DE10034620A1

DE10034620A1 - Additional unit driving mechanism and dynamo combination for fitting to a motor vehicle, uses magnet wheels to provide a continuously controllable relay between a motor vehicle driving motor and an additional unit.

Info

Publication number: DE10034620A1
Application number: DE2000134620
Authority: DE
Inventors: Walter Schopf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-03-15
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31

Abstract

A first magnet wheel (85) connected to a motor vehicle drive motor via a drive shaft (84) with an electric machine (80) has a magnet-based rotating connection with a second magnet wheel (86) on the driven side. These magnet wheels can function as an electric machine as well as a generator, an electromagnetic coupling and a motor. Transformers (87,88) feed and dissipate exciter and mains currents. The second magnet wheel sits on the shaft (89) of a compressor (82).

Description

Die Erfindung betrifft einen stufenlosen KFZ-Nebenaggregateantrieb mit den in den Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Merkmalen.The invention relates to a stepless motor vehicle auxiliary drive with the in the preamble of the main claim specified features.

Bei KFZ-Nebenaggregaten /01; 02/ besteht die bekannte Erfordernis, daß sie bereits im unteren Dreh zahlbereich des Antriebsmotors ihre volle Leistung erbringen müssen, in manchen Fällen ihnen sogar unter diesen Betriebsbedingungen der höchste Leistungsbedarf abverlangt wird. Dies bedingt, daß sie für die unteren Drehzahlbereiche ausgelegt sein müssen. Dadurch entstehen bei herkömmlicherweise starr angetriebenen Nebenaggregaten in den oberen Drehzahlbereichen erhöhte Verluste, vor allem auch erhöhte überschüssige Leistungsangebote, die sich schließlich, ebenfalls auf den Gesamtenergiehaushalt der Antriebskonzeption bezogen, als Verluste auswirken /01; 02; 03/. Ein weiterer gravierender Nach teil dabei ist, daß bei hohen Drehzahlen die Geräuschemission stark ansteigt, insbesondere bei Strö mungsmaschinen (z. B. Lüfter, Pumpen und Kompressoren). Die Verlustproblematik und -Einspar thematik wird auch unter /01 bis 05/ näher behandelt. Hierzu vorweggenommen erwähnt sei auch der nachteilige Tatbestand, daß häufig Nebenaggregate sowohl im unteren als auch im oberen Drehzahl bereich einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen. Nachteilig wirkt sich hierzu der erhöhte Leistungs bedarf und -Anteil der Nebenaggregate im innerstädtischen KFZ-Einsatz mit seinen hohen Go-and- Stop-Phasen aus. Bei solchem wertgehenden Leerlaufbetrieb des Antriebsmotors ist sein Wirkungsgrad extrem schlecht, sodaß ein relativ hoher Primärenergieverbrauch vorliegt, der etwa dem drei bis vier fachen des reinen mechanischen Leistungsbedarfes der Nebenaggregate entspricht.For vehicle auxiliary units / 01; 02 / there is the known requirement that it is already in the lower rotation number range of the drive motor have to provide their full performance, in some cases even to them the highest power requirement is required under these operating conditions. This means that they must be designed for the lower speed ranges. This results in conventional rigidly driven ancillaries in the upper speed ranges increased losses, especially increased excess services, which ultimately, also affect the overall energy balance related to the drive concept, impact as losses / 01; 02; 03 /. Another serious after part of it is that at high speeds, the noise emissions increases significantly, especially at currents machines (e.g. fans, pumps and compressors). The loss problem and saving the topic is also dealt with under / 01 to 05 /. For this purpose, the disadvantageous fact that often auxiliary units in both the lower and the upper speed range have poor efficiency. The increased performance has a disadvantage Requirement and share of auxiliary units in inner-city vehicle use with its high go-and Stop phases off. With such valuable idle operation of the drive motor, its efficiency is extremely bad, so that there is a relatively high primary energy consumption, about three to four times the pure mechanical power requirement of the auxiliary units.

In Anbetracht der aktuellen Bestrebungen und auch der bereits erzielten Fortschritte auf dem Gebiet der Treibstoffeinsparung ist somit auch die Senkung der Nebenverbräuche der sich zunehmend auswei tenden, dem Fahrkomfort und der Sicherheit dienenden Einrichtungen äußerst relevant.In view of the current efforts and also the progress already made in the field of Saving fuel is therefore also a reduction in secondary consumption, which is increasingly evidenced facilities that are extremely convenient for driving comfort and safety.

Neben diesen Energieaspekten ist in Anbetracht der CO₂- und sonstiger Abgasmiseren auch die Verminderung der Verluste der Nebenaggregate im KFZ in dieser Hinsicht von essentieller, globaler Bedeutung.In addition to these energy aspects, in view of the CO ₂ and other exhaust emissions, the reduction of the losses of the auxiliary units in the vehicle is of essential, global importance in this regard.

Außerdem wirkt sich der Bauaufwand von Aggregaten und Komponenten - besonders im aktuellen Fall des Mobileinsatzes - auch erheblich auf ihre Wirtschaftlichkeit aus. So können mittels Drehzahlvari ationen wirtschaftliche, nützliche Vorteile erzielt werden, in dem z. B. einerseits durch Heraufsetzen der NE-Aggregatedrehzahlen bei niedrigen Motordrehzahlen die Aggregateausführungen kleiner gehalten werden, andererseits wird durch Vermeidung hoher (meist nutzloser) Betriebsdrehzahlen an den Nebenaggregaten deren Verschleiß vermindert und somit die Lebensdauer erhöht. In addition, the construction effort of units and components has an impact - especially in the current case of mobile use - also significantly on their economy. So with speed vari ation economic, useful benefits can be achieved by z. B. on the one hand by increasing of the NE unit speeds at low engine speeds, the unit versions are smaller are kept, on the other hand, by avoiding high (mostly useless) operating speeds the auxiliary units their wear is reduced and thus the service life is increased.

Mit vorliegendem Erfindungsgegenstand soll auch dem Trend der KFZ-Entwicklung nach einem zunehmenden erhöhten Stromverbrauch an Bord /01 bis 06/ und somit der Erfordernis einer gestei gerten Stromversorgung entsprochen werden, denn:The subject of the present invention is also intended to follow the trend of vehicle development increasing increased power consumption on board / 01 to 06 / and thus the need for a stei power supply, because:

bedingt durch den bereits erhöhten und noch zunehmenden Einsatz von dem Komfort und der Sicherheit dienenden elektrischen Verbrauchern, insbesondere für bereits von der einschlägigen Industrie in Vor entwicklung befindliche zukunftsorientierte, elektromotorische Zusatzantriebe für Start- und Beschleu nigungsvorgänge, die einen sehr hohen Energiedurchsatz bedingen, bedarf es größerer und effizienterer Stromversorgungseinrichtungen an Bord. Auch neueste Entwicklungstendenzen, wie z. B. den Turbo lader zur Vermeidung des Turboloches elektrisch anzutreiben, oder herkömmlicherweise auf hydrau lischer Basis arbeitende Servosysteme, z. B. Lenk- und Bremshilfen durch elektrische zu ersetzen, erfordern auch erhöhte Stromversorgungen.due to the increased and increasing use of comfort and safety serving electrical consumers, especially for those already in the relevant industry in advance Development of future-oriented, electric motor additional drives for start and acceleration Cleaning processes that require a very high energy throughput require larger and more efficient Power supply facilities on board. Also the latest development trends, such as B. the turbo Charger to avoid turbo lag electrically, or conventionally on hydrau based servo systems, z. B. to replace steering and braking aids with electrical ones, also require increased power supplies.

