DE102012207938A1

DE102012207938A1 - Belt drive for connection to drive shaft in powertrain of car, has freewheel for connecting pulley with drive shaft, where freewheel cooperates with toothed belt for transmission of torque over pinion

Info

Publication number: DE102012207938A1
Application number: DE201210207938
Authority: DE
Inventors: Lászlo Mán; Peter Greb
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-05-11
Publication date: 2012-12-20

Abstract

The belt drive (10) has a centrifugal clutch (22) for clamping a pulley (14) with a drive shaft (12) upon rotation of the drive shaft, where the pulley cooperates with a poly-V belt (26) for transmission of torque over a pinion (30). A freewheel (40) connects another pulley (16) with the drive shaft and cooperates with a toothed belt (42) for transmission of torque over another pinion (44), where transmission ratio between the former pulley and the former pinion is smaller than transmission ratio between the latter pulley and the latter pinion. Independent claims are also included for the following: (1) a powertrain for a car (2) a method for operating an auxiliary unit i.e. air conditioning compressor, of a car.

Description

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats, mit deren Hilfe beispielsweise eine Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mit Nebenaggregaten, beispielsweise einem Klimakompressor, angeschlossen werden kann und über die beispielsweise mit Hilfe eines Startergenerators ein Drehmoment in die Kurbelwelle eingeleitet werden kann, um die Brennkraftmaschine zu starten.The invention relates to a belt drive and a method for operating an auxiliary unit, by means of which, for example, a crankshaft of an internal combustion engine with ancillaries, such as an air compressor, can be connected and via the example, with the aid of a starter generator torque can be introduced into the crankshaft to the To start internal combustion engine.

Aus DE 101 48 961 A1 ist ein Riementrieb mit einer Riemenscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten bekannt, die über ein Planetengetriebe mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine verbunden ist.Out DE 101 48 961 A1 a belt drive with a pulley for driving ancillaries is known, which is connected via a planetary gear with a crankshaft of an internal combustion engine.

Es besteht ein ständiges Bedürfnis den Aufbau von Riementrieben zur Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs in Kombination mit einer Generatorstartmöglichkeit, in dem bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine eine Klimaanlage betrieben werden kann, zu vereinfachen.There is a continuing need for the construction of belt drives for the realization of a stationary air conditioning operation in combination with a generator starting facility in which an air conditioning system can be operated when the internal combustion engine is switched off.

Es ist die Aufgabe der Erfindung Maßnahmen aufzuzeigen, mit deren Hilfe ein einfacher Aufbau eines Riementriebs insbesondere zur Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs ermöglicht ist.It is the object of the invention to show measures by means of which a simple construction of a belt drive, in particular for the realization of a stationary air conditioning operation, is made possible.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch einen Riementrieb mit den Merkmale des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. The object is achieved by a belt drive with the features of claim 1 and a method for operating an accessory with the features of claim 10. Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Erfindungsgemäß ist ein Riementrieb zur Verbindung mit einer Antriebswelle vorgesehen, mit einer mit der Antriebswelle koppelbaren ersten Riemenscheibe, einer Fliehkraftkupplung zum Verklemmen der ersten Riemenscheibe mit der Antriebswelle bei einer Drehung der Antriebswelle, einem mit der ersten Riemenscheibe zusammenwirkenden ersten Zugmittel zur Übertragung eines Drehmoments, einer über ein erstes Ritzel mit dem ersten Zugmittel zusammenwirkbaren Nebenaggregat, insbesondere Klimakompressor einer Klimaanlage eines Kraftfahrzeugs, einer mit der Antriebswelle koppelbaren zweiten Riemenscheibe, einem Freilauf zum Verbinden der zweiten Riemenscheibe mit der Antriebswelle bei einer Drehung der zweiten Riemenscheibe in Antriebsrichtung relativ zur Antriebswelle und einem mit der zweiten Riemenscheibe zusammenwirkenden zweiten Zugmittel zur Übertragung eines Drehmoments, wobei das Nebenaggregat über ein zweites Ritzel mit dem zweiten Zugmittel zusammenwirkbar ist, wobei ein Übertragungsverhältnis zwischen der ersten Riemenscheibe und dem ersten Ritzel kleiner als ein Übertragungsverhältnis zwischen der zweiten Riemenscheibe und dem zweiten Ritzel ist.According to the invention, a belt drive for connection to a drive shaft is provided with a first pulley couplable to the drive shaft, a centrifugal clutch for clamping the first pulley to the drive shaft upon rotation of the drive shaft, a first traction means cooperating with the first pulley for transmitting torque via a first pinion with the first traction means cooperable auxiliary unit, in particular air conditioning compressor of an air conditioning system of a motor vehicle, coupled to the drive shaft second pulley, a freewheel for connecting the second pulley to the drive shaft during rotation of the second pulley in the drive direction relative to the drive shaft and with a the second pulley cooperating second traction means for transmitting a torque, wherein the auxiliary unit via a second pinion with the second traction means is cooperable, wherein a Übertragu The ratio between the first pulley and the first pinion is smaller than a transmission ratio between the second pulley and the second pinion.

