DE102006016408B4

DE102006016408B4 - Internal combustion engine for driving a motor vehicle

Info

Publication number: DE102006016408B4
Application number: DE102006016408A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Schramm
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2026-04-08
Also published as: DE102006016408A1

Abstract

Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, mit einer Abtriebswelle (3), die über ein erstes Nebengetriebe (8) mit einem Hilfsaggregat (13) und einer Elektromaschine (9) verbunden ist, die als ein Anlassermotor für die Brennkraftmaschine (1) betreibbar ist, der in einem Anlassbetrieb die Brennkraftmaschinen-Antriebswelle (3) antreibt, und in einem Standbetrieb bei stillgesetzter Brennkraftmaschine (1) das Hilfsaggregat (13) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) über ein zweites Nebengetriebe (29) mit dem Hilfsaggregat (13) gekoppelt ist, über welches zweite Nebengetriebe (29) die Brennkraftmaschine (1) in einem Fahrzeugbetrieb unabhängig vom ersten Nebengetriebe (8) das Hilfsaggregat (13) antreibt.Internal combustion engine for driving a motor vehicle, having an output shaft (3), which via a first Secondary gear (8) with an auxiliary unit (13) and an electric machine (9) connected as a starter motor for the internal combustion engine (1) is operable, the engine drive shaft in a starting operation (3) drives, and in a standstill with the internal combustion engine stopped (1) the auxiliary unit (13) drives, characterized in that the internal combustion engine (1) over a second sub-transmission (29) coupled to the auxiliary unit (13) is over which second secondary transmission (29), the internal combustion engine (1) in independent of vehicle operation from the first sub-transmission (8) drives the auxiliary unit (13).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The The invention relates to an internal combustion engine for driving a motor vehicle according to the generic term of claim 1.

Das Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs weist bekanntermaßen eine Brennkraftmaschine auf, die über ihre Abtriebswelle mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe verbunden ist. Regelmäßig ist die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine dabei über ein zusätzliches Nebengetriebe mit zumindest einem Hilfsaggregat und einer Elektromaschine, gekoppelt. Die Elektromaschine kann wahlweise als ein Anlassermotor oder in einem normalen Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs als ein Stromgenerator betrieben werden.The Drive unit of a motor vehicle is known to have a Internal combustion engine, over its output shaft connected to a speed change gearbox is. Regularly is the Output shaft of the internal combustion engine with an additional auxiliary transmission with at least one auxiliary unit and an electric machine, coupled. The Electric machine can be used either as a starter motor or in a normal driving operation of the motor vehicle operated as a power generator become.

Aus der EP 1 079 085 B1 ist eine gattungsbestimmende Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bekannt. Die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine ist über ein Nebengetriebe mit einem Hilfsaggregat und einer Elektromaschine verbunden, die als ein Anlassermotor für die Brennkraftmaschine betreibbar ist, der in einem Anlassbetrieb die Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle antreibt. Zusätzlich kann die Elektromaschine in einem Standbetrieb bei stillgesetzter Brennkraftmaschine das Hilfsaggregat über das Nebengetriebe antreiben.From the EP 1 079 085 B1 is a genus-determining internal combustion engine for driving a motor vehicle known. The output shaft of the internal combustion engine is connected via a secondary transmission with an auxiliary unit and an electric machine, which is operable as a starter motor for the internal combustion engine, which drives the engine output shaft in a starting operation. In addition, the electric machine can drive the auxiliary unit via the secondary transmission in a standstill with the internal combustion engine stopped.

Zwischen der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle und dem Nebengetriebe ist eine Kupplung geschaltet, die in einem normalen Fahrzeugbetrieb geschlossen ist. Dadurch kann die Brennkraftmaschine über das Nebengetriebe das Hilfs aggregat antreiben. Gleichzeitig wird über das Nebengetriebe auch die Elektromaschine angetrieben, die im normalen Fahrzeugbetrieb als ein Stromgenerator arbeitet. Somit steht für den Antrieb des Hilfsaggregats und für den Antrieb der Elektromaschine nur ein gemeinsames Nebengetriebe zur Verfügung. Um den im Standbetrieb, im Anlassbetrieb und im normalen Fahrzeugbetrieb auftretenden Betriebskräften Stand zu halten, ist das gemeinsame Nebengetriebe entsprechend aufwändig zu dimensionieren. Außerdem ist die Elektromaschine entsprechend auszulegen, um nicht nur als ein Anlassermotor für die Brennkraftmaschine zu arbeiten, sondern auch um im normalen Fahrzeugbetrieb als ein Stromgenerator zu arbeiten.Between the engine output shaft and the secondary transmission is a clutch connected in a normal vehicle operation closed is. This allows the internal combustion engine via the Secondary gear drive the auxiliary unit. At the same time, over the Secondary gearbox also powered the electric machine, which in normal Vehicle operation works as a power generator. Thus stands for the drive of the auxiliary unit and for the drive of the electric machine only a common transmission to disposal. In stand mode, in startup mode and in normal vehicle operation occurring operating forces To keep up, the common sub-transmission is correspondingly complex to dimension. Besides that is to design the electric machine accordingly, not just as a Starter motor for the internal combustion engine to work, but also in normal vehicle operation to work as a power generator.

Ergänzend sei noch auf die US 2005/0148417 A1 und US 6,048,288 A verwiesen, in denen ebenfalls Brennkraftmaschinen beschrieben sind, bei denen jeweils im Stillstandsbetrieb der Brennkraftmaschine Nebenaggregate von einer Elektromaschine angetrieben werden.In addition to the US 2005/0148417 A1 and US 6,048,288 A referenced, in which also internal combustion engines are described, in which in each case during standstill operation of the internal combustion engine ancillaries are driven by an electric machine.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, bei der die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine betriebssicher mit der Elektromaschine und dem Hilfsaggregat verbunden ist.The The object of the invention is to provide an internal combustion engine for To provide drive a motor vehicle, wherein the output shaft of the Internal combustion engine reliable with the electric machine and the Auxiliary unit is connected.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is solved by the features of claim 1.