Diesen Erfordernissen kommt bereits ein in firmenübergreifenden Planungen befindliches zweites Bordnetz entgegen /07/. Noch in Frage steht dazu die Art und Weise der wirtschaftlichen und kon struktiv günstigen Lösungen für solche gesteigerte Bordstromerzeugungseinrichtungen und deren Energiemanagement.A second, which is in cross-company planning, already meets these requirements On-board network opposite / 07 /. The nature of the economic and con structurally favorable solutions for such increased on-board power generation facilities and their Energy management.

Eine Einrichtung zur Drehzahlregelung eines Nebenaggregateverbundes, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruches angegeben ist, ist durch /09/ Patent DE Nr 805 596 "Antrieb für Hilfseinrichtungen an Kraftfahrzeugen" bekannt. Dieser Veröffentlichung liegen durch die Schaffung eines stufenlosen Nebenaggregateantriebes zwar gleiche Absichten und Aufgaben wie vorliegendem Erfindungsgegen stand zu Grunde, jedoch besteht er aus einer Wirbelstrommagnetkupplung, die zwischen dem KFZ- Antriebsmotor und einem Nebenaggregateverbund angeordnet ist. Dessen Drehzahlregelung wird auch durch gesteuerten Schlupf zwischen zwei, einem antriebs- und einem abtriebsseitigen Rotor, die über ein Magnetfeld in kraftschlüssiger Drehverbindung stehen, bewirkt. Damit lassen sich aber nur Ein gangsdrehzahlen mindern, bzw. vergleichmäßigen, eine nützliche Anhebung der Ausgangsdrehzahlen, wie es beim KFZ-Einsatz im niedrigen Motordrehzahlbereich geboten erscheint, ist damit nicht möglich. Gravierender Hauptnachteil sind hohe Übertragungsverluste, da die Schlupfleistung, das Produkt aus dem übertragenen Drehmoment und der Schlupfdrehzahl, als reine Verlustleistung auftritt.A device for speed control of an auxiliary unit network, as in the preamble of The main claim is specified by / 09 / Patent DE No. 805 596 "drive for auxiliary devices on motor vehicles ". This publication is due to the creation of a stepless Auxiliary unit drive although the same intentions and tasks as the present invention counter was the basis, but it consists of an eddy current magnetic coupling that is between the motor vehicle Drive motor and an auxiliary assembly is arranged. Its speed control is also by controlled slip between two, a drive and an output rotor, which over a magnetic field are in a non-positive rotary connection. But this can only be a reduce gear speeds, or even, a useful increase in output speeds, This is not possible, as appears to be the case when using the vehicle in the low engine speed range. Serious main disadvantage are high transmission losses, because the slip performance, the product the transmitted torque and the slip speed, as pure power loss occurs.

Weitere Einrichtungen, die dem gleichen Ziele wie die dem der vorliegenden Erfindung dienen sollen und können, die Schaffung eines stufenlosen Nebenaggregateantriebes verbunden mit Bordstromerzeugungs einrichtungen, sind in den Offenlegungsschriften DE 38 12 412 A1, DE 43 30 622 A1 und DE 43 33 907 A1 vorgeschlagen und beschrieben. Sie betreffen eine zwischen dem KFZ-Antriebsmotor und einem Nebenaggregat- oder einem -Verbund angeordnete stufenlose Übertragungskomponente in Form eines Planetengetriebes mit einer Eingangs- und zwei Ausgangsbasen, deren Drehzahlen sich nach bekannten Planetengesetzmäßigkeiten beeinflussen. Eine (erste) Ausgangsbasis steht mit den anzutreibenden Nebenaggregat(en), und die andere (zweite) mit einer oder mehreren in ihrer Leistung regelbaren-, und somit auch drehzahlregelbaren Arbeitsmaschine(n) in Verbindung, deren mechanische Leistung zum Teil dem Antrieb zurückgeführt oder in Form von Strom abgeführt wird.Other facilities serving the same object as that of the present invention and can, the creation of a stepless auxiliary drive combined with on-board power generation devices are in the published documents DE 38 12 412 A1, DE 43 30 622 A1 and DE 43 33 907 A1 proposed and described. They concern one between the motor vehicle drive motor and one Auxiliary unit or a network arranged stepless transmission component in the form of a Planetary gear with one input and two output bases, the speeds of which are known Influence planetary laws. A (first) starting point is with those to be driven Auxiliary unit (s), and the other (second) with one or more controllable in their performance, and thus also speed-controllable working machine (s) in connection, the mechanical performance of which Part of the drive is returned or dissipated in the form of electricity.

Diese Konzeptionen erfordern und umfassen gegenüber vorliegendem Erfindungsgegenstand weitere mechanische Getriebekomponenten und eine eigenständige bzw. zusätzliche Elektromaschinenaus bildung und -Anordnung, was einen wesentlich erhöhten konstruktiven Aufwand bedingt. Auch sind dort die vielfältigen Kombinations- und Einsatzmöglichkeiten mehrerer Elektromaschinen und das hier bean spruchte vorteilhafte Energiemanagement nicht gegeben.Compared to the subject matter of the present invention, these concepts require and include others mechanical transmission components and an independent or additional electrical machine education and arrangement, which requires a significantly increased design effort. Are there too the diverse combination and application options of several electrical machines and this bean advantageous energy management was not given.

Auch sind als stufenlose Übertragungseinrichtungen für Nebenaggregate aus (meist älteren) Offenle gungs- oder Patentschriften rein mechanische Drehmomentenwandler bekannt - was aber auch für neue Konzeptionen naheliegend erscheinen könnte. Vorzugsweise waren dabei Umschlingunsgetriebe vorge sehen. Solche Konzeptionen stellen konstruktiv (vor allem bauraummäßig wegen ihrer relativ weit aus einanderliegenden An- und Abtriebsachsen) einen größeren Aufwand dar. Andere Friktionsgetriebe koaxialer Bauweise weisen wiederum bezüglich Lebensdauer und Wartung für den KFZ-Einsatz Nach teile auf. Mechanische Wandler bedürfen allgemein kräftiger Verstell- bzw. Servoelemente, die zusätz liche Bauelemente, wenn nicht gar (Hilfs-)Maschinen darstellen, was wiederum einen nachteiligen Aufwand bedeutet. Ferner erfüllen solche Elemente nur unzulänglich die Bedingungen neuzeitlicher Steuer- und Managementsysteme.Also are as stepless transmission devices for auxiliary units from (mostly older) Offenle mechanical or torque converter known or patent specifications - but also for new ones Conceptions might seem obvious. Belt transmissions were preferred see. Such concepts are constructive (especially in terms of installation space because of their relatively wide range) opposite drive and output axles) represents a greater effort. Other friction gears Coaxial design in turn provide evidence of durability and maintenance for automotive use split up. Mechanical converters generally require more powerful adjustment or servo elements, which additionally components, if not (auxiliary) machines, which in turn is a disadvantage Effort means. Furthermore, such elements only insufficiently meet the conditions of modern times Tax and management systems.

