DE4140979C2 - Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges - Google Patents
Antriebseinrichtung eines FahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges mit
Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Diese ist aus der
DE 29 04 572 C2 bekannt.
Bei einem mit einer solchen Antriebseinrichtung ausgestatteten Nutzfahrzeug
könnte ein herkömmlicher hydrodynamischer Retarder vorgesehen werden. Ein
solcher Primär-Retarder wiegt ca. 40 kg und erfordert einen zusätzlichen Einbau
raum, insbesondere in Längsrichtung. Für den Antrieb des Retarders stünde dann
eine relativ niedrige Drehzahl in der Größenordnung bis ca. 2000 1/min zur Ver
fügung. Außerdem ist ein solcher Primär-Retarder vergleichsweise teuer.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, der Antriebseinrichtung der eingangs ge
nannten Art einen Retarder zuzuordnen, der die Nachteile eines Retarders kon
ventioneller Bauart und Anordnung vermeidet.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Antriebseinrichtung der gat
tungsgemäßen Art in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des An
spruchs 1 dadurch gelöst, daß der Rotor eines hydrodynamischen Retarders an
der Welle des nichtantriebsseitigen Sonnenrades des gattungsgemäßen Getriebes
angeschlossen bzw. über eine Kupplung anschließbar ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Lösung sind in den Unteransprüchen ange
geben.
Es ist nun zwar aus der DE 31 34 259 A1 bereits die Zuordnung eines hydrodyna
mischen Retarders vergleichsweise kleiner Bauart zu einem Lastschaltgetriebe
spezieller Bauart bekannt. Dieses weist unter anderem zwei Planetenradsätze
auf, wobei das Hohlrad des ersten Planetensatzes fest am Planetenträger des
zweiten Planetenradsatzes angekoppelt und außerdem mit dem Rotor des Retarders
gekoppelt ist. Diese Retarder-Anbindung ist speziell auf dieses Getriebe ab
gestimmt, wodurch auch die Retarder-Funktion sich streng an den Möglichkeiten
dieses Getriebes orientiert.
Demgegenüber besteht die Erfindung bereits in der Auswahl eines Getriebes der
gattungsgemäßen Art, um darüber hinaus den Retarder noch in spezieller Weise
mit diesem zu verbinden. Dabei basiert die erfindungsgemäße Lösung auf dem
Wissen, daß an der Welle des nichtantriebsseitigen Sonnenrades des gattungsge
mäßen Leistungsverzweigungsgetriebes eine wesentlich höhere Drehzahl als an
der Primärwelle (Eingangswelle) oder Ausgangswelle zur Verfügung steht.
Dadurch, daß der Rotor des hydrodynamischen Retarders an der Welle des nichtan
triebsseitigen Sonnenrades angeschlossen bzw. anschließbar ist und somit mit
vergleichsweise hoher Drehzahl betreibbar ist, kann der Retarder äußerst klein,
z. B. im
Durchmesser um Faktor <2 kleiner gebaut werden, was selbstredend auch we
sentlich geringere Baukosten verursacht. Ferner ist dieser kleine Retarder vor
zugsweise direkt in das Gehäuse des Leistungsverzweigungsgetriebes oder räum
lich davor zwischen diesem und der Brennkraftmaschine einbaubar, so daß im
Fahrzeug für dessen Unterbringung praktisch kein zusätzlicher Bauraum erfor
derlich ist. Ein solcher erfindungsgemäßer Retarder hat für den Fall, daß er in ei
nem Nutzfahrzeug wie Omnibus angewandt wird, ein Gewicht von nur noch bis
etwa 15 kg und bringt eine Bremsleistung in der Größenordnung von 60 bis
100 kw.
Nachstehend ist die erfindungsgemäße Lösung anhand zweier in der Zeichnung
dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. In den beiden Fig. 1
und 2 sind gleiche bzw. einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszei
chen angezogen.
Die Antriebseinrichtung des Fahrzeugs umfaßt einen Antriebsmotor 1 und ein
nachgeordnetes hydrostatisch-mechanisches Leistungsverzweigungsgetriebe 2.