Als Freilauf kann jede Ausführungsform eines Freilaufs bzw. einer Einwegkupplung verwendet werden, insbesondere ein Klemmkörper oder Klemmrollenfreilauf. Durch den Freilauf ist es möglich, die erste Riemenscheibe von der Antriebswelle abzukupplen, wenn die Antriebswelle stillsteht, während die zweite Riemenscheibe durch die Fliehkraftkupplung von der stillstehenden Antriebswelle abgekoppelt ist. Dies ermöglicht es das erste Zugmittel und/oder das zweite Zugmittel entgegen der Antriebsrichtung insbesondere mit Hilfe einer elektrischen Maschine, beispielsweise ein Startergenerator, anzutreiben, um das Nebenaggregat bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine anzutreiben. Dadurch kann insbesondere ein Klimakompressor angetrieben werden, mit dessen Hilfe eine Klimaanlage des Kraftfahrzeugs bei stillstehender Antriebswelle betrieben werden kann („Standklimatisierungsbetrieb“). Hierfür ist es ausreichend, die elektrische Maschine entgegen der Antriebsrichtung der Antriebswelle zu betreiben, so dass der Freilauf im Überholbetrieb betrieben wird und der Klimakompressor von der elektrischen Maschine angetrieben wird, ohne von der stillstehenden Antriebswelle gebremst oder blockiert zu werden. Insbesondere können einige oder alle übrige Nebenaggregate über einen drehrichtungsabhängigen Freilauf an das über die erste Riemenscheibe geführte erste Zugmittel und/oder an das über die zweite Riemenscheibe geführte zweite Zugmittel angebunden sein, so dass diese Nebenaggregate im Standklimatisierungsbetrieb nicht mit angetrieben werden brauchen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass der Klimakompressor, beispielsweise in einer Ausgestaltung als Kolbenverdichter, in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann, so dass sich ein einfacher und kompakter Aufbau des Riementriebs für eine einfache Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs ermöglichen lässt.As a freewheel, each embodiment of a freewheel or a one-way clutch may be used, in particular a clamping body or clamping roller freewheel. By the freewheel, it is possible to disconnect the first pulley from the drive shaft when the drive shaft is stationary, while the second pulley is decoupled from the stationary drive shaft by the centrifugal clutch. This makes it possible to drive the first traction means and / or the second traction means counter to the drive direction, in particular by means of an electric machine, for example a starter generator, in order to drive the auxiliary unit when the internal combustion engine is switched off. As a result, in particular an air-conditioning compressor can be driven with the aid of which an air-conditioning system of the motor vehicle can be operated when the drive shaft is stationary ("stationary air-conditioning operation"). For this purpose, it is sufficient to operate the electric machine against the drive direction of the drive shaft, so that the freewheel is operated in overtaking and the air compressor is driven by the electric machine without being braked or blocked by the stationary drive shaft. In particular, some or all other ancillary units can be connected via a rotational direction-dependent freewheel to the first traction means guided via the first pulley and / or to the second pulley guided via the second pulley, so that these ancillaries need not be driven in the stationary air conditioning operation. Here, the knowledge is exploited that the air compressor, for example, in one embodiment as a piston compressor, can be operated in both directions, so that a simple and compact construction of the belt drive for a simple realization of a stationary air conditioning operation can be made possible.

Ferner kann beispielsweise über die elektrische Maschine ein Startmoment in die Antriebswelle eingeleitet werden, um die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zu starten („Starterbetrieb“). Im Starterbetrieb ist die Fliehkraftkupplung zunächst noch geöffnet, während die elektrische Maschine über das zweite Ritzel ein Drehmoment an die zweite Riemenscheibe überträgt, die dadurch schneller als die Antriebswelle dreht, so dass der Freilauf sperrt. Das Drehmoment kann dadurch an die Antriebswelle übertragen werden, um die Brennkraftmaschine zu starten. Die elektrische Maschine kann hierzu direkt an dem zweiten Zugmittel angebunden sein. Vorzugsweise ist die elektrische Maschine an dem ersten Zugmittel angebunden, wobei über eine Koppelung des ersten Ritzels mit dem zweiten Ritzel eine Drehmomentübertragung von dem ersten Zugmittel an das zweite Zugmittel erfolgen kann. Dadurch, dass das Übertragungsverhältnis zwischen der ersten Riemenscheibe und dem ersten Ritzel kleiner als das Übertragungsverhältnis zwischen der zweiten Riemenscheibe und dem zweiten Ritzel ist, kann von dem zweiten Zugmittel im Vergleich zum ersten Zugmittel ein erhöhtes Drehmoment in die Antriebswelle eingeleitet werden, so dass es insbesondere möglich ist drehmomentstarke Brennkraftmaschinen ohne weitere Übersetzung durch den Riementrieb, insbesondere bei kalter Brennkraftmaschine starten zu können. Nach dem Start (Kaltstart) der Brennkraftmaschine dreht die Antriebswelle mit einer so hohen Geschwindigkeit, dass im Normalbetrieb die Fliehkraftkupplung die erste Riemenscheibe mit der Antriebswelle sperren kann, so dass aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse der Freilauf ständig überholt wird und öffnet. Ein Abbremsen der Antriebswelle und/oder unnötige Geräuschemissionen durch das zweite Zugmittel werden dadurch vermieden. Furthermore, for example via the electric machine, a starting torque can be introduced into the drive shaft in order to start the internal combustion engine of the motor vehicle ("starter mode"). In starter mode, the centrifugal clutch is initially still open, while the electric machine transmits via the second pinion torque to the second pulley, which thereby rotates faster than the drive shaft, so that the freewheel locks. The torque can thereby be transmitted to the drive shaft to start the internal combustion engine. For this purpose, the electric machine can be connected directly to the second traction means. Preferably, the electric machine is connected to the first traction means, wherein via a coupling of the first pinion with the second pinion torque can be transmitted from the first traction means to the second traction means. Thereby, that the transmission ratio between the first pulley and the first pinion is smaller than the transmission ratio between the second pulley and the second pinion, an increased torque can be introduced into the drive shaft of the second traction means compared to the first traction means, so that it is possible in particular high-torque internal combustion engines without further translation by the belt drive, especially when cold internal combustion engine to start. After the start (cold start) of the internal combustion engine, the drive shaft rotates at such a high speed that in normal operation, the centrifugal clutch can lock the first pulley to the drive shaft, so that due to the different gear ratios of the freewheel is constantly overhauled and opens. A braking of the drive shaft and / or unnecessary noise emissions by the second traction means are thereby avoided.