Sinngemäß weist die Brennkraftmaschine nach dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 zwei voneinander unabhängig arbeitende Nebengetriebe auf, von denen das erste Nebengetriebe die Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle mit dem Hilfsaggregat und der Elektromaschine verbindet. Das zweite Nebengetriebe koppelt die Brennkraftmaschine unabhängig vom ersten Nebengetriebe mit dem Hilfsaggregat. Im Fahrzeugbetrieb treibt daher die Brennkraftmaschine über das zweite Nebengetriebe das Hilfsaggregat an.Meaningfully points the internal combustion engine according to the characterizing part of claim 1 two independent of each other working sub-transmission on, of which the first sub-transmission the Internal combustion engine output shaft with the auxiliary unit and the Electric machine connects. The second auxiliary transmission couples the Internal combustion engine independently from the first sub-transmission with the auxiliary unit. In vehicle operation Therefore, the internal combustion engine drives via the second sub-transmission Auxiliary unit.

Erfindungsgemäß wird somit im Anlassbetrieb von der Elektromaschine über das erste Nebengetriebe ein Anlass-Drehmoment auf die Brennkraftmaschine übertragen, und im Standbetrieb von der Elektromaschine über das erste Nebengetriebe ein Drehmoment auf das Hilfsaggregat übertragen. Demgegenüber wird im Fahrzeugbetrieb von der Brennkraftmaschine über das zweite Nebengetriebe ein Drehmoment auf das Hilfsaggregat übertragen. Durch die Entkopplung des ersten Nebengetriebes vom zweiten Nebengetriebe kann im normalen Fahrzeugbetrieb die Brennkraftmaschine das Hilfsaggregat unabhängig vom ersten Nebengetriebe antreiben. Trotz der Drehmoment-Übertragung von der Brennkraftmaschine auf das Hilfsaggregat kann daher im Fahrzeugbetrieb eine Drehmoment-Übertragung auf die Elektromaschine unterbunden sein. Das erste und das zweite Nebengetriebe stellen daher zwei voneinander unabhängige Drehmoment-Übertragungswege für den Anlassbetrieb, den Standbetrieb und den normalen Fahrzeugbetrieb bereit.Thus, according to the invention during starting operation of the electric machine via the first sub-transmission transmit a starting torque to the internal combustion engine, and in the stand mode of the electric machine via the first sub-transmission transmit a torque to the auxiliary unit. In contrast, will in vehicle operation of the internal combustion engine via the second sub-transmission Transfer torque to the auxiliary unit. By decoupling the first secondary gear from the second sub-transmission can in the normal Vehicle operation, the internal combustion engine, the auxiliary unit regardless of drive the first sub-transmission. Despite the torque transmission from the engine to the auxiliary unit can therefore in vehicle operation a torque transmission be prevented on the electric machine. The first and the second Secondary gearbox therefore provide two independent torque transmission paths for the Starting operation, stationary operation and normal vehicle operation ready.

Bevorzugt kann auf einer Drehwelle des Hilfsaggregats ein erstes Abtriebsrad und ein zweites Abtriebsrad sitzen, die jeweils dem ersten und dem Nebengetriebe zugeordnet sind. Dadurch ist in einfacher Weise gewährleistet, dass das Hilfsaggregat sowohl über das erste als auch das zweite Nebengetriebe antreibbar ist. So kann in einem Standbetrieb bei stillgesetzter Brennkraftmaschine die Elektromaschine über das erste Nebengetriebe das Hilfsaggregat antreiben, während im normalen Fahrzeugbetrieb die Brennkraftmaschine über das zweite Nebengetriebe das Hilfsaggregat antreiben kann. Das Hilfsaggregat kann ein Klimaanlagenkompressor sein, der somit sowohl im Standbetrieb als auch im normalen Fahrbetrieb betreibbar ist.Prefers can on a rotary shaft of the auxiliary unit, a first output gear and a second output gear, each of the first and the secondary gear assigned. This ensures in a simple manner, that the auxiliary aggregate both over the first and the second sub-transmission can be driven. So can in a standstill with the internal combustion engine stopped Electric machine over the first sub-transmission power the auxiliary unit while in the normal vehicle operation, the internal combustion engine via the second secondary transmission the Can drive auxiliary unit. The auxiliary unit can be an air conditioning compressor be, thus both in stationary mode as well as in normal driving is operable.

Vorteilhaft können das erste und/oder zweite Abtriebsrad des Hilfsaggregats mit einem Freilauf bzw. einer Rücklaufsperre versehen sein, die die beiden Abtriebsräder voneinander bewegungsentkoppelt. Der Freilauf gewährleistet, dass im Standbetrieb keine Drehmoment-Übertragung vom ersten Nebengetriebe auf das zweite Nebengetriebe erfolgt. Umgekehrt kann auch gewährleistet werden, dass im Fahrzeugbetrieb keine Drehmoment-Übertragung vom zweiten Nebengetriebe auf das erste Nebengetriebe erfolgt. Der Freilauf bewirkt, dass das erste und/oder zweite Abtriebsrad des Hilfsaggregats jeweils nur in einer Drehrichtung ein Drehmoment auf die Drehwelle des Hilfsaggregats überträgt. In der entgegensetzten Richtung ist das Abtriebsrad dagegen freilaufend auf der Drehwelle des Hilfsaggregats angeordnet, so dass keine Drehmoment-Übertragung auf die Hilfsaggregats-Drehwelle stattfinden kann.Advantageously, the first and / or second output gear of the auxiliary unit may be provided with a freewheel or a backstop, the Entkopungskop the movement of the two wheels pelt. The freewheel ensures that there is no torque transmission from the first sub-transmission to the second sub-transmission in stationary operation. Conversely, it can also be ensured that in vehicle operation no torque transmission takes place from the second secondary transmission to the first secondary transmission. The freewheel causes the first and / or second output gear of the auxiliary unit transmits torque in each case only in one direction of rotation on the rotary shaft of the auxiliary unit. On the other hand, in the opposite direction, the driven gear is arranged on the rotating shaft of the auxiliary power unit so as to be free-running, so that no torque transmission to the auxiliary power rotating shaft can take place.

