DE4032851C1 - Power transmission system for heavy duty motor vehicle - forms integrated mechano-pneumatic assembly with stepless speed-torque control including braking and reverse motion - Google Patents

Power transmission system for heavy duty motor vehicle - forms integrated mechano-pneumatic assembly with stepless speed-torque control including braking and reverse motion

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DE4032851C1 DE19904032851 DE4032851A DE4032851C1 DE 4032851 C1 DE4032851 C1 DE 4032851C1 DE 19904032851 DE19904032851 DE 19904032851 DE 4032851 A DE4032851 A DE 4032851A DE 4032851 C1 DE4032851 C1 DE 4032851C1
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/04Mechanical drives; Variable-gear-ratio drives

Abstract

The power transmission system has an i.c. engine driving shaft (10) and shaft coupled (11,12) air compressor/drive units (V1,V2,V3) which together with stepped planetary gearing (13 to 18) and suitable control valve circuitry form an integrated mechano-pneumatic assembly with stepless speed/torque control including braking and reverse motion. The output torque of the system consists of a direct mechanical component and a variable component resulting from controlled pressure differences operating on unit (V3) as a motor combined in planetary transmission at output shaft (19). Torque amplification and temp. control of air expansion/compression is inherent in system. USE/ADVANTAGE - Public transport systems. Is integrated unit using fewer components than alternative assemblies. Provides retardation, idling and torque amplification without need for separate elements e.g. mechanical couplings or braking systems. Can provide smooth control of speed and torque including standstill and reverse with i.c. engine running at constant speed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Anordnungen, mit dem Grundgedankten, Luft bzw. Luftdruck-Differenzen als Mittel zur Kraftübertragung zu verwenden und Motor, Lader und Getriebe dabei so zu integrieren, daß sie sich in ihrer Wirkung ergänzen, sind bekannt.The invention relates to a drive arrangement, in particular for motor vehicles, according to the preamble of claim 1. Such arrangements, with the basic idea, air or Air pressure differences as a means of power transmission too use and engine, loader and gearbox integrate that they complement each other in their effect known.

So wird in DE-PS 36 11 171 eine Antriebsanordnung vorgeschlagen, die - durch Expansion eines Luftvolumens und den daraus resultierenden Wärmeentzug - thermisch stabil gehalten und somit erst ausreichend belastbar ist. Eine Drehmoment- Verstärkung kann, darauf aufbauend, z. B. mittels nach­ geschalteter Planetenradsätze erreicht werden, evtl. mit Freilauf-Elementen kombiniert; d. h. jeweils mit einem relativ hohen Anteil mechanischer Bauteile.A drive arrangement is proposed in DE-PS 36 11 171, the - through expansion of an air volume and from it resulting heat removal - kept thermally stable and is therefore only sufficiently resilient. A torque Reinforcement can build on it, e.g. B. by means of switched planetary gear sets can be reached, possibly with Freewheel elements combined; d. H. each with a relative high proportion of mechanical components.

In DE-PS 37 20 236 wird darüber hinaus eine Anordnung angegeben, die bereits eine stufenlos stellbare Drehmoment-Verstärkung, und zwar mit Hilfe drehbar angeordneter Verdichter, umfaßt. Drehbar gelagerte Verdichter ergeben allerdings auch große rotierende Massen und eine entsprechende Belastung der tragenden Lager; und unabhängigkeit davon wäre noch weiterer bautechnischer Aufwand zur Führung der komprimierten bzw. expandierten Luftvolumina zu betreiben, um die angestrebte Wirkung gegenüber dem ruhenden Getriebegehäuse ohne Einschrän­ kung zu erzielen.In DE-PS 37 20 236 an arrangement is also specified which already has a continuously adjustable torque boost, with the aid of rotatably arranged compressors. However, rotatable compressors also produce large ones rotating masses and a corresponding load on the load bearing; and independence would be even more constructional effort to maintain the compressed or to operate expanded air volumes to achieve the desired Effect compared to the stationary gear housing without restriction to achieve kung.

Beide Ausführungen benötigen zudem ein separates Umkehr­ getriebe und setzen herkömmliche Bremseinrichtungen für die Abtriebswelle voraus.Both versions also require a separate reversal gearbox and set conventional braking devices for the Output shaft ahead.

Der Erfindung liegt dem gegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu konzipieren, in der alle Antriebsfunktionen mit pneumatischen bzw. pneumomechanischen Mitteln und mit einem möglichst geringen Anteil mechanischer Bauteile realisiert sind. The invention is based on the object, a Drive arrangement according to the preamble of claim 1 design in which all drive functions with pneumatic or pneumomechanical means and with one if possible low proportion of mechanical components are realized.  

