DE4230581A1

DE4230581A1 - Variator für Drehantriebe

Info

Publication number: DE4230581A1
Application number: DE19924230581
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Schlattl Werner Bavaria Tech
Current assignee: Schlattl Werner Bavaria Tech
Priority date: 1992-09-12
Filing date: 1992-09-12
Publication date: 1994-03-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Variator für Drehan triebe gemäß Oberbegriff Patentanspruch 1.

Beispielsweise in der Fahrzeugtechnik ist es bekannt und allgemein üblich, Hilfsaggregate über Keilriemen oder dergleichen Riementriebe direkt von der Motor- bzw. Kurbel welle anzutreiben. Derartige Hilfsaggregate sind beispiels weise Lichtmaschinen, Wasserpumpen, Klimaanlagen, Hydraulik- Pumpen für Lenkhilfen, aber auch Lader bzw. Kompressoren für Ladeluft usw. Die Motordrehzahl ist aber beim Betrieb eines Fahrzeugs sehr unterschiedlich und kann je nach Betriebs zustand beispielsweise zwischen 800 und 8000 U/min. liegen. Die Hilfsaggregate müssen daher bisher so ausgelegt werden, daß sie bereits bei niedrigen Motordrehzahlen die geforderte Leistung, zumindest jedoch eine ausreichend hohe Leistung bringen und auch noch der jeweiligen maximalen Drehzahl standhalten. Dies hat zur Folge, daß die Hilfsaggregate in der Regel überdimensioniert sind, was u. a. zu relativ hohen Herstellungskosten sowie zu einem hohen Gewicht dieser Hilfsaggregate führt.

Besonders nachteilig sind die unterschiedlichen Motordreh zahlen bei Antriebssystemen, bei denen Kompressoren oder Lader für Ladeluft von der Motorwelle angetrieben werden. Diese Systeme haben zwar gegenüber Turboladern, die durch die Abgase des Verbrennungsmotors angetrieben werden, den grundsätzlichen Vorteil, daß der Lader insbesondere auch bei Änderungen des Betriebszustandes der Brennkraftmaschine, d. h. beispielsweise bei einer plötzlichen Erhöhung der Leistung, schnell und verzögerungsfrei reagiert, das bei abgasge triebenen Turboladern übliche "Turbo-Loch" also nicht auftritt, nachteilig ist aber auch bei diesem direkten Antrieb des Laders von der Motorwelle, daß bei niedrigen Drehzahlen die Leistung des Laders niedrig ist, oder aber der Lader überdimensioniert werden muß.

Bekannt ist weiterhin ein System (EP-A-0 349 151), welches einen Turbolader vorsieht, der üblicherweise mittels einer Turbine durch die Abgase des Verbrennungsmotors angetrieben wird. Zusätzlich zu der Turbine ist ein unterstützender Elektro-Antrieb vorgesehen. Nachteilig ist bei diesem System u. a. der relativ hohe Aufwand sowie vor allem auch der Umstand, daß eine direkte antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Lader und der Motorwelle fehlt.

Gleich oder ähnlich gelagerte Probleme, die sich aus einer festen Kopplung der Drehzahl eines angetriebenen Maschinen teils an die Drehzahl eines antreibenden Maschinenteils ergeben, bestehen auch außerhalb der Fahrzeugtechnik bei Antriebssystemen in anderen technischen Bereichen, beispiels weise bei Werkzeugmaschinen, im Anlagenbau, bei Positionier antrieben, in der Landtechnik, bei Strömungsmaschinen (z. B. Wasserkraftwerke), bei Antrieben mit hohem Losbrechdreh moment, wie z. B. Pumpen, Rührwerke, Pressen, Stanzen, bei Verspanungsprüfständen usw.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Variator für Drehantriebe aufzuzeigen, der (Variator) mit geringem konstruktiven Aufwand und geringen Leistungsverlusten eine Entkopplung der Drehzahl des jeweiligen angetriebenen Maschinenteils von der Drehzahl des antreibenden Maschinenteils zumindest innerhalb vorgegebener Grenzen ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Variator entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgeführt.

