DE102011087524A1 - Belt drive with switchable planetary gear - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Riementrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator und einer Brennkraftmaschine schaltenden Planetengetriebe mit einem gehäusefest mittels einer Scheibenbremse verbindbaren Hohlrad, einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs verbundenen Steg mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern und einem mit einem Rotor des Startergenerators und zumindest einem Nebenaggregat drehschlüssig verbundenen Sonnenrad sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen, um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor und Kurbelwelle zu steuern. Um sowohl die Freiläufe als auch die Scheibenbremse gemeinsam schalten zu können und eine gleichzeitige Schaltung dieser zu verhindern, werden die Scheibenbremse von einer ersten Betätigungseinheit und die Freiläufe von einer zweiten Betätigungseinheit und die Betätigungseinheiten mittels eines selbsthemmenden Linearaktors wechselweise betätigt.The invention relates to a belt drive of a drive train of a motor vehicle with a planetary gear shifting a gear ratio between a starter generator and an internal combustion engine with a ring gear that can be connected to the housing by means of a disc brake, a web connected to a crankshaft of the internal combustion engine of the drive train with planetary gears arranged around the circumference and one with a The rotor of the starter generator and at least one auxiliary unit rotationally connected sun gear and two freewheels that can be switched against one another in order to control a torque direction between the rotor and the crankshaft. In order to be able to switch both the freewheels and the disc brake together and to prevent them from being switched at the same time, the disc brake is actuated alternately by a first actuation unit and the freewheels by a second actuation unit and the actuation units by means of a self-locking linear actuator.
Description
Die Erfindung betrifft einen Riementrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator und einer Brennkraftmaschine schaltenden Planetengetriebe mit einem gehäusefest mittels einer Scheibenbremse verbindbaren Hohlrad, einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs verbundenen Steg mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern und einem mit einem Rotor des Startergenerators und zumindest einem Nebenaggregat drehschlüssig verbundenen Sonnenrad sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen, um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor und Kurbelwelle zu steuern.The invention relates to a belt drive of a drive train of a motor vehicle with a planetary gear that can be connected to a gearbox by means of a disc brake, a ring gear connected to a crankshaft of the engine of the drive train with planet gears arranged around the circumference and one with a planetary gear Rotor of the starter generator and at least one accessory rotatably connected sun gear and two mutually switchable freewheels to control a torque direction between the rotor and the crankshaft.
Gattungsgemäße Riementriebe sind beispielsweise aus den deutschen Patentanmeldungen
Aufgabe der Erfindung ist die Ausbildung einer effizienten und fehlerfreien Betätigung der Freiläufe und der Scheibenbremse.The object of the invention is the formation of an efficient and error-free operation of the clutches and the disc brake.
Die Aufgabe wird durch einen Riementrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator und einer Brennkraftmaschine schaltenden Planetengetriebe mit einem gehäusefest mittels einer Scheibenbremse verbindbaren Hohlrad, einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs verbundenen Steg mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern und einem mit einem Rotor des Startergenerators und zumindest einem Nebenaggregat drehschlüssig verbundenen Sonnenrad sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen, um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor und Kurbelwelle zu steuern, gelöst, wobei die Scheibenbremse von einer ersten Betätigungseinheit und die Freiläufe von einer zweiten Betätigungseinheit betätigt werden und die Betätigungseinheiten mittels eines selbsthemmenden Linearaktors wechselweise betätigt werden. Durch die Festlegung der wechselweisen Betätigung der Freiläufe und der Scheibenbremse ist eine Fehlbedienung einer gleichzeitigen oder überlappenden Schaltung dieser, die mit einer Beschädigung oder Zerstörung des Planetengetriebes infolge schädigenden Momenteneintrags verbunden sein kann, ausgeschlossen.The object is achieved by a belt drive of a drive train of a motor vehicle having a planetary gear that can be connected to a transmission by means of a disc brake, a ring gear connected to a crankshaft of the drive train of the internal gear with a planetary gear arranged around the circumference, and a planet gear a rotor of the starter generator and at least one accessory rotatably connected sun gear and two mutually switchable freewheels to control a torque direction between the rotor and crankshaft, solved, the disc brake by a first actuator and the freewheels are operated by a second actuator and the actuator units by means of a self-locking linear actuator are operated alternately. By determining the alternate operation of the freewheels and the disc brake is a misoperation of a simultaneous or overlapping circuit of this, which may be associated with damage or destruction of the planetary gear due damaging torque input excluded.
