DE102010054630A1

DE102010054630A1 - Nebenaggregatetrieb einer Brennkraftmaschine und Verfahren zu dessen Betrieb

Info

Publication number: DE102010054630A1
Application number: DE102010054630A
Authority: DE
Inventors: Bernd Hartmann
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2030-12-16
Also published as: CN103261628B; WO2012079795A1; US9039552B2; DE102010054630B4; US20130267363A1; CN103261628A

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Nebenaggregatetrieb einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Der Nebenaggregatetrieb umfasst in zwei Triebebenen einen Aggregatetrieb (2) und einen Startertrieb (12) und ermöglicht neben einem Normalbetriebsmodus folgende Betriebsmoden: – Starten der Brennkraftmaschine, – Boosten der Brennkraftmaschine, – Standklimatisierung und – Stilllegung des Aggregatetriebs (2).

Description

Die Erfindung betrifft einen Nebenaggregatetrieb einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zu dessen Betrieb. Der Nebenaggregatetrieb umfasst zwei parallele Triebebenen und:

– ein mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehverbindbares erstes Kurbelwellenrad, das in der ersten Triebebene angeordnet ist;
– ein mit der Kurbelwelle drehverbindbares zweites Kurbelwellenrad, das koaxial zum ersten Kurbelwellenrad in der zweiten Triebebene angeordnet ist,
– eine wahlweise als Generator oder als Motor betreibbare Elektromaschine mit einer Maschinenwelle,
– ein mit der Maschinenwelle drehverbindbares erstes Maschinenwellenrad, das in der ersten Triebebene angeordnet ist, um im Generatorbetrieb der Elektromaschine von der Kurbelwelle angetrieben zu werden,
– ein mit der Maschinenwelle drehverbindbares zweites Maschinenwellenrad, das koaxial zum ersten Maschinenwellenrad in der zweiten Triebebene angeordnet ist, um im Motorbetrieb der Elektromaschine die Kurbelwelle anzutreiben,
– ein endlos umlaufendes erstes Zugmittel, das die in der ersten Triebebene angeordneten Räder umschlingt,
– ein endlos umlaufendes zweites Zugmittel, das die in der zweiten Triebebene angeordneten Räder umschlingt,
– eine in der ersten Triebebene angeordnete erste Kupplung, die ein Überholen der Maschinenwelle gegenüber der Kurbelwelle zulässt,
– sowie eine in der zweiten Triebebene angeordnete zweite Kupplung, die ein Überholen der Kurbelwelle gegenüber der Maschinenwelle zulässt.

