DE3916979C2

DE3916979C2 - Drehmomentübertragungseinheit zur Antriebsverbindung eines Nebenaggregats mit einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3916979C2
Application number: DE3916979A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baier; Walter Prof Dr Ing Kurz
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1989-05-24
Filing date: 1989-05-24
Publication date: 1998-04-30
Anticipated expiration: 2009-05-25
Also published as: IT9067377A1; IT1243222B; IT9067377A0; SE467840B; SE9001788D0; DE3916979A1; GB2234021A; GB2234021B; SE9001788L; JPH0323322A; US5147254A; GB9011691D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmomentübertragungseinheit zur Antriebsverbindung mindestens eines Nebenaggregats mit einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Eingangsglied zur Verbindung mit einer Ausgangswelle der Brennkraftmaschine, ein Ausgangsglied zur Verbindung mit dem Nebenaggregat, ein Planetengetriebe, einen Freilauf und eine Kupplungsvorrich tung zur drehfesten Verbindung eines Glieds des Planetenge triebes mit einem feststehenden Abstützteil oder mit einem anderen Glied des Planetengetriebes.

Eine solche Drehmomentübertragungseinheit ist bekannt aus der DE-OS 36 22 335. Das Vorhandensein des Freilaufs und der Kupplungsvorrichtung erlaubt es, allein durch Betätigen der Kupplungsvorrichtung das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Eingangsglied und dem Ausgangsglied zu verändern. Damit wird es möglich, bei kleiner Drehzahl der Brennkraftmaschine ein großes Übersetzungsverhältnis einzustellen, so daß das Ausgangsglied trotz geringer Drehzahl des Eingangsglieds mit relativ großer Drehzahl umläuft; andererseits kann man bei großer Drehzahl des Eingangsglieds durch Betätigen der Kupplung ein kleines Übersetzungsverhältnis einstellen und damit erreichen, daß trotz der großen Drehzahl des Eingangsglieds das Ausgangsglied mit verhältnismäßig geringer Drehzahl umläuft. Dies bedeutet, daß bei einem Durchlaufen des gesamten Drehzahlbereichs der Brennkraft maschine die Drehzahl des Nebenaggregats weniger stark verändert wird als die Drehzahl der Brennkraftmaschine. Dies ist in hohem Maße erwünscht, denn die Nebenaggregate entfalten ihre größte Wirksamkeit bei einer vorbestimmten Drehzahl und es geht deshalb darum, daß die tatsächliche Drehzahl der Nebenaggregate von dieser vorbestimmten Dreh zahl möglichst gering abweicht. Dies gilt zum Beispiel bei einer Lichtmaschine oder bei einem Klimakompressor als Nebenaggregat. Durch die Umschaltung des Übersetzungsver hältnisses wird erreicht, daß die Lichtmaschine bzw. der Klimakompressor bereits bei niedriger Drehzahl der Brenn kraftmaschine mit verhältnismäßig hoher Drehzahl laufen und bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine nicht zu schnell laufen.

Wenn im Anspruch 1 von Planetengetrieben gesprochen wird, so ist dieser Begriff im weitesten Sinne zu verstehen. Die Tragweite des Begriffs Planetengetriebe ergibt sich aus einem Aufsatz von Herbert W. Müller in der Zeitschrift ANTRIEBSTECHNIK 28 (1989), Nr. 4, Seite 57, wo insbesondere auf die dortigen Prinzipskizzen a) bis g) verwiesen wird. Unter Planetengetriebe im Sinne der Erfindung werden alle solchen Getriebe verstanden, bei denen es möglich ist, durch Einbau eines Freilaufs zwischen zwei Getriebeteilen und einer Kupplung zwischen zwei Getriebeteilen eine Übersetzungsänderung zwischen Eingangsglied und Aus gangsglied einfach dadurch zu erzielen, daß die Kupplung wahlweise geöffnet oder geschlossen wird. Nicht notwendig ist dabei, daß neben einem Sonnenrad, einem Steg und einem Planetenrad etwa auch ein Hohlrad vorhanden ist. Das Hohl rad kann vielmehr durch ein weiteres Sonnenrad ersetzt sein. Das Planetenrad kann ein- oder zweistufig ausgebildet sein. Bei Verwendung von zwei Sonnenrädern kann das Planetenrad auch als ein Kegelrad ausgebildet sein, welches gleichzeitig mit den beiden - ebenfalls als Kegelräder ausgebildeten - Sonnenrädern kämmt.

Der Freilauf braucht nicht notwendig zwischen zwei drehenden Teilen des Planetengetriebes angeordnet sein, sondern kann zwischen einem stationären Abstützteil und einem umlaufenden Teil des Planetengetriebes angeordnet sein. Ebenso braucht die Kupplungsvorrichtung nicht notwendig zwischen einem um laufenden Teil des Planetengetriebes und einem stationären Teil angeordnet zu sein; sie kann vielmehr auch zwischen zwei umlaufenden Teilen des Planetengetriebes angeordnet sein.

Ausführungsbeispiele von Planetengetrieben sind beispiels weise auch in der deutschen Patentanmeldung P 37 40 082.7 der Anmelderin offenbart sowie in entsprechenden Patentanmel dungen in
England 88 27 300.8
Frankreich 86 16 094
USA 272 739
Italien 68049-A/88.

Aus der DE-OS 36 22 335 ist es bekannt, als Kupplungsvor richtung eine Reibungskupplung zu verwenden und diese Rei bungskupplung durch ein Kupplungsbetätigungsgerat ein- und auszuschalten, welches durch das Schmiermittelsystem der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird.

Es hat sich nun gezeigt, daß die Betätigung der Kupplungsvorrichtung durch das Schmiermittelsystem der Brennkraft maschine noch verbesserungswürdig ist. Es hat sich insbe sondere gezeigt, daß die zur Steuerung der Kupplung einzu setzenden hydraulischen Schaltelemente empfindlich sind gegenüber Verunreinigungen, die in dem Öl des Schmiermittel kreislaufs auftreten können und die zu Störungen der Dreh momentübertragungseinheit und damit zu Betriebsstörungen der Drehmomentübertragungseinheit selbst führen können. Solche Betriebsstörungen können zu schwerwiegenden Störungen der Betriebsfähigkeit des beispielsweise in einem Kraftfahr zeug eingebauten Triebwerks führen, indem etwa die durch die Drehmomentübertragungseinheit angetriebene Lichtmaschine und damit die gesamte Stromversorgungsanlage ausfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmoment übertragungseinheit der eingangs bezeichneten Art so auszu gestalten, daß sie von dem Schmierölkreislauf der Brenn kraftmaschine unabhängig ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kupplungsvorrichtung durch den Ausgangsdruck einer Hydraulikpumpe betätigbar ist, welche in die Drehmomentüber tragungseinheit integriert ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ist der Hydraulik kreislauf der Kupplungsvorrichtung und deren Steuerung völlig unabhängig von dem Schmierölkreislauf. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß der Einbau der Drehmomentüber tragungseinheit erleichtert wird insofern, als nur noch die mechanische Koppelung zwischen Drehmomentübertragungs einheit und Brennkraftmaschine hergestellt werden muß, jedoch keine Leitungsverbindung zwischen dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine und der Kupplungsvorrichtung.

Die Kupplungsvorrichtung kann bevorzugtermaßen als eine Reibungskupplungsvorrichtung ausgebildet sein, der ein Kupplungsbetätigungsgerät zugeordnet ist; dieses Kupplungs betätigungsgerät wird dann durch die in der Drehmomentüber tragungseinheit integrierte Hydraulikpumpe versorgt. Die Integration der Hydraulikpumpe in die Drehmomentübertragungs einheit führt zu kurzen Leitungswegen des hydraulischen Kreislaufs. Sämtliche Leitungswege können innerhalb der Dreh momentübertragungseinheit untergebracht sein und sind des halb gegen Beschädigung bei Eingriff in die Brennkraftma schine und deren Peripherie geschützt.

