DE102009034339A1

DE102009034339A1 - Nebenaggregateantrieb

Info

Publication number: DE102009034339A1
Application number: DE102009034339A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dr. Gutzer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-01-27

Abstract

Nebenaggregateantrieb (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, mit der zumindest zwei Nebenaggregate (5, 6, 7) der Brennkraftmaschine über ein Zugmittelgetriebe (2) antreibbar sind und wobei ein erstes Nebenaggregat (5) ein Anlasser-Generator ist und wobei eine Überholvorrichtung (3) zwischen der Kurbelwelle und dem Zugmittelgetriebe (2) vorgesehen ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein kostengünstiger, bauraumneutraler von der Kurbelwellendrehzahl entkoppelbarer Antrieb der Nebenaggregate möglich.

Description

Die Erfindung betrifft einen Nebenaggregateantrieb mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2005 061 165 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist ein Antrieb für ein Nebenaggregat oder Hilfsaggregat eines Kraftfahrzeuges durch das Fahrzeugantriebsaggregat mit einer Überholvorrichtung und einem vorzugsweise elektromotorischen Zusatzantrieb, durch den das Nebenaggregat bei höherer Leistungsanforderung mit einer höheren Drehzahl als derjenigen des Fahrzeugantriebsaggregates antreibbar ist oder angetrieben wird. Neben einem Freilauf als Überholvorrichtung im Getriebe zwischen dem Fahrzeugantriebsaggregat und der Antriebswelle des Nebenaggregats kann ein weiterer Freilauf zwischen dieser Antriebswelle und dem Rotor des elektromotorischen Zusatzantriebs vorgesehen sein. Andererseits kann im Schubbetrieb des insbesondere als Brennkraftmaschine ausgebildeten Fahrzeugantriebsaggregats die Elektromaschine des elektromotorischen Zusatzantriebs als Generator fungieren.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 198 54 948 A1 , von der diese Erfindung ausgeht, ist ein Nebenaggregateantrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle bekannt, mit der zumindest zwei Nebenaggregate der Brennkraftmaschine über ein Zugmittelgetriebe antreibbar sind. Eines der Nebenaggregate ist hierbei ein Anlasser-Generator. Mit diesem Anlasser-Generator kann die Brennkraftmaschine einerseits gestartet werden und andererseits dient er zur Stromerzeugung beim Betrieb der Brennkraftmaschine.
Auch wenn der Stand der Technik keinen prinzipiellen Nachteil aufweist, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfachen, kostengünstigen und bauraumneutralen, von der Kurbelwellendrehzahl entkoppelbaren Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist ein äußerst einfacher, kostengünstiger und bauraumneutraler, von der Kurbelwellendrehzahl entkoppelbarer Antrieb der Nebenaggregate, wie beispielsweise eines Anlasser-Generators, einer Kühlmittelpumpe und/oder einem Klimakompressor einer Brennkraftmaschine mittels konventionellem Zugmitteltrieb, wie z. B. einem Riementrieb, ohne wesentliche Modifikationen möglich. Damit kann eine separate Elektrifizierung eines entsprechenden Nebenaggregats entfallen, aufgrund der Antriebsmöglichkeit über den Anlasser-Generator in Verbindung mit dem Zugmitteltrieb und der Überholvorrichtung.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine besonders bevorzugte Variante.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 könnte ein Reibungsvorteil durch situativ komplettes Abschalten des Nebenaggregateantriebs erschließbar sein. Regelungs- bzw. Schaltmöglichkeiten an Nebenaggregaten, wie beispielsweise der Kühlmittelpumpe und/oder im Klimakompressor oder sonstigen Nebenaggregaten können evtl. entfallen. Dies führt zu Verbrauchs-, Bauraum- und Kostenvorteilen.
Mit der Schaltbarkeit gem. Patentanspruch 4 sind die Kurbelwelle und das Zugmittelgetriebe fest miteinander verbindbar und/oder die Kurbelwelle ist von dem Zugmittelgetriebe überholbar und/oder das Zugmittelgetriebe ist von der Kurbelwelle überholbar. Somit ist ein Antrieb der Nebenaggregate mit der Kurbelwelle möglich und der Anlasser-Generator produziert Strom, oder die Nebenaggregate werden von dem Anlasser-Generator angetrieben, oder die Überholvorrichtung dient zum Schutz vor zu hohen Drehzahlen.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ist eine Momenten- bzw. Drehzahlanpassung möglich.
Mit dem Betriebsverfahren gemäß Patentanspruch 6 sind beispielsweise folgende Nebenaggregatantriebe möglich:

