DE102006041891A1

DE102006041891A1 - Startergenerator für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006041891A1
Application number: DE200610041891
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Bogner (FH); Frank Dipl.-Ing. Rettig
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-09-06
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-03-27

Abstract

Startergenerator für eine Brennkraftmaschine, der im Startbetrieb ein Drehmoment über eine Riemenscheibe in einen Riementrieb einleitet und im generatorischen Betrieb durch ein in den Riementrieb eingeleitetes Drehmoment elektrische Energie erzeugt, wobei der Startergenerator (2, 16) einen Schwingungstilger aufweist, der wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Tilgerkörper (12, 19) und wenigstens eine auf eine Anregungsfrequenz abgestimmte Tilgermasse (14) umfasst, die bezüglich des Tilgerkörpers (12, 19) in wenigstens einer Ebene verlagerbar ist, bei deren Verlagerung sich ihr radialer Abstand zur Drehachse ändert.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Startergenerator für eine Brennkraftmaschine, der im Startbetrieb ein Drehmoment über eine Riemenscheibe in einen Riementrieb einleitet und im generatorischen Betrieb durch ein in den Riementrieb eingeleitetes Drehmoment elektrische Energie erzeugt.
Hintergrund der Erfindung
Aus der DE 100 57 818 A1 ist ein Startergenerator bekannt, der in einem Riementrieb für eine Brennkraftmaschine eingebaut ist. Ein Startergenerator, der auch als Anlassergenerator bezeichnet wird, kann entweder im Startbetrieb oder als Generator betrieben werden. Während des Startbetriebs wirkt der Startergenerator als Motor. Das durch den Motor erzeugte Drehmoment wird über eine Riemenscheibe des Startergenerators in den Riementrieb eingeleitet und zur Kurbelwellenscheibe übertragen. Auf diese Weise kann ein schneller und komfortabler Motorstart realisiert werden, ein möglicher Einsatzbereich ist ein Start-Stop-System, bei dem die Brennkraftmaschine zum Beispiel während der Wartephase an einer Ampel ausgeschaltet und anschließend durch den Startergenerator schnell und komfortabel wieder gestartet werden kann.
Bei Versuchen mit einem Startergenerator wurde festgestellt, dass in einem bestimmten Drehzahlbereich, etwa zwischen 1.500 und 2.000 1/min, ein ausgeprägter Resonanzeffekt auftritt, in dem signifikant hohe Kräfte messbar sind. Dieser Resonanzeffekt wird auf die hohe Massenträgheit des Generators um seine Schwenkachse zurückgeführt.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Startergenerator anzugeben, der ein verbessertes dynamisches Verhalten aufweist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Startergenerator der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass er einen Schwingungstilger aufweist, der wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Tilgerkörper und wenigstens eine auf eine Anregungsfrequenz abgestimmte Tilgermasse umfasst, die bezüglich des Tilgerkörpers in wenigstens einer Ebene verlagerbar ist, bei deren Verlagerung sich ihr radialer Abstand zur Drehachse ändert.
Drehzahladaptive Tilger sind an sich bereits bekannt und weisen den Vorteil auf, dass sich ihre Tilgungsfrequenz proportional zur Drehzahl ändert. Auf diese Weise erfolgt eine automatische Anpassung an alle Betriebszustände einer Brennkraftmaschine. Ein drehzahladaptiver Tilger basiert auf dem Prinzip eines Pendels im Fliehkraftfeld. Wenn sich das Fliehkraftfeld durch eine Drehzahländerung des Grundsystems ändert, ändert sich die Eigenfrequenz des Pendels proportional zur Drehzahländerung. Durch die Abstimmung von geometrischen Faktoren kann die Eigenfrequenz (Tilgerfrequenz) so eingestellt werden, dass sie mit der dominanten Ordnung, das heißt in der Regel der Zündordnung des Verbrennungsmotors, übereinstimmt. Dadurch stellt sich eine Pendelschwingung ein, die für alle Drehzahlbereiche der Brennkraftmaschine ein Tilgermoment erzeugt, das der Entstehung von Resonanzschwingungen entgegenwirkt.
Bei dem erfindungsgemäßen Startergenerator kann es vorgesehen sein, dass der Tilgerkörper in die Riemenscheibe integriert ist. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Bauform realisiert werden, zudem kann der Schwingungstilger ohne große Änderungen bei vorhandenen Konstruktionen eingesetzt werden.
