DE3802953A1 - Zweistufiger antrieb fuer ein hilfsgeraet eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zweistufigen Antrieb für ein Hilfsgerät eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen:

• - ein Motor des Kraftfahrzeugs treibt einen Antriebsrotor des zweistufigen Antriebs;
• - der zweistufige Antrieb ist ein Zahnradgetriebe in der Form eines Planetengetriebes mit einem Hohlrad, mit einem Sonnenrad und mit Planetenrädern;
• - das Sonnenrad ist mit einem Rotor des Hilfsgeräts fest verbunden;
• - in einem ersten Betriebszustand ist eine erste Kupplung geschlossen und läuft der Rotor des Hilfsgeräts schneller als der Antriebsrotor;
• - in einem zweiten Betriebszustand ist eine zweite Kupplung geschlossen und läuft der Rotor des Hilfsgeräts so schnell wie der Antriebsrotor;
• - ein elektrischer Strom in einer Ringspule in einem gehäusefesten Magnetkörper eines Elektromagneten schließt eine der beiden Kupplungen.

Mit einem zweistufigen Antrieb dieser Art kann man eine Hilfsleistung für das Hilfsgerät begrenzen. In dem zweiten, normalen Betriebszustand kann der Motor des Hilfsgeräts langsamer laufen als bei einem nur einstufigen Antrieb. Wird der Motor zu langsam, kann in den ersten Betriebszustand umgeschaltet werden, und der Rotor des Hilfsgeräts läuft auch dann noch schnell genug.

Der Rotor des Hilfsgeräts kann das Lüfterrad für die Kühlung des Motors sein. Der Rotor des Hilfsgeräts kann auch die Antriebswelle für den Verdichter eines Klimageräts sein. Eine der beiden Kupplungen kann auch eine Bremse sein.

Ein bekannter Antrieb dieser Art (US 35 02 056, Fig. 1) hat die Merkmale:

• - ein Planetenträger trägt die Planetenräder;
• - das Hohlrad, das Sonnenrad und der Planetenträger sind drehbar um eine gemeinsame zentrale Achse;
• - eine Bremse für das Hohlrad bildet die erste Kupplung;
• - ein Elektromagnet schließt die Bremse;
• - eine Freilaufkupplung zwischen dem Planetenträger und dem Sonnenrad bildet die zweite Kupplung;
• - der Antriebsrotor ist fest verbunden mit dem Planetenträger;
• - der Motor des Kraftfahrzeugs treibt den Antriebsrotor über zwei Keilriemen.

Bei einem Antrieb nach US 35 02 056 treibt der Motor das Hilfsgerät und damit auch das Planetengetriebe immer. Die Hilfsleistung für das Hilfsgerät kann einen großen Teil einer Gesamtleistung des Motors bilden auch dann, wenn der Rotor des Hilfsgeräts nur in dem zweiten, langsamen Betriebszustand läuft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem zweistufigen Antrieb dieser Art immer einen möglichst großen Teil der Gesamtleistung des Motors als Antriebsleistung für das Kraftfahrzeug nutzbar zu machen.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfüllt, beispielsweise, wenn das Hilfsgerät ein Verdichter für ein Klimagerät ist:

• - wenn der Motor nur mit Leerlaufdrehzahl läuft, der Verdichter aber trotzdem schnell genug laufen soll, kann der Antrieb in seinem ersten Betriebszustand laufen, kann die Antriebswelle des Verdichters als Rotor des Hilfsgeräts schneller laufen als der vom Motor ständig angetriebene Antriebsrotor des zweistufigen Antriebs;
• - wenn der Motor mit normaler Drehzahl läuft, kann der Antrieb in seinem zweiten, normalen Betriebszustand laufen, kann die Antriebswelle des Verdichters als Rotor des Hilfsgeräts so schnell laufen wie der Antriebsrotor;
• - wenn das Hilfsgerät nicht benötigt wird, und auch dann, wenn das Kraftfahrzeug kurzzeitig stark beschleunigt werden soll, kann der Antrieb in einem dritten Betriebszustand stillstehen, kann mit der Antriebswelle des Verdichters auch das ganze Planetengetriebe stillstehen.

In diesem dritten Betriebszustand sind beide Kupplungen offen, läuft nur noch der Antriebsrotor.