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß der für die Integration der Hydraulikpumpe notwendige Raumbedarf inner halb der Drehmomentübertragungseinheit so gering ist, daß die Drehmomentübertragungseinheit ohne wesentliche Ver größerung gegenüber bekannten Ausführungsformen, etwa nach der DE-OS 36 22 335 aufgebaut werden kann. Dies ist von wesentlicher Bedeutung, weil der für den Einbau der Dreh momentübertragungseinheit in Kraftfahrzeugen verfügbare Raum äußerst beschränkt ist. Im Hinblick auf diese Raum beschränkung erweist es sich auch als besonders vorteilhaft, daß keine äußeren Verbindungsleitungen für die Hydraulik versorgung der Kupplung benötigt werden, weil dadurch der Einbau der Drehmomentübertragungseinheit in den Motorraum des jeweiligen Kraftfahrzeugs gerade unter beengten räum lichen Verhältnissen erleichtert wird.

Es hat sich gezeigt, daß es vom Leistungsverbrauch her durchaus tragbar ist, wenn die Hydraulikpumpe durch die Drehmomentübertragungseinheit ständig angetrieben ist, so lange die Drehmomentübertragungseinheit durch die Brenn kraftmaschine angetrieben ist.

Dabei kann das Regelventil auch so ausgebildet sein, daß es in Betriebsphasen, in denen keine Kupplungsbetätigung stattfindet oder erwartet wird, auf freien Durchfluß ge schaltet wird, so daß der ohnehin schon geringe Leistungs verbrauch der Hydraulikpumpe dann im zeitlichen Durchschnitt gesehen noch geringer wird. Der vorbestimmte Druck, der am Ausgang der Hydraulikpumpe zur Bedienung der Kupplungsvor richtung aufrecht erhalten wird, kann variabel sein, etwa dadurch, daß der Durchfluß-Querschnitt des Regelventils variiert wird. Damit kann das von der Kupplungsvorrichtung zu übertragende Drehmoment variiert werden. Eine Variation dieses Drehmoments kann erwünscht sein aus folgender Über legung:
Das übertragbare Drehmoment muß natürlich so groß sein, daß es im stationären Betrieb das von den jeweiligen Nebenaggregaten benötigte Antriebsmoment übertragen kann. Beim Umschalten des Übersetzungsverhältnisses im Sinne eines schnelleren Antriebs des jeweiligen Nebenaggregats ist es aber unter Umständen erwünscht, einen Schlupf in der Kupplung zu erhalten, damit eine Rückwirkung auf die Brennkraftmaschine und damit auf den Fahrkomfort des Kraft fahrzeugs durch eine stoßartige Beschleunigung des jeweili gen Nebenaggregats ausbleibt. Durch Schlupfgewährung in der Kupplungsvorrichtung kann dies erreicht werden. Der Schlupf in der Kupplung muß aber andererseits so gering gehalten werden, daß nicht eine thermische Überlastung der Kupp lungsvorrichtung eintritt. Es kann wünschenswert sein, den am Ausgang der Hydraulikpumpe herrschenden Druck durch einmalige Einstellung oder laufende Regelung des Regelven tils so zu steuern oder zu regeln, daß der bei einem Ein schalten der Übersetzung auftretende Stoß auf die Brenn kraftmaschine einerseits möglichst gering gehalten wird, andererseits aber eine thermische Überlastung der Kupplungs vorrichtung unterbleibt. Die Steuerung oder Regelung des Regelventils kann dabei durch Betriebsparameter der Brenn kraftmaschine geschehen. Alternativ kann auch an die Druck seite der Hydraulikpumpe ein Verzögerungsglied beispiels weise in Form eines Druckspeichers angeschlossen werden, welcher bei Schalten des Schaltventils nur allmählich aufgefüllt wird.

Es empfiehlt sich, daß die Hydraulikpumpe aus einem Tank ansaugt, welcher in die Drehmomentübertragungseinheit integriert ist. Dies ist wiederum insbesondere deshalb von Vorteil, weil dann äußere Leitungen, welche beim Einbau der Drehmomentübertragungseinheit geschlossen werden müßten, vollständig in Wegfall kommen. Dabei kann wenig stens ein Teil des Tanks bezüglich der jeweiligen Brenn kraftmaschine feststehend angeordnet sein, beispielsweise an dem feststehenden Abstützteil.

Daneben ist es möglich, daß wenigstens ein Teil des Tanks in einem rotierenden Teil der Drehmomentübertragungseinheit ausgebildet ist, so daß sich ein rotierender Flüssigkeits ring innerhalb der Drehmomentübertragungseinheit bildet. Diese Lösung bietet den zusätzlichen Vorteil, daß die Hydraulikpumpe mit einem gewissen Vordruck aus dem Flüssig keitsring versorgt werden kann, indem man ein Ansaugrohr tangential in den Flüssigkeitsring einführt und zwar ent gegen der Umlaufrichtung des Flüssigkeitsrings.

Eine besonders einfache und raumsparende Ausführungsform des Planetengetriebes besteht darin, daß das Planeten getriebe ein Sonnenrad, einen Steg mit mindestens einem Planetenrad und ein Hohlrad umfaßt, wobei das Planetenrad gleichzeitig mit dem Sonnenrad und dem Hohlrad kämmt.

Auf einem solchen Planetengetriebetyp aufbauend kann der Gesamtaufbau der Drehmomentübertragungseinheit weiter dadurch vereinfacht werden, daß der Steg zur gemeinsamen Drehung mit dem Eingangsglied verbunden ist, daß das Hohl rad zur gemeinsamen Drehung mit dem Ausgangsglied verbunden ist, daß das Sonnenrad gegenüber dem Abstützteil durch die Kupplungsvorrichtung feststellbar ist und daß der Freilauf zwischen dem Steg und dem Hohlrad vorgesehen ist, derart, daß entweder der Steg über den Freilauf das Hohlrad mit nimmt oder das Hohlrad den Steg überholen kann.

Als Hydraulikpumpen kommen insbesondere Verdrängerpumpen in Frage und bevorzugt Rollenzellenpumpen, aber auch Zahn radpumpen oder Kolbenpumpen.

Als Kupplungsvorrichtung kommt insbesondere eine Lamellen kupplungsvorrichtung in Frage.

Die Hydraulikpumpe kann zusätzlich zu ihrer Kupplungsbe tätigungsfunktion auch zur Schmierölversorgung von schmier bedürftigen Teilen der Drehmomentübertragungseinheit heran gezogen werden, insbesondere zur Lagerschmierung. Weiter kann die Hydraulikpumpe auch zur Kühlung von kühlungsbedürf tigen Teilen der Drehmomentübertragungseinheit herangezogen werden, insbesondere zur Kühlung der Reibungskupplung. Um dabei eine Überhitzung der Hydraulikflüssigkeit zu vermeiden, ist es möglich, daß in dem Hydraulikkreislauf der Pumpe min destens ein Hydrauliköl führender Teil mit Kühlrippen vorge sehen ist.

Um beim Umschalten des Übersetzungsverhältnisses ein Flattern der Kupplungsvorrichtung zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß diese bei unterschiedlichen Drehzahlen geschlossen und gelöst wird, das heißt, mit einer Hysterese. Diese Hysterese muß den Übersetzungssprung berücksichtigen, wenn die Steuerung der Kupplung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Ausgangsglieds erfolgt: Wenn nämlich bei steigender Brenn kraftmaschinendrehzahl eine Umschaltung auf verringertes Übersetzungsverhältnis, das heißt, reduzierte Drehzahl des Ausgangsglieds, stattfindet und wenn die Umschaltung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Ausgangsglieds erfolgt, so reduziert sich die Drehzahl des Ausgangsglieds beim Um schalten und es müßte dann bei Fehlen einer entsprechenden Hysterese sofort wieder eine Rückschaltung auf das größere Übersetzungsverhältnis stattfinden.

Es empfiehlt sich, eine Sicherheitsvorrichtung vorzusehen, welche bei einer vorbestimmten Drehzahl eines drehenden Teils des Planetengetriebes die Kupplungsvorrichtung im Sinne einer Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Eingangsglied und Ausgangsglied beeinflußt, so daß das Ausgangsglied auf eine reduzierte Drehzahl umgeschaltet wird.

