AT13244U1

AT13244U1 - Accessory assembly

Info

Publication number: AT13244U1
Application number: ATGM8043/2013U
Authority: AT
Inventors: Karl Dipl Ing Weihrauch
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2012-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2013-09-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Nebenaggregatbaugruppe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine (2) und/oder einen Antriebsstrang (1), mit zumindest einem über eine erste Triebwelle (21) angetriebenen ersten Nebenaggregat (20) und einem über eine zweite Triebwelle (31) angetriebenen zweiten Nebenaggregat (30), wobei die beiden Nebenaggregate koaxial hintereinander angeordnet sind. Um auf möglichst platz- und bauteilsparende Weise einen einfachen aber flexiblen Antrieb für Nebenaggregate zu schaffen, ist vorgesehen, dass die erste Triebwelle (21) als Hohlwelle ausgebildet ist und das erste Nebenaggregat (20) zumindest einen hohl ausgebildeten Rotor (23) aufweist, der mit der ersten Triebwelle (21) antriebsverbunden ist, und dass die zweite Triebwelle (31) zumindest teilweise innerhalb des Rotors (23) und der ersten Triebwelle (21) angeordnet ist.The invention relates to an accessory assembly, in particular for an internal combustion engine (2) and / or a drive train (1), having at least one first auxiliary unit (20) driven via a first drive shaft (21) and a second auxiliary unit driven via a second drive shaft (31) (30), wherein the two ancillary units are arranged coaxially one behind the other. In order to create a simple but flexible drive for ancillary components in the most space- and component-saving way possible, it is provided that the first drive shaft (21) is designed as a hollow shaft and the first auxiliary unit (20) has at least one hollow rotor (23) is drivingly connected to the first drive shaft (21), and that the second drive shaft (31) at least partially within the rotor (23) and the first drive shaft (21) is arranged.

Description

österreichisches Patentamt AT13 244U1 2013-09-15Austrian Patent Office AT13 244U1 2013-09-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Nebenaggregatbaugruppe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit zumindest einem über eine erste Triebwelle angetriebenen ersten Nebenaggregat und einem über eine zweite Triebwelle angetriebenen zweiten Nebenaggregat, wobei die beiden Nebenaggregate koaxial hintereinander angeordnet sind.Description: The invention relates to an auxiliary assembly, in particular for an internal combustion engine, having at least one first auxiliary drive driven via a first drive shaft and a second driven drive driven via a second drive shaft, wherein the two ancillary devices are arranged coaxially one behind the other.

[0002] Die DE 198 41 590 A1 beschreibt eine Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine, wobei ein Planetengetriebe und wenigstens zwei verschiedene Antriebsaggregate zu einem vormontiert an der Brennkraftmaschine befestigten Modul zusammengefasst sind. Dabei ist das eine Nebenaggregat an einer Stirnseite des Planetengetriebes angeordnet und mit seiner Triebwelle drehfest mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes verbunden, wobei das andere Nebenaggregat an der gegenüberliegenden Stirnseite des Planetengetriebes angeordnet und mit seiner Triebwelle drehfest mit der am Steg angeschlossenen Eingangswelle des Planetengetriebes verbunden, die in Anbaulage des Moduls über einen Triebstrang mit fester Übersetzung mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in permanenter Antriebsverbindung steht.DE 198 41 590 A1 describes an arrangement and driving connection of ancillaries on an internal combustion engine, wherein a planetary gear and at least two different drive units are combined to a preassembled attached to the engine module. In this case, an auxiliary unit is arranged on one end side of the planetary gear and rotatably connected with its drive shaft with the sun gear of the planetary gear, wherein the other accessory arranged at the opposite end of the planetary gear and rotatably connected with its drive shaft connected to the web input shaft of the planetary gear, the in the mounting position of the module via a drive train with a fixed ratio with the crankshaft of the internal combustion engine is in permanent drive connection.

[0003] Weiters ist aus den Veröffentlichungen DE 199 11 924 A1 und DE 199 11 925 A1 jeweils eine Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei in einem Nebenaggregatmodul wenigstens zwei verschiedene Nebenaggregate und deren Antriebsverbindungen übereinander in zwei zueinander und zur Achse der Kurbelwelle parallelen Zentralachsen in bzw. an einem Modulgehäuse angeordnet sind, das seitlich außen an der Brennkraftmaschine sowie rückseitig am Schwungradgehäuse angeschlossen sind und außerdem einen Zahnradantrieb aufnimmt, über den die antriebsmäßige Verbindung von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu den Antriebsverbindungen der Nebenaggregate hergestellt ist.Furthermore, from the publications DE 199 11 924 A1 and DE 199 11 925 A1, in each case a connection of ancillary components to an internal combustion engine is known, wherein in an accessory module at least two different ancillary components and their drive connections parallel to each other in two and parallel to the axis of the crankshaft Central axles are arranged in or on a module housing, which are laterally externally connected to the internal combustion engine and the rear of the flywheel housing and also receives a gear drive via which the driving connection is made from the crankshaft of the internal combustion engine to the drive connections of the ancillaries.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, auf möglichst platz- und bauteilsparende Weise einen einfachen, aber flexiblen Antrieb für Nebenaggregate zu schaffen. Eine weitere Aufgabe ist es, die Montage der Nebenaggregate an einer Brennkraftmaschine oder in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges zu erleichtern.The object of the invention is to create a space-saving and component-saving way a simple but flexible drive for ancillaries. Another object is to facilitate the assembly of the ancillaries on an internal combustion engine or in a drive train of a vehicle.

