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Verbrennungsmotor Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor,
insbesondere einen Dieselmotor, dessen Leistung verzweigt und zu einem Teil zum
Antrieb eines Fahrzeugs verwendet wird.
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Es ist bekannt, die Leistung des Verbrennungsmotors über ein Verteilungsgetriebe
zu verzweigen und einesteils zum Antrieb eines Motorladers, andernteils zum Antrieb
eines Fahrzeugs zu verwenden. Es ist zu keiner praktischen Verwirklichung dieses
Vorschlags gekommen, weil einerseits die vorgeschlagenen Verteilungsgetriebe zu
umständlich, schwierig und teuer waren, weil anderseits versäumt wurde, gleichzeitig
mit der verbesserten Aufladung für eine verbesserte Wirkung anderer wichtiger Hilfsgeräte
und Organe des Motors zu sorgen und weil endlich bestimmte Gegebenheiten bezüglich
der Wahl und Anordnung der Glieder des Verteilungsgetriebes nicht berücksichtigt
wurden.
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Aufgabe der Erfindung ist es zunächst, obige Nachteile zu beseitigen
und zu einer für die praktische Verwirklichung geeigneten Lösung des Grundgedankens
zu kommen. Diese Aufgabe wird durch neue, vorzugsweise verbundene Maßnahmen gelöst,
deren jede einen praktischen, mit Vorteil verwirklichbaren Schritt zur Lösung des
Problems darstellt.
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Im weiteren Ausbau dieser Prinziplösung werden erfindungsgemäß durch
Ersatz der mechanischen Rutschkupplung mittels eines pneumatischen Kupplungsmittels,
durch Anordnung einer das Kupplungspedal unterdrückenden Einhebelbedienung,
durch
Vorsehung einer Sperrmöglichkeit des Hilfsgeräts und durch sinngemäße Hinzufügung
einer Turbine weitere wesentliche Vorteile erreicht, die zusammen das Endziel der
von der Erfindung gestellten Aufgabe ermöglichen, nämlich bis zur vollständigen
Unterdrückungs des Getriebes zu gehen erlauben, und im Endresultat einen Motor mit
fast idealen, der Dampfmaschine ähnlichen Eigenschaften ergeben.
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Die erwähnten Maßnahmen bestehen erfindungsgemäß einmal darin, daß
zur Leistungsverzweigung ein aus einem einfachen Planetenring bestehendes Differentialstirnradgetriebe
mit drei frei drehbaren Wellen zwischen Motor- und Abtriebswelle eingeschaltet ist
und daß das innenverzahnte Kranzrad dieses Getriebes über einen äußeren Zahnkranz
mit einem Hilfsgerät, insbesondere mit einem Lader, gekuppelt ist, während die beiden
andern mit der Motorwelle bzw. mit der Abtriebswelle gekuppelt sind, ferner darin,
daß ein oder mehrere über Verteilungsgetriebe angetriebene Hilfsgeräte vorgesehen
sind, die unter Umständen auch zusätzlich zur normalen Motorausrüstung hinzutreten,
wobei mindestens eines dieser Hilfsgeräte kein Lader ist und mittelbar oder unmittelbar
in sonst üblicher Weise mit der Gesamtanlage an einer beliebigen Stelle, insbesondere
durch eine hydraulische oder pneumatische Leistungsübertragung, rückverbunden ist,
endlich darin, daß die Wahl und Anordnung der Glieder des Verteilungsgetriehes so
getroffen ist, daß, z. B. mit einem Motorlader als Hilfsgerät, bei stillstehender
oder annähernd stillstehender Abtriebswelle und bei niedriger (z. B. Leerlauf-)
Motordrehzahl bei einem Ladedruck von 3 kg/cm2 die Laderdrehzahl annähernd gleich
derjenigen, bei einem niedrigeren Ladedruck höher als diejenige bei hoher (z. B.
Höchst-) Motordrehzahl und bei einern Ladedruck von I,6 kg/cm2 ist. Diese letzte
Bedingung kann auch durch rechnerische Analyse ermittelt werden, wobei es genügt,
übliche Motor- und Laderkennziffern zugrunde zu legen.
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Die weiteren Maßnahmen der Erfindung werden im Laufe der Beschreibung
an Hand der Zeichnungen behandelt werden.
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In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung
beispielsweise wiedergegeben.