Eine grundsätzliche Besonderheit der Erfindung, besteht darin, daß die Übertragung der Leistung zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Variators und damit auch zwischen dem antreibenden und angetriebenen Maschinenteil durch eine feste mechanische Ankupplung, mit der die Hauptleistung übertragen wird, sowie durch Überlagerung erfolgt. Durch entsprechende Steuerung dieser Überlagerung, die nur einen geringen Teil der übertragenen Leistung ausmacht, wird die Drehzahl am Ausgang des Variators geregelt bzw. von der Drehzahl der Motorwelle entkoppelt, und zwar beispielsweise derart, daß bereits bei geringen Drehzahlen des antreibenden Maschinen teils eine ausreichend große Drehzahl am Ausgang des Varia tors und damit an dem angetriebenen Maschinenteil vorhanden ist. In einem unteren Drehzahlbereich steigt dabei bei spielsweise die Drehzahl am Ausgang des Variators mit der Drehzahl am Eingang des Variators an, während in einem oberen Drehzahlbereich die Drehzahl am Ausgang des Variators unabhängig von der Drehzahl am Eingang des Variators im wesentlichen konstant ist.

Eine weitere Besonderheit der Erfindung besteht darin, daß die Regelung der Drehzahl nicht durch Vernichtung von Leistung erfolgt. Wird Überlagerungsleistung zur Erhöhung der Drehzahl in das Überlagerungsgetriebe eingebracht, so wird diese Überlagerungsleistung dem Antrieb entnommen, und zwar beispielsweise am Eingang des Variators. Wird zur Reduzierung der Drehzahl des Ausgangs des Variators Überlagerungsleistung am Überlagerungsgetriebe entnommen, so wird diese Leistung dem Antrieb wieder zugeführt, und zwar beispielsweise ebenfalls im Bereich des Eingangs des Variators.

Als Übertragungsmedium für das Zuführen und Abführen der Überlagerungsleistung dient ein hydraulisches Medium (hydrau lisches Drucköl) mit dem zusätzlichen Vorteil, daß sich hierdurch ein besonders kompakter Aufbau des Variators erreichen läßt.

Der Variator ist zusammen mit allen Funktionselementen als funktionstüchtige Baugruppe gefertigt. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, den Variator in ein Hilfsaggregat zu integrieren.

Durch die Verwendung des hydraulischen Übertragungsmediums für die Überlagerungsleistung besteht auch der Vorteil, daß dieses Medium direkt mit Überlagerungsgetriebe bzw. mit Elementen oder Zahnrädern dieses Getriebes zusammenwirken kann, das Überlagerungsgetriebe also gleichzeitig auch die Mittel bildet, über die das Einbringen bzw. Abführen der Überlagerungsleistung erfolgt.

Das antreibende Maschinenelement ist beispielsweise eine von einem Motor angetriebene Welle. Das angetriebene Maschinen element ist beispielsweise ein angetriebenes Aggregat oder ein angetriebener Teil einer Maschine.