[0005] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die erste Triebwelle als Hohlwelle ausgebildet ist und das erste Nebenaggregat zumindest einen hohl ausgebildeten Rotor aufweist, der mit der ersten Triebwelle antriebsverbunden ist, und dass die zweite Triebwelle zumindest teilweise innerhalb des Rotors und der ersten Triebwelle angeordnet ist, wobei vorzugsweise die zweite Triebwelle das erste Nebenaggregat in axialer Richtung durchdringt.According to the invention this is achieved in that the first drive shaft is formed as a hollow shaft and the first accessory has at least one hollow rotor which is drivingly connected to the first drive shaft, and that the second drive shaft at least partially within the rotor and the first drive shaft is arranged, wherein preferably the second drive shaft penetrates the first auxiliary unit in the axial direction.

[0006] Die erste und die zweite Triebwelle ist dabei jeweils mit einer Abtriebseite einer ersten bzw. zweiten schaltbaren Wellenkupplung verbunden und können somit unabhängig voneinander aktiviert oder deaktiviert werden. Die schaltbaren Wellenkupplungen können beispielsweise elektromechanisch betätigbar sein.The first and the second drive shaft is in each case connected to an output side of a first or second switchable shaft coupling and can thus be activated or deactivated independently of each other. The switchable shaft couplings can be actuated electromechanically, for example.

[0007] Eine sehr platzsparende Bauweise ergibt sich, wenn die erste und die zweite schaltbaren Wellenkupplung im Bereich derselben, dem zweiten Nebenaggregat abgewandten Stirnseite des ersten Nebenaggregates angeordnet sind und vorzugsweise in einer Doppelschaltkupplung als gemeinsamer Bauteil zusammengefasst sind.A very space-saving design results when the first and the second switchable shaft coupling in the same, the second auxiliary unit facing away from the first auxiliary unit are arranged and are preferably combined in a double clutch as a common component.

[0008] Eine besonders kompakte Anordnung der Nebenaggregatbaugruppe ergibt sich, wenn die erste und die zweite schaltbare Wellenkupplung antriebsseitig mit einer Antriebswelle verbunden ist, wobei die erste und die zweite Triebwelle über die erste bzw. zweite schaltbare Wellenkupplung wahlweise mit der Antriebswelle verbindbar ist. Die Antriebswelle kann mit einer Brennkraftmaschine oder einer elektrischen Maschine als Antriebsquelle verbunden sein.A particularly compact arrangement of the accessory assembly is obtained when the first and the second switchable shaft coupling is drivingly connected to a drive shaft, wherein the first and the second drive shaft via the first or second switchable shaft coupling is selectively connectable to the drive shaft. The drive shaft may be connected to an internal combustion engine or an electric machine as a drive source.

[0009] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Antriebswelle durch die Motorwelle einer elektrischen Maschine gebildet ist. Dies ermöglicht eine einfache Steuerung der Drehzahlen der Nebenaggregate. Eine sehr platzsparende Lösung ergibt sich dabei, wenn die Nebenaggregate im Bereich derselben Stirnseite der elektrischen Maschine angeordnet sind. 1 /9 österreichisches Patentamt AT13 244U1 2013-09-15 [0010] Eine multifunktionelle Verwendung der elektrischen Maschine beim Einsatz in einem Antriebsstrang lässt sich auf einfache Weise verwirklichen, wenn die Motorwelle der elektrischen Maschine über das den Nebenaggregaten abgewandte Ende hinaus verlängert ist und über eine Kupplungseinrichtung mit der Brennkraftmaschine oder einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges antriebsverbindbar ist.It when the drive shaft is formed by the motor shaft of an electric machine is particularly advantageous. This allows easy control of the rotational speeds of the ancillaries. A very space-saving solution results when the ancillaries are arranged in the same end face of the electric machine. A multi-functional use of the electric machine when used in a drive train can be realized in a simple manner when the motor shaft of the electric machine is extended beyond the end facing away from the ancillaries and over a coupling device with the internal combustion engine or a drive train of a vehicle is drive-connected.

