Die vorliegende Erfindung betrifft ein Turbo-Compound-System, das heißt ein System in einem Antriebsstrang, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Verbrennungsmotor zum Antrieb des Antriebsstrangs, in dessen Abgasstrom eine Abgasnutzturbine angeordnet ist. Die Abgasnutzturbine kann beispielsweise im Abgasstrom vor oder hinter der Abgasturbine eines Abgasturboladers angeordnet sein. Mittels der Abgasnutzturbine wird dem Abgas des Verbrennungsmotors Energie entzogen und in mechanische Energie beziehungsweise in Antriebsleistung umgesetzt. Diese dient dann dem zusätzlichen Antrieb der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors, in der Regel dessen Kurbelwelle. Derartige Turbo-Compound-Systeme sind bekannt. So beschreibt die EP 0 751 027 Bl die Anordnung einer hydrodynamischen Kupplung in einem solchen Turbo- Compound-System, um die aus dem Abgas des Verbrennungsmotors gewonnene Energie von einer Abgasnutzturbine auf die Kurbelwelle zu übertragen. Die hydrodynamische Kupplung umfasst dazu ein Pumpenrad und ein Turbinenrad, welche einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um

Drehmoment vom Pumpenrad auf das Turbinenrad zu übertragen. Mit der

Abgasnutzturbine ist dabei ein Getriebe gekoppelt, welches als Stirnradgetriebe, umfassend zwei Zahnräder, ausgeführt ist. An das Pumpenrad ist ein Zahnrad angeschlossen, welches mit einem Zahnrad der Turbinenwelle der Abgasturbine kämmt. Mit dem Turbinenlaufrad ist eine Abtriebswelle drehfest verbunden, welche einen zentralen Betriebsmittelzufuhrkanal aufweist, mittels dem

Arbeitsmedium dem Arbeitsraum zugeführt werden kann. Gleichzeitig wird dosiert ein Teilstrom zur Schmierung einer Lageranordnung, auf der sich das Pumpenrad abstützt, abgezweigt. Allgemein nachteilig an derartigen Stirnradgetrieben sind die im Betrieb auftretenden relativ hohen Radialkräfte, welche hohe Ansprüche an die Lagerung der miteinander kämmenden Zahnräder stellen. Dies ist beim Einsatz in Turbo- Compound-Systemen mit schnell drehenden Abgasturbinen besonders nachteilig. Weiterhin sind mit kleinbauenden Stirnradgetrieben nur relativ niedrige

Übersetzungen realisierbar, sodass die miteinander kämmenden Zahnräder relativ großbauend ausgeführt werden müssen. Schließlich müssen bei Stirnradgetrieben die miteinander über die Stirnräder in Triebverbindung stehenden Wellen stets parallel zueinander angeordnet sein. Dies wiederum führt zu einem größeren Bauraum eines solchen Getriebes.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Turbo-Compound- System anzugeben, welches gegenüber den Ausführungsformen gemäß dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere soll der Raumbedarf eines solchen Turbo-Compound-Systems verringert werden. Gleichzeitig soll eine optimale und effektive Schmierung der Lageranordnung des Getriebes des Turbo-Compound- Systems sichergestellt werden.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Turbo-Compound-System mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind

vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.

Ein erfindungsgemäßes Turbo-Compound-System, insbesondere eines

Kraftfahrzeugs, umfasst einen Verbrennungsmotor, der eine Abtriebswelle aufweist sowie eine Abgasnutzturbine, die im Abgasstrom des

Verbrennungsmotors angeordnet ist und ein Laufrad aufweist, das drehfest auf einer Turbinenwelle gelagert ist. Die Abgasnutzturbine steht dabei über ein Übersetzungsgetriebe in einer Triebverbindung mit der Abtriebswelle des

Verbrennungsmotors, um Antriebsleistung über das Übersetzungsgetriebe auf die Abtriebswelle zu übertragen. Weiterhin ist eine hydrodynamische Kupplung vorgesehen, die ein Pumpenrad und ein Turbinenrad aufweist, welche miteinander einen torusförmigen, über einen Zulauf mit Arbeitsmedium befüllbaren

Arbeitsraum ausbilden, um Drehmoment hydrodynamisch vom Pumpenrad auf das Turbinenrad zu übertragen. Dabei ist zumindest ein Zahnrad des

Übersetzungsgetriebes mit Arbeitsmedium der hydrodynamischen Kupplung geschmiert. Das Übersetzungsgetriebe ist ferner in einer Triebverbindung zwischen der hydrodynamischen Kupplung und der Abgasnutzturbine angeordnet.

Erfindungsgemäß ist das Übersetzungsgetriebe als Planetengetriebe ausgeführt, umfassend ein Sonnenrad, wenigstens ein Planetenrad und ein Hohlrad, welche im Eingriff miteinander stehen. Das eine Planetenrad oder eine Vielzahl von

Planetenrädern ist auf einem Planetenträger gelagert. Im Planetenträger ist ein Schmiermittelkanal zum Schmieren wenigstens des Sonnenrades, Hohlrades und/oder zumindest des einen Planetenrades oder der mehreren Planetenräder mit Arbeitsmedium angeordnet.

