DE102013209291A1 - Coupling arrangement for an accessory drive and method for operating a clutch assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Nebenaggregatetrieb und ein Verfahren zum Betrieb einer Kupplungsanordnung, mit der für verschiedene Betriebszustände eines Fahrzeugs der Nebenaggregatetrieb vom Antriebsmotor zu trennen.The invention relates to a clutch arrangement for an auxiliary unit drive and a method for operating a clutch arrangement with which the auxiliary unit drive is disconnected from the drive motor for different operating states of a vehicle.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft eine Kupplungsanordnung für einen Nebenaggregatetrieb und ein Verfahren zum Betrieb einer Kupplungsanordnung, mit der für verschiedene Betriebszustände eines Fahrzeugs der Nebenaggregatetrieb vom Antriebsmotor zu trennen.The invention relates to a clutch assembly for an auxiliary drive and a method for operating a clutch assembly, with the separate for different operating conditions of a vehicle, the accessory drive from the drive motor.
In modernen Kraftfahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotor werden die Nebenaggregate wie z.B. Generator, Klimaanlage, Wasserpumpe usw. üblicherweise über einen Riementrieb angetrieben, der durch eine Kurbelwelle direkt mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Die direkte Kopplung des Riemenbetriebs an den Verbrennungsmotor bedingt grundsätzlich einen Kompromiss hinsichtlich des Wirkungsgrads, da im transienten bzw. instationären Betrieb der Riementrieb starr an die Drehzahl des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. In modern vehicles with a conventional internal combustion engine, the ancillaries such as e.g. Generator, air conditioning, water pump, etc. usually driven by a belt drive, which is connected by a crankshaft directly to the engine. The direct coupling of belt operation to the internal combustion engine fundamentally requires a compromise with regard to efficiency, since in transient or transient operation the belt drive is rigidly coupled to the rotational speed of the internal combustion engine.
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise aus der
In verschiedenen Fahrsituationen wäre es jedoch vorteilhaft, derartige Nebenaggregate nicht über den Verbrennungsmotor anzutreiben, da damit die vom Verbrennungsmotor erzeugte mechanische Leistung anteilig verbraucht wird, so dass beispielsweise für die Beschleunigung des Fahrzeugs nicht die gesamte Motorleistung verfügbar ist. Ferner ist es mit einem solchen permanent gekoppelten Antrieb der Nebenaggregate nicht möglich, bei einem Fahrzeug mit Start-Stopp-Automatik während des Motorstillstands einen im Nebenaggregatetrieb verbauten Klimakompressor zu betreiben, was für die Fahrzeuginsassen verringerten Komfort bedeutetIn different driving situations, however, it would be advantageous not to drive such ancillaries via the internal combustion engine, since it uses the mechanical power generated by the internal combustion engine proportionally, so that, for example, for the acceleration of the vehicle not the entire engine power is available. Furthermore, it is not possible with such a permanently coupled drive of the ancillaries to operate in a vehicle with automatic start-stop system during engine standstill installed in the auxiliary drive air conditioning compressor, which means reduced comfort for the vehicle occupants
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen bedarfsgerechten direkten Antrieb der Nebenaggregate zu ermöglichen und dafür den Aggregatetrieb von der Kurbelwelle trennbar auszugestalten.The object of the invention is therefore to enable a demand-driven direct drive of the ancillaries and for the aggregate operation of the crankshaft separable design.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die Aufgabe wird durch eine Kupplungsanordnung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 7 gelöst. The object is achieved by a coupling arrangement according to claim 1 and by a method according to claim 7.
Vorgeschlagen wird eine Kupplungsanordnung für einen Nebenaggregatetrieb, bei der der Nebenaggregatetrieb von der Kurbelwelle abhängig vom Betriebszustand des Fahrzeugs gezielt vom Verbrennungsmotor abkoppelbar ist. Proposed is a clutch assembly for an auxiliary drive, in which the auxiliary drive from the crankshaft depending on the operating condition of the vehicle is specifically decoupled from the engine.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betrieb einer Antriebsanordnung für einen Nebenaggregatetrieb eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei dem der Nebenaggregatetrieb von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors antreibbar ist. Der Nebenaggregatetrieb und die mit diesem verbundenen Nebenaggregate des Fahrzeugs können so in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeugs wahlweise von der Kurbelwelle bei optimiertem Wirkungsgrad angetrieben werden. Auf diese Weise wird ein besonders effektiver Betrieb des Nebenaggregatetriebs ermöglicht.According to a further aspect of the invention, a method is proposed for operating a drive arrangement for an auxiliary drive of a vehicle, in which the auxiliary drive can be driven by a crankshaft of an internal combustion engine. The accessory drive and associated with this ancillary components of the vehicle can be selectively driven by the crankshaft with optimized efficiency depending on the operating condition of the vehicle. In this way, a particularly effective operation of the accessory operation is made possible.
Die erfindungsgemäße Kupplungsanordnung soll insbesondere folgende Betriebszustände ermöglichen:
In einem ersten Betriebszustand ist der Nebenaggregatetrieb in einen mit der Kurbelwelle gekoppelten Zustand haltbar. Im ersten Betriebszustand ist der Nebenaggregatetrieb allein durch die Kurbelwelle antreibbar.The coupling arrangement according to the invention is intended to enable, in particular, the following operating states:
In a first operating state, the accessory drive is stable in a state coupled to the crankshaft. In the first operating state, the auxiliary drive can be driven solely by the crankshaft.
