DE102006053139A1

DE102006053139A1 - Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine

Info

Publication number: DE102006053139A1
Application number: DE102006053139A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Gründl; Bernhard Hoffmann; Reinhard Rasch; Thomas Dr. Fink; Volker Dr. Hirschmann; Bernhard Schachtner
Original assignee: Compact Dynamics GmbH; Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Compact Dynamics GmbH; Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2026-11-11
Also published as: WO2008055687A2; WO2008055687A3; DE102006053139B4

Abstract

Antriebsvorrichtung, mit einem Antriebsaggregat und mit einer elektrischen Maschine, die einen Ständer und einen durch das Antriebsaggregat in Rotation zu versetzenden Läufer umfasst, wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, dass ihr in einer ersten Betriebsart, in der sie als Anlassermotor für das Antriebsaggregat arbeitet, Energie zum Starten des Antriebsaggregats zugeführt wird und dass sie in einer zweiten Betriebsart, in der sie als Generator zur Energierversorgung von elektrischen Verbrauchern arbeitet, bei Rotation des Läufers relativ zum Ständer elektrische Energie liefert; der Läufer der elektrischen Maschine über ein in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbares Getriebe mit dem Antriebsaggregat gekoppelt ist, und die Kopplung formschlüssig realisiert ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbrennungsmaschine für ein Kraftfahrzeug, welche eine in Form einer Starter/Generator-Einheit ausgestaltete elektrische Maschine aufweist.
Bekannte Starter/Generator-Systeme ermöglichen einerseits einen schnellen und leisen Start der damit gekoppelten Verbrennungsmaschine und andererseits eine hohe Generatorleistung, um Energie für elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Zur Ausgestaltung derartiger Starter/Generator-Systeme sind unterschiedliche Alternativen bekannt. Eine erste Variante sieht die Verwendung eines parallel zu der Antriebswelle der Verbrennungsmaschine angeordneten Generators oder Lichtmaschine vor, wobei der Generator oder die Lichtmaschine über einen (Keil-)Riemen mit der Verbrennungsmaschine gekoppelt ist. Gemäß einer weiteren Variante wird als Starter/Generator-Einheit eine schwungnutzende Doppelkupplungsmaschine mit mechanischem Energiespeicher verwendet.
Den beiden zuvor genannten Varianten ist gemeinsam, dass die Starter/Generator-Einheit getrennt von der Antriebswelle des Antriebsmotors vorgesehen ist. Bei einer dritten Variante ist die (auch als Kurbelwellen-Startergenerator bezeichnete) Starter/Generator-Einheit auf der Antriebswelle vorgesehen.
Stand der Technik
Gleichachsige, kurbelwellenmontierte Inline-Systeme sind grundsätzlich zu teuer für Massen-Anwendungen. Nachteilig ist auch, dass für die Montage zwischen Motor und Getriebe zusätzlicher Raum benötigt wird.
Der grundsätzliche Aufbau einer derartigen Antriebsvorrichtung mit einer auf der Antriebswelle angeordneten Starter/Generator-Einheit ist beispielsweise in den Druckschriften DE 196 16 504 A1 , WO 98/05882 , DE 197 05 610 A1 , DE 19645 943 A1 , oder DE 197 45 995 A1 beschrieben. Bei diesen bekannten Antriebsvorrichtungen dient als Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor, dessen Kurbelwelle mit einer als Starter/Generator-Einheit dienenden elektrischen Maschine verbunden ist. Die elektrische Maschine umfasst einen Läufer und einen den Läufer umgebenden Ständer, wobei die Wicklungen des Ständers mit dem Kraftfahrzeugakkumulator verbunden sind. Der Läufer der elektrischen Maschine steht abtriebsseitig über eine Getriebekupplung mit einem Getriebe in Verbindung.
Die als Starter/Generator-Einheit dienende elektrische Maschine hat zwei unterschiedliche Betriebsmodi. In einem Motorbetrieb übernimmt die elektrische Maschine bei Betätigen des Anlasserschlüssels des Kraftfahrzeuges die Funktion eines Anlassers oder Motors zum Starten des Verbrennungsmotors. Hierzu werden den Ständerwicklungen von dem Kraftfahrzeugakkumulator entsprechende Ströme derart zugeführt, dass der Läufer mit einem Anlaufdrehmoment beaufschlagt wird, welches das Starten des Verbrennungsmotors ermöglicht. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors wird die elektrische Maschine in den Generatorbetrieb umgeschaltet, in dem der Läufer über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors in Rotation versetzt und somit in den Ständerwicklungen eine Spannung induziert wird, welche beispielsweise zur Energieversorgung des Bordnetzes bzw. der daran angeschlossenen Verbraucher des Kraftfahrzeuges dient.
Bei diesen bekannten Antriebsvorrichtungen ist die auf der Kurbelwelle befindliche Starter/Generator-Einheit auf der Abtriebsseite des Verbrennungsmotors zwischen dem Verbrennungsmotor und dem Getriebe angeordnet. Eine derartige Anordnung hat jedoch eine axiale Verlängerung der gesamten Antriebsvorrichtung zur Folge. Darüber hinaus müssen die Montagevorrichtungen, welche zum Zusammenfügen des Getriebes und des Motors dienen, aufgrund der Anordnung der Starter/Generator-Einheit zwischen dem Motor und dem Getriebe verändert und angepasst werden, was hohe Kosten bei der Serienfertigung der Motor-Getriebe-Einheit zur Folge hat.
In der Regel ist die sich nicht im Antriebsstrang befindliche Starter/Generator-Einheit über einen sog. Keilriemen mit dem Antriebsstrang gekoppelt. Keilriemen bestehen aus Gummi mit einer Textil- oder Stahlseileinlage. Sie können bei gleichem Platzbedarf wesentlich größere Drehmomente als Flachriemen übertragen. Durch die höhere Reibung sind die Kräfte auf die Lager wesentlich geringer. Da der Keilriemen relativ hoch (dick) ist, kommt es bei der Umlenkung zu einer Stauchung innen und somit zur Erwärmung. Man kann Keilriemen auch zahnen, um kleine Scheibendurchmesser zu erlauben oder die Verluste zu verringern. Jedoch ist auch ein gezahnter Keilriemen immer noch ein Keilriemen, da er kraftschlüssig durch die Keilwirkung an den Flanken arbeitet.
