DE102008036167A1

DE102008036167A1 - Nebenaggregateanordnung

Info

Publication number: DE102008036167A1
Application number: DE102008036167A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Antony; Otmar Dipl.-Ing. Bitsche; Kay Dipl.-Ing. Dietzel; Frank Dipl.-Ing. Hentschel
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-08-02
Filing date: 2008-08-02
Publication date: 2010-02-04
Also published as: WO2010015325A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nebenaggregateanordnung (100). Um eine Nebenaggregateanordnung (100) für eine Kfz-Brennkraftmaschine (106) zur Verfügung zu stellen, die bei einem einfachen Aufbau einen geringen Kraftstoffverbrauch aufweist, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass zwischen dem Klimakompressor (102) und dem Startergenerator (104) eine schaltbare Zwischenkupplung (114) vorgesehen ist, mit welcher eine Rückwirkung des Klimakompressors (102) auf den Startergenerator (104) abschaltbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nebenaggregateanordnung.
Aus der Praxis ist es bekannt, bei Kfz-Brennkraftmaschinen mit einem Startergenerator und einem Klimakompressor die elektrische Maschine und den Kompressor zu einem Gerät zu kombinieren. Dabei werden der Startergenerator und der Klimakompressor, die beide Nebenaggregate der Brennkraftmaschine sind, gemeinsam angetrieben, wodurch allerdings ein Starten des Verbrennungsmotors über den Startergenerator vom Widerstandsmoment des Klimakompressors erschwert wird. Bei solchen aus der Praxis bekannten Anordnungen ist ferner nachteilig, dass der Klimakompressor selbst dann, wenn eine Klimaanlage nicht betrieben werden soll, rotiert wird, wodurch sich ein zusätzlicher Kraftstoffverbrauch ergibt.
Nebenaggregateanordnungen, die dem vorgenannten, aus der Praxis bekannten Stand der Technik entsprechen, sind in der EP 1 454 777 A1 , der US 2003/0 200 759 A1 und der DE 103 18 637 A1 beschrieben, wobei aus der EP 1 454 777 A1 insbesondere eine Nebenaggregateanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt ist, welche einen kombinierten elektrischen Startergenerator sowie einen Klimakompressor aufweist. Der Startergenerator und der Klimakompressor weisen eine gemeinsame Antriebswelle auf, welche über eine Kupplung an eine Brennkraftmaschine anschließbar ist. In der EP 1 454 777 A1 ist im Zusammenhang mit dieser Anordnung vorgeschlagen, durch Betätigung der Kupplung den Startergenerator auch als Antrieb für den Klimakompressor zu verwenden, wenn von Seiten der Brennkraftmaschine ein ausreichendes Drehmoment für den Klimakompressor nicht zur Verfügung steht.
Die aus der US 2003/0 200 759 A1 und der DE 103 18 637 A1 bekannten Nebenaggregateanordnungen, die als Komposithilfsmaschine bzw. Mehrzweckhilfsmaschine bezeichnet werden, umfassen einen Startergenerator sowie einen Klimakompressor. Diese Nebenaggregateanordnungen erlauben wie die Nebenaggregateanordnung gemäß der EP 1 454 777 A1 eine Verwendung des Startergenerators als Antriebsmaschine für den Klimakompressor. Um bei einer Verwendung des Startergenerators als Starter ein maximales Drehmoment zum Anlassen der Brennkraftmaschine zur Verfügung stellen zu können, weißt der Klimakompressor einen veränderbaren Hubraum auf.
Weitere Nebenaggregateanordnungen sind aus der EP 1 270 293 B1 und der EP 1 361 092 B1 bekannt. Bei diesen Nebenaggregateanordnungen sind ein Startergenerator und ein Klimakompressor über ein Drehmomentenverteilungssystem miteinander verbunden, wobei dieses Drehmomentenverteilungssystem ein Planetengetriebe aufweist. Diese Nebenaggregateanordnungen sind in ihrem Aufbau sehr aufwendig, und sie erfordern bei einem elektrischen Antrieb des Klimakompressors ein hohes Drehmoment, wodurch sich hohe Verluste ergeben. Im Betrieb mit abgeschaltetem, festgebremsten Klimakompressor ergibt sich eine erhöhte Drehzahl des Startergenerators, wodurch erhöhte Generatorverluste entstehen und der Startergenerator für höhere Drehzahl ausgelegt werden muss.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nebenaggregateanordnung für eine Kfz-Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, die bei einem einfachen Aufbau einen geringen Kraftstoffverbrauch aufweist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Gemäß der Erfindung ist bei einer Nebenaggregateanordnung mit einem Klimakompressor und einem Startergenerator, der als Antriebsmaschine für den Klimakompressor schaltbar ist, zwischen dem Klimakompressor und dem Startergenerator eine schaltbare Zwischenkupplung vorgesehen, mit welcher eine Rückwirkung des Klimakompressors auf den Startergenerator, also eine zusätzliche Belastung des Startergenerators durch den Klimakompressor, abschaltbar ist. Dadurch wird bei einem einfachen Aufbau die Möglichkeit geschaffen, 100% der Leistung des Startergenerators zum Starten der Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, und es wird auch die Möglichkeit geschaffen, ohne Klimakompressor bedingte Verluste aus der Brennkraftmaschine abgeleitete kinetische Energie über den Startergenerator in speicherbare elektrische Energie umzuwandeln.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist bei einer Nebenaggregateanordnung zum Anschluss an eine Brennkraftmaschine eine schaltbare Eingangskupplung vorgesehen. Bei einer solchen Ausgestaltung weist die Nebenaggregateanordnung zwei schaltbare Kupplungen auf, sodass vielfältige Betriebsvarianten möglich sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Zwischenkupplung und/oder die Eingangskupplung als Magnetpulver- oder als Reibkupplung oder als impulsgesteuerte Reibkupplung ausgebildet. Insbesondere bei einer Ausgestaltung als Magnetpulverkupplung besteht die Möglichkeit, über eine angelegte Spannung und einen gezielt eingesetzten Schlupf eine Leistungsaufteilung vorzunehmen.