Letzteres besteht aus einem mechanischen Getriebeteil und einem hydrostati
schen Teil mit wenigstens zwei Hydrostatmaschinen 3, 4. Der in der Zeichnung
dargestellte mechanische Teil des Leistungsverzweigungsgetriebes ist seinem
Aufbau nach nur als Beispiel zu verstehen und nicht auf diese Ausführungsform
beschränkt. Der Antriebsmotor 1 - beispielsweise ein Dieselmotor - steht über sei
ne Kurbelwelle 5 mit der Eingangswelle 6 des Leistungsverzweigungsgetriebes in
fester Antriebsverbindung. Zwischen der Ausgangswelle 7, an der ein Achsan
triebsstrang 8 für wenigstens eine angetriebene Fahrzeugachse angeschlossen
ist, und der Eingangswelle 6 des Leistungsverzweigungsgetriebes 2 wirkt als ein
mechanischer Teil desselben ein mindestens vierwelliges Planetendifferential 9.
Dieses Planetendifferential 9 umfaßt ein an der Eingangswelle 6 angeschlossenes
großes Sonnenrad 10, ein an einer koaxial zur Eingangswelle angeordneten Hohl
welle 11 angeschlossenes kleines Sonnenrad 12, einen an der Ausgangswelle 7
angeschlossenen, wenigstens ein Doppelplanetenrad 13, 14 lagernden Steg 15
und ein um Hohlwelle 11 und Ausgangswelle 7 drehbares Hohlrad 16 mit Innen
verzahnung 17. Mit dieser Innenverzahnung 17 sowie dem kleinen Sonnenrad 12
steht das Planetenrad 14 in Eingriff, während das Planetenrad 13 mit dem großen
Sonnenrad 10 kämmt. Am Hohlrad 16 ist über eine Nabe 18 ein Zahnrad 19 ange
schlossen, das mit einem durchmesserkleineren Zahnrad 2 kämmt, welches auf
einer die mechanische Verbindung zur Hydrostatmaschine 3 herstellenden Ne
benwelle 21 sitzt. Die getriebliche Verbindung zwischen der anderen Hydrostat
maschine 4 und dem Planetendifferential 9 ist über zwei wahlweise, z. B. durch
die dargestellte Wechselschaltkupplung WSK schaltbare, unterschiedlich große
Übersetzungen zu einer die mechanische Verbindung zur Hydrostatmaschine 4
herstellenden weiteren Nebenwelle 22 gegeben. Hierzu ist drehfest an letzterer
eine Mitnehmerscheibe 23 angeordnet, auf der mitrotierend eine axial aus einer
neutralen, antriebslosen 0-Stellung in eine Kupplungsstellung a oder c verschieb
bare Kupplungsmuffe 24 sitzt. In Kupplungsstellung a wird von letzterer die Ver
bindung zu einer Kupplungsscheibe 25 hergestellt, die über eine Nabe 26 ein
Zahnrad 27 trägt, das mit einem durchmessermäßig wesentlich größeren Zahn
rad 28 kämmt, welches fest mit der Ausgangswelle 7 verbunden ist. In Kupplungs
stellung c dagegen kommt die Kupplungsmuffe 24 mit einer Kupplungsschei
be 29 in ein Eingriff, an der über eine Nabe 30 ein Zahnrad 31 angeschlossen ist,
das mit einem an der das kleine Sonnenrad 12 tragenden Hohlwelle 11 ange
schlossenen Zahnrad 32 kämmt. Beide Hydrostatmaschinen 3, 4 können in beiden
Richtungen als Motor oder Pumpe betrieben werden und stehen über hydrauli
sche Leitungen 33, 34 sowie eine nicht näher ausgeführte hydraulische Steuerein
richtung 35 miteinander in Verbindung. Für die Schwenkwinkeleinstellung der
beiden Hydrostaten 3, 4, die Steuerung der Steuereinrichtung 37 und der Kupp
lung WSK sowie zur Steuerung des Betriebes des Antriebsmotors 1 dient eine
nicht dargestellte elektronische, vorzugsweise rechnergestützte Steuereinheit.