Die Aufgabenstellung umfaßt außer einer stufenlosen Über­ setzungsänderung vom Leerlauf bis mindestens zur Übersetzung 1 : 1 und einer stufenlos stellbaren Drehmoment-Verstärkung über den gesamten Untersetzungsbereich auch ein integriertes Umkehrgetriebe sowie eine aktive (mit der Motorkraft betrie­ bene) Verzögerungseinrichtung für die Abtriebswelle, einstell­ bar jeweils mit Hilfe von Ventilen, vorzugsweise Drossel­ ventilen, und ohne mechanische Kupplungen, mechanische Brems­ elemente oder Freilauf-Bauteile.The task includes a continuous over Settlement change from idle to at least translation 1: 1 and a continuously adjustable torque amplification also an integrated over the entire reduction range Reverse gear and an active (operated with the motor power bene) Delay device for the output shaft, adjust bar with the help of valves, preferably a throttle valves, and without mechanical clutches, mechanical brakes elements or freewheel components.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit den in den kennzeich­ nenden Merkmale des Anspruchs 1 angegebenen Mitteln gelöst, die thermische Regulierbarkeit der Anlage durch Verwendung von Über- und Unterdruck nach DE-PS 36 11 171 stets voraus­ gesetzt.According to the task with the in the characterizing nenden features of claim 1 resolved means the thermal controllability of the system through use of positive and negative pressure according to DE-PS 36 11 171 always ahead set.

Zur Lösung der Aufgabe verwendet die Anordnung nach der Erfindung - wie DE-PS 36 11 171 - den Ansatz, die Antriebskraft des Motors zunächst in zwei Komponenten zu verzweigen: eine rein nechanische und mindestens eine pneumomechanische Kom­ ponente. Verzweigung und Zusammenführung der Übertragungswege geschehen wie dort im wesentlichen mit Hilfe eines Umlauf­ räder-Getriebes (mit abgestuften Planetenrädern). Kernstück der Erfindung ist dem gegenüber eine stufenlos stellbare Drehmoment-Verstärkung der Abtriebswelle auf pneu­ matischem Wege, und zwar bei ruhendem Verdichter-Gehäuse. Die stufenlose Drehmoment-Änderung reziprok zu einer Drehzahl- Änderung der Abtriebswelle wird durch die Kombination zweier aerostatischer Übertragungsstrecken erreicht.To solve the problem, the arrangement according to the Invention - like DE-PS 36 11 171 - the approach, the driving force branch of the engine into two components: one purely mechanical and at least one pneumomechanical comm component. Branch and merge of the transmission paths happen as there essentially with the help of a circulation gear transmission (with graduated planet gears). The core of the invention is a stepless adjustable torque amplification of the output shaft to pneu matic way, with the compressor casing at rest. The stepless torque change reciprocally to a speed The output shaft is changed by combining two aerostatic transmission paths reached.

Dabei ist ein abtriebsseitig angeordneter Verdichtermotor V3 mit zwei antriebsseitig angeordneten Verdichtern V1 und V2 über Luftkammern gekoppelt, die aerostatisch auf V3 ein­ wirken.Here, a compressor motor V 3 arranged on the output side is coupled to two compressors V 1 and V 2 arranged on the drive side via air chambers which act aerostatically on V 3 .

V1 und V2 erzeugen bzw. übertragen verschieden große Drucke bzw. verschieden große Momente, von denen eines, beispiels­ weise das von V2, größer ist als das Eingangs-Drehmoment des Getriebes. V 1 and V 2 generate or transmit different sized pressures or different sized moments, one of which, for example that of V 2 , is greater than the input torque of the transmission.

Die höheren Drucke (Über- oder Unterdrucke), die der Verdich­ ter V2 erzeugen kann, resultieren aus einer entsprechenden Untersetzung gegenüber der Kurbelwelle des Motors und/oder aus einem relativ kleinen Förderraum gegenüber dem Verdichter V3.The higher pressures (overpressure or underpressure) which the compressor V 2 can generate result from a corresponding reduction with respect to the crankshaft of the engine and / or from a relatively small delivery space with respect to the compressor V 3 .

Der Anteil des druck-schwächeren Verdichters V1, der parallel zu V2 auf den Verdichtermotor V3 einwirkt, kann mit Hilfe von Drosselventilen - lastabhängig - geändert werden. Zwischengeschaltete Sperrventile verhindern dabei eine Rück­ wirkung des gemeinsam erzeugten Über- oder Unterdruckes auf den schwächeren Verdichter V1.The proportion of the lower pressure compressor V 1 , which acts on the compressor motor V 3 parallel to V 2 , can be changed with the help of throttle valves - depending on the load. Intermediate check valves prevent a back effect of the jointly generated positive or negative pressure on the weaker compressor V 1 .