Diese Sicherheitsvorrichtung sorgt dafür, daß auch dann, wenn die erwartete Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses bei steigender Brennkraftmaschinendrehzahl nicht eintritt, bei einer über dem normalen Schaltpunkt liegenden Drehzahl der Brennkraftmaschine jedenfalls die Verkleinerung des Übersetzungsverhältnisses zwischen Eingangsglied und Aus gangsglied eintritt, so daß das Ausgangsglied auf eine reduzierte Drehzahl umgeschaltet wird und das durch das Ausgangsglied angetriebene Nebenantriebsaggregat nicht durch eine überhöhte Drehzahl beschädigt werden kann.

Die Kupplungsvorrichtung kann durch eine Steuerlogik ge steuert sein, welche ein Umschalten der Kupplungsvorrichtung zwischen geschlossenem und gelöstem Zustand in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Betriebsparametern auslöst. So ist es zum Beispiel möglich, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausgangsglied und Eingangsglied im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds veränderbar ist, wenn

a) eine Meldung von der Unterschreitung einer vorbestimm ten ersten Drehzahl eines umlaufenden Teils des Planeten getriebes vorliegt und wenn
b) eine Meldung über einen Drehzahlerhöhungsbedarf von dem Nebenaggregat oder einem durch das Nebenaggregat ver sorgten System vorliegt.

Die zusätzliche Bedingung b) für eine Veränderung des Über setzungsverhältnisses im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds fördert den Fahrkomfort: Es tritt dann nämlich die Übersetzungsänderung nicht jedesmal schon bei Unterschreitung einer vorbestimmten ersten Drehzahl ein, sondern nur dann, wenn gleichzeitig eine Meldung über einen Drehzahlerhöhungsbedarf vorliegt. Die durch Einschal ten eines größeren Übersetzungsverhältnisses zu erwartenden Stöße auf die Brennkraftmaschine werden dadurch zahlenmäßig vermindert. Der Fahrkomfort kann noch weiter dadurch verfei nert werden, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Aus gangsglied und Eingangsglied im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds veränderbar ist, wenn zu sätzlich zu den Meldungen a) und b)

c) mindestens eine der Meldungen gemäß a) und b) über eine erste vorbestimmte Zeit anhält.

Damit wird eine Übersetzungsänderung vermieden, wenn nur kurzfristig die vorbestimmte erste Drehzahl unterschritten wird und/oder nur kurzzeitig eine Meldung über einen Dreh zahlerhöhungsbedarf von dem Nebenaggregat her vorliegt.

Der Fahrkomfort kann noch weiter dadurch erhöht werden, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausgangsglied und Eingangsglied im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds veränderbar ist, wenn zusätzlich zu dem Meldungen gemäß a) und b) sowie ggfs. c)

d) eine Meldung über eine vorbestimmte Verlangsamung der Drehzahl eines drehenden Teils des Planetengetriebes vorliegt.

Der Grund für diese Maßnahme ist folgender: Wenn eine Drehzahl aufgrund einer Meldung a) oder b) das Übersetzungs verhältnis im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds verändert wird, so bedeutet dies, wie schon früher erklärt, eine stoßartige Rückwirkung auf die Brenn kraftmaschine, da diese je nach dem Schlupfverhalten der Kupplungsvorrichtung mehr oder minder stark durch die zu sätzliche Beschleunigung des Nebenantriebsaggregats belastet wird. Legt man nun die Übersetzungsvergrößerung in einen Zeitpunkt, in dem ohnehin eine Verlangsamung der Brennkraft maschine eintritt, etwa deshalb, weil der Kraftfahrer vor einer Verkehrsregelungsampel bremst, so wird die Rückwirkung der zusätzlichen Beschleunigung des Nebenantriebsaggregats durch die Vergrößerung des Übersetzungsverhältnisses für den Fahrer kaum spürbar, denn zum einen muß dann das Neben aggregat ohnehin nur noch auf diejenige Drehzahl beschleunigt werden, die der nach der Beendigung der Kupplungsschaltzeit sich einstellenden Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht; zum anderen kann der Fahrer kaum zwischen derjenigen Verlang samung der Brennkraftmaschine unterscheiden, die er durch Ab bremsen des Fahrzeugs oder Rücknahme des Gaspedals ohnehin herbeiführen will und derjenigen Drehzahlreduzierung der Brennkraftmaschine, die durch übersetzungswechselbedingte Beschleunigung eines Nebenaggregats eintritt.

Die Abhängigkeit der Auslösung eines Übersetzungswechsels ins Schnelle von einer vorbestimmten Verlangsamung der Dreh zahl eines drehenden Teils des Planetengetriebes, letztlich also einer vorbestimmten Verlangsamung der Brennkraftmaschine, könnte dazu führen, daß der Übersetzungswechsel ins Schnelle dann zu lange ausbleibt, wenn der Fahrer etwa bei Geradeaus fahrt auf ebener Strecke über längere Zeit keine Verlangsa mung der Brennkraftmaschinendrehzahl veranlaßt. Um zu ver hindern, daß in einem solchen Fall der Drehzahlwechsel ins Schnelle zu lange ausbleibt, kann als Alternative zu der Meldung d) der Übersetzungswechsel ins Schnelle durch eine Meldung e) über das Unterschreiten einer weiteren vor bestimmten Drehzahl ausgelöst werden, welche geringer ist, als die erste vorbestimmte Drehzahl. Weiter kann das zu lange Ausbleiben des Übersetzungswechsels auch durch eine Zeitmessung ausgelöst werden, welche ergibt, daß eine der Meldungen a) und b) für eine zweite vorbestimmte Zeit ange halten hat. Diese zweite vorbestimmte Zeit ist in der Regel größer als die unter c) definierte erste vorbestimmte Zeit, weil die erste vorbestimmte Zeit nur ein Flattern des Übersetzungswechsels verhindern soll, während die zweite vorbestimmte Zeit solange bemessen sein muß, daß sie dem System eine reelle Chance bildet, den Übersetzungs wechsel ins Schnelle bis zum Auftreten einer natürlichen Verlangsamung der Brennkraftmaschine zu verzögern.

Sieht man eine Abhängigkeit des Übersetzungsverhältnisses ins Schnelle von einem vorbestimmten Wert einer Drehzahl verlangsamung der Brennkraftmaschine vor, so empfiehlt es sich, einen Beschleuniger für den Vorgang der Übersetzungs änderung vorzusehen, welcher dann wirksam wird, wenn eine Meldung d) auftritt, also eine Meldung über die einge tretene Verlangsamung der Brennkraftmaschienendrehzahl. Der Grund für den Einsatz eines solchen Beschleunigers ist der, daß die Verlangsamung der Brennkraftmaschinendreh zahl häufig nur kurzzeitig anhält und man diese kurze Zeit nutzen muß, um noch während dieser Verlangsamung den Dreh zahlwechsel ins Schnelle durchzuführen.

Um dem Verhalten mancher Kraftfahrer Rechnung zu tragen, die das Beschleunigungspedal der Brennkraftmaschine gele gentlich um einen bestimmten Punkt pendeln lassen, wird vorgesehen, daß das Umschalten des Übersetzungsverhält nisses zwischen Ausgangsglied und Eingangsglied im Sinne einer vergrößerten Drehzahl des Ausgangsglieds dann ge hemmt ist, wenn in einem vorangehenden vorbestimmten Überwachungszeitraum eine vorbestimmte Zahl von Umschalt vorgängen des Übersetzungsverhältnisses überschritten worden ist. Diese Maßnahme schließt ein Flattern des Übersetzungsverhältnisses aus, wenn der Kraftfahrer zu fällig das Gaspedal in demjenigen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine pendeln läßt, in dem ein Übersetzungs wechsel ansteht.