Grundsätzlich ist es möglich, die Eingangskupplung an der Brennkraftmaschine anzuordnen. Vorzugsweise ist jedoch eine Ausgangsseite der Eingangskupplung verdrehfest mit einer Generatorwelle verbunden, wodurch der für einen Einbau der Nebenaggregateanordnung erforderliche Aufwand gering gehalten werden kann.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine Eingangsseite der Zwischenkupplung verdrehfest mit der Generatorwelle und einer Ausgangsseite der Zwischenkupplung verdrehfest mit einer Kompressorwelle verbunden ist. Eine solche Ausgestaltung ergibt einen besonders einfachen Aufbau.
Ein einfacher Aufbau ergibt sich ferner dann, wenn – wie gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – die Zwischenkupplung und die Eingangskupplung an gegenüberliegenden Enden der Generatorwelle angeordnet sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kompressorwelle und die Generatorwelle koaxial angeordnet sind. Auch dies führt zu einem einfachen Aufbau der Nebenaggregateanordnung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kompressorwelle und die Generatorwelle jeweils eine Gehäusezentralachse des Klimakompressors bzw. des Startergenerators definieren. Auch dies führt zu einem einfachen Aufbau der Nebenaggregateanordnung.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenhang mit der Zeichnung.
Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung einer Nebenaggregateanordnung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Die in der einzigen Figur gezeigte Nebenaggregateanordnung 100 weist einen Klimakompressor 102 sowie einen Startergenerator 104 auf. Der Klimakompressor 102 und der Startergenerator 104 sind mit einer Kfz-Brennkraftmaschine 106 über einen Triebstrang 108 verbunden, welcher einen Keilriemen 110 sowie eine Eingangskupplung 112 und eine Zwischenkupplung 114 aufweist.
Der Keilriemen 110, welcher über eine Antriebsriemenscheibe 116 von einer Brennkraftmaschinenwelle 118 angetrieben wird, ist über eine Abtriebsriemenscheibe 120 mit einer Eingangsseite 122 der Eingangskupplung 112 verdrehfest verbunden. Eine Ausgangsseite 124 der Eingangskupplung 112 ist verdrehfest mit einer Generatorwelle 126 des Startergenerators 104 verbunden.
An dem der Eingangskupplung gegenüberliegenden Ende der Generatorwelle 126 ist diese mit einer Eingangsseite 128 der Zwischenkupplung 114 verdrehfest verbunden, und eine Ausgangsseite 130 der Zwischenkupplung 114 ist verdrehfest mit einer Kompressorwelle 132 des Klimakompressors 102 verbunden. Die Generatorwelle 126 und die Kompressorwelle 132 sind koaxial angeordnet, wobei ein Gehäuse 134 des Klimakompressors 102 derart an ein Gehäuse 136 des Startergenerators 104 angeflanscht ist, dass sich eine zuverlässig achsversatzfreie Lagerung der Wellen 126, 132 ergibt.
Die Eingangskupplung 112 und die Zwischenkupplung 114 sind als Magnetpulverkupplungen ausgeführt, bei denen über ein Metallpulver oder ein Metallgel eine reibschlüssige Verbindung herstellbar ist. Die Kupplungen 112, 114 können auch als magnetisch betätigte Reibkupplungen oder impulsgesteuerte bistabile Reibkupplungen ausgeführt sein.
Die Zwischenkupplung 114 erlaubt es, den Klimakompressor 102 komplett vom Triebstrang 108 abzukoppeln, sodass beim Start der Brennkraftmaschine oder im Winterbetrieb ohne Klimaanlage ein Widerstandmoment des Klimakompressors 102 nicht zu überwinden ist.
Insbesondere mit der gezeigten besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird also dem Gesichtspunkt Rechnung getragen, dass ein Klimakompressor, wenn er nicht abgetrennt wird, auch bei einem Betrieb mit geringer Pumpleistung relativ große mechanische Leerlaufverluste erzeugt, die von einer Brennkraftmaschine zusätzlich aufgebracht werden müssen und den Kraftstoffverbrauch erhöhen. Die Erfindung hat den Vorteil, dass der Klimakompressor über die schaltbare Zwischenkupplung 114 nur dann tatsächlich angetrieben wird, wenn die Klimaanlage genutzt wird. Ein Betriebsverfahren für die Nebenaggregateanordnung trägt diesem Gesichtspunkt besonders Rechnung, denn gemäß einem solchen Betriebsverfahren wird bei einem Kaltstart durch ein Öffnen der Zwischenkupplung 114 die Belastung des Startergenerators 104 minimiert, wodurch der Motorstart sicher und schnell erfolgt. Der Startgenerator 104 kann dementsprechend klein dimensioniert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1454777 A1 [0003, 0003, 0003, 0004]
- US 2003/0200759 A1 [0003, 0004]
- DE 10318637 A1 [0003, 0004]
- EP 1270293 B1 [0005]
- EP 1361092 B1 [0005]

