DE102012210414B4

DE102012210414B4 - Riemenspannanordnung für ein Maschinensystem mit einer Motor-Generator-Einheit

Info

Publication number: DE102012210414B4
Application number: DE102012210414.3A
Authority: DE
Inventors: Eric D. Staley; William C. Deneszczuk; Paul J. Mc Vicar
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2015-02-12
Anticipated expiration: 2032-06-21
Also published as: US20120318589A1; DE102012210414A1; CN102840289A

Abstract

Ein System zum Aufrechterhalten von Spannung in einem Antriebsriemen umfasst einen ersten Riemenspanner, der eine erste Riemenscheibe umfasst, die an einen ersten Hebelarm montiert ist, und einen zweiten Riemenspanner, der eine zweite Riemenscheibe umfasst, die an einen zweiten Hebelarm montiert ist. Der erste Riemenspanner ist ausgestaltet und angeordnet, um die erste Riemenscheibe gegen den Antriebsriemen an einer ersten Stelle auf dem Riemenweg vorzuspannen, die einem Weggehen des Antriebsriemens von einer Riemenscheibe folgt, und um dadurch die Spannung an dem Antriebsriemen während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi der Motor-Generator-Einheit aufrechtzuerhalten. Der zweite Riemenspanner ist ausgestaltet und angeordnet, um die zweite Riemenscheibe gegen den Antriebsriemen an einer zweiten Stelle vor einer Annäherung des Antriebsriemens zu der Riemenscheibe hin vorzuspannen, und somit die Spannung an dem Antriebsriemen an der zweiten Stelle während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi aufrechtzuerhalten.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Brennkraftmaschinen und genauer Maschinennebenaggregatantriebe für BAS-Antriebsstrangsysteme und Antriebsriemenspanner für BAS-Antriebsstrangsysteme. Insbesondere betrifft die Erfindung ein System zum Aufrechterhalten von Spannung in einem Antriebsriemen eines BAS-Antriebsstrangs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie aus der DE 198 49 886 A1 bekannt.
HINTERGRUND
Antriebsstrangsysteme mit riemengetriebenem Startergenerator (”BAS”) (nachstehend als ”BAS-Antriebsstränge” bezeichnet) für Hybridfahrzeuge unterscheiden sich von herkömmlichen, nicht-hybriden Antriebsstrangsystemen. In BAS-Antriebssträngen ist die Maschinenkurbelwelle (d. h. die Ausgangswelle) nicht die alleinige Quelle für Leistung (d. h. Drehmoment), die verwendet wird, um den Antriebsriemen längs seines Weges zu ziehen. In BAS-Antriebssträngen kann eine Anzahl von Betriebsmodi angewandt werden, und Leistung zum Antreiben des Riemens kann nicht nur durch die Maschine, sondern auch durch eine Motor-Generator-Einheit (MGU) zugeführt werden. Wenn ein BAS-Antriebsstrang zwischen Betriebsmodi übergeht, ändert sich in der Regel die Riemenspannung an verschiedenen Stellen entlang des Riemenweges. Diese Änderungen der Spannung verursachen eine Anzahl von Problemen für Konstrukteure von BAS-Antriebssträngen.
So wie sie hierin verwendet werden, beziehen sich die Begriffe angetrieben und antreiben auf Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Systemkomponenten und dem Antriebsriemen. Diese Wechselwirkungen umfassen in der Regel den Eingriff des Antriebsriemens mit einer Riemenscheibe, die mit einer Welle der Komponente gekoppelt ist. Jede der Komponenten ist in der Regel ausgestaltet, um sich in einer einzigen Betriebsrichtung zu drehen, und wenn der Antriebsriemen wirkt, um dieser Drehung der Riemenscheibe entgegenzuwirken (d. h. ein Drehmoment auf die Riemenscheibe in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich die Riemenscheibe dreht, aufbringt), dann spricht man davon, dass die Riemenscheibe (und die Komponente, die mit der Riemenscheibe gekoppelt ist) den Riemen antreibt. Wenn der Antriebsriemen wirkt, um die Drehung der Riemenscheibe zu verstärken (d. h. ein Drehmoment auf die Riemenscheibe in der gleichen Richtung, in der sich die Riemenscheibe dreht, aufbringt), dann spricht man davon, dass die Riemenscheibe (d. h. die Komponente, die mit der Riemenscheibe gekoppelt ist) durch den Antriebsriemen angetrieben wird.
Es ist anzumerken, dass das Ausmaß, zu dem ein Antriebsriemen ein Drehmoment auf eine Riemenscheibe aufbringt, direkt mit der Differenz zwischen der Spannung in dem Antriebsriemen, wenn er sich der Riemenscheibe nähert, und der Spannung in dem Antriebsriemen, wenn er die Riemenscheibe verlässt, in Beziehung steht. Wenn ein besondere Komponente durch einen Riemen angetrieben wird, ist die Spannung in dem Riemen, wenn er die Riemenscheibe verlässt, größer als die Spannung in dem Riemen, wenn er sich der Riemenscheibe annähert, was zu der Aufbringung eines Nettodrehmoments auf die Riemenscheibe in der gleichen Richtung, in der sich die Riemenscheibe dreht, führt (d. h. tendiert, die Drehung der Riemenscheibe zu verstärken). Wenn eine besondere Komponente arbeitet, um den Riemen anzutreiben, ist die Spannung in dem Riemen, wenn er die Riemenscheibe verlässt, niedriger als die Spannung in dem Riemen, wenn er sich der Riemenscheibe annähert, was zu der Aufbringung eines Nettodrehmoments auf die Riemenscheibe in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung, in der sich die Riemenscheibe dreht, führt (d. h. tendiert, der Drehung der Riemenscheibe entgegenzuwirken).
In einem herkömmlichen Betriebsmodus liefert eine Maschine eines BAS-Antriebsstrangs Leistung durch ihre Kurbelwelle (d. h. Ausgangswelle), wobei ein Drehmoment auf ihre verbundene Riemenscheibe aufgebracht wird. Die Riemenscheibe zieht den Antriebsriemen längs seines Riemenweges, wodurch der Riemen der Riemenscheibe ein Drehmoment entgegengesetzt zu dem Drehmoment, das von der Kurbelwelle abgegeben wird, auferlegt. Im stationären Betrieb ist das Drehmoment, das durch die Ausgangswelle auf die Riemenscheibe aufgebracht wird, gleich dem Drehmoment, das durch den Riemen, auf die Riemenscheibe aufgebracht wird, und Leistung, die von der Maschine auf den Riemen übertragen wird, ist annähernd proportional zu dem Produkt aus der Riemenscheibendrehzahl und der Differenz der Riemenspannung auf den zwei Seiten der Riemenscheibe. Wenn der Riemen längs seines Weges durch die Komponenten des BAS-Antriebsstrangs (z. B. den Starter-Generator, einen Klimaanlagenkompressor, eine Servolenkpumpe und eine Motor-Generator-Einheit (”MGU”)) wandert, steht der Riemen mit einer Riemenscheibe, die mit einer Welle jeder Komponente gekoppelt ist, in Eingriff, wodurch er mit den Komponenten wechselwirkt und Leistung auf eine jede davon überträgt. Wenn Leistung übertragen wird, wirkt Spannung in dem Riemen, um die Drehung jeder Komponente zu verstärken.