Mit den Merkmalen von Anspruch 2 bis Anspruch 6 wird ein Antrieb nach der Erfindung vorteilhaft ausgestaltet:

• - weil mehrere Bauteile (Anspruch 1 Merkmal 11, Merkmal 13, Merkmal 14; Anspruch 3 Merkmal 6; Anspruch 4 Merkmal 3, Merkmal 4) gleichzeitig mehrere Aufgaben erfüllen, bleibt die Anzahl der Bauteile gering;
• - jeweils mehrere Bauteile werden mit einfachen Mitteln (Anspruch 3 Merkmal 4, Merkmal 5; Anspruch 4 Merkmal 1, Merkmal 2) verbunden zu Baugruppen. Das erleichtert den Zusammenbau und die Wartung;
• - Bauteilgleichheit (Anspruch 4 Merkmal 5) verringert den Aufwand und vermeidet Fehler beim Zusammenbau;
• - ein Vielkeilriemen (Anspruch 3 Merkmal 1) erzeugt nur sehr geringe Walkverluste;
• - Trockenkupplungen (Anspruch 6) haben nur geringe Leerlaufverluste.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung im Längsschnitt.

Ein Motor (nicht dargestellt) eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt) treibt über einen Vielkeilriemen (nicht dargestellt) einen Antriebsrotor 3 eines zweistufigen Antriebs 40 für ein Hilfsgerät (nicht dargestellt), beispielsweise für einen Verdichter für ein Klimagerät.

Der Antriebsrotor 3 treibt

• - entweder über eine erste Reibkupplung 1 ein Hohlrad 4 und über dieses Hohlrad 4 und über erste unechte Planetenräder 5 und zweite unechte Planetenräder 6
• - oder über eine zweite Reibkupplung 2 und einen Zwischenrotor 36

ein Sonnenrad 7 eines unechten Planetengetriebes 9.

Das Sonnenrad 7 ist drehfest verbunden mit einem Rotor 8 des Hilfsgeräts, beispielsweise mit einer Antriebswelle eines Verdichters für ein Klimagerät.

Der Antriebsrotor 3, das Hohlrad 4, der Zwischenrotor 33 und das Sonnenrad 7 sind drehbar um eine gemeinsame zentrale gehäusefeste Achse 63. Die Planetenräder 5, 6 sind drehbar um je eine eigene exzentrische gehäusefeste Achse 64, 65.

Ein elektrischer Strom in einer ersten Ringspule 11 in einem gehäusefesten Teil 12 eines Magnetkörpers 50 eines ersten Elektromagneten 10 schließt die erste Reibkupplung 1.

Ein elektrischer Strom in einer zweiten Ringspule 21 in einem gehäusefesten Teil 22 eines Magnetkörpers 60 eines zweiten Elektromagneten 20 schließt die zweite Reibkupplung 2.

Das Hohlrad 4 bildet zusätzlich einen drehbaren Teil 13 des Magnetkörpers 50 des ersten Elektromagneten 10.

Der Antriebsrotor 3 bildet zusätzlich einen drehbaren Teil 23 des Magnetkörpers 60 des zweiten Elektromagneten 20.

Ein Isolierring 14, 24 trennt magnetisch und verbindet mechanisch einen äußeren Ring 15, 25 von einem inneren Ring 16, 26 bei jedem drehbaren Teil 13, 23.

Radiale Stege 17, 27 zwischen den Ringen 15, 16; 25, 26 teilen jeden Isolierring 14, 24 in Segmente 18, 28.

Eine erste Ankerscheibe 19 bildet mit dem drehbaren Teil 13 des Magnetkörpers 50 des ersten Elektromagneten 10 die erste Reibkupplung 1.

Eine zweite Ankerscheibe 29 bildet mit dem drehbaren Teil 23 des Magnetkörpers 60 des zweiten Elektromagneten 20 die zweite Reibkupplung 2.

Erste Laschen 31 verbinden drehsteif und axial nachgiebig die erste Ankerscheibe 19 mit dem Antriebsrotor 3.

Zweite Laschen 32 verbinden drehsteif und axial nachgiebig die zweite Ankerscheibe 29 mit dem Zwischenrotor 36. Der Zwischenrotor 31 ist fest verbunden mit dem Rotor 8 des Hilfsgeräts.

Erste Niete 41, 42, 43, 44 verbinden die gehäusefesten Teile 12, 22 der Magnetkörper 50, 60 miteinander. Achshülsen 42, 44 für die Planetenräder 5, 6 bilden selbst erste Niete 42, 44.