Die bei liegenden Figuren erläutern die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen; es stellen dar:

Fig. 1 ein Schema einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertra gungseinheit;

Fig. 2 die Pumpen- und Ventilbaugruppe der Drehmomentübertra gungseinheit nach Fig. 1;

Fig. 3 das Schema einer ersten Steuerung für die Pumpen- und Ventilbaugruppe gemäß Fig. 2;

Fig. 3a ein Schema zur Darstellung der Abhängigkeit der Ausgangs drehzahl des Nebenaggregatantriebs von der Ausgangsdreh zahl der Brennkraftmaschine;

Fig. 4 das Schema einer zweiten Steuerung für die Pumpen- und Ventilbaugruppe gemäß Fig. 2;

Fig. 5 das Schema einer dritten Steuerung für die Pumpen- und Ventilbaugruppe gemäß Fig. 2;

Fig. 6 das Schema einer vierten Steuerung für die Pumpen- und Ventilbaugruppe nach Fig. 2;

Fig. 7 den mechanischen Aufbau der Drehmomentübertragungsein heit im Detail;

Fig. 8 das Schema einer Rollenzellenpumpe und

Fig. 9 eine Serie von möglichen Planetengetriebebauarten zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Drehmomentüber tragungseinheit.

In Fig. 1 ist mit 10 die Ausgangswelle einer Brennkraft maschine bezeichnet. An diese Ausgangswelle schließt sich eine Eingangswelle 12 der Drehmomentübertragungseinheit an. Mit der Eingangswelle 12 ist eine erste Riemenscheibe 14 verbunden, die ständig mit der Drehzahl der Ausgangswelle 10, also etwa mit der Kurbelwellendrehzahl umläuft und beispielsweise zum Antrieb eines Lüfters dient. Weiterhin ist mit der Eingangswelle 12 der Steg 16 eines insgesamt mit P bezeichneten Planetengetriebes verbunden. Auf diesem Steg 16 ist mindestens ein Planetenrad 18 gelagert. Dieses Planeten rad 18 steht gleichzeitig im Eingriff mit einem Sonnenrad 20 und einem Hohlrad 22 des Planetengetriebes P. Mit dem Hohl rad 22 ist eine weitere Riemenscheibe 24 drehfest verbunden, die beispielsweise dem Antrieb einer Lichtmaschine dient.

Zwischen dem Steg 16 und dem Hohlrad 22 ist ein Freilauf 28 angeordnet, der in der Lage ist, ein Drehmoment von dem Steg 16 auf das Hohlrad 22 in einer Drehrichtung zu übertragen und der unwirksam wird, wenn das Hohlrad 22 in dieser Dreh richtung schneller umläuft als der Steg 16.

Das Sonnenrad 20 des Planetengetriebes kann über eine Kupp lung 30 an einer Drehmomentstütze 32 festgestellt werden. Die Kupplung 30 ist durch ein hydraulisches Kupplungsbetäti gungsgerät 34 schließbar. Das hydraulische Kupplungsbetäti gungsgerät 34 wird von einer Pumpe 36 her mit Druckflüssig keit versorgt. Die Pumpe 36 ist von der Eingangswelle 12 her ständig angetrieben und liefert Druckflüssigkeit über eine Leitung 38 und eine Ventilbaugruppe 40 an das Kupplungs betätigungsgerät 34. Die Ventilbaugruppe 40 ist mit einer Steuerungseinheit 42 in Verbindung.

Die Arbeitsweise der soweit beschriebenen Drehmomentüber tragungseinheit ist grundsätzlich wie folgt:
Wenn die Ausgangswelle 10 des Motors mit niedriger Dreh zahl umläuft, etwa mit der Leerlaufdrehzahl der Brennkraft maschine, so ist die Kupplung 30 geschlossen und damit das Sonnenrad 20 am Drehen gehindert. Das Planetengetriebe P ist dann in die Drehmomentübertragung von der Eingangswelle 12 zu der Riemenscheibe 24 eingeschlossen. Der Steg 16 läuft mit der Drehzahl der Eingangswelle 12 um und die Riemenscheibe 24 läuft mit einer ins Schnelle übersetzten Drehzahl um; das Übersetzungsverhältnis sei i genannt. Dabei ist der Freilauf 28 unwirksam, weil das Hohlrad 24 schneller umläuft als der Steg 16.

Auf diese Weise wird auch bei relativ geringer Drehzahl der Motorausgangswelle 10 eine relativ große Drehzahl der Riemenscheibe 24 erzielt, die ausreichend ist, um beispiels weise eine Lichtmaschine auch dann mit der erforderlichen Drehzahl anzutreiben, wenn die Motorausgangswelle 10 mit einer niedrigen, zum Antrieb der Lichtmaschine ungeeigneten Drehzahl umläuft.

Wenn die Drehzahl der Motorausgangswelle 10 größer wird, so wird bei einer vorbestimmten Drehzahl die Kupplung 30 durch das Kupplungsbetätigungsgerät 34 geöffnet. Dann erfolgt der Antrieb der Riemenscheibe 24 über den Freilauf 28 mit der Drehzahl des Steges 16 und damit mit der Drehzahl der Motorausgangswelle. Das Hohlrad 22, der Steg 16 und das Sonnenrad 20 laufen dann als Block gemeinsam um. Die Planeten räder 18 stehen gegenüber dem Sonnenrad 20 und dem Hohlrad 22 still.

Zu beachten ist, daß die Pumpe 36 in die Drehmomentüber tragungseinheit 36 integriert ist, indem etwa der Läufer der Pumpe zur gemeinsamen Drehung mit der Eingangswelle 12 ver bunden und der Stator der Pumpe 36 drehfest gelagert sind.

Wenn die Kupplung 30 gelöst worden ist, so findet also keine Übersetzung mehr statt. Die Riemenscheibe 24 läuft mit der gleichen Drehzahl um wie die Eingangswelle 12. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß bei hohen Drehzahlen der Eingangswelle 12 die Riemenscheibe 24 nicht zu schnell umläuft und das Nebenaggregat,also etwa die Lichtmaschine, nicht mit zu hoher Drehzahl angetrieben wird.

In Fig. 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen ver sehen wie in Fig. 1. Die Pumpe 36 saugt Hydraulikflüssigkeit aus einem Tank 44 an und fördert ständig in den Tank 44 zurück. Der Druck an dem Ausgang der Pumpe 36 ist durch ein Regelventil 46 bestimmt. In Fig. 2 ist der Zustand dargestellt, der sich bei hoher Drehzahl der Eingangswelle 12 ergibt. Ein Schaltventil 48 am Ausgang' der Pumpe 36 befindet sich in einer Stellung, in welcher das Kupplungsbetätigungsgerät 34 vom Ausgang der Pumpe 36 getrennt und der Druckraum 50 des Kupp lungsbetätigungsgeräts 34 über das Schaltventil 48 mit dem Tank 44 ver bunden ist. Dies bedeutet, daß die Kupplung 30 gelöst ist und die Riemen scheibe 24 mit der Drehzahl der Eingangswelle 12 umläuft.

Wenn die Drehzahl der Eingangswelle 12 absinkt, so wird das Schaltventil 48 umgeschaltet, so daß der Ausgang der Pumpe 36 mit dem Kupplungsbetätigungsgerät 34 in Verbindung tritt und damit in dem Druckraum 50 des Kupplungsbetätigungsgeräts 34 der am Ausgang der Pumpe 36 herrschende Druck aufgebaut wird, der durch das Regelventil 46 bestimmt ist. Dann ist die Kupplung 30 geschlossen. Das Planetengetriebe P ist dann drehzahlübersetzend wirksam; die Riemenscheibe 24 läuft mit ins Schnelle übersetzter Drehzahl um.

Mit dem Druckraum 50 des Kupplungsbetätigungsgeräts 34 ist weiterhin ein fliehkraftgesteuertes Sicherheitsventil 52 verbunden. Dieses Sicherheitsventil 52 ist durch einen Fliehkraftregler 54 gesteuert, welcher bevorzugt durch das Hohlrad 22 angetrieben ist. Wenn das Hohlrad 22 eine vor bestimmte Drehzahl überschreitet, so öffnet das fliehkraft betätigte Sicherheitsventil 57 zum Tank, so daß der Druck in dem Druckraum 50 zusammenbricht, die Kuppelung 30 gelöst wird und die Drehzahl der Riemenscheibe 24 wieder auf die Drehzahl der Eingangswelle 12 zurückgestuft wird. Damit ist verhindert, daß das von der Riemenscheibe 24 angetriebene Nebenaggregat eine überhöhte Drehzahl annimmt, die zu einer Beschädigung dieses Nebenaggregats führen könnte.

