DE3611171C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere
für Kraftfahrzeuge, mit einem Verbrennungsmotor mit mechanischem
Ladeluftverdichter der Verdrängerbauart, einer Vorrichtung
zur Ladeluftkühlung, einem dem Verbrennungsmotor
nachgeordneten Umlaufrädergetriebe und mit Steuer- und Regelorganen
zur Einstellung und Erhaltung vorbetimmbarer
Betriebszustände, wobei die Antriebskraft des Motors im Getriebe
in zwei Komponenten teilbar ist, wovon die eine auf
die Abtriebswelle der Antriebsanordnung übertragbar ist und
die andere zum Antreiben des Ladeluftverdichters dient, der
Ladeluftverdichter mit Hilfe von Drosselventilen steuer-
bzw. regelbar ist und eine Erhöhung der auf einen Ausgang
des Umlaufrädergetriebes rückwirkenden Kraft in Richtung
einer Drehzahlerhöhung am anderen Getriebeausgang wirkt.
Derartige Antriebssysteme, insbesondere mit den aufgeführten
Komponenten, sind bekannt und in vielen Variationen
praktisch erprobt. Dies gilt für stufenlose Getriebe-Arten
ebenso wie für die verschiedenen Verfahren zur Motor-Aufladung.
Jede der bekannten Ausführungen hat jedoch auch spezifische
Nachteile.
Stufenlose Getriebe mit dem Vorteil, beispielsweise den
Bereich des maximalen Antriebs-Drehmomentes oder des minimalen
Kraftstoff-Verbrauchs dauerhaft nutzbar zu halten,
stehen dem grundsätzlichen Problem gegenüber, daß eine Änderung
des Drehzahlverhältnisses zweier Wellen prinzipiell
nur mit einer zeitweisen oder permanent-teilweisen Aufhebung
der Kraftübertragung zwischen ihnen möglich ist. Form und
zeitlicher Verlauf des system-bedingten Schlupfes bei Übersetzungs-
Änderungen ergeben letztlich auch die spezifischen
Nachteile der mechanischen und hydraulischen Arten
und Ausführungen stufenloser Getriebe nach dem Stand der
Technik, seien es definierte oder undefinierte Schlupf-Intervalle
mechanischer oder hydraulischer Art. Auch pneumatische
Getriebe ließen sich in diese Gliederung leicht einfügen.
Mit Verdränger-Wirkung sind spezielle Druckluft-Getriebe,
z. B. für Werkzeuge oder für Hebezeuge, bekanntgeworden,
die mit Druckluft angetrieben werden. Sie spielen für Antriebssysteme
mit Verbrennungsmotoren keine Rolle. Andererseits
wird ein pneumatisches Getriebe mit mehreren Propellern,
einer Turbine und zirkulierender Luftströmung zur
Kraftübertragung in der DE-OS 19 45 905 vorgeschlagen. Mit
undefiniertem, permanentem Schlupf sind dessen Wirkungsgrad
und maximal übertragbares Drehmoment jedoch gering.