Der Erfindung zugrunde liegendes Problem
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsvorrichtung mit einer mit der Antriebswelle eines Antriebsaggregats gekoppelten elektrischen Maschine bereitzustellen, welche sich möglichst einfach und kostengünstig, sowie ohne eine wesentliche axiale Verlängerung der Antriebsvorrichtung realisieren lässt und für die Groß-Serienfertigung geeignet ist.
Erfindungsgemäße Lösung und deren Vorteile gegenüber dem Stand der Technik Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Weiterhin wird die Aufgabe durch die Verwendung eines in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbaren Getriebes mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst.
Dabei basiert die Erfindung auf der Erkenntnis, dass eine in herkömmlicher Weise mit der Antriebswelle eines Antriebsaggregats gekoppelte elektrische Maschine nur bedingt für das gesamte Anforderungsspektrum geeignet ist. Eine elektrische Maschine, die als Generator mit hoher Drehzahl zu betreiben ist, ist im Motorbetrieb als Anlasser für einen sog. Kaltstart wenig geeignet. Daher wurden bisher auch separate elektrische Maschinen für den Anlasser und für den Generator eingesetzt. Ein weiteres Konzept ist ISAD, bei dem im Antriebsstrang ein sog. Integrierter Starter Alternator Dämpfer (ISAD) angeordnet ist. Das System ISAD ist eine elektrische Maschine, deren Rotor anstelle der Schwungscheibe zwischen Verbrennungsmotor und Getriebe auf der Kurbelwelle montiert ist. Dort übernimmt ISAD die Funktion des elektrischen Starters (Starter) und der Lichtmaschine (Alternator); gleichzeitig kann die elektrische Maschine Ungleichförmigkeiten im Motorlauf und im Antriebsstrang ausgleichen (Dämpfer) und so zu mehr Komfort beitragen. Dazu befähigt ISAD eine intelligente Leistungselektronik, die in Abhängigkeit vom Last- und Ladezustand der Speicherakkumulatoren den ISAD-Betriebszustand steuert.
Dabei ist eine elektrische Maschine, die als Anlassermotor mit ausreichend hohem Drehmoment zu betreiben ist, für einen Generatorbetrieb überdimensioniert. Dies führt zu elektrischen Verlusten, also einem reduzierten Wirkungsgrad. Dabei ist nämlich nachteiligerweise die Leistungselektronik für das hohe Drehmoment des Anlassvorgangs des Verbrennungsmotors auszulegen und auch das hohe Massenträgheitsmoment der mechanisch überdimensionierten elektrischen Maschine ist für die gesamte Energiebilanz negativ.
Angesichts dieser sich widersprechenden Forderungen und Eigenschaften erreicht die Erfindung eine verbesserte Funktionalität bei kompakterer Bauform, indem die elektrische Maschine über ein in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbares Getriebe mit dem Antriebsstrang gekoppelt oder in diesem enthalten ist. Die Kopplung ist dabei vorzugsweise formschlüssig realisiert um den Wirkungsgrad weiter zu erhöhen.
Die Erfindung lässt sich ohne wesentliche axiale Verlängerung der Gesamtanordnung realisieren. Der zusätzlich benötigte axiale Bauraum ist auf die maximale Länge der Starter/Generator-Einheit beschränkt. Allerdings ist es meist bevorzugt, die elektrische Maschine mit ihrem Getriebe anstelle eines herkömmlichen Starters oder einer herkömmlichen Lichtmaschine bei der Verbrennungsmotors vorzusehen.
Des weiteren ist die erfindungsgemäße Anordnung äußerst wartungsfreundlich, da die elektrische Maschine – im Gegensatz zu dem ISAD-Konzept – leicht von außen zugänglich ist.
Die Erfindung erlaubt einen sehr effizienten Start-Stopp-Betrieb und eine verbesserten Generatoreffizienz. Damit führt sie zu einer Benzin-Einsparung. Der Verbrennungsmotor startet mit der Erfindung leise und schnell. So dauert der Startvorgang lediglich wenige 100 ms, ist also für den Fahrer kaum bemerkbar. Eine elektronische Steuerung kann erfindungsgemäß dazu eingerichtet sein, dass sich der Verbrennungsmotor selbsttätig abschaltet, wenn das Fahrzeug zum Stehen kommt. Sobald der Fahrer von dem Bremspedal auf das Gaspedal, kann dies von der elektronischen Steuerung detektiert werden, die daraufhin die elektrische Maschine – und damit den Verbrennungsmotor – wieder startet kann, ohne dass der Fahrer eine Verzögerung bemerkt. Die Erfindung kann damit im Vergleich zu einem heutigen Kraftfahrzeug Generator, Anlasser, Standard-Batterie, Standard-Riemensystem und Starterzahnkranz ersetzen. Zusätzlich zum eigentlichen Startergenerator müsste lediglich das Riemensystem, sowie das Batteriemanagement erfindungsgemäß ergänzt bzw. ausgetauscht werden. Vorzugsweise handelt es sich bei der Batterie/Akkumulator um eine 12 V Batterie, die eine voll versiegelte Gel-Batterie sein kann.
Erfindungsgemäß kann die elektrische Maschine auch als Antrieb einer Kraftstoffpumpe dienen. Weiterhin kann gemäß der Erfindung die elektrische Maschine als Außenläufer ausgestaltet sein. Hierbei ist der Läufer der elektrischen Maschine außen um den Ständer herum drehbar gelagert. Der Läufer der elektrischen Maschine ist zur Übertragung von Drehmoment von dem Antriebsaggregat zur elektrischen Maschine – Generatorbetrieb – oder umgekehrt – Starterbetrieb – über einen Zahnriemen, eine Zahnrad-Kettenanordnung, oder eine Zahnradanordnung mit dem Antriebsaggregat formschlüssig gekoppelt.