a) Wenn die Kurbelwellendrehzahl über der definierten Drehzahl ist:
– Normaler Betrieb der Nebenaggregate mit Antrieb durch die Kurbelwelle und das Zugmittelgetriebe;
b) Wenn die Kurbelwellendrehzahl unter der definierten Drehzahl ist:
– Antrieb der Nebenaggregate mit dem Zugmittelgetriebe durch den Starter-Generator für beispielsweise
– Standklimatisierung,
– Standheizungsnachlauf,
– Kühlmittelnachlauf, etc.

Weiterhin bietet sich die Möglichkeit, bei niedriger Kurbelwellendrehzahl die Nebenaggregate mit Hilfe des Starter-Generators schneller laufen zu lassen. Dies bedeutet in vorteil- und beispielhafter Weise:

– Entfall der Heizungs-Wasserpumpe, da die Durchströmung des Klimagerätes ausreichend mit der Brennkraftmaschinen-Kühlmittelpumpe abgedeckt ist;
– Kleinere Dimensionierung des Klimakompressors, da Extremanforderungen über diese Drehzahlerhöhungen abgedeckt sind.

Die definierte Drehzahl gemäß Patentanspruch 6 ist eine besonders bevorzugte Drehzahl.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in einer einzigen Figur schematisch dargestellt.
1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Nebenaggregateantrieb für eine Brennkraftmaschine.
1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Nebenaggregateantrieb 1 für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine. Der Nebenaggregateantrieb 1 wird von einer ebenfalls nicht dargestellten Kurbelwelle angetrieben. Radial außen um die Kurbelwelle ist eine erfindungsgemäße, mit 3 bezifferte Überholvorrichtung dargestellt. Eine Drehrichtung der Kurbelwelle ist mit einem Pfeil schematisch dargestellt. Mit Hilfe der Kurbelwelle werden über einer definierten Kurbelwellendrehzahl über ein Zugmittelgetriebe 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Nebenaggregate 5, 6, 7 angetrieben. Das Zugmittelgetriebe 2 wird von einem Zugmittelspanner 4 ständig unter Spannung gehalten, um Schlupf zu vermeiden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein erstes Nebenaggregat 5 ein Anlasser-Generator, der sowohl zum Starten der Brennkraftmaschine geeignet ist als auch zur Stromerzeugung. Das zweite und das dritte Nebenaggregat 6, 7 können beispielsweise ein Klimakompressor oder eine Kühlmittelpumpe sein. Auch andere Nebenaggregate können stellvertretend eingesetzt werden.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Kurbelwelle und dem Zugmittelgetriebe 2 die Überholvorrichtung 3 vorgesehen, die vorzugsweise ein Überholfreilauf ist. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Überholvorrichtung 3 auch schaltbar sein. Dies könnte ein Reibungsvorteil durch situativ komplettes Abschalten des Nebenaggregateantriebs 1 sein. Regelungs- bzw. Schaltmöglichkeiten an den Nebenaggregaten, wie beispielsweise Kühlmittelpumpe oder Klimakompressor können evtl. in vorteilhafter Weise entfallen.
Bevorzugt weist die Überholvorrichtung eine Schaltbarkeit auf, mit der die Kurbelwelle und das Zugmittelgetriebe fest miteinander verbindbar sind und/oder die Kurbelwelle von dem Zugmittelgetriebe überholbar ist und/oder das Zugmittelgetriebe von der Kurbelwelle überholbar ist. Somit ist ein Antrieb der Nebenaggregate mit der Kurbelwelle möglich und der Anlasser-Generator produziert Strom, oder die Nebenaggregate werden von dem Anlasser-Generator angetrieben, oder die Überholvorrichtung dient zum Schutz vor zu hohen Drehzahlen.
In einer weiteren Ausführungsform kann zwischen der Überholvorrichtung 3 und der Kurbelwelle auch ein Über- oder Untersetzungsgetriebe angeordnet sein, für eine Drehzahl- oder Momentenanpassung.
Das Zugmittelgetriebe 2 kann beispielsweise ein Riementrieb oder auch ein Kettentrieb sein.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine ist die Überholvorrichtung 3 geschlossen, wenn die Kurbelwellendrehzahl über einer definierten Drehzahl ist und die Überholvorrichtung 3 offen, wenn die Kurbelwellendrehzahl unter einer definierten Drehzahl ist, wobei die definierte Drehzahl bevorzugt im Bereich einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ist. Jedoch sind auch andere definierte Drehzahlen, je nach Über- oder Untersetzungen etc. möglich. Durch dieses Betriebsverfahren wird das Moment, welches an den Nebenaggregaten 6, 7 anliegen soll, beim Überholen der Kurbelwelle über den motorisch betriebenen Generator eingeleitet. Das Betriebsverfahren bietet weiter eine Zusatzfunktionalität, die z. B. den Schutz der Überholvorrichtung vor Dynamikbelastungen bei höheren Drehzahlen dienen könnte. Die Schaltbarkeit kann beispielsweise elektrisch, hydraulisch oder auch über die Fliehkraft erfolgen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist eine einfache, kostengünstige und bauraumneutrale, optional noch über Magnetkupplungen in den Riemenrädern der Nebenaggregate schaltbarer, von der Kurbelwellendrehzahl entkoppelbarer Antrieb der Nebenaggregate 6, 7, wie beispielsweise der Kühlmittelpumpe und/oder des Klimakompressors einer Brennkraftmaschine mittels konventionellem Zugmitteltrieb möglich. Damit kann eine Elektrifizierung eines entsprechenden Nebenaggregats 6, 7 aufgrund der Antriebsmöglichkeit im Stand entfallen. Der erfindungsgemäße Nebenaggregateantrieb kann beispielsweise im Rahmen einer Brennkraftmaschinen-Start-Stopp Automatik eingesetzt werden.
Insgesamt ergeben sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung Verbrauchs-, Bauraum- und Kostenvorteile.
Bezugszeichenliste