Hintergrund der Erfindung
Ein gattungsgemäßer Doppel-Riementrieb zum Antrieb von Nebenaggregaten einer Brennkraftmaschine geht aus der US 2006/0145643 A1 hervor. Die in den beiden Triebebenen verlaufenden Einzeltriebe, nachfolgend als Aggregatetrieb und als Startertrieb bezeichnet, sind mit voneinander verschiedenen Übersetzungsverhältnissen von Kurbelwelle zu Maschinenwelle so konfiguriert, dass beim Riemenstart der Brennkraftmaschine ein möglichst hohes Startmoment von der Elektromaschine auf die Kurbelwelle übertragen wird. Dabei sind beide Kupplungen, von denen die erste ein Überholen der Maschinenwelle gegenüber der Kurbelwelle zulässt und von denen umgekehrt die zweite ein Überholen der Kurbelwelle gegenüber der Maschinenwelle zulässt, als Klemmrollenfreiläufe ausgebildet und im Antriebssinn zwischen der Maschinenwelle und den beiden Maschinenwellenrädern, d. h. seitens der Elektromaschine angeordnet.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nebenaggregatetrieb der eingangs genannten Art konstruktiv zu verbessern und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Nebenaggregatetriebs anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich vorrichtungsseitig aus den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrensseitig aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den jeweils abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Demnach soll es sich bei der zweiten Kupplung um eine im Antriebssinn zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad und der Kurbelwelle angeordnete Freilaufkupplung handeln, die ein Überholen der Kurbelwelle gegenüber dem zweiten Kurbelwellenrad zulässt. Ein wesentlicher Vorteil dieser erfindungsgemäßen konstruktiven Ausgestaltung basiert darauf, dass das Bauraumangebot für die Freilaufkupplung seitens der Kurbelwelle deutlich größer als seitens der Maschinenwelle ist, und besteht folglich darin, dass die während des Startvorgangs der Brennkraftmaschine hoch belasteten Kontaktflächen in der Freilaufkupplung in ausreichender Anzahl und Größe entsprechend dem zu übertragenen Startmoment dimensioniert werden können.
Bei der Freilaufkupplung handelt es sich vorzugsweise um einen Klemmrollenfreilauf, dessen Innenring mit dem zweiten Kurbelwellenrad und dessen Außenring mit der Kurbelwelle rotiert, wobei den angefederten Klemmrollen rampenförmige Ausnehmungen im Außenring gegenüberstehen. Diese an sich bekannte Ausgestaltung der Freilaufkupplung, die zugunsten geringer Kontaktreibung bei höheren Drehzahlen fliehkraftbedingt abhebt, ist nachfolgend als Außensternfreilauf bezeichnet.
Bei der ersten Kupplung soll es sich um eine im Antriebssinn zwischen dem ersten Maschinenwellenrad und der Maschinenwelle angeordnete Freilaufkupplung handeln, die in der Drehrichtung des Generatorbetriebs ein Überholen der Maschinenwelle gegenüber dem ersten Maschinenwellenrad zulässt. Diese Freilaufkupplung ist vorzugsweise ebenfalls ein Klemmrollenfreilauf, dessen Innenring jedoch mit der Maschinenwelle und dessen Außenring mit dem ersten Maschinenwellenrad rotiert, wobei den angefederten Klemmrollen rampenförmige Ausnehmungen im Innenring gegenüberstehen. Diese besonders in Form von Generatorfreiläufen an sich bekannte Ausgestaltung der Freilaufkupplung sperrt im wesentlichen drehzahlneutral und ist nachfolgend als Innensternfreilauf bezeichnet.