Bei geeigneter Koppelung der Verdichtergruppe mit den Gliedern eines Umlaufräder-Getriebes läßt sich darüber hinaus eine pneumatisch aktivierte Verzögerungsphase der Abtriebswelle schalten, die ohne weitere mechanische Bauteile und ohne (strömungstechnisch ungünstigere) Wegeventile auskommt und die bei stärkerer Drosselung der zugehörigen Ventile kontinu­ ierlich in den Rückwärtslauf übergeht.With a suitable coupling of the compressor group with the links a planetary gear transmission can also be a pneumatically activated deceleration phase of the output shaft switch that without further mechanical components and without (fluidically less favorable) directional valves and which continuously with greater throttling of the associated valves goes into reverse.

Eine Reihenschaltung der antriebsseitig angeordneten Verdich­ ter V1 und V2, bei der beispielsweise V1 als Vorverdichter für V2 fungiert - und der Förderraum von V2 in einen Expander­ teil V2.1 und einen Kompressorteil V2.2 unterteilt ist -, erhöht den Wirkungsgrad der Anlage und reduziert den bei aerostatischer Kraftübertragung entstehenden Kompressions- bzw. Expansionsschlupf zwischen Antriebs- und Abtriebsdrehzahl im Untersetzungsbereich. Im Übersetzungsbereich 1 : 1 und darüber wird diese Drehzahl-Differenz je nach Art der Koppelung mit dem Planetenradsatz durch das Zusammenspiel der Verdichter V1 und V2 mit dem Verdichtermotor V3 voll­ ständig ausgeglichen.A series connection of the compressor V 1 and V 2 arranged on the drive side, in which, for example, V 1 acts as a pre-compressor for V 2 - and the delivery chamber of V 2 is divided into an expander part V 2.1 and a compressor part V 2.2 - increases the efficiency of the System and reduces the compression or expansion slip between the input and output speeds in the reduction range that occurs during aerostatic power transmission. In the gear ratio range 1: 1 and above, this speed difference, depending on the type of coupling with the planetary gear set, is completely and continuously compensated for by the interaction of the compressors V 1 and V 2 with the compressor motor V 3 .

Vorteile der Erfindung gegenüber den bekannten Ausführungen sind vor allemAdvantages of the invention compared to the known designs are especially

  • - ein einfacher, homogener Aufbau der Anlage bei maximaler konstruktiver Freiheit,- A simple, homogeneous structure of the system at maximum constructive freedom,
  • - relativ wenig rotierende Teile, geringe Reibungsverluste und geringes Gewicht, - relatively few rotating parts, low friction losses and light weight,  
  • -weiche Übergänge zwischen allen Antriebsphasen, einschließ­ lich Richtungsumkehr,-soft transitions between all drive phases, including reversal of direction,
  • - ein integrierter, thermisch neutral zu haltender Retarder,- an integrated retarder to be kept thermally neutral,
  • - eine einfache Steuerung aller Antriebsfunktionen unter Last.- A simple control of all drive functions under Load.

Im Gegensatz zu den bekannten stufenlosen Getrieben, die mit reibschlüssiger Kraftübertragung arbeiten, ist ein stufen­ loses aerostatisches Getriebe nach der Erfindung auch für hohe Lasten geeignet; und im Gegensatz zu automatischen Getrieben mit dem hydrodynamischen Föttinger-Wandler, mit permanentem, undefiniertem Schlupf, hohen Herstellkosten und hohem Kraftstoff-Verbrauch, kann eine Antriebsanordnung mit einem stufenlosen aerostatischen Getriebe nach der Er­ findung auch für Motoren mit kleinerem Hubraum wirtschaftlich eingesetzt werden.In contrast to the known continuously variable transmissions, the working with frictional power transmission is a gradual process loose aerostatic transmission according to the invention also for suitable for high loads; and unlike automatic Driven with the hydrodynamic Föttinger converter, with permanent, undefined slip, high manufacturing costs and high fuel consumption, can be a drive assembly with a continuously variable aerostatic transmission according to the Er economical for engines with a smaller displacement be used.

Damit lassen sich Herstellkosten, Kraftstoff-Verbrauch undThis allows manufacturing costs, fuel consumption and

  • - mit dem Verbrauch unmittelbar auch die Schadstoff-Emission- with the consumption also the pollutant emission
  • - in einem wesentlich erweiterten Bereich senken.- lower in a much wider area.