Ein derartiger Riementrieb eignet sich insbesondere für Start-Stopp-Anwendungen eines Kraftfahrzeugs und kann besonders einfach einen Warmstart der Brennkraftmaschine, insbesondere in einer Change-of-mind-Situation ermöglichen. Ferner ist es möglich im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine durch die elektrische Maschine ein zusätzliches Drehmoment einzuleiten, um beispielsweise kurzzeitig abgeforderte Spitzenmomente bereitstellen zu können („Boost-Betrieb“). Durch die Fliehkraftkupplung kann eine ausreichende Drehmomentübertragung zwischen der ersten Riemenscheibe und der Antriebswelle im Boost-Betrieb sichergestellt werden. Darüber hinaus kann bei gestarteter Brennkraftmaschine die elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um mit Hilfe der elektrischen Maschine speicherbare elektrische Energie zu erzeugen („Generatorbetrieb“). Das erste Zugmittel und/oder das zweite Zugmittel kann insbesondere als Riemen, Flachriemen, Keilriemen, Zahnriemen, Seil, Kette oder ähnliches ausgestaltet sein. Eine aktive Schaltaktorik zum Einstellen der verschiedenen Betriebsmodi ist nicht erforderlich und kann eingespart werden, wodurch sich ein konstruktiv einfacher Aufbau des Riementriebs ergibt.Such a belt drive is particularly suitable for start-stop applications of a motor vehicle and can particularly easily allow a warm start of the internal combustion engine, especially in a change-of-mind situation. Furthermore, it is possible during the operation of the internal combustion engine by the electric machine to introduce an additional torque to provide, for example, briefly requested peak moments can ("boost operation"). Due to the centrifugal clutch sufficient torque transmission between the first pulley and the drive shaft can be ensured in boost mode. In addition, when the internal combustion engine is started, the electric machine can be operated as a generator in order to generate storable electrical energy with the aid of the electric machine ("generator operation"). The first traction means and / or the second traction means can be configured in particular as a belt, flat belt, V-belt, toothed belt, rope, chain or the like. An active Schaltaktorik for setting the various operating modes is not required and can be saved, resulting in a structurally simple construction of the belt drive.

Der Freilauf kann als Klemmkörperfreilauf insbesondere in Umfangsrichtung zwischen einer der Antriebswelle zugeordneten Innenringfläche und einer der Riemenscheibe zugeordneten Außenringfläche verteilte schwenkbare Klemmkörper aufweisen. Die Klemmkörper können bei einer Relativdrehung der zweiten Riemenscheibe entgegen der Antriebsrichtung relativ zur Antriebswelle, das heißt wenn die Antriebswelle die zweite Riemenscheibe in Antriebsrichtung überholt oder die zweite Riemenscheibe bei stillstehender Antriebswelle entgegen der Antriebsrichtung dreht, einen Überholbetrieb ermöglichen, indem die Klemmkörper beispielsweise im gekippten Zustand an der Innenringfläche und/oder der Außenringfläche entlanggleiten. Bei einer Relativdrehung der zweiten Riemenscheibe entlang der Antriebsrichtung relativ zur Antriebswelle, das heißt wenn die zweite Riemenscheibe die Antriebswelle in Antriebsrichtung überholt, können die Klemmkörper in einen aufgerichteten Zustand verkippt werden, in dem die Klemmkörper die Innenringfläche mit der Außenringfläche verkeilen und die zweite Riemenscheibe mit der Antriebswelle sperren.The freewheel can have as a sprag freewheel, in particular in the circumferential direction between an inner ring surface assigned to the drive shaft and an outer ring surface assigned to the belt pulley, distributed pivotable clamping bodies. The clamping body can in a relative rotation of the second pulley against the drive direction relative to the drive shaft, that is when the drive shaft overhauled the second pulley in the drive direction or the second pulley rotates against the drive direction with stationary drive shaft, allow overtaking by the clamp body, for example, in the tilted state slide along the inner ring surface and / or the outer ring surface. In a relative rotation of the second pulley along the drive direction relative to the drive shaft, that is, when the second pulley overhauled the drive shaft in the drive direction, the clamping body can be tilted in an erected state in which the clamping body wedge the inner ring surface with the outer ring surface and the second pulley with Lock the drive shaft.