In diesem herkömmlichen Betriebsmodus ist es die Maschine, die den Riemen antreibt, und es ist der Riemen, der die restlichen Komponenten, wie etwa die MGU, die elektrische Leistung erzeugen kann, antreibt. Daher arbeitet in diesem Modus die Riemenscheibe, die mit der Maschinenausgangswelle gekoppelt ist, als eine antreibende Riemenscheibe, und die Riemenscheiben, die mit jeder der Komponenten in dem System gekoppelt sind, arbeiten als angetriebene Riemenscheiben. Wenn zusätzlich der Nebenaggregat-Antriebsriemen eine Kraft aufbringt, um die Riemenscheibe jeder zusätzlichen Komponente zu drehen und dadurch mechanische Leistung an diese Komponente abzugeben, fügt jede angetriebene Komponente dem Riemen derart Spannung hinzu, dass die Spannung in dem Riemen, wenn er jede angetriebene Komponente verlässt, die Spannung in dem Riemen übersteigt, wenn er sich dieser angetriebenen Komponente annähert. Dementsprechend ist die Spannung in dem Riemen am geringsten, wenn er sich der ersten angetriebenen Komponente in einer Reihe von angetriebenen Komponenten annähert, unmittelbar im Anschluss an das Weggehen des Riemens von der antreibenden Riemenscheibe. Ähnlich ist die Spannung in dem Riemen am größten, wenn er sich der antreibenden Riemenscheibe annähert, unmittelbar im Anschluss an das Weggehen des Riemens von der letzten angetriebenen Komponente in einer Reihe von angetriebenen Komponenten.
In einem Verstärkungs- oder Hybridbetriebsmodus kann die MGU anstatt durch den Riemen angetrieben zu werden, derart betrieben werden, dass sie die Maschine beim Antreiben des Riemens unterstützt, wodurch Leistung zum Antreiben der anderen Nebenaggregate hinzugefügt wird. In diesem Modus kann die MGU auf gespeicherte Energie (z. B. elektrische Energie von einer Batterie) zugreifen und verbrauchen, um die Leistung zu erzeugen und somit zu helfen, den Riemen anzutreiben. In diesem Modus kann mechanische Leistung, die durch die MGU an den Riemen abgegeben wird, ausreichend sein, um alle anderen Nebenaggregate derart mit Leistung zu beaufschlagen, dass das an der Maschinenausgangswelle aufgebrachte Drehmoment neutral ist und sich daher die Spannung in dem Riemen nicht ändert, wenn er mit der Ausgangswellen-Riemenscheibe wechselwirkt.
In Verstärkungs- oder Startmodi kann mechanische Leistung, die durch die MGU an den Riemen abgegeben wird, nicht nur zum Antreiben der Nebenaggregate ausreichend sein, sondern auch, um zusätzliche Leistung zu liefern und somit beim Andrehen der Maschine zu helfen (z. B. zum Starten der Maschine oder zum Erhöhen der Leistung, die durch die Kurbelwelle an ein Ausgangsgetriebe, wie etwa für ein Fahrzeug, abgegeben wird). In derartigen Verstärkungs- oder Startmodi, wird die MGU betrieben, um den Riemen anzutreiben, und der Riemen hilft, die Maschine anzutreiben. Dementsprechend wird in Verstärkungs- oder Startmodi die Riemenscheibe, die mit der Ausgangswelle der Maschine gekoppelt ist, durch den Riemen angetrieben, so dass die Spannung in dem Riemen, der die Ausgangswellen-Riemenscheibe verlässt, die Spannung in dem Riemen, wenn er sich der Ausgangswellen-Riemenscheibe annähert, übersteigt.
Wie es oben besprochen wurde, ist die Spannung in dem Antriebsriemen, wenn er sich einer angetriebenen Komponente annähert, kleiner als die Spannung in dem Antriebsriemen, wenn er die Komponente verlässt. Diese Bereiche unterschiedlicher Spannung in dem Riemen werden im Allgemeinen als straffe und schlaffe Seiten bezeichnet, die jeder Riemenscheibe zugeordnet sind, wobei die schlaffe Seite die Seite mit relativ wenig Spannung ist. Da jede Komponente Spannung beiträgt, treten Bereiche unterschiedlicher Riemenspannung längs des Weges des Riemens auf. Dementsprechend kann es sein, dass in derartigen Systemen ein oder mehrere Riemenspanner erforderlich sind. Zusätzlich werden häufig Zwischenriemenscheiben verwendet, um Antriebsriemenspannen zu verkürzen und somit das Potenzial dafür, dass sich Durchhang in dem Antriebsriemen entwickelt, zu minimieren.
Aus obiger Diskussion ist festzustellen, dass die Verteilung von Spannung an verschiedenen Stellen auf dem Weg eines Antriebsriemens von dem Modus/den Modi anhängt, in welchen die Komponenten, die mit dem Riemen in Eingriff stehen, arbeiten. Zudem ist festzustellen, dass falls/wenn eine Komponente von einem Betriebsmodus in einen anderen übergeht, sich auch die Spannung in dem Antriebsriemen an einer besonderen Stelle auf dem Riemenweg ändern kann. Zusätzlich zu den oben besprochenen Modusänderungen können Nebenaggregate, wie etwa Klimanlagenkompressoren, unterbrechend ein- oder ausschalten. Infolgedessen kann sich die Verteilung von Spannungen längs des Riemenweges ändern – obwohl die Kurbelwellen-Drehzahlen konstant bleiben und obwohl es keinen Wechsel zwischen Betriebsmodi gab. Darüber hinaus kann sich, wenn sich die Drehzahl der Kurbelwelle ändert und sich somit die Drehzahl des Nebenaggregat-Antriebsriemens und der angetriebenen Nebenaggregatkomponenten ändert, die durch jede Komponente dem Riemen auferlegte Spannung ändern. Infolgedessen kann ein variabler Betrieb des Systems innerhalb eines einzigen Betriebsmodus vorübergehende Änderungen der Verteilung von Spannungen in dem Nebenaggregat-Antriebsriemen mit sich bringen.
Während eines herkömmlichen maschinengetriebenen Betriebes der MGU und anderer Nebenaggregate werden die Lasten an dem Antriebsriemen durch die Leistung bestimmt, die erforderlich ist, um die Nebenaggregate, die die MGU-Einheit umfassen, anzutreiben. Die Nebenaggregat-Antriebslasten können relativ leicht sein und können dementsprechend nur ein mäßiges bis geringes Spannen des Riemens erfordern, um ein Durchrutschen des Riemens zu vermeiden. Andererseits, während anderer Modi, wie etwa Verstärkungsmodi oder Maschinenstarten, wobei der Riemen durch die MGU angetrieben wird, muss die MGU Leistung zuführen, um die Maschine (Kurbelwelle, Kolben, Nockenwellen, usw.) sowie die Nebenaggregate zu drehen. Derartige Modi, und insbesondere Maschinenstartmodi, können ein beträchtlich höheres Niveau an Riemenspannen erfordern, um die Bewegung an der schlaffen Seite des Riemens (d. h. Flattern) zu steuern und um sicherzustellen, dass der Riemen nicht durchrutscht.
