DE3923370A1 - Reduktionsgetriebe fuer einen turbocompoundantrieb einer aufgeladenen brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbocompoundantrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine gemäß den weiteren im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkma­ len.

Ein Reduktionsgetriebe der gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE-PS 9 62 764 bekannt. Hierbei ist von Nachteil, daß von der Brennkraftmaschine bzw. der Nutzturbine ausgehende Drehschwingungen ungedämpft in das Reduktionsgetriebe ein­ geleitet werden. Hierdurch werden einerseits die Zahn­ flanken der in Eingriff stehenden Zahnräder übermäßig be­ ansprucht und andererseits Geräusche verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Reduktions­ getriebe für einen Turbocompoundantrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine so auszubilden, daß bei einer kompakten Bauweise eine durch Wechselmomente erzeugte erhöhte Bean­ spruchung an den Zahnrädern vermieden wird.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung eines Schwingungs­ dämpfers im Kraftfluß des Reduktionsgetriebes wird eine elastische Abkoppelung der Nutzturbine vom Triebwerk der Brennkraftmaschine erreicht. Außerdem ist damit eine Dämpfung der durch Wechselmomente hervorgerufenen Dreh­ schwingungen verbunden, wodurch erhöhte Beanspruchungen an den Zahnrädern und Geräusche im Rädertrieb weitgehend ver­ hindert werden.

Eine besonders wirksame Dämpfung der Drehschwingungen in Verbindung mit einer baulich einfachen und kompakten Aus­ bildung des Schwingungsdämpfers ergibt sich durch die Merk­ male des Anspruchs 2.

Ohne Nachteil für die Dämpfung ist es auch denkbar, den Schwingungsdämpfer in einen der Zahnräder der zweiten Un­ tersetzungsstufe anzuordnen. Um das Hochlaufen der Turbine bzw. die Anpassung der Turbine an wechselnde Motorlasten zu verbessern, wird vorgeschlagen, die Freilaufkupplung gemäß Anspruch 4 im Kraftfluß der ersten Übersetzungsstufe anzuordnen.

Damit die Freilaufkupplung keinen hohen Drehzahlbeanspru­ chungen ausgesetzt ist, wird gemäß den Merkmalen des An­ spruches 3 vorgeschlagen, die Freilaufkupplung im Kraft­ fluß der zweiten Untersetzungsstufe anzuordnen. Dies hat ferner den Vorteil, daß im Falle einer Leistungsabgabe der Nutzturbine möglichst wenig Zahnräder vom Motor geschleppt werden, wodurch die Reibleistungsverluste gering gehalten werden.

Schließlich wird eine platzsparende Anordnung der Frei­ laufkupplung dadurch erzielt, wenn diese gemäß den Merk­ malen des Anspruchs 4 und 5 im Abtriebszahnrad der zweiten Untersetzungsstufe eingebaut ist.

In der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung wird die Er­ findung anhand eines in der Abbildung dargestellten Aus­ führungsbeispieles näher erläutert.

Ein in der Abbildung schematisch dargestelltes Redukti­ onsgetriebe 1 ist Bestandteil eines nicht weiter gezeigten Turbocompoundantriebes einer ebenfalls nicht gezeigten aufgeladenen Brennkraftmaschine. Der Turbocompoundantrieb besitzt eine vom Abgas der Brennkraftmaschine beaufschlag­ te Nutzturbine mit einem Turbinenrad 2, das drehfest mit einer Antriebswelle 3 verbunden ist. An der Nutzturbine anfallende Nutzleistung wird vom Turbinenrad 2 über die Antriebswelle 3 in das Reduktionsgetriebe 1 eingeleitet und von diesem auf das Triebwerk z. B. die Nockenwelle 4 der Brennkraftmaschine übertragen. Über den Rädersatz des Nockenwellenantriebes erfolgt die Leistungsabgabe an die Kurbelwelle.

Das Reduktionsgetriebe 1 umfaßt insgesamt drei Unterset­ zungsstufen 5, 6 und 7 mit je zwei in Eingriff stehenden Zahnrädern 8, 9; 10, 11 und 12, 13. Dabei sind die beiden Untersetzungsstufen 5 und 6 mit den Zahnrädern 8 bis 12 in einem nicht näher dargestellten Getriebegehäuse des Re­ duktionsgetriebes gelagert. Das Zahnrad 13 ist drehfest mit der Nockenwelle 4 verbunden und im Steuergehäuse der Brennkraftmaschine untergebracht. Das Turbinenrad 2 und das Antriebszahnrad 8 sind auf der Antriebswelle 3 über dazwischenliegende Wälzlager 14 in einem Getriebegehäuse einseitig gelagert. Das Turbinengehäuse wird an das Ge­ triebegehäuse der Brennkraftmaschine angeflanscht, so daß das Antriebszahnrad 8 mit dem Abtriebszahnrad 9 in Ein­ griff gelangt. Das mit dem Antriebszahnrad 8 in Eingriff stehende Abtriebszahnrad 9 der ersten Untersetzungsstufe 5 ist zusammen mit dem Antriebszahnrad 10 der zweiten Un­ tersetzungsstufe 6 über ein gemeinsames Wälzlager 15 auf einer Zwischenwelle 16 abgestützt, die im Getriebegehäuse beidseitig gelagert ist. Mit dem Antriebszahnrad 10 steht das Abtriebszahnrad 11 der zweiten Untersetzungsstufe in Kämmeingriff, welches mit dem Ausgangszahnrad 12 auf einer Getriebeausgangswelle 17 drehfest gehalten ist, die im Getriebegehäuse über Wälzlager 18 fliegend gelagert ist.