Die, insbesondere in Schließrichtung selbsthemmende, Fliehkraftkupplung kann mindestens ein Reibelement aufweisen, das insbesondere mit einem nach radial außen weisendem Reibbelag versehen sein kann, der an einer nach radial innen weisenden Innfläche der ersten Riemenscheibe einen reibschlüssigen Kontakt herstellen kann. Das Reibelement kann eine träge Masse aufweisen, die groß genug ist, um unter im Normalbetrieb auftretendem Fliehkrafteinfluss einen ausreichenden Reibschluss mit der ersten Riemenscheibe herzustellen, um die auftretenden Drehmomente übertragen zu können. Das Reibelement kann hierzu beispielsweise exzentrisch zu einer Drehachse der Antriebswelle gelenkig mit der Antriebswelle verbunden sein. Vorzugsweise ist das Reibelement mit einer Rückzugfeder verbunden, welche das Reibelement bei fehlender oder geringer Fliehkraft von der ersten Riemenscheibe wegzieht. Die Fliehkraftkupplung kann dadurch automatisch in einen Überholbetrieb überführt werden, in dem die Reibelemente inaktiv sind.The, in particular in the closing direction self-locking, centrifugal clutch may have at least one friction element, which may be provided in particular with a radially outwardly facing friction lining, which can make a frictional contact on a radially inwardly facing inner surface of the first pulley. The friction element may have an inertial mass which is large enough to produce a sufficient frictional engagement with the first pulley under the influence of centrifugal force which occurs during normal operation in order to be able to transmit the occurring torques. For this purpose, the friction element can, for example, be connected to the drive shaft in an articulated manner eccentrically to a rotational axis of the drive shaft. Preferably, the friction element is connected to a return spring, which pulls the friction element in the absence or low centrifugal force of the first pulley. The centrifugal clutch can thereby be automatically transferred to an overtaking operation, in which the friction elements are inactive.

Insbesondere weist das erste Ritzel einen größeren Nenndurchmesser als das zweite Ritzel auf. Vorzugsweise ist der Nenndurchmesser des zweiten Ritzels kleiner als der Nenndurchmesser der zweiten Riemenscheibe. Dadurch kann mit Hilfe des zweiten Ritzels im Starterbetrieb leicht eine Untersetzung vom treibenden zweiten Ritzel zur angetriebenen zweiten Riemenscheibe erreicht werden, um ein entsprechend erhöhtes Drehmoment über die zweite Riemenscheibe in die Antriebswelle einzuleiten.In particular, the first pinion has a larger nominal diameter than the second pinion. Preferably, the nominal diameter of the second pinion is smaller than the nominal diameter of the second pulley. As a result, a reduction from the driving second pinion to the driven second pulley can be easily achieved with the aid of the second pinion in the starter operation to initiate a correspondingly increased torque on the second pulley in the drive shaft.

Vorzugsweise weist die erste Riemenscheibe einen kleineren oder einen im Wesentlichen gleichen Nenndurchmesser als die zweite Riemenscheibe auf. Wenn die zweite Riemenscheibe eine größeren Nenndurchmesser als die erste Riemenscheibe aufweist, kann über das zweite Zugmittel ein höheres Übersetzungsverhältnis erreicht werden als über das erste Zugmittel. Bei im Wesentlichen gleich großen Riemenscheiben können die erste Riemenscheibe und die zweite Riemenscheibe schalenartig aufeinander zu gerichtet sein, um den Klemmkörperfeilauf, die Fliehkraftkupplung, Drehschwingungsdämpfer und/oder Lagerelemente zwischen sich abzudecken und vor Verschmutzung zu schützen.Preferably, the first pulley has a smaller or substantially the same nominal diameter as the second pulley. If the second pulley has a larger nominal diameter than the first pulley, a higher transmission ratio can be achieved via the second traction means than via the first traction means. With substantially equal sized pulleys, the first pulley and the second pulley may be cupped toward each other to cover and protect the sprag, centrifugal clutch, torsional vibration and / or bearing elements therebetween.

Besonders bevorzugt ist das zweite Zugmittel als Zahnriemen ausgestaltet. Der Zahnriemen kann insbesondere quer zur Antriebsrichtung verlaufende Zähne aufweisen, die in entsprechende Zahnzwischenräume der zweiten Riemenscheibe und/oder des zweiten Ritzels eingreifen können. Dadurch kann das zweite Zugmittel besonders hohe Drehmomente übertragen ohne durchzurutschen. Die Spreizung zwischen der zweiten Riemenscheibe und dem zweiten Ritzel kann dadurch besonders hoch gewählt werden, so dass sich eine besonders große Übersetzung von der zweiten Riemenscheibe zum zweiten Ritzel beziehungsweise eine besonders starke Untersetzung von dem zweiten Ritzel zur zweiten Riemenscheibe einstellen lässt. Vorzugsweise ist das erste Zugmittel als Poly-V-Riemen ausgestaltet. Particularly preferably, the second traction means is designed as a toothed belt. The toothed belt may in particular have teeth extending transversely to the drive direction, which teeth may engage in corresponding tooth spaces between the second pulley and / or the second pinion. As a result, the second traction means transmit particularly high torques without slipping. The spread between the second pulley and the second pinion can thereby be particularly high, so that it is possible to set a particularly large ratio of the second pulley to the second pinion or a particularly strong reduction of the second pinion to the second pulley. Preferably, the first traction means is designed as a poly-V belt.

Insbesondere ist das erste Ritzel mit dem zweiten Ritzel drehfest verbunden. Dies ermöglicht eine Zwangskoppelung des ersten Zugmittels mit dem zweiten Zugmittel über die miteinander verbundenen Ritzel des Nebenaggregats. Zusätzlich oder alternativ kann das zweite Ritzel über einen Freilauf mit dem ersten Ritzel verbunden sein, so dass nur bei einer Drehung des ersten Ritzels in Antriebsrichtung das zweite Ritzel mit dem ersten Ritzel, insbesondere für den Starterbetrieb, gesperrt und bei einer Drehung des ersten Ritzels entgegen der Antriebsrichtung, insbesondere für den Standklimatisierungsbetrieb, gelöst ist.In particular, the first pinion is rotatably connected to the second pinion. This allows a forced coupling of the first traction means with the second traction means via the interconnected pinion of the auxiliary unit. Additionally or alternatively, the second pinion can be connected via a freewheel with the first pinion, so that only upon rotation of the first pinion in the drive direction, the second pinion with the first pinion, in particular for the starter operation, locked and opposite to a rotation of the first pinion the drive direction, in particular for the stationary air conditioning operation, is solved.