Im Gegensatz zu einer schaltbaren Kupplung erfolgt daher mittels des Freilaufs eine selbsttätige Kopplung bzw. Entkopplung der Abtriebsräder von der Hilfsaggregats-Drehwelle in Abhängigkeit von der Drehrichtung der Antriebsräder. Eine aufwendige Fremdsteuerung zur Kopplung bzw. Entkopplung, wie es bei fremdgesteuerten Kupplungen, etwa Magnetkupplungen, der Fall ist, ist somit erfindungsgemäß vermieden.in the Contrary to a switchable coupling therefore takes place by means of Freewheeling an automatic Coupling or decoupling of the driven wheels from the auxiliary assembly rotary shaft in dependence of the direction of rotation of the drive wheels. A complex external control for coupling or decoupling, such as it is the case with externally controlled clutches, such as magnetic clutches is, is thus avoided according to the invention.

Das zweite Nebengetriebe kann als ein Antriebsrad ein drehfest auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle sitzendes Triebrad aufweisen. Im normalen Fahrzeugbetrieb erfolgt die Drehmoment-Übertragung von dem auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle sitzenden Triebrad über das zweite Nebengetriebe zu dem zweiten Hilfsaggregat-Abtriebsrad.The second sub-transmission can as a drive wheel a rotationally fixed on the Have internal combustion engine output shaft seated drive wheel. In normal vehicle operation, the torque transmission takes place from the drive wheel seated on the engine output shaft via the second Sub-transmission to the second auxiliary power take-off wheel.

Demgegenüber kann das erste Nebengetriebe als ein Antriebsrad ein drehfest auf der Drehwelle der Elektromaschine sitzendes Triebrad aufweisen, das im Standbetrieb das erste Hilfsaggregat-Abtriebsrad antreibt. Um im Anlassbetrieb eine Drehmoment-Übertragung von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschine zu ermöglichen, kann das erste Nebengetriebe ein weiteres Abtriebsrad aufweisen, das auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle sitzt. Mittels dieses Abtriebsrads kann im Anlassbetrieb ein Kraftfluss von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle erfolgen. Dieses weitere Abtriebsrad des ersten Nebengetriebes sitzt dabei zusammen mit dem Triebrad des zweiten Nebengetriebes auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle. Um hier eine Entkopplung des ersten und des zweiten Nebengetriebes zu ermöglichen, kann das Brennkraftmaschinen-Abtriebsrad mit einem Freilauf versehen sein. Wie bereits oben erwähnt ist, ermöglicht der Freilauf in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Abtriebsrads selbsttätig eine Kopplung bzw. Entkopplung mit der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle. So kann im Standbetrieb bei stillgesetzter Brennkraftmaschine über das Brennkraftmaschinen-Abtriebsrad mit Freilauf bei einer Entkopplung mit der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle ein Drehmoment von der Elektromaschine auf das Hilfsaggregat übertragen werden. Bei einer Drehrichtungsumkehr ist dagegen ein Anlass betrieb gewährleistet, bei dem ein Drehmoment von der Elektromaschine auf die Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle übertragbar ist.In contrast, can the first sub-transmission as a drive wheel rotatably on the Rotary shaft of the electric machine seated drive wheel, the in stationary mode, drives the first auxiliary power take-off gear. Around during starting operation, a torque transmission from the electric machine to allow the internal combustion engine, the first secondary transmission have a further output gear on the engine output shaft sitting. By means of this output gear can in the start operation, a power flow from the electric machine to the engine output shaft respectively. This additional output gear of the first auxiliary gear sits along with the drive wheel of the second auxiliary gear on the Engine output shaft. To here a decoupling of first and second secondary gears, the engine output gear be provided with a freewheel. As mentioned above, allows the freewheel depending on From the direction of rotation of the driven gear automatically a coupling or decoupling with the engine output shaft. So can in stand mode when the internal combustion engine is stopped via the internal combustion engine output gear with freewheel at a decoupling with the engine output shaft Transmit torque from the electric machine to the auxiliary unit become. When reversing the direction of rotation, on the other hand, an event is operating guaranteed in which a torque from the electric machine to the engine output shaft is transferable.

Bei einer entsprechenden Anordnung der Freiläufe bzw. alternativer Kopplungselemente kann daher im Standbetrieb des Fahrzeugs das erste Nebengetriebe von der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle bewegungsentkoppelt sein. Demgegenüber wird im Fahrzeugbetrieb über das zweite Nebengetriebe von der Brennkraftmaschine ein Drehmoment auf das Hilfsaggregat übertragen. Durch entsprechende Anordnung des Freilaufs bzw. eines anderen Kopplungselements kann in diesem Fall das Brennkraftmaschinen-Abtriebsrad von der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle entkoppelt sein. Somit wird während des Fahrzeugbetriebs kein Drehmoment von der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle auf die Elektromaschine übertragen, so dass die Elektromaschine während des Fahrzeugbetriebs stillsteht und somit die Elektromaschine niedriger dimensionierbar ist.at a corresponding arrangement of freewheels or alternative coupling elements can therefore in the stationary operation of the vehicle, the first sub-transmission be decoupled from the engine output shaft motion. In contrast, will in vehicle operation via the second sub-transmission of the internal combustion engine to a torque transfer the auxiliary unit. By appropriate arrangement of the freewheel or another coupling element can in this case the engine output of the Internal combustion engine output shaft be decoupled. Thus, during the Vehicle operation no torque from the engine output shaft transferred to the electric machine, so that the electric machine while the vehicle operation is stopped and thus lower the electric machine is dimensionable.