Das Schaltventil 48 kann auf verschiedene Weise gesteuert werden. Eine erste Möglichkeit der Steuerung ist in Fig. 3 dargestellt.

In Fig. 3 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 2. Das Schaltventil 48 ist durch eine Steuereinheit 56 gesteuert, welche über eine Signal leitung 58 ein die jeweilige Istdrehzahl n_mot der Brennkraft maschine repräsentierendes Signal erhält, über eine Leitung 60 ein Bedarfssignal, welches dann erscheint, wenn in einem Nebenaggregat Bedarf nach erhöhter Drehzahl besteht und über eine Leitung 62 mit einem Zeitgeber verbunden ist. Weiter weist die Steuereinheit 56 einen Sollwerteingang 64 auf, durch welchen eine vorbestimmte Drehzahl n_so vorgegeben werden kann, das heißt, die obere Schaltdrehzahl, bei welcher vom übersetzten Antrieb der Riemenscheibe 24 auf den direkten Antrieb umge schaltet werden soll. In einem Sollwerteingang 66 wird die untere Schaltdrehzahl n_su eingegeben, das heißt, diejenige Drehzahl, bei der die Riemenscheibe 24 vom direkten Antrieb auf den übersetzten Antrieb umgeschaltet werden soll. Weiter hin erkennt man an der Steuereinheit 56 einen Eingang 68 für die Vorgabe einer Verzögerungszeit, auf deren Bedeutung noch eingegangen wird.

Anhand der Fig. 3a sei zunächst die Bedeutung der Schalt drehzahlen n_so und n_su erläutert. In der Fig. 3a ist auf der Abszissenachse die Istdrehzahl n_mot der Brennkraftmaschine aufgetragen und auf der Ordinatenachse die Istdrehzahl n_ab der Riemenscheibe 24, das ist die "Abtriebsdrehzahl".

Bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine erfolgt der Antrieb der Riemenscheibe 24 mit Übersetzung i ins Schnelle. Der Drehzahlverlauf an der Riemenscheibe 24 ergibt sich aus der Kurve a. Wenn die obere Schaltdrehzahl n_so erreicht wird, so wird die Kupplung 30 geöffnet, die Riemenscheibe 24 wird dann direkt angetrieben und fällt längs der Linie b zurück, um dann bei weiterem Anstieg von n_mot der Linie c zu folgen.

Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine wieder abfällt, so geht die Drehzahl der Riemenscheibe 24 längs der Linie d zurück bis zur unteren Schaltdrehzahl n_su. In diesem Schalt punkt wird dann die Kupplung 30 wieder geschlossen und die Riemenscheibe 24 mit Übersetzung i angetrieben, um dann bei weiterem Absinken der Brennkraftmaschinendrehzahl längs der Linie a weiter abzusinken.

Die Versetzung der Schaltdrehzahlen n_su und n_so ist vorge sehen, um zu verhindern, daß die Kupplung 30 im Bereich des Schaltpunktes laufend hin- und hergeschaltet wird.

Zur Grundausrüstung der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß Fig. 3 gehört im Bereich der Steuereinrichtung 56 jedenfalls die Signalleitung 58, die mit einem Istwertgeber 58a der Brenn kraftmaschinendrehzahl n_mot verbunden ist und eine Einstellmög lichkeit für die Schaltdrehzahlen n_so und n_su an den Sollwert eingängen 64 und 66.

Nun ist es aber nicht immer erforderlich, daß dann, wenn sich die Brennkraftmaschinendrehzahl dem unteren Schaltpunkt n_su nähert, tatsächlich eine Umschaltung auf Antrieb mit Übersetzung stattfindet. Wenn beispielsweise die lichtmaschinenbetriebene Stromversorgung des Kraftfahrzeugs bei der unteren Schaltdreh zahl n_su noch ausreichend gewährleistet ist, so ist es möglich und vorteilhaft, daß auch unterhalb der Schaltdrehzahl n_su die die Lichtmaschine treibende Riemenscheibe 24 weiterhin direkt angetrieben wird, d. h. mit einer längs der Linie d weiterhin absinkenden Drehzahl. Erst wenn beispielsweise von der Stromversorgungsanlage des Kraftfahrzeugs an den Eingang 60 eine Bedarfsmeldung gegeben wird, welche besagt, daß nunmehr eine höhere Leistung der Lichtmaschine erwünscht ist, so muß die Riemenscheibe 24 auf übersetzten Antrieb umgeschaltet werden. Man kann also die Steuereinheit 56 so einstellen, daß sie ein Umschaltsignal an das Schaltventil 48 zur Kupplungseinrückung erst dann gibt, wenn einerseits die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine n_mot unter den Wert der unteren Schaltdrehzahl n_su abgesunken ist und wenn außerdem am Eingang 60 ein Bedarfssignal gegeben wird.

Als zusätzliche Ausgestaltung der Steuerung kann ferner vor gesehen werden, daß bei der Schaltdrehzahl n_su nur dann auf übersetzten Antrieb der Riemenscheibe 24 umgeschaltet wird, wenn die Schaltdrehzahl n_su für eine längere Zeit Δt_soll unterschritten wird. Diese Zeit Δt_soll, die verstreichen soll, wird bei 68 vorgegeben. Durch ein Zeitmeßgerät wird die Zeit Δt ermittelt und bei 62 angelegt, die seit dem Unterschreiten der unteren Schaltdrehzahl n_su vergangen ist. Sobald diese Zeit den Wert Δt_soll überschreitet und zum einen nach wie vor die Istdrehzahl unter der unteren Schaltdreh zahl n_su liegt und außerdem bei 60 ein Bedarfssignal liegt, bewirkt die Steuereinheit 56 eine Umschaltung des Schaltventils auf Druckgabe in dem Druckraum 50 des Kupplungsbetätigungs geräts 34 und damit eine Umschaltung auf übersetzten Antrieb der Riemenscheibe 24.

Die Verzögerungszeit Δt_soll ist geeignet, sicherzustellen, daß die Zahl der Schaltvorgänge auf einem Minimum gehalten wird. Dies ist deshalb erwünscht, weil die Schaltvorgänge zu Stößen in dem Antrieb führen können, die vom Fahrer bemerkbar sind und den Fahrkomfort herabsetzen.

Es ist zu bemerken, daß unter Umständen auch nur die zeit abhängige Ansteuerung der Steuereinheit 56 neben der drehzahl abhängigen Steuerung vorgesehen werden kann, d. h. auf die bedarfsab hängige Steuerung verzichtet werden kann.

In Fig. 4 ist ein weiterer Ausbau der Steuereinheit 56 darge stellt. Analoge Elemente sind wieder mit denselben Bezugszei chen versehen wie in Fig. 3. Man erkennt an der Steuereinheit 56 einen weiteren Eingang 70, welcher der Steuereinheit eine An zeige über die jeweilige Beschleunigung bzw. Verzögerung dn_mot/dt der Brennkraftmaschinendrehzahl liefert. Man kann nun als zu sätzliche Bedingung für das Ansprechen der Steuereinheit 56 im Sinne der Umschaltung des Schaltventils 48 auf übersetzten An trieb der Riemenscheibe 24 vorsehen, daß ein bestimmter Ver zögerungswert (dn_{mot/dt soll}) an dem Eingang 70a auftritt. Hier mit hat es folgende Bewandtnis: Es ist erwünscht, daß die Um schaltung auf übersetzten Antrieb der Riemenscheibe 24 dann stattfindet, wenn gleichzeitig eine Drehzahlabnahme der Brenn kraftmaschine stattfindet. Dann tritt nämlich - unter der Vor aussetzung einer endlichen Dauer des Umschaltvorganges - beim Umschalten auf übersetzten Antrieb eine geringere Beschleuni gung der durch die Antriebseinheit anzutreibenden Nebenaggregate auf. Dies ist an sich erwünscht, hat aber überdies die vorteil hafte Folge, daß sich die durch die Beschleunigung des Neben aggregats hervorgerufene Rückwirkung auf die Brennkraftmaschine deren ohnehin bestehender Verlangsamung überlagert, so daß der Fahrer den Umschaltstoß in geringerem Maße oder gar nicht verspürt.

