DE102011051253A1

DE102011051253A1 - Brennkraftmaschine mit Startergenerator

Info

Publication number: DE102011051253A1
Application number: DE201110051253
Authority: DE
Inventors: Klaus Bastian
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2011-06-22
Filing date: 2011-06-22
Publication date: 2012-12-27

Abstract

Brennkraftmaschine mit Startergenerator, mit einer Kurbelwelle (11), mit mindestens zwei Riemenscheiben zur mittelbaren Anbindung des Startergenerators über einen Riementrieb oder mit einem Flansch zur unmittelbaren Anbindung des Startergenerators, und mit einem Getriebe (10), das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle (11) und einer der Riemenscheibe oder dem Flansch angeordnet ist. Das Getriebe (10) ist in einen Motorblock (25) der Brennkraftmaschine derart integriert, dass das Getriebe (10) und die Brennkraftmaschine eine gemeinsame Ölversorgung (26) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist zusätzlicher, schaltbarer Nebenabtrieb (28) zum elektrischen Antreiben mindestens eines Nebenaggregats über den Startergenerator bei stillstehender Brennkraftmaschine vorhanden. Alternativ oder zusätzlich ist ein unmittelbar an der Kurbelwelle (11) im Bereich des Getriebes (10) angreifenden Torsionsschwingungsdämpfer (19) vorhanden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Startergenerator nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 bzw. nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus der EP 1 282 772 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem als Riemenstartergenerator ausgebildeten Startergenerator bekannt, wobei einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine eine erste Riemenscheibe zugeordnet ist, wobei einer Welle des Riemenstartergenerators eine zweite Riemenscheibe zugeordnet ist, und wobei ein Riementrieb an diesen beiden Riemenscheiben angreift. Weiterhin ist es aus diesem Stand der Technik bekannt, ein als Planetengetriebe ausgebildetes Getriebe im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe, die der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, vorzusehen, um so zum Starten der Brennkraftmaschine an der Kurbelwelle desselben ein hohes Drehmoment bei kleiner Drehzahl bereitzustellen. Nach der EP 1 282 772 B1 sind dem Planetengetriebe zwei Kupplungen zugeordnet, wobei ein Sonnenrad des Planetengetriebes durch eine erste Kupplung mit einem Gehäuse verbindbar ist, und wobei ein Käfig des Planetengetriebes über eine zweite Kupplung mit einem Hohlrad bzw. Hohlradwelle des Planetengetriebes verbindbar ist. Als Kupplungen können reibschlüssige Kupplungen, formschlüssige Kupplungen, Freiläufe mit Roll- oder Klemmkörper oder auch Fliehkraftkupplungen zum Einsatz kommen. Eine solche Brennkraftmaschine ist konstruktiv aufwendig.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine mit einem Startergenerator zu schaffen.
Die Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Hiernach ist das Getriebe in einen Motorblock der Brennkraftmaschine derart integriert, dass das Getriebe und die Brennkraftmaschine eine gemeinsame Ölversorgung aufweisen.
Die Aufgabe wird nach einem zweiten Aspekt der Erfindung durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 3 gelöst. Hiernach weist dieselbe einen zusätzlichen, schaltbaren Nebenabtrieb zum elektrischen Antreiben mindestens eines Nebenaggregats über den Startergenerator bei stillstehender Brennkraftmaschine auf.
Die Aufgabe wird nach einem dritten Aspekt der Erfindung durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 6 gelöst. Hiernach weist die Brennkraftmaschine einen unmittelbar an der Kurbelwelle im Bereich des Getriebes angreifenden Torsionsschwingungsdämpfer auf.
Die obigen drei Aspekte der Erfindung können alleine oder bevorzugt in Kombination von zwei Aspekten oder in Kombination aller drei Aspekte zum Einsatz kommen. Die Erfindung erlaubt die Bereitstellung einer Brennkraftmaschine, die konstruktiv einfach ist und bietet je nach gewünschtem Übersetzungsverhältnis für den Startergenerator und je nach Bauraumsituation einen großen konstruktiven Gestaltungsspielraum zur Erhöhung der Lebensdauer des im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe oder dem Flansch angeordneten Getriebes.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des ersten Aspekts der Erfindung und/oder des zweiten Aspekts der Erfindung und/oder des dritten Aspekts der Erfindung weist das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und der Riemenscheibe oder dem Flansch angeordnete Getriebe mindestens zwei über mindestens zwei Zahnradstufen koppelbare Wellen auf, wobei eine erste Welle an der Kurbelwelle fest angebunden oder integraler Bestandteil derselben ist, wobei eine zweite Welle der Anbindung einer der Riemenscheiben oder des Flanschs dient, wobei das Getriebe mindestens zwei Kupplungen aufweist, und wobei eine erste Kupplung im motorischen Betrieb des Startergenerators geöffnet ist und im generatorischen Betrieb desselben geschlossen ist, wohingegen eine zweite Kupplung im motorischen Starterbetrieb des Startergenerators geschlossen ist und im generatorischen Betrieb desselben geöffnet ist. Eine solche Ausbildung des Getriebes ist konstruktiv besonders vorteilhaft.