Wenn ein BAS-Antriebsstrang, wie etwa in einem Hybridfahrzeug, Betriebsmodi wechselt, kann die Verteilung von Spannung in dem Riemen Verschiebungen vollführen, die viel drastischer sind, als jene, die während des Betriebes in einem einzigen Betriebsmodus erfahren werden. In Betriebsmodi, in denen die Kurbelwellen-Riemenscheibe arbeitet, um den Riemen anzutreiben, wird der Bereich maximaler Spannung in dem Riemen vorliegen, wenn sich der Riemen der Kurbelwellen-Riemenscheibe annähert. Ähnlich wird in Betriebsmodi, in denen die MGU-Riemenscheibe arbeitet, um den Riemen anzutreiben, der Bereich maximaler Spannung in dem Riemen vorliegen, wenn sich der Riemen der MGU-Riemenscheibe annähert. Somit können, wenn das System zwischen diesen zwei Modi oder in andere Modi übergeht, extreme vorübergehende Verschiebungen in der Verteilung und Größe der Riemenspannung auftreten.
Dementsprechend müssen Riemenspanner ausgestaltet und angeordnet sein, um nicht nur annehmbare Niveaus an Riemenspannung vorzusehen, sondern auch, um eine Vielfalt von Spannungsverteilungen in einem Nebenaggregat-Antriebsriemen eines BAS-Antriebsstrangs auszugleichen und zu kompensieren. Darüber hinaus müssen Riemenspanner der Lage sein, auf vorübergehende Änderungen in Spannungsverteilungen anzusprechen. Bauraumrandbedingungen erfordern es häufig, dass separate Spanner und Zwischenarme und Riemenscheiben mit unterschiedlichen Drehpunktlagen eingesetzt werden, um notwendige Antriebsriemengeometrien zu erreichen. Leider kann somit die Verwendung von mehreren Spannern Zwischenarmen und Riemenscheiben die Anforderungen für Zwischenräume zwischen Komponenten einen Nebenaggregat-Antriebssystems vergrößern und auch in manchen Fahrzeugarchitekturen einen nachteiligen Einfluss auf den Bauraum des BAS-Antriebsstrangs haben. Dementsprechend müssen Riemenspanner ausgestaltet und angeordnet sein, um einen Bereich von Spannungen, der in dem Nebenaggregat-Antriebsriemen während des Systembetriebes auftritt, auszugleichen und zu kompensieren.
Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Riemenspannanordnung zu schaffen, die wesentliche Schwankungen in der Verteilung von Spannung auf dem Weg eines Nebenaggregat-Antriebsriemensystem, wie etwa eines BAS-Antriebsstrangs, ausgleichen und kompensieren kann und die möglichst wenig Bauraum in Anspruch nimmt.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem System zum Aufrechterhalten von Spannung in einem Antriebsriemen eines BAS-Antriebsstrangs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
In einem ersten Aspekt umfasst ein beispielhaftes System zum Aufrechterhalten von Spannung in einem Antriebsriemen eines BAS-Antriebsstrangs, wobei der BAS-Antriebsstrang eine Maschine und eine Motor-Generator-Einheit umfasst, einen ersten Riemenspanner, der eine erste Spannriemenscheibe umfasst, die drehbar an einem ersten schwenkbaren Hebelarm montiert ist, und einen zweiten Riemenspanner, der eine zweite Spannriemenscheibe umfasst, die drehbar an einem zweiten schwenkbaren Hebelarm montiert ist. Der Antriebsriemen definiert einen Riemenweg, der derart ausgestaltet ist, dass der Antriebsriemen mit einer Maschinenriemenscheibe, die mit einer Ausgangswelle der Maschine gekoppelt ist, und einer MGU-Riemenscheibe, die mit der Motor-Generator-Einheit gekoppelt ist, in Eingriff steht, um Leistung zwischen der Maschine und der Motor-Generator-Einheit zu übertragen.
Die Maschine ist ausgestaltet, um in einem Antriebsmodus zu arbeiten, in welchem der Antriebsriemen durch die Maschinenriemenscheibe angetrieben wird, und einem angetriebenen Modus, in welchem die Maschinenriemenscheibe durch den Antriebsriemen angetrieben wird. Die Motor-Generator-Einheit ist ausgestaltet, um in einem Antriebsmodus zu arbeiten, in welchem der Antriebsriemen durch die MGU-Riemenscheibe angetrieben wird, und einem angetriebenen Modus, in welchem die MGU-Riemenscheibe durch den Antriebsriemen angetrieben wird. Der erste Riemenspanner ist ausgestaltet und angeordnet, um die erste Spannriemenscheibe gegen den Antriebsriemen an einer ersten Stelle auf dem Riemenweg vorzuspannen, die einem Weggehen des Antriebsriemens von der MGU-Riemenscheibe folgt, und um dadurch die Spannung an dem Antriebsriemen während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi der Motor-Generator-Einheit aufrechtzuerhalten. Der zweite Riemenspanner ist ausgestaltet und angeordnet, um die zweite Spannriemenscheibe gegen den Antriebsriemen an einer zweiten Stelle auf dem Riemenweg vor einer Annäherung des Antriebsriemens an zu der MGU-Riemenscheibe hin vorzuspannen, und um dadurch die Spannung an dem Antriebsriemen an der zweiten Stelle während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi der Motor-Generator-Einheit aufrechtzuerhalten.