Bei dem im Oberbegriff des Hauptanspruches von DE 100 12 497.6 beschiebenen Einsatz der erfin dungsgemäßen Übertragungseinrichtung an einem Nebenaggregate-Verbund besteht der Nachteil, daß alle über sie angetriebenen Nebenaggregate einer einheitlichen Drehzahlregelstrategie unterliegen, obwohl ihr Drehzalbedarf unterschiedlich sein kann. So können neben drehzahlmäßigem Ansteuern optimaler Kennfeldbereiche temporäre Leistungsbedürfnisse einzelner Nebenaggregate, wie es z. B. beim Klimakompressor der Fall ist, für sie von essentieller Bedeutung sein. Auch haben nicht alle Arbeitsmaschinen ein gleiches drehzahlabhängiges Kennfeldverhahen. Z. B. unterscheiden sich bekann terweise Verdrängermaschinen diesbezüglich stark von Turbomaschinen.In the use of the inventions described in the preamble of the main claim of DE 100 12 497.6 The inventive transmission device on an auxiliary unit network has the disadvantage that all auxiliary units driven by them are subject to a uniform speed control strategy, although their speed requirements may vary. In addition to speed control optimal map areas, temporary performance requirements of individual auxiliary units, such as B. for air conditioning compressors is essential for them. Also not everyone has Machines have the same speed-dependent characteristic diagram procedure. For example, differ In this regard, displacement machines are largely dependent on turbomachinery.

Besonders relevant sind folgende einsatzspezifischen Aspekte beim:The following application-specific aspects are particularly relevant for:

a) Air conditioning compressor

Insbesondere zur Klimatisierung von Omnibussen und größeren Limousinen ist die erforderliche Kom pressorleistung relativ sehr groß. In Verbindung mit dem eigentlichen Kühlprozeß besteht aber auch ein erhöhter und dauernder Bordstrombedarf durch die in die Klimaanlage integrierten Ventilationseinricht ungen. Nachfolgenden Beschreibungen praktischer Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens vorwegnehmend sei hier angeführt, daß der weitere Nutzeffekt des Erfindungsgegenstandes, die zusätz liche Stromerzeugung durch die Übertragungseinrichtung unter bestimmten, kritischen Einsatzbedin gungen nicht voll bzw. ausreichend oder garnicht zum Tragen kommt. So läuft z. B. bei Staus, wo bei geringer Antriebsmotordrehzahl eine maximale und optimale Kompressorleistung erforderlich ist, der erfindungsgemäße Kompressorantrieb weitgehend ohne Schlupf bei direktem Durchtrieb, und somit ohne Stromerzeugung. Bei solchen Kompressorbetriebsbedingungen werde herkömmliche Bordnetz versorgungseinrichtungen stark gefordert, wenn nicht gar überfordert.The necessary comm is especially for the air conditioning of buses and larger limousines press performance relatively large. In connection with the actual cooling process there is also a Increased and permanent on-board power requirements due to the ventilation device integrated in the air conditioning system The following descriptions of practical exemplary embodiments of the inventive concept In anticipation it should be mentioned here that the further benefit of the subject of the invention, the additional electricity generation by the transmission device under certain critical conditions of use not fully, sufficiently or not at all. So z. B. in traffic jams where low drive motor speed a maximum and optimal compressor performance is required that Compressor drive according to the invention largely without slip with direct drive, and thus without power generation. With such compressor operating conditions, conventional electrical systems become utilities are in high demand, if not overwhelmed.

b) Charger for the drive internal combustion engine

Die Erkenntniss über den Leistungsgewinn durch "Aufladung der Verbrennungsmotore" geht bereits in die Frühzeit der KFZ-Ära zurück. Praktisch und serienmäßig genutzt wurde der Nutzeffekt hauptsäch lich durch Turbolader. Das bekannte nachteilige "Turboloch" beflügelte die Weiterentwicklung dieser Laderart, dessen Auswirkung durch verstellbare Leitschaufel stark reduziert werden konnte. Auch Vermindern solche Maßnahmen die Schadstoffemission besonders in den unteren Motordrehzahlbe reichen. Im Rahmen der Entwicklungsaktivitäten und -Erkenntnisse bezüglich der weiterer Reduktion von Schadstoffemission und Treibstoffverbrauch werden rein elektrisch angetriebene mechanische Lader kreiert und sind in Entwicklung. Ungeachtet der bereits vorliegenden Erfolge besteht in Anbe tracht des Trends zum verbreiterten Ladereinsatz, so auch an Ottomotoren, und vor allem für Klein- PKW' s mit reduziertem Kraftstoffverbrauch weiterer Handlungsbedarf zur weiteren Perfektionierung der Lader bzw. deren Antriebskonzeptionen.The knowledge about the performance gain by "charging the internal combustion engines" is already in the early days of the automobile era. The benefit was mainly used in practice and in series Lich by turbocharger. The well-known disadvantageous "turbo lag" spurred the further development of this Loader type, the impact of which could be greatly reduced by using an adjustable guide vane. Also Such measures reduce pollutant emissions especially at the lower engine speeds pass. As part of the development activities and knowledge regarding the further reduction pollutant emissions and fuel consumption become purely electrically driven mechanical ones Loaders are created and are in development. Notwithstanding the successes already available, Anbe in line with the trend towards widened loader use, including on gasoline engines, and especially for small Cars with reduced fuel consumption require further action to further perfect them the loader or its drive concepts.

Separat und elektrisch angetriebene Lader bieten somit für die Erfüllung der Erwartungskriterien, die an einen Lader, insbesondere für neuzeitliche Klein-PKW's, gestellt werden, die besten Voraussetzungen. Solche Laderantriebe sind aber zwangsläufig wegen ihrer Antriebsenergieflußkette: verbrennungsmo torischer Antrieb-Generator-Batterie-Elektromotor verlustbehaftet. Obwohl die erforderlichen Lader-Antriebsleistungen relativ niedrig sind, schlagen sie dennoch bei "Klein- und Sparmobilen" zu Buche, zumal diese Aggregate stetig in Betrieb sind.Separate and electrically powered loaders thus offer to meet the expectation criteria a loader, especially for modern small cars, the best conditions. Such loader drives are inevitable because of their drive energy flow chain: combustion engine Toric drive generator battery electric motor lossy. Although the required Loader drive powers are relatively low, they still hit "small and energy-efficient vehicles" Beech, especially since these units are constantly in operation.

Aufgabe und Ziel vorliegender Erfindung besteht in erweiterten Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Patentanmeldung 100 12 497.6 zur Vermeidung oder Verminderung vorstehender Nachteile.The object and aim of the present invention consists in expanded configurations of the invention according to patent application 100 12 497.6 to avoid or reduce the above disadvantages.

Die Lösung der genannten Aufgabe wird durch Einrichtungen und Ausgstaltungen mit den in den Patentansprüchen und Ausführungsbeispielen angeführten Ausführungsmerkmalen erzielt. The solution to the above problem is provided by facilities and events with the in the Achieved patent claims and exemplary embodiments.

Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Nebenaggregateantriebes bestehen:
zu a)
mit der dem Klimakompressor separat zugeordnete drehzahlregelbare Übertragungseinrichtung kann der Kälteprozeß wirtschaftlich und optimal beeinflußt und gesteuert werden;
die integrierte Anordnung einer weiteren Elektromaschinenkomponente in der Übertragungseinrichtung
The main advantages of the auxiliary drive according to the invention are:
to a)
the refrigeration process can be influenced and controlled economically and optimally with the speed-controllable transmission device which is separately assigned to the air conditioning compressor;
the integrated arrangement of a further electrical machine component in the transmission device

- Delivered, operated as a generator, when the refrigeration compressor is in active operation, additionally for Ventilation tasks required on-board power,
- Can be designed and used as the sole (alternative) on-board power supply device;
- acts - powered - as a starter for the combustion engine;

wobei durch ihre Mehrfachbestückung mit relativ einfachen rotationssymmetrischen Elektromaschinen komponenten mit ihren mehrfältigen Funktionen (stufenlose Übertragungseinrichtung, Generator und Anlasser) dieses Kombinations-Aggregat eine wirtschaftlichere, vorteilhaftere Konzeption gegenüber herkömmlichen Einzelaggregaten darstellt,
wodurch somit der Bauaufwand und der erforderliche Einbauraum im Motorraum vermindert wird.
zu b)
bei dem vom Antriebshauptmotor über die separat zugeordnete drehzahlregelbare, erfindungsgemäße Übertragungseinrichtung angetriebenen Lader
With its multiple assembly with relatively simple, rotationally symmetrical electrical machine components with their multiple functions (stepless transmission device, generator and starter), this combination unit represents a more economical, more advantageous design compared to conventional individual units,
thus reducing the construction effort and the required installation space in the engine compartment.
to b)
in the loader driven by the main drive motor via the separately assigned speed-controllable transmission device according to the invention

- The charging process can meet the needs of different operating conditions of the vehicle drive motors adjusted and optimally controlled;
- The major part of the loader drive energy is lossless from the drive path of the motor vehicle drive motor tors provided, taking advantage of the advantageous (dynamic) functional properties of a separate Loader-electric drive.