Zweite Niete 51, 52, 53, 54 halten die Laschen 31, 32. Die Ankerscheiben 19, 29 bilden selbst zweite Niete 52, 54.

Der gehäusefeste Teil 22 des Magnetkörpers 60 des zweiten Elektromagneten 20 trägt ein Lager 30 für den Antriebsrotor 3.

Ein vorgespannter offener Sicherungsring 33 hält das Lager 30 axial.

Das Hohlrad 4, das Sonnenrad 7 und die Planetenräder 5, 6 tragen Zähne 45, 46, 47, 48. Diese Zähne 45, 46, 47, 48 und die erste Ringspule 11 sind im Bereich einer gemeinsamen ersten Ebene 61 angeordnet.

Der Antriebsrotor 3 trägt Umfangsrippen 35 für den Vielkeilriemen. Diese Umfangsrippen 35, die zweite Ringspule 21 und das Lager 30 sind im Bereich einer gemeinsamen zweiten Ebene 62 angeordnet. Die zwei Ebenen 61, 62 sind parallel und dicht benachbart.

In einem ersten Betriebszustand des Antriebs 40 ist nur die erste Reibkupplung 1 geschlossen, treibt der Antriebsrotor 3 über das Hohlrad 4 und über die ersten und zweiten unechten Planetenräder 5, 6 das Sonnenrad 7 des unechten Planetengetriebes 9 und damit den Rotor 8 des Hilfsgeräts. Der Rotor 8 läuft dann schneller als der Antriebsrotor 3.

In einem zweiten Betriebszustand des Antriebs 40 ist nur die zweite Reibkupplung 2 geschlossen, treibt der Antriebsrotor 3 den Zwischenrotor 36 und damit das Sonnenrad 7 und damit den Rotor 8 des Hilfsgeräts. Der Rotor 8 läuft dann so schnell wie der Antriebsrotor 3.

In einem dritten Betriebszustand des Antriebs 40 sind beide Reibkupplungen 1, 2 offen, treibt der Motor nur noch den Antriebsrotor 3, steht das ganze Planetengetriebe 9 und damit auch der Rotor 8 des Hilfsgeräts still.

• Bezugszeichen:  1 erste Reibkupplung
   2 zweite Reibkupplung
   3 Antriebsrotor
   4 Hohlrad
   5 erstes Planetenrad
   6 zweites Planetenrad
   7 Sonnenrad
   8 Rotor
   9 Planetengetriebe
  10 erster Elektromagnet
  11 erste Ringspule
  12 gehäusefester Teil
  13 drehbarer Teil
  14 Isolierring
  15 äußerer Ring
  16 innerer Ring
  17 radialer Steg
  18 Segment
  19 erste Ankerscheibe
  20 zweiter Elektromagnet
  21 zweite Ringspule
  22 gehäusefester Teil
  23 drehbarer Teil
  24 Isolierring
  25 äußerer Ring
  26 innerer Ring
  27 radialer Steg
  28 Segment
  29 zweite Ankerscheibe
  30 Lager
  31 erste Lasche
  32 zweite Lasche
  33 Sicherungsring
  35 Umfangsrippe
  36 Zwischenrotor
  40 zweistufiger Antrieb
  41 erster Niet
  42 Achshülse
  43 erster Niet
  44 Achshülse
  45 Zahn
  46 Zahn
  47 Zahn
  48 Zahn
  50 Magnetkörper
  51 zweiter Niet
  52 zweiter Niet
  53 zweiter Niet
  54 zweiter Niet
  60 Magnetkörper
  61 erste Ebene
  62 zweite Ebene
  63 zentrale Achse
  64 exzentrische Achse
  65 exzentrische Achse

Claims (6)