Alternativ zu einem derartigen Freilauf kann seitens der Elektromaschine auch eine Federentkopplung mit beidseitigen Anschlägen oder grundsätzlich auch eine starre Verbindung zwischen dem ersten Maschinenwellenrad und der Maschinenwelle vorgesehen sein, wobei der Aggregatetrieb dann allerdings mit einem (aktiv) schaltbaren Freilauf ausgestattet sein muss.
Außerdem kann im Antriebssinn zwischen dem ersten Kurbelwellenrad und der Kurbelwelle eine ansteuerbare dritte Kupplung zur betrieblichen Abtrennung der ersten Triebebene von der Kurbelwelle angeordnet sein. Bei geöffneter dritter Kupplung kann einerseits bei laufender Brennkraftmaschine der Aggregatetrieb stillgelegt werden, um dessen betriebliche Reibungsverluste zu minimieren. Andererseits kann bei stehender Brennkraftmaschine eine Standklimatisierung des Fahrzeugs vorgenommen werden. Zu diesem Zweck sind ein weiterer Motorbetrieb der Elektromaschine mit zum Generatorbetrieb umgekehrter Drehrichtung und ein Klimakompressor vorgesehen, der für einen Kompressionsbetrieb in beiden Drehrichtungen ausgebildet ist. Ein mit einer Kompressorwelle des Klimakompressors drehverbindbares Kompressorrad ist im Aggregatetrieb angeordnet, um im Generatorbetrieb, d. h. in der einen Richtung bei laufender Brennkraftmaschine, und im weiteren Motorbetrieb, d. h. in der anderen Richtung bei stehender Brennkraftmaschine, den Klimakompressor anzutreiben. Die gegenüber dem Generatorbetrieb umgekehrte Drehrichtung im weiteren Motorbetrieb verhindert einen antriebsbedingten Wechsel von Zugtrum und Leertrum im Aggregatetrieb, so dass eine Spannvorrichtung zur Vorspannung des ersten Zugmittels sowohl bei laufender Brennkraftmaschine (Generatorbetrieb und Normalklimamodus) als auch bei stehender Brennkraftmaschine (Standklimamodus) im Leertrum, d. h. stets funktionsoptimal angeordnet ist.
Gegenüber einer Freilaufkupplung soll die dritte Kupplung aktiv schaltbar sein, wozu sich besonders elektrisch ansteuerbare Magnetkupplungen anbieten. Dies gilt auch für eine ansteuerbare vierte Kupplung, die zur betrieblichen Abtrennung der zweiten Triebebene von der Maschinenwelle im Antriebssinn zwischen dem zweiten Maschinenwellenrad und der Maschinenwelle angeordnet sein soll. Ein Öffnen der vierten Kupplung nach dem Starten der Brennkraftmaschine bewirkt also, dass der Startertrieb nach dem Startvorgang der Brennkraftmaschine ausläuft und bei laufender Brennkraftmaschine still steht.
Zur Vorspannung der Zugmittel des Aggregatetriebs und des Startertriebs kann jeweils eine im Leertrum angeordnete Spannvorrichtung dienen.
Für den Betrieb des erfindungsgemäßen Nebenaggregatetriebs sind mindestens drei Betriebsmoden vorgesehen:

