DE2166366A1

DE2166366A1 - Schaltgetriebe

Info

Publication number: DE2166366A1
Application number: DE2166366*A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus Laing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-06-15
Filing date: 1971-05-21
Publication date: 1974-02-21
Also published as: GB1366655A; GB1366653A; JPS4939097B1; DE2166363B2; DE2166367A1; GB1366658A; GB1366660A; GB1366659A; GB1366654A; GB1366652A; DE2125390A1; US3996477A; DE2166365A1; DE2166364A1; GB1366656A; DE2166363C3; DE2125390B2; DE2166362A1; FR2095276B1; DE2166361A1

Description

Patentanmeldung P il 66 366.1 DK 6921/6*-?

Dr. W. PFEFR

PATb"NT/.r-¹ ·'■ /· ' τ

8 MONC Λ 40

UNGERCRS .Vi. 25

Nikolaus Lalng TELEFON 333626

Aldlnqen bei Stuttgart

Schaltgetriebe

Die Erfindung bezieht sich auf ein -Schaltgetriebe für Wärmekraftmaschinen zum Antrieb von Fahrzeugen.

Die WeirmekraftiUiischine· besteht aus einem rotierenden Verdampfer, einer Entcparinungsmaschir.e, einem rotierenden Kondensator und einer Wärmequelle.

Planetengetriebe für Krajftfahrzeunaatriebo zur automatischen Drehmomentenv/andlung und Drehiricrnentroversieruncj &ind bekannt.

Sie werden für Kraftfahrzeugn-iotoren mit rolc-.t.i.v niedriger Höchstdrehzahl von ungefähr Cooo Umdrehungen /min. bei einer Drehmcmentwcjricilung

von etwa 1 : 4 eingesetzt.

T.11 C4egenf3s.t;? dazu betrifft die Erfindung ein Schaltgetriebe für eine relativ hochtourige Wärmekraftmaschine zur Drebzahlw£a;Jlung ujkI -Reversierung ohne daß v/ährend der Schali.phase da:-; übertraaende Drelunoment Null wild.

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Die hohe Drehzahl der Wärmekraftmaschine ist dabei bedingt durch den Einsatz rotierender Wärmetauscher, die durch dan Reaktionsdrehno^.en des umlaufenden Gehäuses der Expansioiumasclij i:e angetrieben verden. Da das Antriebsmo^ent der Wärmetauscher relativ klein ist, ergibt sich Lei vorgegebener Leistung der Maschine eine hohe

Wellendrehzahl.

Daher erfordert die Maschine zur übertragung des Drehmomentes auf die Antriebsräder ein Getriebe mit entsprechend hoher Untersetzung. Erfindungsgemäß wird eine erste Reduzierung der Drehzahl um einen festen Faktor durch eine

erste, nicht schaltbare Untersetzungsstufe bewerkstelligt. Diese Untersetzungsstufe ist ein " Planetengetriebe bestehend aus Sonnenrad,

Planetenrädern und Planetenradträger und fester! Hohlrad.

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Dio Abs Lui.'ung uikI Reversierung des Drehmomentes der ernten Stufe erfolgt durch eine zweite schaltbare" Getriebestufe.. DiCf-:G Stufe besteht aus Sonnenrad, den PlanetenräcU;rn, einem }?3anetünrac1träcjftr, einem Hohlrad sowie einer, als Kohlracl\/i.-ille ausgebildeten Abtriebswelle, welche die Antriebe. welle koaxial umschließt.

Die Übertragung des DreJimomenteG vom Sonnenrad der zweitem Stufe auf die hohle Abtriebswelle erfolgt dabei unter Zwischenschaltung zweier Freilaufkupplungen/ wobei die eine bei Drehung im Uhrzeigersinn und die andere bei Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn sperrt.

Der Schaltvorgang erfolgt durch Betätigung zweier Bremr.cn, welche den Planetenradträger bzw. das Hohlrad der zweiten Stufe fest an das Gehäuse der Maschine koppeln.