Ferner wird beispielsweise in der DE-PS 9 20 220 ein Aggregat
vorgeschlagen, das Druckluft zur Aufladung des Motors
erzeugt, vor allem mit dem Zweck, den Luft-Durchsatz in den
Verbrennungsräumen zu erhöhen und damit die Leistung zu
steigern bzw. den Kraftstoff-Verbrauch zu senken. Der Einsatz
solcher Aggregate ist allerdings auch mit spezifischen
Nachteilen verbunden. So zweigen mechanische Lader mit Verdichtern
der Verdränger-Bauart, direkt angetrieben durch
die Kurbelwelle, einen relativ hohen Teil der Nutzleistung
unmittelbar ab, und Abgas-Lader, beispielsweise Druckwellen-
und Turbo-Lader, die mit der Energie des Abgases betrieben
werden, arbeiten unter erheblicher thermischer Belastung
und erzielen ihre Wirkung in starker Abhängigkeit
von der Motordrehzahl. In der DE-PS 9 24 000 wird ferner
vorgeschlagen, den Überschuß an Ladeluft wieder zur Beschickung
einer Turbine zu verwenden. Alle bekannten Lader-Systeme
haben gemeinsam, daß sie Energie verbrauchen und unabhängig
von der Kraftübertragung betrieben werden oder
thermisch nicht stabil sind. Das Problem der Antriebssysteme
mit Verbrennungsmotoren, den begrenzten Bereich der
günstigsten Motor-Drehzahl auf einen größeren Drehzahlbereich
der Antriebswelle umzusetzen, wird davon nicht tangiert
bzw. damit nicht gelöst.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Getriebe und Lader
so zu integrieren, daß sie sich in ihrer Wirkung ergänzen,
wobei die aufgeführten Nachteile der bekannten stufenlosen
Getriebe-Arten vermieden werden sollen und die konzipierte
Antriebsanordnung gegenüber den bekannten Systemen
bei vergleichbarem Wirkungsgrad einfacher aufgebaut und
thermisch beherrschbar sein sollen.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß dem Ladeluftverdichter
ansaugseitig eine Unterdruckkammer vorgelagert und motorseitig
eine Überdruckkammer nachgelagert ist, die Unter-
und die Überdruckkammer durch einen mit mindestens einem
Drosselventil ausgestatteten Rückstromkanal verbunden sind,
die Unterdruckkammer ein weiteres Drosselventil aufweist,
das der Steuerung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer
und damit der (indirekten) Beeinflussung der Verdichterleistung
dient, die auf den Getriebeausgang von Seiten des
Ladeluftverdichters rückwirkende Kraft proportional zur
Druckdifferenz in der Über- und der Unterdruckkammer ist
und die Vorrichtung zur Ladeluftkühlung die in der Überdruckkammer
freigesetzte Wärme auf die Unterdruckkammer
überträgt.
Durch diese Maßnahmen wird eine Antriebsanordnung aus
Kraftübertragung, Drehzahl-Änderung und Luft-Verdichtung
zur Aufladung des Motors - in einer mechanisch und pneumatisch
wirkenden Funktionseinheit - geschaffen, die mit einer
autonom wirkenden Kühlung versehen ist und mit Hilfe
einfacher Drosselventile stufenlos steuerbar ist.
Weitere vorteilhafte Maßnahmen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
Die Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben; es
zeigt
Fig. 1 das Wirkungsgefüge der Antriebsanordnung,
Fig. 2 eine bevorzugte Ausführung des system-spezifischen
Verteilergetriebes als Systemkomponente in einfachster
Form,
Fig. 3 die Struktur der pneumatischen Einrichtung und deren
Wechselwirkung mit der in Fig. 2 dargestellten
Systemkomponente, wobei der mechanische Kraftfluß
durch Doppel-Linien, der Luftstrom durch einfache
Linien und der Kraftstoff- und Abgasstrom durch
Strich-Punkt-Linien dargestellt sind,
Fig. 4 die schematische Darstellung eines dreistufigen
Ausführungsbeispiels für eine zuschaltbare Drehmoment-
Verstärkung mit Überlagerung der Stufen und
selbsttätigem Phasenwechsel, als Erweiterung der in
der Fig. 2 dargestellten Systemkomponente, in Wechselwirkung
mit der in Fig. 3 dargestellten
Systemkomponente, mit Antrieb an einem Sonnenrad
und Abtrieb zum nicht dargestellten Wendegetriebe
vom zugehörigen Planetensteg.
Die in der Fig. 1 dargestellte Systemkomponente ist ein
herkömmlicher Verbrennungsmotor als Antriebsquelle, mit
Kraftstoff- und Luft-Zufuhr. Im Sinne der Erfindung kann
die benötigte Luft je nach baulicher Ausführung und Einsatz
des Fahrzeugs auf verschiedene Weise in die Verbrennungsräume
gefördert werden, nämlich über den system-spezifischen
Verdichter der pneumatischen Einrichtung 3 und nur
darüber oder zusätzlich, im Bypass-Betrieb, über ein Saugventil
5 von außen oder zusätzlich bzw. ausschließlich über
einen weiteren Lader 4, der vorteilhaft durch die Systemkomponente
2 angetrieben wird.