1: Nebenaggregateantrieb
2: Zugmittelgetriebe
3: Überholvorrichtung
4: Zugmittelspanner
5: Erstes Nebenaggregat
6: Zweites Nebenaggregat
7: Drittes Nebenaggregat

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

- DE 102005061165 A1 [0002]
- DE 19854948 A1 [0003]

Claims

Nebenaggregateantrieb (1) für eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle, mit der zumindest zwei Nebenaggregate (5, 6, 7) der Brennkraftmaschine über ein Zugmittelgetriebe (2) antreibbar sind und wobei ein erstes Nebenaggregat (5) ein Anlasser-Generator ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überholvorrichtung (3) zwischen der Kurbelwelle und dem Zugmittelgetriebe (2) vorgesehen ist.
Nebenaggregateantrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überholvorrichtung (3) ein Überhol-Freilauf ist.
Nebenaggregateantrieb nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Überholvorrichtung (3) schaltbar ist.
Nebenaggregateantrieb nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle und das Zugmittelgetriebe (2) fest verbindbar sind und/oder dass die Kurbelwelle von dem Zugmittelgetriebe (2) überholbar ist und/oder dass das Zugmittelgetriebe (2) von der Kurbelwelle überholbar ist.
Nebenaggregateantrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Überholvorrichtung (3) und der Kurbelwelle ein Über- oder Untersetzungsgetriebe angeordnet ist.
Betriebsverfahren für einen Nebenaggregateantrieb mit den Merkmalen zumindest einer der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass – die Überholvorrichtung (3) geschlossen ist, wenn eine Kurbelwellendrehzahl über einer definierten Drehzahl ist und – die Überholvorrichtung (3) offen ist, wenn die Kurbelwellendrehzahl unter einer definierten Drehzahl ist.
Betriebsverfahren für einen Nebenaggregateantrieb nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die definierte Drehzahl im Bereich einer Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine ist.