– ein Startmodus, bei dem die Elektromaschine als Motor betrieben wird und die Kurbelwelle bis zum Start der Brennkraftmaschine antreibt;
– ein Normalbetriebsmodus, bei dem die Elektromaschine als Generator betrieben und von der Kurbelwelle angetrieben wird;
– und ein Boostmodus, bei dem die Elektromaschine als Motor betrieben wird und bei laufender Brennkraftmaschine die Kurbelwelle unterstützend antreibt.

Je nach Ausgestaltung des Nebenaggregatetriebs sind optional folgende Betriebsmoden möglich:

– ein Abschaltmodus, bei dem die dritte Kupplung geöffnet und die erste Triebebene, d. h. der Aggregatetrieb von der Kurbelwelle betrieblich abgetrennt ist;
– ein Standklimamodus, bei dem die dritte Kupplung geöffnet ist und die Elektromaschine in einem weiteren Motorbetrieb mit zum Generatorbetrieb umgekehrter Drehrichtung, betrieben wird und den Klimakompressor antreibt;
– und ein erweiterter Normalbetriebsmodus, bei dem die vierte Kupplung geöffnet und die zweite Triebebene, d. h. der Startertrieb von der Maschinenwelle betrieblich abgetrennt ist.

Als bevorzugte Zugmittel sind seitens des Aggregatetriebs ein kraftschlüssig wirkender Poly-V-Riemen und seitens des Startertriebs ein formschlüssig wirkender Zahnriemen vorgesehen. Ein erfindungsgemäßer Nebenaggregatetrieb kann dennoch auch ein Ketten-Ketten-Trieb oder ein Riemen-Ketten-Trieb sein. Ebenfalls können weitere Nebenaggregate, gegebenenfalls auch in weiteren Triebebenen, vorgesehen sein. Dies betrifft insbesondere eine im Aggregatetrieb angeordnete Kühlmittelpumpe zur Kühlung der Brennkraftmaschine, die ebenfalls für einen Förderbetrieb in beiden betrieblichen Drehrichtungen ausgebildet ist. Je nach Bauart der Kühlmittelpumpe führt deren Drehrichtungsumkehr zwar nicht zu einem Wechsel von Saug- und Druckseite, kann jedoch mit unterschiedlich hohen Förderraten einhergehen. Analog zur Standklimatisierung oder Fahrzeuginnenraumkühlung kann betrieblich erhitztes Kühlmittel, das bei Stillstand der Brennkraftmaschine umgewälzt wird, zum Heizen des Fahrzeuginnenraums dienen (Standheizung).
Die Ansteuerung/Regelung der einzelnen Betriebsmoden erfolgt mit Hilfe von Zustandsgrößen der Brennkraftmaschine, ggfls. der Fahrzeuginnenraumtemperatur und, sofern vorgesehen, dem Schaltzustand der ansteuerbaren Kupplungen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich auch der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein erfindungsgemäßer Nebenaggregatetrieb einer Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine schematisch dargestellt ist. Es zeigen:
1 das Layout des Nebenaggregatetriebs in perspektivischer Darstellung;
2 den Aggregatetrieb (erste Triebebene) in schematischer Darstellung;
3 den Startertrieb (zweite Triebebene) in schematischer Darstellung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
1 offenbart den Kurbeltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem am freien Ende der Kurbelwelle 1 angeordneten Nebenaggregatetrieb, der als Doppel-Riementrieb in zwei parallelen Triebebenen ausgeführt ist. Der in der ersten Triebebene verlaufende Aggregatetrieb 2 umfasst ein auf der Kurbelwelle 1 angeordnetes erstes Kurbelwellenrad 3, ein erstes Maschinenwellenrad 4, das auf der Maschinenwelle 5 einer Elektromaschine 6 angeordnet ist, ein Kompressorrad 7, das auf der Kompressorwelle 8 eines Klimakompressors 9 angeordnet ist, ein die ersten Räder 3, 4, 7 umschlingendes erstes Zugmittel in Form eines endlos umlaufenden Poly-V-Riemens 10 und zwischen dem ersten Kurbelwellenrad 3 und dem ersten Maschinenwellenrad 4 eine erste Spannvorrichtung in Form eines bekannten federbelasteten Riemenspanners 11.
Der in der zweiten Triebebene verlaufende Startertrieb 12 umfasst ein auf der Kurbelwelle 1 koaxial zum ersten Kurbelwellenrad 3 angeordnetes zweites Kurbelwellenrad 13, ein auf der Maschinenwelle 5 koaxial zum ersten Maschinenwellenrad 4 angeordnetes zweites Maschinenwellenrad 14, ein die zweiten Räder 13, 14 umschlingendes zweites Zugmittel in Form eines endlos umlaufenden Zahnriemens 15 und zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad 13 und dem zweiten Maschinenwellenrad 14 eine zweite Spannvorrichtung ebenfalls in Form eines bekannten Riemenspanners 16.