Der erfindungsgemäße Variator eignet sich beispielsweise zum Einsatz in der Fahrzeugtechnik und dort zum Antrieb z. B. von Hilfsaggregaten, wie Lichtmaschinen, Wasserpumpen, Verdichter bzw. Kompressoren für Klimaanlagen, Hydraulikpumpen für Lenkhilfen, Lüfterantriebe, Kompressoren bzw. Lader für Ladeluft usw. Für den erfindungsgemäßen Variator bestehen darüberhinaus aber eine Vielzahl weiterer Anwendungsgebiete, d. h. der Variator ist überall dort einsetzbar, wo einerseits auf eine mechanische Ankupplung zwischen dem antreibenden und dem angetriebenen Maschinen nicht verzichtet werden soll, andererseits aber eine gegenseitige Entkopplung der Dreh zahlen des antreibenden und des angetriebenen Maschinenteils angestrebt bzw. notwendig ist. Der erfindungsgemäße Variator kann in diesem Sinne für unterschiedlichste Antriebssysteme, z. B. bei Werkzeugmaschinen, im Anlagenbau, bei Positionier getriebe, in der Landtechnik usw. verwendet werden. Der erfindungsgemäße Variator eignet sich auch als Schutz bei solchen Antrieben, die bei einem Wegfall der Last "durch gehen", wie z. B. bei Strömungsmaschinen, beispielsweise Wasserkraftwerke. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Variator auch bei Antrieben bzw. Drehantrieben eingesetzt werden, bei denen beim Anfahren auf das angetriebene Maschi nenteil bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment aufge bracht werden muß, wie dies beispielsweise bei Pumpen, Rührwerken, Pressen, Stanzen usw. der Fall ist. Weiterhin eignet sich der Variator auch zur Verwendung bei Prüfständen.

Mit dem erfindungsgemäßen Variator lassen sich z. B. die Drehzahl des angetriebenen Maschinenteils sowie das auf dieses Maschinenteil übertragene Drehmoment optimal, bei spielsweise nach vorgegebenen Kennlinien steuern. Die Steuerung kann von einer elektrischen Steuereinrichtung, beispielsweise von der die gesamte Anlage oder Maschine steuernden zentralen Steuerung erfolgen.

Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen, die sich auf einen Motorantrieb für Fahrzeuge beziehen, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in vereinfachter Darstellung und in Stirnansicht einen als Verbrennungsmotor ausgebildeten Fahrzeug motor mit verschiedenen, über einen Variator ange triebenen Hilfsaggregaten;

Fig. 2 in schematischer Einzeldarstellung und in Seiten ansicht den an dem Motorblock angeflanschten und mit der Kurbelwelle antriebsmäßig unmittelbar verbundenen Variator;

Fig. 3 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung eine Ausführungsform des Variators;

Fig. 4 ein Diagramm, welches verschiedene Drehzahlen beim Variator der Fig. 3 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Eingangs des Variators wiedergibt;

Fig. 5 in sehr vereinfachter schematischer Darstellung eine weitere, mögliche Ausführungsform des Variators.

In den Fig. 1 bis 3 ist 1 ein als Brennkraftmaschine ausgebildeter Kolben-Motor eines Straßenfahrzeugs, beispiels weise eines Pkw. Mit der Kurbel- bzw. Motorwelle 2 sind verschiedene Hilfsaggregate antriebsmäßig verbunden, und zwar bei der dargestellten Ausführungsform eine Lichtmaschine 3, eine Wasserpumpe 4 und ein Lader bzw. Kompressor 5 für Ladeluft. Der Antrieb dieser Hilfsaggregate erfolgt über einen Variator 6, dem mit seinem Eingang bzw. mit seiner Welle 7 über einen Flansch 8 unmittelbar mit der Kurbelwelle 2 verbunden ist (Fig. 3). Der Abtrieb bzw. Ausgang des Variators 6 ist bei dieser Ausführungsform von einer Riemen scheibe 9 gebildet, die Teil eines für sämtliche Hilfsaggre gate gemeinsamen Riementriebes mit einem Antriebsriemen 10 (z. B. POLY-V-Riemen) ist. Wie nachstehend noch näher be schrieben, ist der Variator 6 derart steuerbar, daß ab einer bestimmten unteren Motordrehzahl, die beispielsweise der Leerlauf-Drehzahl des Verbrennungsmotors entspricht und in der Größenordnung zwischen 700 bis 1000 U/min. liegt, die Ausgangsdrehzahl des Variators, d. h. die Drehzahl der Riemenscheibe 9 wesentlich höher liegt als die Eingangs drehzahl des Variators und die Ausgangsdrehzahl in diesem Bereich mit der Motordrehzahl ansteigt, und zwar bis auf einen maximalen Wert, der dann auch bei noch höheren Motor drehzahlen nicht oder nur unwesentlich überschritten wird.