Alternativ kann der Tilgerkörper auch als separates Bauteil auf der Generatorwelle angeordnet sein, sodass sich die Riemenscheibe und der Tilgerkörper auf der Generatorwelle befinden. Es ist möglich, den Tilgerkörper und die Riemenscheibe an derselben Seite des Generators anzuordnen, diese Variante weist den Vorteil auf, dass keine Änderungen am Gehäuse des Generators erforderlich sind.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass der Tilgerkörper und die Riemenscheibe an entgegengesetzten Seiten des Startergenerators angeordnet sind. Ein derartiger Aufbau ist dann sinnvoll, wenn eine Verlängerung der Generatorwelle an der Seite der Riemenscheibe nicht möglich ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Tilgerkörper auch im Inneren eines Gehäuses des Startergenerators angeordnet sein. In diesem Fall ist der Tilgerkörper innerhalb des Startergeneratorgehäuses an der Generatorwelle angeordnet, sodass kein höherer Montageaufwand im Vergleich zu einem herkömmlichen Startergenerator entsteht.
Vorzugsweise weist der Tilgerkörper eine Mehrzahl von Tilgermassen auf, damit die Tilgermassen nicht zu Unwuchten führen.
Bei dem erfindungsgemäßen Startergenerator können die Tilgermassen scheiben- oder zylinderförmig ausgebildet und in Ausnehmungen des Tilgerkörpers angeordnet sein. Während des Betriebs führen die Tilgermassen eine Wälzbewegung in den Ausnehmungen durch.
Daneben betrifft die Erfindung einen Riementrieb, der insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit einem schwenkbar gelagerten, eine Riemenscheibe aufweisenden, eine Vorspannkraft erzeugenden Federelement oder Feder-Dämpfer-Element geeignet ist. Der erfindungsgemäße Riementrieb umfasst einen Startergenerator der beschriebenen Art.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Die Figuren sind schematische Darstellungen und zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Startergenerators in einem Riementrieb;
2 den Startergenerator von 1 in einer Seitenansicht; und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Startergenerators.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Der in 1 gezeigte Riementrieb 1 ist Bestandteil einer Brennkraftmaschine und umfasst einen Startergenerator 2, der mit einer Riemenscheibe 3 versehen ist. Die Riemenscheibe 3 ist auf einer Generatorwelle 4 befestigt. Der Startergenerator 2 kann im Startbetrieb betrieben werden, um die Brennkraftmaschine zu starten. In dieser Betriebsart wirkt er als Elektromotor, der die benötigte Energie von einem Akkumulator erhält. Alternativ kann der Startergenerator 2 wie ein herkömmlicher Generator betrieben werden, wenn der Riementrieb 1 über eine Riemenscheibe 5 auf der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben wird.
Der Startergenerator 2 ist an einem Lagerpunkt 6 drehbar an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine oder einem damit verbundenen Anbauteil gelagert. Zusätzlich ist der Startergenerator 2 über ein Lagerauge 7 mit einem Federelement 8 verbunden, durch das die benötigte Spannung in dem Riementrieb 1 erzeugt wird. Bei anderen Ausführungen kann anstelle eines Federelements ein Feder-Dämpfer-Element eingesetzt werden. Die Riemenscheiben 3, 5 sind über einen Riemen 9 miteinander verbunden, der als Keilrippenriemen ausgebildet ist.
Wie in 1 gezeigt ist, umschlingt der Riemen 9 ferner eine Spannrolle 11 sowie eine Riemenscheibe 10, die einem Nebenaggregat, zum Beispiel einem Klimakompressor, zugeordnet ist.
Der Startergenerator 2 umfasst einen scheibenförmigen Tilgerkörper 12, der zwischen der Riemenscheibe 3 und dem in 1 nicht sichtbaren Gehäuse des Startergenerators 2 auf der Generatorwelle 4 befestigt ist. Der Tilgerkörper 12 weist mehrere Ausnehmungen 13 auf, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel rund ausgebildet sind. In jeder Ausnehmung 13 befindet sich eine Tilgermasse 14. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein den Tilgerkörper 12 verschließender Deckel in 1 nicht dargestellt. Die scheibenförmigen Tilgermassen 14 verhalten sich wie Wälzkörper, deren radialer Abstand zur Drehachse sich unter dem Einfluss der Fliehkraft ändert. Dadurch wird die Tilgerfrequenz geändert, sodass Bewegungsungleichförmigkeiten bei allen Betriebszuständen des Motors eliminiert werden.
2 zeigt den Startergenerator von 1 in einer Seitenansicht. Der Tilgerkörper 12 ist zwischen der Riemenscheibe 3 und dem Gehäuse 15 des Startergenerators 2 auf der Generatorwelle 4 befestigt.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Startergenerators. Der Startergenerator 16 umfasst in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel eine Riemenscheibe 3, die auf einer Generatorwelle 4 angeordnet ist. Die Generatorwelle 4 ist an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 17 aus diesem herausgeführt, an dem Endabschnitt 18 der Generatorwelle 4 ist der Tilgerkörper 19 auf der Generatorwelle 4 angebracht, der den gleichen Aufbau wie der Tilgerkörper 12 aufweist.