Bei der Elektromaschine 6 handelt es sich um einen Startergenerator, der im Starter- und Motorbetrieb die Maschinenwelle 5 antreibt und der im Generatorbetrieb von der Maschinenwelle 5 angetrieben wird.
Bei dem Klimakompressor 9 handelt es sich um einen Taumelscheibenkompressor, der für einen Kompressionsbetrieb in beiden Drehrichtungen ausgebildet ist und entsprechend drehrichtungsungebunden in den Kältemittelkreislauf der Fahrzeugklimaanlage eingesetzt ist.
Die antriebstechnische Verschaltung des Nebenaggregatetriebs geht aus den schematisch dargestellten Einzeltrieben hervor, wobei 2 den Aggregatetrieb 2 und 3 den Startertrieb 12 zeigt. Die betriebliche Drehrichtung der hier auch mit CR bezeichneten Kurbelwelle 1 entspricht der mit positivem Vorzeichen eingezeichneten Drehrichtung. Die Drehrichtung der hier auch mit AL/M bezeichneten Maschinenwelle 5 ist positiv, wenn sich die Elektromaschine 6 im Generatorbetrieb AL befindet und von der Kurbelwelle 1 angetrieben wird und ebenfalls, wenn sich die Elektromaschine 6 im Motorbetrieb M-CR befindet und die Kurbelwelle 1 antreibt. Die Drehrichtung der Maschinenwelle 5 hat ein negatives Vorzeichen, wenn sich die Elektromaschine 6 in einem weiteren Motorbetrieb M-A/C befindet und bei stehender Brennkraftmaschine die hier auch mit A/C bezeichnete Kompressorwelle 8 des Klimakompressors 9 in entsprechend umgekehrter Drehrichtung antreibt.
Im Aggregatetrieb 2 erfolgt die Drehverbindung des ersten Maschinenwellenrads 4 mit der Maschinenwelle 5 über eine erste Kupplung 17 in Form eines als Innensternfreilauf ausgeführten Klemmrollenfreilaufs, der in der positiven Drehrichtung ein Überholen der Maschinenwelle 5 gegenüber dem ersten Maschinenwellenrad 4 und somit gegenüber der Kurbelwelle 1 zulässt und in der dazu umgekehrten negativen Drehrichtung sperrt. Der Klemmrollenfreilauf 17 ist als Generatorfreilauf mit der an sich bekannten Entkopplungsfunktion des Generators ausgeführt, wobei dessen Innenring mit der Maschinenwelle 5 rotiert und wobei dessen Außenring mit dem ersten Maschinenwellenrad 4 rotiert.
Im Startertrieb 12 erfolgt die Drehverbindung des zweiten Kurbelwellenrads 13 mit der Kurbelwelle 1 über eine zweite Kupplung 18 in Form eines als Außensternfreilaufs ausgeführten Klemmrollenfreilaufs, der in der positiven Drehrichtung ein Überholen der Kurbelwelle 1 gegenüber dem zweiten Kurbelwellenrad 13 und somit gegenüber der Maschinenwelle 5 zulässt und in der dazu umgekehrten Drehrichtung sperrt. Der Klemmrollenfreilauf 18 ist konstruktiv so angeordnet, dass dessen Innenring mit dem zweiten Kurbelwellenrad 13 rotiert und dass dessen Außenring mit der Kurbelwelle 1 rotiert.
Das erste Kurbelwellenrad 3 ist über eine dritte Kupplung 19 in Form einer elektrisch ansteuerbaren Magnetkupplung (diese kann entweder stromlos geöffnet oder stromlos geschlossen sein) mit der Kurbelwelle 1 drehverbunden. Im geöffneten Zustand dient die Magnetkupplung 19 der betrieblichen Abtrennung des Aggregatetriebs 2 von der Kurbelwelle 1.
Das zweite Maschinenwellenrad 14 ist über eine vierte Kupplung 20 ebenfalls in Form einer elektrisch ansteuerbaren Magnetkupplung (diese kann entweder stromlos geöffnet oder stromlos geschlossen sein) mit der Maschinenwelle 5 drehverbunden. Im geöffneten Zustand dient die Magnetkupplung 20 der betrieblichen Abtrennung des Startertriebs 12 von der Maschinenwelle 5.
Das Kompressorrad 7 kann optional mit einer ansteuerbaren (nicht dargestellten) Magnetkupplung mit der Kompressorwelle 8 drehverbunden sein.
Es gilt folgendes Verhältnis der Übersetzungsverhältnisse Ü1 und Ü2, nämlich Ü1 > Ü2, wenn Ü1 das Drehzahlverhältnis zwischen dem ersten Kurbelwellenrad 3 und dem ersten Maschinenwellenrad 4 ist und wenn Ü2 das Drehzahlverhältnis zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad 13 und dem zweiten Maschinenwellenrad 14 ist.
Es sind folgende Betriebsmoden für den Nebenaggregatetrieb vorgesehen:

a) ein Startmodus, bei dem die Elektromaschine 6 die Kurbelwelle 1 aus dem Stillstand heraus bis zum Start der Brennkraftmaschine antreibt: – die Elektromaschine 6 befindet sich mit positiver Drehrichtung im Motorbetrieb M-CR, – die Magnetkupplung 19 ist geschlossen (kann aber auch geöffnet sein), – die Magnetkupplung 20 ist geschlossen, – die Kurbelwelle 1 wird über den Startertrieb 12 angetrieben und treibt über die geschlossene Magnetkupplung 19 und das erste Kurbelwellenrad 3 den Aggregatetrieb 2 an: aufgrund der vorher genannten Übersetzungsverhältnisse Ü1 und Ü2 befinden sich die erste Kupplung 17 in Freilaufstellung und die zweite Kupplung 18 in Sperrstellung, – die Brennkraftmaschine startet, und bei laufender Brennkraftmaschine befinden sich die erste Kupplung 17 in Sperrstellung und die zweite Kupplung 18 in Freilaufstellung, – die Magnetkupplung 20 wird geöffnet, und der somit von der Maschinenwelle 5 betrieblich abgetrennte Startertrieb 12 kommt zum Stillstand, – der hier auch mit BT1 bezeichnete erste Riemenspanner 11 und der mit BT2 bezeichnete zweite Riemenspanner 16 befinden sich stets, d. h. sowohl vor als auch nach dem Startvorgang der Brennkraftmaschine, funktionsoptimal im Leertrum des jeweiligen Riementriebs 2 bzw. 12.
b) ein Normalbetriebsmodus, bei dem die Elektromaschine 6 von der Kurbelwelle 1 der laufenden Brennkraftmaschine angetrieben wird: – die Elektromaschine 6 befindet sich mit positiver Drehrichtung im Generatorbetrieb AL, – die Magnetkupplung 20 ist geöffnet, und der Startertrieb 12 befindet sich im Stillstand (erweiterter Normalbetriebsmodus), – die Magnetkupplung 19 ist geschlossen, und die Kurbelwelle 1 treibt über das erste Kurbelwellenrad 3 den Aggregatetrieb 2 an, – die erste Kupplung 17 befindet sich in Klemmstellung, und die Elektromaschine 6 befindet sich mit positiver Drehrichtung im Generatorbetrieb AL, – das Kompressorrad 7 wird in positiver Drehrichtung angetrieben, – der erste Riemenspanner 11 befindet sich im Leertrum des Aggregatetriebs 2.
c) ein Boostmodus, bei dem die Elektromaschine 6 bei laufender Brennkraftmaschine die Kurbelwelle 1 unterstützend antreibt: – die Elektromaschine 6 befindet sich mit positiver Drehrichtung im Motorbetrieb M-CR, – die Magnetkupplung 19 ist geschlossen (kann aber auch geöffnet sein), – die Magnetkupplung 20 ist geschlossen, – die drehende Kurbelwelle 1 der laufenden Brennkraftmaschine wird über den Startertrieb 12 mit angetrieben und treibt über die geschlossene Magnetkupplung 19 und das erste Kurbelwellenrad 3 den Aggregatetrieb 2 an: aufgrund der vorher genannten Übersetzungsverhältnisse Ü1 und Ü2 befinden sich die erste Kupplung 17 in Freilaufstellung und die zweite Kupplung 18 in Sperrstellung, – Ende Boostmodus: die Elektromaschine 6 wechselt vom antreibenden Motorbetrieb M-CR auf den angetriebenen Generatorbetrieb AL, der mit Erreichen gleicher Drehzahlen von erstem Maschinenwellenrad 4 und Maschinenwelle 5 einsetzt, – die Magnetkupplung 20 wird geöffnet, und der somit von der Maschinenwelle 5 betrieblich abgetrennte Startertrieb 12 kommt zum Stillstand, – wie beim Startmodus befinden sich die Riemenspanner 11 und 16 stets funktionsoptimal im Leertrum des jeweiligen Riementriebs 2 bzw. 12.
d) ein Abschaltmodus, bei dem die Magnetkupplung 19 geöffnet und der Aggregatetrieb 2 von der Kurbelwelle 1 betrieblich abgetrennt ist; – die Brennkraftmaschine läuft, – der Aggregatetrieb 2 befindet sich im Stillstand, – der Startertrieb 12 befindet sich im Stillstand oder im Boostmodus, – das Zuschalten des Aggregatetriebs 2 erfolgt durch Schließen der Magnetkupplung 19. Zur Verringerung von transienten Lastspitzen während der rotativen Synchronisation von Kurbelwelle 1 und Aggregatetrieb 2 kann es zweckmäßig sein, die Elektromaschine 6 vor dem Zuschalten auf eine Drehzahl oberhalb des anschließenden Generatorbetriebs AL zu beschleunigen und/oder die Magnetkupplung 19 innerhalb der Synchronisierungsphase so kontrolliert zu schließen, dass das von der Magnetkupplung 19 übertragbare Antriebsmoment stets kleiner als ein Grenzmoment ist, dessen Überschreiten zu einem Schlupf des Poly-V-Riemens 10 in unerwünschter Höhe führen würde.
e) ein Standklimamodus, bei dem die Elektromaschine 6 bei stehender Brennkraftmaschine den Klimakompressor 9 antreibt: – die Magnetkupplung 19 ist geöffnet, – die Elektromaschine 6 befindet sich mit zum Generatorbetrieb umgekehrter Drehrichtung in einem weiteren Motorbetrieb M-A/C, – die erste Kupplung 17 befindet sich in Klemmstellung, und das Kompressorrad 7 wird in negativer Drehrichtung angetrieben, – die Magnetkupplung 20 ist geschlossen (kann aber auch geöffnet sein), und der Startertrieb 12 wird entgegen der eingezeichneten positiven Drehrichtung mit angetrieben, – die zweite Kupplung 18 befindet sich in Freilaufstellung, – der erste Riemenspanner 11 befindet sich im Leertrum des Aggregatetriebs 2, – das Starten der Brennkraftmaschine aus dem Standklimamodus erfolgt durch Drehzahlwechsel der Elektromaschine 6 vom (negativen) weiteren Motorbetrieb M-A/C in den (positiven) Motorbetrieb M-CR. Dabei wechselt die erste Kupplung 17 von Klemmstellung auf Freilaufstellung und der „rückwärts” drehende Aggregatetrieb 2 will zum Stillstand gelangen. Die zweite Kupplung 18 wechselt von Freilaufstellung auf Klemmstellung, und die Kurbelwelle 1 wird aus dem Stillstand heraus angetrieben, bis die Brennkraftmaschine startet – weiter bei Startmodus unter a).