Weiterhin können Freiläufe und Scheibenbremse mittels eines einzigen, unmittelbar radial außerhalb der Scheibenbremse angeordneten Aktors wie Linearaktors betätigt und damit Kosten und Bauraum eingespart werden. Als besonders vorteilhaft haben sich Linearaktoren in Form von Elektromotoren mit einem Spindelgetriebe erwiesen. Durch die selbsthaltende Ausführung kann der Linearaktor an jeder Position ohne weitere Zuführung von Energie wie elektrischer Energie gehalten werden. So kann beispielsweise die vorzugsweise im Normalzustand geöffnete und zwangsweise geschlossene Scheibenbremse ohne Zufuhr von Energie geschlossen gehalten werden oder ein bevorzugt bei geöffneter Scheibenbremse geschalteter Freilauf ohne weitere Energiezufuhr geschaltet bleiben. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Riementriebs und damit des mit diesem ausgestatteten Kraftfahrzeugs verbessert.Furthermore, freewheels and disc brake can be actuated by means of a single, arranged directly radially outside the disc brake actuator such as linear actuator and thus costs and space can be saved. Linear actuators in the form of electric motors with a spindle drive have proved to be particularly advantageous. Due to the self-holding design, the linear actuator can be held in any position without further supply of energy such as electrical energy. Thus, for example, the preferably opened in the normal state and forcibly closed disc brake can be kept closed without supply of energy or switched preferably connected with open disc brake freewheel without further power supply. As a result, the efficiency of the belt drive and thus the equipped with this motor vehicle is improved.
Die Scheibenbremse ist bevorzugt aus einer Bremsscheibe und zwei beidseitig dieser angeordneter, axial gegeneinander mittels eines Energiespeichers vorgespannter, von dem Linearaktor gegen die Bremsscheibe entgegen der Wirkung des Energiespeichers verspannbarer Bremsklötze gebildet. Der Energiespeicher kann beispielsweise aus einer oder mehreren Schraubenfedern gebildet sein.The disc brake is preferably formed of a brake disc and two brake pads arranged on both sides thereof, axially biased against one another by means of an energy accumulator, and braked against the action of the energy accumulator by the linear actuator against the brake disc. The energy storage can be formed for example from one or more coil springs.
Die Freiläufe können aus über den Umfang verteilten, beispielsweise zwischen einem Innenstern und einem Außenring angeordneten Klemmkörpern gebildet sein, wobei beide Freiläufe dieselben Fremdkörper enthalten können und der Innenstern ausgehend von einer Neutralstellung gegenläufige Klemmrampen aufweisen kann, so dass durch entsprechende Verlagerung der Klemmkörper zwei gegeneinander geschaltete, in jeweils einer der beiden Umfangsrichtungen sperrende und in die andere Umfangsrichtung überrollende Freiläufe gebildet werden. Die Verlagerung der Klemmkörper entlang der Klemmrampen erfolgt mittels eines die Klemmkörper aufnehmenden Klemmkörperkäfigs, der entsprechend von einem Seilzug verlagert wird, wobei der Seilzug den Abstand zwischen den im Bereich des Sonnenrads angeordneten Freiläufen und dem Linearaktor ausgleicht und von der zweiten Betätigungseinheit und damit vom Linearaktor betätigt wird.The freewheels may be formed from distributed over the circumference, for example, arranged between an inner star and an outer ring clamping bodies, both freewheels may contain the same foreign body and the inner star starting from a neutral position opposite clamping ramps may have, so that by mutual displacement of the clamping body two against each other , in each one of the two circumferential directions blocking and in the other circumferential direction rolling freewheels are formed. The displacement of the clamping body along the clamping ramps takes place by means of a clamping body receiving sprag cage, which is displaced accordingly by a cable, wherein the cable the distance between the arranged in the region of the sun gear freewheels and the linear actuator balances and is actuated by the second actuator unit and thus by the linear actuator.