[0011] Die elektrische Maschine weist somit auf jeder Stirnseite einen Abtrieb auf, wobei der eine Abtrieb mit der ersten und/oder zweiten Wellenkupplung, und der andere Abtrieb mit einer Brennkraftmaschine und/oder einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges verbindbar ist. Zwischen der elektrischen Maschine und dem ersten Nebenaggregat befinden sich die schaltbaren Wellenkupplungen, um das erste und/oder zweite Nebenaggregat ein- oder abzuschalten.The electric machine thus has on each end face an output, wherein the one output to the first and / or second shaft coupling, and the other output to an internal combustion engine and / or a drive train of a vehicle is connectable. Between the electric machine and the first auxiliary unit are the switchable shaft couplings to turn on and off the first and / or second auxiliary unit.

[0012] Die Montage an einer Brennkraftmaschine und/oder in einem Antriebsstrang eines Fahrzeuges kann wesentlich vereinfacht werden, wenn das erste Nebenaggregat, das zweite Nebenaggregat, die erste Triebwelle und die zweite Triebwelle in einem vormontiert an der Brennkraftmaschine oder im Antriebsstrang befestigbaren Modul zusammengefasst sind, wobei vorzugsweise der Modul ein für alle Komponenten gemeinsames Modulgehäuse aufweist. Dabei können auch die erste und die zweite schaltbare Wellenkupplung und/oder die elektrische Maschine Teil des Moduls sein. Der Modul kann somit als vormontierte Baugruppe samt allen der Baugruppe angehörenden Bauteile als Block an der Brennkraftmaschine oder im Antriebsstrang montiert werden.The assembly of an internal combustion engine and / or in a drive train of a vehicle can be substantially simplified if the first auxiliary unit, the second auxiliary unit, the first drive shaft and the second drive shaft are combined in a preassembled on the internal combustion engine or in the drive train module fastened , wherein preferably the module has a module housing common to all components. In this case, the first and the second switchable shaft coupling and / or the electric machine may be part of the module. The module can thus be mounted as a preassembled module together with all components belonging to the assembly as a block on the internal combustion engine or in the drive train.

[0013] Das erste Nebenaggregat kann beispielsweise durch einen mechanischen Kompressor, vorzugsweise einen Schraubenkompressor, besonders vorzugsweise durch einen Ladeluftkompressor oder einen Klimakompressor gebildet sein. Das erste Nebenaggregat kann unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine über die elektrische Maschine angetrieben werden, wenn die elektrische Maschine von der Brennkraftmaschine abgekoppelt ist. Zusätzlich kann das erste Nebenaggregat rein mechanisch über zwei Getriebeübersetzungen angetrieben werden, wenn die elektrische Maschine mit der Brennkraftmaschine verbunden und von dieser angetrieben wird.The first accessory can be formed for example by a mechanical compressor, preferably a screw compressor, particularly preferably by a charge air compressor or an air compressor. The first auxiliary unit can be driven independently of the speed of the internal combustion engine via the electric machine, when the electric machine is decoupled from the internal combustion engine. In addition, the first accessory can be driven purely mechanically via two gear ratios, when the electric machine is connected to the internal combustion engine and driven by this.

[0014] Ist das erste Nebenaggregat durch einen Ladeluftkompressor gebildet, so kann bei angekoppeltem Ladeluftkompressor ein hoher Ladedruck bereits bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine erreicht werden. In mittleren Lastpunkten kann der Ladeluftkompressor sowohl elektrisch, als auch mechanisch betrieben werden -je nach Ladezustand der Fahrzeugbatterie - und unterstützt die Abgasturbine des Turboladers beim Ladedruckaufbau. Bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine wird der Ladeluftkompressor abgekoppelt und die Abgasturbine erzeugt alleine den Ladedruck.If the first auxiliary unit formed by a charge air compressor, it can be achieved at low speeds of the internal combustion engine with coupled charge air compressor, a high boost pressure. In medium load points, the charge air compressor can be operated both electrically and mechanically - depending on the state of charge of the vehicle battery - and supports the exhaust gas turbine of the turbocharger when boost pressure buildup. At high speeds of the internal combustion engine, the charge air compressor is decoupled and the exhaust gas turbine alone generates the boost pressure.

[0015] Ist das erste Nebenaggregat durch einen Klimakompressor gebildet, so kann der Klimakompressor im Start-Stopp-Betrieb elektrisch betrieben werden. Bei gestarteter Brennkraftmaschine kann der Klimakompressor - je nach Ladezustand der Fahrzeugbatterie - elektrisch und/oder mechanisch betrieben, oder auf Fahrerwunsch komplett abgeschaltet werden.If the first accessory formed by an air compressor, the air compressor can be electrically operated in start-stop operation. When the engine is started, the air conditioning compressor - depending on the state of charge of the vehicle battery - electrically and / or mechanically operated, or completely switched off on driver's request.

