DE102012202308A1

DE102012202308A1 - Transmission and method for operating a transmission

Info

Publication number: DE102012202308A1
Application number: DE201210202308
Authority: DE
Inventors: Michael Frank; Reinhard Müller
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Hochschule Muenchen De
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2012-02-15
Publication date: 2013-08-22
Also published as: WO2013120602A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Getriebe (130) zur Anordnung zwischen einer Kurbelwelle (150) eines Kraftfahrzeugmotors (220) und einem Riementrieb (100). Das Getriebe (130) umfasst eine Getriebeeinheit (130) mit einem axial beweglichen Hohlrad (210) zur Übertragung einer Kraft oder eines Drehmomentes zwischen dem Riementrieb (100) und der Kurbelwelle (150), wobei das Hohlrad (210) in zumindest drei unterschiedliche vordefinierte axialen Positionen (230a, 230b, 230c) verschiebbar ist, wobei die Getriebeeinheit (130) in den unterschiedlichen Positionen ((230a, 230b, 230c) des Hohlrades (210) entweder frei läuft oder ein sich unterscheidendes Übersetzungsverhältnis für eine wechselseitigen Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem Riementrieb (100) und der Kurbelwelle (150) aufweist. Ferner umfasst das Getriebe (130) zumindest einem Hohlradpositionierungselement (270), das am Hohlrad (210) angeordnet ist und das ausgebildet ist, um eine Kraft von einem mit dem zumindest einen Hohlradpositionierungselement (270) zusammenwirkenden Aktuator (265) aufzunehmen und das Hohlrad (210) in zumindest eine der drei Positionen (230a, 230b, 230c) axial zu bewegen und/oder in einer der drei Positionen (230a, 230b, 230c) zu fixieren.The present invention relates to a transmission (130) for arrangement between a crankshaft (150) of a motor vehicle engine (220) and a belt drive (100). The transmission (130) includes a transmission unit (130) having an axially movable ring gear (210) for transmitting a force or torque between the belt drive (100) and the crankshaft (150), wherein the ring gear (210) is in at least three different predefined ones axial positions (230a, 230b, 230c) is displaceable, wherein the gear unit (130) in the different positions ((230a, 230b, 230c) of the ring gear (210) either free running or a different gear ratio for a mutual transmission of a rotational movement between The transmission (130) further comprises at least one ring gear positioning member (270) disposed on the ring gear (210) and configured to receive a force from one with the at least one ring gear positioning member (270) cooperating actuator (265) and receiving the ring gear (210) in at least one of the three positions (230a, 230b, 230c ) to move axially and / or in one of the three positions (230a, 230b, 230c) to fix.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Getriebe sowie auf ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes gemäß den Hauptansprüchen.The present invention relates to a transmission and to a method of operating a transmission according to the main claims.

In modernen Fahrzeugsystemen wird zu Reduktion eines Kraftstoffverbrauchs der Fahrzeugmotor abgeschaltet, wenn das Fahrzeug nicht mehr aktiv angetrieben werden braucht, sondern antriebslos ausrollen kann. Eine solche Fahrsituation kann beispielsweise beim Ausrollen vor der Ampel oder beim Befahren einer Gefällestrecke auftreten. Ein solcher Bewegungszustand des Fahrzeugs ohne aktiven Antrieb wird als Segeln bezeichnet. Start-Stopp- und Segelbetrieb eines Fahrzeugs erfordern einen unabhängig vom Verbrennungsmotor zu betreibenden Nebentrieb, der auch ohne Antrieb durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden kann. Die schnellen geforderten Zeiten für den Wiederstart des Motors lassen lange Einspurzeiten eines herkömmlichen Anlassers nicht mehr zu. In modern vehicle systems to reduce fuel consumption of the vehicle engine is switched off when the vehicle does not need to be actively driven, but can roll out unpowered. Such a driving situation can occur, for example, when rolling out in front of the traffic light or when driving on a downgrade. Such a state of motion of the vehicle without active drive is called sailing. Start-stop and sail operation of a vehicle require an independent drive to be operated by the internal combustion engine, which can also be driven without drive by the internal combustion engine. The fast required times for the restart of the engine no longer allow long Einspurzeiten a conventional starter.

Zukünftig müssen daher Elemente in den Nebentrieb integriert werden, die den

– Segelbetrieb bei gleichzeitigem Betrieb der Nebenaggregate,
– den Betrieb der Nebenaggregate von der Kurbelwelle ausgehend, sowie den
– Generatorbetrieb zur Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie, (klassischer Anwendungsfall)
– sowie die Start-Stopp-Funktion mit den dazu passenden Drehzahlen und Drehmomenten

sicherstellen können.In the future, therefore, elements must be integrated into the secondary engine, which the

- Sailing operation with simultaneous operation of the ancillaries,
- The operation of the ancillaries of the crankshaft starting, and the
- Generator operation for supplying the vehicle with electrical energy, (classic application)
- as well as the start-stop function with the appropriate speeds and torques

can ensure.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung ein Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines Getriebes gemäß den unabhängigen Patentansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.Against this background, a transmission and a method for operating a transmission according to the independent claims are presented with the present invention. Advantageous embodiments emerge from the respective subclaims and the following description.

Die vorliegende Erfindung schafft ein Getriebe zur Anordnung zwischen einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors und einem Riementrieb, wobei das Getriebe die folgende Merkmale aufweist:

– einer Getriebeeinheit mit einem axial beweglichen Hohlrad zur Übertragung einer Kraft oder eines Drehmomentes zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle, wobei das Hohlrad in zumindest drei unterschiedliche vordefinierte axialen Positionen verschiebbar ist, wobei die Getriebeeinheit in den unterschiedlichen Positionen des Hohlrades entweder frei läuft oder ein sich unterscheidendes Übersetzungsverhältnis für eine wechselseitigen Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle aufweist; und
– zumindest einem Hohlradpositionierungselement, das am Hohlrad angeordnet ist und das ausgebildet ist, um eine Kraft von einem mit dem zumindest einen Hohlradpositionierungselement zusammenwirkenden Aktuator aufzunehmen und das Hohlrad in zumindest eine der drei Positionen axial zu bewegen und/oder in einer der drei Positionen zu fixieren.

The present invention provides a transmission for arrangement between a crankshaft of an automotive engine and a belt drive, the transmission having the following features:

- A transmission unit with an axially movable ring gear for transmitting a force or torque between the belt drive and the crankshaft, wherein the ring gear is displaceable in at least three different predefined axial positions, wherein the gear unit in the different positions of the ring gear either runs freely or a having a different gear ratio for a mutual transmission of a rotational movement between the belt drive and the crankshaft; and
At least one ring gear positioning element disposed on the ring gear and configured to receive a force from an actuator cooperating with the at least one ring gear positioning element and to axially move the ring gear in at least one of the three positions and / or to fix in one of the three positions ,

Weiterhin schafft die vorliegende Erfindung gemäß einer speziellen Ausführungsform ein Getriebe zur Anordnung zwischen einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors und einem Riementrieb, wobei das Getriebe die folgenden Merkmale aufweist:

– einer Getriebeeinheit mit einem axial beweglichen, insbesondere stets im Verzahnungsreingriff befindlichen Hohlrad zur Übertragung einer Kraft oder eines Drehmomentes zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle, wobei das Hohlrad in zumindest drei unterschiedliche vordefinierte axialen Positionen verschiebbar ist, derart, dass die Getriebeeinheit in den unterschiedlichen Positionen des Hohlrades insbesondere
– A) entweder frei läuft und/oder eine je nach Kurbelwellen- oder Riemenraddrehzahl variable Geschwindigkeit einnehmen kann, oder
– B) ein Übersetzungsverhältnis zwischen Riemenscheibe und Kurbelwelle ü < 1 einstellt, sodass von der Riemenscheibe ausgehend ein Leistungsfluss zur Kurbelwelle erfolgt und diese somit bei kleinen Drehzahlen und hohen Momenten zum Starten antreibbar ist, oder
– C) ein weiteres Übersetzungsverhältnis eingestellt wird, bei dem der Leistungsfluss von der Kurbelwelle auf die Riemenscheibe erfolgt,
– Ausgeführt mit zumindest einem Hohlradpositionierungselement, das am Hohlrad angeordnet ist und das so ausgebildet ist, eine Kraft von einem mit dem zumindest einen Hohlradpositionierungselement zusammenwirkenden Aktuator aufzunehmen und das Hohlrad in zumindest eine der drei Positionen axial zu bewegen und/oder in einer der drei Positionen zu fixieren.