Vorzugsweise ist über das erste Zugmittel eine elektrische Maschine, insbesondere ein Startergenerator, angebunden. Insbesondere ist die elektrische Maschine ausschließlich über das erste Zugmittel angebunden. Es ist nicht erforderlich über das zweite Zugmittel einen Reib- und/oder Formschluss mit der elektrischen Maschine herbeizuführen. Durch eine direkte Anbindung der elektrischen Maschine an das erste Zugmittel kann mit einem hohen Wirkungsgrad ein Boost-Betrieb und ein Generatorbetrieb ermöglicht werden.Preferably, an electric machine, in particular a starter generator, is connected via the first traction means. In particular, the electric machine is connected exclusively via the first traction means. It is not necessary to bring about the second traction means a frictional and / or positive connection with the electric machine. By a direct connection of the electric machine to the first traction means can be made possible with a high efficiency, a boost operation and a generator operation.

Besonders bevorzugt steht die Fliehkraftkupplung oberhalb einer definierten Schwelldrehzahl der Antriebswelle reibschlüssig mit der ersten Riemenscheibe in Kontakt, wobei die Schwelldrehzahl vorzugsweise oberhalb einer Startdrehzahl der Antriebswelle zum Starten einer mit der Antriebswelle verbundenen Brennkraftmaschine und/oder unterhalb einer Leerlaufdrehzahl der mit der Antriebswelle verbundenen Brennkraftmaschine liegt. Die Schwelldrehzahl ist insbesondere derart gewählt, dass unterhalb der Schwelldrehzahl der Freilauf, insbesondere im Starterbetrieb, eine ausreichende Koppelung der zweiten Riemenscheibe mit der Antriebswelle bereitstellt. Hierzu wird insbesondere eine Schwelldrehzahl eingestellt, die zwischen der Startdrehzahl und der Leerlaufdrehzahl liegt, so dass erst mit Start der Brennkraftmaschine und einer hinreichend schnellen Drehung der Antriebswelle in Antriebsrichtung ein Reibschluss zwischen der Fliehkraftkupplung und der ersten Riemenscheibe herbeigeführt wird, der auch schon bei der Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine eine ausreichende Drehmomentübertragung ermöglicht.Particularly preferably, the centrifugal clutch is above a defined threshold speed of the drive shaft frictionally in contact with the first pulley, wherein the threshold speed is preferably above a starting speed of the drive shaft for starting an internal combustion engine connected to the drive shaft and / or below an idling speed of the internal combustion engine connected to the drive shaft. The threshold speed is chosen in particular such that below the threshold speed of the freewheel, in particular during starter operation, provides a sufficient coupling of the second pulley with the drive shaft. For this purpose, in particular, a threshold speed is set, which is between the starting speed and the idle speed, so that only with start of the engine and a sufficiently fast rotation of the drive shaft in the drive direction, a frictional engagement between the centrifugal clutch and the first pulley is brought about, even at idle speed the internal combustion engine allows sufficient torque transmission.

Die Erfindung betrifft ferner einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, einer von der Brennkraftmaschine antreibbaren Antriebswelle und einem mit der Antriebswelle verbundenen Riementrieb, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, zum Betrieb von Nebenaggregaten. Durch den Riementrieb ist der konstruktive Aufbau des Antriebsstrangs zur Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs vereinfacht.The invention further relates to a drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine, a drive shaft drivable by the internal combustion engine and a belt drive connected to the drive shaft, which can be formed and developed as described above, for the operation of ancillary components. Due to the belt drive, the structural design of the drive train for the realization of a stationary air conditioning operation is simplified.

Insbesondere ist die zweite Riemenscheibe über ein erstes Lager und ein zweites Lager an der Antriebswelle gelagert, wobei zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager der Freilauf angeordnet ist. Der Freilauf kann insbesondere durch das erste Lager und das zweite Lager in axialer Richtung fixiert sein. Der Freilauf kann mit den Lagern eine gemeinsame Lagereinheit ausbilden, die eine im Wesentlichen verkippfreie Lagerung der zweiten Riemenscheibe an der Antriebswelle ermöglicht. Ferner kann der Freilauf durch die Lager bzw. die Lagerdichtungen vor Verschmutzung geschützt sein.In particular, the second pulley is mounted on the drive shaft via a first bearing and a second bearing, wherein between the first bearing and the second bearing of the freewheel is arranged. The freewheel can be fixed in particular by the first bearing and the second bearing in the axial direction. The freewheel can form a common bearing unit with the bearings, which allows a substantially tilt-free mounting of the second pulley on the drive shaft. Furthermore, the freewheel can be protected from contamination by the bearings or the bearing seals.