Vorzugsweise ist mindestens eine Kupplung als eine über einen Aktautor extern ansteuerbare und damit schaltbare Kupplung ausgebildet. Bei einer solchen Brennkraftmaschine können Nebenaggregate bei stillstehendem Verbrennungsmotor bzw. bei stillstehender Brennkraftmaschine ausgehend vom Startergenerator angetrieben werden.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1a und 1b: schematisierte Ausschnitte aus zwei Varianten einer ersten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
2a und 2b: schematisierte Ausschnitte aus zwei Varianten einer zweiten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
3a und 3b: schematisierte Ausschnitte aus zwei Varianten einer dritten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
4a und 4b: schematisierte Ausschnitte aus zwei Varianten einer vierten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
5a und 5b: schematisierte Ausschnitte aus zwei Varianten einer fünften erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
6a und 6b: schematisierte Ausschnitte aus zwei Varianten einer sechsten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
7: einen schematisierten Ausschnitt aus einer weiteren erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
8: einen schematisierten Ausschnitt aus einer weiteren erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator;
9: einen schematisierten Ausschnitt aus einer weiteren erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator; und
10: einen schematisierten Ausschnitt aus einer weiteren erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Startergenerator.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Startergenerator. In den Ausführungsbeispielen der 1a bis 6b und 9 wird davon ausgegangen, dass der Startergenerator als Riemenstartergenerator ausgebildet ist. Eine Brennkraftmaschine mit einem Riemenstartergenerator verfügt über mindestens zwei Riemenscheiben, nämlich eine erste Riemenscheibe, die einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, nämlich einem im Kraftfluss der Kurbelwelle nachordneten Getriebe, zugeordnet ist, sowie eine zweite Riemenscheibe, die einer Welle des Riemenstartergenerators zugeordnet ist.
An der ersten Riemenscheibe und der zweiten Riemenscheibe greift ein Riementrieb an, um so den Riemenstartergenerator mittelbar über den Riementrieb an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, nämlich an ein Getriebe, das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und der ersten Riemenscheibe angeordnet ist, anzubinden.
Die Erfindung ist nicht auf eine Brennkraftmaschine mit einem Riemenstartergenerator beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung auch bei einer Brennkraftmaschine mit einem Kurbelstartergenerator zum Einsatz kommen, bei welchem der Startergenerator über einen Flansch unmittelbar an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angebunden ist, nämlich an ein Getriebe, das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und dem Flansch angeordnet ist. 7, 8 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele mit einem Kurbelstartergenerator.
1a und 1b zeigen jeweils Ausschnitte aus einer Brennkraftmaschine mit Riemenstartergenerator nach einer ersten Variante der hier vorliegenden Erfindung, nämlich im Bereich eines Getriebes 10, das im Kraftfluss zwischen eine Kurbelwelle 11 der Brennkraftmaschine und eine erste Riemenscheibe 12 des als Riemenstartergenerator ausgebildeten Startergenerators geschaltet ist. An dieser Riemenscheibe 12 greift ein nicht gezeigter Riementrieb an, der weiterhin an einer ebenfalls nicht gezeigten, zweiten Riemenscheibe geführt ist, die einer Welle eines nicht gezeigten Riemenstartergenerators zugeordnet ist.
Das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle 11 und der ersten Riemenscheibe 12 positionierte Getriebe 10 verfügt über mindestens zwei über mindestens zwei Zahnradstufen 13, 14 koppelbare Wellen 15, 16. Gemäß 1 sind zwei Wellen 15, 16 und zwei Zahnradstufen 13, 14 vorhanden. Die erste Welle 15 des Getriebes dient der festen Ankopplung der Kurbelwelle 11 bzw. ist integraler Bestandteil der Kurbelwelle 11. Die zweite Welle 16 des Getriebes 10 dient der festen Anbindung der ersten Riemenscheibe 12.