Unabhängig davon wird der Bedarf nach automatischen, ins­ besondere stufenlosen, Getrieben überall dort ansteigen, wo die Verkehrsdichte noch zunimmt, und zwar in dem Maße, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit weniger durch individuelle oder technisch bedingte Vorgaben, sondern vor allem durch die Kolonne oder durch administrative Eingriffe bestimmt wird.Regardless, the need for automatic, ins special stepless, gears rise everywhere there, where the traffic density increases, to the extent in which the vehicle speed is less by individual or technical requirements, but mainly through the column or determined by administrative intervention becomes.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Skizzen dargestellt. Anhand der Fig. 1-6 werden das Lösungsprinzip und die Funktionsweise zweiter bevorzugter Ausführungen der Erfindung nachstehend näher erläutert, und zwar zeigt:The invention is shown in the accompanying sketches. The solution principle and the mode of operation of two preferred embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to FIGS. 1-6, namely:

Fig. 1
- den schematischen Getriebeplan für eine Ausführung A (mit einem Sammelgetriebe) und den Anschlüssen zu den Verdichtern V1, V2, V3,
Fig. 1
- The schematic transmission plan for a version A (with a collective transmission) and the connections to the compressors V 1 , V 2 , V 3 ,

  • - Antrieb: von der Kurbelwelle 10 - Drive: from the crankshaft 10
  • - Abtrieb: zur Welle 19,- output: to shaft 19 ,

Fig. 2
- die pneumatische Schaltung für eine Ausführung A mit den Verdichtern V1, V2, V3 und den mechanischen Anschlüssen zu den Getriebegliedern in Fig. 1,
Fig. 2
- The pneumatic circuit for a version A with the compressors V 1 , V 2 , V 3 and the mechanical connections to the gear members in Fig. 1,

  • - Einlaß: von außen (20)- Inlet: from outside ( 20 )
  • - Auslaß: zum Motor (29),- outlet: to the engine ( 29 ),

Fig. 3
- das (tabellarisch gestaffelte) Diagramm der Ventilstellungen je Antriebsphase für eine Ausführung A nach Fig. 1 und 2 zu den Drosselventilen D1-D8, bezogen auf die Winkelgeschwindigkeit w der Antriebswelle 10 und der Abtriebswelle 19,
Fig. 3
- The (tabularly staggered) diagram of the valve positions per drive phase for an embodiment A according to FIGS. 1 and 2 for the throttle valves D 1 -D 8 , based on the angular velocity w of the drive shaft 10 and the output shaft 19 ,

Fig. 4
- den schematischen Getriebeplan für eine Ausführung B (mit einem Verteilergetriebe) und den Anschlüssen zu den Verdichtern V1, V2, V3,
Fig. 4
- The schematic transmission plan for a version B (with a transfer case) and the connections to the compressors V 1 , V 2 , V 3 ,

  • - Antrieb: von der Kurbelwelle 40 - Drive: from crankshaft 40
  • - Abtrieb: zur Welle 49,- Output: to shaft 49 ,

Fig. 5
- die pneumatische Schaltung für eine Ausführung B mit den Verdichtern V1, V2, V3 und den mechanischen Anschlüssen zu den Getriebegliedern in Fig. 4,
Fig. 5
the pneumatic circuit for a version B with the compressors V 1 , V 2 , V 3 and the mechanical connections to the gear elements in FIG. 4,

  • - Einlaß: von außen (50)- Inlet: from outside ( 50 )
  • - Auslaß: zum Motor (59),- outlet: to the engine ( 59 ),

Fig. 6
- das (tabellatrisch gestaffelte) Diagramm der Ventilstellungen je Antriebsphase für eine Ausführung B nach Fig. 4 und 5 zu den Drosselventilen D1-D8, bezogen auf die Winkelgeschwindigkeit w der Antriebswelle 40 und der Abtriebswelle 49.
Fig. 6
- The (tabularly staggered) diagram of the valve positions per drive phase for an embodiment B according to FIGS. 4 and 5 for the throttle valves D 1 -D 8 , based on the angular velocity w of the drive shaft 40 and the output shaft 49 .

Eine Ausführung A, schematisch dargestellt in den Fig. 1-3, verwendet ein Umlaufräder-Getriebe, das als Sammelgetriebe angeschlossen ist. An embodiment A, shown schematically in Figs. 1-3, uses an epicyclic gear, which is connected as a collective gear.