Claims

Nebenaggregateanordnung, mit einem Klimakompressor (102) und einem Startergenerator (104), der als Antriebsmaschine für den Klimakompressor (102) schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Klimakompressor (102) und dem Startergenerator (104) eine schaltbare Zwischenkupplung (114) vorgesehen ist, mit welcher eine Rückwirkung des Klimakompressors (102) auf den Startergenerator (104) abschaltbar ist.
Nebenaggregateanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anschluss an eine Brennkraftmaschine (106) eine schaltbare Eingangskupplung (112) vorgesehen ist.
Nebenaggregateanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkupplung (114) und/oder die Eingangskupplung (112) als Magnetpulver- oder als Reibkupplung oder als impulsgesteuerte Reibkupplung ausgebildet sind.
Nebenaggregateanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausgangseite (124) der Eingangskupplung (112) verdrehfest mit einer Generatorwelle (126) verbunden ist.
Nebenaggregateanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Eingangsseite (128) der Zwischenkupplung (114) verdrehfest mit der Generatorwelle (126) und eine Ausgangsseite (130) der Zwischenkupplung (114) verdrehfest mit einer Kompressorwelle (132) verbunden ist.
Nebenaggregateanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkupplung (114) und die Eingangkupplung (112) an gegenüberliegenden Enden der Generatorwelle (126) angeordnet sind.
Nebenaggregateanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressorwelle (132) und die Generatorwelle (126) koaxial angeordnet sind.
Nebenaggregateanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressorwelle (132) und die Generatorwelle (126) jeweils eine Gehäusezentralachse des Klimakompressors (102) bzw. des Startergenerators (104) definieren.