Weitere vorteilhafte Ausführungseinzelheiten gehen aus den Beschreibungen der Ausführungsbeispiele hervor.Further advantageous details of the embodiment can be found in the descriptions of the exemplary embodiments out.

Der Anmeldungsgegenstand wird nachstehend unter Verweis auf die Zeichnungen erläutert. Hierfür zeigen:The subject of the application is explained below with reference to the drawings. Therefor demonstrate:

Fig. 1 eine Schemadarstrellung zur Veranschaulichung der Einsatzweise des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 is a schematic representation to illustrate the use of the subject matter of the invention.

Fig. 2, 3 und 4 schematische Darstellungen eines erfindungsgemäßen Einzeln Nebenaggregateantriebes, im wesentlichen bestehend aus einer zwischen dem KFZ-Antriebsmotor und einem Nebenaggregat angeordneten erfindungsgemäßen stufenlos regelbaren Übertragungseinrichtung, wobei die Übertra gungseinrichtung und das Nebenaggregat zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Fig. 2, 3 and 4 are schematic representations of an individual auxiliary drive according to the invention, consisting essentially of a continuously variable transmission device according to the invention arranged between the motor vehicle drive motor and an auxiliary unit, the transmission device and the auxiliary unit being combined into one structural unit.

To Fig. 1

Der KFZ-Antriebsmotor 1 treibt über einen Riementrieb eine stufenlose Übertragungseinrichtung 2 mit dem abtriebsseitig gekoppelten Nebenaggregateverbund 3, sowie einen separat angetriebenen Klima kompressor 5, dem eine erfindungsgemäße stufenlose Übertragungseinrichtung 6 vorgeschaltet ist, an. Die stufenlose Übertragungseinrichtung 2 besteht aus einem ersten an der Antriebswelle 6 sitzenden Polrad 7 mit seiner Erregerwicklung 8, und aus einem zweiten auf der Abtriebswelle 10 sitzenden Polrad 11. Das antriebsseitige Polrad 7 ist vorzugsweise als Klauenpolläufer ausgebildet, dessen Erre gerwicklung 8 über die Schleifringe 9 gespeist wird. Je nach Konzeption kann auch ein sich selbst erregender Leitstückläufer zum Einsatz kommen, der konstruktiv günstiger, aber bezüglich der Regel barkeit der gesamten Elektromaschine ungünstiger ist. Die Wicklungen 12 des abtriebsseitigen bzw. inneren Polrades 11 stehen über Schleifringe 13 mit externen Stromverbrauchern, -Speichern - oder (bei motorischem Betrieb) mit Speiseeinrichtungen in Verbindung. Die Ausführung dieses inneren Läufers kann zumindest für generatorischen Betrieb wiederum aus einem konstruktiv günstigen Klauenpolläufer bestehen. Für den motorischen Betrieb, und insbesondere für die Einsatzweise als starre Elektromagnet kupplung, werden ausgeprägte Magnetpolpaare vorteilhaft sein.The motor vehicle drive motor 1 drives a continuously variable transmission device 2 with the auxiliary unit assembly 3 coupled on the output side via a belt drive, as well as a separately driven air conditioning compressor 5 which is connected upstream of a continuously variable transmission device 6 . The infinitely variable transmission device 2 consists of a first magnet wheel 7 with its excitation winding 8 seated on the drive shaft 6 , and of a second magnet wheel 11 seated on the output shaft 10 . The drive-side pole wheel 7 is preferably designed as a claw pole rotor, the excitation gerwick 8 is fed via the slip rings 9 . Depending on the concept, a self-excited guide runner can be used, which is structurally cheaper, but is less favorable in terms of the controllability of the entire electric machine. The windings 12 of the output-side or inner magnet wheel 11 are connected via slip rings 13 to external power consumers, storage devices - or (in the case of motor operation) to supply devices. The design of this inner rotor can in turn consist of a claw pole rotor of favorable design at least for generator operation. Pronounced magnetic pole pairs will be advantageous for motor operation, and in particular for use as a rigid electromagnetic clutch.

Die stufenlose Übertragungseinrichtung 2 weist ferner eine Ausgestaltung auf, die eine zweite, bzw. zusätzliche eigenständige Elektromaschine bildet:
ein Ständerpolkranz 14 mit seiner Wicklung 15, korrespondierend mit außen angeordneten (nicht darge stellten) Polschuhen des Antriebspolrades 7. Vorzugsweise ist ihr eine generatorische Funktion zuge dacht, die, geregelt durch eine elektronische Steuer- Regel- und Schalteinrichtung z. B. wie Pos. 4 in Fig. 1, das Bordnetz 41, 42 versorgt. So zum Rückspeisen überschüssig gewonnener elektrischer Energie wie auch aus anderen Elektromaschinen 3a oder 6.The infinitely variable transmission device 2 also has an embodiment which forms a second or additional independent electric machine:
a stator pole ring 14 with its winding 15 , corresponding to the outside (not shown) pole pieces of the drive pole wheel 7th Preferably, a generator function is provided to it, which, regulated by an electronic control and switching device, for. B. as pos. 4 in Fig. 1, the electrical system 41 , 42 supplied. So for the recovery of surplus electrical energy as well as from other electrical machines 3 a or 6 .

Das antriebsseitige Polrad 7 ist dann vorteilhafterweise derart ausgebildet, daß es nach innen und nach außen gerichtete Polschuhe aufweist, oder aus einen nach innen und nach außen magnetisch wirkenden Klauenpolläufer besteht, mit der Erregerwicklung 8.The drive-side pole wheel 7 is then advantageously designed in such a way that it has pole shoes directed inwards and outwards, or consists of a claw pole rotor which acts magnetically inwards and outwards, with the excitation winding 8 .

Zur besseren getrennten Spannungs- und Leistungsregelung der einzelnen Elektromaschinen sind aber auch Ausführungen vorstellbar bzw. anzustreben mit zwei Erregerspulen und einer Polklauenausgestal tung derart, daß diese zugeordnet zu den unterschiedlichen Erregerspulen, ihre Magnetfelder weitgehend sich gegenseitig unbeeinflussend, nach innen und nach außen wirken lassen.However, for better separate voltage and power control of the individual electrical machines designs also conceivable or to be striven for with two excitation coils and a pole claw design tion such that these are largely assigned to the different excitation coils, their magnetic fields allow each other to influence each other, internally and externally.

Im Nebenaggregateverbund 3 befindet sich außer beliebigen anderen Nebenaggregaten 3b, c . . . die nach herkömmlichem Terminus "eigentliche "Lichtmaschine" 3a.In addition to unit system 3 is out of any other auxiliary units 3 b, c. , , the "actual" alternator according to the conventional term 3 a.

