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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Zwei-Ebenen-Riementrieb für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem ersten Trieb, der als Aggregatetrieb ausgelegt ist, welcher zur Aufnahme von Drehmoment einer Kurbelwelle vorbereitet ist und in einer ersten Ebene angeordnet ist, wobei ein zweiter Trieb (5) als in einer zur ersten Ebene beabstandeten zweiten Ebene verlaufend ausgestaltet ist.
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Aggregatetriebe und Steuertriebe sind bereits in Verbindung mit Verbrennungskraftmaschinen von und in Kraftfahrzeugen, wie Pkws, Lkws oder anderen Nutzfahrzeugen bekannt.
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Beispielsweise sind Zwei-Ebenen-Riementriebe aus der
DE 10 2010 054 630 A1 bekannt. Dort ist ein Nebenaggregatetrieb einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen und ein Verfahren für dessen Betrieb. Der Nebenaggregatetrieb umfasst dabei in zwei Triebebenen einen Aggregatetrieb und einen Startertrieb und ermöglicht neben einem Normalbetriebsmodus die Betriebsmodi „Starten der Verbrennungskraftmaschine”, „Boosten der Verbrennungskraftmaschine”, „Standklimatisierung” und „Stilllegung des Aggregatetriebs”.
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Insbesondere sind riemengetriebene Start-Stopp-Systeme bekannt, bei denen ein Start-Stopp-Generator im Aggregatetrieb angeordnet ist und mittels eines Endloszugmittels, wie eines Poly-V-Riemens angetrieben wird.
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Die besagte Druckschrift
DE 10 2010 054 630 A1 offenbart ferner ein Generator-Startersystem, bei dem der Generator mittels eines Poly-V-Riemens, der in einer ersten Ebene verläuft, von der Kurbel angetrieben wird und mittels eines Zahnriemens, der in einer zweiten dazu beabstandeten Ebene verläuft, die Kurbelwelle antreiben kann.
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Grundsätzlich ist es auch bekannt, Freiläufe einzusetzen, insbesondere an einer Lichtmaschine.
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Bei einem Start-Stopp-System im Poly-V-Trieb kann bei extremer Lastanforderung, z. B. beim Kaltstart, die Verbrennungskraftmaschine nicht gestartet werden, da der Riemen durchrutscht. Das heißt, dass es in der Regel zusätzlich zum Start-Stopp-Generator nötig ist, ein separates Anlassaggregat, wie einen Anlasser oder einen Starter, zu verbauen. Die besagte Druckschrift hat aber leider den Nachteil, dass drei unterschiedliche Zugebenen notwendig sind, um einen Aggregatetrieb, einen Startertrieb und einen Steuertrieb zu realisieren. Dies resultiert in relativ hohen Kosten.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu beseitigen oder zumindest zu mildern. Insbesondere soll eine Lösung gefunden werden, bei der eine Zugmittelebene eingespart werden kann.
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Weiterhin ist es die Aufgabe, sicherzustellen, dass auch ein Kaltstart der Verbrannungskraftmaschine mittels des Start-Stopp-Generators durchgeführt werden kann, um somit keinen separaten Anlasser/Starter verbauen zu müssen.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, dass der zweite Trieb als Steuertrieb ausgeführt ist. Der Steuertrieb ist dann gleichzeitig als Startertrieb einsetzbar/nutzbar/konzipiert.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beansprucht und werden nachfolgend näher erläutert.
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So ist es von Vorteil, wenn der eine Trieb auf der einen Seite der Verbrennungskraftmaschine vorhanden ist und der andere Trieb auf der anderen/gegenüberliegenden Seite/Stirnseite vorhanden ist.
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Auch ist es von Vorteil, wenn in einem speziellen Ausführungsbeispiel beide Triebe auf derselben Seite der Verbrennungskraftmaschine vorhanden sind.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuertrieb zum Antreiben einer Nockenwelle und eines Start-Stopp-Generators und/oder zum Angetrieben werden durch den Start-Stopp-Generator ausgelegt/angeordnet ist.
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Es ist zweckmäßig, wenn ein Freilauf zwischen einer drehmomentaufnehmenden oder drehmomentabgebenden Rolle und dem Zugmittel im ersten und/oder zweiten Trieb enthalten ist.
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Wenn ein Synchrontriebmittel, wie ein Formschluss nutzender Riemen oder eine Kette im als Startertrieb einsetzbaren Steuertrieb eingesetzt ist, so wird ein Durchrutschen des Endloszugmittels an einem Maschinenwellenrad beim Erzwingen des Kaltstarts der Verbrennungskraftmaschine durch den Start-Stopp-Generator/durch eine E-Maschine verhindert.