In einem zweiten Aspekt umfasst ein beispielhaftes Nebenaggregat-Antriebssystem für einen BAS-Antriebsstrang, der eine Maschine und eine Motor-Generator-Einheit umfasst, eine Maschinenriemenscheibe, die mit einer Maschinenkurbelwelle zur Drehung mit der Maschinenkurbelwelle gekoppelt ist. Eine MGU-Riemenscheibe ist mit einer Ausgangswelle der Motor-Generator-Einheit zur Drehung mit der Ausgangswelle der Motor-Generator-Einheit gekoppelt. Die Maschine ist ausgestaltet, um in einem antreibenden Modus und einem angetriebenen Modus zu arbeiten, und die Motor-Generator-Einheit ist ausgestaltet, um in einem antreibendem Modus und einem angetriebenen Modus zu arbeiten. Das System umfasst ferner einen Antriebsriemen, der mit der Maschinenriemenscheibe und der MGU-Riemenscheibe in Eingriff steht, um einen Riemenweg zu definieren und die Übertragung von Leistung zwischen der Maschinenriemenscheibe und der MGU-Riemenscheibe zu ermöglichen. Das System umfasst auch eine Antriebsriemen-Spannanordnung, die an die Maschine montiert ist und mit dem Antriebsriemen in Eingriff steht.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform eines Nebenaggregat-Antriebssystems umfasst die Antriebsriemen-Spannanordnung einen ersten Riemenspanner, der eine erste Spannriemenscheibe umfasst, die drehbar an einem ersten schwenkbaren Hebelarm montiert ist, und einen zweiten Riemenspanner, der eine zweite Spannriemenscheibe umfasst, die drehbar an einem zweiten schwenkbaren Hebelarm montiert ist. Der erste Riemenspanner ist ausgestaltet und angeordnet, um die erste Spannriemenscheibe gegen den Antriebsriemen an einer ersten Stelle auf dem Riemenweg vorzuspannen, die einem Weggehen des Antriebsriemens von der MGU-Riemenscheibe entspricht, und um dadurch die Spannung an dem Antriebsriemen während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi der Motor-Generator-Einheit aufrechtzuerhalten. Der zweite Riemenspanner ist ausgestaltet und angeordnet, um die zweite Spannriemenscheibe gegen den Antriebsriemen an einer zweiten Stelle auf dem Riemenweg vorzuspannen, die einer Annäherung des Antriebsriemens zu der MGU-Riemenscheibe hin entspricht, und um dadurch die Spannung an dem Antriebsriemen an der zweiten Stelle während sowohl des antreibenden Modus als auch des angetriebenen Modus der Motor-Generator-Einheit aufrechtzuerhalten.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird, leicht deutlich werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Details werden, lediglich beispielhaft, in der folgenden ausführlichen Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei sich die ausführliche Beschreibung auf Zeichnungen bezieht, in denen:
1 eine Frontansicht eines Maschinensystems ist, das Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält;
2 eine Perspektivansicht einer Motor-Generator-Einheit und von Antriebsriemenspannern von dem Maschinensystem von 1 ist; und
3 eine Perspektivansicht einer Motor-Generator-Einheit und von Antriebsriemenspannern von dem Maschinensystem von 1 ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur. Es ist zu verstehen, dass überall in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform veranschaulicht 1 schematisch ein BAS-Antriebsstrangsystem 10 für ein Hybridfahrzeug (nicht gezeigt), das ein riemengetriebenes Startergenerator-Nebenaggregat-Antriebssystem (belt alternator starter oder BAS-accessory drive system) 12 aufweist. Das BAS-Nebenaggregat-Antriebssystem 12 umfasst eine Maschinenriemenscheibe 14, die zur Drehung an dem Ende einer Maschinenkurbelwelle 16 montiert ist. Eine Motor-Generator-Einheit (”MGU” von Motor Generator Unit) 18 umfasst eine Elektroarbeitsmaschine, die derart angetrieben werden kann, dass sie als elektrischer Generator wirkt und elektrische Leistung erzeugt, oder elektrische Leistung verwendet, um die Maschine 10 als Starter anzutreiben. Die MGU 18, die als Starter/Generator dient, ist an das BAS-Antriebsstrangsystem 10 in einem seitlichen Abstand von der Maschinenriemenscheibe 14 montiert und umfasst eine MGU-Riemenscheibe 20, die zur Drehung auf der Welle 22 des MGU-Rotors montiert ist. Ein Klimaanlagenkompressor 24 kann ebenfalls an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 montiert sein und umfasst eine Klimaanlagen-Riemenscheibe 26, die für eine gekuppelte Rotation auf der Welle 28 des Klimaanlagenkompressors 24 montiert ist. Zusätzlich ist eine Wasserpumpe 30 an das BAS-Antriebsstrangsystem 10 montiert und umfasst ähnlich eine Wasserpumpen-Riemenscheibe 32, die zur Drehung auf der Welle 34 der Wasserpumpe 30 montiert ist. Andere ähnlich montierte Nebenaggregatkomponenten, wie etwa eine Luftpumpe (nicht gezeigt) oder eine Servolenkpumpe (nicht gezeigt), können dem BAS-Nebenaggregat-Antriebssystem 12 ebenfalls zugeordnet sein. Ein Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 ist zwischen alle antreibenden und angetriebenen Riemenscheiben 14, 20, 26, 32 geschaltet und steht mit diesen in Eingriff, um gemeinsam die Maschinenkurbelwelle 16, die MGU 18, den Klimaanlagenkompressor 24, die Wasserpumpe 30 und ein jedes andere optionale Nebenaggregat zu drehen. Dementsprechend definiert der Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 einen Riemenweg, der mit dem Riemenscheiben des Systems in Eingriff steht und den Transfer von Leistung zwischen den Antriebs- und angetrieben Riemenscheiben, und daher zwischen der Maschinenkurbelwelle 16 und der MGU 18, ermöglicht.
Die MGU 18 dient als Generator, als Startermotor und/oder als Verstärkungsmotor, wenn das Fahrzeug in irgendeinem seiner verschiedenen Hybrid-Modi arbeitet. In dem Stromerzeugungsmodus wird die MGU durch den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 ”angetrieben”. In den Start- oder Andreh- oder Verstärkungsmodi ”treibt” die MGU den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 an. In der veranschaulichten Ausführungsform dreht sich die Maschinenkurbelwelle 16 in einer Uhrzeigerrichtung. Daher ist der obere Lauf 36' des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36 der Abschnitt des Antriebsriemens, der die MGU-Riemenscheibe 20 verlässt, und der untere Lauf 36'' ist der Abschnitt des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36, der sich der MGU-Riemenscheibe 20 annähert. Im Stromerzeugungsmodus, wobei die MGU durch den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 angetrieben wird, ist der obere Lauf 36' des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36 im Allgemeinen straff (d. h. ist in der Regel in einem Zustand einer relativ größeren Spannung), während der untere Lauf 36'' im Allgemeinen schlaff ist (d. h. in der Regel in einem Zustand relativ geringerer Spannung ist). Diese Verteilung von relativen Spannungen kehrt sich während der Start- oder Andreh- oder Verstärkungsmodi um, wobei die MGU 18 den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 ”antreibt”. In diesen Modi ist der obere Lauf 36', der die MGU-Riemenscheibe 20 verlässt, im Allgemeinen schlaff und unter weniger Spannung, während der untere Lauf 36'', der sich der MGU-Riemenscheibe 20 annähert, im Allgemeinen straff ist und unter größerer Spannung steht.
Ein Fachmann wird feststellen, dass transiente Bedingungen, wie etwa Beschleunigung/Verzögerung der Maschine, Aktivierung/Deaktivierung eines Nebenaggregats, Umschalten zwischen Betriebsmodi, unterbrechendes Durchrutschen des Riemens und dergleichen, bewirken können, dass örtliche Riemenspannungen vorübergehend von den oben beschriebenen typischen Zuständen abweichen können. Diese vorübergehenden Abweichungen können das Potenzial für Durchrutschen und/oder Flattern des Riemens erhöhen. Um den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 richtig zu spannen, umfasst daher das BAS-Nebenaggregat-Antriebssystem 12 einen oder mehrere Spanner und Zwischenriemenscheiben, um ein Durchrutschen des Antriebsriemens zu verhindern, wenn die MGU 18 von einem angetriebenen Modus in einen antreibenden Modus umschaltet.