Als Elektromaschine sind insbesondere elektronisch kommutierte Maschinen einsetzbar, etwa eine Reluktanzmaschine, eine Asynchronmaschine, eine Transversalflussmaschine oder eine permanenterregte Synchronmaschine.When Electric machines are in particular electronically commutated machines can be used, such as a reluctance machine, an asynchronous machine, a Transverse flux machine or a permanent magnet synchronous machine.

Bevorzugt können die ersten und zweiten Nebengetriebe jeweils Zugmittelgetriebe, vorzugsweise Riementriebe sein, um zwischen den Drehwellen des Hilfsaggregats bzw. der Elektromaschine und der Kurbelwelle die Drehmomente in einfacher Weise zu übertragen. In Abhängigkeit von dem gewählten Riementyp kann die Drehmomentübertragung zwischen dem Riemen und den zugeordneten Riemenscheiben reibschlüssig oder mit Reib- und Formschluss erfolgen. Die Übersetzung ist dabei abhängig vom Durchmesserverhältnis der jeweiligen Riemenscheiben.Prefers can the first and second sub-transmission each traction mechanism, Preferably belt drives to be between the rotary shafts of the auxiliary unit or the electric machine and the crankshaft, the torques in easy way to transfer. Dependent on of the selected belt type can the torque transmission frictionally engaged between the belt and the associated pulleys done with frictional and positive locking. The translation is dependent on Diameter ratio the respective pulleys.

Der Riemen des ersten Nebengetriebes kann bevorzugt das auf der Elektronenmaschinen-Drehwelle sitzenden Triebrad und das erste Abtriebsrad der Hilfsaggregat-Drehwelle umhüllen, während der Riemen mit seiner Außenseite das auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle sitzende Abtriebsrad umschlingt. Der Riemen des zweiten Nebengetriebes kann dagegen das auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle sitzende Triebrad und das zweite Abtriebsrad der Hilfsaggregat-Drehwelle umhüllen.Of the Belt of the first secondary gear may preferably be on the electron machine rotary shaft seated drive wheel and the first output gear of the auxiliary unit rotary shaft envelop while the Strap with its outside that wraps on the internal combustion engine output shaft seated output gear. On the other hand, the belt of the second auxiliary transmission can do so on the engine output shaft seated drive wheel and the second output gear of the auxiliary power unit rotary shaft envelop.

Bevorzugt ist es, wenn die Elektromaschine in Abhängigkeit von ihrem Einsatz als Anlassermotor für die Brennkraftmaschine oder als Antriebsmotor für das Hilfsaggregat ihre Antriebs-Drehrichtung umkehren kann. In diesem Fall kann das erste Nebengetriebe in zwei entgegengesetzten Antriebs-Drehrichtungen betrieben werden: Im Anlassbetrieb kann so das Elektromaschinen-Triebrad in der ersten Drehrichtung über das erste Nebengetriebe die Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle antreiben. Das erste Nebengetriebe ist dabei über den Freilauf des ersten Abtriebsrads der Hilfsaggregat-Drehwelle vom zweiten Nebengetriebe bewegungsentkoppelt. Dagegen kann im Standbetrieb das Elektromaschinen-Triebrad in der zweiten Drehrichtung betrieben werden. In diesem Fall treibt die Elektromaschine über das erste Nebengetriebe das erste Abtriebsrad der Hilfsaggregat-Drehwelle an, während das zweite Nebengetriebe über die Freiläufe des auf der Brennkraftmaschinen-Abtriebswelle sitzenden Abtriebsrads und des zweiten Abtriebsrads der Hilfsaggregat-Drehwelle bewegungsentkoppelt ist.It is preferred if the electric machine, depending on its use as a starter motor for the internal combustion engine or as a drive motor for the auxiliary unit can reverse its drive direction of rotation. In this case, the first sub-transmission can be operated in two opposite drive directions of rotation: In the starting mode, the electric machine drive wheel in the first direction of rotation via the first sub-transmission can drive the engine output shaft. The first sub-transmission is motion-decoupled from the second sub-transmission via the freewheel of the first output gear of the auxiliary power unit rotary shaft. In contrast, in electric mode, the electric machine drive wheel can be operated in the second direction of rotation. In this case, the electric machine drives the first output gear of the auxiliary power rotating shaft via the first sub transmission, while the second power transmission is decoupled via the freewheels of the driven gear sitting on the engine output shaft and the second driven gear of the auxiliary power rotating shaft.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.following is an embodiment the invention with reference to the attached Figures described.

Es zeigen:It demonstrate:

1 in einer schematischen Seitenansicht eine Brennkraftmaschine mit dem ersten und dem zweiten Nebengetriebe; 1 in a schematic side view of an internal combustion engine with the first and the second sub-transmission;

2 bis 4 jeweils einen Seitenteilschnitt einer Elektromaschine, der Kurbelwelle mit dem Antriebsrad und dem Abtriebsrad und eines Klimaanlagen-Kompressors; und 2 to 4 each a side sectional view of an electric machine, the crankshaft with the drive wheel and the driven wheel and an air conditioning compressor; and

5 bis 7 jeweils verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine. 5 to 7 each different operating conditions of the internal combustion engine.