Hinsichtlich der Funktion dieses Leistungsverzweigungsgetriebes 2 ist folgendes
auszuführen: Die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 7 summiert sich aus den
Drehzahlen des großen Sonnenrades 10 und des Hohlrades 16, welche die Um
laufgeschwindigkeit der Planetenräder 13, 14 bzw. des Steges 15 festlegen. Die
Hydrostatmaschine 3 bewirkt durch ihre Drehzahl und Drehrichtung über die
Zahnräder 20 und 19 die Drehzahl und Drehrichtung des Hohlrades 16. Soll die
Getriebeausgangswelle 7 und damit der Achsantriebsstrang 8 des Fahrzeugs in ei
nem ersten Betriebsbereich (nAusgang: nEingang ≦ 50%) aus dem Stillstand heraus
beschleunigt werden, so arbeitet die Hydrostatmaschine 3 bei einer Drehrichtung
des Hohlrades 16 umgekehrt zur Drehrichtung des großen Sonnenrades 10 als
Pumpe und liefert diese umgesetzte Leistung an die Hydrostatmaschine 4. Diese
ist über die sich in Kupplungsposition a befindliche Kupplungsmuffe 24 und die
damit wirksame Übersetzung Zahnrad 27/ Zahnrad 28 mit der Ausgangswelle 7
des Leistungsverzweigungsgetriebes 2 getrieblich verbunden, arbeitet dann als
Motor und treibt die Nebenwelle 22 an, wodurch Leistung auf den Achsantriebs
strang 8 übertragen wird. Am Ende dieses ersten Betriebsbereiches steht die Hy
drostatmaschine 3 zumindest annähernd still. Die gesamte vom Antriebsmotor 1
her eingespeiste Leistung wird dann praktisch vollkommen vom mechanischen
Teil des Leistungsverzweigungsgetriebes 2 übertragen.
Soll das Fahrzeug weiter beschleunigt bzw. mit höherer Geschwindigkeit betrie
ben werden, dann erfolgt eine Umschaltung der Wechselschaltkupplung WSK
von Kupplungsposition a zu c bei steigender Drehzahl der Ausgangswelle 7, so
daß dann das kleine Sonnenrad 12 über die Hohlwelle 11 und die Zahnräder 32,
31 sowie die Nebenwelle 22 in getrieblicher Verbindung zur Hydrostatmaschine 4
steht. In diesem zweiten Betriebsbereich (nAusgang: nEingang ≧ 50%) arbeitet
dann die Hydrostatmaschine 3 bei gleicher Drehrichtung des Hohlrades 16 und
des großen Sonnenrades 10 wie vorher als Motor, der seine Leistung über die Lei
tungen 33, 34 von der Hydrostatmaschine 4 erhält, welche nun als Pumpe arbei
tet. Die Antriebsleistung für die Hydrostatmaschine 4 wird in diesem Betriebsbe
reich also vom kleinen Sonnenrad 12 her übertragen.
Zur Unterstützung der fahrzeugeigenen, nicht dargestellten Betriebsbremsanla
ge beim Bremsen des Fahrzeuges ist ein hydrodynamischer Retarder 36 vorgese
hen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Retardergehäuse 37 und einem
Rotor 38. Gemäß der Erfindung ist der Rotor 38 des hydrodynamischen Retar
ders 36 an der Welle (Hohlwelle 11) des nichtantriebsseitigen Sonnenrades 12 des
Leistungsverzweigungsgetriebes 2 angeschlossen - siehe Fig. 1 - oder, wie aus
Fig. 2 ersichtlich, über eine Kupplung 39 an besagter Welle 11 anschließbar, d. h.
an- und abkuppelbar.
Der Retarder gemäß Fig. 1 ist wegen der verfügbar hohen Drehzahl des kleinen
Sonnenrades 12 extrem kleinbauend und von geringem Gewicht. Sein konstrukti
ver Aufbau entspricht dem eines herkömmlichen hydrodynamischen Retarders.
Trotz seiner relativ kleinen Baugröße bringt dieser Retarder eine entsprechende
Bremsleistung, die bei einem Lkw oder Omnibus z. B. in der Größenordnung von
60 bis 100 kw liegt. Dieser relativ kleine Retarder eignet sich besonders gut für ei
nen Einbau in das Gehäuse 42 des Leistungsverzweigungsgetriebes 2 und zwar
räumlich zum Antriebsmotor 1 hin vor dem Planetendifferential 9 und dem Zahn
rad 32 bei entsprechender Quererstreckung im Raum zwischen den beiden Ne
benwellen 21 und 22.
Der erfindungsgemäße Retarder 36 kann jedoch auch, wie aus Fig. 2 ersichtlich,
durch ein in einem für Retarderfunktion mit Öl flutbaren Gehäuse 37 unterge
brachtes, als Rotor 38 fungierendes Energiespeicher-Schwungrad gebildet sein.