Bezugszeichenliste

1: Kurbelwelle
2: Aggregatetrieb
3: erstes Kurbelwellenrad
4: erstes Maschinenwellenrad
5: Maschinenwelle
6: Elektromaschine
7: Kompressorrad
8: Kompressorwelle
9: Klimakompressor
10: erstes Zugmittel, Poly-V-Riemen
11: erste Spannvorrichtung, erster Riemenspanner
12: Startertrieb
13: zweites Kurbelwellenrad
14: zweites Maschinenwellenrad
15: zweites Zugmittel, Zahnriemen
16: zweite Spannvorrichtung, zweiter Riemenspanner
17: erste Kupplung, Klemmrollenfreilauf
18: zweite Kupplung, Klemmrollenfreilauf
19: dritte Kupplung, Magnetkupplung
20: vierte Kupplung, Magnetkupplung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2006/0145643 A1 [0002]

Claims

Nebenaggregatetrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend zwei parallele Triebebenen (2, 12) und: – ein mit einer Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine drehverbindbares erstes Kurbelwellenrad (3), das in der ersten Triebebene (2) angeordnet ist, – ein mit der Kurbelwelle (1) drehverbindbares zweites Kurbelwellenrad (13), das koaxial zum ersten Kurbelwellenrad (3) in der zweiten Triebebene (12) angeordnet ist, – eine wahlweise als Generator (AL) oder als Motor (M) betreibbare Elektromaschine (6) mit einer Maschinenwelle (5), – ein mit der Maschinenwelle (5) drehverbindbares erstes Maschinenwellenrad (4), das in der ersten Triebebene (2) angeordnet ist, um im Generatorbetrieb der Elektromaschine (6) von der Kurbelwelle (1) angetrieben zu werden, – ein mit der Maschinenwelle (5) drehverbindbares zweites Maschinenwellenrad (14), das koaxial zum ersten Maschinenwellenrad (4) in der zweiten Triebebene (12) angeordnet ist, um im Motorbetrieb der Elektromaschine (6) die Kurbelwelle (1) anzutreiben, – ein endlos umlaufendes erstes Zugmittel (10), das die in der ersten Triebebene (2) angeordneten Räder (3, 4, 7) umschlingt, – ein endlos umlaufendes zweites Zugmittel (15), das die in der zweiten Triebebene (12) angeordneten Räder (13, 14) umschlingt, – eine in der ersten Triebebene (2) angeordnete erste Kupplung (17), die ein Überholen der Maschinenwelle (5) gegenüber der Kurbelwelle (1) zulässt, – sowie eine in der zweiten Triebebene (12) angeordnete zweite Kupplung (18), die ein Überholen der Kurbelwelle (1) gegenüber der Maschinenwelle (5) zulässt, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zweiten Kupplung (18) um eine im Antriebssinn zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad (13) und der Kurbelwelle (1) angeordnete Freilaufkupplung handelt, die ein Überholen der Kurbelwelle (1) gegenüber dem zweiten Kurbelwellenrad (13) zulässt.
Nebenaggregatetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten Kupplung (17) um eine im Antriebssinn zwischen dem ersten Maschinenwellenrad (4) und der Maschinenwelle (5) angeordnete Freilaufkupplung handelt, die in der Drehrichtung des Generatorbetriebs ein Überholen der Maschinenwelle (5) gegenüber dem ersten Maschinenwellenrad (4) zulässt.
Nebenaggregatetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebssinn zwischen dem ersten Kurbelwellenrad (3) und der Kurbelwelle (1) eine ansteuerbare dritte Kupplung (19) zur betrieblichen Abtrennung der ersten Triebebene (2) von der Kurbelwelle (1) angeordnet ist.
Nebenaggregatetrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Motorbetrieb der Elektromaschine (6) mit zum Generatorbetrieb umgekehrter Drehrichtung vorgesehen ist und dass der Nebenaggregatetrieb einen Klimakompressor (9), der für einen Kompressionsbetrieb in beiden Drehrichtungen ausgebildet ist, und ein mit einer Kompressorwelle (8) des Klimakompressors (9) drehverbindbares Kompressorrad (7) umfasst, das in der ersten Triebebene (2) angeordnet ist, um im Generatorbetrieb und im weiteren Motorbetrieb den Klimakompressor (9) anzutreiben.
Nebenaggregatetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Antriebssinn zwischen dem zweiten Maschinenwellenrad (14) und der Maschinenwelle (5) eine ansteuerbare vierte Kupplung (20) zur betrieblichen Abtrennung der zweiten Triebebene (12) von der Maschinenwelle (5) angeordnet ist.
Nebenaggregatetrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des zwischen dem ersten Kurbelwellenrad (3) und dem ersten Maschinenwellenrad (4) verlaufenden Leertrums eine erste Spannvorrichtung (11) zur Vorspannung des ersten Zugmittels (10) angeordnet ist und dass im Bereich des zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad (13) und dem zweiten Maschinenwellenrad (14) verlaufenden Leertrums eine zweite Spannvorrichtung (16) zur Vorspannung des zweiten Zugmittels (15) angeordnet ist.
Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregatetriebs einer Brennkraftmaschine, umfassend zwei parallele Triebebenen (2, 12) und: – ein mit einer Kurbelwelle (1) der Brennkraftmaschine drehverbindbares erstes Kurbelwellenrad (3), das in der ersten Triebebene (2) angeordnet ist, – ein mit der Kurbelwelle (1) drehverbindbares zweites Kurbelwellenrad (13), das koaxial zum ersten Kurbelwellenrad (3) in der zweiten Triebebene (12) angeordnet ist, – eine wahlweise als Generator (AL) oder als Motor (M) betreibbare Elektromaschine (6) mit einer Maschinenwelle (5), – ein mit der Maschinenwelle (5) drehverbindbares erstes Maschinenwellenrad (4), das in der ersten Triebebene (2) angeordnet ist, um im Generatorbetrieb der Elektromaschine (6) von der Kurbelwelle (1) angetrieben zu werden, – ein mit der Maschinenwelle (5) drehverbindbares zweites Maschinenwellenrad (14), das koaxial zum ersten Maschinenwellenrad (4) in der zweiten Triebebene (12) angeordnet ist, um im Motorbetrieb der Elektromaschine (6) die Kurbelwelle (1) anzutreiben, – ein endlos umlaufendes erstes Zugmittel (10), das die in der ersten Triebebene (2) angeordneten Räder (3, 4, 7) umschlingt, – ein endlos umlaufendes zweites Zugmittel (15), das die in der zweiten Triebebene (12) angeordneten Räder (13, 14) umschlingt, – eine erste Kupplung (17), die im Antriebssinn zwischen dem ersten Maschinenwellenrad (4) und der Maschinenwelle (5) angeordnet ist und in der Drehrichtung des Generatorbetriebs ein Überholen der Maschinenwelle (5) gegenüber dem ersten Maschinenwellenrad (4) zulässt, – sowie eine zweite Kupplung (18), die im Antriebssinn zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad (13) und der Kurbelwelle (1) angeordnet ist und ein Überholen der Kurbelwelle (1) gegenüber dem zweiten Kurbelwellenrad (13) zulässt, wobei folgende Betriebsmoden vorgesehen sind: – ein Startmodus, bei dem die Elektromaschine (6) als Motor betrieben wird und die Kurbelwelle (1) bis zum Start der Brennkraftmaschine antreibt, – ein Normalbetriebsmodus, bei dem die Elektromaschine (6) als Generator betrieben und von der Kurbelwelle (1) angetrieben wird, – und ein Boostmodus, bei dem die Elektromaschine (6) als Motor betrieben wird und bei laufender Brennkraftmaschine die Kurbelwelle (1) unterstützend antreibt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenaggregatetrieb weiterhin – eine ansteuerbare dritte Kupplung (19) umfasst, die im Antriebssinn zwischen dem ersten Kurbelwellenrad (3) und der Kurbelwelle (1) angeordnet ist, wobei weiterhin folgender Betriebsmodus bei laufender Brennkraftmaschine vorgesehen ist: – ein Abschaltmodus, bei dem die dritte Kupplung (19) geöffnet und die erste Triebebene (2) von der Kurbelwelle (1) betrieblich abgetrennt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenaggregatetrieb weiterhin umfasst: – einen Klimakompressor (9), der für einen Kompressionsbetrieb in beiden Drehrichtungen ausgebildet ist, – und ein mit einer Kompressorwelle (8) des Klimakompressors (9) drehverbindbares Kompressorrad (7), das in der ersten Triebebene (2) angeordnet ist, wobei weiterhin folgender Betriebsmodus bei stehender Brennkraftmaschine vorgesehen ist: – ein Standklimamodus, bei dem die dritte Kupplung (19) geöffnet ist und die Elektromaschine (6) in einem weiteren Motorbetrieb mit zum Generatorbetrieb umgekehrter Drehrichtung betrieben wird und den Klimakompressor (9) antreibt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Nebenaggregatetrieb weiterhin – eine ansteuerbare vierte Kupplung (20) umfasst, die im Antriebssinn zwischen dem zweiten Maschinenwellenrad (14) und der Maschinenwelle (5) angeordnet ist, wobei weiterhin folgender Betriebsmodus bei laufender Brennkraftmaschine vorgesehen ist: – ein erweiterter Normalbetriebsmodus, bei dem die vierte Kupplung (20) geöffnet und die zweite Triebebene (12) von der Maschinenwelle (5) betrieblich abgetrennt ist.