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Fig. I zeigt eine Gesamtanordnung des Verbrennungsmotors in einer
beispielsweisen Ausführung, bei der das Verteilungsgetriebe mit dem Hilfsgerät hinter
dem Schwungrad vor dem Untersetzungsgetriebe liegt; Fig. 2 zeigt eine konstruktive
Sonderlösung des Verteilungsgetriobes, bei der dieses vor dem Schwungrad angeordnet
und mit diesem zu einer Einheit verbunden ist; Fig. 3 und 4 zeigen Drehzahl- und
Ladedruckkennlinien; Fig. 5 zeigt in einer weiteren beispielsweisen Ausführung eine
Gesamtanordnung, bei der der Lader gleichzeitig als Druckerzeuger einer weiteren
pneumatischen Leistungsübertragung dient, indem er mit einer Turbine zusammenwirkt;
Fig. 6 zeigt eine beispielsweise Anordnung von Motororganen, mittels der die mechanische
Kupplung unterdrückt und eine Einhebelbedienung möglich wird; Fig. 7 zeigt eine
beispielsweise Ausführung eines zusätzlichen Organs, nämlich einer Sperrvorrichtung
des Hilfsgeräts; Fig. 8 zeigt eine beispielsweise Ausführung einer pneumatischen
oder hydraulischen Sperrung des Hilfsgeräts, wenn es sich z. B. bei diesem um ein
auf dem Verdrängungsprinzip aufgebautes Gerät handelt; Fig. 9 zeigt eine beispielsweise
Anordnung zur Vermeidung des Laderpumpens, wenn es sich bei dem Hilfsgerät um einen
Schleuderlader handelt.
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Es wird zunächst eine einfache Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Der Motor M (Fig. I und 5) mit dem Schwungrad V treibt das Sonnenrad
S eines Verteilungsgetriebes an. Der Planetenträger P ist mit der Abtriebswelle
A gekuppelt, die ihrerseits, gegebenenfalls über ein Untersetzungsgetriebe H, zu
den Abtriebsrädern führt. Das Außenkranzrad E treibt über eine äußere Übersetzung
die Welle C des Hilfsgeräts K an, gegebenenfalls wird ein zusätzliches zweites Übersetzungsgetriebe
D vorgesehen.
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Das Verteilungsgetriebe besteht erfindungsgemäß vorzugsweise aus einem
einzigen, aus Stirnrädern zusammengesetzten Planetenring, wie man in Fig. I, 2 und
5 sieht.
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Diese Ausführung ist nicht ohne weiteres möglich. Die Eigenart der
Erfindung bedingt nämlich ein über das übliche hinausgehendes Übersetzungsverhältnis
zwischen Motor und Hilfsgerät. Ein solches kann, selbst nur zu seinem wesentlichen
Teil, in einem Planetenring der erfindungsgemäß vorzugsweise vorgesehenen Art konstruktiv
nicht auf brauchbare Weise erhalten werden.
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Die Erfindung bricht daher mit dem Herkommen, die erforderliche Übersetzung
möglichst in das Verteilungsgetriebe zu legen, und es erfolgt erfindungsgemäß die
hohe, gewünschte Gesamtübersetzung im wesentlichen außerhalb des Verteilungsgetriebes.
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Es kann bei genauer Nachprüfung aus den Fig. I, 2 und 5 rein aus der
gegenseitigen Anordnung der Räder des Verteilungsgetriebes, also ohne Kenntnis der
Dimensionen, entnommen werden, daß der größte Teil dieser sehr hohen Übersetzung
außerhalb des Verteilungsgetriebes liegt.
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Das Hilfsgerät K ist in den Fig. I, 2 und 5 als Motorlader angenommen,
weil dies die bevorzugte Anwendungsart der Erfindung ist. Es kann aber erfindungsgemäß
auch irgendein anderes Hilfsgerät, bevorzugt hydraulischen oder pneumatischen Prinzips,
an .die Stelle .des Motorladers treten. Es ist erfindungsgemäß z. B. besonders vorteilhaft,
die Motorölpumpe :derartig anzutreiben, deren Druck sich dann in vorteilhafter Weise
nach der Motorbelastung richtet, oder den Ventilator oder die Wasserpumpe oder andere
Hilfsgeräte, bei denen es vorteilhaft ist, daß ihre Wirksamkeit mit der Motorbelastung
anwächst.
Es ist erfindungsgemäß besonders vorteilhaft, mehrere
Hilfsgeräte gleichzeitig, insbesondere gleichzeitig mit einem Motorlader, in der
beschriebenen Weise anzutreiben.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, das Verteilungsgetriebe mit dem Schwungrad
V kombiniert vor diesem anzuordnen. Eine beispielsweise Lösung hierfür ist in Fig.
2 wiedergegeben, wo das Verteilungsgetriebe erfindungsgemäß vor dem Schwungrad angeordnet
und mit diesem zu einer Einheit verbunden ist. Diese Lösung hat außer dem Verschwinden
des Verteilungsgetriebes im Schwungrad bzw. Schwungradraum das Kennzeichen, daß
der Lader K wie üblich am Motor angeordnet sein kann, so daß Motor und Lader wie
üblich eine Einheit bilden.
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In der Fig. I ist dagegen das Verteilungsgetriebe mit dem Hilfsgerät
erfindungsgemäß zwischen dem Schwungrad und dem Untersetzungsgetriebe angeordnet.
