Antriebsanlage mit einer Brennkraftmaschine mit Aufladung Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanlage mit einer Brennkraftmaschine mit Aufladung, deren Ladegebläse an das Sonnenrad eines von der Brennkraft- maschine über den Planetenradträger angetriebenen Pla- netenradgetriebes angeschlossen ist und dessen Hohlrad auf den Abtrieb arbeitet.
Ein derartiger z.B. aus der deutschen Patentschrift 1 122 324 bekannter Antrieb des Ladegebläses gestattet durch eine hohe Aufladung im Bereich kleiner Drehzahlen eine erhebliche Leistungs- und Momentvergrösserung der sogenannten Differential- brennkraftmaschine. Diese erreicht beispielsweise bei einem Drittel der Nenndrehzahl das fast dreifache Nenn moment. Eine solche Differentialbrennkraftmaschine kann nur in Verbindung mit einem bei steigender Belastung drehzahldrückenden Abtrieb, d.h. mit einem drehzahldrückenden Getriebe seine Vorzüge nutzbar ma chen.
Da in vielen Fällen die rein mechanischen Getriebe ausscheiden, sollen hier lediglich hydrodynamische Ge triebe betrachtet werden. So ist in der oben genannten Patentschrift bereits vorgeschlagen worden, einer Diffe- rentialbrennkraftmaschine einen Strömungswandler nach zuschalten. Der dort gezeigte Strömungswandler mit radial innenliegendem Leitrad und radial aussenliegenden Pumpen- und Turbinenrädern scheidet jedoch bei hohen Motordrehzahlen wegen zu grosser Fliehkräfte der um laufenden Wandlerteile aus.
Anstelle dieses Wandlers einen solchen mit radial innenliegenden umlaufenden Teilen zu verwenden, bei dem die Fliehkräfte also gut beherrschbar sind, hat den Nachteil, dass ein solcher Wandler nicht die bei Triebfahrzeugen gewünschte drük- kende Charakteristik aufweist (d.h. dass er eine steigende Sekundärbelastung nicht an den Motor weitergibt). Zur Abhilfe dieses Nachteils dient, wie bekannt, ein Diffe- rentialwandlergetriebe, wie es im Zusammenhang mit einer Differentialbrennkraftmaschine bereits in der fran zösischen Patentschrift<B>1</B>264 983 vorgeschlagen worden ist.
Die dort gezeigte Getriebeausführung ist jedoch aufgrund der Wandlerausbildung wiederum nicht für hohe Motordrehzahlen geeignet. Der Austausch dieses Wandlers gegen einen für hohe Drehzahlen geeigneten Strömungswandler ergibt jedoch keine optimalen Ver hältnisse.
Hier setzt die Erfindung ein. Ausgehend von einer Antriebsanlage mit einer Brennkraftmaschine mit Aufla- dung, deren Ladegebläse an das Sonnenrad eines von der Brennkraftmaschine über den Planetenradträger angetrie benen Laderplanetenradgetriebes angeschlossen ist und mit einem mit dessen Hohlrad verbundenen, ein Verteil- planetenradgetriebe aufweisenden Differentialwandlerge- triebe, insbesondere für Fahrzeuge,
wird die Verwendung eines Strömungswandlers mit feststehendem Gehäuse und ein derartiger Anschluss des Verteilplanetenradgetriebes vorgeschlagen, dass die Hohlräder beider Planetenradge- triebe starr miteinander verbunden sind und dass der Planetenradträger des Verteilplanetenradgetriebes mit dem mechanischen Kraftweg des Differentialwandlerge- triebes und das Sonnenrad mit dem vorzugsweise mittels einer Bremse festsetzbaren Pumpenrad des Strömungs- wandlers verbunden ist,
wobei dessen Turbinenrad an die Antriebswelle über ein Zahnradgetriebe angeschlossen ist.
Das Differentialwandlergetriebe wird dabei zweck- mässig so angeschlossen, dass die grosse Übersetzung des Abtriebszweiges des Laderplanetenradgetriebes ins Schnelle weitgehend wieder rückgängig gemacht wird, so dass sich zum Antrieb auch ein schnellaufender Motor eignet. Trotzdem wird der Wandler mit verhältnismässig grosser Drehzahl angetrieben und kann daher verhältnis- mässig kleine Abmessungen erhalten, jedoch schaden diese hohen Drehzahlen dem vorgesehenen Strömungs- wandler ohne umlaufendem Gehäuse nicht.
Der An- schluss des Pumpenrades an das Sonnenrad bewirkt hierbei einen der Motordrehrichtung entgegengesetzten Drehsinn von Pumpe und Turbine, was jedoch durch ein umkehrendes Zahnradgetriebe wieder ausgeglichen wer den kann. Dieses kann zweckmässigerweise als ein mittels einer Bremse schaltbares Planetenradgetriebe ausgebildet sein, wobei vorzugsweise das Sonnenrad mit dem Turbi nenrad des Strömungswandlers, das Hohlrad mit der Abtriebswelle und der Planetenradträger mit der Bremse verbunden wird.
