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Regelbarer Antrieb für Hilfsgeräte auf einem von einer Brennkraftmaschine
angetriebenem Fahrzeug, insbesondere Kraftfahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf
einen regelbaren Antrieb auf einem von einer Brennkraftmaschine, angetriebenem Fahrzeug,
insbesondere Kraftfahrzeug, bestehend aus einem von einer Motorwelle angetriebenen
Planetengetriebe, dessen Außenrad durch einen weiteren Antrieb mit einer von der
Motordrehzahl verschiedenen Drehzahl, der z. B. vom Wechselgetriebe abgeleitet sein
kann, angetrieben ist. Bei einem bekannten Antrieb dieser Axt wird das Sonnenrad
vom Motor herangetrieben, während der Planetenradträger das Hilfsgerät treibt, wobei
für den zweiten Antrieb ein Zahnradgetriebe vorgesehen ist.
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Bei einem anderen regelbaren Planetengetriebe werden die Antriebswellen
sowie das drehbar gelagerte Getriebegehäuse angetrieben, wobei einer dieser Antriebe
regelbar ist. Das übersetzungsverhältnis im Hauptgetriebe, die Drehzahl des Gehäuses
und die Drehzahl der Antriebswelle können dabei so gewählt werden, daß die Abtriebsdrehzahl
in der Nähe von Null liegt oder gleich Null ist, so daß dadurch in einem bestimmten
Drehzahlbereich die Regelung besonders fein eingestellt werden kann.
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Ferner ist es bekannt, bei einem reggelbaren Differentialgetriebe
das Gehäuse durch den Motor anzutreiben. Der Antrieb zum Ventilator erfolgt von
einem Seitenrad aus, während das andere Seitenrad von einem Elektromotor angetrieben
wird, dessen Drehzahl von einem mit einem Widerstand zusammenwirkenden Fliehkraftregler
geregelt wird.
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Bei diesen. bekannten regelbaren Antrieben besteht der Nachteil, daß
sie für den erforderlichen zweiten Antrieb einen Zahnradantrieb vorsehen, und der
Planetenradträger das Hilfsgerät antreibt. Durch diesen weiteren Zahnradantrieb
wird der Antrieb jedoch teuer, was sich gerade beim Einbau in Kraftfahrzeugen besonders
nachteilig erweist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen regelbaren Antrieb
für Hilfsgeräte zu schaffen, der in seiner Bauart sehr gedrungen, leicht und wirtschaftlich
herstellbar und möglichst unmittelbar auf der Motorwelle auch nachträglich bei vorhandenen
Motoren anbringbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
der Plänetenradträger fest auf einer Hohlwelle angeordnet ist, die drehfest mit
der Motorwelle verbunden ist und auf der einerseits das Außenrad mit einer Nabe
drehbar gelagert ist, welches eine hohlkegelstampfförn-iige Scheibe aufweist, die
den Innenzahnkranz mit der Nabe verbindet und zusammen mit einem Blechformteil
eine vom zweiten Antrieb angetriebene Keilriemenscheibe bildet, und auf der andererseits
das Sonnenrad mittels einer damit verbundenen Flanschbuchse gelagert ist, deren
Flansch zur Beseitigung einer zweiten, die Hilfsgeräte antreibenden Keilriemenscheibe
dient, die als glockenförmig ausgebildetes Blechformteil mit dem die Keilriemenrillen
aufweisenden Teil das Außenrad übergreift.
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Durch diese Ausführung ergibt sich eine erhebliche Verbilligung in
der Fertigung des gesamten Antriebs, weil nämlich das Glockenrad mit dem daran befestigten
Blechformteil zur Bildung der von dem zweiten Antrieb angetriebenen Keilriemenscheibe
und die aus zwei Blechformteilen gebildete zweite Keilriemenscheibe in äußerst wirtschaftlicher
Weise hergestellt werden können.