Diese Lösung hat den Vorteil einer großen Freiheit für die konstruktive Unterbringung
des Hilfsgeräts.
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Der Lader K beschickt den Motor M in normaler Weise über die Aufladeleitung
F, welche erfindungsgemäß quer vor dem Motor und vorzugsweise Kühler vorbeigeführt
und gekühlt wird, vorzugsweise durch den vom Ventilator verstärkten Fahrwind, z.
B. mittels Kühlrippen R.
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Von der Aufladeleitung zweigt erfindungsgemäß gegebenenfalls eine
Entspannungsleitung Q ab, die ins Freie mündet. Mittels einer Abblasevorrichtung
L, die durch den Hebel G betätigt wird, ist die durch die Entspannungsleitung abfließende
Luftmenge erfindungsgemäß regelbar.
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Die Abblasevorrichtung L kann erfindungsgemäß an die Stelle der Rutschkupplung
treten, wenn das Hilfsgerät ein auf dem Verdrängungsprinzip aufgebauter Lader ist,
wobei die Abblasevorrichtung L im Ruhezustand der Abtriebswelle A offen ist und
durch Betätigung des Hebels G geschlossen wird.
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Die Fig. 3 und 4 offenbaren besonders dem analytisch geschulten Techniker
einzelne Grundzüge der Erfindung.
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In diesen Figuren ist angenommen, daß das Hilfsgerät K ein Motorlader
ist.
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Es ist in Fig. 3 die Lederdrehzahl vc über der Abtriebsdrehzahl va
aufgetragen. Für jede Abtriebsdrehzahl vai besteht eine schräge Gerade vbi, längs
der die Motordrehzahl konstant gleich vbi ist.
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Aus Gründen der linearen Bestimmungsgleichung des Verteilungsgetriebes
sind die den Geraden vb = const. zugeordneten Motordrehzahlen proportional zum Abstand
der Geraden vom Nullpunkt. Zum Beispiel gehört zu der mit vbi bezeichneten Linie
eine sehr hohe Motordrehzahl mit hohen zugehörigen Abtriebsdrehzählen vai, und zu
der mit vb = const. bezeichneten Linie gehört dagegen eine sehr niedere Motordrehzahl
mit niederen zugehörigen Abtriebsdrehzahlen va.
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In der Fig. 3 sind verschiedene Betriebskurven l, ll und m eingetragen.
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In Fig. 4 sind die zu diesen Betriebskurven gehörigen Ladedrücke dargestellt.
Die Angaben von Ladedrücken in der Erfindung sind absolut zu verstehen. Sie beziehen
sich auf einen Außendruck von I kg/cm2. Wenn der Außendruck wesentlich anders ist,
ist, vorzüglich soweit es sich um den Lader handelt, an Stelle des absoluten Ladedrucks
das Druckverhältnis zum Außendruck zu verstehen.
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Beim bisher üblichen Laderantrieb mit festem Drehzahlverhältnis zwischen
vc, va und vb nimmt die Laderdrehzahl mit der Abtriebsdrehzahl und der Motordrehzahl
linear gemäß der Geraden l in Fig. 3 zu. Der zugehörige Ladedruck in Fig. 4 steigt
mit der Abtriebsdrehzahl stetig an und erreicht bei der Motorhöchstdrehzahl (z.
B. vbi) einen motorseitig bisher nicht überschreitbaren Höchstwert von I,6 kg/cm2.
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Die Kurve ll in Fig. 3 stellt einen Verlauf der Laderdrehzahl im Falle
der erfindungsgemäßen Beldingungen dar, wobei ein Verdrängungslader angenommen ist.
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Im Falle der Kurve ll haben wir z. B. bei Höchstmotordrehzahl ebenfalls
einen aus motortechnischen Gründen zur Zeit nicht überschreitbaren Ladedruck von
I,6 kg/cm2. Mit sinkender Abtriebs- und Motordrehzahl steigt jetzt der Ladedruck,
was z. B. durch verstärkte Füllung des Motors bzw. der Einspritzpumpe erreicht wird.
Man kommt dabei beispielsweise bis 3 kg/cm2. Von diesem Moment an kann die Füllung
nicht weiter erhöht,werden, weil man z. B. 3 kg/cm2 Ladedruck als Höchstdruck angesetzt
hat. Die Kurve ll in Fig. 3 und 4 zeigt in diesem Augenblick einen Knick. Wenn die
Abtriebs- und Motordrehzahl nun weiter sinkt, kommt ein Moment, wo die Motordrehzahl
ihren niederstzulässigen Wert hat.