[0016] Das zweite Nebenaggregat kann beispielsweise durch eine Kühlmittelpumpe gebildet sein. Durch die Ankoppelung über die hohle erste Triebwelle an die elektrische Maschine kann der Motorwarmlauf optimiert werden. Im Kaltstart ist dabei die Kühlmittelpumpe abgeschaltet. Bei Volllast im Bereich der Überhitzung kann die Kühlmittelpumpe mit hoher Drehzahl über die elektrische Maschine angetrieben werden. Die Kühlmittelpumpe kann bei abgeschalteter Brennkraftmaschine auch als Nachlaufpumpe betrieben werden, um nach Volllastfahrt thermisch kritische Bauteile wie Zylinderkopf oder Abgasturbine vor Überhitzung zu schützen. Zusätzlich kann bei Start-Stop-Betrieb diese abgeführte Wärme zur Innenraumheizung verwendet werden. Bisher eingesetzte zusätzliche Kühlmittelpumpen können damit entfallen.The second accessory may be formed for example by a coolant pump. By coupling via the hollow first drive shaft to the electric machine, the engine warm-up can be optimized. During cold start, the coolant pump is switched off. At full load in the area of overheating, the coolant pump can be driven at high speed via the electric machine. When the internal combustion engine is switched off, the coolant pump can also be operated as a trailing pump in order to protect thermally critical components such as cylinder head or exhaust gas turbine from overheating after full load operation. In addition, during start-stop operation, this dissipated heat can be used for interior heating. So far used additional coolant pumps can be eliminated.

[0017] Durch die Kombination der elektrischen Maschine mit einem als Ladeluftkompressor oder Klimakompressor ausgebildeten ersten Nebenaggregat und einem durch eine Kühlmittelpumpe gebildeten zweiten Nebenaggregat kann durch Betriebspunktverschiebung und optimales Thermomanagement der Gesamtwirkungsgrad der Brennkraftmaschine gesteigert werden. 2/9 österreichisches Patentamt AT 13 244 Ul 2013-09-15 [0018] Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.By combining the electrical machine with a trained as a charge air compressor or air compressor first auxiliary unit and a second auxiliary unit formed by a coolant pump can be increased by operating point shift and optimal thermal management of the overall efficiency of the internal combustion engine. 2/9 Austrian Patent Office AT 13 244 Ul 2013-09-15 [0018] The invention will be explained in more detail below with reference to the figures.

[0019] Es zeigen schematisch [0020] Fig. 1 eine erfindungsgemäße Nebenaggregatbaugruppe als Detail I in Fig. 2, [0021] Fig. 2 einen Antriebsstrang mit dieser Nebenaggregatbaugruppe, [0022] Fig. 3 das Detail III aus Fig. 2 und [0023] Fig. 4 den Antriebsstrang in einem Schnitt gemäß der Linie IV - IV in Fig. 3.2 shows a drive train with this accessory assembly, 0023] FIG. 4 shows the drive train in a section along the line IV-IV in FIG. 3.

[0024] Der Antriebstrang 1 weist eine Brennkraftmaschine 2 mit einem oder mehreren, beispielsweise drei, Zylindern 3 auf, deren Kurbelwelle 4 über ein als Stirnradgetriebe 5' mit Stirnrädern 5a, 5b ausgebildetes mechanisches Getriebe 5, zumindest ein einstufiges Planetengetriebe 6 und einer Doppelkupplung 7 mit einer ersten elektrischen Maschine 8 antriebsverbindbar ist. Die eine erste Kupplungseinrichtung K1 bildende Doppelkupplung 7 weist eine erste Schaltkupplung 9 und eine zweite Schaltkupplung 10 auf, um die erste elektrische Maschine 8 mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen mit der Antriebswelle 4 zu verbinden. Mit der ersten Schaltkupplung 9 kann dabei unter Umgehung des Planetengetriebes 6 über die mit dem mechanisches Getriebe 5 verbundene Zwischenwelle 11 eine direkte Drehverbindung mit der Motorwelle 12 der ersten elektrischen Maschine 8 hergestellt werden.The drive train 1 has an internal combustion engine 2 with one or more, for example three, cylinders 3, the crankshaft 4 via a spur gear 5 'with spur gears 5a, 5b trained mechanical gear 5, at least one single-stage planetary gear 6 and a dual clutch. 7 with a first electric machine 8 is drive-connected. The first clutch device K1 forming double clutch 7 has a first clutch 9 and a second clutch 10 to connect the first electric machine 8 with different transmission ratios with the drive shaft 4. With the first clutch 9, a direct rotational connection with the motor shaft 12 of the first electric machine 8 can thereby be produced, bypassing the planetary gear 6 via the intermediate shaft 11 connected to the mechanical transmission 5.

[0025] Dadurch, dass das mechanische Getriebe 5 als Formschlussgetriebe ausgebildet ist, kann durch die erste elektrische Maschine 8 ein sicheres Hochlaufen der Brennkraftmaschine 2 auch unter kalten Umgebungsbedingungen gewährleistet werden. Ein zusätzlicher Hilfsstarter ist nicht erforderlich.Characterized in that the mechanical transmission 5 is designed as a form-fitting transmission, a safe run-up of the internal combustion engine 2 can be ensured even under cold environmental conditions by the first electric machine 8. An additional auxiliary starter is not required.