Unter Bezugnahme auf die 1–3 umfasst in einer beispielhaften Ausführungsform eine erste Antriebsriemen-Spannanordnung 138 eine Riemenscheibenabstützung 140, die einen Drehpunkt 142 und einen Hebelarm 144 aufweist, der sich von dem Drehpunkt 142 erstreckt. Der Hebelarm 144 umfasst eine Spannriemenscheibe 150, die auf der Welle 152 an einer ersten Stelle 154 an dem Hebelarm 144 drehbar montiert ist. Eine Vorspannanordnung 170 ist mit dem Hebelarm 144 gekoppelt und angeordnet und ausgestaltet, um die Spannriemenscheibe 150 gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 an einer Stelle an dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 vorzuspannen, die dessen Verlassen der MGU-Riemenscheibe 20 folgt. Die Spannriemenscheibe 150 ist vorgespannt, um gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in einer Richtung zu drücken, die tendiert, die Spannung in dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 zu vergrößern, wenn der Antriebsriemen die MGU-Riemenscheibe 20 verlässt. In dieser Ausführungsform sind die Spannriemenscheibe 150 und der Hebelarm 144 auch so angeordnet und ausgestaltet, dass die Spannriemenscheibe 150 vorgespannt ist, um ebenfalls zu tendieren, das Ausmaß, zu dem der Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in Kontakt mit der MGU-Riemenscheibe 20 steht, zu vergrößern. Bei manchen Anwendungen kann es erwünscht sein, eine oder mehrere Zwischenriemenscheiben oder eine andere riemenscheibengetriebene Komponente zwischen der MGU-Riemenscheibe 20 und der Spannriemenscheibe 150 anzuordnen, so dass das Ausmaß an Kontakt zwischen dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 und der MGU-Riemenscheibe 20 als konstant aufrechterhalten werden kann, während die Spannriemenscheibe 150 ihren Bewegungsbereich um den Drehpunkt 142 durchläuft.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Vorspannanordnung 170 als eine gerade Strebenanordnung ausgestaltet. Dementsprechend umfasst die Vorspannanordnung 170 eine Schraubenfeder 172 und einen hydraulischen Dämpfer 174, der zwischen einem Vorspannungsabstützpunkt 176 an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 und einem Hebelarmbefestigungspunkt 178 an dem Hebelarm 144 angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der hydraulische Dämpfer 174 längs der zentralen Achse der Schraubenfeder 172 angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist die Schraubenfeder 172 in einen Kompressionszustand versetzt, wenn die Spannriemenscheibe 150 gegen den Nebenaggregat Antriebsriemen 36 drückt. Es ist jedoch festzustellen, dass andere Ausgestaltungen zum Vorspannen der Spannriemenscheibe 150 gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in einer Richtung möglich sind, die tendiert, die Spannung an der gewünschten Riemenstelle zu vergrößern oder, in manchen Ausführungsformen, tendiert, das Ausmaß, zu dem der Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in Kontakt mit der MGU-Riemenscheibe 20 steht, zu vergrößern. Zum Beispiel kann die Schraubenfeder 172 unter Spannung gesetzt sein, wobei der Vorspannungsabstützpunkt 176 derart angeordnet ist, dass die Spannriemenscheibe 150 gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in der gewünschten Richtung vorgespannt ist.
Es ist jedoch festzustellen, dass durch Ausgestalten der Vorspannanordnung 170 als eine gerade Strebenanordnung, wie es in 1 gezeigt ist, verschiedene Bauraum- und Konstruktionsvorteile realisiert werden können. Wenn zum Beispiel die Vorspannanordnung 170 als eine gerade Strebenanordnung ausgestaltet ist, können Abweichungen in den Geometrien des Hebelarms 144, der Federeigenschaften der Schraubenfeder 172 und den Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Dämpfers 174 alle leicht verändert werden, um erwünschte Leistungseigenschaften des Systems zu erzeugen, während Bauraum-Randbedingungen erfüllt werden. Es kann zum Beispiel in einer beispielhaften Ausführungsform vorteilhaft sein, einen Abstand zwischen der Riemenscheibenabstützung 140 und dem Drehpunkt 142 zu vergrößern oder zu verkleinern. Gleichzeitig kann es vorteilhaft sein, einen Abstand zwischen der Riemenscheibenabstützung 140 und dem Hebelarmbefestigungspunkt 178 zu vergrößern oder zu verkleinern.
Wie es ein Fachmann feststellen wird, kann die Geometrie des Hebelarms 144, die die verschiedenen Lagen und Anbringungspunkte relativ zu der Lage des Drehpunkts 142 umfasst, zusammen mit den Lagen des Vorspannungsabstützpunktes 176 derart ausgestaltet sein, dass ein gewünschter Bewegungsbereich für die Spannriemenscheibe 150 erzeugt wird, wenn sie wirkt, um annehmbare Niveaus an Spannung in dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 aufrechtzuerhalten, und Durchrutschen des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36 verhindert, wie etwa wenn die MGU 18 zwischen einem angetriebenen Modus in einen antreibenden Modus umschaltet oder während anderer vorübergehende Ereignisse. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, die Steifigkeit (d. h. Federkonstante) der Schraubenfeder 172 zu vergrößern oder zu verkleinern oder die Länge der Schraubenfeder 172 einzustellen, etwa indem die Lage des Vorspannungsabstützpunktes 176 eingestellt wird. Somit können durch Ausgestalten der Vorspannanordnung 170 als eine gerade Strebenanordnung von Konstrukteuren mehrere zusätzliche Freiheitsgrade benutzt werden, um eine gewünschte Kombination aus Dynamikeigenschaften für das System, einschließlich das Aufrechterhalten einer annehmbaren Spannung in dem Abschnitt des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36, der die MGU-Riemenscheibe 20 verlässt, vorzusehen, während Anforderungen bezüglich des Leistungsvermögens, der Zuverlässigkeit, der Bauraumeffizienz und des Gewichts erfüllt werden.
Die Riemenscheibenabstützung 140 und der Hebelarm 144 sind aus Materialien aufgebaut, die ausgewählt sind, um einen vorbestimmten Grad an Flexibilität zu zeigen, wenn sie an dem Ende 154 belastet sind, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Das Material, das für die Konstruktion der Riemenscheibenabstützung gewählt wird, kann geeignet steife oder flexible Metalle, Verbundwerkstoffe, Laminate oder andere Materialien umfassen, die eine stabile und wiederholbare Steifigkeit oder Flexibilität in bei Maschinenanwendungen üblichen Umgebungen zeigen. Die konstruktive Ausgestaltung des Hebelarms 144 sowie die Flexibilität, Federkonstante oder Materialnachgiebigkeitseigenschaften (Elastizitätsmodul usw.) des Materials wird durch die Kräfte bestimmt, die auf das Nebenaggregat-Antriebssystem 12 ausgeübt werden, wenn die MGU 18 in einem Maschinenstartmodus betrieben wird, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Die erste Antriebsriemen-Spannanordnung 138 ist an dem Drehpunkt 142 an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 montiert und derart ausgestaltet, dass sie um den Drehpunkt 142 frei drehbar ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist dies bewerkstelligt, indem der Drehpunkt 142 an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 gelagert montiert ist.