In der 1 ist mit strichpunktierter Linie eine Brennkraftmaschine 1 eines Fahrzeug-Antriebsaggregats angedeutet, mit der ein Kraftfahrzeug über ein nicht dargestelltes Geschwindigkeits-Wechselgetriebe angetrieben wird. In der 1 ist das dem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe gegenüberliegende Ende der Brennkraftmaschine 1 ersichtlich, auf deren Kurbelwelle 3 ein Triebrad 5 drehfest aufsitzt. Gemäß der 1 axial hinter dem Triebrad 5 sitzt ein Abtriebsrad 7 auf der Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine 1.In the 1 is a dash-dotted line an internal combustion engine 1 a vehicle drive unit indicated, with which a motor vehicle is driven by a speed change gear, not shown. In the 1 is the opposite end of the speed change gearbox of the internal combustion engine 1 apparent on the crankshaft 3 a drive wheel 5 rotatably seated. According to the 1 axially behind the drive wheel 5 sits a driven wheel 7 on the crankshaft 3 the internal combustion engine 1 ,

Das Abtriebsrad 7 ist in einem ersten Nebengetriebe 8 eingebunden, das vorliegend als ein erster Riementrieb gebildet ist. Mit dem ersten Riementrieb 8 ist eine an der Brennkraftmaschine 1 angeordnete Elektromaschine 9 mit dem auf der Kurbelwelle 3 sitzenden Abtriebsrad 7 und mit einem ersten Abtriebsrad 11 eines Klimaanlagenkompressors 13 verbunden. Hierzu weist der Riementrieb 8 als ein Zugmittel einen Endlos-Riemen 15 auf, der ein Antriebsrad 17 der Elektromaschine 9 sowie das erste Abtriebsrad 11 des Kompressors 13 umhüllt, während der Riemen 15 mit seiner Außenseite das Brennkraftmaschinen-Abtriebsrad 7 umschlingt. Zusätzlich umhüllt der erste Riemen 15 des ersten Riementriebs 8 ein Spannrad 19. Das Spannrad 19 ist an einem abgewinkelten Schwenkhebel 21 gehaltert, der an seinem einen Ende an der Brennkraftmaschine 1 angelenkt ist. Ein freies Ende 23 des Spannhebels 21 ist über eine Spannfeder 25 in einer Schwenkrichtung vorgespannt, um den Riemen 15 mit einer über die Betriebsdauer gleichbleibenden Spannkraft zu beaufschlagen. Die Spannfeder 25 ist in der 1 der Elektromaschine 9 befestigt.The driven wheel 7 is in a first sub-transmission 8th integrated, which is presently formed as a first belt drive. With the first belt drive 8th is one of the internal combustion engine 1 arranged electric machine 9 with the on the crankshaft 3 seated output gear 7 and with a first output gear 11 an air conditioning compressor 13 connected. For this purpose, the belt drive 8th as a pulling means an endless belt 15 on, which is a drive wheel 17 the electric machine 9 as well as the first output gear 11 of the compressor 13 wrapped while the belt 15 with its outside the engine output gear 7 wraps. In addition, the first belt envelops 15 of the first belt drive 8th a tension wheel 19 , The tensioning wheel 19 is on an angled pivot lever 21 held, at its one end to the internal combustion engine 1 is articulated. A free end 23 of the clamping lever 21 is over a tension spring 25 biased in a pivoting direction to the belt 15 to apply a constant over the service life clamping force. The tension spring 25 is in the 1 the electric machine 9 attached.

Die Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine 1 ist mit ihrem Triebrad 5 über ein zweites Nebengetriebe 29 mit einem zweiten Abtriebsrad 31 des Kompressors 13 verbunden. Das zweite Nebengetriebe 29 ist ebenfalls ein Riementrieb. Der Riementrieb 29 verbindet in den Figuren aus Übersichtlichkeitsgründen lediglich das Kurbelwellen-Abtriebsrad 5 mit dem zweiten Hilfsaggregat-Abtriebsrad 31. Tatsächlich kann der zweite Riementrieb 29 noch weitere Riemenscheiben zusätzlicher Aggregate aufreiben sowie Spannräder umschlingen.The crankshaft 3 the internal combustion engine 1 is with her drive wheel 5 via a second transmission 29 with a second output gear 31 of the compressor 13 connected. The second sub-transmission 29 is also a belt drive. The belt drive 29 connects in the figures for clarity, only the crankshaft output gear 5 with the second auxiliary power take-off wheel 31 , In fact, the second belt drive 29 Repel other pulleys of additional units and wrap tensioning wheels around.

Sowohl das erste Abtriebsrad 11 als auch das zweite Abtriebsrad 31 sitzen auf einer Drehwelle 33 des Klimaanlagen-Kompressors 13. Der zweite Riementrieb 29 umhüllt vorliegend das Triebrad 5 der Kurbelwelle 3 und das zweite Abtriebsrad 31 des Kompressors 13.Both the first output gear 11 as well as the second output gear 31 sit on a rotary shaft 33 of the air conditioning compressor 13 , The second belt drive 29 in the present case envelops the drive wheel 5 the crankshaft 3 and the second output gear 31 of the compressor 13 ,