Die Rotationsenergie der Kurbelwelle wird zunächst formschlüssig
auf die Systemkomponente 2 übertragen. Die Systemkomponente
2, bestehend aus mindestens einem Verteilergetriebe,
kann ebenfalls in verschiedener Ausführung eingesetzt
werden. In Fig. 2 ist ein einfaches Umlaufräder-Zahnradgetriebe
mit Stirnrädern und einem innen-verzahnten Rad
schematisch dargestellt.
Der Antrieb erfolgt in diesem Fall über den Planetensteg
21. Die Planetenräder verteilen somit die Antriebskraft
in eine Komponente, die über das innenverzahnte Rad 23,
zum Beispiel für den Abtrieb, zur Verfügung steht, und in
eine Komponente, die über das Sonnenrad 22 auf die Einrichtung
3 einwirkt.
Im Prinzip ist auch die umgekehrte Verteilung möglich. Soweit
konstruktiv möglich, ist es jedoch vorteilhaft, die
höhere Drehzahl über das innere Zentralrad zu führen. Die
Kinematik des Umlaufräder-Getriebes ist bekannt: Sei q das
(variable) Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten w (22) zu
w (21). Dann gibt es für jedes Größenverhältnis der im Eingriff
befindlichen Zahnräder jeweils genau ein Verhältnis
q* mit q*<1 derart, daß das Abtriebsrad 23 stillsteht
(Leerlauf-Konstallation). Bei q=1, d. h., im Fall w (22)
=w (21), sind Antriebs- und Abtriebsdrehzahl gleich (direkte
Übersetzung).
Mit Hilfe der Systemkomponente 3 kann dieses Verhältnis q
im laufenden Betrieb stufenlos verändert und auf den optimalen
Wert gestellt werden. Eine Kupplung als Anfahr- oder
Schalthilfe ist damit nicht erforderlich.
Die in derFig. 3 dargestellte Systemkomponente 3 besteht
aus mindestens einem mechanischen Verdichter 32 mit Verdränger-
Wirkung, vorzugsweise einem Roots-Lader oder einem
Halbwalzen-Verdichter, und zwar mit besonderer Abdichtung
gegen eindringendes Öl, einer vorgelagerten Unterdruck-
Kammer 31 auf der Ansaugseite, einer nachgelagerten Überdruck-
Kammer 33 auf der Motorseite sowie Rückstrom-Kanälen
34 und den zugehörigen Drosselventilen D 1, D 2, D 3.
Mit diesem einfachen Aufbau, ergänzt um Steuer-Einrichtungen,
auf die Ventile D 1, D 2, D 3 wirkend, ist das System
technisch funktionsfähig. Die Komponenten 2 und 3 wirken im
Prinzip als pneumatisch regelbare Überlagerungsgetriebe
mit besonders geringen Reibungsverlusten und mit teilweiser
Rückgewinnung der für die Drehzahl-Änderung aufgewendeten
Energie. Anderseits kann die Kombination auch als Einrichtung
zur mechanischen Aufladung des Motors mit dem Nebeneffekt
einer stufenlosen Änderung des Drehzahlverhältnisses
bei der Kraftübertragung betrachtet werden.
Welcher Aspekt dominiert, hängt vor allem vom Verwendungszweck
bzw. von der Situation des angetriebenen Fahrzeugs
ab. Soll zum Beispiel das Fahrzeug bei konstanter Antriebs-
Drehzahl, insbesondere bei maximalem Drehmoment des Motors,
beschleunigt werden, so muß die Winkelgeschwindigkeit
w (23) um einen Betrag Δ w (23)<0 erhöht werden.
Erfindungsgemäß wird das Ergebnis bei w (21)=const.<0
mittels einfacher Reduzierung des Massenstroms
an den Drosselventilen D 1 oder D 2 erzielt. Die Rückstrom-
Ventile D 3 werden vor allem für den Leerlauf und den Teillast-
Betrieb benötigt; sie seien während des Beschleunigungsvorganges
geschlossen. Für die Luftmasse, die pro
Zeiteinheit, beispielsweise durch das Ventil D 1 einströmen
kann, gibt es nach der Strömungslehre (bei monoton sich
verjüngender Düse) einen Maximalwert
* mit der Beziehung
* = S * · a₁ ,
wobei a₁ der Austrittsquerschnitt der Düse an D 1 und
S * der maximal mögliche Wert der Stromdichte S=p · u
ist, mit der Luftdichte ρ und der
Strömungsgeschwindigkeit u.