[0026] Über die Doppelkupplung 7 und das Planetengetriebe 6 kann die durch die erste elektrische Maschine 8 gebildete Schwungmasse mit verschiedenen Drehzahlübersetzungen mit dem mechanische Getriebe 5 verbunden werden. Durch die Anpassung der Drehzahl der Schwungmasse kann ein optimaler Drehschwingungsausgleich für unterschiedliche Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine erzielt werden.About the dual clutch 7 and the planetary gear 6, the flywheel formed by the first electric machine 8 with different speed ratios can be connected to the mechanical transmission 5. By adjusting the speed of the flywheel optimal torsional vibration compensation for different operating ranges of the internal combustion engine can be achieved.

[0027] Die Doppelkupplung 7 weist mit den Kupplungen 9, 10 vorteilhafterweise doppeltwirkende Schaltelemente auf, wobei die Betätigung der Schaltkupplungen 9, 10 elektromagnetisch oder hydraulisch, beispielsweise motorölgesteuert, erfolgen kann.The dual clutch 7, with the clutches 9, 10 advantageously double-acting switching elements, wherein the actuation of the clutches 9, 10 electromagnetically or hydraulically, for example, motor oil controlled, can take place.

[0028] Das Planetengetriebe 6 weist ein Sonnenrad 6a, Planetenräder 6b auf, welche auf einem Steg 6c gelagert sind, und ein Hohlrad 6d auf. Sonnenrad 6a, Hohlrad 6d und Steg 6c mit Planetenrädern 6b werden hier als Planetengetriebeelemente bezeichnet. Im Ausführungsbeispiel ist der Steg 6c mit der Zwischenwelle 11 starr verbunden. Die zweite Schaltkupplung 10 ist mit dem Sonnenrad 6a drehverbunden. Durch Einkuppeln der zweiten Schaltkupplung 10 kann die Motorwelle 12 über das Sonnenrad 6 die Planetenräder 6b und den Planetenträger 6c mit der Zwischenwelle 11 drehverbunden werden. Das Hohlrad 6d wird über eine Bremseinrichtung 13 abgebremst bzw. fixiert. Durch Einkuppeln der zweiten Schaltkupplung 10 und gleichzeitigem Auskuppeln der ersten Schaltkupplung 9 läuft die Motorwelle 12 somit mit geringerer Drehzahl um, als die Zwischenwelle 11. Alternativ oder zusätzlich zur Bremseinrichtung 13 kann das Hohlrad 6d auch mit einer nicht weiter dargestellten zweiten elektrischen Maschine verbunden sein. Weiters kann eine zusätzliche Schwungmasse in das Hohlrad 6d integriert sein.The planetary gear 6 has a sun gear 6a, planet gears 6b, which are mounted on a web 6c, and a ring gear 6d. Sun gear 6a, ring gear 6d and web 6c with planetary gears 6b are referred to here as planetary gear elements. In the exemplary embodiment, the web 6c is rigidly connected to the intermediate shaft 11. The second clutch 10 is rotatably connected to the sun gear 6a. By engaging the second clutch 10, the motor shaft 12 via the sun gear 6, the planetary gears 6b and the planet carrier 6c with the intermediate shaft 11 are rotatably connected. The ring gear 6d is braked or fixed via a brake device 13. By engaging the second clutch 10 and simultaneous disengagement of the first clutch 9, the motor shaft 12 thus rotates at a lower speed than the intermediate shaft 11. Alternatively or in addition to the braking device 13, the ring gear 6d may also be connected to a second electric machine, not shown. Furthermore, an additional flywheel can be integrated into the ring gear 6d.

[0029] Wie in den Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, ist die Motorwelle 12 der elektrischen Maschine 8 über das der Doppelkupplung 7 abgewandte Ende hinaus verlängert und fungiert als Antriebswelle A für ein erstes Nebenaggregat 20, wobei die Motorwelle 12 mit einer ersten Triebwelle 21 des ersten Nebenaggregates 20 über eine zweite Kupplungseinrichtung K2 drehverbindbar ist. Die erste Kupplungseinrichtung K1 und die zweite Kupplungseinrichtung K2 sind an unterschiedlichen Stirnseiten der elektrischen Maschine 8 angeordnet. Das erste Nebenaggregat 20 kann beispielsweise durch einen Schraubenkompressor 22, beispielsweise einen Ladeluftkompressor oder einen Klimakompressor gebildet sein. Das erste Nebenaggregat 20 kann unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 über die elektrische Maschine 8 angetrieben werden, wenn die elektrische Maschine 8 von der Brennkraftmaschine 2 abgekoppelt ist. 3/9 österreichisches Patentamt AT13 244U1 2013-09-15As can be seen in FIGS. 2 and 3, the motor shaft 12 of the electric machine 8 is extended beyond the end facing away from the double clutch 7 and acts as the drive shaft A for a first auxiliary unit 20, wherein the motor shaft 12 with a first drive shaft 21 of the first auxiliary unit 20 via a second coupling device K2 is drehverbindbar. The first clutch device K1 and the second clutch device K2 are arranged on different end faces of the electric machine 8. The first auxiliary unit 20 may be formed, for example, by a screw compressor 22, for example a charge air compressor or an air conditioning compressor. The first auxiliary unit 20 can be driven independently of the rotational speed of the internal combustion engine 2 via the electric machine 8 when the electric machine 8 is decoupled from the internal combustion engine 2. 3/9 Austrian Patent Office AT13 244U1 2013-09-15