Die Freiläufe sind bevorzugt zwischen dem Sonnenrad und dem Steg angeordnet und stellen abhängig vom vom Schaltzustand des Planetengetriebes eingestellten Drehmomentfluss einen gewünschten Drehmomentfluss zwischen dem Rotor des Startergenerators und der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ein. Hierdurch werden die verschiedenen Betriebszustände des Riementriebs ermöglicht. Beispielsweise überrollt der ohne Einwirkung des Linearaktors bevorzugt geschaltete Freilauf bei stehender Kurbelwelle und offener Scheibenbremse mit nicht geschalteter Übersetzung der Rotor die Kurbelwelle und treibt zur Erzielung einer Standklimatisierung den Klimakompressor über einen Riemen des Riementriebs an. Im selben Schaltzustand kann die drehende Kurbelwelle Moment ohne Übersetzung auf den Rotor übertragen, also einen Generatorbetrieb ermöglichen. Bei einer Schaltung der Freiläufe kann bei offener Scheibenbremse ohne geschaltete Übersetzung Moment vom Rotor auf die Kurbelwelle übertragen, also die stillstehende Kurbelwelle angedreht und die Brennkraftmaschine gestartet werden oder bei laufender Brennkraftmaschine ein Boost-Betrieb vorgesehen werden. Bei geschlossener Scheibenbremse tritt infolge des Momentenflusses über Steg und Planetenräder zum Sonnenrad eine Momentumkehr ein, so dass der ohne Eingriff des Linearaktors bevorzugt geschaltete Freilauf mit einer Untersetzung von beispielsweise 1:3 der Rotor die Kurbelwelle zum Start der Brennkraftmaschine andrehen kann oder die mit kleinen Drehzahlen drehende Kurbelwelle den Rotor mit einer Übersetzung von 3:1 in einem Drehzahlbereich mit gutem Wirkungsgrad antreiben kann.The freewheels are preferably arranged between the sun gear and the web and set a desired torque flow between the rotor of the starter and the crankshaft of the internal combustion engine depending on the set by the switching state of the planetary gear torque flow. As a result, the various operating conditions of the belt drive are made possible. For example, the freewheel, which is preferably switched without the action of the linear actuator, overruns the crankshaft when the crankshaft is stationary and the disc brake is open, and drives the air conditioning compressor via a belt of the belt drive in order to achieve stationary air conditioning. In the same switching state, the rotating crankshaft can transmit torque without translation to the rotor, thus enabling generator operation. In a circuit of the freewheels can be transmitted from the rotor to the crankshaft with open disc brake without switched ratio, so turned on the stationary crankshaft and the internal combustion engine are started or provided with the internal combustion engine, a boost operation. When the disc brake is closed occurs due to the torque flow via web and planet gears to the sun gear, a momentum reversal, so that the preferred without intervention of the linear actuator freewheel with a reduction of, for example 1: 3, the rotor can crank the crankshaft to start the engine or at low speeds rotating crankshaft can drive the rotor with a translation of 3: 1 in a speed range with good efficiency.
Der linear verlagerte Stößel wie beispielsweise Spindel eines Spindelantriebs weist gemäß dem erfinderischen Gedanken Neutralstellung auf, bei dem keine der beiden Betätigungseinheiten von diesem verlagert ist und aus der der Stößel in zwei Bewegungsrichtungen axial verlagerbar ist, wobei in jeweils eine dieser Bewegungsrichtungen eine Betätigungseinheit unabhängig von der anderen Betätigungseinheit betätigt wird. Hierbei ist in der Neutralstellung in bevorzugter Weise die Scheibenbremse geöffnet und ein bevorzugter, beispielsweise der das Überrollen der Kurbelwelle durch den Startergenerator ermöglichende Freilauf geschaltet.The linearly displaced ram such as spindle of a spindle drive has according to the inventive idea neutral position, in which neither of the two actuating units is displaced therefrom and from which the plunger is axially displaceable in two directions of movement, wherein in each case one of these directions of movement an actuating unit independent of the other operating unit is actuated. Here, in the neutral position in a preferred manner, the disc brake is opened and a preferred, for example, the overrunning of the crankshaft by the starter generator enabling freewheeling connected.
Aus anderer Sicht betrachtet kann der Stößel einen gesamten Verfahrweg durchfahren, wobei die Betätigungseinheiten vom Stößel über jeweils einen Teilweg des gesamten Verfahrwegs des Stößels mitgenommen und ein Teilweg einer Betätigungseinheit jeweils für die anderen Betätigungseinheit mittels eines Anschlags begrenzt ist, so dass durch entsprechende Anordnung der Anschläge ausgeschlossen wird, dass beide Betätigungseinheiten überlappend oder gleichzeitig betätigt werden.Seen from another point of view, the plunger can travel through an entire travel path, wherein the actuating units are taken along by the plunger via a partial path of the entire stroke of the plunger and a partial path of an actuating unit is limited in each case for the other actuator unit by means of a stop, so that by appropriate arrangement of the stops it is excluded that both operating units are operated overlapping or simultaneously.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Betätigungseinheit mit einem die Bremsklötze verlagernder Drehhebel versehen, der in einem Längsschlitz des Stößels geführt und über einen Teilweg von einer Begrenzung des Längsschlitzes mitgenommen wird. Die zweite Betätigungseinheit kann einen gehäusefest verdrehbar angeordneten Hebel enthalten, der vom axial verlagerten Stößel axial beaufschlagt wird und dadurch eine Drehbewegung erfährt, mittels der das am Hebel befestigte Seil des Seilzugs um einen entsprechenden Betrag zugverlagert wird und an dessen anderem Ende den Klemmkörperkäfig und damit die Klemmkörper auf den gegenläufigen Klemmrampen des Innensterns verlagert, so dass von dem aktuell geschalteten Freilauf auf den anderen Freilauf umgeschaltet wird.According to an advantageous embodiment, the first actuating unit is provided with a brake lever displacing the rotary lever, which is guided in a longitudinal slot of the plunger and taken over a partial path of a boundary of the longitudinal slot. The second actuating unit may include a housing fixed rotatably arranged lever which is axially acted upon by the axially displaced ram and thereby undergoes a rotational movement, by means of which the cable attached to the lever of the cable is zugverlagert by a corresponding amount and at the other end the sprag cage and thus the Relocated clamping body on the opposite clamping ramps of the inner star, so that is switched from the currently switched freewheel to the other freewheel.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, den Drehhebel in der Neutralstellung des Stößels und den Hebel bei Anlage des Drehhebels an der Begrenzung des Längsschlitzes mittels jeweils eines Anschlags zu begrenzen.In a preferred embodiment, it is provided to limit the rotary lever in the neutral position of the plunger and the lever upon contact of the rotary lever at the boundary of the longitudinal slot by means of one stop.