Eine dem Nebenaggregat Klimakompressor 5 erfindungsgemäß vorgeschaltete stufenlose Übertragungs einrichtung 6, dient primär zur Bereitstellung optimaler Antriebsdrehzahlen für dieses Nebenaggregat. A continuously variable transmission device 6 connected upstream of the auxiliary unit air conditioning compressor 5 serves primarily to provide optimal drive speeds for this auxiliary unit.

Damit werden nicht nur die sich auf Lebensdauer, Geräuschemission und Wirkungsgrad ungünstig auswirkenden hohen Antriebsdrehzahlen vermieden, sondern es werden bei niedrigen Motordrehzahlen durch motorische Betriebsweise höhere, effizientere Betriebsbedingungen für den Klimakompressor geschaffen, auch kann damit der Klimatisierungsprozess perfektioniert werden. Während herkömm licherweise - der meist mit Überschußproduktion arbeitende Klimakompressor - intermittierend betrieben werden muß, kann er mit der erfindungsgemäßen Antriebskonzeption "bedarfsgerecht" kontinuierlich Kältemittel aufbereiten. Damit lassen sich der Klimatisierungsprozeß wirtschaftlicher gestalten und abwickeln sowie auch die eingebundenen Regelabläufe präzisieren.This means that not only the durability, noise emissions and efficiency are unfavorable impacting high drive speeds avoided, but it will be at low engine speeds Motorized operation means higher, more efficient operating conditions for the air conditioning compressor created, the climate control process can also be perfected. During conventional lichlich - the air conditioning compressor, which mostly works with excess production - intermittent must be operated, it can be "as required" with the drive concept according to the invention Prepare refrigerant continuously. This makes the air conditioning process more economical design and process and also specify the integrated control processes.

Sekundär wird durch die erfindungsgemäße Kombination einer stufenlosen Übertragungseinrichtung mit einem Generator, eingesetzt an einem leistungsstarken Nebenaggregat, der Forderung nach erweiterten bzw. gesteigerten Bordstromversorgungen in modernen Fahrzeugen in einer konstruktiv relativ einfa chen Weise entsprochen. Zumal der Klimakompressor das meist leistungsstärkste Nebenaggregat sein wird, dürfte mit den damit verbundenem Einsatz stromerzeugender Übertragungseinrichtungen auch der zukünftig (wie unter dem Stande der Technik vermerkt) noch weiter steigende Bordstrombedarf gedeckt werden können.Secondary is the combination of a stepless transmission device according to the invention a generator, used on a powerful auxiliary unit, the demand for extended or increased on-board power supplies in modern vehicles in a relatively simple design met the way. Especially since the air conditioning compressor is usually the most powerful auxiliary unit with the associated use of power-generating transmission equipment, the in the future (as noted under the state of the art) even further increasing on-board power requirements will be covered can be.

Zu der ohnehin schon reichlich in elektrische Energie umsetzbaren Schlupfleistung im normalen aktiven Kompressorbetrieb sind für passive Phasen des Kompressors wirksame Einrichtungen zur Aktivierung des Generators vorgesehen:In addition to the slip power that can already be converted into electrical energy in normal active mode Compressor operation are effective activation devices for passive phases of the compressor of the generator:

eine Blockiereinrichtung, auf der Abtriebsseite der als Generator fungierenden stufenlosen Übertra gungseinrichtung befindet sich eine Blockiereinrichtung, die ermöglicht, daß die volle Antriebsdrehzahl zur Stromerzeugung zur Verfügung steht. Diese kann, wie dargestellt aus einem im Kühlmittelkreislauf 17 angeordneten Absperrventil 18, oder aus einer in der Elektromaschine 6 oder sonstig angeordnete Haltebremse bestehen. Mit solch einer Einrichtung lässt sich auch z. B. die jahreszeitbedingte, mit dem abnehmenden Kältekompressoreinsatz einhergehende verminderte Stromerzeugung im Winter, wo sich andererseits ein erhöhter Strombedarf für Heiz- und Beleuchtungszwecke vorliegt, kompensieren.a blocking device, on the output side of the stepless transmission device acting as a generator is a blocking device which enables the full drive speed to be available for power generation. As shown, this can consist of a shut-off valve 18 arranged in the coolant circuit 17 , or of a holding brake arranged in the electric machine 6 or in another manner. With such a facility can also z. B. compensate for the seasonally related, with the decreasing use of cooling compressor reduced power generation in winter, where on the other hand there is an increased power requirement for heating and lighting purposes.

Beim Einsatz eines Absperrventils 18 im Kühlmittelkreis 17 besteht noch die weitere nutzbringende Möglichkeit, durch Ausbildung des Ventils 18 als Regelelement, dieses in die Kältemaschinerie mit einzubeziehen, um sowohl den Kälteprozess als auch die Stromerzeugung in ihrer Effizienz und Wirt schaftlichkeit zu optimieren. So kann unter Abwägung gegenseitiger Einflußnahmen und der Berück sichtigung der optimalen Kennfeldbereiche der beteiligten Komponenten durch ein intelligentes Manage ment der durch dieses Ventil bestimmten Einflußgrößen, wie Kältemitteldurchsatz und -Druck, und die daraus resultierende Kompressorantriebsleistung, die wiederum auf die Stromerzeugung Einfluß nimmt, beeinflußt werden.When using a shut-off valve 18 in the coolant circuit 17 there is still another useful possibility, by designing the valve 18 as a control element, to include this in the refrigeration machine in order to optimize both the cooling process and the generation of electricity in terms of their efficiency and economy. So, taking into account mutual influences and taking into account the optimal map areas of the components involved, intelligent management of the influencing variables determined by this valve, such as refrigerant throughput and pressure, and the resulting compressor drive power, which in turn influences the power generation, can be influenced ,

Ausführung und Funktion der elektronischen Steuer- Regel- und Schalteinrichtung 4 besteht im wesentlichen aus Elementen mit Funktionen zum Steuern der Generatorkomponenten 7, 14 in Elektromaschine 2 und 6, sowie zum Managen zweier zukunftsorientierter, im Spannungspotential unterschiedlicher Bordstromsysteme 41, 42. Sie besteht im wesentlichen aus folgenden elektroni schen/elektrischen Komponenten:
Design and function of the electronic control, regulating and switching device 4 essentially consists of elements with functions for controlling the generator components 7 , 14 in the electric machine 2 and 6 , as well as for managing two future-oriented, voltage potential different on-board power systems 41 , 42 . It essentially consists of the following electronic / electrical components:

- An electronic memory arithmetic and control component 4 a, preferably consisting of a microchip 20 , the 20 a with measuring lines or a bus system with sensors, and via signal or control lines 20 b with actuators, switches, or other controlled by him electrical elements,
a switching, regulating and converter component 4 b for the electric machine 2 ,
- a switching, regulating and converter component 4 c for the electric machine 3 a,
a switching, regulating and converter component 4 d for the electric machine 6 ,

wobei diese Komponenten im wesentlichen folgende elektronischen/elektrischen Bauteile aufweisen:
Regelelemente these components essentially have the following electronic / electrical components:
control elements

2121

, .

2727

und and

3333

zur Steuerung der Erregerspannung der Elektromaschinen,
Messelemente to control the excitation voltage of the electrical machines,
measuring elements

2222

, .

2828

, .

3434

, .

4848

zur Strommessung mit einer Spannungsanzapfung in Leistungspfaden,
Umsetzerelemente for current measurement with a voltage tap in power paths,
converter elements

2323

, .

2929

, .

3535

, .

4949

für die generatorische Betriebsweise,
Umsetzerelemente for regenerative operation,
converter elements

2626

, .

3232

, .

