-
-
Vorrichtung zur Regelung der Ausgangs-
-
drehzahl für Kraftfahrzeug-Hilfsaggregate Beschreibung Die Erfindung
betrflfft eine Vorrichtung zur Regelung der Ausgangsdrehzahl von Hilfsaggregaten,
vorzugsweise für Kraftfahrzeuge.
-
Derartige Hilfsaggregate, beispielsweise Lüfter, Wasser-oder Hydraulikpumpen,
Lichtmaschinen oder Kompressoren für Klimaanlagen werden üblicherweise über Keilriemen
von dem Fahrzeugmotor mit angetrieben und laufen damit proportional zur Motordrehzahl.
Diese Hilfsaggregate sind überlicherweise so ausgelegt, daß sie bereits bei niedriger
Motordrehzahl die geforderte Leistung erbringen; bei hohen Motordrehzahlen dagegen
laufen sie in einem Drehzahlbereich, der weit über den zur Zweckerfüllung erforderlichem
liegt.
-
Daraus ergibt sich der Nachteil, daß ein zur Zweckerfüllung nicht
erforderlicher hoher Bauaufwand betrieben werden muß, um die Drehzahlfestigkeit
bei hohen Motordrehzahlen zu erreichen. Daraus resultiert eine hohe Belastung des
Hilfsaggregates und eine damit verbundene Verringerung der Lebensdauer. Außerdem
ist der Betrieb der Hilfsaggregate in diesem Drehzahlbereich unwirtschaftlich durch
die Abgabe ncht erforderlicher, zu hoher Leistungen.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen,
mit der die Drehzahlen von Hilfsaggregaten, die einem Antriebsmotor zugeordnet sind,
in einem engeren Drehzahlenbereich gehalten werden können, als es den Drehzahlen
des Antriebsmotors entspricht.
-
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die Drehzahlregelung mittels
eines Getriebes erfolgt und das Getriebe aus einer
mehrkammerigen
Zahnradpumpe besteht, der ein Zahnradmotor nachgeordnet ist und die Zahnradpumpenkammern
der Zahnradpumpe partiell kurz schließbar sind. Durch diese Maßnahmen wird eine
Vorrichtung geschaffen, mit der die, einem Antriebsmotor zugeordneten Hilfsaggregate
verschleißarm angetrieben werden können. Nach Erreicheneiner vorbestimmten Höchstdrehzahl
der Hilfsaggregate erfolgt automatisch ein Gangwechsel, so daß die steigende Motordrehzahl
nicht mehr proportional auch die Drehzahl des jeweils zugeordneten Hilfsaggregates
erhöht. Diese Hilfsaggregate können dadurch einfacher gestaltet und für niedrigere
Höchstdrehzahlen ausgelegt werden.
-
Durch die Kurzschließung mindestens einer der Zahnradpumpenkammern
erfolgt der Gangwechsel außerordentlich weich und völlig ruckfrei. Da in diesem
Getriebe keine direkte mechanische Berührung zwischen dem Antriebs- und Abtriebsteil
gegeben ist, liegt ein völlig wartungsfreies System vor, weiches darüberhinaus auf
ein außerordentlich kleines Bauvolumen reduziert werden kann. Da diese hydraulische
Kraftübertragung keinerlei Drosseleinrichtung aufweist erfolgt die Kraftübertragung
ohne zusätchai Leistungsverlust.
-
Zur Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgehen, daß der Abtrieb des
Zahnradmotors drehfest mit dem Hilfsaggregat-Antrieb verbunden ist. Weiter kann
es vorgesehen sein, daß der Zahnradpumpe ein Stellventil zugeordnet ist und die
Zahnradpumpenkammern mittels dieses Stellventils partiell kurz schließbar sind,
wobei es vorteilhaft ist, daß bei KurzschlieBung der Zahnradpumpenkammern mindestens
eine Zahnradpumpe einen Teilvolumenstrom auf den Zahnradmotor fördert und daß, die
mehrkammerige Zahnradpumpe von der Kurbelwelle eines Fahrzeugsmotors antreibbar
ist.
-
Zur Steuerung des Stellventils ist es vorgesehen,daß die Steuerung
des Stellventils in Abhängigkeit von dem Druck in dem Volumenstrom-System erfolgt,
bzw. daß die Steuerung des Stellventils mittels eines außerhalb des Volumenstrom-Systems
angeordneten Drehzahlmessers erfolgt, bezw. daß die Steuerung des Stellventils mittels
eines außerhalb des Volumenstrom-Syst ems angeordneten Fliehkraftreglers erfolgt.
-
Die Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung dargestellt und wird
nachfolgende näher beschrieben; es zeigen: Fig. 1 den Schnitt durch eine Vorrichtung
zur Drehzahlregelung mittels einer mehrkammerigen Zahnradpumpe und Zahnradmotor;
Fig. 2 den Strömungsverlauf des Volumenstroms bei einer Vorrichtung zur Drehzahlretung
gem. Fix 1, schematisch.
-
Das in der Fig.1 schematisch dargestellte Ausführungsbei spiel der
Erfindung zeigt ein in Getriebe 10, welches im wesentlichen aus einer mehrkammerigen
Zahnradpumpe 14 und einem dieser Zahnradpumpe 14 nachgeordneten Zahnradmotor 15
besteht. Die dargestellte Zahnradpumpe 14 weist hier drei Pumpenzahnräder 23, 24
und 25, sowie zwei Zahnradpumpenkammern 17 und 18 auf. Das Getriebe 10 wird von
der Kurbelwelle 11 eines Antriebsmotors, der in der Zeichnung anhand einer Motorgehäusewand
13 schematisch dargestellt ist, angetrieben.