Mit Vorteil ist das Pumpenrad oder Turbinenrad drehfest auf einer Eingangswelle gelagert. Dabei ist der hydrodynamischen Kupplung und dem

Übersetzungsgetriebe eine gemeinsame Arbeitsmediumzufuhr zugeordnet, welche in der Eingangswelle angeordnet ist und strömungsleitend mit dem Zulauf der hydrodynamischen Kupplung verbunden oder verbindbar ist. Über die gemeinsame Arbeitsmediumzufuhr kann somit Arbeitsmedium dem Arbeitsraum der

hydrodynamischen Kupplung zugeführt und gleichzeitig die Lager des

Planetengetriebes und vorzugsweise die Planetenradlager optimal geschmiert werden. Hierdurch wird die Lebensdauer eines solchen Turbo-Compound-Systems erheblich gesteigert.

Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch erläutert werden.

Es zeigen: Figur 1 einen prinzipiellen Aufbau der Triebverbindung zwischen der

Abgasnutzturbine und der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors; Figur 2 eine Ausführungsform gemäß der Figur 1 mit zusätzlichem

Abgasturbolader;

Figur 3 eine bevorzugte Ausführungsform einer hydrodynamischen Kupplung des Turbo-Compound-Systems.

In der Figur 1 ist ein Antriebsstrang zwischen einer Abgasnutzturbine 3 und einer Abtriebswelle 2, beispielsweise eine Kurbelwelle, eines Verbrennungsmotors 1 gezeigt. In Leistungsübertragungsrichtung von der Abgasnutzturbine 3 zum Verbrennungsmotor 1 sind ein Übersetzungsgetriebe 8 sowie eine

hydrodynamische Kupplung 4 hintereinander angeordnet. Die hydrodynamische Kupplung 4 umfasst ein Pumpenrad 5 sowie ein Turbinenrad 6, die einen

Arbeitsraum 7, in dem sich eine hydrodynamische Kreislaufströmung ausbilden kann, begrenzen. Dabei ist vorliegend das Pumpenrad 5 drehfest mit einer Eingangswelle 11 und das Turbinenrad 6 ebenfalls drehfest mit einer

Ausgangswelle 10 der hydrodynamischen Kupplung 4 verbunden. Letztere steht hier über ein Zahnradpaar in Triebverbindung mit der Abtriebswelle 2 des

Verbrennungsmotors 1. Von Vorteil ist es, wenn die hydrodynamische Kupplung 4 als regelbare Kupplung ausgeführt ist. Erfindungsgemäß ist das Übersetzungsgetriebe 8 als Planetengetriebe, umfassend ein Sonnenrad 12, zwei Planetenräder 13 sowie ein Hohlrad 14 ausgeführt.

Natürlich ist es denkbar, dass anstelle der beiden dargestellten Planetenräder 13 auch weniger oder mehr Planetenräder vorgesehen werden. Zur Lagerung der Planetenräder 13 ist ein Planetenträger 15 vorgesehen, welcher drehfest mit der Eingangswelle 11 verbunden ist und die Sekundärseite des Übersetzungsgetriebes 8 ausbildet. Der Planetenträger 15 könnte auch von der Eingangswelle 11 ausgebildet werden.

Auf der Primärseite des Übersetzungsgetriebes 8 ist das Sonnenrad 12 mit einer Turbinenwelle 9, auf der ein nicht gezeigtes Turbinenlaufrad drehfest angeordnet ist, drehfest verbunden.

Im vorliegenden Fall ist das Hohlrad 14 festgesetzt, was jedoch nicht zwingend ist. Die Arbeitsweise des gezeigten Antriebsstrangs ist die folgende: Das aus dem Verbrennungsmotor 1 austretende Abgas beaufschlagt das Turbinenlaufrad der Abgasnutzturbine 3, wodurch Antriebsleistung über die Turbinenwelle 9 auf das Sonnenrad 12 übertragen wird. Die mit dem Sonnenrad 12 und dem Hohlrad 14 kämmenden Planetenräder 13 übertragen die Antriebsleistung über den

Planetenträger 15 und die Eingangswelle 11 auf das Pumpenrad 5. Bei einer Befüllung des Arbeitsraumes 7, vorzugsweise bei einer Vollbefüllung, wird

Drehmoment beziehungsweise Drehleistung der Eingangswelle 11 über das

Turbinenrad 6, die Ausgangswelle 10 und das Zahnradpaar auf die Abtriebswelle 2 des Verbrennungsmotors 11 übertragen.

In der Figur 2 ist der Gegenstand aus Figur 1 gemäß einer Weiterbildung dargestellt. Dabei sind im Wesentlichen die gleichen Bauelemente mit denselben Bezugszeichen versehen. Zusätzlich zu der Abgasnutzturbine 3 ist eine Abgasturbine 17 eines

Abgasturboladers 16 vorgesehen, welche in Strömungsrichtung des Abgases gesehen der Abgasnutzturbine 3 vorgeschaltet ist. Somit beaufschlagt das aus dem Verbrennungsmotor 1 austretende Abgas zuerst die Abgasturbine 17. Das aus der Abgasturbine 17 austretende oder an dieser vorbeiströmende Abgas wird der Abgasnutzturbine 3 zugeführt. Mit der Abgasturbine 17 steht ein

Frischluftverdichter 18 des Abgasturboladers 16 in Triebverbindung, um einen aus der Umgebung angesaugten Luftstrom zu verdichten und dem Verbrennungsmotor 1 zu dessen Aufladung zuzuführen.