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Als vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, das Blechformteil mit einem
zylindrischen Abschnitt auszubilden, der die Nabe übergreift, sich mit einem kegelförmigen
Abschnitt an die Scheibe anlegt und sich mit einem äußeren Umfangsabschnitt im gleichen,
jedoch entgegengesetzten Kegelwinkel wie die Scheibe von dieser divergierend erstreckt.
Der Planetenradträger ist dabei als Scheibe ausgebildet und zwischen zwei die Hohlwelle
bildenden koaxial ausgebildeten Buchsen befestigt. Auf der einen mit dem Planetenradträger
verbundenen Buchse ist eine festsitzende weitere Buchse und zwischen letzterer und
dem -über die Nabe des Außenrades hinaus vorstehenden zylindrischen Abschnitt des
Blechformteiles ein Dichtungsring angeordnet. Das Sonnenrad ist durch eine Keilnutverzahnung
mit der Flanschbuchse verbunden und zwischen der Flanschbuchse und einem im Außenrad
gehaltenen, im Querschnitt Z-förmigen Ring ist ein weiterer Dichtungsring vorgesehen.
Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnungen im Nachstehenden näher
erläutert. Es zeigt Fig. 1 ein Getriebe für den Zubehörantrieb in Verbindung
mit einer schematischen Darstellung des Fahrzeugmotors und des Getriebes sowie verschiedener
Zubehörteile, die von dem Getriebe angetrieben werden und zum Antrieb durch Riemen
und Riemenscheiben verbunden sind, Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Getriebe
in vergrößertem Maßstab, F i g. 3 eine schematische Darstellung des Getriebes
in Verbindung mit der Kurbelwelle des Motors und der Abtriebswelle des Getriebes
mittels Zahnrädern an Stelle der Riemen und Riernenscheiben, F i g. 4 eine
ähnliche Darstellung wie die F i g. 3,
bei wolchor das Zubehörgetriebe an
Stelle, von der Antriebswellß des Hauptgetriebes von einer Zwischenwelle des Hauptgetriebes
angetrieben wird, F i g. 5 eine, graphische Darstellung, die die veränderlichen
Drehzahlen eines von der in der F i g. 3
gezeigten Vorrichtung angetriebenen
Zubehörteiles bei Verwendung eines Fahrzeuggetriebes mit zwei Gängen veranschaulicht,
Fig. 6 eine graphische Darstellung ähnlich wie die Fig. 5, in welcher
das Hauptgetriebe ein Dreiganggetriebe ist, und F i g. 7 eine graphische
Darstellung ähnlich wie die Fig. 5 und 6 unter Verwendung des Antriebsgetriebes
der F i g. 4.
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Das Getriebe 10 für den Zubehörantrieb, welches in den F i
g. 1 und 2 dargestellt ist, ist auf dem vorderen Ende des Fahrzeugmotors
11 angeordnet, wobei das Getriebe 10 vom vorderen Ende der Motorwelle
12 angetrieben wird. Der Motor 11 treibt ein Wechselgetriebe 13, insbesondere
die Getriebewelle 14 an. Das Wechselgetriebe 13 weist die übliehe Abtriebswelle
15 auf, welche mit dem hinteren Differentialgetriebe (nicht gezeigt) des
Fahrzeugs verbunden ist. Das Wechselgetriebe ist von bekannter Bauart und kann beispielsweise
einen Flüssigkeitsdrehmomentwandler aufweisen, welcher die Abtriebswelle
15 über ein Getriebe mit mehreren übersetzungsverhältnissen antreibt.
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Das Getriebe 10 stellt ein einfaches Planetengetriebe dar und
umfaßt ein Außenrad 16, ein Sonnenrad 17, mehrere Planetenfäder
18, die je mit dem Sonnenrad und dem Außenrad kämmen, und einen Planetenradträger
19. Der Planetenradträger 19 hat die Form einer ringförinigen Scheibe,
welche zwischen zwei Buchsen 20 und 21 befestigt ist, von denen die Buchse 21 durch
einen Keil auf dem vorderen Ende der Motorwelle befestigt ist. Jedes der Planetenfäder
18 ist drehbar auf einem Lagerbolzen 22 angeordnet, der in dem Planetenradträger
19 angeordnet ist.