In den 2 bis 4 sind jeweils in einer Seitenschnittansicht die Antriebsräder bzw. Abtriebsräder des ersten und des zweiten Nebengetriebes 8, 29 gezeigt. Demzufolge ist gemäß der 2 das Antriebsrad 17 der Elektromaschine 9 gezeigt, das an seinem Außenumfang mit einer Riemen-Spur gebildet ist und innenumfangsseitig über ein Kugellager 35 auf einem Lagersitz 37 der Elektromaschine 9 aufsitzt. Das Antriebsrad 17 wird über eine Antriebswelle 38 der Elektromaschine 9 angetrieben. In der 3 sind das auf der Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine 1 sitzende Antriebsrad 5 und das Abtriebsrad 7 gezeigt. Dabei ist das Antriebsrad 7 über einen Schwingungsdämpfer 39 drehfest auf einem Ende der Kurbelwelle 3 befestigt. Das Abtriebsrad 7 ist über einen zwischengeschalteten Freilauf bzw. eine Rücklaufsperre 41 auf dem Kurbelwellenende 40 angebracht. Der Freilauf 41 weist einen Innenring 43 und einen Außenring 45 auf, der über Kugeln 47 auf dem Innenring 43 abgestützt ist. Der Außenring 45 trägt das Abtriebsrad 7, während der Innenring 43 drehfest auf dem Kurbelwellenende 40 sitzt. In bekannter Weise werden die Kugeln 47 von nicht gezeigten Federn in einer Drehrichtung in einen sich verengenden Ringspalt zwischen dem Innenring 43 und dem Außenring 43 gedrückt. Wird daher das Abtriebsrad 7 in dieser Drehrichtung angetrieben, so werden die Kugeln 47 eingeklemmt, wodurch eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Innenring 43 und dem Außenring 45 entsteht. Diese kraftschlüssige Verbindung löst sich, sobald das Abtriebsrad 7 in der entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben wird. In diesem Fall dreht sich der Außenring 45, während der Innenring 43 steht. Es wird somit kein Drehmoment vom Abtriebsrad 7 auf die Kurbelwelle 3 übertragen.In the 2 to 4 are respectively in a side sectional view of the drive wheels and output gears of the first and second auxiliary transmission 8th . 29 shown. Consequently, according to the 2 the drive wheel 17 the electric machine 9 shown, which is formed on its outer circumference with a belt track and the inner peripheral side via a ball bearing 35 on a warehouse seat 37 the electric machine 9 seated. The drive wheel 17 is via a drive shaft 38 the electric machine 9 driven. In the 3 they are on the crankshaft 3 the internal combustion engine 1 seated drive wheel 5 and the output gear 7 shown. This is the drive wheel 7 via a vibration damper 39 rotatably on one end of the crankshaft 3 attached. The driven wheel 7 is via an intermediate freewheel or a backstop 41 on the crankshaft end 40 appropriate. The freewheel 41 has an inner ring 43 and an outer ring 45 up, about bullets 47 on the inner ring 43 is supported. The outer ring 45 carries the driven wheel 7 while the inner ring 43 rotatably on the crankshaft end 40 sitting. In a known manner, the balls 47 not shown springs in one direction of rotation in a narrowing annular gap between the inner ring 43 and the outer ring 43 pressed. Will therefore the Ab drive wheel 7 driven in this direction of rotation, so are the balls 47 trapped, creating a positive connection between the inner ring 43 and the outer ring 45 arises. This frictional connection dissolves as soon as the driven wheel 7 is driven in the opposite direction of rotation. In this case, the outer ring rotates 45 while the inner ring 43 stands. There is thus no torque from the driven wheel 7 on the crankshaft 3 transfer.

In der 4 sind das erste Abtriebsrad 11 und das zweite Abtriebsrad 31 des Kompressors 13 gezeigt. Beide Abtriebsräder 11, 31 des Kompressors 13 sind über jeweils einen Freilauf 49, 51 auf der Drehwelle 33 des Kompressors 13 gelagert. Der Freilauf 49 des ersten Abtriebsrads 11 ist in der 4 nur als schraffierter Block angedeutet. Zusätzlich ist das Abtriebsrad 11 über ein Doppelrillenlager 52 auf der Drehwelle 33 abgestützt.In the 4 are the first output gear 11 and the second output gear 31 of the compressor 13 shown. Both output wheels 11 . 31 of the compressor 13 are each over a freewheel 49 . 51 on the rotary shaft 33 of the compressor 13 stored. The freewheel 49 of the first output gear 11 is in the 4 indicated only as a hatched block. In addition, the output gear 11 via a double groove bearing 52 on the rotary shaft 33 supported.

Die Freiläufe 49, 51 des Kompressors 13 sowie der Freilauf 41 der Kurbelwelle 3 können in etwa baugleich ausgebildet sein. Das heißt, dass jeweils ein Innenring 43 des Freilaufs 49, 51 drehfest auf dem Ende der Kompressor-Drehwelle 33 sitzt. Gemäß der 4 ist das Ende der Kompressor-Drehwelle 33 in etwa topfförmig ausgebildet. Der Freilauf 49 des ersten Abtriebsrads 11 sowie der Freilauf 51 des zweiten Abtriebsrads 31 bewirken in derselben Drehrichtung, d. h. in den Figuren im Uhrzeigersinn jeweils ein Verklemmen ihrer Innen- und Außenringe 43, 45. Diese kraftschlüssige Verbindung wird jeweils in den entgegengesetzten Drehrichtung, d. h. im Gegenuhrzeigersinn, wieder aufgehoben.The freewheels 49 . 51 of the compressor 13 as well as the freewheel 41 the crankshaft 3 can be designed approximately identical. That means that in each case an inner ring 43 of the freewheel 49 . 51 rotatably on the end of the compressor rotary shaft 33 sitting. According to the 4 is the end of the compressor rotary shaft 33 formed in approximately cup-shaped. The freewheel 49 of the first output gear 11 as well as the freewheel 51 the second output gear 31 cause in the same direction of rotation, ie in the clockwise direction in each case a jamming of their inner and outer rings 43 . 45 , This frictional connection is in each case in the opposite direction, ie counterclockwise, canceled again.

Nachfolgend werden anhand der 5 bis 7 der Anlassbetrieb bzw. ein Kaltstart, der normale Fahrzeugbetrieb sowie der Standbetrieb beschrieben: Gemäß der 5 wird zum Anlassen der Brennkraftmaschine 1 die Elektromaschine 9 gestartet, so dass deren Antriebsrad 17 in einer ersten Drehrichtung 1 im Gegenuhrzeigersinn dreht. Dadurch wird über den ersten Riementrieb 8 ein Drehmoment auf das Abtriebsrad 7 der Kurbelwelle 3 übertragen, der im Uhrzeigersinn dreht. Das mit dem Freilauf 41 auf der Kurbelwelle 3 sitzende Abtriebsrad 7 ist in der sich ergebenden Drehrichtung im Uhrzeigersinn in kraftschlüssiger Verbindung mit der Kurbelwelle 3. Dementsprechend kann die Brennkraftmaschine 1 in bekannter Weise über die Elektromaschine 9 gestartet werden.The following are based on the 5 to 7 the starting operation or a cold start, the normal vehicle operation and the stationary operation described: According to the 5 is used to start the engine 1 the electric machine 9 started, leaving its drive wheel 17 in a first direction of rotation 1 turns counterclockwise. This is about the first belt drive 8th a torque on the output gear 7 the crankshaft 3 transmitted, which rotates clockwise. The one with the freewheel 41 on the crankshaft 3 seated output gear 7 is in the resulting direction of rotation in a clockwise direction in frictional connection with the crankshaft 3 , Accordingly, the internal combustion engine 1 in a known manner via the electric machine 9 to be started.