In der Praxis bedeutet dies, daß nach Eintritt der unteren Schaltdrehzahl n_su und gegebenenfalls nach Auftreten eines Be darfssignals mit dem Umschaltvorgang auf übersetzten Antrieb der Riemenscheibe 24 zugewartet wird, bis erstmals eine vorbe stimmte Verzögerung der Brennkraftmaschine eintritt, etwa beim Abbremsen vor einer Verkehrsregelungsampel. Da aber nicht auszuschließen ist, daß es bei konstant bleibenden Fahrbedingungen zu lange dauert, bis eine solche Verzögerung eintritt, ist sicherheitshalber noch eine weitere Vorgabe an einen Eingang 72 der Steuereinheit 56 gelegt, nämlich die Vorgabe n_min. Unter schreitet die Istdrehzahl der Brennkraftmaschine n_mot den vor gegebenen Drehzahlwert n_min, so wird durch die Steuereinheit 56 der Umschaltvorgang in dem Schaltventil 48 im Sinne einer Umschaltung auf übersetzten Antrieb der Riemenscheibe jeden falls ausgelöst, auch wenn das Eintreten einer vorbestimmten Verzögerung (dn_{mot/dt soll}) ausgeblieben ist.

Eine andere Möglichkeit, um bei zu langem Ausbleiben eines Verzögerungssignals gleichwohl eine Umschaltung auf Antrieb des Ausgangsglieds zu vergrößerter Übersetzung zu bewirken, ist in Fig. 4 mit gestrichelten Linien eingezeichnet. An der Steuereinheit liegt eine Eingabe ΔT_soll bei 75a und ein entsprechender Eingang ΔT von einem Zeitmeßgerät an einer Eingangsleitung 75. Wenn nach Unterschreiten der Dreh zahl n_su das Verzögerungssignal bei 70 zu lange ausbleibt oder den Sollwert bei 70a nicht erreicht, so wird die Schaltung der Kupplung auf übersetzte Drehzahl des Ausgangs glieds bewirkt, wenn das bei 75 eingespeiste Zeitsignal ΔT größer wird als der bei 75a angelegte Sollwert ΔT_soll. Dies bedeutet, daß nach der Zeit ΔT auf alle Fälle eine Umschaltung des Übersetzungsverhältnisses auf größere Drehzahl des Ausgangsglieds 24 stattfindet, auch wenn ein Verzögerungssignal ausgeblieben ist oder nicht den vorge gebenen Sollwert erreicht hat. Die Zeit ΔT_soll ist regel mäßig größer als die in Fig. 3 angedeutete Zeit Δt_soll, damit innerhalb der Zeit ΔT_soll eine echte Chance besteht, eine Auslösung des Übersetzungswechsels durch das Auftreten einer vorbestimmten Verzögerung zu bewirken.

An den Ausgang der Pumpe 36 ist bei dieser Ausführungsform ein Druckspeicher 76 angeschlossen, welcher durch die Pumpe 36 gefüllt wird und dafür sorgt, daß dann, wenn an das Schaltventil 48 letztendlich ein Umschaltsignal im Sinne einer Umschaltung auf übersetzten Betrieb gegeben wird, die Förderwirkung der Pumpe unterstützt wird, so daß sich der Druckraum 50 des Kupplungsbetätigungsgerätes 34 rasch füllt. Dies ist deshalb erwünscht, weil die Verzögerungs zustände, die eine Umschaltung auf übersetzten Antrieb auslösen sollen, häufig nur kurze Zeit anhalten und man deshalb veranlaßt ist, bei Eintritt solcher Verzögerungs zustände eine sofortige Umschaltung vorzunehmen.

Schließlich eliminiert die Ausführungsform nach Fig. 4 auch ein häufiges Hin- und Herschalten zwischen direktem und übersetztem Antrieb der Riemenscheibe 24, welches dann eintreten könnte, wenn der Fahrer periodisch das Fahrpedal hin- und herbewegt oder übermäßig häufig die Schaltstufe des Fahrgetriebes wechselt. Aus diesem Grunde ist ein weiterer Eingang 74 zu der Steuereinheit 56 vorgesehen, welcher der Steuereinheit die Zahl der Umschaltvorgänge pro Zeiteinheit an der Kupplung 30 meldet und bei Überschreiten einer vorbestimmten bei 74a angelegten Schaltfrequenz Z_soll die weitere Umschal tung des Schaltventils 48 auf übersetzten Antrieb der Riemenscheibe 24 für eine vorbestimmte Zeit unterdrückt.

In Fig. 5 ist eine Abwandlung zur Ausführungsform nach Fig. 3 dargestellt; analoge Schaltelemente sind wieder mit gleichen Bezugszeichen versehen wie in Fig. 3. Zusätzlich ist in dieser Ausführungsform an den Druck raum 50 des Kupplungsbetätigungsgeräts ein Verzögerungs speicher 78 über eine Parallelschaltung eines Rück schlagventils 80 und einer Drossel 82 angeschlossen. Mit diesen hydraulischen Schaltelementen kann der Anstieg des von der Kupplung 30 übertragbaren Dreh moments verzögert werden, so daß keine den Fahrkomfort be einträchtigenden Schaltstöße durch die Beschleunigung der Nebenantriebsaggregate eintreten. Bei der Bemessung dieser Verzögerung muß berücksichtigt werden, daß die Kupplung nicht durch zu lange wirkenden Schlupf überbelastet wird.

Die erwähnte Verzögerung tritt ein, indem beim Öffnen des Schaltventils 48 der Verzögerungsspeicher 78 über das Rück schlagventil 80 parallel zum Druckraum 50 gefüllt wird. Die Drossel 82 sorgt dabei dafür, daß das Öffnen der Kupp lung 30 nicht durch den Rückfluß aus dem Verzögerungsspeicher 78 verzögert wird.

In Fig. 6 ist eine von der Schaltlogik her vereinfachte Alternative zur Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Ausführungs form wird das Schaltventil 48 durch einen Fliehkraftregler 84 gesteuert, welcher bei einem Unterschreiten der unteren Schaltdrehzahl n_su das Schaltventil 48 schließt, so daß die Kupplung 30 geschlossen wird. Der Fliehkraftregler 84 ist bevorzugt mit der Eingangswelle 12 der Drehmomentüber tragungseinheit verbunden. Die der unterschiedlichen Lage der Schaltdrehzahlen n_su und n_so entsprechende Hysterese kann hier dadurch erzielt werden, daß ein federgespanntes Rastglied 86 mit Schwellen 88 und 90 zusammenwirkt, die an einem mit dem Schaltventil 48 verbundenen Gestänge 92 angebracht sind.

Zur Unterdrückung des Schaltvorganges bei kurzzeitigem Unterschreiten der unteren Schaltdrehzahl n_su ist hier ein Dämpfungsglied 94 mit dem Gestänge 92 verbunden.