Wie man in den Figurenl und 2 erkennt, sind, die Ausgangswelle 10, die

Eingangswelle 11 sowie die Turbinenwelle 9 zueinander konzentrisch angeordnet. Dies muss jedoch nicht zwingend der Fall sein.

In der Figur 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der hydrodynamischen

Kupplung 4 des erfindungsgemäßen Turbo-Compound-Systems in einem

Axialschnitt durch die Drehachse der hydrodynamischen Kupplung 4 gezeigt. Auch hier sind die gleichen Bauelemente mit denselben Bezugszeichen wie zuvor versehen.

Wie man in der Figur 3 erkennt, ist sowohl in der Ausgangswelle 10 als auch in der Eingangswelle 11 jeweils eine Axialbohrung eingebracht. Letztere oder beide dienen als gemeinsame, der hydrodynamischen Kupplung 4 sowie dem

Übersetzungsgetriebe 8 (siehe Figur 1 und 2) zugeordnete Arbeitsmediumzufuhr 19. Natürlich könnte die Axialbohrung ausschließlich in der Ausgangswelle 10 oder der Eingangswelle 11 eingebracht sein, oder nur eine der beiden Bohrungen zur Arbeitsmediumzufuhr genutzt werden. Im vorliegenden Fall sind die

Ausgangswelle 10 und die Eingangswelle 11 konzentrisch zueinander angeordnet, wobei deren einander zugewandte Flächen einen Spalt bilden. So kann ein

Teilstrom aus der Arbeitsmediumzufuhr 19 im Bereich des Trennspalts zwischen dem Pumpenrad 5 und Turbinenrad 6 (Symmetrieebene) und einen Zulauf 20 in den Arbeitsraum 7 zu dessen Befüllung gelangen.

Eingangsseitig der hydrodynamischen Kupplung 4 ist der Planetenträger 15 drehfest mit der Eingangswelle 11 ausgeführt. Letzterer könnte auch einteilig mit der Eingangswelle 11 ausgebildet sein. Der Planetenträger 15 weist in seinem Inneren einen Schmiermittelkanal 21 auf, welche strömungsleitend mit der Arbeitsmediumzufuhr 19 verbunden ist. Der Planetenträger 15 weist dabei jeweils einen Ausleger auf, umfassend einen ersten, in Radialrichtung verlaufenden Abschnitt sowie einen zweiten in Axialrichtung verlaufenden Abschnitt. Auf Letzterem ist jeweils ein Planetenrad 13 gelagert. Die Anzahl der Ausleger ist abhängig von der Anzahl der Planetenräder 13. Der Schmiermittelkanal 21 mündet vorliegend jeweils im in Axialrichtung verlaufenden Abschnitt des Auslegers, und zwar dort im Bereich der Lageranordnung des Planetenrades 13, um diese zu schmieren.

Der Schmiermittelkanal 21 kann auch zur Schmierung einer nicht gezeigten Lageranordnung des Hohlrades 14 und/oder des Sonnenrades 12 verwendet werden. Dazu kann der Schmiermittelkanal im Bereich der Lageranordnung des entsprechenden Zahnrades münden.

Der Schmiermittelkanal 21 kann über eine Mehrzahl von Radial- und/oder

Axialbohrungen im Planetenträger 15 realisiert werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Aufbau ergeben sich folgende Vorteile: Aufgrund des Einsatzes eines Planetengetriebes werden im Vergleich zum Stirnradgetriebe relativ geringe Radialkräfte im Betrieb der Abgasnutzturbine erreicht, wodurch die Lageranordnung des Getriebes weniger stark belastet wird. Gleichzeitig können durch das Planetengetriebe relativ große Übersetzungen erreicht werden, bei gleichzeitiger kompakter Bauweise des Getriebes und damit des gesamten Turbo- Compound-Systems. Schließlich können durch die erfindungsgemäße Bauweise die Eingangs-, Ausgangs- sowie die Turbinenwelle konzentrisch zueinander ausgeführt werden, was eine zusätzliche Kompaktheit des Turbo-Compound-Systems ermöglicht. Bezugszeichenliste

1 Verbrennungsmotor

2 Abtriebswelle

3 Abgasnutzturbine

4 hydrodynamische Kupplung

5 Pumpenrad

6 Turbinenrad

7 Arbeitsraum

8 Ü bersetzu ngsgetriebe

9 Turbinenwelle

10 Ausgangswelle

11 Eingangwelle

12 Sonnenrad

13 Planetenrad

14 Hohlrad

15 Planetenträger

16 Abgasturbolader

17 Abgasturbine

18 Frischluftverdichter

19 Arbeitsmediumzufuhr

20 Zulauf

21 Schmiermittelkanal