Vorzugsweise ist ein Kurbelwellentilger, insbesondere ein Gummitilger, mit der Antriebswelle verbunden. Durch den Kurbelwellentilger können durch die motorische Verbrennung der Brennkraftmaschine verursachte Schwingungen der Antriebswelle zum Schutz der Kurbelwelle gedämpft und/oder getilgt werden. Der Kurbelwellentilger kann insbesondere soweit in axialer Richtung in die zweite Riemenscheibe hineinragen, dass der Kurbelwellentilger den Freilauf in axialer Richtung zumindest teilweise, vorzugsweise ganz, überdeckt und radial außerhalb zum Klemmkörperfreilauf angeordnet ist. Der durch die zweite Riemenscheibe bereitgestellte Bauraum kann dadurch zumindest teilweise von dem Kurbelwellentilger genutzt werden, so dass der Bauraumbedarf in axialer Richtung gering gehalten werden kann.Preferably, a Kurbelwellentilger, in particular a rubber seal, connected to the drive shaft. By means of the crankshaft absorber, vibrations of the drive shaft caused by the engine combustion of the internal combustion engine can be damped and / or wiped out to protect the crankshaft. The Kurbelwellentilger can protrude particularly far in the axial direction in the second pulley that the Kurbelwellentilger the freewheel in the axial direction at least partially, preferably completely, covered and is arranged radially outside the sprag freewheel. The space provided by the second pulley space can thereby be used at least partially by the Kurbelwellentilger, so that the space requirement in the axial direction can be kept low.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Klimakompressors, bei dem das Nebenaggregat mit einem Riementrieb, der wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildet sein kann, verbunden ist, wobei das Nebenaggregat bei einer stillstehenden Antriebswelle mit Hilfe einer elektrischen Maschine, insbesondere Startergenerator, entgegen der Antriebsrichtung angetrieben wird. Durch den Riementrieb ist der konstruktive Aufbau zur Realisierung eines Standklimatisierungsbetriebs vereinfacht. Das Verfahren kann insbesondere wie vorstehend anhand des Riementriebs erläutert aus- und weitergebildet sein.The invention further relates to a method for operating an auxiliary unit of a motor vehicle, in particular an air conditioning compressor, in which the auxiliary unit is connected to a belt drive, which can be trained and developed as described above, wherein the auxiliary unit with a stationary drive shaft by means of an electric Machine, in particular starter generator, is driven against the drive direction. By the belt drive, the structural design for the realization of a stationary air conditioning operation is simplified. The method may in particular like explained above with reference to the belt drive and be further developed.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele exemplarisch erläutert, wobei die nachfolgend dargestellten Merkmale sowohl jeweils einzeln als auch in Kombination einen Aspekt der Erfindung darstellen können. Es zeigen:The invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings with reference to preferred embodiments, wherein the features shown below, both individually and in combination may represent an aspect of the invention. Show it:

1: eine schematische Prinzipdarstellung eines Riementriebs, 1 : a schematic diagram of a belt drive,

2: eine schematische seitliche Schnittansicht des Riementriebs aus 1, 2 : A schematic side sectional view of the belt drive from 1 .

3: eine schematische Prinzipdarstellung des Riementriebs aus 1 im Standklimatisierungsbetrieb, 3 : A schematic diagram of the belt drive from 1 in stationary air conditioning operation,

4: eine schematische seitliche Schnittansicht des Riementriebs aus 3, 4 : A schematic side sectional view of the belt drive from 3 .

5: eine schematische Prinzipdarstellung des Riementriebs aus 1 im Starterbetrieb, 5 : A schematic diagram of the belt drive from 1 in starter mode,

6: eine schematische seitliche Schnittansicht des Riementriebs aus 5, 6 : A schematic side sectional view of the belt drive from 5 .

7: eine schematische Prinzipdarstellung des Riementriebs aus 1 im Generator- oder Boostbetrieb und 7 : A schematic diagram of the belt drive from 1 in generator or boost mode and

8: eine schematische seitliche Schnittansicht des Riementriebs aus 7. 8th : A schematic side sectional view of the belt drive from 7 ,

Der in 1 und 2 dargestellte Riementrieb 10 weist eine von einer Antriebswelle 12 antreibbare erste Riemenscheibe 14 und eine von einer Antriebswelle 12 antreibbare zweite Riemenscheibe 16 auf. Mit der Antriebswelle 12 ist ein als Gummitilger ausgestalteter Kurbelwellentilger 18 verbunden, um schädliche Schwingungen der Antriebswelle 12 zu dämpfen bzw. zu tilgen. Die erste Riemenscheibe 14 ist über ein Wälzlager 20 relativ drehbar an der Antriebswelle 12 abgestützt, wobei nach einem Start einer mit der Antriebswelle 12 verbundenen Brennkraftmaschine nach Erreichen einer Startdrehzahl mit Hilfe einer mit der Antriebswelle 12 verbundenen Fliehkraftkupplung 22 ein Reibschluss zwischen der Antriebswelle 12 und der ersten Riemenscheibe 14 hergestellt werden kann. Hierzu weist die Fliehkraftkupplung 22 Reibelemente 24 auf, die unter Fliehkrafteinfluss von radial innen her reibschlüssig an der ersten Riemenscheibe 14 anliegen können. Bei geschlossener Fliehkraftkupplung 22 kann ein von der Antriebswelle 12 bereit gestelltes Drehmoment über die erste Riemenscheibe 14 an ein als Poly-V-Riemen ausgestaltetes erstes Zugmittel 26 übertragen werden, um ein als Klimakompressor ausgestaltetes Nebenaggregat 28 über ein erstes Ritzel 30 antreiben zu können. Über das erste Zugmittel 26 kann eine als Startergenerator ausgestaltete elektrische Maschine 32 angebunden sein. Mit Hilfe von Umlenkrollen 34 kann der Umschlingungswinkel des ersten Zugmittels 26 an der elektrischen Maschine 32 und/oder am Nebenaggregat 28 erhöht werden und/oder eine Vorspannung des ersten Zugmittels 26 eingestellt werden.The in 1 and 2 shown belt drive 10 has one of a drive shaft 12 drivable first pulley 14 and one of a drive shaft 12 drivable second pulley 16 on. With the drive shaft 12 is designed as a rubber stirrer Kurbelwellentilger 18 connected to harmful vibrations of the drive shaft 12 to dampen or to eradicate. The first pulley 14 is about a rolling bearing 20 relatively rotatable on the drive shaft 12 supported, wherein after a start one with the drive shaft 12 connected internal combustion engine after reaching a starting speed using a with the drive shaft 12 connected centrifugal clutch 22 a frictional engagement between the drive shaft 12 and the first pulley 14 can be produced. For this purpose, the centrifugal clutch 22 friction 24 on, under the influence of centrifugal force from the inside radially frictionally engaged on the first pulley 14 can be present. With closed centrifugal clutch 22 can be one of the drive shaft 12 provided torque over the first pulley 14 to a designed as a poly-V-belt first traction means 26 be transmitted to a designed as an air compressor accessory 28 over a first pinion 30 to be able to drive. About the first traction device 26 can be designed as a starter generator electrical machine 32 be connected. With the help of pulleys 34 can the wrap angle of the first traction device 26 on the electric machine 32 and / or on the accessory 28 be increased and / or a bias of the first traction means 26 be set.