Jede der beiden Zahnradstufen 13 und 14 des Getriebes 10 umfasst mindestens zwei ineinander kämmende Zahnräder, wobei gemäß 1a die erste Zahnradstufe 13 zwei ineinander kämmende Zahnräder 17 und 18 aufweist, die in einer ersten Zahnradebene 19, nämlich in der Zahnradebene 19 der ersten Zahnradstufe 13, positioniert sind.
Die zweite Zahnradstufe 14 weist zwei ineinander kämmende Zahnräder 20 und 21 auf, die in einer zweiten Zahnradebene 22, nämlich der Zahnradebene 22 der zweiten Zahnradstufe 14, angeordnet sind. Die beiden Zahnradebenen 19, 22 und damit die beiden Zahnradstufen 13, 14 sind voneinander beabstandet und verfügen über unterschiedliche Übersetzungen.
Bei einer höheren Anzahl gewünschter Übersetzungen können auch mehr als zwei Zahnradstufen vorhanden sein.
Zusätzlich zu den beiden Wellen 15, 16 und den beiden Zahnradstufen 13, 14 umfasst das Getriebe 10 der 1a, welches im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle 11 und der ersten Riemenscheibe 12 positioniert ist, zwei Kupplungen, die im Ausführungsbeispiel der 1a beide als Freiläufe 23 und 24 ausgeführt sind.
Eine erste Kupplung 23, gemäß 1a ein erster Freilauf 23, des Getriebes 10 ist im motorischen Betrieb des Riemenstartergenerators geöffnet und im generatorischen Betrieb desselben geschlossen, wohingegen die zweite Kupplung 24, nämlich gemäß 1a der zweite Freilauf 24, im motorischen Starterbetrieb des Startergenerators zum Starten der Brennkraftmaschine geschlossen und im generatorischen Betrieb desselben geöffnet ist.
Bei den beiden Freiläufen 23 und 24 der 1a handelt es sich demnach um gegenläufige Freiläufe, die bei einer Drehrichtungsumkehr eine automatische Umschaltung vornehmen.
In dem Ausführungsbeispiel der 1a ist die erste Kupplung 23, nämlich der erste Freilauf 23, der ersten Zahnradstufe 13 zugeordnet, nämlich derart, dass der erste Freilauf 23 zwischen dem Zahnrad 18 und der zweiten Welle 16 des Getriebes 10 ausgebildet ist. Das Zahnrad 17 der ersten Zahnradstufe 13 greift fest auf der ersten Welle 15 des Getriebes 10 an.
Die zweite Kupplung 24, nämlich der zweite Freilauf 24, ist zwischen dem Zahnrad 20 der zweiten Zahnradstufe 14 und der ersten Welle 15 des Getriebes 10 ausgebildet. Das Zahnrad 21 der zweiten Zahnradstufe 14 des Getriebes 10 greift fest an der zweiten Welle 16 des Getriebes 10 an.
Wie bereits ausgeführt, sind die beiden als Freiläufe 23 und 24 ausgeführten Kupplungen derart ausgelegt, dass die erste Kupplung 23 bzw. der erste Freilauf 23 im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators automatisch schließt, wohingegen die zweite Kupplung 24 bzw. der zweite Freilauf 24 im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators automatisch schließt. Demzufolge ist im Starterbetrieb des Riemenstartergenerators der erste Freilauf 23 geöffnet, im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators ist der zweite Freilauf 24 geöffnet.
Das Getriebe 10, insbesondere die Wellen 15 und 16, die Zahnradstufen 13 und 14 sowie die Kupplungen 23 und 24 des Getriebes 10, ist bzw. sind in einen Motorblock 25 der Brennkraftmaschine integriert. Das Getriebe 10 verfügt demnach über kein separates Getriebegehäuse, vielmehr ist das Getriebegehäuse integraler Bestandteil des Motorblocks 25. Die Integration des Getriebes 10 in den Motorblock 25 der Brennkraftmaschine erfolgt nicht nur gehäuseseitig, sondern nach einem ersten Aspekt der Erfindung zusätzlich derart, dass das Getriebe 10 und die Brennkraftmaschine eine gemeinsame Ölversorgung 26 aufweisen. Diese in 1a lediglich schematisiert gezeigte, gemeinsame Ölversorgung 26 von Getriebe 10 und Brennkraftmaschine umfasst insbesondere eine gemeinsame Ölpumpe, einen gemeinsamen Ölfilter und einen gemeinsamen Ölvorratsbehälter.