Die erwähnte Anschlussart des Differentialwandlerge- triebes an das Laderplanetenradgetriebe erweist sich auch dann als sehr vorteilhaft, wenn das Pumpenrad des Strömungswandlers abbremsbar ist. Bei angezogener Bremse wird hierbei der hydraulische Kraftweg ausge schaltet, so dass lediglich der mechanische Kraftweg wirksam ist. Dieser mechanische Gang ist gegenüber dem Abtriebsglied des Laderplanetenradgetriebes stark ins Langsame übersetzt, so dass ein drehzahlmässig gut brauchbarer mechanischer Gang erzielt wird.
Da das Pumpenrad des Strömungswandlers der Vorwärtsdreh richtung der Abtriebswelle entgegengesetzt umläuft, ist eine Drehrichtungsumkehr für den Rückwärtsgang nicht notwendig, dabei arbeitet der über den Strömungswand- ler gehende Kraftweg gegen den mechanischen Kraftweg. Zweckmässigerweise wird hierzu ein weiteres Planeten- radgetriebe vorgesehen, dessen Sonnenrad mit dem Tur binenrad des Strömungswandlers und dessen Planeten radträger mit dem mechanischen Kraftweg verbunden wird und dessen Hohlrad mit einer Bremse versehen wird.
Die Erfindung soll aber auch fertigungstechnische Vorteile eröffnen. Nach einer Weiterbildung können das Laderplanetenradgetriebe und das Verteilplanetenradge- triebe einander gleich ausgebildet und spiegelbildlich nebeneinander angeordnet sein. So kann z.B. auch ein gemeinsamer, entsprechend breiter Aussenkranz für bei de Getriebe dienen. Diesen Getrieben können ferner das als Umkehrgetriebe dienende Planetenradgetriebe und gegebenenfalls auch das weitere Planetenradgetriebe für den Rückwärtsgang gleich ausgebildet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Mit 1 ist ein Verbrennungsmotor bezeichnet, dessen Kurbelwelle 2 mit dem Planetenradträger 4 eines Lader planetenradgetriebes 3 verbunden ist. Die Planetenräder 5 kämmen mit dem Sonnenrad 6 und dem Hohlrad 7. Das Sonnenrad 6 treibt über ein Zahnradpaar 8/9 ein zur Aufladung des Motors 1 dienendes Ladegebläse 10 an. Das Hohlrad 7 ist mit dem Hohlrad 12 eines Verteilpla- netenradgetriebes 11 verbunden, dessen die Planetenrä der 13 tragender Planetenradträger 14 an die Abtriebs welle 16 angeschlossen ist und zugleich den mechani schen Kraftweg des Differentialwandlergetriebes bildet.
Dessen hydraulischer Kraftweg wird durch das Sonnen rad 15 und das über eine Hohlwelle 17 mit diesem verbundene Pumpenrad 19 eines ein ortsfestes Leitrad 21 in einem Gehäuse 21a aufweisenden Strömungswandlers 18 gebildet. Dessen Turbinenrad 20 ist mit einer Hohl welle 22 verbunden, auf der die Sonnenräder 24 und 30 zweier weiterer Planetenradgetriebe 23 und 29 befestigt sind. Das Hohlrad 27 des Planetenradgetriebes 23 ist mit dem Planetenräder 33 aufweisenden Planetenradträger 31 des Planetenradgetriebes 29 und dieser mit der Abtriebs welle 16 verbunden.
Der Planetenradträger 26 mit den Planetenrädern 25 und das Hohlrad 32 des Planetenrad getriebes 23 bzw. 29 sind mittels einer Bremse 28 bzw. 34 festsetzbar. Auch das Pumpenrad 19 des Strömungs- wandlers 18 ist abbremsbar, und zwar mittels einer Bremse 35.
Die Arbeitsweise dieser Antriebsanlage ist folgen de: Das Motordrehmoment an der Welle 2 wird im Planetenradgetriebe 3 auf den Antrieb des Ladegebläses 10 und des Differentialwandlergetriebes 11 bis 21 verteilt. Wenn an letzterem ein grösseres Moment verlangt wird, erhöht sich die Drehzahl des Ladegebläses 10 und damit die Aufladung des Motors 1, so dass dieser ein grösseres Moment abgibt. Auf diese Weise lässt sich bei sinkender Drehzahl der Welle 2 infolge steigender Belastung ein steigendes Motormoment erreichen.