1. Zweistufiger Antrieb (40) für ein Hilfsgerät eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen:

• - bei einem unechten Planetengetriebe (9) sind ein Hohlrad (4) und ein Sonnenrad (7) um eine gemeinsame zentrale gehäusefeste Achse (63) drehbar;
• - erste und zweite unechte Planetenräder (5, 6) des unechten Planetengetriebes (9) sind um parallele exzentrische gehäusefeste Achsen (64, 65) drehbar;
• - das Hohlrad (4) kämmt mit den ersten Planetenrädern (5);
• - das Sonnenrad (7) kämmt mit den zweiten Planetenrädern (6);
• - jedes erste Planetenrad (5) kämmt mit einem zweiten Planetenrad (6);
• - ein Antriebsrotor (3) ist drehbar um dieselbe zentrale Achse (63) wie das Hohlrad (4) und das Sonnenrad (7);
• - das Sonnenrad (7) ist drehfest verbunden mit einem Zwischenrotor (36);
• - ein Motor des Kraftfahrzeugs treibt den Antriebsrotor (3);
• - ein elektrischer Strom in einer ersten Ringspule (11) in einem gehäusefesten Teil (12) eines Magnetkörpers (50) eines ersten Elektromagneten (10) schließt eine erste Reibkupplung (1) zwischen dem Antriebsrotor (3) und dem Hohlrad (4);
• - ein elektrischer Strom in einer zweiten Ringspule (21) in einem gehäusefesten Teil (22) eines Magnetkörpers (60) eines zweiten Elektromagneten (20) schließt eine zweite Reibkupplung (2) zwischen dem Antriebsrotor (3) und dem Zwischenrotor (36);
• - das Hohlrad (4) trägt einen drehbaren Teil (13) des Magnetkörpers (50) des ersten Elektromagneten (10);
• - der Antriebsrotor (3) bildet einen drehbaren Teil (23) des Magnetkörpers (60) des zweiten Elektromagneten (20) und trägt eine erste Ankerscheibe (19) für den ersten Elektromagneten (10);
• - das Sonnenrad (7) trägt eine zweite Ankerscheibe (29) für den zweiten Elektromagneten (20);
• - die erste Ankerscheibe (19) bildet mit dem drehbaren Teil (13) des Magnetkörpers (50) des ersten Elektromagneten (10) die erste Reibkupplung (1);
• - die zweite Ankerscheibe (29) bildet mit dem drehbaren Teil (23) des Magnetkörpers (60) des zweiten Elektromagneten (20) die zweite Reibkupplung (2);
• - das Sonnenrad (7) treibt einen Rotor (8) des Hilfsgeräts.

2. Antrieb nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

• - der Antriebsrotor (3) bildet eine Riemenscheibe für einen Riemen;
• - die erste Ringspule (11) und das Planetengetriebe (9) sind in einer ersten Ebene (61) angeordnet;
• - die zweite Ringspule (21), der Riemen und ein Lager (30) für den Antriebsrotor (3) sind angeordnet in einer zweiten Ebene (62), die der ersten Ebene (61) dicht benachbart ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, mit den Merkmalen:

• - der Riemen ist ein Vielkeilriemen;
• - das Lager (30) ist ein Rillenkugellager;
• - der gehäusefeste Teil (22) des Magnetkörpers (60) des zweiten Elektromagneten (20) trägt das Lager (30);
• - ein vorgespannter offener Sicherungsring (33) hält das Lager (30) axial;
• - erste Niete (41, 42, 43, 44) verbinden die gehäusefesten Teile (12, 22) der beiden Magnetkörper (50, 60);
• - Achshülsen (42, 44) für die Planetenräder (5, 6) bilden zusätzlich erste Niete (42, 44).

4. Antrieb nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

• - Laschen (31, 32) aus Federblech verbinden drehsteif und axial nachgiebig die erste Ankerscheibe (19) mit dem Antriebsrotor (3) und die zweite Ankerscheibe (29) mit dem Zwischenrotor (36);
• - zweite Niete (51, 52, 53, 54) halten die Laschen (31, 32);
• - die Ankerscheiben (19, 29) selbst bilden zweite Niete (52, 54);
• - das Hohlrad (4) selbst bildet den drehbaren Teil (13) des Magnetkörpers (50) des ersten Elektromagneten (10);
• - alle Planetenräder (5, 6) sind einander gleich.

5. Antrieb nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

• - je ein Isolierring (14, 24) trennt magnetisch und verbindet mechanisch einen äußeren Ring (15, 25) von und mit einem inneren Ring (16, 26) bei den drehbaren Teilen (13, 23) der beiden Magnetkörper (50, 60);
• - die drehbaren Teile (13, 23) bilden radiale Stege (17, 27) zwischen den Ringen (15, 16/25, 26);
• - jeder Isolierring (14, 24) besteht aus Segmenten (18, 28) in Fenstern zwischen den Stegen (17, 27).

6. Antrieb nach Anspruch 1, mit dem Merkmal: beide Reibkupplungen (1, 2) sind Trockenkupplungen.