Dieser erste Aspekt der Erfindung, nach welchem das Getriebe 10 in den Motorblock 25 der Brennkraftmaschine derart integriert ist, dass das Getriebe 10 und die Brennkraftmaschine eine gemeinsame Ölversorgung 26 aufweisen, erlaubt einerseits eine besonders vorteilhafte Lagerung des Getriebes 10 im Motorblock 25 unter Vermeidung eines separaten Getriebegehäuses, andererseits lässt sich durch die gemeinsame Ölversorgung 26 der konstruktive Aufwand, insbesondere der Abdichtaufwand von Wellen und dergleichen, reduzieren.
1b zeigt eine Variante des Ausführungsbeispiels der 1a, die sich vom Ausführungsbeispiel der 1a durch die Anordnung der Kupplungen bzw. Freiläufe 23 und 24 unterscheidet. Im Ausführungsbeispiel der 1b ist der erste Freilauf 23 ebenso wie in der Variante der 1a der ersten Zahnradstufe 13 zugeordnet, die Kupplung 23 ist jedoch zwischen dem Zahnrad 17 der ersten Zahnradstufe 13 und der ersten Welle 15 ausgebildet, sodass gemäß 1b das Zahnrad 18 der ersten Zahnradstufe 13 fest an der zweiten Welle 16 angreift.
Der zweite Freilauf 24 ist zwischen der zweiten Welle 16 und dem Zahnrad 21 der zweiten Zahnradstufe 14 ausgebildet, sodass in der Variante der 1b das Zahnrad 20 der zweiten Zahnradstufe 22 fest an die erste Welle 15 des Getriebes 10 gekoppelt ist. Der erste Freilauf 23 ist wiederum im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen, wohingegen der zweite Freilauf 24 im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist. Demnach ist im Starterbetrieb des Riemenstartergenerators der erste Freilauf 23 geöffnet, der zweite Freilauf 24 ist im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geöffnet. Hinsichtlich der übrigen Details stimmen die Varianten der 1a und 1b überein, sodass zur Vermeidung unnötiger Widerholungen auf die Ausführungen zu 1a verwiesen wird.
Den Varianten der 1a und 1b ist unter anderem gemeinsam, dass die beiden Kupplungen als Freiläufe, nämlich als gegenläufige Freiläufe 23 und 24, ausgebildet sind, wobei die beiden gegenläufigen Freiläufe 23 und 24 unterschiedlichen Wellen des Getriebes 10 zugeordnet sind. Im Ausführungsbeispiel der 1a ist der erste Freilauf 23, der im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, der Welle 16 zugeordnet, wohingegen in der Variante der 1b der erste Freilauf 23 der Welle 15 zugeordnet ist. In 1a ist weiterhin der zweite Freilauf 24, der im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, der Welle 15 zugeordnet, wohingegen in der Variante der 1b dieser Freilauf 24 der Welle 16 zugeordnet ist.
2a und 2b zeigen zwei Varianten der Erfindung, in welchen wiederum beide Kupplungen 23 und 24 als gegenläufige Freiläufe ausgeführt sind, wobei jedoch in 2a und 2b beide gegenläufige Freiläufe 23 und 24 jeweils ein und derselben Welle des Getriebes 10 zugeordnet sind, wohingegen bei den Varianten der 1a und 1b die beiden gegenläufigen Freiläufe 23 und 24 unterschiedlichen Wellen des Getriebes 10 zugeordnet sind. So zeigt 2a eine Variante der Erfindung, in welchen die beiden Freiläufe 23 und 24 der zweiten Welle 16, die der festen Anbindung der ersten Riemenscheibe 12 dient, zugeordnet sind, wobei demnach die Freiläufe 23 und 24 zwischen der Welle 16 und den Zahnrädern 18 und 21 der Zahnradstufen 13 und 14 ausgebildet sind. In 2b sind hingegen die beiden Freiläufe 23 und 24 der Welle 15, die der festen Anbindung der Kurbelwelle 11 dient, zugeordnet.
Wie bereits ausgeführt, sind in den Varianten der 1a bis 2b beide Kupplungen des Getriebes jeweils als Freiläufe ausgeführt. Nachfolgend werden Varianten der Erfindung beschrieben, in welchen mindestens eine der Kupplungen als schaltbare Kupplung, nämlich als durch einen Aktuator extern ansteuerbare und schaltbare Kupplung, ausgebildet ist.
