DE102004008649A1 - Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Riemen (1) oder dergleichen und mit einem Generator, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine von einer Riemenscheibe oder dergleichen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einer mit dem Generator in Wirkverbindung stehenden Antriebscheibe (2) angetrieben wird und wobei zwischen der Antriebsscheibe (2) und der Generatorwelle eine Freilaufkupplung angeordnet ist, die beim Antrieb des Generators durch die Brennkraftmaschine die Antriebsscheibe (2) mit der Generatorwelle verbindet und bei einem Antriebsmoment kleiner oder gleich Null die Verbindung freigibt, wobei statt des Generators ein Startergenerator (4) eingebaut ist und zumindest während des Startens der Brennkraftmaschine durch den Startergenerator (4) die Freilaufkupplung durch eine schaltbare Kupplung überbrückt ist.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Riemen oder dergleichen und mit einem Generator, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine von einer Riemenscheibe oder dergleichen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einer entsprechenden mit dem Generator in Wirkverbindung stehenden Antriebsscheibe angetrieben wird, wobei zwischen der Antriebsscheibe und der Generatorwelle eine Freilaufkupplung angeordnet ist, die beim Antrieb des Generators durch die Brennkraftmaschine die Antriebsscheibe mit der Generatorwelle verbindet und bei einem Antriebsmoment kleiner oder gleich Null die Verbindung freigibt.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Eine im Oberbegriff angesprochene Freilaufkupplung zwischen der Antriebsscheibe und der Generatorwelle ist aus der JP-09292006 A bekannt. Dabei ist parallel zu einem Wälzlager ein Freilauf mit Klemmkörpern eingebaut, der das über dem Aggregatetrieb von der Brennkraftmaschine kommende Antriebsmoment auf die Generatorwelle überträgt und dann, wenn zum Beispiel durch Ungleichförmigkeiten an der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und/oder im Aggregatetrieb das Antriebsmoment kleiner oder gleich null wird, die Drehverbindung löst und die Generatorwelle auch kurzzeitig freigibt.
  • Derartige Freiläufe haben sich bewährt und sind, insbesondere dann, wenn größere Ungleichförmigkeiten auftreten, erwünscht.
  • Soll aber der Generator durch einen Startergenerator ersetzt werden, der, abgesehen von der Drehmomentaufnahme und dem Antrieb durch die Brennkraftmaschine im Generatorbetrieb auch in der Lage sein soll, Drehmoment und damit Antriebskraft zu erzeugen, um die Brennkraftmaschine zu starten, so ist dies in Verbindung mit dem zuvor beschriebenen erwünschten Freilauf nicht möglich, da ja dann, wenn ein Drehmoment von der Startergeneratorwelle zu der Antriebsscheibe in derselben Drehrichtung übertragen werden soll, die Freilaufkupplung eine Drehmomentübertragung verhindert.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Aggregatetriebsystem so zu verbessern, dass trotz Verwendung eines Freilaufes ein Startergenerator zur Anwendung kommen kann, wobei dies kostengünstig erfolgen soll.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass statt des Generators ein Startergenerator eingebaut ist und dass zumindest während des Startens der Brennkraftmaschine durch den Startergenerator die Freilaufkupplung durch eine schaltbare Kupplung überbrückt wird.
  • Durch diese Ausgestaltung der Erfindung wird von der Startergeneratorwelle das Drehmoment unter Umgehung der Freilaufkupplung durch die schaltbare Kupplung auf die Antriebsscheibe übertragen, so dass die Brennkraftmaschine durch den Startergenerator gestartet werden kann. Nach Starten der Brenn kraftmaschine wird diese schaltbare Kupplung wieder gelöst bzw. ausgekuppelt, so dass der Antrieb des Startergenerators als Generator über die Freilaufkupplung erfolgen kann. Dadurch wird ein System zur Verfügung gestellt, dass die Verwendung eines Startergenerators in Verbindung mit einem Freilauf im Antriebssystem ermöglicht.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die schaltbare Kupplung als elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung ausgebildet, wobei die elektromagnetische Kraft zum Gegeneinanderpressen der Reibelemente beim Einkuppeln der Reibungskupplung eingesetzt wird. Zu diesem Zweck ist in vorteilhafter Weise ein Elektromagnet ortsfest am Gehäuse des Startergenerators befestigt, der aufgrund seiner Magnetkraft zumindest zwei Reibelemente gegeneinanderpresst, wobei zumindest eines der Reibelemente mit der Antriebsscheibe und eines der Reibelemente mit der Startergeneratorwelle verbunden sind und diese axial gegeneinander verschiebbar sind. Wird nun der Elektromagnet bestromt, so wird die Reibungskupplung eingekuppelt und die Freilaufkupplung überbrückt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass nur während der Startphase der Elektromagnet bestromt wird und Energie verbraucht, während er nach dem Starten des Motors stromlos geschaltet wird.