Die Elektromaschine 9 ist über den Riementrieb 8 zusätzlich mit dem ersten Abtriebsrad 11 des Kompressors 13 verbunden, das in gleicher Richtung dreht wie das Antriebsrad 17 der Elektromaschine 9. Im Anlassbetrieb dreht sich das erste Hilfsaggregats-Antriebsrad 11 im Gegenuhrzeigersinn. Bei einer Drehung des ersten Abtriebsrads 11 im Gegenuhrzeigersinn entsteht aufgrund des zwischen dem ersten Abtriebsrad 11 und der Kompressor-Drehwelle 33 geschalteten Freilaufs 49 keine kraftschlüssige Verbindung. Daher wird keine Drehbewegung auf die Kompressor-Drehwelle 33 übertragen.The electric machine 9 is over the belt drive 8th in addition to the first output gear 11 of the compressor 13 connected, which rotates in the same direction as the drive wheel 17 the electric machine 9 , In cranking operation, the first auxiliary machinery drive wheel rotates 11 in the counterclockwise direction. Upon rotation of the first output gear 11 in the counterclockwise direction arises due to the between the first output gear 11 and the compressor rotary shaft 33 switched freewheel 49 no positive connection. Therefore, no rotational movement on the compressor rotary shaft 33 transfer.

Während der vorbeschriebenen Anlassphase wird das zweite Nebengetriebe 29 durch das drehfest auf der Kurbelwelle 3 sitzende Antriebsrad 5 angetrieben. Dadurch wird gemäß der 5 das zweite Abtriebsrad 31 im Uhrzeigersinn bewegt. Der zwischen dem zweiten Abtriebsrad 31 und der Kompressor-Drehwelle 33 geschaltete Freilauf 51 bewirkt bei einer solchen Drehung im Uhrzeigersinn eine kraftschlüssige Verbindung, wodurch die Kompressor-Drehwelle 33 angetrieben wird.During the above-described starting phase, the second secondary transmission 29 by the rotation on the crankshaft 3 seated drive wheel 5 driven. As a result, according to the 5 the second output gear 31 moved in a clockwise direction. The between the second output gear 31 and the compressor rotary shaft 33 switched freewheel 51 causes in such a clockwise rotation a frictional connection, whereby the compressor rotary shaft 33 is driven.

In der 6 ist der Standbetrieb dargestellt, bei dem die Brennkraftmaschine 1 stillgesetzt ist. Im Gegensatz zur 5 wird hier die Elektromaschine 9 mit ihrem Antriebsrad 17 in der umgekehrten Drehrichtung II betrieben. In diesem Fall treibt die Elektromaschine 9 das Abtriebsrad 7 der Kurbelwelle 3 im Gegenuhrzeigersinn an, in dem die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Abtriebsrad 7 und der Kurbelwelle 3 aufgehoben ist. Somit wird kein Drehmoment auf die Brennkraftmaschine 1 übertragen. Weiterhin treibt die Elektromaschine 9 über den Riementrieb 8 das erste Abtriebsrad 11 des Kompressors 13 im Uhrzeigersinn an. Eine solche Drehung des ersten Hilfsaggregats-Antriebsrads 11 im Uhrzeigersinn bewirkt zwischen dem ersten Abtriebsrad 11 und der Kompressor-Drehwelle 33 eine kraftschlüssige Verbindung mittels der der Kompressor 13 antreibbar ist. Dabei dreht sich der Innenring 43 des Freilaufs 51 des zweiten Antriebsrads 31 ebenso im Uhrzeigersinn während der zugeordnete Außenring 45 steht. Somit ist zwischen dem zweiten Antriebsrad 31 und der Kompressor-Drehwelle 33 keine kraftschlüssige Verbindung vorhanden. Die Elektromaschine 9 kann daher im Standbetrieb über den ersten Riementrieb 8 den zweiten Riementrieb 29 nicht in Bewegung setzen.In the 6 is the stand operation shown, in which the internal combustion engine 1 is shut down. In contrast to 5 Here is the electric machine 9 with her drive wheel 17 in the reverse direction II operated. In this case, the electric machine drives 9 the output gear 7 the crankshaft 3 in the counterclockwise direction, in which the frictional connection between the output gear 7 and the crankshaft 3 is canceled. Thus, no torque is applied to the internal combustion engine 1 transfer. Continues driving the electric machine 9 over the belt drive 8th the first output gear 11 of the compressor 13 clockwise. Such rotation of the first auxiliary machine drive wheel 11 clockwise causes between the first output gear 11 and the compressor rotary shaft 33 a non-positive connection by means of the compressor 13 is drivable. The inner ring rotates 43 of the freewheel 51 of the second drive wheel 31 also clockwise while the associated outer ring 45 stands. Thus, between the second drive wheel 31 and the compressor rotary shaft 33 no frictional connection available. The electric machine 9 can therefore in stand mode on the first belt drive 8th the second belt drive 29 do not start moving.

