1 verlangsamt wird. Da
die Welle 18 über die Zahnradanordnung 16 bis 11 mit dem Planetenträger 4 in Verbindung
steht, kann der Planetenträger 4 jetzt nur noch mit 1/8 der Drehzahl der Eingangswelle
1 umlaufen; mit anderen Worten, der Planetenträger 4 wird gegenüber der Stellung
gemäß Fig. 1 abgebremst. Dadurch ergibt sich im vorliegenden Fall ein Antriebs-Abtriebs-Drehshlverhältnis
von 1:0,75.
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Das Gesamt-Ubersetzungsverhältnis des Getriebes ergibt sich wie folgt:
Drehzahl der Antriebswelle minus dem Zweifachen der Drehzahl des Planetenträgers
ist gleich der Drehzahl der Ausgangswelle 2. In Zahlen ausgedrückt, gelten für Fig.
2 folgende Verhältnisse: Die Eingangsdrehzahl sei 1,
und die Drehzahl
des Planetenradträgers 4 ist 0,125. Dann beträgt die Drehzahl der Ausgangswelle
2 0,75.
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Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt das Ubersetzungsverhältnis
der Riemenscheiben 1:0,25. Die Drehzahl des Planetenradträgers 4 ist 0,25:8 = 0,03125.
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Dies führt zu einem Gesamtdrehzahlverhältnis des Getriebes von 1:0,9375.
Anstelle eines Abbremsens des Planetenradträgers 4 kann durch geeignete Verstellung
des stufenlosen Getriebes auch ein von der Eingangswelle 1 ausgehender Antrieb des
Planetenradträgers 4 erfolgen. Bei dem AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis Fig.
3 ist dies dann der Fall, wenn das Übersetzungsverhältnis des Riemengetriebes über
das Verhältnis von 1:4 hinaus verstellt wird. Dies hat eine Drehrichtungsumkehr
der Abtriebswelle 2 zur Folge. Auch die nach rückwärts gerichtete Drehbewegung der
Ausgangswelle ist über die Steuerung des stufenlosen Getriebes stufenlos verstellbar.
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Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ragt in ein Getriebegehäuse
23 eine Kurbelwelle 23' eines (nicht dargestellten) Motors. Die Kurbelwelle 23'
ist an ihrem dem Getriebegehäuse 23 zugewandten Stirnende über Bolzen 24 mit einer
gleichzeitig als Schwungrad mit einem zum Eingriff eines Anlassers dienenden Zahnkranz
25' ausgebildeten Keilriemenscheibe 25 eines als Keilriemengetriebe ausgebildeten
stufenlosen Getriebes 10' verbunden. Eine weitere Keilriemenscheibe 26 ist auf einer
hülsenartigen Verlängerung 27 in axialer
Richtung gegenüber der
Keilriemenscheibe 25 verschiebbar angeordnet. In das Innere der hülsenartigen Verlängerung
27 ist eine Eingangswelle 29 eines Planetengetriebes 3 hineingesteckt und durch
axial verlaufende Nuten 30 drehfest.
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Die Einzelteile des Planetengetriebes 3 entsprechen den Einzelteilen
des anhand von Fig. 1 bis 3 beschriebenen Planetengetriebes und werden daher nicht
nochmals im einzelnen erläutert.
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Der Planetenradträger 4' ist in etwa hulsenförmig ausgebildet und
im Getriebegehäuse 23 um die Drehachse der Eingangswelle 29 und einer Ausgangswelle
31 drehbar gelagert. Die Ausgangswelle 31 weist einen Flansch 32 zum Anschluß einer
Kardanwelle (nicht dargestellt) auf. Der Planetenradträger 4' weist ein innenverzahntes
Zahnrad 33 auf, welches mit einem Zahnrad 34 kämmt, welches auf einer Welle 35 einer
Zahnriemenscheibe 36 angeordnet ist. Die Drehbewegung der Zahnriemenscheibe 36 wird
über einen Zahnriemen 37 auf eine Welle 38 einer dem stufenlosen Getriebe 10 zugeordneten
Keilriemenscheibenanordnung 39, 40 zugeführt, welche über einen Keilriemen 20' mit
dem Keilriemenscheibenpaar 25, 26 des stufenlosen Getriebes 10 verbunden ist. Auf
der Welle 38 kann der Antrieb eines Nebenaggregates, beispielsweise eines Generators,
angeordnet sein.