2828

für die motorische Betriebsweise,
Leistungsregler for motorized operation,
power controller

2424

, .

3030

, .

3636

, .

5050

zur Leistungs- bzw. Schlupfregel bei generatorischer Betriebsweise
Leistungsregler for power or slip control in generator mode
power controller

2525

, .

3131

, .

3737

zur Leistungs- und Drehzahlregelung bei motorischer Betriebsweisefor power and speed control in motorized operation

Da die einzuregelnden Leistungen, je nach Elektromaschinenausführung in gewissem Maße auch von der Erregungsintensität beeinflußt werden, ist gegebenenfalls auch die Erregung (mittels der Elemente 21, 27, 33) in diesen Regelprozeß einzubeziehen.Since the powers to be regulated, depending on the design of the electric machine, are also influenced to a certain extent by the intensity of the excitation, the excitation (by means of elements 21 , 27 , 33 ) may also have to be included in this control process.

Die Anordnung und Beschreibung der elektronischen/elektrischen Bauelemente dient hier vorrangig der Funktionserleuterung und ist daher unverbindlich.The arrangement and description of the electronic / electrical components is primarily used here Explanation of functions and is therefore not binding.

So kann eine von der vorliegenden Konzeption abweichende Elektromaschinenausführung vorteilhafter weise darin bestehen, daß die Stator- und Rotorkomponenten 7/14 der Elektromaschine 2 auch als Motor ausgebildet sind. Hierfür dürfte erforderlich sein, daß zumindest der Ständer mit ausgeprägten Polschuhen ausgestattet ist, um ein definiertes Drehfeld aufzubauen. Dazu gebietet es sich, im Ständer- Leistungspfad 52, analog dem des Leistungspfades 53 des inneren Rotors 11, den Elementen 22,26 adäquate weitere Elemente anzuordnen, bzw. deren Funktionen sicherzustellen.Thus, differing from the present concept electric machine design can consist in an advantageous manner that the stator and rotor components 7 are of the electric machine 2 are also formed as a motor 14 /. For this it may be necessary that at least the stand is equipped with pronounced pole pieces in order to build up a defined rotating field. For this purpose, it is advisable to arrange the elements 22 , 26 in the stator power path 52 , analogously to that of the power path 53 of the inner rotor 11 , or to ensure their functions.

Als Verbindung dieser Schalt- und Steuerelemente mit den im Spannungspotential unterschiedlichen beiden Bordnetzen dienen die Stromschienen 41, 42. Um den wohl meist unterschiedlichen Ladebe dürfnissen der Bordnetze bzw Batterien 43, 44 gerecht zu werden, sowie bei motorischer Betriebsweise der Elektromaschinen 3a und 6 eine immer ausreichende Stromversorgung sicherzustellen, sind in deren zugeordneten Schalt-, Regel- und Umsetzerkomponenten 4c und 4d Umschaltelemente 39, 40 angeordnet, die alternativ, von der Speicher, -Rechen- und Regelkomponente 4a gesteuert, die Elektro maschinen je nach ihrem momentanen Leistungsbedarf und nach den jeweiligen Batterieladezuständen den unterschiedlichen Bordnetzen zuzuordnen. Natürlich muß dies auch bei der Erregerspannungs- und andere Parameter-Einstellungen berücksichtigt werden. Diese Umschaltmöglichkeit stellt nicht nur eine meist allgegenwärtige Batterie-Ladeaktivität und Stromversorgung sicher, sondern dient auch einem optimalen, die Batterieeffiziens und -Lebensdauer steigernden Batterie-Lade- und Belastungsmana gement.The busbars 41 , 42 serve to connect these switching and control elements to the two vehicle electrical systems, which differ in voltage potential. In order to meet the mostly different charging needs of the on-board networks or batteries 43 , 44 , and to ensure that the electrical machines 3 a and 6 always have an adequate power supply when the motor is in operation, the associated switching, regulating and converting components 4 c and 4 d are included Switching elements 39 , 40 arranged, alternatively, controlled by the memory, computing and control component 4 a, to assign the electrical machines to the different electrical systems depending on their current power requirements and the respective battery charging conditions. Of course, this must also be taken into account in the excitation voltage and other parameter settings. This switchover option not only ensures a ubiquitous battery charging activity and power supply, but also serves to optimize battery charging and load management, which increases battery efficiency and service life.

Letzgenanntes umfasst auch neuartige in Entwicklung befindliche Technologien und Strategieen, mit denen der elektrochemische Prozeß in der Batterie durch Sensoren und Aktoren überwacht und optimiert wird. Hierzu zeigt das Ausführungsbeispiel symbolisch in den Batterien 43, 44 angeordnete Sensoren 46 und 47, sowie Aktoren 45, 48, die mit der Speicher, -Rechen,- und Regelkomponente 4a in Verbindung stehen, dieser Daten über den jeweiligen Batteriezustand liefern und von ihr, die Batterieaktivität optimierend, dem Momentanzustand angepasste Steuersignale erhalten.The latter also includes new technologies and strategies under development, with which the electrochemical process in the battery is monitored and optimized by sensors and actuators. For this purpose, the exemplary embodiment symbolically shows sensors 46 and 47 arranged in the batteries 43 , 44 , and actuators 45 , 48 , which are connected to the memory, computing, and control component 4 a, which provide data about the respective battery state and from it , optimizing the battery activity, receiving control signals adapted to the current state.

Die Batterien 43, 44 sind über Meßelemente 50, 51 mit den Bordnetzen 41, 42 verbunden.The batteries 43 , 44 are connected to the vehicle electrical systems 41 , 42 via measuring elements 50 , 51 .

To Fig. 2

Ein beliebiges Nebenaggregat 61 ist mit der stufenlos regelbaren Übertragungseinrichtung 60 mittels eines gemeinsamen Gehäuses 62, oder zusammengefügter Einzelgehäuse, zu einer Baueinheit zusam mengefasst. Die Übertragungseinrichtung 60, die über ihre Antriebswelle 63 mit dem Fahrzeugan triebsmotor 1 in Drehverbingung steht, weist ein erstes Polrad 64 auf. Ein zweites Polrad 65 sitzt auf der Abtriebswelle 66, die vorteilhafterweise als Antriebswelle des Nebenaggregates 61 ausgebildet sein kann. Beide Polräder 64, 65 sind ineinander gelagert und so geartet, daß sie die Funktion einer Elektromaschine ausüben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hauptsächlich als Generator wirksam, der bei (geregeltem) Schlupf zwischen beiden Polrädern 64, 65 Strom für die Bordnetzversorgung erzeugt. Dieser wird durch den Übertrager 67 vom Rotor 65 abgeleitet. Die Erregung dazu übernimmt das zweckentsprechend ausgebildete äußere Polrad 64, beispielsweise ausgestattet mit einem Permanentmagneten oder einer nicht dargestellten mitrotierenden Spule oder einer im Gehäuse 62 feststehenden Erregerspule. Die Polräder 64, 65 besitzen desweiteren eine Ausführungsweise derart, daß sie als schlupffreie Elektromagnetkupplung fungieren können.Any auxiliary unit 61 is combined with the continuously variable transmission device 60 by means of a common housing 62 , or assembled individual housing, to form a structural unit. The transmission device 60 , which is rotationally connected to the drive motor 1 via its drive shaft 63 , has a first magnet wheel 64 . A second pole wheel 65 is seated on the output shaft 66 , which can advantageously be designed as a drive shaft of the auxiliary unit 61 . Both pole wheels 64 , 65 are supported one inside the other and are designed such that they perform the function of an electric machine. In the present exemplary embodiment, it is mainly effective as a generator which generates current for the on-board electrical system supply when (controlled) slip between the two pole wheels 64 , 65 occurs . This is derived from the rotor 65 by the transformer 67 . The excitation for this is carried out by the appropriately designed outer magnet wheel 64 , for example equipped with a permanent magnet or a co-rotating coil (not shown) or an excitation coil fixed in the housing 62 . The pole wheels 64 , 65 also have an embodiment such that they can function as a slip-free electromagnetic clutch.