Die Antriebskraft des Motors wird in dieser Ausführung von der Kurbelwelle 10 auf das Zentralrad 13 und von dort auf die abgestuften Planetenräder (17, 16) des Umlaufräder- Getriebes geführt. Die Last auf der Abtriebswelle 19 bewirkt dem entgegen eine Ausweichbewegung der Planetenräder, wodurch der Verdichter V1 über das Zentralrad 14 von der Hohlwelle 11 angetrieben wird.In this embodiment, the driving force of the engine is guided from the crankshaft 10 to the central gear 13 and from there to the stepped planet gears ( 17 , 16 ) of the epicyclic gear. The load on the output shaft 19 , on the other hand, causes an evasive movement of the planet gears, as a result of which the compressor V 1 is driven by the hollow shaft 11 via the central wheel 14 .

Beim Start des Fahrzeugs weicht auch der Verdichter V3 zunächst in eine Rückwärtsdrehung aus. Die Ventile D5, D6 sind dann noch geöffnet und fungieren solange als Rückstrom- Ventile. Mit der Drosselung der Ventile D5, D6 wird der Rück­ strom über den Verdichter V3 stufenlos reduziert, bis die Druckwirkung des direkt durch die Kurbelwelle angetriebenen, drehmoment-stärkeren Verdichters V2 überwiegt und die Drehung bzw. der Förderstrom von V3 vorwärts gerichtet ist. Der Förderstrom von V1 ist zu Beginn des Startvorganges noch ohne Einfluß auf die Kraftübertragung. Bei Drosselung der Ventile D1, D2 werden nunmehr (über die Kammer K1, K2) zu­ sätzliche Druckdifferenzen auf den Verdichtermotor V3 über­ tragen, die - in der in DE-PS 36 11 171 beschriebenen Weise - in Reaktionskräfte bzw. in ein Drehmoment umgewandelt werden.When the vehicle is started, the compressor V 3 also initially turns backwards. The valves D 5 , D 6 are then still open and act as backflow valves. With the throttling of the valves D 5 , D 6 , the return flow through the compressor V 3 is continuously reduced until the pressure effect of the compressor V 2, which is driven directly by the crankshaft, prevails and the rotation or the flow rate of V 3 forward is directed. The flow rate of V 1 is still without influence on the power transmission at the start of the starting process. When throttling the valves D 1 , D 2 are now (via the chamber K 1 , K 2 ) to transmit additional pressure differences to the compressor motor V 3 , which - in the manner described in DE-PS 36 11 171 - in reaction forces or be converted into a torque.

In der dargestellten Ausführung A wird dieses pneumomechanisch erzeugte Moment von einer Hohlwelle 12 auf das innen-verzahnte Rad 15 und anschließend auf die Planetenräder (16, 17) über­ tragen. Die mechanische Komponente über das Rad 13 und die pneumomechanische Komponente über die Planetenräder (16, 17) ergeben das resultierende Moment auf dem Planetensteg 18 und somit auf der Abtreibswelle 19.In the embodiment A shown, this pneumomechanically generated torque is transmitted from a hollow shaft 12 to the internally toothed wheel 15 and then to the planet gears ( 16 , 17 ). The mechanical component via the wheel 13 and the pneumomechanical component via the planet gears ( 16 , 17 ) result in the resulting moment on the planet web 18 and thus on the output shaft 19 .

Mit Hilfe der Drosselventile D1, D2 können Druck- und Fördermengen-Anteile von V1 stufenlos geändert und - auch bei konstant gehaltener Motordrehzahl - der Last oder der Vorgabe einer bestimmten Fahrzeuggeschwindigkeit angepaßt werden. Einzeln oder satzweise eingesetzte Sperrventile S1, S2 verhindern dabei permament-selbsttätig eine unerwünschte Rückwirkung des gemeinsam erzeugten Druckes bzw. Unterdruckes von den Kammern K4, K3 auf V1. With the help of the throttle valves D 1 , D 2 , the pressure and delivery quantities of V 1 can be changed continuously and - even with the engine speed kept constant - adapted to the load or the specification of a specific vehicle speed. Check valves S 1 , S 2 , used individually or in sets, automatically prevent an undesired reaction of the pressure or negative pressure generated jointly by the chambers K 4 , K 3 to V 1 .