Das Differentialwandlergetriebe 11 bis 21 arbeitet bei stillstehender Abtriebswelle 16 zunächst rein hydraulisch, d.h. das Pumpenrad 19 wird angetrieben, während der Planetenradträger 14 noch stillsteht. Weil dieser stillsteht, ist die Übersetzung zwischen dem (Antriebs-) Hohlrad 12 und dem Sonnenrad 15 ins Schnelle verhältnismässig gross, und zwar dreht sich dieses entgegengesetzt zum Hohlrad 12.
Das Pumpenrad 19 läuft also rasch um und erzeugt ein hohes Moment am Turbinenrad, so dass, falls für den Vorwärtsgang die Bremse 28 eingelegt ist, die Abtriebswelle 16 sich vorwärts zu drehen beginnt. Hier bei arbeitet das Planetenradgetriebe 23 als Umkehrgetrie be, wodurch die Drehrichtung des entgegengesetzt zur Vorwärtsdrehrichtung der Abtriebswelle 16 arbeitenden Turbinenrades 20 bei der Übertragung auf die Abtriebs welle 16 umkehrt wird. Mit steigender Drehzahl wird die Leistung zunehmend über den mechanischen Kraftweg 13, 14 und 16 übertragen.
Eine zweite Vorwärtsgangstufe wird durch Einlegen der Bremse 35 und Lösen der Bremse 28 erreicht; sie ist rein mechanisch, da das Sonnenrad 15 stillsteht. Falls zwischen dem Sonnenrad 24 und dem Turbinenrad 20 ein Freilauf vorgesehen wäre, könnte beim zweiten Vor wärtsgang die Bremse 28 eingelegt bleiben. Die gezeich nete Anordnung hat aber den Vorteil, dass bei eingeleg ten Bremsen 28 und 35 mit dem Wandler 18 hydrodyna misch gebremst werden kann.
Der Rückwärtsgang wird durch Anziehender Bremse 34 und Lösen der Bremse 28 und 35 eingelegt. Hierbei wird die Drehrichtung des Turbinenrades 20 bei der Übertragung auf die Abtriebswelle nicht umgekehrt.
Die Planetenradgetriebe 3, 11, 23 und 29 sind nach der Zeichnung gleich ausgebildet; sie weisen also gleiche Einzelteile auf.
Drive system with an internal combustion engine with supercharging The invention relates to a drive system with an internal combustion engine with supercharging, the charging fan of which is connected to the sun gear of a planetary gear drive driven by the internal combustion engine via the planetary gear carrier and whose ring gear works on the output.
Such a e.g. The drive of the supercharger known from German patent specification 1 122 324 allows a considerable increase in power and torque of the so-called differential internal combustion engine through high supercharging in the range of low speeds. This reaches, for example, almost three times the nominal torque at a third of the nominal speed. Such a differential internal combustion engine can only be used in conjunction with an output that depresses the speed with increasing load, i.e. Make use of its advantages with a speed-depressing gear.
Since in many cases the purely mechanical gearboxes are eliminated, only hydrodynamic gearboxes are considered here. For example, it has already been proposed in the above-mentioned patent to connect a flow converter after a differential internal combustion engine. The flow converter shown there with a radially inner stator and radially outer pump and turbine wheels, however, is ruled out at high engine speeds because of the excessive centrifugal forces of the converter parts running around.
Instead of using a converter with radially inner circumferential parts, in which the centrifugal forces can be easily controlled, has the disadvantage that such a converter does not have the pressure characteristic required for locomotives (i.e. that it does not have an increasing secondary load on the Motor passes). As is known, a differential converter transmission, as has already been proposed in connection with a differential internal combustion engine in French patent specification <B> 1 </B> 264 983, is used to remedy this disadvantage.
The transmission design shown there is, however, again not suitable for high engine speeds due to the converter design. The exchange of this converter for a flow converter suitable for high speeds does not, however, result in optimal conditions.
This is where the invention comes in. Starting from a drive system with an internal combustion engine with supercharging, the charging fan of which is connected to the sun gear of a supercharger planetary gear drive driven by the internal combustion engine via the planetary gear carrier and with a differential converter gear connected to its ring gear and having a distributing planetary gear, in particular for vehicles,
the use of a flow converter with a fixed housing and such a connection of the distribution planetary gear is proposed that the ring gears of both planetary gears are rigidly connected to one another and that the planet carrier of the distribution planetary gear with the mechanical power path of the differential converter gear and the sun gear with the preferably by means of a brake fixable impeller of the flow converter is connected,
whose turbine wheel is connected to the drive shaft via a gear transmission.
The differential converter transmission is expediently connected in such a way that the high speed ratio of the output branch of the supercharger planetary gear is largely reversed, so that a high-speed motor is also suitable for driving. In spite of this, the converter is driven at a relatively high speed and can therefore have relatively small dimensions, but these high speeds do not damage the intended flow converter without a rotating housing.