In der 7 ist der normale Fahrzeugbetrieb gezeigt, der sich nach einem Kaltstart bzw. nach einem Anlassen der Brennkraftmaschine 1 einstellt. In diesem Fall dreht sich das drehfest mit der Kurbelwelle 3 verbundene Antriebsrad 5 im Uhrzeigersinn. Das Antriebsrad 5 kann somit über den zweiten Riementrieb 29 das zweite Abtriebsrad 31 des Kompressors 13 im Uhrzeigersinn drehen. Durch die Drehung des zweiten Abtriebsrads 31 im Uhrzeigersinn bewirkt dessen Freilauf 51 eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Abtriebsrad 31 und der Kompressor-Drehwelle 33, wodurch der Klimaanlagen-Kompressor 13 angetrieben wird.In the 7 is the normal vehicle operation shown after a cold start or after a start of the internal combustion engine 1 established. In this case, rotates with the crankshaft 3 connected drive wheel 5 clockwise. The drive wheel 5 can thus on the second belt drive 29 the second output gear 31 of the compressor 13 rotate clockwise. By the rotation of the second output gear 31 clockwise causes its freewheel 51 a frictional connection between the output gear 31 and the compressor rotary shaft 33 , causing the air conditioning compressor 13 is driven.

Demgegenüber ist die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Antriebsrad 11 und der Kompressor-Drehwelle 33 durch dessen Freilauf 49 aufgehoben, so dass kein Drehmoment auf den ersten Riementrieb 8 übertragbar ist. In gleicher Weise ist zwischen dem Abtriebsrad 7 und der Kurbelwelle 3 die kraftschlüssige Verbindung mittels des zwischengeordneten Freilaufs 41 aufgehoben. Der zweite Riementrieb 29 ist daher im Fahrzeugbetrieb auch über den Freilauf 41 des kurbelwellenseitigen Abtriebsrads 7 von dem ersten Riementrieb 11 entkoppelt. In diesem Fall ist daher im normalen Fahrzeugbetrieb die Elektromaschine 9 stillgesetzt, so dass hier die Elektromaschine 9 nicht als ein Stromgenerator wirken kann.In contrast, the non-positive connection between the first drive wheel 11 and the Compressor rotation shaft 33 through its freewheel 49 lifted, leaving no torque on the first belt drive 8th is transferable. In the same way is between the output gear 7 and the crankshaft 3 the non-positive connection by means of the intermediate freewheel 41 canceled. The second belt drive 29 is therefore in vehicle operation on the freewheel 41 the crankshaft side driven gear 7 from the first belt drive 11 decoupled. In this case, therefore, in normal vehicle operation, the electric machine 9 shut down, so here's the electric machine 9 can not act as a power generator.

Claims

Internal combustion engine for driving a motor vehicle, having an output shaft ( 3 ), which via a first sub-transmission ( 8th ) with an auxiliary unit ( 13 ) and an electric machine ( 9 ) connected as a starter motor for the internal combustion engine ( 1 ) is operable in a starting operation, the internal combustion engine drive shaft ( 3 ), and in a standstill with the internal combustion engine stopped ( 1 ) the auxiliary unit ( 13 ), characterized in that the internal combustion engine ( 1 ) via a second secondary transmission ( 29 ) with the auxiliary unit ( 13 ), via which second secondary transmission ( 29 ) the internal combustion engine ( 1 ) in a vehicle operation independent of the first sub-transmission ( 8th ) the auxiliary unit ( 13 ) drives.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that on a rotary shaft ( 33 ) of the auxiliary unit ( 13 ) a first and a second output gear ( 11 . 31 ), each of the first and the second sub-transmission ( 8th . 29 ) assigned.

Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the first and / or second output gear ( 11 . 31 ) of the auxiliary unit with at least one freewheel ( 49 . 51 ), the two output wheels ( 11 . 31 ) decoupled from each other.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the second secondary transmission ( 29 ) as a drive wheel rotatably on the engine output shaft ( 3 ) sitting drive wheel ( 5 ) having.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first secondary transmission ( 8th ) as a drive wheel rotatably on the rotary shaft ( 38 ) of the electric machine ( 9 ) seated drive wheel ( 17 ) having.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first secondary transmission ( 8th ) on the engine output shaft ( 3 ) seated output gear ( 7 ) having.

Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that on the engine output shaft ( 3 ) seated output gear ( 7 ) with a freewheel ( 41 ) is provided.

Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that in the stationary operation of the vehicle, the first secondary transmission ( 8th ) over the freewheel ( 41 ) of the engine output gear ( 7 ) from the engine output shaft ( 3 ) is motion decoupled.

Internal combustion engine according to one of claims 7 or 8, characterized in that in vehicle operation, the first secondary transmission ( 8th ) over the freewheel ( 41 ) of the engine output gear ( 7 ) from the engine output shaft ( 3 ) is motion decoupled.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first secondary transmission ( 8th ) and the second secondary transmission ( 29 ) Zugmittelgetriebe, preferably belt drives, are.

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the traction means ( 15 ) of the first auxiliary transmission ( 8th ) the electric machine drive wheel ( 17 ) and the first output gear ( 11 ) of the auxiliary machine rotating shaft ( 33 ) while the engine output gear ( 7 ) with the outside of the traction means ( 15 ) in operative connection.

Internal combustion engine according to one of claims 10 or 11, characterized in that the traction means of the second secondary transmission ( 29 ) at least the engine drive wheel ( 5 ) and the second output gear ( 31 ) of the auxiliary unit wrapped.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the electric machine ( 9 ) as a function of its use as a starter motor for the internal combustion engine ( 1 ) or as a drive motor for the auxiliary unit ( 13 ) the drive direction of rotation ( I . II ) changes.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that during starting operation the electric machine ( 9 ) in a first direction of rotation ( I ) via the first secondary transmission ( 8th ) the internal combustion engines ( 1 ) while the first sub-transmission ( 8th ) from the second secondary transmission ( 29 ) is decoupled.

Internal combustion engine after one of the before Going claims, characterized in that in the stationary mode, the electric machine ( 9 ) in a second direction of rotation ( II ) via the first secondary transmission ( 8th ) the first auxiliary power take-off wheel ( 11 ), while the second sub-transmission ( 29 ) from the first secondary transmission ( 8th ) is decoupled.