Furthermore, according to a specific embodiment, the present invention provides a transmission for arrangement between a crankshaft of an automotive engine and a belt drive, the transmission having the following features:

- A transmission unit with an axially movable, in particular always located in the Verzahnungsreingriff ring gear for transmitting a force or torque between the belt drive and the crankshaft, wherein the ring gear is displaceable in at least three different predefined axial positions, such that the transmission unit in the different positions the ring gear in particular
- A) is either free running and / or can take variable depending on the crankshaft or pulley speed, or
- B) sets a transmission ratio between the pulley and crankshaft ü <1, so that starting from the pulley, a power flow to the crankshaft and this is thus drivable at low speeds and high torque to start, or
- C) a further gear ratio is set, in which the power flow from the crankshaft to the pulley,
- Implemented with at least one Hohlradpositionierungselement which is arranged on the ring gear and which is adapted to receive a force from a cooperating with the at least one Hohlradpositionierungselement actuator and to move the ring gear in at least one of the three positions axially and / or in one of the three positions to fix.

Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Variante eines vorstehend beschriebenen Getriebes in einem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

– Einlesen eines Erkennungssignals, das einen Segelbetrieb des Fahrzeugs repräsentiert; und

ansprechend auf das Erkennungssignal, ein Verbringen des Hohlrades in eine der Positionen herbeiführt,, in der das Getriebe frei läuft.Furthermore, the present invention provides a method for operating a variant of a transmission described above in a motor vehicle, the method comprising the following steps:

- reading a detection signal representing a sailing operation of the vehicle; and

in response to the detection signal, causing the ring gear to move to one of the positions where the transmission is free running.

Auch schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät zum Ansteuern einer Variante eines vorstehend beschriebenen Getriebes in einem Kraftfahrzeug, wobei das Steuergerät folgende Merkmale aufweist:

– einer Schnittstelle zum Einlesen eines Erkennungssignals, das einen Segelbetrieb des Fahrzeugs repräsentiert; und
– einer Ansteuereinheit zum auf das Erkennungssignal ansprechenden Ansteuerung eines Verbringens des Hohlrades in eine der Positionen, in der das Getriebe freiläuft.

The present invention also provides a control device for actuating a variant of a transmission described above in a motor vehicle, the control device having the following features:

- An interface for reading a detection signal representing a sailing operation of the vehicle; and
- A drive unit for responsive to the detection signal control of a transfer of the ring gear in one of the positions in which the transmission is free running.

– Einlesen eines weiteren Erkennungssignals, das einen Startbetrieb des Fahrzeugs repräsentiert; und
– ansprechend auf das weitere Erkennungssignal, Verbringen des Hohlrades in eine der Positionen, in der das Getriebe die Übertragung von Leistung vom Riemen an die Kurbelwelle vornimmt.

Furthermore, the present invention provides a method for operating a variant of a transmission described above in a motor vehicle, the method comprising the following steps:

- reading a further detection signal representing a start operation of the vehicle; and
- In response to the further detection signal, Spend the ring gear in one of the positions in which the transmission makes the transmission of power from the belt to the crankshaft.

– Einlesen eines zusätzlichen Erkennungssignals, das einen Generatorbetrieb des Fahrzeugs repräsentiert; und
– ansprechend auf das zusätzliche Erkennungssignal, Verbringen des Hohlrades in eine der Positionen, in der das Getriebe die Übertragung von Leistung in einer geeigneten Übersetzung direkt von der Kurbelwelle auf den Riemen vornimmt.

- reading in an additional detection signal representing a generator operation of the vehicle; and
- In response to the additional detection signal, bringing the ring gear in one of the positions in which the transmission makes the transmission of power in a suitable translation directly from the crankshaft to the belt.

Die vorliegende Erfindung schafft somit ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte eines der erfindungsgemäßen Verfahren in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden. The present invention thus provides a control unit which is designed to implement or implement the steps of one of the methods according to the invention in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a control device, the object underlying the invention can be achieved quickly and efficiently.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensor- und/oder Datensignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.In the present case, a control device can be understood to mean an electrical device which processes sensor and / or data signals and outputs control and / or data signals in dependence thereon. The control unit may have an interface, which may be formed in hardware and / or software. In the case of a hardware-based design, the interfaces can be part of a so-called system ASIC, for example, which contains various functions of the control unit. However, it is also possible that the interfaces are their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components. In a software training, the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einer Datenverarbeitungsanlage wie einem Steuergerät oder allgemein einer Vorrichtung ausgeführt wird.Also of advantage is a computer program with program code, which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and is used to carry out the method according to one of the embodiments described above, when the computer program on a computer, a data processing system as a controller or generally a device is executed.

Unter einem Riementrieb kann beispielsweise eine Kraft- und/oder Drehbewegungsübertragungsvorrichtung von einer Elektromaschine und/oder einer anderen An- oder Abtriebswelle auf das Getriebe verstanden werden. Unter einer Getriebeeinheit kann ein mechanisches Element verstanden werden, welches in unterschiedlichen Positionen eines axial bewegbaren Hohlrads ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis für eine wechselseitige Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle aufweist. Auch kann die Getriebeeinheit in einer vorbestimmten Position freilaufen, das heißt eine Kraft oder ein Drehmoment zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle oder umgekehrt übertragen. Unter einem Hohlradpositionierungselement kann ein Element verstanden werden, welches am Hohlrad befestigt ist und eine Bewegung des Hohlrades zwischen unterschiedlichen Positionen ermöglicht oder das Hohlrad in diesen Positionen fixiert. By a belt drive, for example, a force and / or rotary motion transmission device of an electric machine and / or other input or output shaft to the transmission can be understood. A gear unit may be understood to mean a mechanical element which, in different positions of an axially movable ring gear, has a different gear ratio for a mutual transmission of a rotational movement between the belt drive and the crankshaft. Also, the gear unit in a predetermined position free running, that is, a force or torque between the belt drive and the crankshaft or transferred vice versa. Under a Hohlradpositionierungselement can be understood an element which is fixed to the ring gear and allows movement of the ring gear between different positions or fixes the ring gear in these positions.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass insbesondere für den Segelbetrieb des Fahrzeugs ein Freilauf des Getriebes ermöglicht wird, um eine Übertragung von Energie über den Riementrieb zu ermöglichen, ohne auf die Kurbelwellendrehzahl, die insbesondere auch null betraten kann, kann Rücksicht zu nehmen.The present invention is based on the finding that, in particular for the sailing operation of the vehicle, a freewheeling of the transmission is made possible to allow a transmission of energy through the belt drive, without taking into account the crankshaft speed, which can also be zero in particular, can take into account.

Hierzu kann beispielsweise der Kraftfahrzeugmotor von dem Riementrieb entkoppelt werden und zugleich eine Kraft von der Elektromaschine zum Nebentrieb übertragen werden, der ebenfalls über den Riementrieb mit einer Elektromaschine gekoppelt ist. Dabei kann jedoch sichergestellt werden, dass sowohl für das Starten des Fahrzeugmotors Energie beziehungsweise ein Drehmoment über den Riementrieb zur Kurbelwelle übertragen werden kann, als auch für den normalen Fahrbetrieb, in dem die Räder des Fahrzeugs und der Riementrieb von dem Kraftfahrzeugmotor angetrieben werden, Energie von der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors über das Getriebe zum Riementrieb (an dem vorzugsweise die Elektromaschine angeschlossen ist) übertragen werden kann. Hierzu wird zugleich berücksichtigt, dass für das Starten des Fahrzeugmotors ein anderes Übersetzungsverhältnis benötigt wird, als für das Übertragen von Energie von der Kurbelwelle über das Getriebe zum Riementrieb. Besonders einfach realisierbar ist ein solches Getriebe dadurch, dass diese unterschiedlichen Kraft-bzw. Drehmomentübertragungszustände durch ein stets im Verzahnungseingriff befindliches axial bewegliches Hohlrad eingestellt werden können. Das Hohlrad kann dabei durch ein Hohlradpositionierungselement, welches am Hohlrad angeordnet oder befestigt ist, in unterschiedliche Positionen gebracht oder dort fixiert werden. Somit wird in die eine oder andere Richtung das gewünschte Kraft- beziehungsweise Drehmomentübertragungsverhältnis erreicht. Durch die technisch einfachere axiale Verstellungsmöglichkeit des Hohlrades lässt sich das Getriebe auch in beengten räumlichen Verhältnissen, wie sie im Bereich eines Kraftfahrzeugmotors auftreten, relativ einfach umsetzen. For this purpose, for example, the motor vehicle engine can be decoupled from the belt drive and at the same time a force is transmitted from the electric machine to the secondary drive, which is also coupled via the belt drive with an electric machine. However, it can be ensured that both for the starting of the vehicle engine energy or torque can be transmitted via the belt drive to the crankshaft, as well as for normal driving, in which the wheels of the vehicle and the belt drive are driven by the motor vehicle engine, energy from the crankshaft of the vehicle engine via the transmission to the belt drive (to which preferably the electric machine is connected) can be transmitted. For this purpose, it is also considered that for the starting of the vehicle engine, a different gear ratio is required, as for the transmission of energy from the crankshaft via the transmission to the belt drive. Such a transmission is particularly easy to implement in that these different force or. Torque transmission conditions can be adjusted by an axially always located in meshing engagement axially movable ring gear. The ring gear can be brought into different positions or fixed there by a Hohlradpositionierungselement which is arranged or fixed to the ring gear. Thus, the desired force or torque transmission ratio is achieved in one or the other direction. Due to the technically simpler axial adjustment of the ring gear, the transmission can be implemented relatively easily even in tight spatial conditions, as they occur in the field of a motor vehicle engine.