Zusätzlich kann das erste Nebenaggregat 20 rein mechanisch über zwei Getriebeübersetzungen angetrieben werden, wenn die elektrische Maschine 8 mit der Brennkraftmaschine 2 verbunden und von dieser angetrieben wird.In addition, the first auxiliary unit 20 can be driven purely mechanically via two gear ratios when the electric machine 8 is connected to and driven by the internal combustion engine 2.

[0030] Ist das erste Nebenaggregat 20 durch einen Ladeluftkompressor gebildet, so kann bei angekoppeltem Ladeluftkompressor ein hoher Ladedruck bereits bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2 erreicht werden. In mittleren Lastpunkten kann der Ladeluftkompressor sowohl elektrisch, als auch mechanisch betrieben werden - je nach Ladezustand der Fahrzeugbatterie - und unterstützt die Abgasturbine des Turboladers beim Ladedruckaufbau. Bei hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine 2 wird der Ladeluftkompressor abgekoppelt und die Abgasturbine erzeugt alleine den Ladedruck.If the first auxiliary unit 20 is formed by a charge air compressor, a high charge pressure can already be achieved at low speeds of the internal combustion engine 2 when the charge air compressor is coupled. In medium load points, the charge air compressor can be operated both electrically and mechanically - depending on the state of charge of the vehicle battery - and supports the exhaust gas turbine of the turbocharger when boost pressure build-up. At high speeds of the internal combustion engine 2, the charge air compressor is decoupled and the exhaust gas turbine alone generates the boost pressure.

[0031] Ist das erste Nebenaggregat 20 durch einen Klimakompressor gebildet, so kann der Klimakompressor im Start-Stopp-Betrieb elektrisch betrieben werden. Bei gestarteter Brennkraftmaschine 2 kann der Klimakompressor - je nach Ladezustand der Fahrzeugbatterie -elektrisch und/oder mechanisch betrieben, oder auf Fahrerwunsch komplett abgeschaltet werden.If the first accessory 20 formed by an air compressor, the air compressor can be electrically operated in start-stop operation. When started internal combustion engine 2, the air compressor - depending on the state of charge of the vehicle battery -elektrisch and / or operated mechanically, or completely switched off on driver's request.

[0032] Weiters wird über die verlängerte Motorwelle 12 zusätzlich noch ein zweites Nebenaggregat 30 angetrieben. Dabei ist ein mit der ersten Triebwelle 21 verbundener Rotor 23 des zweiten Nebenaggregates 30, sowie die erste Triebwelle 21 selbst hohl ausgebildet. Innerhalb des Rotors 23 und innerhalb der ersten Triebwelle 21 ist eine zweite Triebwelle 31 angeordnet, welche das erste Nebenaggregat 20 in axialer Richtung durchdringt. Die erste Triebwelle 21 ist dabei über eine erste schaltbare Wellenkupplung 24 und die zweite Triebwelle 31 über eine zweite schaltbare Wellenkupplung 25 der durch eine elektromechanische Doppelschaltkupplung 26 gebildeten zweiten Kupplungseinrichtung K2 mit der Motorwelle 12 drehverbindbar.Furthermore, a second auxiliary unit 30 is additionally driven via the extended motor shaft 12. Here, a connected to the first drive shaft 21 rotor 23 of the second auxiliary unit 30, and the first drive shaft 21 itself is hollow. Within the rotor 23 and within the first drive shaft 21, a second drive shaft 31 is arranged, which penetrates the first auxiliary unit 20 in the axial direction. The first drive shaft 21 is rotatably connected via a first switchable shaft coupling 24 and the second drive shaft 31 via a second switchable shaft coupling 25 of the second coupling device K2 formed by an electromechanical double clutch 26 with the motor shaft 12.