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Man hat nun zwei Möglichkeiten, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit noch
weiter fällt: Entweder man kuppelt die Rutschkupplung aus und wechselt den Gang
oder, wenn die Abblasevorrichtung L an Stelle der Rutschkupplung tritt, wie erfindungsgemäß
gegebenenfalls vorgeschlagen, man beginnt erfindungsgemäß die Abblasevorrichtung
L stetig zu öffnen, so z. B., daß man immer gerade 3 kg/cm2 Ladedruck behält. Bei
unveränderlicher, sehr niederer Motordrehzahl steigt nun die Lederdrehzahl längs
des schrägen Anfangsteils der Kurve ll in Fig. 3 an, um bei Fahrzeugstillstand einen
hohen Wert zu erreichen.
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Gemäß einer Eigenart der Erfindung hat die Wähl und Anordnung der
Glieder des Verteilungsgetriebes so zu erfolgen, daß, wie in Fig. 3 gezeichnet,
dieser hohe Wert bei 3 kg/cm2 Höchstladedruck annähernd gleich der Lederdrehzahl
vci bei sehr hoher Motordrehzahl vbi und bei I,6 kg/cm2 Ladedruck ist. Dies bedeutet
eine der Erfindung eigentümliche hohe Übersetzung des Hilfsgeräts, da ja bei Fahrzeugstillstand,
wie gesehen, der Motor so langsam wie möglich und der Lader praktisch voll dreht.
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Als niederstzulässige Motordrehzahl ist hierbei ein Wert einzusetzen,
der, wie üblich; zwischen einem Fünftel und einem Sechstel der Höchstmotordrehzahl
beträgt. Man 'kann also wagen; daß die Motorladeübersetzung mindestens das 5- bis
6fache der üblichen ist.
Läßt man im Fahrzeugstillstand den Ladedruck
von 3 kg/cm2 bestehen, so steht das Fahrzeug unter einem sehr hohen Abtriebsmoment.
Es würde also nur bei hohem Fahrwiderstand, z. B. am Berg, sich bis zum Stillstand
verlangsamt haben. Will man nun z. B. den Gang wechseln, so wird die Abblasevorrichtung
L ganz geöffnet und gleichzeitig das Gas weggenommen. Dadurch sinkt der Ladedruck
auf etwa Null ab, der Motor dreht im Leerlauf und die Gangschaltung kann erfolgen.
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Die Abblasevorrichtung L ersetzt so erfindungsgemäß die mechanische
Entkupplung.
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Das Absinken des Ladedrucks durch volles Öffnen der Abblasevorrichtung
L kurz vor Fahrzeugstillstand ist in Fig. 4 durch das Abkippen der Druckkurve kurz
vor Fahrzeugstillstand angedeutet.
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Die Kurve m in Fig. 3 und 4 stellt sinngemäß einen Laderdrehzahl-
bzw. Ladedruakverlauf mit einem Schleuderlader dar. Die Eigenheiten dieser Lader
bedingen einen anderen Laderdrehzahlverlauf als bei einem Verdrängerlader. Auch
kann die Drosselklappe hier nicht an die Stelle der Rutschkupplung treten, weil
bei solchem Lader die Laderleistung drehzahlabhängig ist und durch druckseitiges
Entlasten nicht abfällt.
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Die Abblasevorrichtung ist indessen trotzdem im allgemeinen nötig,
um durch Abblasenlassen ein Pumpen oder Überdrehen des Laders in bestimmten Betrieibsbereichen
zu verhüten.
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In Fig. 4 steigt bei sinkender Fahrzeuggeschwindigkeit und durch verstärktes
Gasgeben der Ladedruck längs der Kurve m. Es ist hier zur klareren Verdeutlichung
des Erfindungsvorschlags angenommen, daß man einen Ladedruck von nur höchstens etwa
2,6 kg/cm2 zuläßt. Kurz vor Erreichen der niedersten Motordrehzahl wird die Rutschkupplung
geöffnet, um den Motor nicht abzuwürgen. Dies zeigt sich in den Fig. 3 und 4 durch
ein Abbiegen der Kurven m nach unten.
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In der Nähe des Fahrzeugstillstands hat im Falle der Kurve m die Laderdrehzahl
gemäß der Eigenart der Erfindung diesmal einen wesentlich höheren Wert als bei Motorvolldrehzghl
und I,6 kg/cm2 Ladedruck. Bei niedrigerem Höchstladedruck als 3 kg/cm2 wird dies
erfindungsgemäß vorgeschlagen. Anders ausgedrückt bedeutet dies, wie oben dargelegt,
daß bei niedrigerem Höchstladedruck als 3 kg/cm2 die Motorladerübersetzung mehr
als das 5- bis 6fache der üblichen beträgt. Bei Schleuderladern üblicher Dimensionen
erreicht sie z. B. ungewöhnliche Werte von weit über I : Ioo, wenn der Höchstladedruck
merklich kleiner als 3 kg/cm2 ist. Sie ist um so höher, je kleiner der Höchstladedruck
ist.
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Für jeden beliebigen Punkt Z des Drehzahlfeldes Fig. 3 ist das Streckenverhältnis.