Die vorliegende Erfindung bietet somit den Vorteil, neben einer Kopplung zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors, mit sowohl einer Einkopplung eines Drehmoments vom Riementrieb auf die Kurbelwelle als auch einer Einkopplung eines Drehmoments von der Kurbelwelle auf den Riementrieb (bei einem anderen Übersetzungsverhältnis) zusätzlich noch eine Freilauffunktion darzustellen, die insbesondere eine Entkopplung einer Kraft- oder Drehmomentübertragung vom Riementrieb auf die Kurbelwelle oder umgekehrt bewirkt. Somit kann insbesondere im Segelbetrieb des Fahrzeugs der Nebentrieb autark mit Hilfe der Elektromaschine betrieben werden. Zugleich lässt sich durch den vorliegen vorgestellten Ansatz ein Getriebe schaffen, welches mit einfachen technischen Elementen auskommt, um die gewünschten Funktionen sicherzustellen und es ferner einen geringen Platzbedarf aufweist.The present invention thus offers the advantage, in addition to a coupling between the belt drive and the crankshaft of a vehicle engine, with both a coupling of torque from the belt drive to the crankshaft and a coupling of torque from the crankshaft to the belt drive (at a different gear ratio) in addition still represent a freewheeling function, which in particular causes a decoupling of a force or torque transmission from the belt drive to the crankshaft or vice versa. Thus, especially in sailing operation of the vehicle of the auxiliary drive can be operated independently with the help of the electric machine. At the same time can be created by the present approach presented a gear that works with simple technical elements to ensure the desired functions and also has a small footprint.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Getriebeeinheit zur Untersetzung einer Bewegung von dem Riementrieb zur Kurbelwelle ausgebildet sein, wenn sich das Hohlrad in einer ersten Position befindet, insbesondere wobei die erste Position eine ausgelenkte Position des Hohlrades repräsentiert. Unter einer ausgelenkten Position kann eine Randposition der zur Verfügung stehenden Positionen verstanden werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Getriebeeinheit ein zuverlässiges Starten des Fahrzeugmotors sichergestellt werden kann, wobei kein hinreichend großes Drehmoment vom Riementrieb auf die Kurbelwelle übertragen werden kann.According to one embodiment of the present invention, the transmission unit may be designed to reduce a movement of the belt drive to the crankshaft when the ring gear is in a first position, in particular wherein the first position represents a deflected position of the ring gear. A deflected position can be understood as an edge position of the available positions. Such an embodiment of the present invention has the advantage that a reliable starting of the vehicle engine can be ensured by the gear unit, wherein no sufficiently large torque can be transmitted from the belt drive to the crankshaft.

Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Getriebeeinheit zur direkten Übertragung einer Bewegung von der Kurbelwelle zum Riementrieb ausgebildet ist, wenn sich das Hohlrad in einer zweiten Position befindet, insbesondere wobei die zweite Position eine ausgelenkte Position des Hohlrades repräsentiert. Unter einer direkten Übertragung einer Bewegung von der Kurbelwelle zum Nebentrieb kann beispielsweise eine Übertragung der Bewegung mit einem Übersetzungsverhältnis von im Wesentlichen eins zu eins verstanden werden. Unter einer ausgelenkten Position kann ebenfalls eine Randposition der zur Verfügung stehenden Positionen verstanden werden. Beispielsweise kann die zweite Position eine der ersten Position bezüglich einer mittleren Position gegenüberliegende Position sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Getriebeeinheit ein möglichst hoher Wirkungsgrad bei der Rekuperation von Energie bei einer hohen Drehzahl von der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors über das Getriebe auf dem Riementrieb (und einer an den Riementrieb angeschlossenen Elektromaschine) erreichbar ist.Also advantageous is an embodiment of the present invention, wherein the gear unit is designed for direct transmission of movement from the crankshaft to the belt drive when the ring gear is in a second position, in particular wherein the second position represents a deflected position of the ring gear. For example, direct transmission of motion from the crankshaft to the secondary engine may be understood to mean transmission of the motion at a gear ratio of substantially one to one. A deflected position can also be understood to mean an edge position of the available positions. For example, the second position may be one of the first position with respect to a middle position opposite position. Such an embodiment of the present invention has the advantage that the highest possible efficiency in the recuperation of energy at a high speed of the crankshaft of the vehicle engine via the transmission on the belt drive (and an electric machine connected to the belt drive) can be achieved by the gear unit.

Günstig ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Hohlrad in einem Ruhezustand des Getriebes in einer mittleren der Positionen angeordnet ist und/oder wobei ein Teil der Getriebeeinheit freiläuft, wenn sich das Hohlrad in der mittleren der Positionen befindet. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Schaltung des Getriebes in eine gewünschte Kraft- bzw. Drehmomentübertragungsrichtung, ausgehend von einem Ruhezustand des Hohlrads, sehr schnell schaltbar ist.It is also advantageous if according to an embodiment of the present invention, the ring gear is disposed in a middle state of the positions in a resting state of the transmission and / or wherein a part of the gear unit is free running when the ring gear is in the middle of the positions. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a shift of the transmission in a desired force or torque transmission direction, starting from a rest state of the ring gear, can be switched very quickly.

Technisch sehr einfach lässt sich das Hohlrad in einer mittleren Position stabilisieren oder fixieren, wenn das Hohlrad zur Stabilisierung in einer mittleren der Positionen beispielsweise eine Kugel aufweist, die mittels eines Federelementes in eine Ausnehmung gepresst ist. Dabei kann das Federelement in einer Ausnehmung des Hohlrades angeordnet und somit mit dem Hohlrad verbunden sein, wobei die Ausnehmung, in die Kugel gepresst ist, in einer Drehachse des Hohlrads angeordnet ist. Diese Ausnehmung, in die die Kugel gepresst ist, kann beispielsweise als Nut um die Drehachse des Hohlrads verlaufen. Auf diese Weise wird die Kugel bei einer Drehung des Hohlrads in der Ausnehmung gehalten, wobei durch den Druck des Federelements auf die Kugel auch das Hohlrad bei einer Drehung desselben in der gewünschten mittleren Position gehalten wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Stabilisierung bzw. Fixierung des Hohlrads in der mittleren Position in der sich die Kraft, diese Position zu verändern über die Nutform darstellen lässt, technisch sehr einfach und somit kostengünstig ausgeführt werden kann.Technically very simple, the ring gear can be stabilized or fixed in a central position when the ring gear for stabilization in a middle of the positions, for example, has a ball which is pressed by means of a spring element in a recess. In this case, the spring element can be arranged in a recess of the ring gear and thus connected to the ring gear, wherein the recess is pressed into the ball, is arranged in a rotational axis of the ring gear. This recess into which the ball is pressed, for example, can extend as a groove around the axis of rotation of the ring gear. In this way, the ball is held in a rotation of the ring gear in the recess, wherein by the pressure of the spring element on the ball and the ring gear is held at a rotation of the same in the desired middle position. Such an embodiment of the present invention offers the advantage that a stabilization or fixation of the ring gear in the middle position in which the force to change this position over the Can represent groove shape, technically very simple and thus can be carried out inexpensively.