Kettentriebe haben eine Vielzahl metallischer Kettenglieder und sind gekennzeichnet durch eine hohe Längssteifigkeit mit minimaler Dämpfung. Die Einfachheit des Antriebs und die sich ergebende Flexibilität in der Kettenführung, eine geringe Reibung sind weitere Vorteile, die sich außerdem in längerer Motorenlebensdauer niederschlagen, da die Abstände der Wartungsintervalle steigen. Für den Motorenhersteller ergeben sich folgende wesentliche Verbesserungspotenziale: Steigerung der Lebensdauer aller Steuertriebskomponenten, erhebliche Kostenreduzierung durch Verkleinerung des Zugmittels als auch von Komponenten, sichere Einhaltung von Emissionsgrenzwerten während der Motorlebensdauer.
Zahnriemen, wie sie ebenfalls erfindungsgemäß eingesetzt werden können, sind ein temperaturfester Materialverbund aus einem Nylongewebe, einem Elastomer und einem festen Glasfaserzugstrang.
Die elektrische Maschine ist vorzugsweise eine permanent-erregte Axialflussmaschine oder eine Synchronmaschine, eine Asynchronmaschine, eine Reluktanzmaschine, oder eine permanent-erregte Maschine. Diese Typen von elektrischen Maschinen, aber auch andere Arten, die auch von der Erfindung erfasst sind, haben eine regelbare Drehzahl und Leistung und sind mit dem Antriebsaggregat synchronisierbar. Außerdem haben sie einen hohen Wirkungsgrad. Das Getriebe hat ein Übersetzungsverhältnis, das durch einen vorzugsweise elektrisch zu betätigenden Aktor veränderbar ist. Der Aktor kann ein linear wirkender Aktor oder ein rotatorisch wirkender Aktor sein.
Die elektrische Maschine und der Aktor sind durch eine elektronische Steuereinheit gekoppelt, die das Umschalten aus der ersten in die zweite Betriebsart sowie das Verändern des Übersetzungsverhältnisses steuert.
Das in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbare Getriebe ist vorzugsweise ein Umlaufgetriebe. Das Umlaufgetriebe ist in radialer Richtung zumindest teilweise von dem Ständer der elektrischen Maschine umgeben. Der Aktor ist dazu eingerichtet, eine erste und eine zweite Position, sowie ggf. eine oder mehrere Zwischenpositionen einzunehmen.
Das Umlaufgetriebe hat eine Zentralradwelle, die mit dem Läufer der elektrischen Maschine drehfest verbunden ist, ein Zentralrad, das auf der Zentralradwelle drehfest und zwischen einer ersten und einer zweiten Position längsverschiebbar angeordnet ist, ein oder mehrere Umlaufräder, die mit dem Zentralrad in dessen erster Position im Wirkeingriff stehen, einen Umlaufradträger, der auf der Zentralradwelle drehbar gelagert ist und der mit dem Zentral rad in dessen zweiter Position im Wirkeingriff steht, wobei der Umlaufradträger eine Umlaufradträgerwelle aufweist, die mit dem Antriebsaggregat formschlüssig gekoppelt ist.
Der Aktor kann an das Umlaufgetriebe außen angebaut oder in dessen Innern eingebaut sein. Der Aktor ist in einer Ausführungsform an dem Umlaufradträger aufgenommen ist. Der Aktor kann ein Gleichstrom- oder Wechselstrommotor mit einem Spindel-Mutter-Trieb sein, um das Zentralrad auf der Zentralradwelle in Längsrichtung zu verschieben. Es ist auch möglich, als Aktor eine Elektromagnetanordnung einzusetzen.
Mit anderen Worten betrifft die Erfindung die Verwendung eines in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbaren Getriebe, das zwischen ein Antriebsaggregat und eine elektrische Maschine geschaltet ist, wobei die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, dass ihr in einer ersten Betriebsart, in der sie als Anlassermotor für das Antriebsaggregat arbeitet, Energie zum Starten des Antriebsaggregats zugeführt wird und dass sie in einer zweiten Betriebsart, in der sie als Generator zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern arbeitet, bei Rotation des Läufers relativ zum Ständer elektrische Energie liefert.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben.
1 zeigt in einer schematischen perspektivischen Darstellung eine Antriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Kraftfahrzeug,
2a zeigt den Aufbau einer Starter/Generator-Einheit in einer Antriebsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer ersten Stellung, bei der die elektrische Maschine über ein Getriebe mit der Verbrennungsmaschine gekoppelt ist.
2b zeigt das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aus 2a in einer zweiten Stellung.
3 zeigt den Aufbau einer Starter/Generator-Einheit in einer Antriebsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einer zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung, bei der die elektrische Maschine über ein Getriebe mit der Verbrennungsmaschine gekoppelt ist.
Ausführliche Beschreibung derzeit bevorzugter Ausführungsformen
In 1 ist schematisch ein Verbrennungsmotor 10 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, über dessen von den Kolben des Verbrennungsmotors 1 angetriebene (nicht im Einzelnen gezeigte) Kurbelwelle ein Drehmoment über eine (nicht gezeigte) Getriebekupplung (bzw. bei einem Automatikgetriebe über einen Wandler) auf die Getriebeeingangswelle eines Schalt- oder Automatikgetriebes zum Antrieb der am (nicht im Einzelnen gezeigten) Fahrwerk des Kraftfahrzeugs angebrachten Räder übertragen wird. Auf der Kurbelwelle sitzt ein erstes Ritzel 12, das eine Keilriemenscheibe bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren ersetzt. Dieses erste Ritzel 12 kämmt mit einem Zahnriemen 14, der außerdem mit einem zweiten Ritzel 16 im Eingriff steht. Anstelle der beiden Ritzel 12, 16 und dem Zahnriemen 14 können erfindungsgemäß auch zwei ständig im Eingriff stehende Zahnräder oder eine Kette verwendet werden, die zwei Ritzel 12, 16 miteinander formschlüssig verbindet. Das zweite Ritzel 16 ist mit einer Welle 18 eines Getriebes 20 drehfest verbunden. Dem Getriebe 20 ist eine elektrische Maschine 22 nachgeschaltet. Das Getriebe 20 und die elektrische Maschine 22 sind baueinheitlich in einem Gehäuse 24 untergebracht. Auf der von dem zweiten Ritzel 16 abliegenden Seite des Gehäuses 24 kann eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe 26, ein Klimakompressor, oder ein anderes Nebenaggregat angeordnet sein.