[0033] Das zweite Nebenaggregat 30 kann beispielsweise durch eine Kühlmittelpumpe 32 gebildet sein. Durch die Ankoppelung über die hohle erste Triebwelle 21 an die elektrische Maschine 8 kann der Motorwarmlauf optimiert werden. Im Kaltstart ist dabei die Kühlmittelpumpe 32 abgeschaltet. Bei Volllast im Bereich der Überhitzung kann die Kühlmittelpumpe 32 mit hoher Drehzahl über die elektrische Maschine 8 angetrieben werden. Die Kühlmittelpumpe 32 kann bei abgeschalteter Brennkraftmaschine 2 auch als Nachlaufpumpe betrieben werden, um nach Volllastfahrt thermisch kritische Bauteile wie Zylinderkopf oder Abgasturbine vor Überhitzung zu schützen. Zusätzlich kann bei Start-Stop-Betrieb diese abgeführte Wärme zur Innenraumheizung verwendet werden. Bisher eingesetzte zusätzliche Kühlmittelpumpen können damit entfallen.The second auxiliary unit 30 may be formed for example by a coolant pump 32. By coupling via the hollow first drive shaft 21 to the electric machine 8, the engine warm-up can be optimized. In cold start while the coolant pump 32 is turned off. At full load in the area of overheating, the coolant pump 32 can be driven at high speed via the electric machine 8. When the internal combustion engine 2 is switched off, the coolant pump 32 can also be operated as a follower pump in order to protect thermally critical components such as the cylinder head or exhaust gas turbine from overheating after full load operation. In addition, during start-stop operation, this dissipated heat can be used for interior heating. So far used additional coolant pumps can be eliminated.

[0034] Alle Baiteile der Nebenaggregatbaugruppe, insbesondere das erste Nebenaggregat 20, das zweite Nebenaggregat 30, die erste Triebwelle 21 und die zweite Triebwelle 31, die erste und die zweite schaltbare Wellenkupplung 24, 25, die elektrische Maschine 8 können zu einem vormontierten Modul M zusammengefasst werden, welcher besonders einfach als Block an der Brennkraftmaschine 2 oder im Antriebsstrang 1 montiert werden kann.All Baiteile the accessory assembly, in particular the first accessory 20, the second accessory 30, the first drive shaft 21 and the second drive shaft 31, the first and second switchable shaft coupling 24, 25, the electric machine 8 can be to a pre-assembled module M. be summarized, which can be mounted particularly simple as a block on the internal combustion engine 2 or in the drive train 1.

[0035] Die Kurbelwelle 4 ist über eine dritte Schaltkupplung 15 mit einem beispielsweise als manuelles, automatisiertes oder automatisches Schaltgetriebe ausgebildetes Verstellgetriebe 16 verbunden, wobei das Stirnradgetriebe 5' zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem Verstellgetriebe 16 angeordnet ist.The crankshaft 4 is connected via a third clutch 15 with a trained, for example, as a manual, automated or automatic transmission variable adjustment 16, wherein the spur gear 5 'between the engine 2 and the adjusting 16 is arranged.

[0036] Zusätzlich zur dritten Schaltkupplung 15 kann zwischen der Brennkraftmaschine 2 und dem mechanischen Getriebe 5 eine nicht weiter dargestellte vierte Schaltkupplung angeordnet sein, um rein elektrisches Fahren zu ermöglichen.In addition to the third clutch 15 may be arranged between the internal combustion engine 2 and the mechanical transmission 5, a fourth clutch not shown, to allow purely electric driving.

[0037] Durch die Doppelkupplung 7 mit der ersten und der zweiten Schaltkupplung 9, 10 und dem Planetengetriebe 6 lassen sich in der beschriebenen Anordnung des Antriebstranges 1 verschiedene Betriebsstrategien realisieren. Durch Einkuppeln der ersten Schaltkupplung 9 wird ein Antrieb der ersten elektrischen Maschine 8 durch die Brennkraftmaschine 2 mit hoher Drehzahl ermöglicht, wodurch ein hohes Trägheitsmoment entsteht. Diese Betriebsart ist besonders geeignet, um im Vollastbetrieb bei niedriger Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 Drehungleich- 4/9 österreichisches Patentamt AT 13 244 Ul 2013-09-15 förmigkeiten zu vermindern.Due to the dual clutch 7 with the first and the second clutch 9, 10 and the planetary gear 6 can be implemented in the described arrangement of the drive train 1 different operating strategies. By engaging the first clutch 9, a drive of the first electric machine 8 by the internal combustion engine 2 is made possible at high speed, creating a high moment of inertia. This operating mode is particularly suitable for reducing rotational speeds during full-load operation at low engine speed 2 rpm.

[0038] Bei höherer Drehzahl und geringer Last wird die erste Schaltkupplung 9 ausgekuppelt und die zweite Schaltkupplung 10 eingekuppelt, wodurch nun die erste elektrische Maschine 8 mit relativ geringer Drehzahl angetrieben wird, und somit ein geringeres Massenträgheitsmoment entsteht.At higher speed and low load, the first clutch 9 is disengaged and the second clutch 10 is engaged, whereby now the first electric machine 8 is driven at a relatively low speed, and thus a lower mass moment of inertia arises.