In 3a und 3b sind Varianten der Erfindung gezeigt, in welcher beide Kupplungen 23 und 24 als schaltbare Kupplungen ausgeführt sind, wobei jeder Welle 15, 16 des Getriebes 10 jeweils eine schaltbare Kupplung 23 und 24 zugeordnet ist. In der Variante der 3a ist die schaltbare Kupplung 23, die im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen und im Motorbetrieb bzw. Starterbetrieb desselben geöffnet ist, der zweiten Welle 16 zugeordnet, an welche die erste Riemenscheibe 12 fest angebunden ist. Die zweite, schaltbare Kupplung 24, die im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators zum Starten der Brennkraftmaschine geschlossen ist, ist hingegen der Welle 15 des Getriebes 10 zugeordnet, die der festen Anbindung der Kurbelwelle 11 dient. In der Variante der 3b ist die Zuordnung der schaltbaren Kupplungen 23 und 24 zu den Wellen 15 und 16 des Getriebes 10 geändert. In 3b ist die schaltbare Kupplung 23, die im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, der Welle 15 zugeordnet, wohingegen die schaltbare Kupplung 24, die im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators 12 geschlossen ist, der Welle 16 zugeordnet ist.
4a und 4b zeigen Varianten der Erfindung, in welchen in Übereinstimmung zu den Varianten der 3a und 3b beide Kupplungen 23 und 24 jeweils als schaltbare Kupplungen ausgeführt sind, wobei jedoch im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der 3a und 3b beide schaltbaren Kupplungen 23 und 24 jeweils ein und derselben Welle des Getriebes 10 zugeordnet sind. In 4a sind beide schaltbaren Kupplungen 23 und 24 der Welle 16 des Getriebes 10, die der festen Anbindung der ersten Riemenscheibe 12 dient, zugeordnet. Im Ausführungsbeispiel der 4b hingegen sind beide schaltbaren Kupplungen 23 und 24 der Welle 15 zugeordnet, die in Anbindung der Kurbelwelle 11 dient. Bei der schaltbaren Kupplung 23 handelt es sich wiederum um die Kupplung, die im Generatorbetrieb des Startergenerators geschlossen ist, wohingegen es sich bei der Kupplung 24 um diejenige Kupplung handelt, die im motorischen Starterbetrieb des Startergenerators geschlossen ist.
5a bis 6b zeigen Varianten der Erfindung, in welchen eine Kupplung als schaltbare Kupplung und eine andere Kupplung als Freilauf ausgeführt ist.
5a zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, in welcher die erste Kupplung 23, die im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen und im Motorbetrieb desselben geöffnet ist, als schaltbare Kupplung ausgeführt ist, wohingegen die Kupplung 24, die im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, als Freilauf 24 ausgeführt ist. In 5a sind diese beiden Kupplungen 23 und 24 der Welle 16 des Getriebes 10 zugeordnet, die der festen Anbindung der ersten Riemenscheibe 12 dient. Im Ausführungsbeispiel der 5b ist die Kupplung 23, die im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, als Freilauf ausgebildet, wohingegen die Kupplung 24, die im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, als schaltbare Kupplung ausgeführt ist. Diese beiden Kupplungen 23 und 24 sind gemäß 5b der Welle 15 zugeordnet, die der festen Anbindung der Kurbelwelle 11 dient.
6a zeigt eine Variante der Erfindung, in welcher die erste Kupplung 23, die im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, als schaltbare Kupplung ausgeführt ist, wohingegen die zweite Kupplung 24, die im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, als Freilauf ausgeführt ist, und wobei beide Kupplungen 23 und 24 unterschiedlichen Wellen 15 und 16 des Getriebes 10 zugeordnet sind. So ist die schaltbare Kupplung 23 der Welle 16 des Getriebes 10 zugeordnet, die der festen Anbindung der ersten Riemenscheibe 12 dient, wohingegen der Freilauf 24 der Welle 15 des Getriebes 10 zugeordnet ist, die der festen Anbindung der Kurbelwelle 11 dient. Im Ausführungsbeispiel der 6b ist die Kupplung 23, die im Generatorbetrieb des Riemenstartergenerators geschlossen ist, als Freilauf ausgeführt und der Welle 16 zugeordnet, die der festen Anbindung der ersten Riemenscheibe 12 dient. In dieser Variante ist hingegen die Kupplung 24, die im motorischen Starterbetrieb des Riemenstartergenerators desselben geschlossen ist, als schaltbare Kupplung 24 ausgeführt und der Welle 15 zugeordnet, die der festen Anbindung der Kurbelwelle 11 dient.