In einem zweiten Betriebszustand ist der Nebenaggregatetrieb in einen von der Kurbelwelle entkoppelten Zustand haltbar. Dies ist wünschenswert bei Motorstillstand – beispielsweise für eine Standklimatisierung. Dabei ist der Nebenaggregatetrieb beispielsweise durch einen gesonderten Antrieb beispielsweise durch einen Starter-Generator möglich. In a second operating state, the accessory drive is stable in a decoupled from the crankshaft state. This is desirable when the engine is at a standstill - for example for stationary air conditioning. In this case, the auxiliary drive is possible for example by a separate drive, for example by a starter generator.
Außerdem ist es möglich, bei einem sogenannten Segelbetrieb des Fahrzeugs, bei dem der Verbrennungsmotor vom Antriebsstrang abgekoppelt und/oder abgeschaltet ist, den Nebenaggregatetrieb von der Kurbelwelle abzukoppeln und gesondert anzutreiben.It is also possible, in a so-called sailing operation of the vehicle, in which the engine is decoupled from the drive train and / or off, decouple the auxiliary drive from the crankshaft and drive separately.
Ergänzend kann in einem dritten Betriebszustand der Nebenaggregatetrieb mit der Kurbelwelle in einem schlupfend-reibschlüssig verbundenen Zustand haltbar sein. Dadurch ist es möglich, die Massenträgheit der Nebenaggregate zum Bremsen des Verbrennungsmotors zu nutzen, so dass beim Abstellen des Motors der Bereich der Eigenfrequenz schneller durchfahren wird und damit unkomfortable Vibrationen verringert werdenIn addition, in a third operating state, the accessory drive may be durable with the crankshaft in a slipping frictionally engaged condition. This makes it possible to use the inertia of the ancillary components for braking the internal combustion engine, so that when stopping the engine, the range of the natural frequency is traversed faster and thus uncomfortable vibrations are reduced
Zum Starten des Verbrennungsmotors kann die Kurbelwelle in eine schlupfendreibschlüssige Verbindung mit dem Nebenaggregatetrieb überführt werden, um den Verbrennungsmotor durch den laufenden Nebenaggregatetrieb anzuschleppen. Hierbei kann der Nebenaggregatetrieb durch den Starter-Generator angetrieben werden.To start the internal combustion engine, the crankshaft can be converted into a slip-frictional connection with the accessory drive to tow the engine through the running accessory drive. Here, the accessory drive can be driven by the starter-generator.
Die Erfindung bewirkt durch den optimierten Riementrieb einerseits eine Reduzierung des Treibstoffverbrauchs, indem die Schleppmomente des Riementriebs minimiert bzw. temporär eliminiert werden. Außerdem wird der Komfort dadurch erhöht, dass eine Klimatisierung bei stehendem Motor durch den Antrieb des Klimakompressors über den Startergenerator ermöglicht wird.The invention causes by the optimized belt drive on the one hand, a reduction in fuel consumption by the drag torque of the belt drive minimized or temporarily eliminated. In addition, the comfort is increased by that air conditioning when the engine is stopped by the drive of the air conditioning compressor via the starter generator is made possible.
Weitere Betriebmodi, wie Schleppstart, aktives Boosten, passives Boosten und Rekuperieren werden ebenfalls möglich. Vorteilhaft ist außerdem die optimale BauraumausnutzungOther modes of operation, such as tow launch, active boost, passive boost and recuperation, are also possible. Another advantage is the optimal space utilization
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which several embodiments of the invention are shown in simplified form. Show it:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Weiter erkennbar sind Kupplungssegmente
Erfindungsgemäß ist eine wechselweise Anordnung der Segmente vorgesehen. Dargestellt ist eine dreifach paarweise Segmentierung mit insgesamt drei Lagersegmenten
Ebenso von der Erfindung umfasst ist jedoch jede weitere Anzahl von Segmenten.Equally encompassed by the invention, however, is any further number of segments.
Nicht in der Figur dargestellt, jedoch ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfasst ist ein zentral wirkender Kupplungsaktuator.Not shown in the figure, but also included in the concept of the invention is a centrally acting clutch actuator.
Einsetzbar sind beispielsweise elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch aktuierbare Systeme, um die Riemenscheibe
Durch Ansteuern des Aktuators können die Kupplungssegmente
Durch Aktuieren der Vorrichtung wird keine Axialkraft auf das Kurbelwelleneingangslager übertragen. Der Aktuator
Die Arme, die mit der Riemenscheibe
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Anordnung in einer abgedichteten Variante ausgeführt, um negative Auswirkungen durch Spritzwasser, Steinschlage oder starke Verschmutzung zu vermeiden.In a preferred embodiment, the arrangement is carried out in a sealed variant, in order to avoid negative effects of splashing water, stone chips or heavy pollution.
Weiterhin bevorzugt kann die erfindungsgemäße Anordnung auswuchtbar ausgeführt werden.Furthermore preferably, the arrangement according to the invention can be carried out balancing.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Nebenaggregatetrieb Accessory drive
- 1111
- Keilriemen fan belt
- 1212
- Riemenscheibe der Kurbelwelle Pulley of crankshaft
- 1313
- Riemenscheibe des Generators Pulley of the generator
- 1414
- Riemenscheibe des Klimakompressors Pulley of air conditioning compressor
- 2020
- Kurbelwelle crankshaft
- 3030
- Kupplungsanordnung clutch assembly
- 3131
- Kupplungssegment coupling segment
- 3232
- Lagersegment bearing segment
- 3333
- Kupplungshebel clutch lever
- 3434
- Kupplungshebellagerung Clutch lever bearing
- 3535
- Kupplungsbelag clutch lining
- 3636
- Aktuator actuator
- 3737
- Feder feather
- 3838
- Lagerung storage
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102011010284 A1 [0003] DE 102011010284 A1 [0003]
- DE 102009014027 A1 [0003] DE 102009014027 A1 [0003]
- DE 10007356 A1 [0003] DE 10007356 A1 [0003]
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Legal Events
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