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Das Außenrad 16 weist einen Innenzahnkranz 23
auf und
wird von einer kegelstumpfförmigen Scheibe 24 gebildet, deren Nabe 25 mittels
Nadellager 26
drehbar auf der Buchse 21 gelagert ist. Das Sonnenrad
17 ist durch Keihmtverzahnung auf einer Flanschbuchse 27 angeordnet,
die mittels Nadellager 28
drehbar auf der Buchse 20 gelagert ist. Die Flanschbuchse
27 ist mit einem Flansch 29 versehen, welcher an einem Blechformteil
30 befestigt ist.
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Auf den gegenüberliegenden Seiten des Planetenradträgers
19 sind zwischen diesem und der Nabe 25 und dem Sonnenrad 17 Lagerringe
31 und 32 angeordnet. Am Ende der i-lanschbuchse 27 sind ein
Lagerring 33 und ein Haltering 34 vorgesehen, und diese Teile werden mittels
eines federnden Halteringes 35 gehalten, wobj#i der Ring 35 in einer
an dem einen Ende der Buchse 20 vorgesehenen Nabe angeordnet ist, um die Zahnräder
in der Betriebsstellung zu halten.
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Innerhalb des Außenrades 16 ist ein Z-förmiger Ring
36 aus Blech befestigt, und zwischen der Flanschbuchse 27 und dem
auf dem Ring 36 gebildeten zylindrischen Flansch 38 ist ein biegsamer
Dichtungsring 37 angeordnet.
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Zwischen der Nabe 25 und einer feststehenden Buchse 40 ist
ein Lagerring 39 angeordnet, während zwischen dem zylindrischen Abschnitt
eines an dem Außenrad 16 befestigten Blechformteils 42 und der feststehenden
Buchse 40 ein Dichtring 41 angeordnet ist. Der Blechformteil 47. bildet mit dem
Außenrad 16 eine Keilriernen3cheibe 43 für einen Keilriemen 44. Auf der Außenffächß
des Blechformteiles 30 ist eine Keilriemensrheibe 45 befestigt und mit zwei
V-förmigen Nuten 46 und 47 versehen, welche zur Aufnahme der Keilriemen 48 und 49
dienen.
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Der Keilriemen 44 läuft über eine Keilriemenscheibe 50, die
auf einer Welle 51 befestigt ist. Die Welle 51 ist drehbar innerhalb
eines Telles (nicht gezeigt) angeordnet, der an dem Fahrzeugmotor 11 befestigt ist
und mittels Zahnrädern 52 und 53 sowie einer biegsamen Welle 54 mit
der Abtriebswelle 15
des Wechselgetriebes verbunden. Das Zahnrad 5.1. ist
auf der Welle 15 befestigt, das Zahnrad 53 kämmt mit dem Zahnrad
52 und ist an dem einen Ende der blegsamen Welle 54 befestigt, die an ihrem
gegenüberliegenden Ende mit der Welle, 51 verbunden ist.
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Der Keilriemen 48 läuft über eine Riemenscheibe 55, welche an einem
Hilfsgerät 56 angeordnet ist, der Keilriemen 49 läuft über eine an einem
weiteren Hilfsgerät 58 angeordnete Riemenscheibe 57. Jedes der Hilfsgeräte
56 und 58 kann beispielsweise die Lichtmaschine des Fahrzeuges, der
Kühlventilator, die Wasserpumpe für den Motor, eine Pumpe zur Förderung von Druckflüssigkeit
für die Kraftsteuerung, ein Gebläse für die Klimaanlage, des Fahrzeuges oder ein
Luftkompressor für die Luftfedern des Fahrzeugs sein.
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Das Planetengetriebe 10 kann selbstschmimnd sein, indem einfach
eine Schmiermittelmasse innerhalb des Außenrades 16 vorgesehen wird. Der
Raum zur Aufnahme der Schmiermittelmasse wird innerhalb des Außenrades
16 einerseits durch den Z-förmigen Ring 36 sowie den Dichtungsring
37 und andererseits durch den Blechfonnteil 42 und den Dichtungsring 41 gebildet.
