DE4230581A1 - Variator für Drehantriebe - Google Patents
Variator für DrehantriebeInfo
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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 nM
(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.
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
nm 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 nM 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 nM an.
Im Bereich zwischen den Punkten II und III nimmt die Drehzahl
n1 linear mit der Motordrehzahl nM 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
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 (15)
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.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924230581 DE4230581A1 (de) | 1992-09-12 | 1992-09-12 | Variator für Drehantriebe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924230581 DE4230581A1 (de) | 1992-09-12 | 1992-09-12 | Variator für Drehantriebe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4230581A1 true DE4230581A1 (de) | 1994-03-17 |
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ID=6467825
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19924230581 Withdrawn DE4230581A1 (de) | 1992-09-12 | 1992-09-12 | Variator für Drehantriebe |
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Country | Link |
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DE (1) | DE4230581A1 (de) |
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