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Vorrichtung zum Antrieb des Ladeverdichters einer Brennkraftmaschine
mit zwei verschieden hohen Drehzahlen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum
Antrieb des Ladeverdichters einer Brennkraftmaschine mit zwei verschieden hohen
Drehzahlen unter Verwendung eines Planetenradgetriebes und einer Reibungskupplung,
durch deren Einschalten das Planetenradgetriebe mit der höheren, durch deren Ausschalten
mit der niedrigeren Drehzahl arbeitet.
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Solche Antriebsvorrichtungen sind bereits bekannt, sie haben aber
den Mangel, daß ihr Bau sehr kompliziert und gewichtig ist und sie deshalb beim
Betriebe in erheblichem Maße tote Last mitbewegen. Meist ist für jede Drehzahl ein
besonderes Getriebe vorgesehen, so daß, mag die Reibungskupplung offen oder geschlossen
sein, immer ein Getriebe, ohne nutzbringende Arbeit zu leisten, mitgeschleppt werden
muß. Auch werden bei der Betätigung der bekannten Vorrichtungen die die Kupplungskraft
liefernden Organe der Reibungskupplung mitbewegt, wodurch ein in Betracht kommender
Teil der Antriebskraft nutzlos aufgebraucht wird.
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Alle diese Mängel sind erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß ein
einziges auf nur ein Sonnenrad arbeitendes Getriebe beide Drehzahlen liefert und
daß die Kupplungsorgane für die Bremsscheibe der Reibungskupplung bei der Betätigung
der Maschine nicht mitbewegt werden.
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Diese Vorteile sind dadurch erreicht, daß lose auf der Welle des Ladeverdichters
ein Planetenradträger sitzt, der ein oder mehrere Paare von Planetenrädern trägt
und eine Bremsscheibe aufweist, die durch verschiebbare Kuppelkörper gegen eine
feststehende Reibungsfläche gedrückt und damit festgelegt werden kann, daß ferner
von dem oder den Paaren von Planetenrädern das bzw. die einen Planetenräder mit
einem Antriebsrad auf der Verdichterwelle und das bzw. die anderen mit einem Sonnenradkranz
kämmen, der in der einen Umfangsrichtung sich frei gegenüber seinem feststehenden
Sitz drehen kann, dessen Drehung in der anderen Richtung aber durch eine Sperrvorrichtung
verhindert wird, daß schließlich das oder die mit dem Sonnenradkranz kämmenden Planetenräder
mit einem mit der Maschinenwelle gekuppelten Zahnkranz in Verbindung stehen, alles
derart, daß bei nicht abgebremstem Planetenradträger ein Abrollen des oder der mit
dem Sonnenradkranz kämmenden Planetenräder
an dem in diesem Falle
feststehenden Sonnenradkranz stattfindet und damit die kleinere Drehzahl der Verdichterwelle
erhalten wird, bei abgebremstem Planetenradträger dagegen das oder die mit dem Sonnenradkranz
kämmenden Planetenräder ausschließlich in Drehung um ihre Achse gebracht werden
unter Mitnahme des Sonnenradkranzes und damit die höhere Drehzahl der Verdichterwelle
erhalten wird.
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Die neue Antriebsvorrichtung ist demnach einfacher und billiger herstellbar
und benötigt erheblich geringere Antriebskraft als die bisher bekannten Einrichtungen
dieser Art.
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Um die Antriebsvorrichtung, insbesondere ihre Reibungskupplung, noch
weiter zu vervollkommnen, können am Verdichtergehäuse mit einem Druckmittel beaufschlagte
Zylinder vorgesehen sein, deren Kolben auf Doppelhebel einwirken und diese gegen
den verschiebbaren Kupplungsteil andrücken, der aus einem Ring oder Segmenten bestehen
kann, der bzw. die gegen Drehung gesichert sind, wobei die Bremsscheibe in radialer
Richtung über den Planetenradträger hinausragt. Neben den axial beweglichen Kupplungsteilen
können gegen die zweite Fläche der Bremsscheibe wirkende Bremsbacken vorgesehen
sein, wobei zwischen dem Planetenradträger und seiner Bremsscheibe eine Verbindungsvorrichtung
eingeschaltet ist, durch die eine begrenzte axiale Bewegung zwischen Planetenradträger
und Bremsscheibe ermöglicht wird. Die Verbindungsvorrichtung kann aus einem außen
in ein Innengewinde der Bremsscheibe einschraubbaren Ring bestehen, der mittels
einer Innenverzahnung in einen Zahnkranz am Planetenradträger eingreift und dessen
Axialbewegung zwischen dem Planetenradträger und der Bremsscheibe durch gegen ihn
vorspringende Anschläge begrenzt werden kann, die an den Enden des das Führungsgewinde
für den Ring enthaltenden Bremsscheibenzylinders angeordnet sind.