Der erste Gang wird eingelegt, in dem das Hohlrad der zweiten Stufe durch die zugehörige Bremse blockiert und das Drebmon'oi' über den nicht blockierten Planetenradträger und die eine Freilaufkupplung auf die Abtriebshohlwelle übertragen w.U.u. Der zweite Gang wird eingelegt, durch öffnen beider Bremsen, wobei die Drehmomentübertragung dadurch erfolgt, daß die beiden Freilaufkupplungen sich gegenseitig blockieren, infolge der beim Schaltvorgang zunächst stattfindenden entgegengesetzten Relativdrehung zwischen Planetenradtreiger und Iiohlrad.

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Nach erfolgter Blockierung drehen sich Planetenradträger und Hohlrad gleichsinnig und treiben die hohle Abtriebswelle an. Die Drehzahl des Sonnenrades der zweiten Stufe ist dabei gleich mit der Ausgangsdrehzahl der ersten Getriebestufe.

Der Rückwärtsgang wird im Gegensatz zum Vorwärtsgang dadurch eingelegt, daß anstelle des Hohlrades der Planetenradträger blockiert wird, während das Hohlrad frei rotiert. Das Hohlrad wird von den zugehörigen Planetenrädern entgegen der beim Vorwärtsgang realisierten Drehrichtung angetrieben.

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Die Erfindung soll anhand von Figuren erläutert und näher beschrieben werden.^v

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Triebwerk in einem Schnitt durch die Längsachse.

Figuren 2 a bis 2 c zeigen das Getriebe in verschiedenen Schaltstellungen.

Im erfindungsgemä/Jen Triebwerk entsprechend Figur 1 wird der Wärmeträger in Rohren 121 des Verdampfer-Wärmetauschers verdampft, gelangt in die Verdrängermaschine 2 und nach der Entspannung in Rohre 31 des ringförmigen Kondensator-Wärmetauschers 3. Die Elemente 1, 2 und 3 werden durch ein

umlaufendes GEhäuse 4 getragen, welches mit einer hohlen Welle 41 eine Einheit bildet, die im stationären Gehäuse über die Lager 61 und 62 gelagert ist. Die Baugruppe, bestehend aus:

Verdampfer-Wärmetauscher 1,
Verdrängermaschine 2,
Kondensator-Wärmetauscher 3, umlaufendem Gehäuse 4,
hohle Welle 4ΐ,

let als rotierende Einheit ausgebildet und im stationären Gehäuse 6 gelagert. Das Drehmoment der Verdrängermaschine

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wird durch eine Magnetkupplung 8 und die Welle 81 auf daa Getriebe 7 übertragen. Die Wärmequelle 9 versorgt den Verdampfer-Wärmetauscher 1 mit Wärme- und besteht aus einem ölbrennerkopf '91, einer Luftregeleinrichtung 92, einem Latentspeicherkörper 93, einem Ringventil 94 und einer Isolation 95 und 96.

Die Hagnetkupplung β besteht aun einem ersten magnetischen Polring 82 mit zum Luftspalt konvexer Oberfläche, der auf

* der Welle 21 der Verdrängermaschine 2 angeordnet ist, einer magnetisch durchlässigen kreisrinnenförmigen Trennwand 83 und einem konvexen permanentmagnet!sehen Polring 84, der euf der Welle 81 befestigt ist. Zum Verbrennungsraum 11 iat das umlaufende Gehäuse 4 mit einer Isolierschicht 42 und einem Strahlungsreflektor 43 ausgebildet. Das Innere des umlaufenden Gehäuses 4, dessen Wandbereich 44 durch die magnetisch durchlcicnige Trennwand 63 mit dem übrigen Gehäuse verbunden ist, kommuniziert mit den axial verlaufenden, einseitig geschlossenen

ψ Rohren 121 und 31 und ist nach außen hin hermetisch abgedichtet. Die Wärmetauscher 1.und 3 weisen annähernd radial verlaufende ■ Rippen 13 und 32 auf, zwischen denen die Gase-durch Reibung nach außen geschleudert werden, so daß die Wärmetauscher 1 und gleichseitig als Ventilatoren dienen. Die Wärmeenergie wird wahlweise vom ölbrenner 911/92 oder vom Sekundärspeicherkörper 9: zur Verfügung gestellt. Der Stator 63 eines Anlaßelektromotore versetzt den Rotor 411 und damit das umlaufende Gehäuse 4 in Rotation, Die wärmetauscher 1 und 3 fördern Luft, die das Triebwerk durch den ovalen Ringspalt 64 verläßt.