Unter weiterer Bezugnahme auf die 1–3 umfasst in einer beispielhaften Ausführungsform eine zweite Antriebsriemen-Spannanordnung 238 eine Riemenscheibenabstützung 240, die einen Drehpunkt 242 und einen Hebelarm 244 aufweist, der sich von dem Drehpunkt 242 erstreckt. Der Hebelarm 244 umfasst eine Spannriemenscheibe 250, die auf der Welle 252 an einer ersten Stelle 254 an dem Hebelarm 244 drehbar montiert ist. Eine Vorspannanordnung 270 ist mit dem Hebelarm 244 gekoppelt und angeordnet und ausgestaltet, um die Spannriemenscheibe 250 gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 an einer Stelle an dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 vorzuspannen, die dessen Annäherung an die MGU-Riemenscheibe 20 zugeordnet ist (d. h. ihrem Eingriff damit vorhergeht). Die Spannriemenscheibe 250 ist vorgespannt, um Druck gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in einer Richtung auszuüben, die tendiert, die Spannung in dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 zu vergrößern, wenn sich der Antriebsriemen 36 der MGU-Riemenscheibe 20 annähert. In dieser Ausführungsform sind die Spannriemenscheibe 250 und der Hebelarm 244 auch so angeordnet und ausgestaltet, dass die Spannriemenscheibe 250 vorgespannt ist, um ebenfalls zu tendieren, das Ausmaß, zu dem der Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in Kontakt mit der MGU-Riemenscheibe 20 steht, zu vergrößern. Bei manchen Anwendungen kann es erwünscht sein, eine oder mehrere Zwischenriemenscheiben oder eine andere riemenscheibengetriebene Komponente zwischen der MGU-Riemenscheibe 20 und der Spannriemenscheibe 250 anzuordnen, so dass das Ausmaß an Kontakt zwischen dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 und der MGU-Riemenscheibe 20 als konstant aufrechterhalten werden kann, während die Spannriemenscheibe 250 ihren Bewegungsbereich um den Drehpunkt 242 durchläuft.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist die Vorspannanordnung 270 als eine gerade Strebenanordnung ausgestaltet. Dementsprechend umfasst die Vorspannanordnung 270 eine Schraubenfeder 272 und einen hydraulischen Dämpfer 274, der zwischen einem Vorspannungsabstützpunkt 276 an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 und einem Hebelarmbefestigungspunkt 278 an dem Hebelarm 244 angeordnet ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist der hydraulische Dämpfer 274 längs der zentralen Achse der Schraubenfeder 272 angeordnet. In dieser Ausgestaltung ist die Schraubenfeder 272 in einen Kompressionszustand versetzt, wenn die Spannriemenscheibe 250 gegen den Nebenaggregat Antriebsriemen 36 drückt. Es ist jedoch anzumerken, dass andere Ausgestaltungen zum Vorspannen der Spannriemenscheibe 250 gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in einer Richtung, die tendiert, die Spannung an der gewünschten Riemenstelle zu vergrößern oder, in manchen Ausführungsformen, tendiert, das Ausmaß, zu dem der Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in Kontakt mit der MGU-Riemenscheibe 20 steht, zu vergrößern, möglich sind. Zum Beispiel kann die Schraubenfeder 272 unter Spannung gesetzt sein, wobei der Vorspannungsabstützpunkt 276 derart angeordnet ist, dass die Spannriemenscheibe 250 gegen den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in der gewünschten Richtung vorgespannt ist.
Es ist jedoch festzustellen, dass durch Ausgestalten der Vorspannanordnung 270 als eine gerade Strebenanordnung, wie es in 1 gezeigt ist, verschiedene Bauraum- und Konstruktionsvorteile realisiert werden können. Wenn zum Beispiel die Vorspannanordnung 270 als eine gerade Strebenanordnung ausgestaltet ist, können Abweichungen in den Geometrien des Hebelarms 244, den Federeigenschaften der Schraubenfeder 272 und den Dämpfungseigenschaften des hydraulischen Dämpfers 274 alle leicht verändert werden, um erwünschte Leistungseigenschaften des Systems zu erzeugen, während Bauraumrandbedingungen erfüllt werden. Es kann zum Beispiel in einer beispielhaften Ausführungsform vorteilhaft sein, einen Abstand zwischen der Riemenscheibenabstützung 240 und dem Drehpunkt 242 zu vergrößern oder zu verkleinern. Gleichzeitig kann es vorteilhaft sein, einen Abstand zwischen der Riemenscheibenabstützung 240 und dem Hebelarmbefestigungspunkt 278 zu vergrößern oder zu verkleinern.
Wie es ein Fachmann feststellen wird, kann die Geometrie des Hebelarms 244, die die verschiedenen Lagen und Anbringungspunkte relativ zu der Lage des Drehpunkts 242 umfasst, zusammen mit den Lagen des Vorspannungsabstützpunktes 276 derart ausgestaltet sein, dass ein gewünschter Bewegungsbereich für die Spannriemenscheibe 250 erzeugt wird, wenn sie wirkt, um annehmbare Niveaus an Spannung in dem Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 aufrechtzuerhalten, und Durchrutschen des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36 verhindert, wie etwa wenn die MGU 18 von einem angetriebenen Modus in einen antreibenden Modus umschaltet oder während anderer vorübergehender Ereignisse. Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, die Steifigkeit (d. h. Federkonstante) der Schraubenfeder 272 zu vergrößern oder zu verkleinern oder die Länge der Schraubenfeder 272 einzustellen, etwa indem die Lage des Vorspannungsabstützpunktes 276 eingestellt wird. Somit können durch Ausgestalten der Vorspannanordnung 270 als eine gerade Strebenanordnung von Konstrukteuren mehrere zusätzliche Freiheitsgrade benutzt werden, um eine gewünschte Kombination aus Dynamikeigenschaften für das System, einschließlich das Aufrechterhalten einer annehmbaren Spannung in dem Abschnitt des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36, der die MGU-Riemenscheibe 20 verlässt, vorzusehen, während Anforderungen bezüglich des Leistungsvermögens, der Zuverlässigkeit, der Bauraumeffizienz und des Gewichts erfüllt werden.
Die Riemenscheibenabstützung 240 und der Hebelarm 244 sind aus Materialien aufgebaut, die ausgewählt sind, um einen vorbestimmten Grad an Flexibilität zu zeigen, wenn sie an dem Ende 254 belastet sind, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird. Das Material, das für die Konstruktion der Riemenscheibenabstützung gewählt wird, kann geeignet steife oder flexible Metalle, Verbundwerkstoffe, Laminate oder andere Materialien umfassen, die eine stabile und wiederholbare Steifigkeit oder Flexibilität in bei Maschinenanwendungen üblichen Umgebungen zeigen. Die konstruktive Ausgestaltung des Hebelarms 244 sowie die Flexibilität, Federkonstante oder Materialnachgiebigkeitseigenschaften (Elastizitätsmodul usw.) des Materials wird durch die Kräfte bestimmt, die auf das Nebenaggregat-Antriebssystem 12 ausgeübt werden, wenn die MGU 18 in einem Maschinenstartmodus betrieben wird, wie es nachstehend ausführlicher beschrieben wird.