Der Variator 6 ist weiterhin grundsätzlich so ausgebildet, daß einerseits eine feste mechanische Ankopplung zwischen der Welle 7 und der Riemenscheibe 9 besteht und dieser festen Ankopplung, über die der weitaus größte Teil der Leistung übertragen wird, eine gesteuerte, beispielsweise in Abhängig keit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 gesteuerte sehr viel kleinere Überlagerungsleistung überlagert ist. Der Variator 6 ist so ausgebildet, daß er sämtliche Funktions elemente aufweist, die zumindest teilweise in einem Gehäuse 11 untergebracht sind. Der Variator 6 bildet also mit allen seinen Funktionselementen eine bauliche Einheit, die einfach und problemlos am Verbrennungsmotor 1 montiert werden kann.

Die Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Variators 6 näher im Detail. Die Welle 7 ist im Gehäuse 11 gelagert und bildet eine zentrale Welle des Variators 6. An dem dem Flansch 8 abgewandten Ende besitzt auf der Welle 7 ein Kühlgebläse 12 zum Kühlen des Variators.

Am Gehäuse 11 ist ein Planetenradgetriebe 13 vorgesehen, welches das Überlagerungsgetriebe des Variators 6 bildet und u. a. aus dem auf der zentralen Welle 7 gelagerten Sonnenrad 14, aus Planetenrädern 15, von denen in der Fig. 3 der einfacheren Darstellung wegen lediglich eines gezeigt ist, sowie aus dem das Sonnenrad 14 und die Planetenräder 15 umgebenden Hohlrad 16 besteht, welch letzteres Teil der Riemenscheibe 9 ist. Es versteht sich, daß das Hohlrad 16 achsgleich mit der Achse der Welle 7 bzw. mit der Achse des Sonnenrades 14 angeordnet ist und daß die Planetenräder 15, die mit ihren Achsen parallel zu den Achsen des Sonnenrades 14 und des Hohlrades 16 angeordnet sind, mit ihrer Verzahnung sowohl mit der Verzahnung des Sonnenrades 14 als auch mit der Verzahnung des Hohlrades 16 in Eingriff stehen. Die Planeten räder 15 sind an einem Planetenradträger oder Steg 17 drehbar gelagert, der fest an der Welle 7 vorgesehen ist.

Das Sonnenrad 14 ist an einer Hohlwelle 18 fest vorgesehen, die auf der Welle 7 drehbar gelagert ist. Die das Hohlrad 16 aufweisende Riemenscheibe 9 ist napf- oder schalenförmig ausgebildet, umschließt das Planetengetriebe 13 bzw. deckt dieses Getriebe nach außen hin ab, ist auf der Welle 7 drehbar gelagert und umschließt auch teilweise das Gehäuse 11.

Das Kühlgebläse 12, welches außerhalb der Riemenscheibe 9 angeordnet ist, antriebsmäßig mit dieser Riemenscheibe 9 verbunden.

Bei der dargestellten Ausführungsform ist das Planetenge triebe 13 so ausgebildet, daß es eine Standardübersetzung von i = 0,66 aufweist, d. h. bei feststehendem Sonnenrad 14 entspricht die Drehzahl der Riemenscheibe 9 etwa dem 1,5 Fa chen der Drehzahl der Welle 7 bzw. der Kurbelwelle. Die Standardübersetzung kann grundsätzlich auch andere Werte aufweisen. Bevorzugt liegt diese Standardübersetzung i aber im Bereich zwischen etwa 0,6 bis 0,8.