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Auf der beiliegenden Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform,
und zwar im-Schnitt, veranschaulicht.
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Die 'Maschinenkurbelwelle .2 ist nach dem Ladeverdichter zu in Lagern
3 der Wand 4 der Kurbelkammer geführt und bei 5 ausgebohrt. Außen auf die Kurbelwelle
in der Ebene der Kurbelkammerwandung ist ein Antriebsorgan 6 aufgesetzt, dessen
Umfang mit Getriebezähnen 7 zum Antriebe einer oder mehrerer Zubehörteile, wie Magnetapparate
usw., tragender Wellen 8 über Räder 8o, 8o versehen ist.
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Das Antriebsorgan 6 ist durch eine biegsame Kupplung mit dem Teil
io eines mit Innenverzahnung versehenen Ringes ii verbunden. Die biegsame Kupplung
besteht aus zwei verzahnten Organen, die durch eine lose oder elastische Verbindung
9 in Eingriff stehen. Die Zähne z2 des Antriebsorgans 6 . befinden sich auf dessen
von der Kurbelkammer entfernten Seite und sind radial angeordnet. Die Zähne
13 auf dem Teil io des Ringes i i befinden sich auf dessen der Kurbelkammer
benachbarter Seite und liegen ebenfalls radial.
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Der Teil io des Ringes ii bildet mit einer Hülse 14 ein Stück, das
in die Bohrung 5 der Kurbelwelle eingreift und in derselben Spiel hat mit Ausnahme
einer Fläche 15, die an der Wandung der Bohrung 5 in der Ebene der Kurbelw)allenlager
3 anliegt, um die schädlichen Wirkungen eines Schlagens der Kurbelwelle zu vermeiden.
Die Hülse 14 enthält eine oder mehrere Büchsen 16, die frei auf einem Teil 17 des
Planetenradträgers 18 laufen können, der seinerseits auf einer beweglichen Büchse
i9 auf dem Ende der Welle 2o des Ladeverdichters bzw. seines Flügelrades 21 läuft.
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Auf diese Weise ist der mit Innenverzahnung versehene Ring i i in
der Ebene der Kurbelwellenlager gut unterstützt.
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Mit dem Teil io des Ringes i i ist ein nach innen ragender Flansch
22 durch Bolzen verbunden, dessen innerer Umfang mit Zähnen 23 versehen ist, die
das treibende Element des Planetenradgetriebes bilden. Die Zähne 23 kämmen mit den
kleineren Rädern 24 des Planetenradgetriebes; es können drei Räder 24 vorhanden
sein, die auf Kugel- und Rollenlägern 25,:26 der Bolzen 27 gelagert sind, die die
beiden Scheiben 28, 29 des zweiteiligen Planetenradträgers 18 miteinander verbinden.
Die Scheibe 28 neben der Kurbelkammer bildet mit der Hülse 17 ein Stück, das zwischen
der Hülse 14 auf dem Ringe i i und der Spindel 2o des Flügelrades geführt wird.
Die andere Scheibe 29 ist mit einem Teil 30 versehen, der von der Kurbelkammer weggerichtet
ist und durch ein Kugellager 31 von einer das Getriebe einschließenden Platte
oder einem Gehäuseteil 32 getragen wird, der die Rückwand 33 des Ladeverdichters
bildet. Die beiden Teile des Planetenradträgers sind an weit auseinander liegenden
Punkten gut unterstützt.
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Die Scheibe 29 des Trägers 18 erstreckt sich radial nach außen und
ist als Bremsorgan ausgebildet.