Die elektrische Maschine 22 mit dem Getriebe 20 dient als Starter/Generator-Einheit und ist in einer ersten Ausführungsform in 2 schematisch veranschaulicht. Sie ist eine permanent-erregte elektrische Maschine 22 und ermöglicht einerseits einen einfachen Start des Verbrennungsmotors 10 – insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen auch einen sog. Kaltstart – und andererseits eine hohe Generatorleistung mit niedrigen Verlusten, um nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 Energie für elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Die elektrische Maschine 22 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform einen Außen-Läufer 30, welcher – durch einen Luftspalt 32 getrennt – um einen Ständer 34 mit einer oder mehreren Ständerwicklungen 36 drehbar angeordnet ist. Die elektrische Maschine 22 kann jedoch auch als Innenläufermaschine ausgestaltet sein. Die Ständerwicklungen 36 können zum Beispiel Formstabwicklungen sein, die einen sehr hohen Füllfaktor in den (nicht gezeigten) Wicklungsnuten des Ständers 34 haben. Im Motorbetrieb übernimmt die elektrische Maschine bei Betätigen des Anlasserschlüssels die Funktion eines Anlassers zum Starten des Verbrennungsmotors 10. Hierzu wird den Ständerwicklungen 36 über eine Leistungs- und Steuerelektronikeinheit 40 eine entsprechende Energie von der Fahrzeugbatterie 42 zugeführt, so dass der Läufer 30 mit einem Anlaufdrehmoment beaufschlagt wird, welches das Starten des Verbrennungsmotors 10 ermöglicht. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 wird die elektrische Maschine Leistungs- und Steuerelektronikeinheit 140 in den Generatorbetrieb umgeschaltet, wobei der Läufer 30 mit seinen Perma nentmagnetelementen 30a über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, die beiden Ritzel 12, 16 und den Zahnriemen 14 in Rotation versetzt und somit in den Ständerwicklungen 36 eine Spannung induziert wird, welche zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeuges dient. So wird u. a. die von den Ständerwicklungen 36 gelieferte Spannung bzw. der Strom von der Leistungs- und Steuerelektronikeinheit 40 in eine Versorgungsgleichspannung für das Bordnetz bzw. die daran angeschlossenen Verbraucher des Kraftfahrzeugs und die Fahrzeugbatterie 42 umgewandelt.
Das Getriebe 20 ist ein schaltbares Umlaufgetriebe, bei dem eine steuerbare Umschaltvorrichtung vorgesehen ist. Das Getriebe 20 kann auch ein – hier nicht veranschaulichtes – Stirnradgetriebe sein. Dieses hätte als Vorteil, dass ein ggf. aus baulichen Gegebenheiten geforderter Achsversatz einfach zu realisieren wäre. Außerdem sind Stirnradgetriebe in der Herstellung günstiger. Der Läufer 30 der elektrischen Maschine 22 hat eine Vielzahl entlang seines Innenumfangs angeordneter Permanentmagnete 30a und ist über eine Glocke 44 mit einem Ende einer Zentralradwelle 46 drehfest verbunden. Der Ständer 34 der elektrischen Gleichstrommaschine 22 hat entsprechende Ständerwicklungen 36, die in Magnetfluss führenden Weicheisenteilen aufgenommen sind. Auf der Zentralradwelle 46 ist ein Zentralzahnrad 48 drehfest über Längsnuten 46a und zwischen einer ersten und einer zweiten Position (siehe 2a, 2b) längsverschiebbar angeordnet.
Das Zentralzahnrad 48 kämmt in der ersten Position (siehe 2a) mit einem oder mehreren (zwei bis ca. fünf) Zahnrädern 50, die das Zentralzahnrad 48 umgeben. Die Zahnräder 50 sind an ihren beiden Stirnseiten in einem Umlaufradträger 52 drehbar gelagert, in dem seinerseits die Zentralradwelle 46 drehbar gelagert ist. Der Umlaufradträger 52 hat im Bereich des anderen Endes der Zentralradwelle 46 einen Ringbund 54 mit einer Innenverzahnung. Mit diesem innenverzahnten Ringbund 54 steht das Zentralzahnrad 48 in dessen zweiter Position (siehe 2b) im Wirkeingriff. Der Umlaufradträger 52 hat eine aus dem Gehäuse 24 nach außen ragende innenverzahnte Hohlwelle 58. In die Hohlwelle 58 ragt ein (nicht gezeigter) gegengleich geformter Zapfen, der das zweite Ritzel 16 trägt um die elektrische Maschine 22 über das Getriebe 20 mit dem Antriebsaggregat 10 formschlüssig zu koppeln. Ein am Gehäuse 24 drehfest aufgenommener Statorträger 63 trägt außerdem einen Linearaktor 64, der zum Beispiel einen Gleichstrommotor 60 und eine von diesem in Rotation zu versetzende Spindel/Mutteranordnung 62 umfasst. Die Mutter der Spindel/Mutteranordnung 62 hat einen Mitnehmer 66, der in eine Ausnehmung 68 des Zentralzahnrads 48 eingreift um dieses bei aktiviertem Gleichstrommotor 60 zwischen der ersten und der zweiten Position – über eine Leerlaufposition – zum Verändern des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 20 hin und her zu bewegen.
Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 22 versetzt der Verbrennungsmotor 10 das zweite Ritzel 16 in Rotation, so dass sich die Hohlwelle 58 des Umlaufradträgers 52 dreht. Damit werden die um das Zentralzahnrad 48 herum angeordneten Zahnräder 50 um ihre eigene Längsachse in Rotation versetzt. Da sich das Zentralzahnrad 48 für den generatorischen Betrieb in seiner zweiten Position befindet (2b), in der das Zentralzahnrad 48 mit der Innenverzahnung des Ringbunds 54 des Umlaufradträgers 52 im Eingriff steht, derhen die Zahnräder 50 frei, während die Hohlwelle 58 des Umlaufradträgers 52 mit dem Zentralzahnrad 48 im Eingriff steht. Da das Zentralzahnrad 48 drehfest auf der Zentralradwelle 46 sitzt, wird diese, und mit ihr die Glocke 44, die an den Läufer mit den Permanentmagneten gekoppelt ist, in Rotation versetzt. Dies hat zur Folge, dass die Ständerwicklungen 36 des Ständers 34 der elektrischen Maschine 22 entsprechenden Strom liefern. Eine Über- oder Untersetzung durch die Zahnräder 50 findet nicht statt. Damit wird im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 22 eine Rotation der Hohlwelle 58 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 auf die Zentralradwelle 46 übertragen; somit dreht die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb mit der Drehzahl des Antriebsaggregates.
Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 22 versetzt aufgrund der Bestromung der Ständerwicklung 36 der Läufer 30 über die Glocke 44 die Zentralradwelle 46 in Rotation. Auf der Zentralradwelle 46 ist das Zentralzahnrad 48 durch den Linearaktor 64 drehfest in seine erste Position gebracht (2a), in der das Zentralzahnrad 48 mit den Zahnrädern 50 im Eingriff steht. Damit wird eine Rotation der Zentralradwelle 46 durch die Zahnräder 50 mit einem Untersetzungsverhältnis auf deren Umlaufradträger 52 bzw. die Hohlwelle 58 übertragen. So steht in der Funktion als Anlasser des Verbrennungsmotors 10 das Drehmoment der elektrischen Maschine um das Untersetzungsverhältnis des Getriebes hoch gesetzt für das Antriebsaggregat zur Verfügung.
In 3 ist schematisch die als Starter/Generator-Einheit dienende elektrische Maschine 122 mit dem Getriebe 120 dient in einer zweiten Ausführungsform schematisch veranschaulicht. Auch diese Variante des erfindungsgemäßen Konzeptes ermöglicht einerseits einen einfachen und schnellen Start des Verbrennungsmotors 10 auch bei niedrigen Umgebungstemperaturen und andererseits eine hohe Generatorleistung mit niedrigen Verlusten, um nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 Energie für elektrische Verbraucher des Kraftfahrzeugs bereitzustellen.
Zur Erleichterung des Verständnisses sind die einzelnen Komponenten/Funktionen der zweiten Ausführungsform der Starter/Generator-Einheit mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen, sofern sie eine Entsprechung in der ersten Ausführungsform haben.
Die elektrische Maschine 122 umfasst in der vorliegenden Ausführungsform einen Außen-Läufer 130, welcher – durch einen Luftspalt 132 getrennt – um einen Ständer 134 mit mehreren Ständerwicklungen 136 drehbar angeordnet ist. Die elektrische Maschine 122 kann jedoch auch als Innenläufermaschine ausgestaltet sein. Vorliegend ist eine Transversalflussmaschine gezeigt, die im Motorbetrieb bei Betätigen des Anlasserschlüssels die Funktion eines Anlassers zum Starten des Verbrennungsmotors 10 übernimmt. Hierzu wird den Ständerwicklungen 136 über eine Leistungs- und Steuerelektronikeinheit 140 eine entsprechende Energie von der Fahrzeugbatterie 142 zugeführt, so dass der Läufer 130 mit einem Anlaufdrehmoment beaufschlagt wird, welches das Starten des Verbrennungsmotors 10 ermöglicht. Nach dem Starten des Verbrennungsmotors 10 wird die elektrische Maschine durch die Leistungs- und Steuerelektronikeinheit 140 in den Generatorbetrieb umgeschaltet, wobei der Läufer 130 mit seinen Permanentmagnetelementen 130a über die Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, die beiden Ritzel 12, 16 und den Zahnriemen 14 (siehe 1) in Rotation versetzt und somit in den Ständerwicklungen 136 eine Spannung induziert wird, welche zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern des Kraftfahrzeuges dient. So wird u. a. die von den Ständerwicklungen 136 gelieferte Spannung bzw. der Strom von der Leistungs- und Steuerelektronikeinheit 140 in eine Versorgungsgleichspannung für das Bordnetz bzw. die daran angeschlossenen Verbraucher des Kraftfahrzeugs und die Fahrzeugbatterie 142 umgewandelt.
Der Läufer 130 der elektrischen Maschine 122 hat eine Vielzahl entlang seines Innenumfangs angeordneter Permanentmagnete 130a mit abwechselnder magnetischer Orientierung und ist über eine Glocke 144 mit einem Ende einer Zentralradwelle 146 drehfest verbunden. Der Ständer 134 der elektrischen Maschine 122 hat entsprechende Ständerwicklungen 136, die in Magnetfluss führenden Weicheisenteilen 134a, 134b, 134c aufgenommen sind.
Das Getriebe 120 ist ein schaltbares Umlaufgetriebe, bei dem eine steuerbare Umschaltvorrichtung vorgesehen ist. Ein auf der Zentralradwelle 146 sitzendes Zentralzahnrad 148 kämmt mit mehreren (zwei bis ca. fünf) Zahnrädern 150, die das Zentralzahnrad 148 umgeben. Die Zahnräder 150 sind an ihren beiden Stirnseiten in einem Umlaufradträger 152 drehbar gelagert, der seinerseits auf der Zentralradwelle 146 drehbar aber in Längsrichtung fixiert gelagert ist. Die Zentralradwelle 146 hat im Bereich eines Endes (in 3 links) eine kreisscheibenförmige Stirnplatte 146a mit einer nach außen gewandten Radialverzahnung 146b. Der Umlaufradträger 152 hat radial außerhalb der Stirnplatte 146a einen die Stirnplatte 146a überragenden rohrförmigen Fortsatz 152a, der an seinem freien Rand eine axiale Innenverzahnung 152b aufweist.