Vorliegendes Ausführungsbeispiel ist hauptsächlich Einsatzbedingungen zugedacht, bei denen die Ein gangsdrehzahlen gegenüber den erforderlichen Nebenaggregatedrehzahlen überwiegen. Hierfür kann auch eine Übersetzung im Übertragungspfad vom KFZ-Antriebsmotor her ins Schnelle, z. B. durch einen Zahnriemen, eine günstige drehzahlanpassende Ergänzung sein.The present exemplary embodiment is mainly intended for use conditions in which the on gear speeds outweigh the required auxiliary unit speeds. For this can also a translation in the transmission path from the motor vehicle engine to fast, e.g. B. by a timing belt, a cheap speed-adjusting addition.

Neben der generellen vorteilhaften Funktionseigenschaften der erfindungsgemäßen Übertragungsein richtung, das Einregeln einer optimalen Nebenaggregatedrehzahl mit einhergehender Bordstromgewin nung liegen weitere Vorzüge in der individuellen Regelbarkeit eines einzelnen Nebenaggregates und in der günstigen kompakten Bauweise dieser Übertragungseinrichtung-Nebenaggregatekombination. In addition to the general advantageous functional properties of the transmission according to the invention direction, the regulation of an optimal auxiliary unit speed with accompanying on-board power gain Further advantages lie in the individual controllability of an individual auxiliary unit and in the inexpensive, compact design of this transmission device-auxiliary unit combination.

To Fig. 3

Die stufenlos regelbare Übertragungseinrichtung 70 ist über ein ins Schnelle übersetzendes feststufiges Getriebe 71 mit einem Nebenaggregat 72 verbunden. Das NA 72 sei vorliegend ein Lader für den Verbrennungsmotor des KFZ-Hauptantriebes, das eine relativ hohe Drehzahl erfordert. Die Übertra gungseinrichtung 70 besteht wiederum aus einem antriebsseitigen Polrad 75 das mit einem ineinader gelagerten abtriebsseitigen Polrad 76 in einer magnetschlüssigen Drehverbindung steht. Die Polräder 75/76 sind so ausgebildet, daß sie die Funktion einer Elektromaschine ausführen können, sowohl als Generator, als Elektromagnetkupplung als auch als Motor. Erreger- und Nutzströme werden über die Übertrager 77 und 78 zu- und abgeführt. Das ins Schnelle treibende Getriebe 71, vorteilhafterweise als Planetengetriebe ausgeführt, dürfte für Turbomaschinen obligatorisch sein, nicht jedoch bei anderen (mechanischen) Lader- bzw. Kompressorarten wie bekannte G- oder Roots-Lader. Alle Komponenten 70, 71, 72 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 73, oder alternativ in baulich zu einer Einheit zusam mengefügten Einzelgehäusen 73a, 73b, 73c untergebracht.The infinitely variable transmission device 70 is connected to an auxiliary unit 72 by means of a fixed-stage gear 71 which translates into rapid. In the present case, the NA 72 is a supercharger for the internal combustion engine of the motor vehicle main drive, which requires a relatively high speed. The transmission device 70 in turn consists of a drive-side magnet wheel 75 which is in a magnetically rotating connection with a nested drive-side magnet wheel 76 . The magnet wheels 75/76 is formed so that it can perform the function of an electric machine both as a generator when the electromagnetic clutch and as a motor. Excitation and useful currents are fed in and out via the transmitters 77 and 78 . The high-speed gear 71 , advantageously embodied as a planetary gear, should be mandatory for turbomachinery, but not for other (mechanical) superchargers or compressors, such as known G or Roots superchargers. All components 70 , 71 , 72 are housed in a common housing 73 , or alternatively in individual housings 73 a, 73 b, 73 c that are joined together structurally to form a unit.

Die Funktionsaufgabe besteht darin, immer eine, auf den optimalen Ladebedarf abgestimmte Laderdreh zahl sicherzustellen. Bei gegenüber dem Drehzahlbedarf des Nebenaggregates 72 zu niedriger, vom Antriebsmotor bestimmten Drehzahl der Eingangswelle 74 schaltet eine nicht dargestellte, zugeordnete Steuer- und Regeleinrichtung z. B. entsprechend Pos. 4 in Fig. 1, die Elektromaschinenkomponenten 75/76 auf Motorbetrieb. Im Falle einer passenden Antriebsdrehzahl werden diese Elektromaschinen komponenten als Elektromagnetkupplung (mit direkten Durchtrieb) geschaltet und betrieben. Bei zu hohen Antriebsdrehzahlen sind diese Elektromaschinenkomponenten 75, 76, schlupfgeregelt als Gene ratore aktiv, wobei der erzeugte Strom dem Bordnetz zugeführt wird.The functional task is always to ensure a supercharger speed that is tailored to the optimal charging requirements. If, compared to the speed requirement of the auxiliary unit 72 , the speed of the input shaft 74 determined by the drive motor is too low, an associated control and regulating device (not shown) switches, for. B. according to pos. 4 in Fig. 1, the electric machine components 75/76 is on engine operation. In the case of a suitable drive speed, these electrical machine components are switched and operated as an electromagnetic clutch (with direct drive). If the drive speeds are too high, these electrical machine components 75 , 76 , slip-controlled, are active as gene rators, with the electricity generated being supplied to the electrical system.

Außer den genannten Vorteilen des vorstehenden Ausführungsbeispieles besteht ein wesentlicher darin, daß die meiste Antriebsenergie für dieses NA., das im prädestinierten Ausführungsfall ein stetig aktiver Lader ist, dem Hauptantriebspfad direkt entnommen wird, ohne daß verlustverursachende Übertra gungseinrichtungen - wie sie z. B. bei rein elektrisch angetriebenen Ladern durch die Energiekette Antriebsmotor-Lichtmaschine-Batterie-Elektromotor bedingt sind - in Anspruch genommen werden müssen.In addition to the advantages of the above exemplary embodiment, that the most drive energy for this NA., which in the predestined execution case is a constantly active Loader is taken directly from the main drive path without loss-causing transmission supply facilities - as z. B. in purely electrically powered loaders through the energy chain Drive motor-alternator-battery-electric motor are conditional - to be used have to.

To Fig. 4

Diese stufenlos betreibbare Übertragungseinrichtung ist hauptsächlich relativ leistungsstarken Neben aggregaten wie Klimakompressoren 82 zugedacht. Das über die Antriebswelle 84 mit einer noch nach stehend beschriebene Elektromaschine 80 mit dem KFZ-Antriebsmotor verbundene Polrad 85 steht wiederum mit einem zweiten abtriebsseitigen Polrad 86 auf magnetischer Basis in Drehverbindung. Diese Polräder 85/86 sind ebenso ausgebildet, daß sie sie die Funktion einer Elektromaschine ausführen können, sowohl als Generator, als Elektromagnetkupplung als auch als Motor. Erreger- und Nutzströme werden über die Übertrager 87 und 88 zu- und abgeführt. Vorteilhafterweise sitzt das abtriebsseitige Polrad 86 auf der Welle 89 des Kompressors 82. In der vorgeschalteten Übertragungseinrichtung 80 ist auf der Eingangswelle 84 ein Polrad (Rotor) 90 angeordnet, welches mit einem gehäusefesten Polkranz (Stator) 91 eine weitere Elektromaschine bildet. Diese sind so geartet, daß sie sowohl die Funktion eines Generators, als auch eines Motors auzuüben vermögen.This continuously operable transmission device is mainly intended for relatively powerful auxiliary units such as air conditioning compressors 82 . The pole wheel 85, which is connected to the motor vehicle drive motor via the drive shaft 84 with an electric machine 80 , which is still described below, is in turn in rotation with a second driven-side pole wheel 86 on a magnetic basis. This magnet wheels 85/86 are also designed such that they can perform the function of an electric machine both as a generator when the electromagnetic clutch and as a motor. Excitation and useful currents are fed in and out via the transmitters 87 and 88 . The output-side magnet wheel 86 is advantageously seated on the shaft 89 of the compressor 82 . In the upstream transmission device 80 , a pole wheel (rotor) 90 is arranged on the input shaft 84 , which forms a further electrical machine with a pole ring (stator) 91 fixed to the housing. These are of such a nature that they can perform the function of both a generator and a motor.