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Es sei zunächst vorausgesetzt, daß das Fahrzeug steht. Die Welle 12
läuft anfänglich mit der Leerlaufdrehzahl des Motors um, die z. B. etwa
500 U/min betragen kann. Das Außenrad 16 steht still, und der Planetenradträger
19, welcher auf der Motorwelle 12 befestigt ist, läuft mit der Leerlaufdrebzahl
des Motors um. Die Planetenräder 18 laufen innerhalb des stillstehenden Außenrades
16 um und treiben das Sonnenrad 17 entsprechend den Abmessungen der
Zahnräder 16, 17 und 18 z. B. mit dem 2,'/2fachen der Drehzahl
der Motorwelie, 12 an. Das Sonnenrad 17 ist über die Flanschbuchse
27 mit dem Blechformteil 30 verbunden, auf welchem die Keilriemenscheibe
45 befestigt ist, die daher gleichfalls mit der Schnellgangsdrehzahl angetrieben
wird. Die Keilriemen
48 und 49 treiben die Hilfsgeräte
56 und 58
über die Keilriemenscheiben 55 und 57 an, und
diese Riemenscheiben sowie die Hilfsgeräte werden daher im Vergleich zu den Drehzahlen,
mit denpa sie beim Umlauf der Riemenscheiben 55 und 57 mit der Drehzahl
der Motorwelle 12 angetrieben würden, gleichfalls mit einer erhöhten Drehzahl angetrieben,
so daß eine größere abgegebene elektrische Energie erreicht wird, wenn eines der
1-EIfsger4te 56 und 58
eine Lichtmaschine ist. Wenn eines der Hilfsgeräte
die Pumpe für die Kraftsteuerung ist, dann wird in entsprechender Weise ein größerer
FörderdruQk erzielt der ausreicht, um die Vorderräder des Fahrzeuges im Leerlauf
des Motors zu lenken, Entsprechendes gilt für den Fall, daß eines der Hilfsgeräte
ein Gebläse für eine Klimaanlage oder für die Kühlung des Kühlwassers oder die Kühlwasserpumpe
sein sollte.
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Wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 15 des Wechselgetriebes
und die Geschwindigkeit drsFahrzeuges zunehmen, beginnt das Außenrad 16 sich
zu drehen, indem es über die Zahnräder 52 und 53, die biegsame Welle
54, die Welle 51, die Keilriemenscheibe 50 und den Keilriemen 44 angetrieben
wird.
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Diese Drehung des Außenrades 16 vermindert das übersetzungsverhältilis
des Sonnenrades 17 und der Keilriemenscheibe 45 mit Bezug auf die Motorwelle
12, obwohl die absolute Drezahl der Keilriemenscheibe unter Umständen nicht abfällt,
Bei weiterer Zunahme der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Ab-
nahme der übersetzung
durch das Wechselgetriebe 13
bewirkten Untersetzung von einem hohen auf das
niedrigste Untersetzungsverhältnis, das für die meisten Wechselgetriebe
1 : 1 beträgt, laufeii die Wellen 12 und 15 im wesentlichen gleichmäßig
mit der gleichen Drehzahl um, und das Außenrad 16
läuft im wesentlichen mit
der gleichen Drehzahl wie das Sonnenrad 7 um, wobei vorausgesetzt ist, daß
beispielsweise das Untersetzungsverhältnis zwischen der Welle 15 und dem
Außenrad 16 1: 1 ist und innerhalb des Planetengetriebes keine Differentialwirkung
auftritt. Infolgedessen werden die 1-Elfsgeräte 56 und 58 jetzt mit
einem verminderten übersetzungsverhältnis im Vergleich zu demjenigen übersetzungsverhältnis
angetrieben, das bei Leerlauf des Motors und bei stillstehendem Fahrzeug bestand.