Um eine besonders sichere Fixierung des Hohlrads in zumindest einer der Positionen sicherzustellen, kann das Hohlradpositionierungselement eine Halteplattenverzahnung auf einer dem Hohlrad abgewandten Oberfläche aufweisen. Eine derartige Halteplattenverzahnung kann beispielsweise mit einem der Halteplattenverzahnung gegenüberliegenden Halteelement eines Aktuators Eingriff nehmen, sodass das Hohlrad sehr verdrehungssicher oder rutschfest und selbsthaltend an diesem Halteelement des Aktuators fixiert oder gehalten werden kann und sich durch Momentumkehr selbstständig löst.In order to ensure a particularly secure fixation of the ring gear in at least one of the positions, the ring gear positioning element may have a holding plate toothing on a surface facing away from the ring gear. Such a holding plate toothing can, for example, engage with an holding element of an actuator opposite the holding plate toothing, so that the ring gear can be fixed or held very securely against rotation or slip and self-holding on this holding element of the actuator and is released automatically by momentum reversal.

Besonders zuverlässig kann das Hohlrad in eine gewünschte Position der zur Verfügung stehenden Positionen gebracht werden, wenn gemäß seiner Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zusätzlich ein Aktuator vorgesehen ist, der mit dem Hohlradpositionierungselement zusammenwirkt. Das Getriebe kann gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ferner einen Aktuator aufweisen, der an der Kurbelwelle und/oder an einem Gehäuse des Getriebes befestigt ist, wobei der Aktuator mit dem Hohlradpositionierungselement zusammenwirkend angeordnet ist, um das Hohlrad in einer ersten der Positionen am Getriebegehäuse zu fixieren und/oder um das Hohlrad in einer zweiten der Positionen an der Kurbelwelle zu fixieren. Besonders einfach kann ein solcher Aktuator angesteuert werden, wenn der Aktuator als ein elektromagnetischer, elektrischer, mechanischer, pneumatischer und/oder hydraulischer Aktuator ausgebildet ist. Particularly reliably, the ring gear can be brought into a desired position of the available positions, if according to its embodiment of the present invention, an additional actuator is provided, which cooperates with the Hohlradpositionierungselement. The transmission according to this embodiment of the present invention may further include an actuator attached to the crankshaft and / or to a housing of the transmission, wherein the actuator is cooperatively disposed with the ring gear positioning member to move the ring gear in a first of the positions on the transmission housing fix and / or to fix the ring gear in a second of the positions on the crankshaft. Such an actuator can be controlled particularly easily if the actuator is designed as an electromagnetic, electrical, mechanical, pneumatic and / or hydraulic actuator.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Riementriebs; 1 a schematic plan view of a belt drive;

2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 2 a schematic sectional view through an embodiment of the present invention;

3 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Lagereinrichtung zur Stabilisierung des Hohlrades in einer mittleren Position; 3 a schematic sectional view through an embodiment of a bearing device for stabilizing the ring gear in a middle position;

4 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Auslenkungskraft, die zur Auslenkung des Hohlrades um eine Entfernung x aus der mittleren Position aufzuwenden ist; 4 a diagram showing a relationship between a deflection force, which is to spend for the deflection of the ring gear by a distance x from the middle position;

5 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer Übertragungseinrichtung; 5 a schematic sectional view of an embodiment of a transmission device;

6 ein Zustandsdiagramm zur Darstellung der unterschiedlichen Zustände und deren Übergänge, die ein Hohlrad in einem Getriebe annehmen kann; und 6 a state diagram illustrating the different states and their transitions, which can take a ring gear in a transmission; and

7 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren. 7 a flowchart of an embodiment of the present invention as a method.

Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt, sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“ Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal / den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal / den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal / Schritt oder nur das zweite Merkmal / Schritt aufweist.The same or similar elements may be indicated in the figures by the same or similar reference numerals, wherein a repeated description is omitted. Furthermore, the figures of the drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. It is clear to a person skilled in the art that these features are also considered individually or that they can be combined to form further combinations not explicitly described here. Furthermore, the invention in the following description may be explained using different dimensions and dimensions, wherein the invention is not limited to these dimensions and dimensions to understand. Furthermore, method steps according to the invention can be repeated, as well as carried out in a different order than in the order described. If an embodiment comprises a "and / or" link between a first feature / step and a second feature / step, this can be read so that the embodiment according to an embodiment, both the first feature / the first step and the second feature / the second step and according to another embodiment either only the first feature / step or only the second feature / step.

Um die vorstehend genannten Funktionen zu implementieren, kann ein Getriebe verwendet werden, welches an oder in der Kurbelwellenriemenscheibe verbaut wird. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Riementrieb 100 mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Getriebe, bei dem ein Antriebs- bzw. Abtriebsrad 110 einer in 1 nicht dargestellten Elektromaschine, ein Aggregat (hier als Triebrad dargestellt) 120 eines in 1 ebenfalls nicht dargestellten Nebentriebs sowie ein Getriebe 130 vorgesehen sind, welche durch einen Riemen 140 des Riementriebs 100 miteinander kraftschlüssig verbunden sind. Das Getriebe 130 ist ausgebildet, um ein Moment 145 bei einer Drehbewegung des Riemens 140 von dem Antriebsrad 110 der Elektromaschine auf eine Kurbelwelle 150 eines in 1 nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotors zu übertragen. Zugleich ist das Getriebe 130 ausgebildet, um eine Drehbewegung bei einem Kraftfluss 160 von der Kurbelwelle 150 über den Riemen 140 auf das Antriebsrad 110 der Elektromaschine zu übertragen, um elektrische Energie zum Aufladen beispielsweise einer Fahrzeugbatterie oder zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugmotors zur Verfügung zu stellen. Ferner ist das Getriebe 130 ausgebildet, so dass in einem Segelbetrieb des Fahrzeugs eine alleinige Drehbewegung des Nebentriebs trotz abgestellten Motors erfolgen kann, um auch im Segelbetrieb des Fahrzeugs die Funktion der Nebenaggregate (z. B. Lenkhilfepumpe, Klimapumpe, Wasserpumpe) aufrecht zu erhalten können. Im Segelbetrieb des Fahrzeugs sollte zur möglichst verlustarmen Übertragung von Energie vom Triebrad 120 des Nebentriebs über den Riemen 140 zum Antriebsrad 110 der Elektromaschine das Getriebe 130 in eine Freilauffunktion geschaltet werden, um ein Mitdrehen der Kurbelwelle 150 zu vermeiden.In order to implement the aforementioned functions, a transmission may be used which is installed on or in the crankshaft pulley. 1 shows a plan view of a belt drive 100 with an embodiment of the present invention as a transmission, in which a drive or Abtriebsrad 110 one in 1 not shown electric machine, an aggregate (shown here as a drive wheel) 120 one in 1 also not shown auxiliary drive and a transmission 130 are provided, which by a belt 140 of the belt drive 100 are positively connected with each other. The gear 130 is trained to be a moment 145 during a rotational movement of the belt 140 from the drive wheel 110 the electric machine on a crankshaft 150 one in 1 to transmit not shown motor vehicle engine. At the same time is the transmission 130 formed to a rotational movement at a power flow 160 from the crankshaft 150 over the belt 140 on the drive wheel 110 the electric machine to transfer electrical energy for charging, for example, a vehicle battery or Operate electrical loads of the vehicle during operation of the vehicle engine to provide. Further, the transmission 130 designed so that in a sailing operation of the vehicle, a sole rotational movement of the auxiliary drive can be done despite parked engine in order to maintain the function of the auxiliary equipment (eg., Power steering pump, air pump, water pump) in the sailing mode of the vehicle. In sailing operation of the vehicle should be as low-loss transmission of energy from the drive wheel 120 the runner over the belt 140 to the drive wheel 110 the electric machine the transmission 130 be switched to a freewheeling function to turn the crankshaft 150 to avoid.

Zur Sicherstellung derartiger Funktionen des Getriebes 130, weist das Getriebe 130 eine in 1 ebenfalls nicht dargestellte Mehrzahl von Getriebeelement auf, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bzw. eine Freilauffunktion zu implementieren. Vorzugsweise kommt hier ein leistungsverzweigendes Planetengetriebe mit Stirnrädern zum Einsatz. Es ist jedoch auch denkbar, dass ein anders aufgebautes Getriebe 130 verwendet werden kann, beispielsweise unter Verwendung eines Zugmittels wie einer Kette zu Übertragung von Kräften zwischen einzelnen Elementen des Getriebes 130.To ensure such functions of the transmission 130 , indicates the gearbox 130 one in 1 Also not shown plurality of transmission element in order to implement different ratios or a freewheeling function. Preferably, a power-splitting planetary gear with spur gears is used here. However, it is also conceivable that a differently structured transmission 130 can be used, for example, using a traction means such as a chain to transfer forces between individual elements of the transmission 130 ,

Der Riementrieb 100 ermöglicht somit ein riementriebbasiertes Segel-Start-Stopp-System (SSSS), bei der das Getriebe 130 vorwiegend innerhalb des Bauvolumens einer Kurbelwellenriemenscheibe des Getriebes 130 ausgestaltet ist und die mehrere Funktionen implementiert, die im Folgenden näher beschrieben werden.The belt drive 100 thus enables a belt-driven sail start-stop system (SSSS), in which the transmission 130 predominantly within the volume of a crankshaft pulley of the transmission 130 is designed and which implements several functions, which are described in more detail below.