Im Gehäuse 11, welches einen Flansch 19 zur Befestigung am Motorblock des Verbrennungsmotors 1 besitzt, sind zwei jeweils wahlweise als Pumpe oder Motor wirksame Hydraulik anordnungen 20 und 21 vorgesehen. Diese Anordnungen sind bei der dargestellten Ausführungsform als hydraulische Zahnrad pumpen bzw. Zahnradmotoren ausgeführt und in der Fig. 3 jeweils mit einem Zahnrad 22 (Anordnung 20) bzw. 23 (An ordnung 21) schematisch dargestellt. Die Zahnräder 22 und 23, die mit ihren Achsen parallel zur Achse der Welle 7 liegen, sind im Gehäuse 11 bzw. in dortigen Zwischenwänden 24 drehbar gelagert, durch die auch die Welle 7 unter Verwendung von Dichtungen 25 abgedichtet hindurchgeführt ist.

Die Anordnung 20 bzw. deren Zahnrad 22 ist antriebsmäßig mit einem auf der Welle 7 sitzenden Zahnrad 26 verbunden. Die Anordnung 21 bzw. das dortige Zahnrad 22 wirkt antriebsmäßig mit einem Zahnrad 27 auf der Hohlwelle 18 des Sonnenrades 14 zusammen.

Im Gehäuse 11 ist weiterhin ein Reservoir bzw. Behälter 28 zur Aufnahme eines Vorrats an Hydraulik-Öl vorgesehen, und zwar bei der für die Fig. 3 gewählten Darstellung unterhalb der Welle 7 und auch unterhalb der Anordnungen 20 und 21. Weiterhin ist im Gehäuse 11 eine Steuerventileinrichtung 29 vorgesehen, die über Leitungen 30-33 mit den Anordnungen 20 und 21 bzw. mit dem Behälter 28 verbunden ist und über die sowohl die Funktion der Anordnungen 20 und 21 jeweils als Pumpe oder Motor bzw. die Funktion der Leitungen 30-33 und damit die Wirkungsrichtung der überlagerten Leistung, als auch die Menge der hydraulischen Flüssigkeit, die von der jeweils als Pumpe wirkenden Anordnung 20 bzw. 21 an die jeweils als Motor wirkende Anordnung 21 bzw. 20 geliefert wird, und damit die Größe der überlagerten Leistung steuerbar sind. Die Steuerventilanordnung 29 wird bei der dargestellten Ausführungsform über eine elektrische Steuerleitung 34 von einer außerhalb des Variators angeordneten und nicht darge stellten Elektronik angesteuert.

Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform wird die Überlagerungsleistung, die sowohl eine positive Leistung (Anordnung 21 wirkt als Hydraulik-Motor) als auch eine negative Leistung (Anordnung 21 wirkt als Pumpe) sein kann, mittels des Zahnrades 27 über das Sonnenrad 14 in das Planetenradgetriebe 13 eingebracht bzw. aus diesem entnommen. Das Einbringen und Entnehmen der Überlagerungsleistung am Sonnenrad 14 hat u. a. den zusätzlichen Vorteil, daß geringe Momente und somit eine sehr geringe Überlagerungsleistung für die Steuerung ausreichen. Hiermit können auch die Leistungs verluste insgesamt sehr klein gehalten werden, obwohl für die Übertragung der Überlagerungsleistung über die Steuerventil anordnung 29 und die Anordnungen 20 und 21 ein relativ schlechter Wirkungsgrad mit Verlusten bis zu 50% in Kauf genommen werden muß.

Die Fig. 4 zeigt bei der angenommenen Standard-Übersetzung von i = 0,66 in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n_M (Drehzahl der Kurbelwelle 2) die Drehzahlen verschiedener Elemente des Variators 6 nämlich:
n′₁₆ Drehzahl des Hohlrades 16 und damit der Riemenscheibe 9 bei feststehendem bzw. blockiertem Sonnenrad 14;
n₁₇ Drehzahl des mit der Welle 7 unmittelbar verbundenen Steges 17 der Planetenräder 15;
n₁₄ den Verlauf der von der Steuerventilanordnung 29 gesteuerten Drehzahl des Sonnenrades 14, und zwar zwischen verschiedenen Punkten die mit I-IV bezeichnet sind;
n₁₆ einen Verlauf der Drehgeschwindigkeit des Hohlrades 16 bei wiedergegebenen Kurvenverlauf I-IV der Drehzahl n₁₄ des Sonnenrades.