S * ist für den vorliegenden
Strömungsvorgang als eine für Luft spezifische Konstante zu
betrachten; denn es gilt
mit
der maximalen Einström-Geschwindigkeit, sowie
ρ₀= Dichte der Außenluft,
T₀= Außentemperatur,
c p = c v + R, mit c v = spez. Wärme (Luft),
K= c p /c v .
(vgl. Becker, Technische Strömungslehre, Teubner-Verlag
1977, Seiten 134-145).
Daraus folgt, daß die maximale Stromdichte
*, unabhängig vom Unterdruck p₁, mit Δ a₁,
d. h. mit dem Drosselventil D 1, zwingend variiert werden kann.
Die Beziehungen gelten analog auch für die Überdruck-Kammer
33, hier allerdings auch in Abhängigkeit von der variablen
Dichte und Temperatur. Bei Reduzierung der Drosselventile
D 1 oder D 2 wird die Fördermenge des Verdichters (32) stetig
verringert. Es entsteht ein Unterdruck p₁ in der ansaugseitigen
Unterdruckkammer 31 und ein Überdruck p₂ in der
motorseitigen Überdruckkammer 33, und zwar wirkt auf die
Drehkolben des Verdichters 32 insgesamt der Druck
Δ p = (p₀-p₁) + (p₂-p₀) = p₂-p₁ .
Dabei wird die Druckkraft F p =Δ p · A (32) gegen die
Querschnittsfläche A des Verdichters 32 aufgebaut, und
die Winkelgeschwindigkeit w (32) wird um den Betrag Δ w (32)
verringert.
Die mechanische Koppelung der Drehkolben-Achsen mit dem
Umlaufräder-Getriebe 2 ergibt mithin zwangsweise eine Reduzierung
bzw. Begrenzung der Sonnenrad-Drehzahl w (22); und
über die Planetenräder wird schließlich der Antrieb auf das
innen-verzahnte Rad (23) übertragen, und zwar je nach Ventilstellung
D 1, D 2, D 3 mit der Abtriebs-Drehzahl 0 bis
zur Übersetzung 1 : 1 oder darüber.
Der Leerlauf bei laufendem Motor ergibt sich in dieser
einfachen Ausführung, wie mit der Systemkomponente 2
beschrieben, aus der Kinematik des Umlaufräder-Getriebes,
und zwar als Grenzfall der Relation q=w (22)/w (21), mit
w (22)<w (21)<0; und für die Richtungsumkehr des
Antriebes ist ein Wendegetriebe vorgesehen, vorzugsweise
ein nachgeschaltetes Planetenrad-Wendegetriebe mit umschaltbaren
Arretier-Vorrichtungen.
Der qualitative Zusammenhang ist dabei;
w (21) < 0 → w (22) → w (32) → (3);
Δ a (3) → Δ (3) → Δ p (3) → Fp (3) → Δ w (32);
Δ w (32) → Δ w (22) → Δ w (23) < 0.
Δ a (3) → Δ (3) → Δ p (3) → Fp (3) → Δ w (32);
Δ w (32) → Δ w (22) → Δ w (23) < 0.
Die Maschine arbeitet mit permanentem, aber definiertem
Schlupf und mit geringer Reibung. Darin besteht ihr spezifischer
Vorteil. In jeder Phase kann das volle Antriebs-
Drehmoment übertragen werden.
Die Thermik des Systems bleibt dabei stets regulierbar;
denn die Unterdruck-Kammer 31 dient u. a. als Kühl-Einrichtung
gegenüber der Temperatur-Erhöhung in der Überdruck-
Kammer 33 bei Aufladung des Motors. Vorteilhaft ist diese
autonome Kühlung außerdem bei geringer externer Kühlmöglichkeit,
z. B. bei niedriger Fahrzeug-Geschwindigkeit. Darüber
hinaus läßt sich sowohl dieser Unterdruck als auch
der Überdruck der Luftkammer 33 für Servo-Aggregate außerhalb
des Antriebssystems nutzen.