Dabei ist das Gehäuse 37 über eine Zuleitung 40, 40′ mit Öl vergleichsweise nied
rigen Druckes versorgbar und über eine über einen nicht dargestellten Wärme
tauscher gehende Abflußleitung 41 wieder entleerbar. Das Schwungrad 38
nimmt dann, wenn die Funktion des Retarders nicht benötigt wird, beim Bremsen
oder bei Fahrzeugtalfahrten die vom Antriebsstrang her kommende und vom Lei
stungsverzweigungsgetriebe 2 übertragene Bremsenergie auf und gibt diese spä
ter in umgekehrter Richtung wieder an den Achsantriebsstrang ab. Sofern jedoch
das Schwungrad für Retarderfunktion eingesetzt werden soll, wird das Gehäuse
rasch über die Zuleitung 40 mit Öl geflutet, so daß in hinreichend kurzer Zeit ein
entsprechender Widerstandsaufbau möglich ist.
Obschon auch das Schwungrad samt Gehäuse, sofern genügend Platz vorhanden,
in das Gehäuse 42 des Leistungsverzweigungsgetriebes einbaubar ist (wie gemäß
Fig. 1), kann der Retarder 36 alternativ (wie aus Fig. 2 ersichtlich) auch außerhalb
des Gehäuses 42 räumlich vor diesem und zwischen diesem und dem Antriebsmo
tor 1 angeordnet sein. In diesem Falle erweist es sich als zweckmäßig, die Kupp
lung 39 innerhalb des Gehäuses 42, 50 wie in Fig. 2 dargestellt, anzuordnen.
Claims (5)
1. Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges mit einem hydrostatisch-
mechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe (2) zwischen Antriebsmotor
(1) und Achsantriebsstrang (8) mit einem mindestens vierwelligen Planeten
differential (9) mit mindestens zwei Reihen von Planetenrädern (13, 14),
zwei Sonnenrädern (10, 12), einem Steg (15) und einem Hohlrad (16), ferner
mit zwei den Eingang bzw. Ausgang bildenden und jeweils an verschiede
nen Wellen des Planetendifferentiales (9) angeschlossenen Hauptwellen (6,
7), und mit mindestens zwei Hydrostatmaschinen (3, 4), die jeweils in minde
stens einem Betriebsbereich an einer eigenen Welle des Planetendifferen
tiales (9) angeschlossen sind und wechselweise als Pumpe oder Motor arbei
ten, wobei mindestens eine (4) der Hydrostatmaschinen (3, 4) bei zumindest
annähernd stillstehender anderer Hydrostatmaschine (3) beim Übergang
vom einen in den anderen Betriebsbereich über wenigstens eine schaltbare
Kupplung WSK von der ausgangsseitigen Hauptwelle (7) zum nichtantriebs
seitigen Sonnenrad (12) umschaltbar ist und im Zugbetrieb von Motor- auf
Pumpenfunktion wechselt, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (11)
des nichtantriebsseitigen Sonnenrades (12) der Rotor (38) eines hydrodyna
mischen Retarders (36) angeschlossen bzw. über eine Kupplung (39) an
schließbar ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Re
tarder (36) ein solcher verwendet ist, der einem herkömmlichen Konstrukti
onsprinzip gehorcht, aber wegen der verfügbar hohen Drehzahl der Welle
(11) mit erheblich kleineren Abmessungen und wesentlich geringerem Ge
wicht realisierbar ist.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Re
tarder (36) durch ein in einem für Retarderfunktion mit Öl flutbaren Gehäu
se untergebrachtes, also Rotor (38) fungierendes Energiespeicher-Schwung
rad gebildet ist.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Re
tarder (36) in das Gehäuse (42 ) des Leistungsverzweigungsgetriebes (2),
räumlich zum Antriebsmotor (1) hin vor dem Planetendifferential (9) ange
ordnet, eingebaut ist.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Retarder (36) außerhalb des Gehäuses (42) des Leistungs
verzweigungsgetriebes (2) räumlich vor diesem und zwischen diesem und
dem Antriebsmotor (1) angeordnet ist.
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- 1991-12-12 DE DE19914140979 patent/DE4140979C2/de not_active Expired - Fee Related
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