The connection of the pump wheel to the sun wheel causes the pump and turbine to rotate in the opposite direction to the direction of rotation of the motor, but this can be compensated for by a reversing gear drive. This can conveniently be designed as a switchable by means of a brake planetary gear, preferably the sun gear with the Turbi nenrad of the flow converter, the ring gear with the output shaft and the planet carrier is connected to the brake.
The aforementioned type of connection of the differential converter gear to the supercharger planetary gear also proves to be very advantageous when the pump wheel of the flow converter can be braked. When the brake is applied, the hydraulic force path is switched off, so that only the mechanical force path is effective. Compared to the output member of the supercharger planetary gear, this mechanical gear is greatly reduced to slow speed, so that a mechanical gear that is well usable in terms of speed is achieved.
Since the impeller of the flow converter rotates in the opposite direction to the forward direction of rotation of the output shaft, it is not necessary to reverse the direction of rotation for the reverse gear; the force path going over the flow converter works against the mechanical force path. A further planetary gear is expediently provided for this purpose, the sun gear of which is connected to the turbine wheel of the flow converter and the planetary gear carrier of which is connected to the mechanical power path and the ring gear of which is provided with a brake.
However, the invention is also intended to open up advantages in terms of manufacturing technology. According to a further development, the loader planetary gear and the distribution planetary gear can be designed to be identical to one another and be arranged in mirror image next to one another. E.g. a common, correspondingly wide outer rim is also used for both gear units. Furthermore, the planetary gear, which serves as a reversing gear, and optionally also the further planetary gear for the reverse gear can be designed the same as these gears.
An exemplary embodiment of the invention is shown in the drawing.
1 with an internal combustion engine is referred to, the crankshaft 2 is connected to the planet carrier 4 of a supercharger planetary gear 3. The planet gears 5 mesh with the sun gear 6 and the ring gear 7. The sun gear 6 drives a charging fan 10 which is used to charge the motor 1 via a gear pair 8/9. The ring gear 7 is connected to the ring gear 12 of a distribution planetary gear transmission 11, the planetary gear carrier 14 of which carries the planetary gears 13 is connected to the output shaft 16 and at the same time forms the mechanical power path of the differential converter gear.
Whose hydraulic power path is formed by the sun wheel 15 and the through a hollow shaft 17 connected to this pump wheel 19 of a stationary stator 21 in a housing 21 a having flow converter 18. Whose turbine wheel 20 is connected to a hollow shaft 22 on which the sun gears 24 and 30 of two further planetary gears 23 and 29 are attached. The ring gear 27 of the planetary gear train 23 is connected to the planetary gear carrier 31 of the planetary gear train 29, which has planetary gears 33, and is connected to the output shaft 16.
The planetary gear carrier 26 with the planetary gears 25 and the ring gear 32 of the planetary gear 23 and 29 can be fixed by means of a brake 28 and 34, respectively. The pump wheel 19 of the flow converter 18 can also be braked, specifically by means of a brake 35.
The operation of this drive system is as follows: The engine torque on the shaft 2 is distributed in the planetary gear 3 to the drive of the supercharger 10 and the differential converter gear 11 to 21. If a larger torque is required at the latter, the speed of the supercharger 10 and thus the supercharging of the motor 1 increases, so that it delivers a larger torque. In this way, when the speed of the shaft 2 falls, as a result of the increasing load, an increasing motor torque can be achieved.
When the output shaft 16 is at a standstill, the differential converter transmission 11 to 21 initially operates purely hydraulically, i.e. the pump wheel 19 is driven while the planet carrier 14 is still stationary. Because the latter is at a standstill, the speed ratio between the (drive) ring gear 12 and the sun gear 15 is comparatively large, namely the latter rotates in the opposite direction to the ring gear 12.
The pump wheel 19 therefore rotates quickly and generates a high torque on the turbine wheel, so that if the brake 28 is engaged for the forward gear, the output shaft 16 begins to rotate forwards. Here at the planetary gear 23 works as a reverse gear be, whereby the direction of rotation of the opposite to the forward direction of rotation of the output shaft 16 working turbine wheel 20 is reversed in the transmission to the output shaft 16. With increasing speed, the power is increasingly transmitted via the mechanical power path 13, 14 and 16.
A second forward gear is achieved by engaging the brake 35 and releasing the brake 28; it is purely mechanical, since the sun gear 15 is stationary. If a freewheel were provided between the sun gear 24 and the turbine wheel 20, the brake 28 could remain engaged in the second forward gear. However, the arrangement shown has the advantage that when the brakes 28 and 35 are inserted, the converter 18 can be used for hydrodynamic braking.
Reverse gear is engaged by applying brake 34 and releasing brakes 28 and 35. Here, the direction of rotation of the turbine wheel 20 is not reversed when it is transmitted to the output shaft.
The planetary gears 3, 11, 23 and 29 are designed the same according to the drawing; so they have the same individual parts.