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Die Funktion des dargestellten Getriebes entspricht der Funktion des
anhand von Fig. 1 bis 3 beschriebenen Getriebes, d.h., bei einer bestimmten Drehzahl
der Kurbelwelle 23' ist die Drehzahl der Ausgangswelle 31 und damit das Ubersetzungsverhältnis
des Getriebes stufenlos einstellbar. In Fig. 4 ist ein Ubersetzungsverhältnis von
1:0 dargestellt, d.h.,
die Ausgangswelle 31 steht still, während
der Planetenradträger 4' mit der halben Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 23'
umläuft. Bei der gezeigten Stellung läuft die Welle 38 mit der vierfachen Drehgeschwindigkeit
wie die Kurbelwelle 23' um. Dies entspricht bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise
dem Stillstand des Kraftfahrzeuges und der Leerlaufdrehzahl des Motors. Wenn von
der Welle 38 gleichzeitig ein Generator angetrieben wird, so erfolgt der Generatorantrieb
in diesem Fall mit der vierfachen Leerlaufdrehzahl des Motors. Wenn das Fahrzeug
fährt, wird umsomehr Motorleistung benötigt, je schneller das Fahrzeug fährt. Damit
wird gleichzeitig in der Regel die Getriebeübersetzung erhöht, wobei gleichzeitig
die Drehgeschwindigkeit der Welle 38 verlangsamt wird. Je größer die Fahrgeschwindigkeit
des Fahrzeuges und dementsprechend auch die Motordrehzahl wird, umso mehr wird die
Drehzahl des Generators im Verhältnis zur Motordrehzahl verringert, was den Vorteil
hat, daß der Generator in einem relativ konstantem Drehzahlbereich angetrieben wird.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der von dem Generator aufgenommene
Teil der Welle 38 zugeführten Energie nicht über den Keilriemen 20' übertragen werden
muß. Die Regelung der Drehzahl erfolgt durch Verstellung der Keilriemenscheibe 40
über eine (nicht dargestellte) Verstelleinrichtung, beispielsweise einen Stellmotor,
der beispielsweise über eine elektronische Einrichtung ansteuerbar ausgestaltet
sein kann. Die Verbindung zwischen der Welle 35 und der Zahnriemenscheibe 36 ist
als
ausrückbare Klauenkupplung 41 ausgebildet. Diese lösbare Verbindung
gestattet das Abschleppen bzw. Anschieben des mit einem derartigen Getriebe ausgerüsteten
Kraftfahrzeuges bei stehendem Motor.
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Das in Fig. 5 dargestellte weitere Ausführungsbeispiel entspricht
in wesentlichen Teilen und in seiner Funktion dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Unterschiedlich ist im wesentlichen lediglich, daß es sich um ein Ausführungsbeispiel
für ein Getriebe handelt, bei dem der Motor im Bereich der angetriebenen Räder ist,
also beispielsweise für ein Kraftfahrzeug mit Frontmotor und Frontantrieb.
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Das Getriebegehäuse ist mit 23' bezeichnet, die Eingangswelle ist
mit 29' bezeichnet. Die von dem Planetenradträger 4 angetriebene Welle ist mit 35'
bezeichnet und führt -ebenfalls über eine Klauenkupplung 41 - zu einer Zahnriemenscheibe
36. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Abtriebswelle
ist hier als Hohlwelle 31' ausgebildet und weist ein Ritzel 42 auf, welches auf
ein Tellerrad 43 eines schematisch mit 44 bezeichneten Differentialgetriebes einwirkt.
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Bei dem in den Fig. 6 und 7 dargestellten LKW-Getriebe ist eine Antriebswelle
45 in das (nicht dargestellte) stirnseitige Ende einer (nicht dargestellten) Kurbelwelle
eines Motors einschiebbar und damit drehfest verbindbar. Die Eingangswelle 45 ist
in einem Lagerteil 46 eines Gehäuses 47 gelagert und an ihrem entsprechendder Zeichnung
linken
stirnseitigen Ende als Sonnenrad 48 eines Planetengetriebes
3' ausgebildet, welches einen Planetenradträger 49 aufweist, der auf der Eingangswelle
45 und dem Gehäuseteil 46 drehbar gelagert ist. Die Planetenräder sind mit 50 bezeichnet.
Ein Ringrad 51 sitzt auf dem entsprechend der Zeichnung nach rechts gerichteten
stirnseitigen Ende einer Ausgangswelle 52, an der an einem Flansch 53 eine (nicht
dargestellte) Kardanwelle anbringbar ist. Am Planetenradträger 49 ist ein Zahnrad
54 angeordnet, welches auf ein Zahnrad 55 einwirkt.