-
Dem mittleren, angetriebenen Pumpenzahnrad 24 ist bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel ein oberes Pumpenzahnrad 23 und ein unteres Pumpenzahnrad 25
zugeordnet. Die Pumpenzahnräder 23 und 25 kammen mit dem angetriebenen Pumpenzahnrad
24. Zwischen dem oberen Pumpenzahnrad 23 und dem angetriebenen Pumpenzahnrad 24
ist eine erste Zahnradpumpenkammer 17 und zwischen dem unteren Pumpenzahnrad 2c
und dem angetriebenen Pumpenzahnrad 24 ist'eine zweite ahnradpumpenkammer 18 angeordnet.
Von den Zahnradpumpenkammern 17 und 18 führt eine Volumenstromleitung 20 zu der
Zahnradmotorkammer 19 des Zahnradmotors 15. Der Zahnradmotor 15 weist bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel nin oberes Motorzahnrad 26 und ein unteres Motorzahnrad 27 auf,
zwischen denen eine Zahnradmotorkammer 19 gebildet ist. Der Zal-nradmotor 15 wird
durch den in der Zahnradmotorkammer 19 auf a e Motorzahnräder 26 und 27 auftreffenden
Hydraulikstrom angetrieben.
-
Auf der Unterdruckseite 31 der Zanradmotorkammer 19 ist der
Zahnradmotor
15 mit einer Rückströmleitung 21 versehen, die über eine Teilleitung 32 mit der
ersten Zahnradpumpenkammer 17 und über eine Teilleitung 33 mit der zweiten Zahnradpumpenkammer
18 verbunden ist. Das untere Motorzahnrad 27 ist bei diesem Ausführungsbeispiel
mit einem Abtrieb 29 versehen, der drehfest mit dem Antrieb für ein Hilfsaggregat,
hier in Form einer Keilriemenscheibe 12 mit einer Scheibennut 28 dargestellt, verbunden
ist.
-
Wie die Fig. 2 zeigt wird die Volumenstromleitung 20 von einer ersten
Teilstromleitung 30 und einer zweiten Teilstromleitung 34 gespeist. Die erste Teilstromleitung
30 wird dabei von der ersten Zahnradpumpenkammer 17 und die zweite Teilstromleitung
34 von der zweiten Zahnradpumpenkammer 18 mit Druck beaufschlagt. Der ersten Teilstromleitung
30 ist nach der Erfindung ein Stellventil 16 zugeordnet, mit dem die erste Teilstromleitung
30 mit der Volumenstromleitung 20 und mit einer Kurzschlußleitung 22 verbunden werden
kann.
-
Die Kurzschlußleitung 22 fükrtvon dem Stellventil 16 zu der Teilrückleitung
32 und von dieser zurück in die erste Zahnradpumpenkammer 17.
-
Die Funktion der Erfindung wird nachfolgend anhand der oben beschriebent
Figuren näher erläutert: Die Zahnradpumpe 14 wird durch die Kurbelwelle 11 zunachst
proportional der Drehzahl des Antriebmotors 13 angetrieben.
-
Mit den beiden Zahnradpumpenkammern 17 und 18 wird ein Hydraulik strom
auf den Zahnradmotor 15 geleitet, der so groß ist, daß der Hilfsaggregatantrieb
in Formder Keilriemenscheibe 12 mit einer ausreichend großen Antriebsleistung beaufschlagt
wird.
-
Mit zunehmender Motordrehzahl steigt auch der Hydraulikdruck in der
Volumenstromleitung 20. uebersteigt dieser Bydraulikdruck einen vorgegebenen Wert,
so schließt das Stellventil 16 die erste Teilstromleitung 30 und führt den von der
ersten Zahnradpumpenkammer 17 geförderten Hydraulikstrom über die Kurzschlußleitung
22 direkt wieder zurück zu der Zahnradpumpe 14. Die Zahnradpumpe 14 arbeitet in
diesem Fall nur
noch mit der zweiten Zahnradpumpenkammer 18 über
die zweite Teilstromleitung 34 auf dem Zahnradmotor 15. Durch diese Maßnahmen kann
die Antri bsleistung der Zahnradpumpe 14 auf einfache Weise verringert werden. Durch
die Verringerung des Hydraulikzustroms steigt die Drehzahl des Zahnradmotors 15
nicht weiter an, ao daß die -nicht dargestellten- Hilfsaggregate nicht auf die der
Notorhöchstdrehzahl entsprechende Leistung ausgelegt werden müssen. Anstelle eines
druckabhangigen Stellventils 16 kann auch ein Fliehkraftregler, ein Drehzahlmesser
oder dergleichen verwendet werden. Durch Hereinnahme weiterer Zahnradpumpenkammern
und Stellventile kann die Gangzahl eines derartigen Getriebes beliebig vermehrt
werden.
-
Der Gangwechsel erfolgt dabei fließend und weich, da die Zahnradmotor-Drehzahl
in jedem Fall nur über den Zustrom zu der Zahnradmotorksmmer 19 geregelt wird.
-
Bezugazeichenliste 10 Getriebe 11 Kurbelwelle 12 Keilriemenscheibe
13 Motorgehäusewand 14 Zahnradpumpe 15 Zahnradmotor 16 Stellventil 17 erste Zahnradpumpenkammer
18 zweite Zahnradpumpenkammer 19 Zahnradmotorkammer 20 Volumenstromleitung 21 Rückstromleitung
22 Kurzschlußleitung 23 oberes Pumpenzahnrad 24 angetriebenes Pumpenzahnrad 25 unteres
Pumpenzahnrad 26 oberes Motorzahnrad 27 unteres Motorzahnrad 28 Scheibennut 29 Abtrieb
30 erste Teilstromleitung 31 Unterdruckseite 32 Teilleitung 33 Teilleitung 34 zweite
Teilstromleitung
Leerseite