[0039] Während des Startens der Brennkraftmaschine 2 wird diese durch die erste elektrische Maschine 8 gedreht. Ein ausrechend hohes Startmoment wird erzeugt, wenn die erste Schaltkupplung 9 eingekuppelt und die zweite Schaltkupplung 10 ausgekuppelt wird.During starting of the internal combustion engine 2, this is rotated by the first electric machine 8. A reasonably high starting torque is generated when the first clutch 9 is engaged and the second clutch 10 is disengaged.

[0040] Die erste elektrische Maschine 8 und/oder die zweite elektrische Maschine 14 können auch im Rekuperationsbetrieb eingesetzt werden. Dazu wird je nach Ladezustand des elektrischen Speichers und abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 2 die erste Schaltkupplung 9 oder die zweite Schaltkupplung 10 eingekuppelt, wobei jeweils die andere Schaltkupplung 10 bzw. 9 ausgekuppelt wird. Falls keine Ladung des elektrischen Speichers erforderlich ist, so können auch beide Kupplungen 9, 10 ausgekuppelt und somit die elektrischen Maschinen 8, 14 von der Brennkraftmaschine 2 getrennt werden. 5/9The first electric machine 8 and / or the second electric machine 14 can also be used in recuperation operation. For this purpose, depending on the state of charge of the electrical storage and depending on the speed of the internal combustion engine 2, the first clutch 9 or the second clutch 10 is engaged, in each case the other clutch 10 and 9 is disengaged. If no charge of the electrical storage is required, so both clutches 9, 10 disengaged and thus the electric machines 8, 14 are separated from the internal combustion engine 2. 5.9

Claims

Austrian Patent Office AT13 244U1 2013-09-15 Claims 1. Auxiliary assembly, in particular for an internal combustion engine (2) and / or a drive train (1), with at least one first auxiliary unit (20) driven via a first drive shaft (21) and one via a second drive shaft (31) driven second auxiliary unit (30), wherein the two ancillary units are arranged coaxially one behind the other, characterized in that the first drive shaft (21) is designed as a hollow shaft and the first auxiliary unit (20) at least one hollow rotor (23) which is drivingly connected to the first drive shaft (21), and that the second drive shaft (31) is at least partially disposed within the rotor (23) and the first drive shaft (21).

Second accessory assembly according to claim 1, characterized in that the second drive shaft (31) penetrates the first auxiliary unit (20) in the axial direction.

3. Auxiliary assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the first drive shaft (21) is connected to an output side of a first switchable shaft coupling (24).

4. ancillary assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second drive shaft (31) with a driven side second switchable shaft coupling (25) is connected.

5. ancillary assembly according to claim 3 and 4, characterized in that the first and the second switchable shaft coupling (24, 25) in the region of the second auxiliary unit (20) facing away from the end face of the first auxiliary unit (20) are arranged.

6. ancillary assembly according to one of claims 3 to 5, characterized in that the first and the second switchable shaft coupling (24, 25) form a preferably electromechanical double clutch (26).

7. ancillary assembly according to one of claims 3 to 6, characterized in that the first and the second switchable shaft coupling (24, 25) on the drive side with a drive shaft (A) is connected, wherein the first and the second drive shaft (21, 31) via the first or second switchable shaft coupling (24, 25) is selectively connectable to the drive shaft (A).

8. ancillary assembly according to claim 7, characterized in that the drive shaft (A) by the motor shaft (12) of an electric machine (8) is formed.

9. ancillary assembly according to claim 8, characterized in that the first and second auxiliary units (20, 30) in the region of the same end face of the electric machine (8) are arranged.

10. ancillary assembly according to claim 8 or 9, for an internal combustion engine and / or a drive train (1), characterized in that the motor shaft (12) of the electric machine (8) beyond the auxiliary units (20, 30) facing away from the end is extended and via a coupling device (K1) with the internal combustion engine (2) and / or with the drive train (1) is drive-connected.

11. ancillary assembly according to one of claims 1 to 10, characterized in that the first auxiliary unit (20) by a mechanical compressor, preferably a screw compressor (22), particularly preferably by a charge air compressor or an air compressor is formed.

12. ancillary assembly according to one of claims 1 to 11, characterized in that the second auxiliary unit (30) by a coolant pump (32) is formed. 6/9 Austrian Patent Office AT 13 244 Ul 2013-09-15

13. ancillary assembly according to one of claims 1 to 12, characterized in that the first auxiliary unit (20), the second auxiliary unit (30), the first drive shaft (21) and the second drive shaft (31) in a pre-assembled on the internal combustion engine (2 ) o-in the drive train (1) can be fastened module (M) are summarized, wherein preferably the module (M) has a module housing common to all components.

14. ancillary assembly according to claim 13, characterized in that the first and the second switchable shaft coupling (24, 25) are part of the module (M).

15. ancillary assembly according to claim 13 or 14, characterized in that the electrical machine (8) is part of the module (M). For this 2 sheets drawings 7/9