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Dieses ist wiederum mit einer Welle 56 mit einem Zahnrad 57 verbunden,
welches wiederum mit einem Zahnrad 58 in Eingriff steht, welches auf einer Welle
59 sitzt, auf der eine Keilriemenscheibe 60 angeordnet ist. Gleichachsig damit ist
eine weitere Keilriemenscheibe angeordnet. Das Keilriemenscheibenpaar 60, 61, wirkt
über einen Keilriemen 62 auf ein als Zwischenrad wirkendes, schematisch mit 63 bezeichnetes
Keilriemenscheibenpaar, welches auf einer Welle 64 angeordnet ist. Auf der Welle
64 sitzt ein weiteres Keilriemenscheibenpaar 65. Von dort wird über einen Keilriemen
66 ein Keilriemenscheibenpaar 67 angetrieben. Die Ausführung ist im vorliegenden
Fall also derart, daß das stufenlos regelbare Getriebe als Keilriemengetriebe mit
Zwischenrad ausgebildet ist. Der Sinn dieser Maßnahme besteht darin, den Durchmesser
der Keilriemenscheiben relativ klein halten zu können. Das Keilriemenscheibenpaar
67 sitzt auf einer Welle 68, auf welcher ein Zahnrad 69 angeordnet ist, welches
über ein Zwischenrad 70 mit einem auf der Eingangswelle 45 sitzenden Zahnrad 71
kämmt.Die Zahnradverbindung ist zwischen der Welle 68 und
der Eingangswelle
45 ist so ausgebildet, daß das Ubersetzungsverhältnis von Eingangswelle 45 zur Welle
68 beispielsweise 1:2 beträgt. Dies bedeutet, daß das Kreilriemengetriebe mit der
doppelten Drehzahl der Eingangswelle 45 rotiert.
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Dementsprechend ist die Ausgestaltung so, daß das Übersetzungsverhältnis
zwischen dem Planetenradträger 49 und dem Keilriemengetriebe ebenfalls verdoppelt
ist. Dadurch wird das an den Riemenscheiben angreifende Drehmoment auf die Hälfte
reduziert.
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Dies ist insbesondere vorteilhaft bei Dieselmotoren, die bei relativ
geringer Drehzahl ein großes Drehmoment abgeben. Die Grenze der Möglichkeit der
Heraufsetzung des Drehzahlniveaus des Riemengetriebes gegenüber der Eingangswelle
wird durch die maximal zulässige Riemengeschwindigkeit des Keilriemengetriebes bestimmt.
Dadurch ist der Drehzahlsprung zwischen dem abzubremsenden Planetenradträger 49
und dem Riemengetriebe doppelt so groß wie wenn das Riemengetriebe mit der gleichen
Geschwindigkeit wie die Eingangswelle umlaufen würde, wie es bei den vorbeschriebenen
Ausführungsbeispielen der Fall ist. Auch bei dieser Ausführungsform kann zwischen
Riemengetriebe und Planetenradträger eine Klauenkupplung vorgesehen sein.
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Gemäß Fig. 8 wird eine insgesamt mit 69'bezeichnete Ladeturbine von
einer Eingangswelle 70durch eine (nicht dargestellte) Kurbelwelle eines Verbrennngsmotors
über ein mechanisches Getriebe gemäß des ErfiindUg anget-ieben. Dieses
Getriebe
weist ein in einem Gehäuse 71 (angeordnetes Planetengetriebe 72 mit einem durch
die Eingangswelle 70'angetriebenen Ringrad 73, drei umlaufende Planetenräder 74,
einen Planetenradträger 75 und ein Sonnenrad 76 auf, welches mit einer Ausgangswelle
77 verbunden ist, die über ein Übersetzungsgetriebe 78, 79 mit einer Welle 80 der
Ladeturbine 69'in Verbindung steht. Im vorliegenden Fall wird also die Drehzahl
der Ausgangswelle 77 des Getriebes zum Antrieb der Ladeturbine 69'ins Schnelle übersetzt.
Die Drehzahlsteuerung der Anordnung erfolgt wiederum durch Steuerung eines als Keilriemengetriebe
ausgebildeten stufenlos regelbaren Getriebes 10. Das hier eingesetzte stufenlos
regelbare Getriebe unterscheidet sich von den bisher beschriebenen stufenlos regelbaren
Getrieben lediglich darin, daß der Ubersetzungsbereich dieses Getriebes geringer
ist, da für den vorliegenden Anwendungsfall keine Herabregelung bis auf das Drehzahlverhältnis
1:0 zwischen Eingangswelle und Ausgangswelle erforderlich ist, und zu dem der benötigte
Ubersetzungsbereich ohnehin gering ist. Der Planetenradträger 75 ist in einer Ausnehmung
81 der Eingangswelle 70ßund einem Teil 82 des Getriebegehäuses 71'drehbar umlaufend
gelagert. Der Planetenradträger weist ein Zahnrad 83 auf, welches mit einem Zahnrad
84 kämmt, welches auf einer Welle 85 angeordnet ist, auf der wiederum ein Zahnrad
86 angeordnet ist, welches mit einem Zahnrad 87 kämmt, das auf einer Welle 88 der
Keilriemenscheibenanordnung 39', 40 angeordnet ist.