Eine erste der durch das Getriebe 130 realisierten Funktionen (Starterbetrieb) besteht in der Funktion des riementriebbasierten Segel-Start-Stopp-Systems als Einheit zum Starten des Fahrzeugmotors bei Kaltstart oder Warmstart mit Leistungsfluss 145 von der Riemenscheibe zur Kurbelwelle. Wegen der hohen zu übertragenden Drehmomente in Richtung der Kurbelwelle 150 beim Startbetrieb, wird das leistungsverzweigte Getriebe 130 mit einer Untersetzung von ca. 1:5 betrieben.A first by the gear 130 implemented functions (starter operation) consists in the function of the belt drive-based sail start-stop system as a unit for starting the vehicle engine during cold start or warm start with power flow 145 from the pulley to the crankshaft. Because of the high torque to be transmitted in the direction of the crankshaft 150 at startup, the power-split transmission becomes 130 operated with a reduction of about 1: 5.

Eine zweite der durch das Getriebe 130 realisierten Funktionen (Generatorbetrieb, ca. 87% der Betriebszeit des Riementriebs 100) besteht in der Funktion des riementriebbasierten Segel-Start-Stopp-Systems als Einheit zum Generieren der erforderlichen Energie durch die Elektromaschine mit einem Leistungsfluss 160 von der Kurbelwelle 150 zum Riementrieb 140 und über das Antriebsrad 110 zur daran gekoppelten Elektromaschine. Für die Funktion des Generierens liegt dabei die Getriebeübersetzung jedoch systembedingt bei 1:1, um ausreichend hohe Drehzahlen des Antriebsrades 110 der Elektromaschine zu erreichen, damit die Elektromaschine einen möglichst hohen Wirkungsgrad erreicht.A second through the transmission 130 realized functions (generator operation, approx. 87% of the operating time of the belt drive 100 ) is the function of the belt-drive-based sail start-stop system as a unit for generating the required power by the electric machine with a power flow 160 from the crankshaft 150 to the belt drive 140 and over the drive wheel 110 to the coupled electric machine. However, for the function of generating the gear ratio is due to the system at 1: 1, sufficiently high speeds of the drive wheel 110 reach the electric machine so that the electric machine reaches the highest possible efficiency.

Eine dritte der durch das Getriebe 130 realisierten Funktionen (Segelbetrieb, ca. 13% der Betriebszeit des Riementriebs 100) besteht in der Funktion des riementriebbasierten Segel-Start-Stopp-Systems als separat, ohne Drehen des Verbrennungsmotors als drehende Einheit, die während des Segelbetriebs mit der Forderung des gleichzeitigen Betriebes der Nebenaggregate am Riementrieb 100 als angeschlossene Verbraucher zur Unterstützung der Bordfunktionen .A third through the transmission 130 realized functions (sailing operation, approx. 13% of the operating time of the belt drive 100 ) is in the function of the belt drive-based sail start-stop system as a separate, without rotating the engine as a rotating unit, during the sailing operation with the requirement of simultaneous operation of the ancillaries on the belt drive 100 as connected consumers to support on-board functions.

Diese Funktionalitäten erfüllt das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Getriebe 130, indem es beispielsweise als zentrales Element ein leistungsverzweigendes Getriebeelement umfasst, welches vom Formfaktor so gestaltet wird, dass es innerhalb der Kurbelwellen-Riemenscheibe appliziert werden kann. Als wichtiges oder auch zentrales Element der Funktionsrealisierung des Getriebes ist ein axial verschiebliches Hohlrad vorgesehen, beispielsweise eines stets im Verzahnungseingriff befindlichen Planetengetriebes. These functionalities are fulfilled in the 1 illustrated embodiment of the present invention as a transmission 130 in that it comprises, for example, as a central element a power-splitting transmission element which is designed by the form factor so that it can be applied within the crankshaft pulley. As an important or central element of the functional realization of the transmission, an axially displaceable ring gear is provided, for example, a planetary gear always located in meshing engagement.

Dazu ist es besonders günstig, wenn das Hohlrad komplett frei laufen kann. Diese Funktionen lassen sich durch unterschiedliche Positionen des Hohlrades im Getriebe 130 erreichen, die nachfolgend näher beschrieben werden:

1) Startbetrieb: Das Hohlrad ist am Motorgehäuse fixiert.
2) Generatorbetrieb: Das Hohlrad ist am Planetenträger fixiert.
3) Segelbetrieb: Das Hohlrad läuft frei ohne Fixierung.

For this it is particularly advantageous if the ring gear can run completely free. These functions can be achieved by different positions of the ring gear in the transmission 130 which are described in more detail below:

1) Starting operation: The ring gear is fixed to the motor housing.
2) Generator operation: The ring gear is fixed to the planet carrier.
3) Sail operation: The ring gear runs freely without fixation.