Im einzelnen zeigt die Fig. 4, daß die Drehzahl n′₁₆ bei blockiertem Sonnenrad 14 proportional mit der Motordrehzahl n_m zunimmt, und zwar entsprechend der Standard-Übersetzung. Die Drehzahl n₁₆ steigt zunächst in einem Bereich der Motordrehzahl zwischen etwa 1000 bis 3000 U/min. linear mit der Motordrehzahl n_M an. Im Bereich zwischen 3000 bis etwa 8000 U/min. der Motordrehzahl bleibt die Drehzahl n₁₆ etwa konstant bei 8000 U/min. Dieser Verlauf der Drehzahl n₁₆ ergibt sich aus dem Verlauf der Drehzahl n₁₄. Diese weist zwischen den Punkten I und III einen negativen Wert auf, d. h. das Sonnenrad 14 wird in einer der Drehrichtung der Welle 7 entgegengesetzten Richtung angetrieben, wofür in diesem Bereich die Anordnung 20 als Pumpe und die Anordnung 21 als Motor wirken. Speziell steigt die Drehzahl n₁₄ zwischen den Punkten I und II, die einer Motordrehzahl von etwa 1000 bzw. 3000 U/min. entsprechen, linear mit der Motordrehzahl n_M an. Im Bereich zwischen den Punkten II und III nimmt die Drehzahl n₁ linear mit der Motordrehzahl n_M ab, wobei der Punkt III den Null-Durchgang darstellt. Anschließend, d. h. zwischen den Punkten III und IV steigt die Drehzahl n₁₄ mit der Motor drehzahl linear an und verläuft im positiven Bereich, d. h. das Sonnenrad 14 läuft gleichsinnig mit der Welle 7 um, wofür die Anordnung 20 als Motor, der die Welle 7 zusätzlich antreibt, und die Anordnung 21 als Pumpe wirken. Diese bringt eine negative Überlagerungsleistung in das Planetengetriebe 13 ein, d. h. diesem Getriebe wird Überlagerungsleistung entnommen. In dem Punkt IV ist ein Gleichlauf sämtlicher Elemente des Planetenradgetriebes 13 erreicht.

Die Fig. 5 zeigt in sehr vereinfachter und schematischer Darstellung als weitere, mögliche Ausführungsform einen Variator 6a, der sich von dem Variator 6 im wesentlichen nur dadurch unterscheidet, daß die auf das Sonnenrad 14 ein wirkende Pumpen-Motor-Anordnung 21 nicht gesondert vorgesehen ist, sondern von dem Sonnenrad 14 und den Planetenrädern 15 gebildet ist, letztere also wohl Funktionsbestandteil des in der Fig. 5 mit 13a bezeichneten Planetenradgetriebes als auch der Pumpen-Motor-Anordnung sind, über die die Überlagerungs leistung am Planetenradgetriebe eingebracht wird. Mit der unterbrochener Linie 35 ist diese Funktion des Planetenge triebes 13a zugleich als Pumpen-Motor-Anordnung angedeutet.

Der Variator 6a besitzt weiterhin eine der Anordnung 20 entsprechende Anordnung 36, die entweder ebenfalls von einer Zahnrad-Motor-Pumpenanordnung oder von einer anderen hydrau lischen Verdrängungsmotor- und Pumpenanordnung gebildet ist. Weiterhin besitzt der Variator 6a wiederum die Steuerventil einrichtung 29.