Sind die Ventile D1 und D2 geschlossen, so zirkuliert ein Luftstrom unter Druckänderung vor allem zwischen den Kammern K1-K2-K4-K3-K1 und überträgt die zugehörige Antriebskomponente auf die Planetenräder (16, 17). Ein Nebenstrom führt solange über die Verbindungsstellen 21, 22. Die aerostatische Druck- bzw. Kraftübertragung ergibt zwar keinen Drehmoment-Verlust, aber eine Drehzahl-Differenz, bedingt durch den Kompressions- bzw. Expansionsschlupf zwischen dem Verdichter V1 einerseits und dem Verdichtermotor V3 andererseits. Durch Drosselung der Ventile D7, D8, angeord­ net nach Fig. 2, wird eine weitere Fördermenge über V2 zwingend auf den zirkulierenden Hauptstrom gelenkt (bzw. diesem entzogen), die diese Drehzahl-Differenz vollständig ausgleicht, bei Bedarf noch darüber hinaus (zu einer Over­ drive-Phase): Die zusätzliche Luftmenge wird über das Sperr­ ventil S4 von außen (20) angesaugt und über S3 an den Motor (29) abgegeben. Im laufenden Betrieb kann in jeder Situation eine (thermisch neutral zu haltende) Retarderfunktion aktiviert werden: durch Drosselung der Ventile D3, D4, und zwar - bei kontinuierlichem Übergang - von einer Verzögerung der AbtriebswelleIf the valves D 1 and D 2 are closed, an air flow under pressure change circulates primarily between the chambers K 1 -K 2 -K 4 -K 3 -K 1 and transfers the associated drive component to the planet gears ( 16 , 17 ). A secondary flow continues over the connection points 21 , 22 . The aerostatic pressure or power transmission does not result in a loss of torque, but a speed difference due to the compression or expansion slip between the compressor V 1 on the one hand and the compressor motor V 3 on the other. By throttling the valves D 7 , D 8 , angeord net according to FIG. 2, a further flow rate via V 2 is necessarily directed (or withdrawn from this) to the circulating main flow, which completely compensates for this speed difference, if necessary, even more (to an over drive phase): The additional air volume is sucked in via the shut-off valve S 4 from the outside ( 20 ) and released to the engine ( 29 ) via S 3 . During operation, a retarder function (to be kept thermally neutral) can be activated in any situation: by throttling the valves D 3 , D 4 , namely - with a continuous transition - a delay in the output shaft

bis zum Rückwärtslaufup to the reverse run

y = w (19) < 0,y = w (19) <0,

mit der Winkelgeschwindigkeit w der Abtriebswelle 19.with the angular velocity w of the output shaft 19 .

Entsprechend läßt sich z. B. ein sicherer Stand des Fahrzeugs am Hang bei laufendem Motor durch Drosselung von D3, D4 (abwärts) bzw. von D5, D6 (aufwärts) auf einfachste Weise steuern (vgl. Fig. 3).Accordingly, z. B. control a safe stand of the vehicle on a slope with the engine running by throttling D 3 , D 4 (down) or D 5 , D 6 (up) in the simplest way (see FIG. 3).

Mit zusätzlichen (nicht dargestellten) Drosselventilen zwischen den Kammern K3, K4 und dem Verdichter V3 ist im Rahmen der Ausführung A eine weitere Verstärkung des Dreh­ momentes beim Anfahren ereichbar.With additional (not shown) throttle valves between the chambers K 3 , K 4 and the compressor V 3 in the context of version A, a further amplification of the torque when starting is achievable.

Die Fig. 4-6 beziehen sich auf eine Ausführung B, mit einem Verteilergetriebe. Fig. 4-6 refer to a type B, with a transfer case.

Die Antriebskraft des Motors wird hierbei von der Kurbelwelle 40 auf den Planetensteg 43 und damit auf die abgestuften Planetenräder (46, 47) geführt. Die Last auf der Abtriebswelle 49 bewirkt - wie in der Ausführung A - eine Ausweichbewegung der Planetenräder, wodurch der Verdichter V1 von der Hohlwelle 41 angetrieben wird.The driving force of the engine is in this case guided by the crankshaft 40 onto the planetary web 43 and thus onto the stepped planet wheels ( 46 , 47 ). The load on the output shaft 49 - as in the embodiment A - causes an evasive movement of the planet gears, whereby the compressor V 1 is driven by the hollow shaft 41 .

Beim Start des Fahrzeugs wird der Verdichter V3 über das Hohlrad 45 und die Hohlwelle 42 zunächst vom Planetensteg 43 mitgeführt. Die Drosselventile D5, D6 sind dann noch ge­ öffnet und gleichen die durch den Verdichter V2 geförderte Luftmenge solange als Rückstrom-Ventile aus. Drehzahlen und Fördervolumina sind so abgestimmt, daß die Druckwirkung des Verdichters V2 erst mit einer Mindestdrosselung der Ventile D5, D6 einsetzt.When the vehicle is started, the compressor V 3 is initially carried along by the planet gear 43 via the ring gear 45 and the hollow shaft 42 . The throttle valves D 5 , D 6 are then still open and equalize the amount of air conveyed by the compressor V 2 as long as backflow valves. The speeds and delivery volumes are coordinated so that the pressure effect of the compressor V 2 only starts with a minimum throttling of the valves D 5 , D 6 .