Der Ladedruck p₃p₂ entsteht je nach Drehzahl des
Verdichters 32 und je nach Ventileinstellung D 1, D 2, D 3.
Die optimale Öffnung der einzelnen Ventile je nach Fahrsituation
zu ermitteln und zu steuern, ist technisch problemlos,
insbesondere mit Hilfe eines Mikroprozessors und
durch Erweiterung einer ohnehin vorhandenen Motor-Elektronik.
Der Wirkungsgrad des Antriebssystems wird lediglich durch
den Wärmestrom zwischen den Luftkammern 33 und 31 negativ
beeinflußt - genauer: durch den Teil der in 33 freigesetzten
Wärme, der sich nicht auf die Kammer 31 ableiten
läßt. Durch eine geeignete Form und Anordnung der in Fig. 3
schematisch nebeneinander dargestellten Druckkammern 31 und
33, insbesondere durch eine räumliche Durchdringung, z. B.
mit einer Anzahl druckfester, in den Luftstrom integrierter
Röhren, kann dieser Teil mit den konstruktiven Mitteln zusätzlich
eingeschränkt werden.
Der bauliche Aufwand bleibt insgesamt gering. Da die Fördermenge
des system-spezifischen Verdichters nicht unbedingt
maximiert werden muß, bleiben dessen Drehzahl, Baugröße
und Spaltverluste unkritisch. Hochleistungs-Fahrzeuge
können unabhängig davon mit einer zusätzlichen, separaten
Motor-Aufladung betrieben werden.
Zur Verstärkung des Antriebs-Drehmomentes können mechanische
Untersetzungsstufen, insbesondere Planetenradsätze,
zugeschaltet werden, die in die Funktion, beispielsweise
mit Bremsen und Kupplungen, bekannt sind.
Für das Antriebssystem nach der Erfindung kann jedoch auch
eine Anordnung von Planetenradsätzen verwendet werden, die
sich - als Erweiterung der Systemkomponente 2 - mit der
pneumatischen Einrichtung 3 vorteilhaft kombinieren läßt,
und die zum Wechsel der einzelnen Drehmoment-Phasen keine
Schaltelemente wie Bremsen, Kupplungen und dgl. und keine
separate Schalt-Steuerung benötigt. Eine solche Anordnung
wird im wesentlichen mit einem oder mehreren koaxial zugeschalteten
Sammelgetrieben realisiert, deren Hohlrad sich
über je einen Freilauf am Gehäuse abstützt, und zwar vorzugsweise
nach dem in Fig. 4 dargestellten Schema.
Darin sind die einzelnen Planetenradsätze über das Sonnenrad
442 des system-spezifischen Verteilergetriebes 44 und
übereine Hohlwelle mit der pneumatischen Einrichtung 3
verbunden. Der Antrieb durch die Kurbelwelle des Motors
wird über das Sonnenrad 421 in das Sammelgetriebe 42 geführt,
das mit dem vorgelagerten Sammelgetriebe 41 gekoppelt
ist.
Das Hohlrad 413 ist durch den Freilauf 461 gegen den Rückwärtslauf
gesperrt, so daß der Antrieb zunächst nur über
den Planetensteg 422 weitergeleitet wird, und zwar untersetzt.
Die Art der Koppelung und die konstruktiv wählbare Auslegung
der Planetenradsätze 41 und 42 beeinflussen den Untersetzungsgrad
und den Stellbereich der einzelnen Untersetzungs-
Phasen. Das Rad 422 leitet die entsprechend verstärkte
Kraft über das Sonnenrad 431 in ein weiteres Sammelgetriebe
43, dessen Hohlrad 433 dem Antriebsmoment ebenfalls
nicht ausweichen kann, bedingt durch den Freilauf 463. Die
resultierende, wiederum verstärkte Kraft wird somit auf den
Planetensteg 441 des Verteilergetriebes 44 und auf das
Sonnenrad 451 des inneren Sammelgetriebes 45 übertragen.