In Fig. 7 erkennt man die Kurbelwelle 110 im Bereich der getriebefernen Stirnwand 111 einer Brennkraftmaschine. Diese Kurbelwelle 110 trägt ein Antriebsritzel 113 für die Nockenwelle und die Ölpumpe der Brennkraftmaschine. Auf der Kurbelwelle 110 ist der Steg 116 angebracht, welcher das oder die Planetenräder 118 trägt. Die Planetenräder 118 kämmen mit dem Sonnenrad 120, welches auf einer Nabe 125 drehbar gelagert ist. Die Nabe 125 ist mit der Kurbelwelle 110 durch einen Zugbolzen 127 zur gemeinsamen Drehung verbunden. Das Planetenrad 118 kämmt weiter mit dem Hohlrad 122, das an einer Büchse 129 drehfest gelagert ist. Auf der Büchse 129 ist die Riemenscheibe 124 ausgebildet. An dem Steg 116 ist die Riemenscheibe 114 einstückig angebracht. Die Büchse 129 ist auf einer Verlängerung 116a des Stegs 116 mittels eines Rollen lagers 129a gelagert. Zwischen der Verlängerung 116a und der Büchse 129 ist der Freilauf 128 untergebracht. Radial innerhalb der Verlängerung 116a ist ein Kupplungskorb 130a der Kupplung 130 angeordnet, welcher drehfest mit dem Sonnenrad 120 verbunden ist und zwei äußere Kupp lungslamellen 130b unverdrehbar aber axial verschiebbar auf nimmt. Eine weitere Kupplungslamelle 130c ist drehfest mit einer Kupplungsnabe 130d verbunden, die auf der Kurbelwellen nabe 125 durch ein Kugellager 130k gelagert ist. Die letztere Lamelle 130c liegt zwischen den beiden erstgenannten Kupplungslamellen 130b. Die Kupplungsnabe 130d ist drehfest mit einer Drehmomentab stützung 132 verbunden, die ihrerseits an dem Gehäuse 111 der Brennkraftmaschine abgestützt ist. Die Kupplungslamellen 130b und 130c sind zwischen einer feststehenden Backe 130e und einer axial beweglichen Backe 130f angeordnet. Die feststehende Backe 130d ist drehfest und axial unverschiebbar an der Kupp lungsnabe 130e angebracht.

Die bewegliche Kupplungsbacke 130f ist axial verschiebbar aber unverdrehbar ebenfalls an der Kupplungsnabe 130d ange bracht. Neben der beweglichen Kupplungsbacke 130f ist auf der Kupplungsnabe 130d fest ein Hydraulikzylinder 130g angebracht, der einen Hydraulikkolben 130h aufnimmt. Der Hydraulikkolben 130h ist durch eine Tellerfeder 130i im Sinne einer Lösung der Kupplung nach links vorgespannt. Links von dem Hydraulik kolben 130h befindet sich der Druckraum 150.

Innerhalb der Kupplungsnabe 130d ist die Pumpe 136 unterge bracht. Der Pumpenstator 136a ist drehfest mit der Kupplungs nabe 130d verbunden; der Pumpenläufer 136 b ist zur gemein samen Drehung mit der Kurbelwellennabe 125 verbunden.

Die Pumpe ist eine Rollenzellenpumpe, auf die noch einzu gehen sein wird. Die Pumpe 136 saugt aus dem Tank 144 an, der im Bereich der Drehmomentstütze 132 angeordnet ist. Das von der Pumpendruckseite abgegebene Öl gelangt entspre chend dem Hydraulikschema gemäß Fig. 2 in den Druckraum 150 auf der linken Seite des Hydraulikkolbens 130h, so daß die Kupplungslamellen 130b und 130c zwischen den Kupplungs backen 130f und 130e eingeklemmt werden können und damit der Kupplungskorb 130a gegenüber der Kupplungsnabe 130d fest gestellt werden kann.

Das Regelventil 46 ist in Fig. 7 nicht dargestellt. Es ist in einem der durch die Drehmomentstütze 132 am Drehen ver hinderten Teile untergebracht. Das aus dem Regelventil 46 ständig austretende Drucköl fließt über ein Bohrungssystem 135 in den Bereich der Kupplungsscheiben 130b und 130c des Planetengetriebes P und der verschiedenen Lager, wo es als Kühl- und Schmieröl dient. Das austretende Hydrauliköl wird in einer Sammelkammer 137 gesammelt, welche durch einen Deckel 139 der Büchse 129 gebildet ist. Da sich die Büchse 129 mit der Drehzahl des Hohlrades 122 dreht, bildet das in die Sammelkammer 137 eintretende Hydrauliköl einen rotierenden Ring innerhalb der Sammelkammer 137. In diesen rotierenden Ring ragt ein Staurohr 141 tangential zur Achse der Kurbel welle hinein. Dieses Staurohr führt zu dem Tank 144 zurück. Damit ist ein ständiger ölkreislauf und eine ständige Schmie rung und Kühlung gesichert. Der Tank 144 ist mit Kühlrippen 145 versehen.

In Fig. 8 ist eine Rollenzellenpumpe 136 im Prinzip darge stellt. Sie umfaßt einen Stator 136a und einen Rotor 136b. Der Rotor 136b läuft mit der Kurbelwellennabe 125 um. Der Pumpenstator 136a weist eine exzentrische Bohrung 136h auf. In dem Pumpenrotor 136b sind Zellen 136c ausgebildet. In diesen Zellen sind Zylinderrollen 136d aufgenommen, welche unter der Fliehkraft an der Bohrung 136h des Pumpenstators 136a anliegen. Wenn der Pumpenrotor 136b im Uhrzeigersinn gegen über dem Pumpenstator 136a umläuft, so verkleinert sich der Raum 136e, während sich der Raum 136f vergrößert. Der sich verkleinernde Raum 136e ist an den druckseitigen Ausgang der Pumpe 136 angeschlossen, das heißt, er ist gemäß Fig. 2 über das Schaltventil 48 mit dem Druckraum 50 verbindbar. Der sich vergrößernde Raum 136f ist über eine Ansaugleitung mit dem Tank 44 der Fig. 2 verbunden.

In Fig. 9 sind in den Skizzen a bis g verschiedene mög liche Bauarten von Planetengetrieben zur Verwendung in einer erfindungsgemäßen Drehmomentübertragungseinheit dargestellt. Dabei sind in allen Fig. a bis g der Freilauf und die Kupplungsvorrichtung weggelassen. Mit 1 ist jeweils das Eingangsglied, mit 2 das Ausgangsglied, mit s der Steg und mit p das Planetenrad bezeichnet. Soweit zwei Planetenräder vorhanden sind, sind diese mit p₁ und p₂ bezeichnet. Von besonderem Interesse sind dabei die Fig. c und d. Die Fig. c zeigt, daß sowohl das Eingangsglied als auch das Ausgangsglied jeweils mit einem Sonnenrad ausgeführt sein können und daß das Planetenrad p am Steg s um eine zur Achse der Sonnenräder senkrechte Achse drehbar gelagert sein kann, wenn nur die Sonnenräder und das Planetenrad als Kegelräder ausge bildet sind, wie dies von Differentialgetrieben her be kannt ist. Die Fig. d zeigt wiederum, daß durch Vorhan densein von zwei Sonnenrädern auf ein Hohlrad verzichtet werden kann, wenn ein zweistufiges Planetenrad p₁, p₂ vorhanden ist.

Claims

1. Drehmomentübertragungseinheit zur Antriebsverbindung mindestens eines Nebenaggregats mit einer Brennkraft maschine, umfassend ein Eingangsglied (12) zur Verbin dung mit einer Ausgangswelle (10) der Brennkraftmaschine, ein Ausgangsglied (24) zur Verbindung mit dem Nebenaggre gat, ein Planetengetriebe (P), einen Freilauf (28) und eine Kupplungsvorrichtung (30) zur drehfesten Verbindung eines Glieds (20) des Planetengetriebes (P) mit einem feststehenden Abstutzteil (32) oder mit einem anderen Glied des Planetengetriebes (P), dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (30) durch den Ausgangs druck einer Hydraulikpumpe (36) betätigbar ist, welche in die Drehmomentübertragungseinheit integriert ist.

2. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (30) eine Reibkupplungs vorrichtung ist und daß dieser Reibkupplungsvorrich tung (30) ein Kupplungsbetätigungsgerät (34) zugeordnet ist, welches durch die in die Drehmomentübertragungseinheit integrierte Hydraulikpumpe (36) versorgt ist.

3. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (36) durch die Drehmomentübertra gungseinheit ständig angetrieben ist, solange die Dreh momentübertragungseinheit durch die Brennkraftmaschine angetrieben ist.

4. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (38) der Hydraulikpumpe (36) mit einem Regelventil (46) verbunden ist, welches einen vorbestimmten Druck am Ausgang (38) der Hydraulikpumpe aufrecht erhält und daß der Ausgang (38) der Hydraulikpumpe durch ein Schaltventil (48) mit der Kupplungsvorrichtung (30) ver bindbar oder von dieser trennbar ist.

5. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe aus einem Tank (44) ansaugt, welcher in die Drehmomentübertragungseinheit integriert ist.

6. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil des Tanks (44) bezüglich der jeweiligen Brennkraftmaschine feststehend angeordnet ist.

7. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (144) des Tanks an dem Abstütz teil (132) angeordnet ist.

8. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil (137) des Tanks in einem rotie renden Teil (129) der Drehmomentübertragungseinheit aus gebildet ist, so daß sich ein rotierender Flüssigkeits ring innerhalb der Drehmomentübertragungseinheit bildet.

9. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (P) ein Sonnenrad (20), einen Steg (16) mit mindestens einem Planetenrad (18) und ein Hohlrad (22) umfaßt, wobei das Planetenrad (18) gleich zeitig mit dem Sonnenrad (20) und dem Hohlrad (22) kämmt.

10. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (16) zur gemeinsamen Drehung mit dem Ein gangsglied (12) verbunden ist, daß das Hohlrad (22) zur gemeinsamen Drehung mit dem Ausgangsglied (24) verbunden ist, daß das Sonnenrad (20) gegenüber dem Abstützteil (32) durch die Kupplungsvorrichtung (30) feststellbar ist und daß der Freilauf (28) zwischen dem Steg (16) und dem Hohlrad (22) vorgesehen ist, derart, daß entweder der Steg (16) über den Freilauf (28) das Hohlrad (22) mit nimmt oder das Hohlrad (22) den Steg (16) überholen kann.

11. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (36) eine Verdrängerpumpe, ins besondere eine Rollenzellenpumpe oder eine Zahnradpumpe oder eine Kolbenpumpe ist.

12. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (30) eine Lamellenkupp lungsvorrichtung ist.

13. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (36) zur Schmierölversorgung von schmierungsbedürftigen Teilen der Drehmomentübertragungs einheit dient.

14. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (36) zur Kühlung von kühlungsbe dürftigen Teilen der Drehmomentübertragungseinheit dient.

15. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hydraulikkreislauf der Pumpe (36) mindestens ein Hydrauliköl führender Teil (144) mit Kühlrippen (145) vorgesehen ist.

16. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (30) derart gesteuert ist, daß sie bei unterschiedlichen Drehzahlen (n_su, n_so) geschlossen und gelöst wird.

17. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Sicherheitsvorrichtung (52, 54) welche bei einer vorbestimmten Drehzahl eines drehenden Teils des Planetengetriebes (P) die Kupplungsvorrichtung (30) im Sinne einer Verkleinerung des Übersetzungsverhält nisses zwischen Eingangsglied (12) und Ausgangsglied (24) beeinflußt, so daß das Ausgangsglied (24) auf eine redu zierte Drehzahl umgeschaltet wird.

18. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsvorrichtung (30) durch eine Steuerlogik (56) gesteuert ist, welche ein Umschalten der Kupplungs vorrichtung (30) zwischen geschlossenem und gelöstem Zu stand in Abhängigkeit von einer Mehrzahl von Betriebs parametern auslöst.

19. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausgangsglied (24) und Eingangsglied (12) im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds (22) veränderbar ist, wenn

a) eine Meldung von der Unterschreitung einer vorbe stimmten ersten Drehzahl (n_su) eines umlaufenden Teils des Planetengetriebes (P) oder eines damit ver bundenen drehenden Teils vorliegt (bei 58) und wenn
b) eine Meldung über einen Drehzahlerhöhungsbedarf von dem Nebenaggregat oder einem durch das Nebenaggregat versorgten System vorliegt (bei 60).

20. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausgangsglied (24) und Eingangsglied (12) im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds (24) veränderbar ist, wenn zu sätzlich zu den Meldungen a) (bei 58) und b) (bei 60)

c) mindestens eine der Meldungen gemäß a) und b) über eine erste vorbestimmte Zeit anhält (Δt).

21. Drehmomentübertragungseinheit zur Antriebsverbindung mindestens eines Nebenaggregats mit einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Eingangsglied (12) zur Verbindung mit einer Ausgangswelle (10) der Brennkraftmaschine, ein Ausgangs glied (24) zur Verbindung mit dem Nebenaggregat, ein Planetengetriebe (P), einen Freilauf (28) und eine Kupp lungsvorrichtung (30) zur drehfesten Verbindung eines Glieds (20) des Planetengetriebes (P) mit einem festste henden Abstützteil (32) oder mit' einem anderen Glied des Planetengetriebes (P), nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausgangsglied (24) und Eingangsglied (12) im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds (24) veränderbar ist, wenn

a) eine Meldung von der Unterschreitung einer vorbe stimmten ersten Drehzahl (n_su) eines umlaufenden Teils des Planetengetriebes (P) oder eines damit verbundenen drehenden Teils vorliegt (bei 58) und wenn
d) eine Meldung über eine vorbestimmte Verlangsamung (dn_{mot/dt soll}) der Drehzahl (n_mot) eines drehenden Teils des Planetengetriebes (P) vorliegt (bei 70), gegebenenfalls nur dann, wenn auch eine Meldung gemäß b) (bei 60) oder c) (gemäß 62) vorliegt.

22. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Ausgangsglied (24) und Eingangsglied (12) im Sinne einer Vergrößerung der Drehzahl des Ausgangsglieds (24) veränderbar ist, wenn zusätzlich zu der Meldung gemäß a) (bei 58) als Alternative zur Meldung d) (bei 70) eine Meldung

e) über das Unterschreiten einer weiteren vorbestimmten Drehzahl (n_min) (bei 58) vorliegt, welche geringer ist als die erste vorbestimmte Drehzahl (n_su) oder wenn
f) mindestens eine der Meldungen a) und b) für eine zweite vorbestimmte Zeit (ΔT_soll) geliefert worden sind.

23. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beschleuniger (76) für den Vorgang der Über setzungsänderung vorgesehen ist, welcher dann wirksam wird, wenn eine Meldung d) (bei 70) auftritt.

24. Drehmomentübertragungseinheit zur Antriebsverbindung mindestens eines Nebenaggregats mit einer Brennkraft maschine, umfassend ein Eingangsglied (12) zur Ver bindung mit einer Ausgangswelle (10) der Brennkraftma schine, ein Ausgangsglied (24) zur Verbindung mit dem Nebenaggregat, ein Planetengetriebe (P), einen Freilauf (28) und eine Kupplungsvorrichtung (30) zur drehfesten Verbindung eines Glieds (20) des Planetengetriebes (P) mit einem feststehenden Abstützteil (32) oder mit einem anderen Glied des Planetengetriebes (P), nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten des Übersetzungsverhältnisses zwischen Ausgangsglied (24) und Eingangsglied (12) im Sinne einer vergrößerten Drehzahl des Ausgangsglieds (24) dann gehemmt ist, wenn in einem vorangehenden vorbestimmten Überwachungszeitraum eine vorbestimmte Anzahl (z_soll) von Umschaltvorgängen des Übersetzungs verhältnisses stattgefunden hat (Meldung bei 74).

25. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil (46) am Ausgang der Hydraulik pumpe (36) auf unterschiedlichen Druck am Ausgang der Hydraulikpumpe (36) einstellbar ist, ggfs. in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraft maschine und/oder der Drehmomentübertragungseinheit und/oder des Nebenaggregats und/oder eines von dem Nebenaggregat aus versorgten Systems.

26. Drehmomentübertragungseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Hydraulikleitung zwischen dem Schalt ventil (48) und der Kupplungsvorrichtung (30) ein Verzögerungsglied (78, 80, 82) vorgesehen ist, bei spielsweise mit einem Druckspeicher (78).

27. Drehmomentübertragungseinheit nach einem der An sprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Tank (44) in Form einer Wechselpatrone aus gebildet ist, welche eine Auswechslung des Tanks zumindest mit einem Teil der Füllung des Hydraulik kreislaufs der Hydraulikpumpe (36) gestattet.