Mit der Drosselung der Ventile D1, D2 werden dann - wie in der Ausführung A - zusätzliche Druckdifferenzen auf den Verdichtermotor V3 übertragen.With the throttling of the valves D 1 , D 2 - as in version A - additional pressure differences are then transferred to the compressor motor V 3 .

Das resultierende Drehmoment wird in der Ausführung B schließ­ lich von der Hohlwelle 42 über das Hohlrad 45 auf das Hohlrad 48 und von dort auf die Abtriebswelle 49 übertragen. Der Radius des innen-verzahnten Rades 45 ist (mit dem Zweck der Retarderfunktion) etwas kleiner als der Radius des Hohlrades 48. Unter Last wird dadurch ständig ein Teil der pneumomechanischen Antriebskomponente über den Planetensteg 43 auf die Welle 40 zurück übertragen, so daß insgesamt kein Verlust entsteht.The resulting torque is finally Lich in design B transmitted from the hollow shaft 42 via the ring gear 45 to the ring gear 48 and from there to the output shaft 49 . The radius of the internally toothed wheel 45 is (with the purpose of the retarder function) somewhat smaller than the radius of the ring gear 48 . As a result, part of the pneumomechanical drive component is constantly transferred back to the shaft 40 via the planetary web 43 under load, so that there is no overall loss.

Die Ventile D1, D2 und S1, S2 sowie D3, D4 erfüllen in der Ausführung B im Prinzip die gleiche Funktion wie in der Aus­ führung A; allerdings ergibt sich in B bereits bei teilweiser Drosselung der Ventile D1, D2 das Übersetzungsverhältnis 1 : 1.The valves D 1 , D 2 and S 1 , S 2 as well as D 3 , D 4 fulfill in principle the same function in version B as in version A; however, the gear ratio 1: 1 already results in B with partial throttling of the valves D 1 , D 2 .

Außerdem kann in der Ausführung B die Ladeluftmenge zusätzlich gesteigert werden, indem die Förderstrecken V1 und V3 mittels der Drosselventile D7, D8, wie in Fig. 5 dargestellt, abgegrenzt werden: Der Verdichter V3 arbeitet dann (über die Ventile S4, S3) als zusätzicher Lader, angetrieben durch die Planetenräder (46, 47), mit einem Nebenstrom über die Verdichterkammern V2.2 und V2.1 und die Verbindungsstellen 52, 51.In addition, in version B, the charge air quantity can be additionally increased by delimiting the conveying sections V 1 and V 3 by means of the throttle valves D 7 , D 8 , as shown in FIG. 5: The compressor V 3 then works (via the valves S 4 , S 3 ) as an additional charger, driven by the planet gears ( 46 , 47 ), with a secondary flow via the compressor chambers V 2.2 and V 2.1 and the connection points 52 , 51 .

Bevorzugte Anwendungen für die Ausführung A sind Kraftfahrzeuge für hohe Lasten und mit einem relativ geringen Geschwindigkeitsbereich, also Nutzkraftwagen, insbesondere Lkw und Busse; für die Ausführung B sind es vor allem Personenkraftwagen einschließlich Hochleistungsfahrzeugen.Preferred applications for version A are Motor vehicles for high loads and with a relatively low Speed range, i.e. commercial vehicles, in particular Trucks and buses; for version B it is above all Passenger cars including high performance vehicles.

Im Rahmen der Erfindung sind weitere bauliche Ausführungen möglich, insbesondere die Art des Umlaufräder-Getriebes und die Art der Koppelung mit der Verdichtergruppe betreffend. In allen Fällen ist der Einsatz von Über- und Unterdruck zur thermischen Stabilisierung der Anlage nach DE-PS 36 11 171 vorauszusetzen.Further structural designs are within the scope of the invention possible, especially the type of epicyclic gear and regarding the type of coupling with the compressor group. In all cases, the use of positive and negative pressure for thermal stabilization of the system according to DE-PS 36 11 171 presuppose.

Claims (5)