Die Kraftübertragung geschieht im Leerlauf, solange das Hohlrad
453 und das damit fest verbundene Hohlrad 443 rückwärts
ausweichen können.
Bei einem Betriebszustand, bei dem die Motor-Drehzahl konstant
ist, wird mit der Abbremsung des Sonnenrades 442
durch die pneumatische Einrichtung 3 auch der Rückwärtslauf
der Hohlräder 443, 453 gedrosselt, mit der Folge, daß das
verstärkte Antriebsmoment über 441 schließlich auf das Abtriebsrad
452 und das nicht dargestellte Wendegetriebe übertragen
wird. Sobald die Winkelgeschwindigkeit w (443)=0
ist, schaltet der Freilauf 464 ein, und das Hohlrad 433
wird mitgeführt. Dabei wird die Abtriebsdrehzahl weiter
erhöht.
Bei weiterer Abbremsung des Sonnenrades 442 - synchron zur
Beschleunigung des Fahrzeugs -, und zwar von dem Punkt an,
in dem w (433)=w (423)<0 ist, wird über den dann eingeschalteten
Freilauf 462 und über den Planetenradsatz 42 das
Hohlrad 413 aus der Sperre des Freilaufs 461 gelöst und
ebenfalls angetrieben.
Im Fall w (441)=w (442) ist auch w (441)=w (443), und wegen der
nunmehr eingeschalteten wirksamen Verbindung aller äußeren
Zentralräder ist somit auch w (421)=w (423) usw., analog für
alle Räder; d. h., alle Planetenradsätze rotieren wie eine
geschlossene Welle (Übersetzung 1 : 1).
Im Prinzip können beliebig viele, insbesondere auch weniger
Untersetzungsstufen kombiniert werden. Ein 2stufiges Ausführungsbeispiel
ergibt sich z. B. aus dem Schema der Fig. 4
ohne die Planetenradsätze 41 und 42. Dabei werden zwar jeweils
mehr Planetenradsätze benötigt als bei Verwendung von
Bremsen und Kupplungen, d. h. bei alternativer Schaltung
einzelner Stufen, aber dafür ist - mit Ausnahme des Sonnenrades
442, das den Verdichter 32 antreibt - die Drehzahl
aller Zentralräder, vor allem der äußeren, masse-reichsten
Zentralräder, und der Planetenträger bis zur Übersetzung
1 : 1 stets kleiner als die Motor-Drehzahl; die Relativgeschwindigkeit
der einzelnen Räder verschwindet im Zuge der
Fahrzeug-Beschleunigung, und die Aktivierung bzw. Deaktivierung
der einzelnen Untersetzungsstufen erfolgt autonom,
d. h. ohne äußere Hilfsmittel, allein abhängig vom Drehzahlverhältnis
zwischen Kurbelwelle und Verdichter je nach
Stellung der Drosselventile D 1, D 2, D 3.
Die phasenweise Überlagerung der einzelnen Untersetzungsstufen
ergibt gegenüber der Schaltung alternativer Stufen
darüber hinaus den Vorteil, daß ein Phasenwechsel zusätzliche
Aktivierung oder Deaktivierung einer Stufe bei stetigem,
insbesondere bei konstantem Verlauf der Motor-Drehzahl
möglich ist.
Unabhängig von der Drehmoment-Verstärkung ist ein anderer
wesentlicher Punkt für den Einsatz in der Praxis zu berücksichtigen.
Der Antrieb des Verdichters 32 über ein Verteilergetriebe,
z. B. 2 oder 44, setzt grundsätzlich die Bremswirkung
des Abtriebs voraus; und die ist dann, wenn das
Fahrzeug angetrieben werden soll, auch immer vorhanden.
Soll jedoch das Fahrzeug abgebremst werden, insbesondere
bergab, wechseln Antrieb und Abtrieb insofern die Seiten.
Um die Bremskraft des Motors im laufenden Betrieb und im
Stillstand trotzdem nutzen zu können, muß die Ausweichbewegung
des Getriebes für diesen Fall mit konstruktiven Mitteln
begrenzt werden.
Am einfachsten geschieht dies mit einem speziellen Freilauf,
z. B. 47, der den Vorlauf der äußeren Zentralräder und
somit der Abtriebswelle verhindert.