Den Variatoren 6 und 6a ist gemeinsam, daß die Überlagerungs leistung, die am Planetenradgetriebe 13 bzw. 13a zugeführt wird (Anordnung 20 bzw. 36 wirkt als Pumpe/Anordnung 21 bzw. Planetenradgetriebe 13a wirkt als Motor) dem Antrieb, d. h. bei den dargestellten Ausführungsformen der Welle 7 entnommen wird und daß die Überlagerungsleistung, die am Planetenradge triebe 13 bzw. 13a entnommen wird (Anordnung 21 bzw. Plane tenradgetriebe 13a wirken als Pumpe/Anordnung 20 bzw. 36 wirkt als Motor) dem Antrieb, d. h. bei der dargestellten Ausführungsform der Welle 7 zugeführt wird, so daß (abgesehen von nicht vermeidbaren Verlusten) bei der Regelung der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl der Riemenscheibe 9 keine Energie vernichtet wird.

Abweichend von den beschriebenen Ausführungsformen ist es weiterhin auch möglich, den jeweiligen Variator 6 bzw. 6a unmittelbar an einem Hilfsaggregat vorzusehen bzw. anzu flanschen. Der Variator kann auch Bestandteil eines der artigen Hilfsaggregates sein.

Den beschriebenen Ausführungen ist weiterhin gemeinsam, daß das Einbringen bzw. Abführen der Überlagerungsleistung auf hydraulischem Wege erfolgt. Hierdurch ist unabhängig von der speziellen Konstruktion grundsätzlich eine kompakte Bauform für den Variator 6 bzw. 6a möglich, da die Hydraulik bei kleiner Baugröße große Leistungen ermöglicht.

Durch den Variator 6 bzw. 6a können die Hilfsaggregate unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 1 in einem optimalen Drehzahlbereich betrieben werden, so daß für diese Aggregate eine kleine, kompakte Bauform erreicht werden kann. Einen besonderen Vorteil hat der Variator 6 bzw. 6a für den Antrieb des Laders 5. Zum einen wird durch die direkte antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Lader 5 und der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 1 ein verzögerungsfreier Antrieb des Laders 5 sichergestellt. Zum anderen wird durch die geregelte Ausgangsdrehzahl des Variators 6 bzw. 6a auch erreicht, daß bereits bei geringen Motordrehzahlen eine ausreichend große Menge an Ladeluft und ein ausreichend großer Ladedruck zur Verfügung stehen, in den Arbeitsräumen bzw. Zylindern des Verbrennungsmotors also bereits bei geringer Motordrehzahl eine hohe Expansionsleistung und damit ein hohes Drehmoment erreicht wird.

Die Erfindung wurde voranstehend an Ausführungsbeispielen beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Ab wandlungen möglich sind, ohne daß dadurch der die Erfindung tragende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Aufstellung der verwendeten Bezugsziffern

1 Verbrennungsmotor
2 Kurbelwelle
3 Lichtmaschine
4 Wasserpumpe
5 Lader
6, 6a Variator
7 Welle
8 Flansch
9 Riemenscheibe
10 Antriebsriemen
11 Gehäuse
12 Kühlgebläse
13 Planetenradgetriebe
14 Sonnenrad
15 Planetenrad
16 Hohlrad
17 Steg
18 Hohlwelle
19 Flansch
20, 21 Pumpen-Motor-Anordnung
22, 23 Zahnrad
24 Zwischenwand
25 Dichtung
26, 27 Zahnrad
28 Behälter
29 Steuerventilanordnung
30-33 Hydraulik-Leitungen
34 Steuerleitung
35 Linie
36 Pumpen-Motor-Anordnung