Um die genaue Funktionsweise des Getriebes 130 näher zu beschreiben, ist in 2 eine Schnittdarstellung durch das Getriebe 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Der 2 ist dann ersichtlich, dass das Getriebe 130 ein er Riemenrad 200 aufweist, über welches der Riemen 140 geführt ist. Ferner weist das Getriebe 130 ein Hohlrad 210 auf, welches axial, das heißt in Richtung einer Längserstreckungsachse der Kurbelwelle 150 des Motors 220 des Fahrzeugs, in mehrere Positionen 230a, 230b und 230c beweglich ist. Die Dimensionen der Darstellung aus 2 sind dabei nicht maßstabsgerecht, sondern dienen lediglich zur Verdeutlichung des funktionellen Zusammenhangs zwischen den einzelnen Elementen des Getriebes 130. Ferner umfasst das Getriebe 130 einen Planetensatz 240, um eine Übertragung einer Drehbewegung des Riemenrads 200 über den Planetensatz 240 und das Hohlrad 210 auf die Kurbelwelle 150 übertragen. In einem Ruhezustand befindet sich das Hohlrad 210 in einer mittleren Position 230b und wird dort durch eine entsprechende Lagereinrichtung 250 fixiert und/oder stabilisiert, wobei der Aufbau der Lageeinrichtung 250 im folgenden Verlauf der Beschreibung noch näher erläutert wird. Soll nun das Hohlrad 210 aus der mittleren Positionen 230b in eine der beiden Randpositionen 230a oder 230c ausgelenkt werden, kann hierzu von einem Steuergerät 260, welches eine Steuerung des Getriebes 130 durchführt, ein Ansteuersignal 262 an einen der Aktuatoren 265 ausgegeben, die beispielsweise als elektrisches, elektromechanisches, pneumatisches oder hydraulisches Element ausgebildet sind. In der Darstellung aus 2 sind die Aktuatoren 265 je als Elektromagnet ausgeformt, die eine magnetische Kraft auf ein Hohlradpositionierungselement 270 ausüben. Durch eine solche magnetische Kraft, die auf das Hohlradpositionierungselement 210 wirkt, wird nun das axial bewegliche Hohlrad 210 in Richtung des jeweils aktiven Aktuators 265 gezogen, sodass sich das Hohlrad 210 aus einer mittleren Position 230b in eine der beiden Randpositionen 230a bzw. 230c bewegt. Hat nun das Hohlrad 210 eine der beiden Randpositionen 230a bzw. 230c erreicht, kann es in dieser Position fixiert werden, in dem eine Halteplattenverzahnung 275 des Hohlradpositionierungselements 270, die auf einer dem Hohlrad 210 gegenüberliegenden Seite des Hohlradpositionierungselements 270 angeordnet ist, sich mit einer entsprechenden Verzahnung 277 an einer dem Hohlradpositionierungselement 270 gegenüberliegenden Oberfläche verhakt. Auf diese Weise kann eine sichere und stabile Fixierung des Hohlrads 210 über das Hohlradpositionierungselement 270 mit dem jeweils aktiven Aktuator 265 erreicht werden. Ist beispielsweise der Aktuator 265 durch das Steuergerät 260 aktiviert, der an einem Motorgehäuse des Motors 220 angeordnet oder befestigt ist, wird somit das Hohlrad 210 durch die Aktivierung dieses Aktuators 265 in der in 2 dargestellten linken Position 230a, das heißt am Gehäuse des Motors 220 fixiert. Ist dagegen der Aktuator 265 durch das Steuergerät 260 aktiviert, der an einem Vorsprung 280 der Kurbelwelle 150 angeordnet ist, wird folglich das Hohlrad 210 in der in 2 dargestellten rechten Position 230c an der Kurbelwelle 150 fixiert. Um das Ansteuersignal 262 auf die sich drehende Kurbelwelle 150 übertragen zu können, wird eine nachfolgend näher erläuterte Übertragungseinrichtung 285 verwendet, die eine Übertragung von Energie für die Aktivierung des an der Kurbelwelle 150 angeordneten Aktuators 265 ermöglicht (in der 2 gestrichelt dargestellter Signalverlaufspfad). To the exact functioning of the transmission 130 to describe in more detail is in 2 a sectional view through the transmission 130 reproduced according to an embodiment of the present invention. Of the 2 is then apparent that the transmission 130 a pulley 200 over which the belt 140 is guided. Furthermore, the gearbox has 130 a ring gear 210 on, which is axial, that is, in the direction of a longitudinal axis of the crankshaft 150 of the motor 220 of the vehicle, in several positions 230a . 230b and 230c is mobile. The dimensions of the representation 2 are not true to scale, but merely serve to clarify the functional relationship between the individual elements of the transmission 130 , Furthermore, the transmission includes 130 a planetary gear set 240 to transmit a rotational movement of the pulley 200 about the planetary gear set 240 and the ring gear 210 on the crankshaft 150 transfer. In a rest state is the ring gear 210 in a middle position 230b and will be there by an appropriate Storage facility 250 fixed and / or stabilized, the structure of the position device 250 in the following course of the description will be explained in more detail. Now should the ring gear 210 from the middle positions 230b in one of the two edge positions 230a or 230c can be deflected, this can be done by a control unit 260 which is a control of the transmission 130 performs, a drive signal 262 to one of the actuators 265 issued, for example, are designed as electrical, electro-mechanical, pneumatic or hydraulic element. In the presentation off 2 are the actuators 265 each formed as an electromagnet, which generates a magnetic force on a Hohlradpositionierungselement 270 exercise. By such a magnetic force acting on the Hohlradpositionierungselement 210 acts, is now the axially movable ring gear 210 in the direction of the respective active actuator 265 pulled, so that the ring gear 210 from a middle position 230b in one of the two edge positions 230a respectively. 230c emotional. Now has the ring gear 210 one of the two edge positions 230a respectively. 230c reached, it can be fixed in this position, in which a retaining plate toothing 275 the Hohlradpositionierungselements 270 on one of the ring gear 210 opposite side of the Hohlradpositionierungselements 270 is arranged, with a corresponding toothing 277 at a ring gear positioning element 270 hooked on opposite surface. In this way, a secure and stable fixation of the ring gear 210 over the ring gear positioning element 270 with the respective active actuator 265 be achieved. For example, is the actuator 265 through the control unit 260 activated on a motor housing of the engine 220 is arranged or fixed, thus becomes the ring gear 210 by activating this actuator 265 in the in 2 shown left position 230a that is on the housing of the engine 220 fixed. On the other hand, it is the actuator 265 through the control unit 260 activated, the at a projection 280 the crankshaft 150 is arranged, thus becomes the ring gear 210 in the in 2 shown right position 230c on the crankshaft 150 fixed. To the drive signal 262 on the rotating crankshaft 150 to be able to transmit, is a transmission device explained in more detail below 285 used a transfer of energy for the activation of the crankshaft 150 arranged actuator 265 allows (in the 2 dashed waveform path).

Die Stellung dieses Hohlrades hat somit drei markante axiale Positionen:

Position 1 (Position 230a): Das Hohlrad ist fixiert gegen Gehäuse. Diese Fixierung neben der Fixierung am Aktuator 265 kann auch momentenabhängig sein. Sie ist dann beispielsweise zum einen selbsthaltend, wenn ein Moment vom Hohlrad 210 zur Kurbelwelle 150 übertragen werden soll, und ist zum anderen selbstlösend, wenn ein Moment von der Kurbelwelle 150 zum Hohlrad 210 übertragen werden soll. Die Aktuierung dieser Position 1 erfolgt günstigerweise, wie zuvor beschrieben, durch geeignete elektromagnetische Aktuatoren. Die Selbsthaltung und Lösung erfolgt, wie vorstehend ebenfalls näher beschrieben, durch Verzahnungsgeometrien 275 bzw. 277 in Kombination mit einem der elektromagnetischen Aktuatoren 265.
Position 2 (Position 230c): Das Hohlrad ist fixiert am Planetenträger. Nachdem der Startvorgang abgeschlossen ist und die Verbrennungsmaschine gezündet hat, dreht sich das Moment zwischen Hohlrad 210 und Kurbelwelle 150 um. Damit erfolgt die in Position 1 (230a) beschriebene Lösung des elektromagnetischen Aktuators 265 und das Hohlrad 210 wird in die freilaufende Segel-Position gedrückt, die in der 2 die mittlere Position 230b darstellt.
Position 3 (Position 230b): Das Hohlrad ist freilaufend ohne Fixierung. Bei Segelwunsch sollte die Elektromaschine dafür Sorge tragen, die Nebenaggregate zu betreiben.

The position of this ring gear thus has three distinctive axial positions:

Position 1 (position 230a ): The ring gear is fixed against housing. This fixation next to the fixation on the actuator 265 can also be torque-dependent. It is then, for example, self-holding, if a moment from the ring gear 210 to the crankshaft 150 is to be transmitted, and on the other self-releasing, if a moment from the crankshaft 150 to the ring gear 210 to be transferred. The actuation of this position 1 is conveniently carried out, as described above, by suitable electromagnetic actuators. The latching and solution takes place, as also described in more detail above, by toothing geometries 275 respectively. 277 in combination with one of the electromagnetic actuators 265 ,
Position 2 (Position 230c ): The ring gear is fixed to the planet carrier. After the starting process is completed and the internal combustion engine has ignited, the torque between ring gear rotates 210 and crankshaft 150 around. This means that in position 1 ( 230a ) described solution of the electromagnetic actuator 265 and the ring gear 210 is pushed into the free-running sail position in the 2 the middle position 230b represents.
Position 3 (position 230b ): The ring gear is free running without fixation. When sailing, the electric machine should take care to operate the ancillaries.

Zur Fixierung von den bewegten Teilen des Getriebes 130 ist anzumerken, dass als Voraussetzung die zu fixierenden Teile vor der Fixierung synchronisiert werden sollten. Ferner können die zu fixierenden Teile des Getriebes 130 auch einen Hinterschnitt aufweisen, der einer Selbsterhaltung der Fixierung dient. Für eine solche Fixierung ist beispielsweise eine Kraft von 300 N vorgesehen. Bei einer Momentumkehr kann somit auch ein Freischieben von gegeneinander fixierten Teilen des Getriebes 130 erfolgen.For fixing the moving parts of the gearbox 130 It should be noted that as a prerequisite the parts to be fixed should be synchronized before fixation. Furthermore, the parts of the transmission to be fixed 130 also have an undercut, which serves to self-preservation of the fixation. For example, a force of 300 N is provided for such a fixation. At a moment reversal can thus also a free sliding of mutually fixed parts of the transmission 130 respectively.