Eine nicht dargestellte weitere Ausgestaltung besteht in der Anordnung einer Trennkupplung zwischen dem Rotor 90 und der Antriebsbasis (Welle 84) zum Abkoppeln dieser Elektromaschinen-Übertrager einrichtung-Nebenaggregate-Kombination 80-81-82 vom KFZ-Antriebsmotor. Hierdurch wird ermöglicht, daß bei stehendem KFZ-Antriebsmotor der Klimakompressor 82 rein elektrisch angetrieben werden kann, wobei vorzugsweise die Antriebsleistung (drehzahladditiv) von beiden Elektromaschinen 80 und 81 erbracht wird. Dies birgt den Vorteil, daß insbesondere die Übertragungseinrichtung 81 (vor allem aus thermischen Gründen) für den Betriebsfall des reinen Elektroantriebes nicht übermäßig groß dimensioniert werden muß. Aber auch beim Antrieb eines anderen Nebenaggregates, z. B. eines Laders kann diese Antriebskonzeption z. B. zur Erzielung hoher Ausgangsdrehzahlen, sinnvoll sein. So z. B. wenn bei niedriger KFZ-Antriebsmotordrehzahl eine hohe bzw. spontane Laderdrehzahl gefordert wird. Die Aufgabe dieser Elektromaschine 90/91 besteht hauptsächlich darin,
A further embodiment, not shown, consists in the arrangement of a separating clutch between the rotor 90 and the drive base (shaft 84 ) for decoupling this electrical machine-transformer device -auxiliary unit combination 80-81-82 from the motor vehicle drive motor. This makes it possible for the air conditioning compressor 82 to be driven purely electrically when the motor vehicle drive motor is at a standstill, the drive power (speed additive) preferably being provided by both electrical machines 80 and 81 . This has the advantage that, in particular, the transmission device 81 (especially for thermal reasons) does not have to be excessively large for the operating case of the pure electric drive. But also when driving another auxiliary unit, e.g. B. a loader, this drive concept z. B. to achieve high output speeds, be useful. So z. B. if a high or spontaneous supercharger speed is required at low vehicle engine speed. The object of this electric motor 90/91 is principally

a) with intensive compressor operation and low drive motor speed, in special use cases (e.g. especially for buses after a long parking break), where at the same time due to electro Motorized individual drives for high ventilation outputs draw a lot of electricity from the electrical system moderate main engine speeds to generate additional electricity;
b) to be used as a "general" on-board power supply "alternator", especially considering the increased on-board power supply needs of modern or future on-board power supply systems there are more powerful generators;
c) to serve as a starter for the motor vehicle engine. The Elektromachine 80 is designed to be powerful, which also fulfills the requirements under b). During this brief operation of the electric machine component 90/91 phases act as a starter motor, the magnet wheels 85/86 of Übertra gereinrichtung 81 as a separating clutch.

Alle Komponenten 80, 81, 82 sind in einem gemeinsamen Gehäuse 83 oder alternativ in baulich zu einer Einheit zusammengefügten Einzelgehäusen 83 ₈₀, 83 ₈₁, 83 ₈₂ untergebracht.All components 80 , 81 , 82 are accommodated in a common housing 83 or alternatively in individual housings 83 ₈₀ , 83 ₈₁ , 83 ₈₂ that are structurally combined to form a unit.

Claims

1.Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles, consisting of a transmission device arranged between the motor vehicle drive motor and an auxiliary unit with a first drive-side pole wheel and a second drive-side pole wheel, which are in a non-positive rotary connection to one another via controllable magnetic fields, the regulated slip between this pole wheels determines the drive speed of the auxiliary unit, characterized in that
the magnet wheels ( 6 a, 6 b, 6 c, 64 , 65 , 75 , 76 , 85 , 86 ) are designed such that they function as an electric
machine, with needs-based functional capabilities of a generator, a driver clutch and a motor,
a further pole wheel (rotor) ( 90 ) is arranged on a drive base ( 84 ) of the transmission device ( 80 ), to which a pole ring (stator) ( 91 ) fixed to the housing is assigned and both are designed such that they perform the function of a further electrical machine,
the transmission device ( 60 , 70 , 80 ) and the auxiliary unit ( 61 , 72 , 82 ) driven by it have a common housing ( 62 , 73 , 83 ) or their individual housings ( 62 a, 62 b, 73 a, 73 b, 83 a, 83 b) are combined into one structural unit.

2. accessory drive-alternator combination for vehicle according to claim 119 characterized in that the further drive side schinenkomponeneten in or on the transmission device (6, 80) arranged electromag (6 a, 6 b, 90, 91) are formed so that they have the function of a generator.

3. accessory drive-alternator combination for vehicle according to claim 1 characterized in that the further drive side schinenkomponeneten in or on the transmission device (6, 80) arranged electromag (6 a, 6 b, 90, 91) are formed so that they have the function of an engine.

Are 4. accessory drive-alternator combination for vehicle according to claim 1 characterized in that the further drive side schinenkomponeneten in or on the transmission device (6, 80) arranged electromag (6 a, 6 b, 90, 91) are formed so that they act as a starter for the automotive (combustion) drive motor.

5. accessory drive-alternator combination in for motor vehicles according to claim 1 and 2 characterized in that the further drive side schinenkomponeneten in or on the transmission device (6, 80) arranged electromag (6 a, b 6, 90, 91) are adapted to that they take advantage of torsional vibrations in the transmission line to generate electricity.

6. Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 and any further preceding claims, characterized in that the auxiliary unit ( 3 b, 61 , 72 , 82 ) is a charger for the motor vehicle drive motor ( 1 ).

7. Auxiliary unit drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1 and any further preceding claims, characterized in that the auxiliary unit ( 3 b, 61 , 72 , 82 ) is an air conditioning compressor.

8. auxiliary drive-alternator combination for motor vehicles according to claim 1, characterized in that a separating clutch is arranged in the drive path of the transmission device ( 6 , 80 , 81 ) with the additional electrical machine component ( 6 b, 90 , 91 ).

9. accessory drive-alternator combination for vehicle according to claim 1, 8, and any other above claims, characterized in that, at a in the drive path of the transfer means (6, 80, 81) with the additional Electric machines nenkomponente (6 a, 90, 91) arranged Disengaging clutch, a control and regulating device ( 4 ) assigned to the transmission device ( 2 , 80 , 81 ) has a control and regulating strategy in such a way that when there are predetermined operating states after a predetermined mode of the clutch, a switching command for disconnecting is given and the active electrical machine components ( 6 a, 6 b, 6 c, 85 , 86 , 90 , 91 ) can be switched or operated and controlled as motors.