Die zweite Riemenscheibe 16 ist über einen Klemmkörperfreilauf 40 mit der Antriebswelle 12 koppelbar. Der Freilauf 40 ist hierzu zwischen einem ersten Lager 36 und einem zweiten Lager 38 angeordnet, welche die zweite Riemenscheibe 16 an der Antriebswelle 12 lagern. Der Kurbelwellentilger 18 ist radial außerhalb zu den Lagern 36, 38 und dem Freilauf 40 auf axialer Höhe des Freilaufs 40 angeordnet. Mit der zweiten Riemenscheibe 16 wirkt ein als Zahnriemen ausgestaltetes zweites Zugmittel 42 zusammen, das über ein drehfest mit dem ersten Ritzel 30 verbundenes zweites Ritzel 44 zusammenwirkt. Das zweite Ritzel 44 weist einen kleineren Nenndurchmesser als das erste Ritzel 30 auf, so dass sich bei im Wesentlichen gleich großen Riemenscheiben 14, 16 mit dem zweiten Zugmittel 42 ein größeres Übersetzungsverhältnis als mit dem ersten Zugmittel 26 realisiert ist.The second pulley 16 is via a sprag freewheel 40 with the drive shaft 12 coupled. The freewheel 40 is this between a first camp 36 and a second camp 38 arranged, which the second pulley 16 on the drive shaft 12 to store. The crankshaft killer 18 is radially outside to the bearings 36 . 38 and the freewheel 40 at the axial height of the freewheel 40 arranged. With the second pulley 16 acts as a toothed belt designed second traction means 42 together, about a rotation with the first pinion 30 connected second pinion 44 interacts. The second pinion 44 has a smaller nominal diameter than the first pinion 30 on, so with substantially equal sized pulleys 14 . 16 with the second traction means 42 a larger gear ratio than with the first traction means 26 is realized.

Im in 3 und 4 dargestellten Standklimatisierungsbetrieb des Riementriebs 10 steht die Antriebswelle 12 still, während das erste Zugmittel 26 von der elektrischen Maschine 32 entgegen der normalen Antriebsrichtung angetrieben wird. Über das erste Zugmittel 26 kann das als Klimakompressor ausgestaltete Nebenaggregat 28 auch bei ausgeschalteter Brennkraftmaschine angetrieben werden. Da die Antriebswelle 12 im Standklimatisierungsbetrieb stillsteht, wirkt keine Fliehkraft auf die Reibelemente 24 der Fliehkraftkupplung 22, so dass das erste Zugmittel 26 im Standklimatisierungsbetrieb nicht durch die Fliehkraftkupplung 22 gebremst wird. Gleichzeitig befindet sich der Freilauf 40 in dieser Situation im Überholzustand, so dass die stillstehende Antriebswelle 12 auch nicht über das zweite Zugmittel 42 das Nebenaggregat 28 bremsen kann. Im in 3 and 4 illustrated stationary air conditioning operation of the belt drive 10 is the drive shaft 12 quiet while the first traction means 26 from the electric machine 32 is driven against the normal drive direction. About the first traction device 26 can be configured as air conditioning compressor accessory 28 be driven even when the engine is switched off. Because the drive shaft 12 resting in stationary air conditioning operation, no centrifugal force acts on the friction elements 24 the centrifugal clutch 22 so that the first traction means 26 in stationary air conditioning operation not by the centrifugal clutch 22 is slowed down. At the same time is the freewheel 40 in this situation in the overhaul state, leaving the stationary drive shaft 12 not even on the second traction device 42 the accessory 28 can brake.

Im in 5 und 6 dargestellten Starterbetrieb des Riementriebs 10 treibt die elektrische Maschine 32 das erste Zugmittel 26 in Antriebsrichtung an. Die Drehzahl der Antriebswelle 12 reicht noch nicht aus, dass die Fliehkraftkupplung 22 schließt, so dass eine Drehmomentübertragung zwischen der ersten Riemenscheibe 14 und der Antriebswelle 12 noch nicht erfolgt. Durch die Koppelung des ersten Ritzels 30 mit dem zweiten Ritzel 44 treibt die elektrische Maschine 32 gleichzeitig das zweite Zugmittel 42 in Antriebsrichtung an. Da die zweite Riemenscheibe 16 dadurch in Antriebsrichtung schneller dreht als die Antriebswelle 12 sperrt der Freilauf 40, so dass zwischen der zweiten Riemenscheibe 16 und der Antriebswelle 12 ein Drehmoment übertragen werden kann, um die Brennkraftmaschine zu starten. Im in 5 and 6 illustrated starter operation of the belt drive 10 drives the electric machine 32 the first traction device 26 in the drive direction. The speed of the drive shaft 12 is not enough that the centrifugal clutch 22 closes, allowing a torque transfer between the first pulley 14 and the drive shaft 12 not happened yet. By coupling the first pinion 30 with the second pinion 44 drives the electric machine 32 at the same time the second traction means 42 in the drive direction. Because the second pulley 16 thereby faster in the drive direction than the drive shaft 12 locks the freewheel 40 so that between the second pulley 16 and the drive shaft 12 a torque can be transmitted to start the engine.