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Mit Bezug auf die F i g. 3 ist die Antrigebsvorrichtung für
die Hilfsgeräte im wesentlichen die gleiche wie die in den F i g. 1 und 2
dargestellte, abgesehen davon, daß an Stelle der unmittelbaren Verbindung mit der
Motorwelle 12 die Zahnräder 59 und 60 zum Antrieb des Planetenträgers,
19 verwendet werden. Für den Antrieb eines Hilfsgerätes durch das Sonnenrad
17 des Planetengetriebes wird eine Welle 61 verwendet. In der F i
g. 3 ist der Flüssigkeits-Drellmomentenwandler 62 in dem Wechselgetriebe
13
dargestellt, welcher ein mit Schaufeln versehenes Pumpenrad 63,
ein mit Schaufeln versehenes Turbinenrad 64 und ein mit Schaufeln versehenes Leitrad
65 aufweist. Die in der F i g. 3 gezeigte Ausführungsform arbeitet
im wesentlichen in derselben Weise wie die in den F i g. 1 und 2 gezeigte
Ausführungsform.
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Die graphische Darstellung der F i g. 5 erläutert die Drehzahl
eines Hilfsgerätes mit Bezug auf die Fahrzeuggeschwindigkeit für die Ausführungsform
der Erfindung gemäß den F i g. 1, 2 und 3 unter der Voraussetzung,
daß das Wechselgetriebe 13 nur zwei Untersetzungsverhältnissz der Zahnräder,
nämlich ein hohes und ein niedriges Verhältnis besitzt. Die Kurven 66 und
67 veranschaulichen die Drehzahlen der I*Hsgeräte, wenn das Wechselgetriebe
mit dem niedrigen Untersetzungsverhältnis für schnelle Fahrt arbeitet. Die Kurve
66 gilt für den Zustand bei weitestmöglich geschlossener Drosselklappe,
d. h., wenn die Drosselklappe gerade so weit nach ihrer geschlossenen Stellung
hin bewegt worden ist, daß die verschiedenen auf der Abszisse angegebenen Fahrzeuggeschwindigkeiten
erreicht werden. Die Drehzahl des Hilfsgefätes bei stillstehendem Fahrzeug und bei
Leerlauf des Motors 11 beträgt im wesentlichen 1250 U/min und
nimmt beim Anfahren zunächst ab, um dann von einer Fahrzeuggeschwindigkeit
von etwa 32 km/Std. bis auf eine Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa
161 km/Std. zuzunehmen. Wenn die Drosselklappe vollständig geöffnet ist und
das Fahrzeug entsprechend der gewünschten Geschwindigkeit abgebremst wird, beträgt
die Drehzahl des Zubehörteiks anfänglich etwa 3750 U/min und nimmt mit steigender
Fäb.rze-L#ggeschwindigkeit bis zu einer Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa
72,5 km/Std.-ab, wonach die Drehzahl de5 Zubehörteiles ansteigt.
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Die Kurven 68 bzw, 69 veranschaulichen die Bedingungen,
die sich bei hohem Untersetzungsverffltnis des Getriebes (langsame Fahrt) ergeben,
und zwar die Kurve 68 bei weitestmöglich geschlossener Drosselklappe und
die Kurve 69 bei maximal _geöffneter Drosselklappe, wobei diese Kurven den Kurven:
66 bzw. 67 entsprechen, Die Kurven 68 und 69 gehen bei
stillstehendem Fahrzeug von denselben Punkten aus wie die Kurven 66 und
67, steigen jedoch bei geringen Fahrzeuggeschwindijgkeiten schneller an.
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Die graphische Darstellung der Fig. 6 entspricht derjenigen
der F i g. 5, indem sich die Kurven 70, 71
und 72 auf die Drehzahlen
bei weitestmöglich geschlossener Drosselklappe entsprechend den Kurven
66 und 68 der.Fig. 5 beziehen. Die Kurven 70, 71
und
72 entsprechen jeweils einem dritten, zweiten und ersten Gang im Wechselgetriebe,
wobei an Stelle des zweigängigeil Wechselgetriebes, auf welches sich die in der
Fig, 5 gezeigte graphische Darstellung bezieht, ein dreigängiges Wechselgetriebe
vorgesehen ist. Die Kurven 73, 74 und 75 beziehen sich auf die Drehzahlen
bei weit geöffneter Drosselklappe für den dritten, zweiten und ersten Gang desWechselgetriebes.