(b + c)/c, welches auf der durch Z gehenden Geraden mit dem Parameter vb = const.
durch den Punkt Z abgeteilt wird, gleich denn Verhältnis der Motor- zur Hilfsgerätleistung.
Man sieht in Fig. 3, daß dieses Verhältnis unter Umständen größer ist, als es notwendig
wäre, z. B. wenn man die Schnittpunkte der Kurven m und ll mit der Geraden vb =
const. untereinander vergleicht. An solchen Betriebspunkten wird durch die erfindungsgemäß
vorgesehene Entspannungsleitung Luft abgeblasen.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, das Fahrzeug in Einhebelbedienung,
d. h. nach üblicher Begriffsformulierung, allein durch den (oder die) Leistungshebel
zu führen.
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Eine beispielsweise Ausführungsform und Anordnung der Bedienungsorgane
für diesen Fall zeigt Fig. 6.
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In dieser Figur kommt die Laderluft an der Stelle I vom Lader und
geht an der Stelle 2 zum Motor. Die Abblaseluft wird in der Entspannungsleitung
Q über das Abblaseventil L und durch die Leitung 3 an der Stelle 4 ins Freie abgeblasen.
II ist eine Schließfeder, G der Bedienungshebel der Abblasevorrichtung.
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Der Hebel G wird für diesen Fall erfindungsgemäß mit dem Gaspedal
7 gekuppelt, so daß jeder Gaspedalstellung eine bestimmte, durch den Entwurf gegebene
Stellung des Abblaseventils L entspricht. Das Gaspedal 7 bedient gleichzeitig über
die Stange 5 den Brennstoff, z. B. die Regelstange einer Einspritzpumpe.
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Erfindungsgemäß ist bei dieser doppelten Ankupplung ans Gaspedal die
Abblasevorrichtung bei Vollgasstellung noch zum Teil offen (s. die gestrichelten
Lagen).
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Unabhängig von der Ankupplung an das Gaspedal wird die Stellung der
Vorrichtung L erfindungsgemäß durch die Drehzahl der Abtriebswelle beeinflußt. Zu
dem Zwecke ist das Verbindungsgestänge vom Hebel G zum Gaspedal 7 an der Stelle
6 in an sich bekannter Weise nur in einer Richtung form- und kraftschlüssig.
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Die zusätzliche Beeinflussung erfolgt erfindungsgemäß mittels einer
durch die Abtriebswelle Io beispielsweise über eine biegsame Welle I6 angetriebenen
kleinen Hilfspumpe 9, die einen Kolben 8 steuert, der das Abblaseventil L über die
durch das Gaspedal bedingte jeweilige Stellung hinaus in Schließrichtung bewegt,
so daß es bei einer bestimmten, durch den Entwurf gegebenen Mindestdrehzahl der
Abtriebswelle Io voll geschlossen ist und nun bei allen über dieser Mindestdrehzahl
liegenden Abtriebsdrehzahlen geschlossen bleibt, wobei die überschüssige Flüssigkeit
der Hilfspumpe 9 durch ein zweckmäßig dimensioniertes Überströmventil I4 abströmen
kann.
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Diese Regelung eines drehzahlgesteuerten Vorgangs mittels einer Zahnradpumpe
ist im Prinzip in der Regeltechnik allgemein bekannt. Als Organ zur Einstellung
der Regeldrehzahl dient dabei üblicherweise ein einstellbarer oder auswechselbarer
Drosselquerschnitt I3.
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Der Einhebelbetrieb geht erfindungsgemäß im Falle der Verwendung eines
Verdrängerladers als Hilfsgerät wie folgt vor sich: i. Anlassen. Abblasevorrichtung
L offen. Der Lader beginnt gleichzeitig mit dem Motor zu drehen und bläst annähernd
drucklos ab. Wir befinden uns im Ausgangspunkt der Kurve 11 auf der Ordinate
(Fig.3).
2. Anfahren. Durch Gasgebung bewegt sich gleichzeitig das
Abblaseventil L in Schließrichtung. Der Lader wird teilbelastet, sein Druck und
das Motordrehmoment wachsen an. Die Laderdrehzahl sinkt ab, wobei die Motordrehzahl
sich nicht viel ändert (Anfangsverlauf der Kurve ll in Fig. 3). Gleichzeitig hat
sich das Fahrzeug in Bewegung gesetzt.
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3. Fahrbetrieb. Bei einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit wird die
Abblasevorrichtung durch die Hilfspumpe 9 ganz geschlossen. Damit ist der tiefste
Punkt der Kurve ll erreicht. Wenn nun weiter Gas gegeben wird, steigt die Laderdrehzahl
wieder an, gleichzeitig mit der Motordrehzahl. Der Ladedruck paßt sich ständig selbsttätig
dem Fahrwiderstand des Fahrzeugs an und folgt z. B. der Kurve ll in Fig. 4.