1. Antriebsanordnung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Verbrennungsmotor, mit einer Anzahl Verdichtern der Verdränger-Bauart, die über Glieder eines Umlaufräder- Getriebes in die Kraftübertragung integriert sind und dabei zur Kühlung der Anlage (durch Expansion eines Luftvolumens) sowie zur Aufladung des Motors dienen, ferner mit Steuer- und Regelorganen und Stellgliedern zur Einstellung und Erhaltung vorbestimmbarer Betriebszustände, dadurch gekennzeichnet,
  • a) daß mindestens zwei antriebsseitig angeordnete Verdichter (V1) und (V2) Druckänderungen erzeugen, die - über Druck­ kammern (K1-K4) - auf mindestens einen abtriebsseitig angeordneten Verdichter (V3) aerostatisch übertragen werden, wobei die Verdichter (V1) und (V2) in bezug auf (V3) parallel geschaltet sind,
  • b) daß die in (a) angegebenen Verdichter (V1) und (V2) ver­ schieden große Momente übertragen, von denen eines größer ist als das Eingangs-Drehmoment, und daß Stellglieder, vorzugsweise stufenlos stellbare Drosselventile (D1, D2), vorgesehen sind, die die relativen Anteile der Fördermengen bzw. der abgegebenen Momente von (V1) und (V2) variieren können, während zwischengeschaltete Sperrventile (S1, S2) eine Rückwirkung des gemeinsam erzeugten Druckes bzw. Unterdruckes auf den drehmoment-schwächeren Verdichter verhindern,
  • c) daß weitere Kanäle, Drosselstrecken und Ventile zu den in (a) und (b) angegebenen Verdichtern vorgesehen sind, die den Antrieb des Fahrzeugs pneumomechanisch beein­ flussen, insbesondere Drosselventile (D3, D4), die eine Verzögerung der Abtriebswelle sowie eine Umkehr ihrer Drehrichtung aktivieren.
1. Drive arrangement, in particular for motor vehicles, with an internal combustion engine, with a number of compressors of the displacer type, which are integrated into the power transmission via members of an epicyclic gearbox and thereby to cool the system (by expanding an air volume) and to charge the engine serve, furthermore with control and regulating elements and actuators for setting and maintaining predeterminable operating states, characterized in that
  • a) that at least two compressors arranged on the drive side (V 1 ) and (V 2 ) generate pressure changes which - via pressure chambers (K 1 -K 4 ) - are transmitted aerostatically to at least one compressor (V 3 ) arranged on the output side, the compressors (V 1 ) and (V 2 ) are connected in parallel with respect to (V 3 ),
  • b) that the compressors (V 1 ) and (V 2 ) specified in (a) transmit different large moments, one of which is greater than the input torque, and that actuators, preferably continuously variable throttle valves (D 1 , D 2 ) are provided, which can vary the relative proportions of the delivery quantities or the delivered moments of (V 1 ) and (V 2 ), while interposed check valves (S 1 , S 2 ) have a reaction of the jointly generated pressure or negative pressure on the prevent lower torque compressors,
  • c) that further channels, throttle sections and valves are provided to the compressors specified in (a) and (b), which influence the drive of the vehicle pneumomechanically, in particular throttle valves (D 3 , D 4 ), which delay the output shaft and a Activate reversal of their direction of rotation.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Förderraum des antriebsseitig angeordneten drehmoment-stärkeren Verdichters, beispielsweise (V2), - bei einer gemeinsamen Antriebseinheit - in zwei sepa­ rate Räume unterteilt ist, und zwar in einen Expanderteil (V2.1) und in einen Kompressorteil (V2.2).2. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the delivery chamber of the higher-torque compressor arranged on the drive side, for example (V 2 ), - with a common drive unit - is divided into two separate rooms, namely in an expander part (V 2.1 ) and in a compressor part (V 2.2 ). 3. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebseitig angeordneten Verdichter (V1) und (V2) pneumatisch miteinander verbunden sind, und zwar derart, daß ein Teil der vom Verdichter (V1) geförderten Luftmenge (vor-verdichtet) zur Versorgung des Kompressorteils (V2.2) abgezweigt wird und/oder daß der Verdichter (V1) andererseits (neben weiterer Luftzufuhr von außen) die Fördermenge des Expanderteils (V2.1) aufnimmt.3. Drive arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the compressors arranged on the drive side (V 1 ) and (V 2 ) are pneumatically connected to one another, in such a way that part of the amount of air conveyed by the compressor (V 1 ) (before -compressed) to supply the compressor part (V 2.2 ) and / or that the compressor (V 1 ) on the other hand (in addition to further air supply from the outside) absorbs the delivery rate of the expander part (V 2.1 ). 4. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Drosselventile D5, D6 als Rückstrom- bzw. Bypass-Ventile zu den Verdichtern V1, V2, V3 vorgesehen sind.4. Drive arrangement according to claims 1 to 3, characterized in that throttle valves D 5 , D 6 are provided as backflow or bypass valves to the compressors V 1 , V 2 , V 3 . 5. Antriebsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zirkulierende Förderstrom zwischen den Verdichtern V1 und V2 bzw. zwischen V1 und V3 mit Drosselventilen D7, D8 reduziert ist.5. Drive arrangement according to claims 1 to 4, characterized in that the circulating flow between the compressors V 1 and V 2 or between V 1 and V 3 with throttle valves D 7 , D 8 is reduced.
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