Nach dem Start der Brennkraftmaschine ist die Drehzahl der Antriebswelle 12 hoch genug, dass die Fliehkraftkupplung 22 einen Reibschluss zwischen der Antriebswelle 12 und der ersten Riemenscheibe 14 herbeiführt, wie in 7 und 8 dargestellt. In diesem Betriebszustand kann auch ein Generatorbetrieb oder ein Boost-Betrieb vorgenommen werden. Aufgrund der unterschiedlichen Übersetzung für das erste Zugmittel 26 und für das zweite Zugmittel 42 wird der Freilauf 40 im Normalbetrieb, im Generatorbetrieb und im Boost-Betrieb ständig überholt, so dass der Freilauf 40 öffnet.After the start of the engine, the speed of the drive shaft 12 high enough that the centrifugal clutch 22 a frictional engagement between the drive shaft 12 and the first pulley 14 brought about, as in 7 and 8th shown. In this operating state, a generator operation or a boost operation can be made. Due to the different translation for the first traction means 26 and for the second traction means 42 becomes the freewheel 40 in normal operation, in generator mode and in boost mode constantly overhauled, so that the freewheel 40 opens.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Riementrieb belt drive
1212: Antriebswelle drive shaft
1414: erste Riemenscheibe first pulley
1616: zweite Riemenscheibe second pulley
1818: Kurbelwellentilger crankshaft damper
2020: Wälzlager roller bearing
2222: Fliehkraftkupplung centrifugal clutch
2424: Reibelement friction
2626: erstes Zugmittel first traction means
2828: Nebenaggregat accessory
3030: erstes Ritzel first pinion
3232: elektrische Maschine electric machine
3434: Umlenkrolle idler pulley
3636: erstes Lager first camp
3838: zweites Lager second camp
4040: Freilauf freewheel
4242: zweites Zugmittel second traction means
4444: zweites Ritzel second pinion

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10148961 A1 [0002]

Claims

Belt drive for connection to a drive shaft ( 12 ), with one with the drive shaft ( 12 ) couplable first pulley ( 14 ), a centrifugal clutch ( 22 ) for jamming the first pulley ( 14 ) with the drive shaft ( 12 ) upon rotation of the drive shaft ( 12 ), one with the first pulley ( 14 ) cooperating first traction means ( 26 ) for transmitting a torque, one via a first pinion ( 30 ) with the first traction means ( 26 ) cooperable accessory ( 28 ), in particular air conditioning compressor of an air conditioning system of a motor vehicle, one with the drive shaft ( 12 ) coupled second pulley ( 16 ), a freewheel ( 40 ) for connecting the second pulley ( 16 ) with the drive shaft ( 12 ) upon rotation of the second pulley ( 16 ) in the drive direction relative to the drive shaft ( 12 ) and one with the second pulley ( 16 ) cooperating second traction means ( 42 ) for transmitting a torque, wherein the auxiliary unit ( 28 ) via a second pinion ( 44 ) with the second traction means ( 42 ) is cooperable, wherein a transmission ratio between the first pulley ( 14 ) and the first pinion ( 30 ) smaller than a transmission ratio between the second pulley ( 16 ) and the second pinion ( 44 ).

Belt drive according to claim 1, characterized in that the first pinion ( 30 ) has a larger nominal diameter than the second pinion ( 44 ) having.

Belt drive according to claim 1 or 2, characterized in that the first pulley ( 14 ) has a smaller or substantially the same nominal diameter as the second pulley ( 16 ) having.

Belt drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the second traction means ( 42 ) is designed as a toothed belt.

Belt drive according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first pinion ( 30 ) with the second pinion ( 44 ) is rotatably connected.

Belt drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that via the first traction means ( 26 ) an electric machine ( 32 ), in particular a starter generator, is connected.

Belt drive according to one of claims 1 to 6, characterized in that the centrifugal clutch ( 22 ) above a defined threshold speed of the drive shaft ( 12 ) frictionally engaged with the first pulley ( 14 ) is in contact, wherein the threshold speed is preferably above a starting speed of the drive shaft ( 12 ) for starting one with the drive shaft ( 12 ) connected to the internal combustion engine and / or below an idle speed of the drive shaft ( 12 ) Connected internal combustion engine is located.

Drive train for a motor vehicle having an internal combustion engine, a drive shaft which can be driven by the internal combustion engine ( 12 ) and one with the drive shaft ( 12 ) connected belt drive ( 10 ) according to one of claims 1 to 7 for the operation of ancillary units ( 28 ).

Drive train according to claim 8, characterized in that the second pulley ( 16 ) about a first bearing ( 36 ) and a second warehouse ( 38 ) on the drive shaft ( 12 ), wherein between the first bearing ( 36 ) and the second bearing ( 38 ) the freewheel ( 40 ) is arranged.

Method for operating an auxiliary unit ( 28 ) of a motor vehicle, in particular an air conditioning compressor, in which the accessory ( 28 ) via a belt drive ( 10 ) is connected according to one of claims 1 to 7, wherein the auxiliary unit ( 28 ) at a stationary drive shaft ( 12 ) by means of an electric machine ( 32 ), in particular starter generator, is driven counter to the drive direction.