Zur Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen des Getriebes dient ein Multipolaktor 160. Es ist jedoch auch möglich, andere Typen von Linearaktoren einzusetzen. Der Multipolaktor 160 bildet eine weiter unten im Detail beschriebene Betätigungseinrichtung, die auf ein bewegliches Getriebeglied einwirkt. Die Zentralradwelle 146 ist als Hohlwelle ausgeführt. In der Zentralradwelle 146 ist ein Aktorstab 170 drehbar und längs der Mittellängsachse der Zentralradwelle 146 längsverschieblich aufgenommen. Der Stirnplatte 146a zugewandt ist an einem Ende des Aktorstabes 170 (in 3 links) eine als das bewegliche Getriebeglied wirkende Zahnradscheibe 148 mit einer zur Radialverzahnung 146b der Stirnplatte 146a passenden Radialverzahnung 148a und einer zur Innenverzahnung 152b des rohrförmigen Fortsatzes 152a des Umlaufradträgers 152 passenden Außenverzahnung 148b angeformt.
Durch den Multipolaktor 160 ist der Aktorstab 170 mit der Zahnradscheibe 148 zwischen einer ersten (End-)Position über eine Leerlaufstellung und einer zweiten (End-)Position hin und her zu bewegen. Der Multipolaktor 160 ist gebildet durch eine Elektromagnet-Spulenanordnung 164a, eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Jochanordnung 164b' und 164b'', sowie eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung 164c. Dabei ist die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung aus zwei kreiszylindrischen Hälften 164b' und 164b'' mit Ausnehmungen für entsprechende Erregerspulen der Elektromagnet-Spulenanordnung 164a' und 164a'' gebildet. In den Ausnehmungen ist jeweils eine Erregerspule aufgenommen, die bündig mit den jeweiligen Stirnflächen 172a, 172b der Schalen-Hälften 164b' und 164b'' abschließen.
Die Stirnflächen 172a, 172b der Magnetjoch-Hälften 164b' und 164b'' begrenzen einen Arbeitshohlraum 180, in dem die Magnet-Ankeranordnung 164c längs der Mittelachse M beweglich aufgenommen ist.
Die Magnetjochanordnung 164b', 164b'' kann hier aus einstöckigem Weicheisen gebildet sein, aus dem die Polstege bzw. die Zwischenräume ausgeformt sind. In ein derartiges einstöckiges Weicheisen-Formteil können Ausnehmungen in Form von Schlitzen, in der Draufsicht längsverlaufenden Rillen, oder Langlöchern eingearbeitet sein. Es ist aber auch möglich, die Magnetjochanordnung als Formteil aus gesintertem Eisenpulver herzustellen oder aus mehreren Teilstücken zu montieren und zu ggf. verkleben.
Die Magnet-Ankeranordnung 164c ist eine kreisrunde weicheisenhaltige Ankerscheibe mit einer weiter unten im Detail beschriebenen Gestalt. Die Elektromagnet-Spulenanordnung 164a' und 164a'' und die Magnet-Ankeranordnung 164c überlappen sich in radialer Richtung bezogen auf die Mittellängsachse M. Die Elektromagnet-Spulenanordnung 164a' und 164a'' hat einen geringeren Außendurchmesser als die Ankerscheibe 164c, so dass der aus der Elektromagnet-Spulenanordnung 164a' und 164a'' hervorgerufene magnetische Fluss praktisch ohne nennenswerte Streu-Verluste in die Ankerscheibe 164c eindringen kann. Damit wird ein besonders effizienter Magnetkreis realisiert, der sehr geringe Hubzeiten sowie hohe Haltekräfte erreicht.
Die Ankerscheibe 164c kann – unabhängig von der Gestaltung des Magnetjoches bzw. der Magnet-Spulenanordnung – auch eine geschlossene Kreisscheibe aus Weicheisen sein, sofern die Ausgestaltung des Magnetjoches bzw. der Magnet-Spulenanordnung sicherstellt, dass die Streuverluste bzw. Wirbelstromverluste gering genug für den jeweiligen Einsatzzweck sind. Zur Verringerung des Gewichtes bei optimierter magnetischer Flußdichte ist der Anker als Multipolanker ausgebildet, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole hin ausgerichtet sind. Dazu sind die Ankerpole durch Schwächungen 180c bzw. Verdickungen der ansonsten im Wesentlichen der Kontur der Stirnfläche der Gesamtheit aller Polstege folgenden Ankerscheibe gebildet.
Die Ankerscheibe 164c ist mit dem Aktorstab 170 starr verbunden und in einem durch die Schalen-Hälften 164b' und 164b'' der Magnet Jochanordnung begrenzten Arbeitshohlraum 180 längs der Mittelachse M geführt längsbeweglich aufgenommen. Der Aktorstab 170 ist in der Zentralradwelle 146 längsbeweglich aufgenommen. Beim Bestromen der (in 3 linken) Spulen der Elektromagnet-Spulenanordnung 164a' wird in der Magnet-Jochanordnung 164b ein wirbelstromarmes Magnetfeld induziert, das die Ankerscheibe 164c mit dem Aktorstab 170 in Richtung der jeweiligen Schalen-Hälfte 164b', 164b'' zieht, in der sich die bestromte Spule befindet. Damit bewegt sich die am anderen Ende des Aktorstabes 170 befindliche Zahnradscheibe 148 mit ihrer Außenverzahnung 148b in eine Eingriffstellung mit der Innenverzahnung 152b des Umlaufradträgers 152. Beim Bestromen der (in 3a rechten) anderen Spulen der Elektromagnet-Spulenanordnung 164a'' bewegt sich die Zahnradscheibe 148 mit ihrer Radialverzahnung 148b in eine Eingriffsstellung mit der Radialverzahnung 146b der Stirnplatte 146a.