Um eine Überbeanspruchung der Zahnräder 8 bis 13 durch Wechselmomente aus dem Triebwerk der Brennkraftmaschine oder vom Turbinenrad 2 im Reduktionsgetriebe 1 zu vermei­ den, ist im Kraftfluß der Untersetzungsstufen 5 bis 7 ein Schwingungsdämpfer angeordnet. Der Schwingungsdämpfer be­ steht aus einer Torsionsbuchse 19, welche in der Nabe 20 des Abtriebsrades 9 eingesetzt ist. Die Torsionsbuchse umfaßt eine äußere Metallhülse 21 und innere Metallhülse 22, zwischen denen ein Elastomerwerkstoff 23 einvulkanisiert ist. Die äußere Metallhülse 22 ist dabei in einer Bohrung der Nabe 20 und die innere Metallhülse auf dem Wälzlager 15 mit Preßsitz gehalten. Durch die Tor­ sionsbuchse 19 ist das Turbinenrad 2 vom Triebwerk (Nocken­ welle 4) elastisch entkoppelt.

Das Reduktionsgetriebe umfaßt ferner eine Freilaufkupplung 24, welche dazu dient, die Antriebsverbindung zwischen Turbinenrad 2 und Nockenwelle 4 dann zu lösen, wenn auf­ grund eines bestimmten Drehzahlunterschiedes zwischen An­ triebswelle 3 und Ausgangswelle 17 die Nutzturbine von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Die Freilaufkupplung 24 ist erfindungsgemäß in das Abtriebszahnrad 11 platz­ sparend integriert. Sie bildet das Nabenteil des Abtriebs­ zahnrades 11 und umfaßt einen Innenring 25, der drehfest auf der Ausgangswelle 17 aufgeschoben ist und einen Außen­ ring 26, an dem der scheibenförmige Zahnkranz des Abtriebs­ zahnrades 11 angeschraubt ist. Der Außenring ist über zwei Wälzlager 27 drehbar mit dem Innenring 26 verbunden. Zwi­ schen beiden Wälzlagern 27 sind die Klemmelemente 28 der Freilaufkupplung eingesetzt, durch welche die formschlüs­ sige Verbindung zwischen Innenring 25 und Außenring 26 gelöst ist, wenn die Drehzahl des Innenringes 25 höher ist als diejenige des Außenringes 26. Umgekehrt sind beide Ringe 25 und 26 durch die Klemmelemente 28 starr miteinan­ der gekoppelt, wenn die Drehzahl des Außenringes 26 höher ist als diejenige des Innenringes 25. In diesem Fall kann Nutzleistung vom Turbinenrad 2 auf die Nockenwelle 4 oder Kurbelwelle übertragen werden.

Claims (7)

1. Reduktionsgetriebe im Turbocompoundantrieb einer auf­ geladenen Brennkraftmaschine zur Übertragung von Überschuß­ leistung der Nutzturbine auf die Nocken- oder Kurbelwelle der Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in Eingriff stehenden Zahnradpaaren als Untersetzungsstufen, von denen das Abtriebszahnrad der ersten und das Antriebszahnrad der zweiten Untersetzungsstufe auf einer gemeinsamen Welle gelagert sind und mit einer Freilaufkupplung im Kraftfluß der Untersetzungsstufen, die bei einer höheren Drehzahl des Kupplungsabtriebsteils gegenüber dem turbinenseitigen Kupplungsantriebsteil gelöst ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Kraftfluß der Untersetzungsstufen (5 bis 7) mindest ein Schwingungsdämpfer angeordnet ist.

2. Reduktionsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer aus einer in die Nabe des Ab­ triebsrades (9) der ersten Untersetzungsstufe (5) einge­ setzten Torsionsbuchse (19) besteht.

3. Reduktionsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingungsdämpfer in einem der Zahnräder (11, 12) der zweiten Untersetzungsstufe (6) angeordnet ist.

4. Reduktionsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (24) im Kraftfluß der ersten Über­ setzungsstufe angeordnet ist.

5. Reduktionsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (24) im Kraftfluß der zweiten Untersetzungsstufe (6) vorgesehen ist.

6. Reduktionsgetriebe nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (24) zwischen der Nabe des Ab­ triebszahnrades (11) und der Getriebeausgangswelle (17) der zweiten Untersetzungsstufe (6) eingebaut ist.

7. Reduktionsgetriebe nach einem der Ansprüche 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufkupplung (24) das Nabenteil des Abtriebs­ zahnrades (11) der zweiten Untersetzungsstufe (6) bildet und einen Innen- und Außenring (26) umfaßt, von denen der Außenring (26) auf dem Innenring (25) über zwei Wälzlager (27) abgestützt ist, zwischen denen die Klemmelemente (28) der Freilaufkupplung (24) eingesetzt sind und daß der Außenring (26) mit dem scheibenförmigen Zahnkranz des Ab­ triebszahnrades (11) verschraubt ist.