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Die in Fig. 9 dargestellte modifizierte Ausführungsform des
in
Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiels weist als stufenlos regelbares Getriebe
ein Flüssigkeitsgetriebe, vorzugsweise ein hydrostatisch regelbares System auf.
Nachfolgend werden lediglich die Teile beschrieben, die gegenüber dem Ausführungsbeispiel
in Fig. 6 unterschiedlich ausgebildet sind. Im übrigen sind gleiche Teile mit gleichen
Bezugszeichen bezeichnet.
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Die Bewegung von dem Zahnrad 55 wird auf eine Welle 89 einer Hydraulikpumpe
89' mit veränderbarem Fördervolumen übertragen. Diese Pumpe ist als Schrägscheibenpumpe
ausgebildet und weist eine Schrägscheibe 90 auf, deren Fördervolumen durch Veränderung
der Stellung der Schrägscheibe 90 um den Winkel ß veränderbar ist. Mit 91 und 92
sind Kolben der Schrägscheibenpumpe bezeichnet. Die Schrägscheibenpumpe 89' fördert
ein hydraulisches Medium in einen insgesamt mit 93 bezeichneten Flügelzellenmotor.
Dieser wirkt über ein Zahnrad 94 auf das Zahnrad 95 der Eingangswelle 45.
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Der Einsatz eines hydrostatischen Getriebes als stufenlos regelbares
Getriebe anstelle eines Keilriemengetriebes eignet sich insbesondere für Anwendungsfälle,
bei denen so große Kräfte übertragen werden müssen, daß eine Uberlastung des Keilriemens
auftreten könnte, beispielsweise bei der Kraftübertragung in Diesellokomotiven.
Auch bei dieser Ausführungsform sind die grundsätzlich mit der Erfindung beschriebenen
Vorteile erreichbar, daß nämlich durch Regelung des stufenlos regelbaren Getriebes
eine Regelung des Ubersetzungsverhältnisses zwischen Eingangs- und Ausgangswelle
bis
herab zur Drehzahl Null der Ausgangswelle und darüber hinaus eine stufenlose Regelbarkeit
auch bei Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle erfolgen kann. Eine gesonderte lösbare
Verbindung zwischen dem mit dem stufenlos regelbaren Getriebe verbundenen Element
und dem stufenlos regelbaren Getriebe ist im vorliegenden Falle nicht erforderlich,
da kein Kolbenhub stattfindet, wenn die Schrägscheibe so eingestellt wird, daß sie
in einem Winkel von 900 zur Pumpenachse eingestellt wird. In dieser Stellung wird
durch die Pumpe auch kein hydraulisches Medium gefördert, was einer Lösung der Verbindung
zwischen dem entsprechenden Element des Planetengetriebes und dem stufenlos regelbaren
Getriebe entspricht. Die Vorteile des in Fig. 9 dargestellten Ausführungsbeispiels
gegenüber einem herkömmlichen Flüssigkeitsgetriebe liegen in einem besseren Wirkungsgrad,
da der wesentliche Teil der Kraft direkt über das mechanische Getriebe übertragen
wird und das hier vorgesehene Flüssigkeitsgetriebe im wesentlichen die Funktion
eines Steuerelementes hat.
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Bei der Winkelstellung 0 der Schrägscheibe 90 ist das Drehzahlverhältnis
von Pumpe und Motor so eingestellt, daß kein Abtrieb erfolgt. Bei einer Winkelstellung
in dem Minusbereich entsprechend Fig. 9 wird die Pumpe vom Pumpe vom Motor angetrieben,
was ein (stufenlos einstellbares) Ubersetzungsverhältnis der Abtriebswelle bei Drehrichtungsumkehr
zur Folge hat. Bei einer Winkelstellung im Plusbereich entsprechend Fig. 9 wird
die Pumpe vom Motor abgebremst. Je
mehr die Schrägscheibe in den
Plusbereich verstellt wird, desto größer wird das Fördervolumen der Pumpe. Da jedoch
die Aufnahmekapazität des Motors konstant bleibt, hat die Vergrößerung des Fördervolumens
eine Drehzahlabsenkung der Pumpe und somit auch des Planetenradträgers 49 zur Folge,
was wiederum eine Ernöhung der Abtriebsdrehzahl des Getriebes zur Folge hat.
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