Der Aktorstab 170 reicht über die Zahnradscheibe 148 hinaus mit einem Außenprofil 176 längsverschieblich in einen mit einem gegengleichen Innenprofil 194 versehenen hohlen Wel lenstummel 190, der das zweite Ritzel 16 trägt um die elektrische Maschine 22 über das Getriebe 120 mit dem Antriebsaggregat 10 formschlüssig zu koppeln. Der Wellenstummel 190 ist seinerseits drehbar an dem Ständer 134 gelagert.
Im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 122 versetzt der Verbrennungsmotor 10 das zweite Ritzel 16 in Rotation, so dass sich der Wellenstummel 190 und – über das Innenprofil 194 und das Außenprofil 176 – der Aktorstab 170 dreht. Da sich der Aktorstab 170 für den generatorischen Betrieb durch den Multipolaktor 160 in Längsrichtung in die Position gebracht ist, in der die Radialverzahnung 146b der Stirnplatte 146a mit der Radialverzahnung 148b der Zahnradscheibe 148 im Eingriff steht, drehen die Zahnräder 150 frei, während der hohle Wellenstummel 190 mit der Zahnradscheibe 148. Da die Zahnradscheibe 148 drehfest an der Zentralradwelle 146 sitzt, wird diese, und mit ihr die Glocke 144, die an den Läufer 130 mit den Permanentmagneten gekoppelt ist, in Rotation versetzt. Dies hat zur Folge, dass die Ständerwicklungen 136 des Ständers 134 der elektrischen Maschine 122 entsprechenden Strom liefern. Eine Über- oder Untersetzung durch die Zahnräder 50 findet nicht statt. Damit wird im generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 122 eine Rotation des hohlen Wellenstummels 190 mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 auf die Zentralradwelle 146 übertragen; somit dreht die elektrische Maschine im generatorischen Betrieb mit der Drehzahl des Antriebsaggregates.
Im motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 22 versetzt aufgrund der Bestromung der Ständerwicklung 136 der Läufer 130 mit den Permanentmagneten über die Glocke 144 die Zentralradwelle 146 in Rotation. Auf der Zentralradwelle 146 ist die Zahnradscheibe 148 durch den Multipolaktor 160 in die Position gebracht, in der die Zahnradscheibe 148 mit dem Umlaufradträger 152 über dessen axiale Innenverzahnung 152b im Eingriff steht. Damit wird eine Rotation der Zentralradwelle 146 durch die Zahnräder 150 mit einem Untersetzungsverhältnis auf deren Umlaufradträger 152 bzw. den hohlen Wellenstummel 190 übertragen. So steht in der Funktion als Anlasser des Verbrennungsmotors 10 das Drehmoment der elektrischen Maschine um das Untersetzungsverhältnis des Getriebes hoch gesetzt für das Antriebsaggregat zur Verfügung.
Erfindungsgemäß sind einzelne Komponenten oder Baugruppen der beiden Ausführungsbeispiele gegeneinander austauschbar bzw. miteinander kombinierbar. So kann zum Beispiel der Multipolaktor des zweiten Ausführungsbeispiels, entsprechend umdimensioniert auch in dem ersten Ausführungsbeispiel anstelle des Gleichstrommotors mit der Spindel/Mutteranordnung einsetzbar ist. In ähnlicher Weise können anstelle der Zahnradscheibe mit einer Radialverzahnung und einer Außenverzahnung auch zwei Radialverzahnungen eingesetzt werden, die mit entsprechenden Radialverzahnungen an dem Umlaufradträger bzw. der Zentralradwelle in Eingriff zu bringen sind. Gleichermaßen kann auch nur eine Außenverzahnung mit zwei entsprechend gestalteten Innenverzahnungen an dem Umlaufradträger bzw. der Zentralradwelle in Eingriff zu bringen sein. Alle diese Variationen sind als von der Erfindung eingeschlossen anzusehen. Im Übrigen sind die veranschaulichten Dimensionen und Proportionen nicht einschränkend sondern lediglich beispielhaft zu verstehen. Von der Erfindung sind auch von den gezeigten Ausführungsbeispielen abweichende Ausgestaltungen erfasst; die Grenze ist durch die nachstehenden Ansprüche und deren Schutzumfang definiert.

Claims

Antriebsvorrichtung, mit einem Antriebsaggregat, und mit einer elektrischen Maschine, die einen Ständer und einen durch das Antriebsaggregat in Rotation zu versetzenden Läufer umfasst, wobei – die elektrische Maschine dazu eingerichtet ist, dass ihr in einer ersten Betriebsart, in der sie als Anlassermotor für das Antriebsaggregat arbeitet, Energie zum Starten des Antriebsaggregats zugeführt wird und dass sie in einer zweiten Betriebsart, in der sie als Generator zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern arbeitet, bei Rotation des Läufers relativ zum Ständer elektrische Energie liefert; – der Läufer der elektrischen Maschine über ein in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbares Getriebe mit dem Antriebsaggregat gekoppelt ist, und – die Kopplung formschlüssig realisiert ist.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine auch als Antrieb einer Kraftstoffpumpe dient.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine als Außenläufer ausgestaltet ist, und wobei der Läufer der elektrischen Maschine außen um den Ständer herum drehbar gelagert ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Läufer der elektrischen Maschine zur Übertragung von Drehmoment über einen Zahnriemen, eine Zahnrad-/Kettenanordnung, oder eine Zahnradanordnung formschlüssig mit dem Antriebsaggregat gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine eine Axialflussmaschine, oder eine Synchronmaschine, oder eine permanent-erregte Maschine ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis hat, das durch einen vorzugsweise elektrisch zu betätigenden Linearaktor veränderbar ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die elektrische Maschine und der Linearaktor durch eine elektronische Steuereinheit gekoppelt sind, die das elektrische Umschalten der elektrischen Maschine aus der ersten in die zweite Betriebsart sowie das Verändern des Übersetzungsverhältnisses des in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbaren Getriebe steuert.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbare Getriebe ein Umlaufgetriebe ist.
Antriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Umlaufgetriebe zumindest teilweise von dem Ständer der elektrischen Maschine umgeben ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Linearaktor dazu eingerichtet ist, eine erste und eine zweite Position, sowie eine Zwischenposition einzunehmen.
Antriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Umlaufgetriebe – eine Zentralradwelle aufweist, die mit dem Läufer der elektrischen Maschine drehfest verbunden ist, – ein Zentralrad aufweist, das auf der Zentralradwelle drehfest und zwischen einer ersten und einer zweiten Position längsverschiebbar angeordnet ist, – ein oder mehrere Umlaufräder aufweist, die mit dem Zentralrad in dessen erster Position im Wirkeingriff stehen, – einen Umlaufradträger aufweist, der auf der Zentralradwelle drehbar gelagert ist und der mit dem Zentralrad in dessen zweiter Position im Wirkeingriff steht, wobei – der Umlaufradträger eine Umlaufradträgerwelle aufweist, die mit dem Antriebsaggregat formschlüssig gekoppelt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Linearaktor an das Umlaufgetriebe außen angebaut oder in dessen Innern eingebaut ist.
Antriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Linearaktor an dem Umlaufradträger aufgenommen ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Linearaktor ein permanent-erregter Gleichstrommotor mit einem Spindel-Mutter-Trieb ist, um das Zentralrad auf der Zentralradwelle in Längsrichtung zu verschieben.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem ein auf der Zentralradwelle sitzendes Zentralzahnrad mit mehreren Zahnrädern kämmt, die das Zentralzahnrad umgeben, die Zahnräder in einem Umlaufradträger drehbar gelagert sind, der seinerseits auf der Zentralradwelle drehbar aber in Längsrichtung fixiert gelagert ist, die Zentralradwelle eine Stirnplatte mit einer Radialverzahnung hat, und der Umlaufradträger einen rohrförmigen Fortsatz hat, der eine axiale Innenverzahnung aufweist.
Antriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei zur Umschaltung zwischen zwei unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen des Getriebes ein Multipolaktor vorgesehen ist, der Multipolaktor auf ein bewegliches Getriebeglied einwirkt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, bei der die Zentralradwelle ist als Hohlwelle ausgeführt ist, in der ein Aktorstab drehbar und längsverschieblich aufgenommen ist, der Stirnplatte zugewandt an einem Ende des Aktorstabes eine als das bewegliche Getriebeglied wirkende Zahnradscheibe mit einer Radialverzahnung und einer Außenverzahnung angeformt ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei der durch den Multipolaktor der Aktorstab mit der Zahnradscheibe zwischen einer ersten Position über eine Leerlaufstellung und einer zweiten Position hin und her zu bewegen ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei der der Multipolaktor gebildet ist durch – eine Elektromagnet-Spulenanordnung, – eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Jochanordnung, sowie – eine mit dieser zusammenwirkende weichmagnetische Magnet-Ankeranordnung.
Antriebsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die weichmagnetische Magnet-Jochanordnung aus zwei Hälften mit Ausnehmungen für Erregerspulen der Elektromagnet-Spulenanordnung gebildet ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei der die Magnetjoch-Hälften einen Arbeitshohlraum begrenzen, in dem die Magnet-Ankeranordnung beweglich aufgenommen ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 22, bei der die Magnet-Ankeranordnung eine weicheisenhaltige Ankerscheibe ist, deren radiale Abmessung so bestimmt ist, dass sie die Elektromagnet-Spulenanordnung in radialer Richtung überragt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 23, bei der die Magnet-Ankeranordnung als Multipolanker ausgebildet ist, dessen Ankerpole auf die jeweiligen Ständerpole hin ausgerichtet sind indem die Ankerpole durch Schwächungen bzw. Verdickungen der Ankerscheibe gebildet sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, bei der beim Bestromen der Spulen der Elektromagnet-Spulenanordnung in der Magnet-Jochanordnung ein Magnetfeld induziert wird, das die Ankerscheibe mit dem Aktorstab in Richtung der jeweiligen Schalen-Hälfte zieht, in der sich die bestromte Spule befindet, wodurch sich die am Aktorstab befindliche Zahnradscheibe entweder mit ihrer Außenverzahnung in eine Eingriffsstellung mit der Innenverzahnung des Umlaufradträgers bewegt oder mit ihrer Radialverzahnung in eine Eingriffsstellung mit der Radialverzahnung der Stirnplatte bewegt.
Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, bei der der Aktorstab mit einem Wellenstummel längsverschieblich und drehfest gekoppelt ist um die elektrische Maschine über das Getriebe mit dem Antriebsaggregat formschlüssig zu koppeln.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbare Getriebe – in der ersten Anlasser-Betriebsart den Läufer der elektrischen Maschine so mit dem Antriebsaggregat koppelt, dass dieses langsamer dreht als die elektrische Maschine, und – in der zweiten Generator-Betriebsart den Läufer der elektrischen Maschine so mit dem Antriebsaggregat koppelt, dass dieses genauso schnell oder schneller dreht als die elektrische Maschine.
Verwendung eines in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbaren Getriebes, das ein Antriebsaggregat mit einer elektrischen Maschine getrieblich verbindet, die dazu eingerichtet ist, dass – ihr in einer ersten Betriebsart, in der sie als Anlassermotor für das Antriebsaggregat arbeitet, Energie zum Starten des Antriebsaggregats zugeführt wird und – sie in einer zweiten Betriebsart, in der sie als Generator zur Energieversorgung von elektrischen Verbrauchern arbeitet, bei Rotation des Läufers relativ zum Ständer elektrische Energie liefert, und wobei – das Übersetzungsverhältnis des Getriebes in der zweiten Betriebsart von dem Übersetzungsverhältnis der ersten Betriebsart abweicht.
Verwendung eines in seinem Übersetzungsverhältnis veränderbaren Getriebes nach Anspruch 17, das – in der ersten Anlasser-Betriebsart den Läufer der elektrischen Maschine so mit dem Antriebsaggregat koppelt, dass dieses langsamer dreht als die elektrische Maschine, und – das in der zweiten Generator-Betriebsart den Läufer der elektrischen Maschine so mit dem Antriebsaggregat koppelt, dass dieses genauso schnell oder schneller dreht als die elektrische Maschine.