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BAO

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Die vom Vordampor-Wärmetauecher 1 angesaugte Luft mischt nich im ölbrennerkopf 91 mit dem Kraftstoffnebel der Düse 911. Das Gemisch 'wird einmalig durch eine nicht gezeigte Zündkerze gezündet, die Luftmenge durch die Luftregeleinrichtung 92 vorgegeben, die heißen Verbrennungsgaee durchsetzen dun Vordampfer-Wärmetauscher 1 und strömen danach durch das Ringvontil entsprechend dem Pfeil 111. In den Rohren 12 befindet sich Wärmeträger in flüssiger Form, der verdampft und in beschriebener Weise der Verdrängermaschine 2 zugeleitet wird. In den Rohr««) 31 erfolgt die Kondensation des bei der Expansion abgekühlten Wärmeträgergaces, wodurch die gemäß Pfeil 35 angesaugte Luft erwärmt wird und gemäß Pfeil 351 den Wärmetauscher verläßt. Der Kondensator-Wärmetauscher 3 ist aun dem umlaufenden Gehäuse hin breiter werdenden Rippen 32 aufgebaut. Die Vergrößerung erfolgt in der Weise, daß die Geschwindigkeitsverteiltmg im Ansaugluftstrom gemäß den Pfeilen 35 annähernd konstant ist. Der Abstand dar Rippen 32 voneinander ist umso größer, je größer die radiale Erstreckung der Rippen ist.

Im Ringraum 45 sammelt sich das Kondensat des Wärmeträger.«} und wird durch eine nicht gezeigte Pumpe wieder in die Rohre 12 hiiieingeleitet. Das Drehmoment der Verdrängermaschine 2 wird über die PoIringe 82 und 84 aus permanent- oder Elektromagneten auf das Getriebe 7 übertragen. Das Drehmoment der Verdrängermaschine 2 bewirkt gleichzeitig den Antrieb des umlaufenden Gehäuses 4 in entgegengesetzter Richtung, so daß bei Erreichung einer vorgegebenen Mindestdrehzahl der elektrische Anlassei.-stator 63 ausgeschaltet werden kann. Mit zunehmendem Drehmoment erhöht sich der Leistungsbedarf des Dampfkreislaufes. Da das

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umlaufende Gehäuse 4 durch dan Reaktion-drehmome^t der Verdrängermaschine 2 angetrieben wird,-erfolgt Jn erst ei Näherung eine automatische Anpar-sung von Brennluftmengo und Kondensatorluftmcnge an die Erfordernisse do.s "Dampf kreislauf as in Abhängigkeit vom üb^r die V'clj.e 81 abgegebenen Drehmoment. Bei Leerlaufbetrieb wird ddc Welle blockiert. Die gesamte von der Verdrängermaschine^ abgegebene Leistung wird dann zum Antrieb der Wärmetauscher I und 3 verbraucht. Die Leistung der Maschine wird so bemessen, wie t sie zur Erreichung der vorgegebenen Fahrzeughöahr.tgenchvind.i.g·- keit erforderlich ist.

Das dem Getriebe 7 zugeführte Drehmoment wird über Planetengetriebe dem Tellerrad (71) zugeleitet, welches mit dem Zahnrad (72) fest verbunden ist. Dieses treibt das Zahnrad (73) an, welches mit den Rädern des Fahrzeuges über die Welle (74) gekoppelt ist.

^ Figur 2a zeigt das Getriebe 7 des Triebwerkes aus Figur bei eingeschaltetem Rückwärtsgang. Die schnell laufende Welle (81) trägt einen Zahnkranz (75) der Planetenrc'der (751) antreibt, die auf dem Planetenradträger (752) angeordnet: ßind und ein Sonnenrad (753) tragen. Auf dem rianetenradträger (76) befinden sich Planetenräder (761), die ein Drehmoment, auf das Hohlrad (77) übertragen. Von dort aus wird dar. Drehmoment mittels der Freilaufkupplung (771) auf die hohle Abtriebsve}Ie (772) und von dort aus auf ein nicht gezeigtes Kegelrad übertragen, welches das Tellerrad (71) antreibt.