Die zweite Antriebsriemen-Spannanordnung 238 ist an dem Drehpunkt 242 an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 montiert und derart ausgestaltet, dass sie um den Drehpunkt 242 frei drehbar ist. In einer beispielhaften Ausführungsform ist dies bewerkstelligt, indem der Drehpunkt 242 an dem BAS-Antriebsstrangsystem 10 gelagert montiert ist.
Wie es in 1 und 3 veranschaulicht ist, erstreckt sich der Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 in Umfangsrichtung um die MGU-Riemenscheibe 20 und die Spannriemenscheibe 150 und 250 in einer serpentinenartigen Ausgestaltung. Während des Betriebes des BAS-Antriebsstrangsystems 10 in Modi, wobei die MGU angetrieben ist (z. B. durch die Kurbelwelle), bringt die Spannriemenscheibe 250 der zweiten Antriebsriemen-Spannanordnung 238 eine Vorspannkraft auf, die tendiert, die Spannung in dem relativ schlaffen Spanne 36'' des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36, der die MGU-Riemenscheibe 20 verlässt, zu vergrößern, wodurch jeder Durchhang, der vorhanden sein kann, aufgenommen wird. Während des Betriebes des BAS-Antriebsstrangsystems 10 in Modi, wobei die MGU den Nebenaggregat-Antriebsriemen 36 und somit andere Komponenten, wie etwa die Kurbelwelle, die mit dem Riemen gekoppelt sein kann, antreibt, bringt die Spannriemenscheibe 150 der ersten Antriebsriemen-Spannanordnung 138 eine Vorspannkraft auf, die tendiert, die Spannung in dem relativ schlaffen oberen Lauf 36' (d. h. die relativ schlaffe Spanne) des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36, die sich der MGU-Riemenscheibe 20 annähert, zu vergrößern, wodurch jeder Durchhang, der vorhanden sein kann, aufgenommen wird.
Die Spannkräfte, die von dem Antriebsriemen 36 infolge der Antriebsriemen-Spannanordnungen 138 und 238 erfahren werden, sind relativ moderat, aber ausreichend, um beide Riemenläufe 36' und 36'' während eines derartigen Betriebes zu steuern, wenn die Maschine die verschiedenen Nebenaggregate und die MGU 18 antreibt. Auf diese Weise sind die Kräfte, die auf die Lagersysteme der verschiedenen Riemenscheiben und Nebenaggregate wirken, mäßigen Lasten ausgesetzt, die nur ausreichen, um die Nebenaggregate und die MGU 18 von der Maschinenriemenscheibe 14 ohne Durchrutschen des Riemens/der Riemenscheibe anzutreiben.
Während schneller Wechsel der Maschinendrehzahl während eines vorübergehenden Betriebs des BAS-Antriebsstrangsystems 10 oder bei einem Übergang der MGU 18 von dem angetriebenen Modus in den Anlass- oder Startmodus der Maschine wird die an dem unteren Riemenlauf 36'' durch die MGU 18 erzeugte Kraft die zweite Antriebsriemen-Spannanordnung 238 in eine Richtung drängen, die zu einer erhöhten Speicherung von Energie in der Schraubenfeder 272 führt, wenn der untere Riemenlauf momentan unter eine schnelle und beträchtlich erhöhte Spannung gesetzt wird. Infolgedessen wird es dem Riemen ermöglicht, den transienten Impuls auszugleichen, ohne zu schnappen, während die Schraubenfeder 272 sich verformt, wobei eine Zunahme des Durchhangs in dem unteren Riemenlauf 36'' vorgesehen wird. Gleichzeitig wird die an dem oberen Lauf 36' erzeugte Kraft abnehmen, wobei ermöglicht wird, dass die erste Antriebsriemen-Spannanordnung 138 Energie freigibt, die in der Schraubenfeder 172 gespeichert ist, wenn der obere Riemenlauf eine momentane, schnelle und beträchtliche Abnahme der Spannung vollführt. Infolgedessen wird es ermöglicht, dass der Riemen den transienten Impuls ausgleichen kann, ohne von irgendwelchen Riemenscheiben außer Eingriff zu gelangen oder auf den Riemenscheiben durchzurutschen oder auf andere Weise zu flattern, während sich die Schraubenfeder 172 verstellt, um jede übermäßige Entwicklung von Durchhang in dem oberen Lauf 36' aufzunehmen.
Die Vorspannanordnungen 170 und 270 erzeugen jeweils eine Vorspannwirkung, wobei ihre jeweiligen hydraulischen Dämpfer intern konstruiert sind, sich frei zu bewegen sowie die Spannriemenscheiben 150, 250 gegen die oberen und unteren Läufe 36', 36'' vorzuspannen, um den Antriebsriemen auf einer Spannung zu halten, die für einen normalen, stationären Antrieb der MGU 18 und die verschiedenen anderen Maschinennebenaggregate durch die an der Kurbelwelle montierte Maschinenriemenscheibe 14 geeignet ist. Jedoch umfassen die hydraulischen Dämpfer interne geschwindigkeitsempfindliche Dämpfungseinrichtungen (nicht gezeigt), die die Kompressionsrate begrenzen, die durch Kräfte hervorgerufen wird, die gegen ihn wirken können.
Durch Vorsehen mehrerer Riemenspannanordnungen 138, 238, die mehrere Spannriemenscheiben 150 und 250 umfassen, die betreibbar sind, um die richtige Spannung in oberen sowie unteren Läufen 36' und 36'' des Nebenaggregat-Antriebsriemens 36 aufrechtzuerhalten, kann der Betrieb der Maschinenanordnungen, der wesentliche transiente Verschiebungen in der Riemenspannung erfährt, wie etwa BAS-Hybridmaschinenanwendungen, ausgeglichen werden, ohne die Notwendigkeit für große Umpackungsanstrengungen oder Maschinenmodifikationen für jede Maschinen/Fahrzeuganwendung.
Es ist anzumerken, dass in einer beispielhaften Ausführungsform eine Antriebsriemen-Spannanordnung einen ersten Antriebsriemenspanner umfassen kann, der hydraulisch gedämpft ist. Zudem kann der zweite Antriebsriemenspanner ebenfalls hydraulisch gedämpft sein. Darüber hinaus können sowohl der erste Antriebsriemenspanner als auch der zweite Antriebsriemenspanner hydraulisch gedämpft sein.
Wie es ein Fachmann feststellen wird, arbeitet der erste Antriebsriemenspanner in Ansprechen auf eine Aktion des Antriebsriemens und auf der Basis der Geometrie und Auswahlen von Dämpfungs- und Energieabsorptionseigenschaften. Ähnlich arbeitet der zweite Antriebsriemenspanner in Ansprechen auf eine Aktion des Antriebsriemens und auf der Basis der Geometrie und Auswahlen von Dämpfungs- und Energieabsorptionseigenschaften. Dementsprechend wird ermöglicht, dass der erste Antriebsriemenspanner und der zweite Antriebsriemenspanner unabhängig voneinander in Ansprechen auf eine Aktion des Antriebsriemens arbeiten können, wobei der Antriebsriemen in Kontakt mit dem jeweiligen Spanner steht.