  • In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass zum Einkuppeln die Kraft zumindest einer Feder eingesetzt wird und die elektromagnetische Kraft zum Lösen der Reibungskupplung der Federkraft entgegengerichtet ist.
  • Ist in diesem Fall der Elektromagnet stromlos geschaltet, so ist die Kupplung über die Feder oder Federn eingerückt und die Reibelemente werden aneinander gepresst. Soll die Reibungskupplung ausgerückt werden, so wird der Elektromagnet bestromt, so dass die Reibelemente gelöst und die Kupplung ausgekuppelt wird. Dies bedeutet, dass während der üblichen Betriebsphase der Brennkraftmaschine der Magnet bestromt sein muss, um die Einsatzmöglichkeiten der Freilaufkupplung zu nutzen. Bei dieser Ausgestaltung besteht allerdings die Möglichkeit, dass bei geeigneter Abstimmung der Kräfte der Feder und insbesondere der entgegengerichteten elektromagnetischen Kraft, die Reibungskupplung als Dämpfungselement für die Freilaufkupplung genutzt werden kann. Dann wird die Reibungskupplung nicht ganz ausgekuppelt und nicht ganz eingekuppelt, so dass sie ein Dämpfungsmoment übertragen kann und insbesondere Schaltspitzen der Freilaufkupplung dämpfen kann.
  • Je nach Größe der Brennkraftmaschine und erforderlichem Startmoment des Startergenerators kann es vorteilhaft sein, wenn die Reibungskupplung nicht mit Reibscheiben ausgerüstet, sondern als Konuskupplung ausgebildet ist, wobei die Reibelemente an ihren Berührflächen konisch ausgeführt sind. Dadurch ist es möglich, bei gleicher Anpresskraft auf die Reibungskupplung ein höheres Drehmoment zu übertragen.
  • Für den Fall, dass das zu übertragende Drehmoment zum Start der Brennkraftmaschine auch durch eine Konuskupplung nicht übertragen werden kann, wird vorgeschlagen, die schaltbare Kupplung als elektrisch betätigte formschlüssige Kupplung auszubilden, zum Beispiel als Klauenkupplung, wobei das Einrücken durch die Krafteinwirkung eines Elektromagneten erfolgen kann und das Ausrücken durch eine Federkraft oder umgekehrt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
  • 1 eine skizzierte Seitenansicht eines Teils des Aggregatetriebs und des Startergenerators,
  • 2 einen Teilschnitt durch den Aggregatetrieb gemäß der Linie II-II in 1,
  • 3 einen Schnitt durch den Aggregatetrieb ähnlich 2 mit modifizierter Reibungskupplung und
  • 4 eine Ansicht gemäß der Linie IV-IV in 3.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • In den 1 bis 4 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Riemen bezeichnet, der Teil des Aggregatetriebsystems ist. Der Riemen 1 steht mit einer nicht dargestellten Riemenscheibe auf der Kurbelwelle einer ebenfalls nicht dargestellten Brennkraftmaschine in Wirkverbindung und kann daher Drehmoment übertragen. Der Riemen 1 läuft auf einer Antriebsscheibe 2, die, nicht dargestellt, über eine Freilaufkupplung mit einer mit 3 bezeichneten Startergeneratorwelle in Wirkverbindung steht. Die Startergeneratorwelle 3 ist Teil eines mit 4 bezeichneten Startergenerators, der, nicht dargestellt, an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Die nicht dargestellte Freilaufkupplung ist so ausgebildet, dass sie Drehmoment von der Antriebsscheibe auf die Startergeneratorwelle übertragen kann, wenn der Startergenerator als Generator geschaltet ist und von der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Wird kein Drehmoment übertragen beziehungsweise eilt die Startergeneratorwelle in Verbindung mit der Masse der rotierenden Teile im Startergenerator kurzfristig der Brennkraftmaschine voraus, so kuppelt die Freilaufkupplung aus und die Welle kann sich innerhalb der Antriebsscheibe drehen.