1: Riementrieb
2: Startergenerator
3: Riemenscheibe
4: Generatorwelle
5: Riemenscheibe
6: Lagerpunkt
7: Lagerauge
8: Federelement
9: Riemen
10: Riemenscheibe
11: Spannrolle
12: Tilgerkörper
13: Ausnehmung
14: Tilgermasse
15: Gehäuse
16: Startergenerator
17: Gehäuse
18: Endabschnitt
19: Tilgerkörper

Claims

Startergenerator für eine Brennkraftmaschine, der im Startbetrieb ein Drehmoment über eine Riemenscheibe in einen Riementrieb einleitet und im generatorischen Betrieb durch ein in den Riementrieb eingeleitetes Drehmoment elektrische Energie erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass der Startergenerator (2, 16) einen Schwingungstilger aufweist, der wenigstens einen um eine Drehachse drehbaren Tilgerkörper (12, 19) und wenigstens eine auf eine Anregungsfrequenz abgestimmte Tilgermasse (14) umfasst, die bezüglich des Tilgerkörpers (12, 19) in wenigstens einer Ebene verlagerbar ist, bei deren Verlagerung sich ihr radialer Abstand zur Drehachse ändert.
Startergenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkörper in die Riemenscheibe integriert ist.
Startergenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkörper (12, 19) als separates Bauteil auf der Generatorwelle (4) angeordnet ist.
Startergenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkörper (12) und die Riemenscheibe (3) an derselben Seite des Startergenerators (2) angeordnet sind.
Startergenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkörper (19) und die Riemenscheibe (3) an entgegengesetzten Seiten des Startergenerators (16) angeordnet sind.
Startergenerator nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkörper im Inneren eines Gehäuses des Startergenerators angeordnet ist.
Startergenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Tilgerkörper (12, 19) eine Mehrzahl von Tilgermassen (14) aufweist.
Startergenerator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Tilgermassen (14) scheiben- oder zylinderförmig ausgebildet und in Ausnehmungen (13) des Tilgerkörpers (12, 19) angeordnet sind.
Riementrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem schwenkbar gelagerten, eine Riemenscheibe aufweisenden, einem eine Vorspannkraft erzeugenden Federelement oder Feder-Dämpfer-Element, dadurch gekennzeichnet, dass der Riementrieb (1) einen Startergenerator (2, 16) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 umfasst.