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Durch eine Bremseinrichtung (772) wird der Planetenradträger (76) blockiert. Der durch Pfeil gekennzeichnete Kraftfluß bewirkt eine Untersetzung von etwa 1 : 6.

Figur 2. b'zeigt das Getriebe bei eingelegtem zv;eitem Gang. Der Planetenradträger (76) ist nicht blockiert, so daß er mit umläuft und den Freilauf (781) sperrt, viährend dar Freilauf (771) durch das Reaktionsdrehmoment des Kohlradcr; (77) ebenfalls'blockiert wird. Dieser Schaltzustand entspricht einem Untersetzungsverhültnis von etwa 1 : 3.

Figur ^ c zeigt das Getriebe im Vorwärtegang. Die Bremseinrichtung (773) arretiert das Hohlratl (77) , so daß der Abtrieb über den blockierten Freilauf (781) erfolgt. Die Funktion des Getriebes besteht also darin, daß im ersten Gang die Bremseinrichtung (763) eingerückt ist, im zweiten Gang beide Bremseinrichtnngen frei sind und im Rückwärtsgang die Bremseinrichtung (762) eingerückt ist. Im Leerlauf sind beide Bremseinrichtungen betätigt. *Die Bremseinrichtung können als mechanische-, pneumatische- oder hydraulische Bremsen aber auch als magnetische Bremsen ausgebildet sein.

Da die Verdrängermaschine (2) im Leerlauf das höchste Drehmoment hat, erfolgt der normale Fahrbetrieb im direkten Gang geinciß Figur 2 b. Nur. bei Fahrzeugmanövern mit extremem Drehntomentbedarf wird auf den ersten Gang heruntergeschaltet.

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Wl?-Γ /.nofine/ηηί BAD ORIGINAL

Claims

Ansprüche

Schaltgetriebe, für Kraftfal.irzcugantrieb zur v-ihJ baren Drehmoiuontcnwandlung und r.nvcrs.i erunq nines bei hohor

Drehzahl eingespeisten Drethir.oi.\Gnr.ci; ir.it. einer (ständig eingescha] teton ernten) Untf.-r^et/uncjsr.iufe, bestehenc? aus einem mit dem Gehäuse fest verbuncJone-n KoIiLj ad (754) und Planotenrädern (751), die auf einem planetcnr·?·:;-träger (752) gelagert sind, sowie einer zweiten scka.lt--

™ und reversierbaren Untersctsung.cstufe, Ijestebe^d aus PlanetenradtrHger (76) und einem Hohlrad (77) , die unabhängig voneinander durch zwei Bremsen (7G2, 773) fest an das Gehäuse gekoppelt werden können, sowie aus Planetenrädern (7G1) dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (772) des zweiten Planetengetriebe;-, zur AntriebBweile ( 8Ί) koaxial ausgebildet ist und ü'ber zwei gegenläufige Freilaufkupplungen (771, 781) mic den Hohlrad (772) und/oder dem Planetenträger (76) des zweiten

ψ Planetengetriebes verbunden werden kann, v/obei der ersle Gang eingelegt wird, in dem durch Schließen der Brtm.se (773) und öffnen der Bremse (7G2) die Freilaufkupplung (781) gesperrt, während die Freilaufkupplung (771) geöffnet wird, wobei der zweite Gang eingelegt wird, in dem durch tfltfner. beider Bremsen (773, 762) beide Freiläufe (771, 781) gesperrt werden, wobei der Rückwärtsgang eingelegt: wird, in • dem durch Schließen de;: Br ein nc (7G2) und öffnon der Picrr^-e (773) der Freilauf (771) gesperrt und der Freilauf (731.)

409808/0533 goMffPvt wird.

_BAD

216G366

- .11 -
2. Schaltgetriebe für Kraftfahrzeugantrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch Schließen beider Bremsen die Abtriebswelle (772) blockiert wird.
3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß Antriebswelle und /Jdtriebi.v.-clJedes Getriebes auf derselben Seite liegen.

BAD λ
4 09808/0533

eerseife