7 zeigt eine Variante der Erfindung mit einem als Kurbelstartergenerator 27 ausgebildeten Startergenerator, der gemäß 7 unmittelbar an die zweite Welle 16 des Getriebes 10 gekoppelt ist, nämlich über einen nicht gezeigten Wellenflansch. Hinsichtlich der übrigen Details stimmt das Ausführungsbeispiel der 7 mit dem Ausführungsbeispiel der 6b überein, sodass auch hier zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird. Insbesondere ist in 7 das Getriebe 10 ebenso wie in den Ausführungsbeispielen der 1a bis 6b in den Motorblock 25 der Brennkraftmaschine integriert, nämlich einerseits gehäuseseitig und andererseits derart, dass das Getriebe 10 und die Brennkraftmaschine die gemeinsame Ölversorgung 26 aufweisen.
8 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, die hinsichtlich der Ausgestaltung des Getriebe 10, nämlich der Ausführung der Zahnradstufen 13 und 14 sowie der Kupplungen 23 und 24, dem Ausführungsbeispiel der 3a entspricht, in welchem jedoch in Übereinstimmung zum Ausführungsbeispiel der 7 ein als Kurbelstartergenerator 27 ausgebildeter Startergenerator wieder unmittelbar an die zweite Welle 16 des Getriebes 10 angeflanscht ist. Im Ausführungsbeispiel der 8 ist nach einem zweiten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung ein zusätzlicher, schaltbarer Nebenabtrieb 28 zum elektrischen Antreiben von Nebenaggregaten über den Startergenerator 27 bei Stillstand der Brennkraftmaschine vorhanden. Abhängig vom Schaltzustand der schaltbaren Kupplung 24 ist der zusätzliche Nebenabtrieb 28, der hier als Riemenscheibe ausgeführt ist, über die Kupplung 24 an die Kurbelwelle 11 bzw. an die erste Welle 15 angekoppelt bzw. von derselben abgekoppelt.
Dann, wenn, wie in 8 gezeigt, zwei schaltbare Kupplungen im Bereich des Getriebes 10 verbaut sind, können dann, wenn beide Kupplungen 23 und 24 geöffnet sind, bei laufender Brennkraftmaschine sowohl der Riemenstartergenerator 27 als auch der zusätzliche Nebenabtrieb 28 stillgesetzt werden. Hierdurch ist es möglich, den Verbrauch der Brennkraftmaschine in bestimmten Betriebszuständen zu reduzieren, insbesondere dann, wenn durch eine erfolgte Boardnetzrekuperation eine Batterie des Kraftfahrzeugs voll geladen ist und dann zur Teilentladung der Batterie der Startergenerator 27 abgeschaltet werden kann. In diesem Fall erfolgt dann eine Boardnetzversorgung ausschließlich unter Teilentladung der vollständig geladenen Batterie, um dann später das Auftreten des Rekuperationspotential zum nachfolgenden Aufladen der Batterie nutzen zu können.
Dies ist bei allen Varianten der Erfindung möglich, in welchen zwei schaltbare Kupplungen 23 und 24 vorhanden sind, also in den gezeigten Varianten der 3a, 3b, 4a, 4b, 8 und 10.
In der Variante der 8 werden der erste Aspekt der Erfindung und der zweite Aspekt der Erfindung kombinatorisch an einer Brennkraftmaschine genutzt. So ist in der Variante der 8 nicht nur der zusätzliche, schaltbare Nebenabtrieb 28 zum elektrischen Antreiben mindestens eines Nebenaggregats über den Startergenerator 27 bei stillstehender Brennkraftmaschine vorhanden, vielmehr ist in der Variante der 8 das Getriebe 10 in den Motorblock 25 der Brennkraftmaschine integriert, nämlich einerseits gehäuseseitig unter Vermeidung eines separaten Gehäuses für das Getriebe 10 und andererseits ölversorgungsseitig, sodass demnach Getriebe 10 und Brennkraftmaschine eine gemeinsame Ölversorgung aufweisen.
9 zeigt eine Variante der Erfindung, in welcher an der Kurbelwelle 11 bzw. an der ersten Welle 15 des Getriebes 10, die vorzugsweise integraler Bestandteil der Kurbelwelle 11 ist, ein Torsionsschwingungsdämpfer 29 angebunden ist. Die Anbringung des Torsionsschwingungsdämpfers 29 unmittelbar auf der Kurbelwelle 11 bzw. der ersten Welle 15 des Getriebes 10 kann mit geringem konstruktivem Aufwand erfolgen. Dies erlaubt nach einem dritten Aspekt der hier vorliegenden Erfindung ein besonders vorteilhafte Schwingungsdämpfung an einer Brennkraftmaschine mit Startergenerator, wobei im Ausführungsbeispiel der 9 zusätzlich zu diesem dritten Aspekt auch der erste Aspekt realisiert ist, nach welchem das Getriebe 10 in den Motorblock 25 der Brennkraftmaschine einerseits gehäuseseitig und andererseits ölversorgungsseitig integriert ist.