Damit das Fahrzeug anderseits auch mit einer Übersetzung
größer als 1 : 1 bzw. bei stehendem Motor bewegt werden
kann, z. B. zum Abschleppen oder Starten durch Anschieben,
wird dieser Freilauf mit einem von außen lösbaren Sperrelement,
z. B. 48, versehen. Eine separate Parksperre ist damit
nicht erforderlich.
Claims (11)
1. Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit
einem Verbrennungsmotor mit mechanischem Ladeluftverdichter
der Verdrängerbauart, einer Vorrichtung zur Ladeluftkühlung,
einem dem Verbrennungsmotor nachgeordneten Umlaufrädergetriebe
und mit Steuer- und Regelorganen zur Einstellung
und Erhaltung vorbestimmbarer Betriebszustände, wobei
die Antriebskraft des Motors im Getriebe in zwei Komponenten
teilbar ist, wovon die eine auf die Abtriebswelle der
Antriebsanordnung übertragbar ist und die andere zum Antreiben
des Ladeluftverdichters dient, der Ladeluftverdichter
mit Hilfe von Drosselventilen steuer- bzw. regelbar ist
und eine Erhöhung der auf einen Ausgang des Umlaufrädergetriebes
rückwirkenden Kraft in Richtung einer Drehzahlerhöhung
am anderen Getriebeausgang wirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Ladeluftverdichter (32) ansaugseitig eine
Unterdruckkammer (31) vorgelagert und motorseitig eine Überdruckkammer
(33) nachgelagert ist, die Unter- und die Überdruckkammer
durch einen mit mindestens einem Drosselventil
(D 3) ausgestatteten Rückstromkanal (34) verbunden sind,
die Unterdruckkammer (31) ein weiteres Drosselventil (D 1)
aufweist, das der Steuerung des Unterdrucks in der Unterdruckkammer
(31) und damit der (indirekten) Beeinflussung
der Verdichterleistung dient, die auf den Getriebeausgang
von Seiten des Ladeluftverdichters (32) rückwirkende Kraft
proportional zur Druckdifferenz in der Über- und der Unterdruckkammer
ist und die Vorrichtung zur Ladeluftkühlung
die in der Überdruckkammer freigesetzte Wärme auf die Unterdruckkammer
(31) überträgt.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur der Einrichtung ohne äußere Mittel
insgesamt stabil gehalten ist.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Temperatur-Ausgleich zwischen der Überdruckkammer
(33) und der Unterdruckkammer (31) mit Hilfe
von Drosselventilen (D 1, D 2, D 3) steuerbar ist.
4. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckkammer
(31) mit Anschlußstellen für mit Unterdruck betriebene Servo-
Aggregate versehen ist.
5. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüceh
1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselventile (D 1,
D 2) mit Düsen versehen sind, die sich in Richtung des
Luftstroms monoton verjüngen, so daß am jeweiligen Düsenende
eine maximale Stromdichte auftritt.
6. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Rückstromkanal
(34) vorgesehen ist, der in beiden Richtungen
der Luftströmung im Verdichter (32) bei Vorwärtslauf und
bei Rückwärtslauf benutzbar ist.
7. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Untersetzungsstufen
motorleistungsabhängig mittels koaxial
gelagerter Planetenradsätze zuschaltbar sind.
8. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Untersetzungsstufen sich in ihrer
Wirkung phasenweise überlagern, nacheinander aktivierbar
bzw. deaktivierbar sind.
9. Antriebsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wechsel der einzelnen Untersetzungsphasen vom
Drehzahlverhältnis zwischen der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors
und dem Verdichter (32) abhängig ohne äußere
Schaltelemente erfolgt.
10. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher
Freilauf vorgesehen ist, der den Vorlauf der Abtriebswelle
gegenüber der Antriebswelle sperrt und dieser Freilauf einem
der verwendeten Planetenradsätze zugeordnet ist.
11. Antriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Freilauf über ein Sperrelement (48) einschaltbar
ist und diese Sperre durch äußeren Eingriff bei stehendem
Motor lösbar ist.
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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