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Solange die Motoren die im vollständigen Einhebelbetrieb notwendige
hohe Kurzbelastung nicht vertragen, können Zwischenlösungen mit an sich bekannten,
beispielsweise halbautomatischen Untersetzungsgetrieben H (Fig. I) getroffen werden.
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Um bei der geschilderten Benutzung der Abblasevorrichtung L als Kupplungsersatz
eine Auskupplung gegebenenfalls auch nach Überschreiten der erwähnten Mindestgeschwindigkeit
zu ermöglichen, kann die Abblasevorrichtung L erfindungsgemäß unabhängig von den
beiden oben geschilderten Beeinflussungen während der Fahrt willkürlich beeinflußt
werden, vorzugsweise durch Entlastung des Öldrucks über dem Kolben 8. Dies kann
beispielsweise durch Öffnen des Überdruckventils I4 oder durch Betätigung eines
Hahnes I2 geschehen.
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Die aus den Organen I2, I3 und I4 überströmende Flüssigkeitsmenge
wird in üblicher Weise in den Flüssigkeitsbehälter I5 zurückgeleitet.
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Die willkürliche Beeinflussung der Abblasevorrichtung wird erfindungsgemäß
zweckmäßig mit der Betätigung des Ganghebels bei gleichzeitiger Gaszurücknahme verknüpft,
z. B. kann sie durch Niederdrücken eines Knopfes am Schalthebel erfolgen. Bei Freigabe
des Knopfes am Schalthebel wird dann die Drosselvorrichtung durch den Öldruck automatisch
wieder geschlossen, sofern die Abtriebsdrehzahl über der erwähnten Mindestdrehzahl
liegt.
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Auch bei Belassung der Rutschkupplung und des normalen Ganggetriebes
hat der Verbrennungsmotor gemäß den Vorschlägen der Erfindung große Vorteile.
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Bei Dieselmotoren ist es zweckmäßig, die Begrenzung der Regelstange
der Einspritzpumpe dem Ladedruck anzupassen. Es wird dadurch vermieden, daß der
Motor bei plötzlichem Gasgeben wegen Nachhinkens des Laders raucht.
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Die Höchstdrehmomentbeschränkung kann durch drehzahlabhängige Höchstbegrenzung
der Brennstoffpumpe erfolgen, wie bekannt, z. B. in Übereinstimmung mit der Kurve
ll oder m in Fig. 4.
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Bei Verwendung eines Verdrängerladers wird beim Bremsen des Abtriebs
der rückwärts drehende Lader einen erheblichen Unterdruck in der Aufladeleitung
hervorrufen. Dieser Unterdruck unterstützt vorteilhaft die Bremswirkung.
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Bei langzeitigem Teillastbetrieb ist die aufgebrachte Laderleistung
an sich geringer als beim üblichen Laderantrieb vom selben Höchstladedruck. Um auch
diese verbleibende Laderleistung zu ersparen, um beim Bremsen normale Verhältnisse
ohne Rückdrehen des Laders und manchmal schädliche Absaugung des Motors zu bekommen
und um eine erhöhte Fahrzeughöchstgeschwindigkeit zu erhalten, kann man erfindungsgemäß
den Lader oder Laderantrieb bei den genannten Betriebszuständen anhalten, ohne daß
dazu ein Auskuppeln des Laderantriebs notwendig wäre. Es genügt, ihn mittels einer
bekannten Bremsvorrichtung abzubremsen, z. B. mit einem Bremsband, oder einen Finger
in das Antriebsgetriebe des Laders eingreifen zu lassen. Dies kann erfindungsgemäß
in Abhängigkeit, z. B. bei Vergasermotoren vom Ladedruck vor dem Motor, bei Dieselmotoren
von der Stellung der Regelstange der Einspritzpumpe, geschehen oder auch willkürlich
durch äußeren Eingriff, in der Weise, daß der Lader angehalten wird, sobald das
notwendige Abtriebsdrehmoment ohne Aufladung des Motors erhalten werden kann. Es
ist dabei durch gleichzeitige Öffnung einer motorsaugrohrseitigen Klappe ins Freie,
z. B. gegebenenfalls der Vorrichtung L, dafür zu sorgen, daß der Motor aus der freien
Atmosphäre ansaugen kann.
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Fig. 7 zeigt eine beispielsweise, an sich bekannte Anhaltevorrichtung.