  • Weiterhin sind mit 5 Reibelemente bezeichnet, die als Scheiben ausgebildet sind, wobei ein Reibelement mit der Antriebsscheibe 2 und ein Reibelement mit der Startergeneratorwelle 3 verbunden ist. Zumindest eines der Reibelemente ist axial beweglich ausgeführt. Neben den Reibelementen 5 ist ein Elektromagnet 6 angeordnet, der an dem Startergenerator befestigt ist. Wird der Elektromagnet 6 bestromt, so presst die elektromagnetische Kraft des Elektromagneten 6 die Reibscheiben 5 gegeneinander und stellt damit eine Drehverbindung zwischen der Antriebsscheibe 2 und der Startergeneratorwelle 3 her und überbrückt die Freilaufkupplung.
  • Die Reibelemente 5 und der Elektromagnet 6 stellen daher eine mit 7 bezeichnete elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung dar.
  • Zum Start der Brennkraftmaschine, dann, wenn der Startergenerator als Starter arbeitet und auf den Riemen 1 ein Drehmoment überträgt, wird der Elektromagnet 6 bestromt und die Reibungskupplung 7 eingekuppelt.
  • In dem Ausführungsbeispiel gemäß der 1 und 2 ist die elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung 7 zwischen dem Riemen 1 mit der Antriebsscheibe 2 und dem Startergenerator 4 angeordnet. Dadurch kann der Riemen ohne Behinderungen leicht auf die Antriebsscheibe aufgelegt beziehungsweise abgenommen werden. Es stellt sich allerdings ein größerer axialer Bauraum ein.
  • Um den Bauraum zu verringern, ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß der 3 und 4 die Antriebsscheibe 2 und der Riemen 1 in den Bauraum des Elektromagneten 6 integriert. Der Elektromagnet 6 hat, wie der 4 zu entnehmen ist, Aussparungen zur Aufnahme dieser Bauteile.
  • Durch diese Ausgestaltung gemäß der 3 und 4 wird zwar der Bauraum verkürzt, es stellt sich allerdings der Nachteil ein, dass das Auflegen oder Abnehmen des Riemens 1 auf oder von der Antriebsscheibe 2 durch die Reibelemente 5 der elektromagnetisch betätigten Reibungskupplung 7 erschwert ist.
  • 1
    Riemen
    2
    Antriebsscheibe
    3
    Startergeneratorwelle
    4
    Startergenerator
    5
    Reibelemente
    6
    Elektromagnet
    7
    Reibungskupplung (elektromagnetisch betätigt)

Claims (7)

  1. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Riemen (1) oder dergleichen und mit einem Generator, der während des Betriebs der Brennkraftmaschine von einer Riemenscheibe oder dergleichen der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und einer entsprechenden mit dem Generator in Wirkverbindung stehenden Antriebsscheibe (2) angetrieben wird und wobei zwischen der Antriebsscheibe (2) und der Generatorwelle eine Freilaufkupplung angeordnet ist, die beim Antrieb des Generators durch die Brennkraftmaschine die Antriebsscheibe (2) mit der Generatorwelle verbindet und bei einem Antriebsmoment kleiner oder gleich Null die Verbindung freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass statt des Generators ein Startergenerator (4) eingebaut ist und dass zumindest während des Startens der Brennkraftmaschine durch den Startergenerator (4) die Freilaufkupplung durch eine schaltbare Kupplung überbrückt ist.
  2. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung als elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung (7) ausgebildet ist.
  3. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetische Kraft zum Ge geneinanderpressen von Reibelemente (5) beim Einkuppeln der Reibungskupplung (7) ausgelegt ist.
  4. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einkuppeln der Reibungskupplung (7) die Kraft zumindest einer Feder zur Anwendung kommt und die elektromagnetische Kraft zum Lösen der Reibungskupplung (7) der Federkraft entgegengerichtet ist.
  5. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder- und insbesondere die entgegengerichtete elektromagnetische Kraft während des Betriebs des Startergenerators (4) als Generator so eingestellt sind, dass die Reibungskupplung (7) als Dämpfungselement für die Freilaufkupplung dient.
  6. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromagnetisch betätigte Reibungskupplung (7) als Konuskupplung mit konisch, einander angepassten Reibelementen ausgebildet ist.
  7. Aggregatetriebsystem für eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Kupplung als elektrisch betätigte formschlüssige Kupplung ausgeführt ist.
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