10 zeigt eine Variante der Erfindung, die auf der Variante der 8 aufbaut und in welcher zusätzlich an der Kurbelwelle 11 bzw. der Welle 15 des Getriebes 10 und demnach im Bereich des Getriebes 10 der Torsionsschwingungsdämpfer 29 angreift. In der Variante der 10 sind demnach alle drei erfindungsgemäßen Aspekte miteinander kombiniert.
Bei sämtlichen gezeigten Varianten ist das Getriebe 10 motorfest ausgeführt, nämlich nach dem ersten Aspekt der Erfindung derart, dass das Getriebe 10 in den Motorblock 25 der Brennkraftmaschine unter Vermeidung eines separaten Getriebegehäuses integriert ist.
Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Lagerung des Getriebes 10 möglich. Gegenüber Brennkraftmaschinen, bei welchen das Getriebe als Planetengetriebe ausgeführt und in die zweite Riemenscheibe zumindest teilweise integriert ist, ergeben sich größere konstruktive Gestaltungsspielräume, um abhängig von der zur Verfügung stehenden Bauraumsituation und vom gewünschten Übersetzungsverhältnis des Getriebes 10 eine ausreichende Dimensionierung und damit Lebensdauer des Getriebes 10 zu erfüllen.
Weiterhin kann die Kurbelwelle 11 von Riemenzugkräften entlasten werden. Dies ist vorteilhaft für die Lagerung der Kurbelwelle 11.
In den Varianten der 1a bis 10 stellt das Getriebe 10 zwei Übersetzungen bereit. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass das Getriebe 10 mehr als zwei Übersetzungsstufen aufweist. Hierzu sind dann vorzugsweise mehr als zwei Zahnradstufen vorhanden. Dann, wenn mehr als zwei Übersetzungen vom Getriebe 10 bereitgestellt werden, kann zum Beispiel ein Motorstart der Brennkraftmaschine beschleunigt werden. So sind für unterschiedliche Motorstartbedingungen, so zum Beispiel für einen Motorstart bei Tieftemperaturen und bei einem Motorstart bei Normaltemperaturen, unterschiedliche Übersetzungen gewünscht. Durch entsprechende Auslegung des Getriebes 10 bzw. der Zahnradstufen desselben können die mehreren Übersetzungen bereitgestellt werden. Ferner können Übersetzungen zur Lastpunktverschiebung des Startergenerators genutzt werden. So ist es zum Beispiel möglich, durch Nutzung von schaltbaren Kupplungen 23 und 24 die Drehzahl des Startergenerators 27 bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine durch Nutzung einer relativ kurzen Übersetzung zu erhöhen, um so den Startergenerator unter Verbrauchsreduzierung in einem günstigen Bereich seines Wirkungsgradkennfelds zu betrieben. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Startergenerator für einen schnellen Start der Brennkraftmaschine auf ein hohes Moment bei kleinen Drehzahlen ausgelegt ist. Mit zunehmendem Startmoment sinkt der generatorische Wirkungsgrad bei kleinen Drehzahlen.
Dann, wenn eine Kupplung als über einen Aktuator schaltbare Kupplung ausgeführt ist, kann die Kupplung als elektromagnetisch betätigte Kupplung oder als elektromotorisch betätigte Kupplung oder als sonstige aktuatorisch betätigte Kupplung ausgeführt sein. Die Brennkraftmaschine kann Bestandteil eines Hybridantriebs sein.
Bezugszeichenliste

10: Getriebe
11: Kurbelwelle
12: Riemenscheibe
13: Zahnradstufe
14: Zahnradstufe
15: Welle
16: Welle
17: Zahnrad
18: Zahnrad
19: Zahnradebene
20: Zahnrad
21: Zahnrad
22: Zahnradebene
23: Kupplung
24: Kupplung
25: Motorblock
26: Ölversorgung
27: Startergenerator
28: Nebenabtrieb
29: Torsionsschwingungsdämpfer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1282772 B1 [0002, 0002]

Claims

Brennkraftmaschine mit Startergenerator, mit einer Kurbelwelle (11), mit mindestens zwei Riemenscheiben zur mittelbaren Anbindung des Startergenerators über einen Riementrieb oder mit einem Flansch zur unmittelbaren Anbindung des Startergenerators, und mit einem Getriebe (10), das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und einer der Riemenscheiben oder dem Flansch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) in einen Motorblock (25) der Brennkraftmaschine derart integriert ist, dass das Getriebe (10) und die Brennkraftmaschine eine gemeinsame Ölversorgung (26) aufweisen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Merkmale nach Anspruch 3 oder 4 und/oder Merkmale nach Anspruch 6.