Es ist festzustellen, dass der erste Antriebsriemenspanner eng mit der Motor-Generator-Einheit gekoppelt sein kann, so dass keine dazwischen liegende Riemenscheibe zwischen dem ersten Antriebsriemenspanner und der Motor-Generator-Einheit angeordnet ist. Alternativ kann eine Zwischenriemenscheibe (d. h. eine Riemenscheibe, die nur minimales Drehmoment erfordert, um sich zu drehen, im Gegensatz zu einer Riemenscheibe, die eine Nebenaggregatkomponente oder die Maschine antreibt oder durch diese angetrieben wird) zwischen dem ersten Antriebsriemenspanner und der Motor-Generator-Einheit angeordnet sein, um einen gewünschten Winkel des Verlassens und/oder der Annäherung des Antriebsriemens von/zu der Motor-Generator-Einheit, und somit einen gewünschten Grad an Kontakt des Antriebsriemens mit der Motor-Generator-Einheit zu definieren und aufrechtzuerhalten. Ähnlich kann der zweite Antriebsriemenspanner eng mit der Motor-Generator-Einheit gekoppelt sein, so dass keine dazwischen liegende Riemenscheibe zwischen dem ersten Antriebsriemenspanner und der Motor-Generator-Einheit angeordnet ist. Alternativ kann eine Zwischenriemenscheibe zwischen dem zweiten Antriebsriemenspanner und der Motor-Generator-Einheit angeordnet sein, um einen gewünschten Winkel des Verlassens und/oder der Annäherung des Antriebsriemens von/zu der Motor-Generator-Einheit, und somit einen gewünschten Grad an Kontakt des Antriebsriemens mit der Motor-Generator-Einheit zu definieren und aufrechtzuerhalten.
Obwohl die Erfindung primär anhand eines BAS-Hybrid-Maschinensystems beschrieben worden ist, ist in Betracht zu ziehen, dass es Anwendungen für die Erfindung in Nicht-BAS-Systemen gibt, die einen hohen Grad an kurzzeitigem Antriebsriemenspannen erfordern können, wie etwa bei Maschinen mit höherem Leistungsvermögen, bei welchen häufig schnelle Drehzahlauslenkungen zu erwarten sind, und daher sollte die Erfindung nicht auf die hierin enthaltenden beschreibenden Ausführungsformen beschränkt sein.

Claims

System (10) zum Aufrechterhalten von Spannung in einem Antriebsriemen (36) eines BAS-Antriebsstrangs, der eine Maschine und eine Motor-Generator Einheit umfasst, wobei das System umfasst: einen ersten Riemenspanner (138), der eine als eine gerade Strebenanordnung ausgestaltete Vorspannanordnung (170) und eine erste Spannriemenscheibe (150) umfasst, die drehbar an einem ersten schwenkbaren Hebelarm (144) montiert ist; und einen zweiten Riemenspanner (238), der eine als eine gerade Strebenanordnung ausgestaltete Vorspannanordnung (270) und eine zweite Spannriemenscheibe (250) umfasst, die drehbar an einem zweiten schwenkbaren Hebelarm (244) montiert ist; wobei der erste Riemenspanner (138) unabhängig von dem zweiten Riemenspanner (238) arbeitet; wobei der Antriebsriemen (36) einen Riemenweg definiert, der derart ausgestaltet ist, dass der Antriebsriemen (36) mit einer Maschinenriemenscheibe (14), die mit einer Ausgangswelle (16) der Maschine gekoppelt ist, und einer MGU-Riemenscheibe (20), die mit der Motor-Generator-Einheit (18) gekoppelt ist, in Eingriff steht, um Leistung zwischen der Maschine und der Motor-Generator-Einheit (18) zu übertragen; wobei die Maschine ausgestaltet ist, um in einem Antriebsmodus zu arbeiten, in welchem der Antriebsriemen (36) durch die Maschinenriemenscheibe (14) angetrieben wird, und einem angetriebenen Modus, in welchem die Maschinenriemenscheibe (14) durch den Antriebsriemen (36) angetrieben wird; wobei die Motor-Generator-Einheit (18) ausgestaltet ist, um in einem Antriebsmodus zu arbeiten, in welchem der Antriebsriemen (36) durch die MGU-Riemenscheibe (20) angetrieben wird, und einem angetriebenen Modus, in welchem die MGU-Riemenscheibe (20) durch den Antriebsriemen (36) angetrieben wird; wobei der erste Riemenspanner (138) ausgestaltet und angeordnet ist, um die erste Spannriemenscheibe (150) gegen den Antriebsriemen (36) an einer ersten Stelle auf dem Riemenweg vorzuspannen, die einem Weggehen des Antriebsriemens (36) von der MGU-Riemenscheibe (20) folgt, und somit die Spannung an dem Antriebsriemen (36) während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi der Motor-Generator-Einheit (18) aufrechtzuerhalten, und wobei der zweite Riemenspanner (238) ausgestaltet und angeordnet ist, um die zweite Spannriemenscheibe (250) gegen den Antriebsriemen (36) an einer zweiten Stelle auf dem Riemenweg vor einer Annäherung des Antriebsriemens zu der MGU-Riemenscheibe (20) hin vorzuspannen, und somit die Spannung an dem Antriebsriemen (36) an der zweiten Stelle während sowohl antreibender als auch angetriebener Modi der Motor-Generator-Einheit (18) aufrechtzuerhalten; dadurch gekennzeichnet, dass der sowohl der erste als auch der zweite Hebelarm (144, 244) als einarmige Hebel ausgebildet sind, indem sie jeweils um einen Drehpunkt (142, 242) schwenkbar sind, wobei die Spannriemenscheibe (150, 250) des jeweiligen Riemenspanners (138, 238) an dem jeweiligen Hebel an einer Stelle drehbar montiert ist, die zwischen dem jeweiligen Drehpunkt (142, 242) und einer Stelle liegt, an der die jeweilige Vorspannanordnung (170, 270) mit dem zugehörigen Hebelarm (144, 244) gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Riemenspanner (138) hydraulisch gedämpft ist.
System nach Anspruch 1, wobei der zweite Riemenspanner (238) hydraulisch gedämpft ist.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Riemenspanner (138) hydraulisch gedämpft ist und wobei der zweite Riemenspanner (238) hydraulisch gedämpft ist.
System nach Anspruch 1, wobei der erste Riemenspanner (138) eng mit der MGU-Riemenscheibe (20) gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der zweite Riemenspanner (238) eng mit der MGU-Riemenscheibe (20) gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei eine Zwischenriemenscheibe (32) längs des Riemenweges zwischen dem ersten Riemenspanner (138) und der MGU-Riemenscheibe (20) angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei eine Zwischenriemenscheibe längs des Riemenweges zwischen dem zweiten Riemenspanner (238) und der MGU-Riemenscheibe (20) angeordnet ist.