Wie bereits zuvor genannt, kann durch die Lagereinrichtung 250 das Hohlrad 210 in der mittleren Position 230b gehalten werden. 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine solche Lagereinrichtung 250. Die Lagereinrichtung 250 weist dabei eine Kugel 300 auf, die in einer Ausnehmung 310 angeordnet ist. Die Ausnehmung 310 ist dabei als Nut oder ringförmige Mulde in einer Drehachse 320 ausgebildet, um die sich das Hohlrad 210 gedreht. Dabei sollte zur Sicherstellung der korrekten Fixierung bzw. Stabilisierung des Hohlrads 210 in der mittleren Position 230b die Ausnehmung oder Mulde mit einer ausreichenden Präzision gefertigt sein. Weiterhin mit ist ein Federelement 330 in einer Federelementausnehmung 340 in dem Hohlrad 210 angeordnet, wobei das Federelement 330 auf die Kugel 300 drückt, um das Hohlrad 210 in der durch die Ausnehmung 310 vorgegebenen Position zu halten. Durch eine solche Lagereinrichtung 250 lässt sich gemäß dem in 4 dargestellten Diagramm ein Kraftverlauf F in Abhängigkeit von der Entfernung der Position 230b realisieren, wie er für das Auslenken des Hohlrades 210 um eine Entfernung x aus der mittleren Position 230b erforderlich ist. As already mentioned above, can by the storage facility 250 the ring gear 210 in the middle position 230b being held. 3 shows a sectional view through such a storage facility 250 , The storage facility 250 has a ball 300 on that in a recess 310 is arranged. The recess 310 is here as a groove or annular recess in a rotation axis 320 formed around which the ring gear 210 turned. It should to ensure the correct fixation or stabilization of the ring gear 210 in the middle position 230b the recess or trough be made with sufficient precision. Furthermore with is a spring element 330 in a spring element recess 340 in the ring gear 210 arranged, wherein the spring element 330 on the ball 300 pushes to the ring gear 210 in through the recess 310 to hold predetermined position. By such a storage facility 250 can be according to the in 4 diagram shown a force curve F as a function of the distance of the position 230b realize how he used to deflect the ring gear 210 around a distance x from the middle position 230b is required.

Zu Übertragung eines Akturierungssignals 262 an einen Aktuator 265b, der mit der Kurbelwelle 150 verbunden ist, wird entsprechenden Ausführungen zur 2 eine Übertragungseinrichtung 285 verwendet. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer solchen Übertragungseinrichtung 285 als radialer Rotationstransformator, der eine Erzeugung von Energie zur Betätigung des Aktuators 265b auf die Kurbelwelle 150 ermöglicht. Hierbei kann beispielsweise die Übertragungseinrichtung 285 ein Paar von gegenüberliegenden Spulen 500 bzw. Ringen aufweisen, wobei die in 5 dargestellte obere Spule 500a feststeht und zur Speisung dient und eine beispielsweise in einem Abstand von 25 mm angeordnete untere bewegliche Spule bzw. unter Ring 500b aus Aluminium oder einem ähnlichen nicht-magnetischen Material besteht. Über eine solche Übertragungseinrichtung 285 kann beispielsweise eine Leistung von ca. 100 W übertragen werden. Als Alternative zu der in 5 dargestellten Übertragungseinrichtung 285 wäre auch ein Schleifring, beispielsweise mit Kohlebürsten denkbar, der jedoch wegen hoher Drehzahlen der Kurbelwelle 150 einem starken Verschleiß ausgesetzt wäre.To transfer an akturing signal 262 to an actuator 265b that with the crankshaft 150 is associated with appropriate explanations to 2 a transmission device 285 used. 5 shows an embodiment of such a transmission device 285 as a radial rotary transformer, which generates energy for actuating the actuator 265b on the crankshaft 150 allows. In this case, for example, the transmission device 285 a pair of opposing coils 500 or rings, wherein the in 5 illustrated upper coil 500a is fixed and used for powering and arranged for example at a distance of 25 mm lower movable coil or under ring 500b made of aluminum or a similar non-magnetic material. About such a transmission device 285 For example, a power of about 100 W can be transmitted. As an alternative to the in 5 illustrated transmission device 285 would be a slip ring, for example, conceivable with carbon brushes, but because of high speeds of the crankshaft 150 would be exposed to heavy wear.

Um nun einen Betrieb des Getriebes 130 näher zu beschreiben, wird in 6 ein Zustandsdiagramm 600 dargestellt, das den Übergang von unterschiedlichen Betriebs-Zuständen des Getriebes 130 repräsentiert. Ein solches Zustandsdiagramm 600 kann beispielsweise in dem Steuergerät 260 aus 2 hinterlegt sein und als Basis für die Ausgabe der Ansteuersignale 262 dienen. In einem initialen Zustand A befindet sich das Getriebe 130 in einer Ruhelage, wobei in dieser Ruhelage das Hohlrad 210 sich in der mittleren Position 230b befindet, die auch diejenige Position des Hohlrads 210 bildet, in der sich das Hohlrad 210 im Segelbetrieb des Fahrzeugs befindet. Soll nun der Fahrzeugmotor in Betrieb genommen werden, muss die Kurbelwelle 150, welche sich bisher nicht dreht, gedreht werden, um den Fahrzeugmotor anzulassen. Hierzu wird in einem Zustandsübergang 210 das Getriebe in einen Zustand B gebracht, indem eine Untersetzung einer Drehbewegung vom Riementrieb 140 auf die Kurbelwelle 150 erfolgt. Hierzu wird im Getriebe 130 das Hohlrad 210 zum Stillstand gezwungen, wobei eine Aktivierung eines der Aktuatoren 265, genauer gesagt des linken Aktuators 265a erfolgt, um das Hohlrad 210 am Gehäuse des Motors 220 zu fixieren. Nun kann die Elektromaschine betrieben werden und bei der Lieferung eines Drehmoment von 50 Nm und einem Übersetzungsverhältnis von 1:5 ein Drehmoment von 250 Nm die Kurbelwelle 150 zum Anlassen des Motors 220 drehen. Ist der Motor 220 wieder befeuert, kann ein Zustandsübergang 620 in den Zustand A erfolgen, in dem das Hohlrad 210 durch ein automatisches Lösen der Fixierung am Gehäuse des Motors 220 bei einer Momentenumkehr wieder in die mittlere Position 230b gebracht wird. Order now to operate the transmission 130 to describe in more detail will be in 6 a state diagram 600 representing the transition from different operating states of the transmission 130 represents. Such a state diagram 600 For example, in the controller 260 out 2 be deposited and as the basis for the output of the control signals 262 serve. In an initial state A is the transmission 130 in a rest position, wherein in this rest position the ring gear 210 in the middle position 230b which is also the position of the ring gear 210 forms, in which the ring gear 210 is in the sailing operation of the vehicle. If now the vehicle engine to be put into operation, the crankshaft 150 , which does not turn so far, be rotated to start the vehicle engine. This is done in a state transition 210 brought the transmission in a state B by a reduction of a rotational movement of the belt drive 140 on the crankshaft 150 he follows. This is in the transmission 130 the ring gear 210 forced to a halt, with activation of one of the actuators 265 , more precisely, the left actuator 265a takes place around the ring gear 210 on the housing of the engine 220 to fix. Now the electric machine can be operated and with the delivery of a torque of 50 Nm and a gear ratio of 1: 5 a torque of 250 Nm the crankshaft 150 to start the engine 220 rotate. Is the engine 220 fired again, can be a state transition 620 take place in the state A, in which the ring gear 210 by an automatic release of the fixation on the housing of the engine 220 at a torque reversal back to the middle position 230b is brought.

Läuft nun der Motor 220 zum Antrieb des Fahrzeugs, kann in einem Zustandsübergang 630 eine Aktivierung des Aktuators 265b an der Kurbelwelle 150 erfolgen, um die Fixierung des Hohlrads 210 des Getriebes 130 am Planetenträger einzuleiten, um das Getriebe 130 in einen Zustand C zu bringen, in dem eine 1:1-Übertragung der Drehbewegung von der Kurbelwelle 51 auf den Riementrieb 100 erfolgt. In diesem Zustand C erfolgt ein Generieren von elektrischer Energie in der Elektromaschine. Wird nun beispielsweise der Motor 220 im Start-Stopp-Betrieb ausgeschaltet und das Fahrzeug geht in den Segelbetrieb über, erfolgt ein Zustandsübergang 640, in dem beispielsweise ein kurzzeitiges Lösen der Fixierung zwischen dem Hohlrad 210 und der Kurbelwelle 150 durch ein Variieren der Drehzahl der Elektromaschine erfolgt, sodass eine Momentenumkehr am Hohlrad 210 auftritt, welche die Fixierung zwischen dem Hohlrad 210 und der Kurbelwelle 150 löst. In diesem Fall wird das Hohlrad 210 wieder in die mittlere Position 230b gelangen, in der das Getriebe 130 freiläuft. Um den Zustandsübergang 640 anzusteuern, kann beispielsweise das Steuergerät 260 aus 2 über eine Schnittstelle 287 ein Erkennungssignal 290 erhalten, dass nun der Segelbetrieb des Fahrzeugs eingeleitet wird oder wurde, wobei dann das Steuergerät 260 auch die Elektromaschine mittels einer Ansteuereinheit 292 und ein Elektromaschinensteuersignal 295 entsprechend ansteuert, um durch eine solche Variation der Drehzahl der Elektromaschine die Fixierung des Hohlrads 210 mit der Kurbelwelle 150 zu lösen. Now runs the engine 220 to drive the vehicle, can in a state transition 630 an activation of the actuator 265b on the crankshaft 150 done to the fixation of the ring gear 210 of the transmission 130 at the planet carrier to the gearbox 130 in a state C in which a 1: 1 transmission of the rotational movement of the crankshaft 51 on the belt drive 100 he follows. In this state C, an electric energy is generated in the electric machine. Now, for example, the engine 220 switched off in the start-stop mode and the vehicle goes into the sail mode, a state transition takes place 640 in which, for example, a brief release of the fixation between the ring gear 210 and the crankshaft 150 by varying the speed of the electric machine, so that a torque reversal at the ring gear 210 occurs, which is the fixation between the ring gear 210 and the crankshaft 150 solves. In this case, the ring gear becomes 210 back to the middle position 230b arrive in the gearbox 130 free running. To the state transition 640 To control, for example, the controller 260 out 2 via an interface 287 a detection signal 290 obtained that now the sailing operation of the vehicle is or was initiated, in which case the control unit 260 also the electric machine by means of a drive unit 292 and an electric machine control signal 295 controls accordingly, by such a variation of the rotational speed of the electric machine, the fixation of the ring gear 210 with the crankshaft 150 to solve.