Die Erfindung wird anhand des in den
Die
Die Brennkraftmaschine
Weiterhin ist mit dem Rotor
Der Kurbelwelle
Durch entsprechende Betätigung der Freiläufe
Die
Die
Die zweite Betätigungseinheit
Die
Die
Der im nicht aktiven Zustand der zweiten Betätigungseinheit
Der entsprechend der
Im geschalteten Zustand der Scheibenbremse
Neben dem Planetengetriebe
Zieht die Betätigungseinheit
Die
Der Drehhebel
Bei einer Axialverlagerung des Stößels
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 33
- Riementriebbelt drive
- 44
- Reibungskupplungfriction clutch
- 55
- Getriebetransmission
- 66
- Antriebsraddrive wheel
- 77
- Startergeneratorstarter generator
- 88th
- Kurbelwellecrankshaft
- 99
- Rotorrotor
- 1010
- Freilauffreewheel
- 1111
- Freilauffreewheel
- 1212
- Planetengetriebeplanetary gear
- 1313
- Hohlradring gear
- 1414
- Scheibenbremsedisc brake
- 1515
- Sonnenradsun
- 1616
- Planetenradplanet
- 1717
- Stegweb
- 1818
- Nebenaggregataccessory
- 19 19
- Klimakompressorair compressor
- 2020
- RiemenscheibendämpferPulley damper
- 2121
- Motorgehäusemotor housing
- 2222
- Spannrolleidler
- 2323
- Riemenbelt
- 2424
- Getriebe-/AktoreinheitGearbox / actuator unit
- 2525
- LinearaktorLinear Actuator
- 2626
- Stößeltappet
- 2727
- Betätigungseinheitoperating unit
- 2828
- Betätigungseinheitoperating unit
- 2929
- Bremsscheibebrake disc
- 3030
- Bremsklotzbrake pad
- 3131
- Drehhebellever
- 3232
- Längsschlitzlongitudinal slot
- 3333
- gewindeartige Verbindungthread-like connection
- 3434
- Hebellever
- 3535
- Beaufschlagungsflächeactuating area
- 3636
- Lagercamp
- 3737
- Seilzugcable
- 3838
- Neutralstellungneutral position
- 3939
- Begrenzunglimit
- 4040
- Anschlagattack
- 4141
- Spielgame
- 4242
- Pfeilarrow
- 4343
- Pfeilarrow
- 4444
- Pfeilarrow
- 4545
- Anschlagattack
- 4646
- Riemenscheibepulley
- 4747
- Energiespeicherenergy storage
- 4848
- Innensterninside star
- 4949
- Klemmrampeclamping ramp
- 5050
- Klemmrampeclamping ramp
- 5151
- Außenringouter ring
- 5252
- Klemmkörperclamping bodies
- 5353
- Umschaltmechanismusswitching mechanism
- 5454
- KlemmkörperkäfigClamping body cage
- 5555
- ZugkorbZugkorb
- 5656
- Seilrope
- 5757
- Gewindeverbindungthreaded connection
- 5858
- Wellenteilshaft part
- 5959
- Elektromotorelectric motor
- 6060
- Spindelgetriebespindle gear
- 6161
- Gehäusecasing
- 6262
- Abstützteilsupporting part
- 62a62a
- Abstützteilsupporting part
- 6363
- Öffnungopening
- 6464
- Gehäusecasing
- 6565
- Schraubenfedercoil spring
- 6666
- Wälzlagerroller bearing
- 6767
- Gewindethread
- 6868
- Längsverzahnungspline
- 6969
- Spindelspindle
- 7070
- Energiespeicherenergy storage
- 7171
- Wälzkörperrolling elements
- 7272
- Ramperamp
- 7373
- Ramperamp
- 7474
- Rampenteilramp portion
- 7575
- Rampenteilramp portion
- 7676
- Rampeneinrichtungramp means
- 7777
- Energiespeicherenergy storage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 102004060991 A1 [0002] DE 102004060991 A1 [0002]
- DE 102007021233 A1 [0002] DE 102007021233 A1 [0002]
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