Auf der Hilfsgerätwelle C, die durch das Ritzel CC angetrieben wird, kann eine Schrägklauenmuffe
I8 gleiten, die z. B. durch den Steuerkolben 22 über die Feder 2I und über den Gleitschuhhebel
2o entweder in die linke oder in die rechte Grenzlage geschaltet wird. In der linken
Grenzlage dreht das Hilfsgerät frei mit; in der rechte greifen die zunächst abgleitenden
Klauen der federnd nach rechts drückenden Muffe I8 im Augenblick, wo das Hilfsgerät
bei seinem Drehrichtungswechsel nach Gaszurücknahme die Ruhelage passiert, in die
feststehenden Klauen I9 ein, und die Laderwelle ist angehalten. Die Betätigung des
Steuerkolbens 22 kann z. B. über ein Steuerventil 23 erfolgen, dem der Steuerdruck
über eine Leitung I7 zugeführt wird, z. B. von derselben Zahnradpumpe 9, die gemäß
Fig. 6 zur Steuerung des Abblaseventils dient.
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Bei Benutzung eines Hilfgeräts mit verdrängender Arbeitsweise, z.
B. eines Verdrängerladers, besteht eine einfache Möglichkeit, das Hilfsgerät anzuhalten,
erfindungsgemäß darin, daß seine Förderseite abgewürgt wird, d. h. daß seine Förderung
vollständig gesperrt wird. Bei einer Flüssigkeitszahnradpumpe als beispielsweises,
z. B. zusätzliches Hilfsgerät kann das z. B. durch Schließen eines Absperrhahnes
auf der Förderseite geschehen. Bei einem Verdrängerlader als hauptsächliches Hilfsgerät
kann die Absperrung mittels eines Absperrorgans in der Aufladeleitung erfolgen,
welches in diesem Falle erfindungsgemäß zweckmäßig als Dreiwegeorgan, z. B. als
Dreiwegeklappe
U (Fig. I), auszuführen wäre, um dem Motor bei abgesperrtem
Lader das Ansaugen aus der Atmosphäre zu ermöglichen.
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Eine beispielsweise Ausführung eines solchen Dreiwegeabsperrorgans
ist in Fig. 8 gezeigt. K ist der Lader, 24 die Förderleitung hinter dem Lader, U
das hier als Ventil ausgeführte Dreiwegeorgan, 26 die Leitung ins Freie, F die Aufladeleitung
zum Motor. Die ausgezogenen Pfeile entsprechen der Strömungsrichtung bei Auflade-
bzw. Abblasebetrieb, während die gestrichelten Pfeile der Strömungsrichtung bei
Leerlastbetrieb und beim Bremsen entsprechen.
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Bei Leerlastbetrieb oder beim Bremsen des Fahrzeugs kann man das Hilfsgerät
nicht durch Abwürgen auf der Druckseite anhalten, weil die Strömungsrichtung sich
umkehrt. Erfindungsgemäß erfolgt in diesen Fällen die etwaige Abwürgung auf der
normalen Saugseite des Hilfsgeräts, die in diesen Betriebszuständen zur Förderseite
wird.
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In Fig. 8 ist beispielsweise 27 ein solches Absperrventil auf der
normalen Saugseite 25 des Laders, welches den Lader von der freien Atmosphäre bei
28 abzusperren erlaubt.
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Erfindungsgemäß ist es gegebenenfalls zweckmäßig, die Betätigung des
Absperrorgans, z. B. des Organs 27, mit der des Bremspedals zu kuppeln, so daß das
Hilfsgerät beim Bremsen automatisch angehalten wird.
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Soll bei Benutzung eines Kreiselladers als Hilfsgerät die Abblasevorrichtung
L dazu dienen, ein eventuelles Pumpen zu verhindern, so kann sie erfindungsgemäß
automatisch durch das Maß der Luftgeschwindigkeit in der Aufladeleitung F, z. B.
an der Meßstelle W in Fig. I, gesteuert werden, so daß eine Geschwindigkeitserhöhung
im Sinne einer Schließung der Vorrichtung L wirkt, und umgekehrt.
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Eine beispielsweise Ausführungsform dieses Vorschlags ist in Fig.
9 dargestellt. Das Abblaseventil L wird von dem doppelseitig beaufschlagten Kolben
3I kraftschlüssig gesteuert. Die Rückholfeder II des Ventils ist nicht dargestellt.
Der Steuerkolben hat in bekannter Weise verschieden große Wirkflächen auf den beiden
Beaufschlagungsseiten. Die Luftgeschwindigkeit in der Aufladeleitung F an der Stelle
W ruft einen Druckunterschied zwischen einer dynamischen Druckmeßstelle 29 und einer
statischen Druckmeßstelle 3o hervor. Dieser Druckunterschied bewirkt ab einer gewissen
Geschwindigkeit die progressive Schließung des Abblaseventils L, und umgekehrt.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch
die Hinzufügung einer Turbine zur geschilderten Gesamtanlage. Diese Turbine treibt
in an sich bekannter Weise über einen Freilauf die Abtriebswelle an und wird erfindungsgemäß
durch die Luft des als Hilfsgerät vom Verteilungsgetriebe angetriebenen Motorladers
angetrieben, welche sowieso oder gemäß Anforderung der Turbine überschüssig geliefert
wird. Es bilden in dieser Weise Lader und Turbine zusammen eine pneumatische Leistungsübertragung
und stellen erfindungsgemäß ein Beispiel für ein mittelbar rückwirkendes Hilfsgerät
dar.