Alternativ kann beispielsweise auch durch das Steuergerät 260 ein jeweils zuvor aktivierter Aktuator 265 mit einem umgekehrten Signal beaufschlagt werden, wodurch eine Fixierung des Hohlrads 210 mit einem der Aktuatoren 265 bzw. an einem Gehäuse des Motors 220 oder der Kurbelwelle 150 gelöst wird.Alternatively, for example, by the control unit 260 a previously activated actuator 265 be applied with a reverse signal, whereby a fixation of the ring gear 210 with one of the actuators 265 or on a housing of the engine 220 or the crankshaft 150 is solved.

7 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betreiben einer Variante eines vorstehend näher dargestellten Getriebes in einem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren 700 einen Schritt des Einlesens 710 eines Erkennungssignals aufweist, das einen Segelbetrieb des Fahrzeugs repräsentiert. Ferner weist das Verfahren 700 ansprechend auf das Erkennungssignal einen Schritt des Verbringens 720 des Hohlrades in eine der Positionen, in der das Getriebe freiläuft. 7 shows a flowchart of a method 700 for operating a variant of a transmission described in detail above in a motor vehicle, wherein the method 700 a step of reading in 710 a detection signal representing a sailing operation of the vehicle. Further, the method has 700 in response to the detection signal, a step of transferring 720 of the ring gear in one of the positions in which the transmission is free running.

Der hier vorgestellte Ansatz lässt ferner auch eine Darstellung eines Planetengetriebes mit einer Kette anstelle von Stirnrädern zu. Es kann eine Integration des Getriebes in Start-Stopp-Systemen erfolgen, wo unterschiedliche Übersetzungen notwendig sind, vorzugsweise im Kurbelwellenriemenrad. Ferner ist durch den hier vorgestellten Ansatz eine Reduzierung hoher Fertigungskosten herkömmlicher Planetengetriebe möglich, da statt fünf verzahnten Stirnrädern lediglich zwei verzahnte Kettenräder benötigt werden. Zusätzlich ist der Bau von einfachen Planetengetrieben z. B. Leistungsmischgetriebe mit Freilauffunktion und deren Integration in ein Start-Stopp-System einfach möglich.The approach presented here also allows a representation of a planetary gear with a chain instead of spur gears. There may be an integration of the transmission in start-stop systems, where different ratios are necessary, preferably in the crankshaft pulley. Furthermore, by the approach presented here, a reduction of high manufacturing costs of conventional planetary gear possible, since instead of five toothed spur gears only two toothed sprockets are needed. In addition, the construction of simple planetary gears z. B. Power mixing gear with freewheel function and their integration into a start-stop system easily possible.

Claims

Transmission ( 130 ) for arrangement between a crankshaft ( 150 ) of a motor vehicle engine ( 220 ) and a belt drive ( 100 ), whereby the transmission ( 130 ) has the following features: a gear unit ( 130 ) with an axially movable ring gear ( 210 ) for transmitting a force or a torque between the belt drive ( 100 ) and the crankshaft ( 150 ), wherein the ring gear ( 210 ) into at least three different predefined axial positions ( 230a . 230b . 230c ) is displaceable, wherein the transmission unit ( 130 ) in the different positions ( 230a . 230b . 230c ) of the ring gear ( 210 ) either free-running or a differing gear ratio for a mutual transmission of a rotational movement between the belt drive ( 100 ) and the crankshaft ( 150 ) having; and at least one ring gear positioning element ( 270 ), which on the ring gear ( 210 is arranged and which is adapted to a force of one with the at least one Hohlradpositionierungselement ( 270 ) cooperating actuator ( 265 ) and the ring gear ( 210 ) in at least one of the three positions ( 230a . 230b . 230c ) to move axially and / or in one of the three positions ( 230a . 230b . 230c ) to fix.

Transmission ( 130 ) according to claim 1, characterized in that the gear unit ( 130 ) for reducing a movement of the belt drive ( 100 ) to the crankshaft ( 150 ) is formed when the ring gear ( 210 ) in a first position ( 230a ), in particular wherein the first position is a deflected position of the ring gear ( 210 ).

Transmission ( 130 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the gear unit ( 130 ) for direct transmission of a movement of the crankshaft ( 150 ) to the belt drive ( 150 ) is formed when the ring gear ( 210 ) in a second position ( 230c ), in particular wherein the second position is a deflected position of the ring gear ( 210 ).

Transmission ( 130 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gear ( 210 ) in any state of the crankshaft ( 150 ) in a middle ( 230b ) of the positions ( 230a . 230b . 230c ) is arranged and / or wherein parts of the transmission unit ( 130 ) run free, when the ring gear ( 210 ) in the middle of the positions ( 230a . 230b . 230c ) is located.

Transmission ( 130 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gear ( 210 ) for stabilization in a middle of the positions ( 230a . 230b . 230c ) a ball ( 300 ), which by means of at least one spring element ( 330 ) in a recess ( 310 ) is pressed.

Transmission ( 130 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the ring gear ( 270 ) a suitable retaining plate toothing ( 275 ) on at least one ring gear surface.

Transmission ( 130 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission ( 130 ) at least one actuator ( 265 ), which on the crankshaft ( 150 ) and / or on a housing of the transmission and / or on a housing of the motor vehicle engine ( 220 ), wherein the actuator ( 265 ) with the ring gear positioning element ( 270 ) is arranged cooperatively to the ring gear ( 210 ) into a first of the positions ( 230a . 230b . 230c ) on the housing of the motor vehicle engine ( 220 ) and / or fix in this first position and / or around the ring gear ( 210 ) into a second of the positions ( 230a . 230b . 230c ) on the crankshaft ( 150 ) and / or to fix in this second position.

Transmission ( 130 ) according to claim 7, characterized in that the actuator ( 265 ) an electromagnetic, electrical, mechanical, pneumatic and / or hydraulic actuator ( 265 ).

Procedure ( 700 ) for operating a transmission according to one of the preceding claims in a motor vehicle, the method comprising the following steps: - reading in ( 710 ) a detection signal representing a sailing operation of the vehicle; and - in response to the detection signal, Spend ( 720 ) of the ring gear in one of the positions in which the transmission is free running.

Procedure ( 700 ) for operating a transmission according to one of the preceding claims in a motor vehicle, the method comprising the following steps: - reading in ( 710 ) another detection signal representing a start operation of the vehicle; and - in response to the further detection signal, Spend ( 720 ) of the ring gear in one of Positions in which the transmission transfers the power from the belt to the crankshaft.

Procedure ( 700 ) for operating a transmission according to one of the preceding claims in a motor vehicle, the method comprising the following steps: - reading in ( 710 ) an additional detection signal representing a generator operation of the vehicle; and - in response to the detection signal, Spend ( 720 ) of the ring gear in one of the positions in which the transmission transmits the power in a suitable ratio directly from the crankshaft to the belt.

Control unit ( 260 ) for driving a transmission according to one of claims 1 to 8 in a motor vehicle, the control device having the following features: an interface ( 287 ) for reading a detection signal ( 290 ) representing a sailing operation, a starting operation or a direct operation of the vehicle; and a drive unit ( 292 ) to the detection signal ( 287 ) responsive control of a transfer of the ring gear ( 210 ) in the operating state corresponding positions ( 230a . 230b . 230c )

Computer program with program code for carrying out the method ( 700 ) according to claim 9 to 11, when the computer program on a control unit ( 260 ) or a device is executed.