Brennkraftmaschine mit Startergenerator, mit einer Kurbelwelle (11), mit einem Flansch zur unmittelbaren Anbindung des Startergenerators, und mit einem Getriebe (10), das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und dem Flansch angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen, schaltbaren Nebenabtrieb (28) zum elektrischen Antreiben mindestens eines Nebenaggregats über den Startergenerator bei stillstehender Brennkraftmaschine.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche, schaltbare Nebenabtrieb (28) über eine Kupplung (24) an die Kurbelwelle (11) ankoppelbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Merkmale nach Anspruch 1 und/oder Merkmale nach Anspruch 6.
Brennkraftmaschine mit Startergenerator, mit einer Kurbelwelle (11), mit mindestens zwei Riemenscheiben zur mittelbaren Anbindung des Startergenerators über einen Riementrieb oder mit einem Flansch zur unmittelbaren Anbindung des Startergenerators, und mit einem Getriebe (10), das im Kraftfluss zwischen der Kurbelwelle und einer der Riemenscheiben oder dem Flansch angeordnet ist, gekennzeichnet durch einen unmittelbar an der Kurbelwelle (11) im Bereich des Getriebes (10) angreifenden Torsionsschwingungsdämpfer (19).
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) mindestens zwei über mindestens zwei Zahnradstufen (13, 14) koppelbare Wellen (15, 16) aufweist, wobei eine erste Welle (15) an der Kurbelwelle (11) fest angebunden oder integraler Bestandteil derselben ist, wobei eine zweite Welle (16) der Anbindung einer der Riemenscheiben oder des Flanschs dient, wobei das Getriebe (10) mindestens zwei Kupplungen (23, 24) aufweist, und wobei eine erste Kupplung (23) im motorischen Betrieb des Startergenerators geöffnet ist und im generatorischen Betrieb desselben geschlossen ist, wohingegen eine zweite Kupplung (24) im motorischen Starterbetrieb des Startergenerators geschlossen ist und im generatorischen Betrieb desselben geöffnet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zahnradstufe (13) des Getriebes mindestens zwei ineinanderkämmende Zahnräder (17, 18) aufweist, von denen eines der ersten Welle (15) und ein anderes der zweiten Welle (16) zugeordnet ist, und dass eine zweite Zahnradstufe (14) des Getriebes ebenfalls mindestens zwei ineinanderkämmende Zahnräder (20, 21) aufweist, von denen eines der ersten Welle (15) und ein anderes der zweiten Welle (16) zugeordnet ist, wobei die erste Zahnradstufe (13) und die zweite Zahnradstufe (14) in unterschiedlichen Zahnradebenen (29, 22) positioniert sind und unterschiedliche Übersetzungen aufweisen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahnradstufe (13, 14) jeweils eine als Freilauf ausgebildete Kupplung (23, 24) zugeordnet ist, wobei ein erster Freilauf der ersten Welle (15) und ein zweiter Freilauf der zweiten Welle (16) oder die beiden Freiläufe entweder beide der ersten Welle (15) oder beide der zweiten Welle (16) zugeordnet ist bzw. sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zahnradstufe (13, 14) jeweils eine als schaltbare Kupplung ausgebildete Kupplung (23, 24) zugeordnet ist, wobei eine erste schaltbare Kupplung der ersten Welle (15) und eine zweite schaltbare Kupplung der zweiten Welle (16) oder die beiden schaltbaren Kupplungen entweder beide der ersten Welle (15) oder beide der zweiten Welle (16) zugeordnet ist bzw. sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass einer Zahnradstufe (13, 14) und damit einer Zahnradebene (19, 22) eine als Freilauf ausgebildete Kupplung und einer anderen Zahnradstufe und damit einer anderen Zahnradebene eine als schaltbare Kupplung ausgebildete Kupplung zugeordnet ist, wobei der Freilauf und die schaltbare Kupplung entweder beide der ersten Welle oder beide der zweiten Welle oder bei der Freilauf der ersten Welle und die schaltbare Kupplung der zweiten Welle oder der Freilauf der zweiten Welle und die schaltbare Kupplung der ersten Welle zugeordnet ist bzw. sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (10) mehr als zwei Übersetzungsstufen aufweist.