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Die kleinen, von dem Ringe i i angetriebenen Räder 24 des Planetenradgetriebes
treiben einen Sonnenradkranz 35, der aus einem verzahnten Ringe besteht, der an
jeder Seite auf einem Kugellager 36, 36 auf einem feststehenden rohrförmigen Träger
gelagert ist. Letzterer ist an der Rückwand des Ladeverdichters
befestigt
und trägt innen unter Vermittlung eines Kugellagers 38 die Gebläsespindel 2o. Der
in der einen Umfangsrichtung gegenüber seinem feststehenden Sitz frei drehbare Sonnenradkranz
35 wird in der anderen Richtung durch eine Sperrvorrichtung 39 festgehalten.
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Die größeren Räder 4o des Planetenradgetriebes können mit durch Zentrifugalkraft
gesteuerten Kupplungen versehen sein. Sie kämmen mit einem angetriebenen Sonnenrade
41 auf der Gebläsespindel 2o: Während des größeren Teiles des Betriebes braucht
der Ladeverdichter nur mit einer verhältnismäßig geringen Geschwindigkeit zu laufen,
z. B. mit einer etwa fünfmal größeren als die der Maschinenkurbelwelle. In dieser
Zeit i'st die Bremse auf dem Träger 18 gelockert; die Kraft überträgt sich also
durch den Ring i i und die Planetenräder auf das getriebene Sonnenrad 41 der Gebläsespindel
2o, wobei sich der Träger 18 um das jetzt feststehende Sonnenrad 35 dreht, das bestrebt
ist, in der durch die Einwegkupplung gesperrten Richtung umzulaufen.
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Soll die Leistung des Ladeverdichters erhöht werden, wird die Bremse
angezogen, so daß sie den Träger 18 festhält. Die Kraft überträgt sich dann von
dem Ringe i i auf die kleinen Räder des Planetenradgetriebes, wobei diese um ihre
eigene Achse mit sehr hoher Geschwindigkeit umlaufen. Die größeren Räder treiben
ihrerseits die Gebläsespindel durch das angetriebene Sonnenrad 41 mit noch weiter
erhöhter Geschwindigkeit, so daß ein sehr hohes Übersetzungsverhältnis, z. B. ein
solches von 13: 1, erhalten werden kann.
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Der Träger 18 ist mit der Bremsscheibe 42 versehen, die zwischen der
feststehenden Reibungsfläche 43 und dem in axialer Richtung beweglichen Kuppelkörper
44 angeordnet ist. Der Körper 44 wird durch sieben im Winkel zueinander angeordnete
Federn 45, von denen nur eine gezeigt ist, nach innen gepreßt. Zwischen den benachbarten
Federn liegen sieben Einrichtungen zur hydraulischen Betätigung, die Zylinder 46
und14-7 enthalten. Die Druckflüssigkeit, die aus einer geeigneten Quelle, z. B.
aus dem Schmiersystem der Maschine, entnommen werden kann, wird dem Rohr 48 zugeführt,
das mit allen Zylindern durch Kanäle 49 in Verbindung steht.
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Stellt der Führer die Flüssigkeitszuführung an, gehen die Kolben 47
nach außen, und es wird vermittels der Doppelhebel 5o der verschiebbare Kupplungsteil
44 gegen die Bremsscheibe 42 gezwängt, so daß es diese festhält. Hebt der Führer
den Druck auf, so bringen die Federn 45 die Reibungsplatte 44 zurück, bis die Kolben
47 die inneren Zylinderenden erreichen. Um das bewegliche Kupplungselement 44 gegen
Drehung zu sichern, kann das Gehäuse neben dem feststehenden Reibungselement mit
Längsfingern 51 versehen sein, die in entsprechende Ausnebmungen des beweglichen
Elements 44 eingreifen.
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Damit eine begrenzte axiale Bewegung möglich ist, wenn die Bremsscheibe
42 festgehalten wird, hat diese eine Zahnverbindung mit dem Hauptteil des Trägers,
wie dies bei 34 dargetan ist.
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Um beim Anlassen der Maschine von der Betätigung des Überladers bei
festgehaltener Bremsscheibe aus ein Zurückschlagen zu verhindern, enthält diese
Zahnverbindung einen in die verlängerte und mit Endanschlägen 54 versehene Nabe
53 der Bremsscheibe eingeschraubten Ring 52. Auf diese Weise bewirkt ein Rückschlag
nur ein Zurückschrauben des Ringes 52 von dem treibenden Endanschlag nach dem anderen
Anschlage hin. Dieser Bewegungsverlust wird, sobald die :Maschine läuft, sofort
wieder aufgehoben.