Claims

1. Variator für Drehantriebe, zur Verwendung zwischen einem antreibenden und einem angetriebenen Maschinenteil, dadurch gekennzeichnet, daß der Variator (6, 6a) wenig stens ein Überlagerungsgetriebe (13, 13a) mit mindestens drei umlaufenden und miteinander zusammenwirkenden Elementen (14; 15, 17; 16) aufweist, von denen ein erstes, einem Eingang des Variators (6, 6a) zugeordnetes Element (15, 17) antriebsmäßig mit dem antreibenden Maschinenteil (2) und ein zweites, einem Ausgang des Variators (6, 6a) zugeordnetes Element (9, 16) antriebs mäßig mit dem angetriebenen Maschinenteil (3, 4, 5) verbindbar sind und von denen ein drittes Element (14) für eine gesteuerte Überlagerung, d. h. zum gesteuerten Einbringen oder Abführen einer Überlagerungsleistung am Überlagerungsgetriebe (13, 13a) dient, und zwar derart, daß sich durch eine feste Ankupplung zwischen Eingang und Ausgang des Variators (6, 6a) und die Überlagerung eine in Abhängigkeit von Steuerkriterien gesteuerte Drehzahl (n₁₆) für den Ausgang des Variators (6, 6a) bzw. für das angetriebene Maschinenteil (2, 4, 5) ergibt, und daß erste hydraulische Mittel (20, 36) vorgesehen sind, die die am Überlagerungsgetriebe (13, 13a) eingebrachte Überlagerungsleistung dem Antrieb zu entnehmen bzw. die am Überlagerungsgetriebe (13, 13a) abgeführte Überlage rungsleistung dem Antrieb zurückzuführen.

2. Variator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Mittel (21, 13a) für das Einbringen und Abführen der Überlagerungsleistung am Überlagerungsgetriebe (13, 13a) vorgesehen sind.

3. Variator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlagerungsgetriebe ein Planetenradgetriebe (13, 13a) mit einem Sonnenrad (14), mit wenigstens einem an einen Planetenradträger (17) vorgesehenen Planetenrad (15) und mit einem Hohlrad (16) ist, und daß eines dieser Elemente dem Eingang des Variators (6, 6a), eines dieser Elemente dem Ausgang des Variators (6, 6a) zugeordnet ist und ein weiteres dieser Elemente zum gesteuerten Ein bringen bzw. Abführen der Überlagerungsleistung dient.

4. Variator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (14) zum Einbringen oder Abführen der Über lagerungsleistung dient.

5. Variator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Mittel für die Entnahme der Überlagerungsleistung aus dem Antrieb und das Rückführen der Überlagerungsleistung an den Antrieb bzw. zum Einbringen und Abführen der Überlagerungs leistung am Überlagerungsgetriebe (13, 13a) jeweils eine hydraulische Pumpen-Motor-Anordnung (13a, 20, 21, 35) sind.

6. Variator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen-Motor-Anordnungen jeweils von einer hydraulischen Verdrängungspumpen-Motor-Anordnung (13a, 20, 21, 35) gebildet sind.

7. Variator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpen-Motor-Anordnungen zumindest teilweise Zahnrad pumpen-Motor-Anordnungen (13a, 20, 21, 35) sind.

8. Variator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenradträger (17) des Planetenradgetriebes (13, 13a) den Eingang des Variators bildet.

9. Variator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (16) des Planetenrad getriebes (13, 13a) ,den Ausgang des Variators (6, 6a) bildet.

10. Variator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Mittel (20, 36) für die Entnahme der Überlagerungsleistung aus dem Antrieb und das Rückführen der Überlagerungsleistung an den Antrieb am Eingang (7) des Variators (6, 6a) vorgesehen sind.

11. Variator nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn zeichnet durch eine Steuereinrichtung (29) zur Steuerung des Einbringens und Abführens der Überlagerungsleistung am Überlagerungsgetriebe (13, 13a).

12. Variator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung über wenigstens eine Steuerleitung, vorzugsweise elektrische Steuerleitung (34), betätigbar bzw. steuerbar ist.

13. Variator nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn zeichnet, daß die Steuereinrichtung eine hydraulische Steuereinrichtung (29) ist.

14. Variator nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel zum Einbringen und Abführen der Überlagerungsleistung am Überlagerungsge triebe (13a) von diesem Getriebe oder Zahnrädern (14, 15) dieses Getriebes gebildet sind.

15. Variator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel zum Einbringen und Abführen der Überlagerungsleistung am Überlagerungs getriebe (13) unabhängig von diesem Getriebe vorgesehen und mit einem Element (14) des Überlagerungsgetriebes (13) antriebsmäßig verbunden sind.