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Die in der Fig. 4 schematisch gezeigte Ausführungsform ist ün wesentlichen
die gleiche wie die in der Fig. 3 gezeigte, abgesehen davon, daß das Zahnrad
52 auf der Zwischenwelle 76 des Wechselgetriebes 13 angeordnet
ist, welches unmittelbar von dem Turbinenrad 64 des Drehmomentenwandlers
62
angetrieben wird. Im Falle der in der F i g. 4 gezeigten Ausführungsform
hat die Drehzahluntersetzung des mechanischen Teiles des Untersetzungsgetriebes
13, der zwischen die Welle 76 und die Abtriebswelle 15 des
Wechselgetriebes 13 geschaltet ist, keinen Einfluß auf die Drehzahl, mit
welcher das Hilfsgerät von der Hilfsgerätwelle 61 angetrieben wird; die Drehzahl
des Hilfsgerätes ist hier nur eine Funktion der Drehzahl der Welle 12 und der durch
den Drehmomentenwandler 62 bewirkten Drehzablminderung.
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Die Kurven 77 und 78 der F i g. 7 zeigen für
eine Ausführungsform nach der Fig. 4 die Beziehung zwischen der Drehzahl des Hilfsgerätes
und der des Motors. Die Kurve 77 gilt für eine kleinstmögliche öffnung der
Drosselklappe, die gerade ausreicht, um
das Fahrzeug mit zunehmenden
Geschwindigkeiten anzutreiben, und die Kurve 78 gilt für eine weit geöffnete
Drosselklappe, wobei die Fahrzeugbremsen in dem jeweils erforderlichen Ausmaße angezogen
werden, um die Motordrehzahl auf dem auf der Abszisse der graphischen Darstellung
der in F i g. 7
gezeigten Werte zu halten. Bei weitestmöglich geschlossener
Drosselklappe wird das Hilfsgerät anfänglich im wesentlichen mit einer Drehzahl
von 2000 U/min angetrieben, die Drehzahl fällt dann zunächst ab und steigt schließlich
mit wachsender Motordrehzahl auf eine höhere Drehzahl an. Die Kurve 78 andererseits
beginnt mit einer bedeutend höheren Hilfsgerätedrehzahl (6000 gemäß der graphischen
Darstellung), nimmt anfangs schnell ab und steigt dann wieder langsam an.
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Vorzugsweise treibt das für den Zubehörantrieb vorgesehenePlanetenradgetriebe10,
indemes sowohl mit der Motorwelle als auch entweder mit der Abtriebswelle
15 des Wechselgetriebes 13 oder mit der unmittelbar von dem Drehmomentenwandler
62 des Wechselgetriebes 13 angetriebenen Zwischenwelle 76
verbunden
ist ein Hilfsgerät mit einem anfänglich hohen übersetzungsverhältnis mit Bezug auf
die Motorwelle an, wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet, so daß die Hilfsgeräte
während dieser Zeit mit einer Drehzahl arbeiten können, die zur Erfüllung der Funktionen
ausreicht, für die sie bestimmt sind. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zunimmt,
wird das übersetzungsverhältnis, mit welchem die Hilfsgeräte mit Bezug auf die Motorwelle
angetrieben werden, infolge der Differentialwirkung des Planetenradgetriebes selbsttätig
vermindert. Die Ausführungsform der Erfindung nach der F i g. 4 führt unabhängig
von dem mechanischen Teil des Wechselgetriebes mit Vorteil zu der gleichen Wirkung,
und es besteht bei dieser Ausführungsform nicht die Möglichkeit, daß bei Leerlaufstellung
oder beim Rückwärtsantrieb des Wechselgetriebes unzulässig hohe Hilfsgerätedrehzahlen
erreicht werden.