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Mit anderen Worten, wird vorgeschlagen, ein Riemengetriebe mit einem Start-Stopp-System so auszugestalten, dass die Welle des Start-Stopp-Generators sowohl mit dem Aggregatetrieb, z. B. unter Einsatz eines Poly-V-Zugmittels als auch dem Steuertrieb, z. B. einem Zahnriemen oder einer Kette, über Riemenscheiben verbunden ist.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, die Verbindung mittels zwei sog. „antiparallel” angebrachten, „passiv schaltenden” Freiläufen zu realisieren. Hierbei ist der erste Freilauf mit der Welle des Start-Stopp-Generators und der Scheibe im Steuertrieb derart verbunden, dass bei Bestromung des Start-Stopp-Generators und damit bei einem Drehen der Welle der Freilauf klemmt und die Kurbelwelle über dem Start-Stopp-Generator und das formschlüssige Zugmittel im Steuertrieb angeschleppt und die Verbrennungskraftmaschine dadurch gestartet wird. Treibt die Verbrennungskraftmaschine und damit die Kurbelwelle jedoch an, öffnet der erste Freilauf und läuft frei.
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Der zweite Freilauf ist mit einer Generatorwelle und einer Scheibe im Aggregatetrieb derart verbunden, dass er erst im Verbrennungskraftmaschinenbetrieb klemmt und damit einen Antrieb des Start-Stopp-Generators und somit die elektrische Versorgung des Bordnetzes sicher stellt. Steht die Verbrennungskraftmaschine still und dreht der Start-Stopp-Generator, öffnet jedoch dieser zweite Freilauf und läuft dann frei.
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Es ist von Vorteil, wenn das Scheiben-Übersetzungsverhältnis zwischen der Kurbelwelle und dem Start-Stopp-Generator im Steuertrieb größer ist, als im Aggregatetrieb. So haben sich Verhältnisse von 3:1 zu 2:1 und insbesondere 2,1:1 zu 2:1 bewährt, wobei der erste der Werte durch den Durchmesser der Kurbelwelle bzw. der mit ihr verbundnen Scheibe bestimmt ist und der zweite der Werte durch den Durchmesser des Generators bzw. der mit ihr verbundenen Scheibe bestimmt ist. Somit ist sichergestellt, dass die zwei Freiläufe im jeweiligen Betriebszustand frei laufen bzw. klemmen können, wobei sie wegen der „antiparallelen” Anordnung jeweils in unterschiedlichen Schaltzuständen sind.
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Der Steuertrieb und der Aggregatetrieb können auf der gleichen Seite der Verbrennungskraftmaschine platziert sein. Eine spezielle erfindungsgemäße Lösung kann bei einer Platzierung des Steuer- und Aggregatetriebs auf unterschiedlichen Seiten der Verbrennungskraftmaschine mittels eines speziellen Start-Stopp-Generators realisiert werden. Hierbei bietet es sich an, beim Start-Stopp-Generator eine durchgehende Welle zu verbauen, so dass eine Anbindung auf der einen Seite, z. B. der Aggregateseite, und auf der anderen Seite, z. B. der Steuertriebseite, realisiert werden kann.
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Mit der beschriebenen Lösung lassen sich weiterhin „Boosten” und „Rekuperation” realisieren.
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Es sei darauf hingewiesen, dass der Drehmomentenfluss vom Start-Stopp-Generator zur Kurbelwelle vorzugsweise stets über ein formschlüssiges Zugmittel, wie z. B. einen Zahnriemen oder eine Kette, realisiert ist und somit auch ein Kaltstart realisiert werden kann.
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Insbesondere können die in der
DE 195 111 88 A1 offenbarten Freiläufe für den Steuer- und Aggregatetrieb eingebaut sein. Hierzu können die beiden Freiläufe baugleich und identisch sein, aber spiegelverkehrt eingebaut sein. Die Variation des Übersetzungsverhältnisses in beiden Triebebenen erfolgt durch unterschiedliche Scheibendurchmesser bzw. Zähnezahlen. Die Anbindung der beiden Freilaufeinheiten/Freiläufen an dem Start-Stopp-Generator erfolgt antiparallel, d. h. in Abhängigkeit vom Drehsinn.