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Erfindungsgemäß wird die Turbine gegebenenfalls zusätzlich durch einen
Teil oder die Gesamtheit der Abgase angetrieben.
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Im Falle der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 5 dient der
mit der Abtriebswelle A verbundene Planetenträger P zusätzlich zur Aufnahme des
Turbinentreibmoments, indem er mit einem Zahnkranzrad EE fest verbunden ist. Dieses
wird seinerseits mittels eines Ritzels J durch die Turbine T angetrieben, gegebenenfalls
unter Zwischenschaltung einer Untersetzung DD.
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Die Turbine wird über die Leitung QQ vom Lader K mit Luft beschickt,
die durch den Leitapparat LL in die Turbine eintritt. Der letztere ist erfindungsgemäß,
beispielsweise mittels eines Hebels GG, regelbar.
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Erfindungsgemäß wird die Turbine vorteilhaft mit doppelter Beaufschlagung
entworfen, wie grundsätzlich bekannt. Der (Teil-) Leitapparat LL beaufschlagt dann
nur einen Teil des Turbinenläuferumfangs, und ein zweiter (Teil-)Leitapparat TT,
welcher über die Leitung FF mit Abgasen beschickt wird, beaufschlagt den Rest des
Turbinenumfangs. Der Leitapparat TT ist mittels eines Hebels N ebenfalls regelbar.
Der Hebel N schließt erfindungsgemäß den freien Abgasaustritt dadurch, daß er gleichzeitig
mit einer Drosselvorrichtung UU gekuppelt ist, die in der Abgasleitung FF hinter
der Turbinenabzweigung angeordnet ist. Im gleichen Maße gibt er den Abgasen den
Zutritt zur Turbine frei.
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Die beiden Turbinenleitapparate LL und TT sind in Fig. 5 nur schematisch
nebeneinander gezeichnet. In Wirklichkeit handelt es sich meist um einen einzigen,
in sich unterteilten Leitapparat.
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Die beiden Hebel GG und N sind erfindungsgemäß mit dem Gaspedal in
der nachfolgenden Weise verbunden.
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Der Gaspedalhub setzt sich aus drei Teilen zusammen. Der erste Teil
verläuft wie eingangs beschrieben. An seinem Ende ist die Brennstoffmenge bis an
ihre nach dem Ladedruck sich richtende Begrenzung gesteigert, und die Abblasevorrichtung
L ist noch teilweise offen. Während des zweiten Teils wird über den Hebel N die
Turbine von den Abgasen beaufschlagt. Während des dritten Teils wird über den Hebel
GG der Luftteilleitapparat LL der Turbine geöffnet, während sich die Abblasevorrichtung
L völlig schließt, wenn sie sich nicht nach Anfahren des Fahrzeugs bereits selbsttätig
durch die Hilfspumpe geschlossen hat.
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Die einzelnen Gaspedalhübe können auch in vertauschter Reihenfolge
oder willkürlich gleichzeitig oder mit teilweiser Überschneidung oder nebeneinander
vorgesehen werden.
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Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann infolge des hohen Turbinendrehmoments
bei Stillstand oder bei kleinen Drehzahlen der Turbine sowie infolge der wachsenden
Drehzahl von Lader und Motor bei ständig wachsender, sowohl luftals
abgasseitiger
Turbinenbeaufschlagung ein sehr hohes Fahrzeugabtriebsmoment bis zum Iofachen desjenigen
des unaufgeladenen Motors erzielt werden. Diese Ausführungsform der Erfindung ist
deshalb besonders vorteilhaft für Schwerlastwagen, Motortriebwagen und Motorlokomotiven.
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Bei Benutzung eines Schleuderladers wird in diesem Falle die Abblasevorrichtung
L fortgelassen. Ihr Zweck kann erfindungsgemäß von dem Turbinenleitapparat LL mit
übernommen werden. Durch eine solche Anordnung kann der Luftüberschuß des Schleuderladers
bei geringen Motordrehzahlen und hohem Motordrehmoment nutzbringend in der Turbine
verarbeitet werden.
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Man kann dabei gegebenenfalls den Schleuderlader erfindungsgemäß mit
der Turbine in einem einzigen Gehäuse vereinigen, wodurch Strömungsverluste vermieden
werden. Im selben Gehäuse kann erfindungsgemäß das Verteilungsgetriebe untergebracht
werden. Das Ganze tritt erfindungsgemäß an die Stelle des normalen Ganggetriebes
einschließlich der Kupplung und des Kupplungsgehäuses und ergibt eine schaltungslose
Übertragung mit Einhebelbedienung von hohem Wirkungsgrad, stark veränderlichem Abtriebsmoment
und sehr erheblicher Leistungssteigerung.