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Für eine gewünschte Standklimatisierung, d. h. bei „Verbrennungskraftmaschinenstillstand”, also beim Beenden/Einstellen der motorischen Verbrennung, ist es zweckmäßig, die Ventile zu öffnen, so dass die Kurbelwelle möglichst widerstandsfrei mitgeschleppt werden kann, z. B. mittels Verstelleinrichtungen, wie Nockenwellenverstellern.
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In den unterschiedlichen Betriebszuständen kann es sein, dass auch die Steuerzeiten unterschiedlich sind, z. B. durch die Längung des Zugmittels oder Verstellwege der Spanneinheiten. Das heißt, der Verdrehwinkel zwischen der Kurbelwelle und der Nockenwelle ändert sich. Hier ist es zweckmäßig, diese Änderung ebenfalls mit Nockenwellenverstelleinheiten zu kompensieren, so dass ein sicherer und optimaler Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet ist.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe einer Zeichnung näher erläutert, wobei ein erstes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
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1 eine dreidimensionale Prinzipansicht des erfindungsgemäßen Aufbaus, wobei die Steuer- und Aggregatetriebebene auf der gegenüberliegenden Seite der Verbrennungskraftmaschine angebracht sind, wobei die Verbrennungskraftmaschine selbst nicht dargestellt ist, wobei jedoch deren Bauraum durch eine Strichlierung angedeutet ist,
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2 eine Frontansicht auf die Steuertriebebene in einer Drauf- und Durchsicht,
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3 eine mögliche Anordnung der Einzelkomponenten in der Aggregatetriebebene, wobei Kurbelwellenscheiben, Wasserpumpen, Klimakompressoren, Spannsysteme, Spannrollen, Umlenkrollen und ein Start-Stopp-Generator einsetzbar ist, und
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4 eine Anordnung möglicher Komponenten in einer Steuertriebebene, wobei Kurbelwellenscheiben, Nockenwellenscheiben, ein Start-Stopp-Generator, Spannsysteme, Spannrollen und Umlenkrollen einsetzbar sind.
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Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Die gleichen Elemente sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die etwa in 4 dargestellten Umlenkrollen auch als zweites Spannsystem im Steuertrieb ausgeführt sein können. In einer weiteren Ausführungsform können Spannsysteme mit Spannrollen oder Umlenkrollen auch durch ein integriertes, entkoppeltes Spannsystem ersetzt sein, das um die Kurbelwellenscheibe im Steuertrieb platziert ist. Freiläufe sind an geeigneter Stelle einbindbar.
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Zwei-Ebenen-Riementrieb 1 dargestellt. Der Zwei-Ebenen-Riementrieb 1 ist an einer Verbrennungskraftmaschine 2, die strichliert angedeutet ist, angebracht. In einer ersten Ebene ist ein erster Trieb 3 als Aggregatetrieb 4 vorhanden. Der Aggregatetrieb 4 kann auch als Aggregattrieb 4 bezeichnet werden. Ein zweiter Trieb 5 ist als Steuertrieb 6 in einer zur ersten Ebene beabstandeten zweiten Ebene, die parallel zur ersten Ebene verläuft, angeordnet.
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Der Steuertrieb 6 kann auch als Startertrieb eingesetzt werden. Er setzt ein Endloszugmittel 7 ein, genauso wie der Aggregatetrieb 4. Die Endloszugmittel 7 werden von einer Kurbelwelle 8 mit Drehmoment versorgt. Ein Start-Stopp-Generator 9 weist eine bspw. durchgehende Welle 10 auf, die mit den beiden Endloszugmitteln 7 drehmomentübertragend verbunden ist, nämlich unter Einsatz jeweils einer Scheibe 11. An den Scheiben 11 ist jeweils ein Freilauf, der nicht dargestellt ist, eingesetzt. Während die Scheibe 11 des ersten Triebs 3 in die eine Richtung drehmomentübertragend und in die andere Richtung durchrutschend ausgestaltet ist, ist dies bei dem anderen Freilauf genau anders herum, er dreht also in die eine Richtung durch und ist in die andere Rechtung drehmomentübertragend.
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In 2 ist von der Seite eine Durchsicht der Einzelkomponenten zu erkennen, um den funktionalen Zusammenhang darzustellen.
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In
4 sind im Aufbau die Kurbelwelle
8 und der Start-Stopp-Generator
9 über die Scheiben
11 mit der Steuer- und Aggregatetriebebene verbunden. Die Scheiben
11 des Start-Stopp-Generators enthalten Freilaufeinheiten, wie aus der
DE 195 111 88 A1 bekannt. Sie sind in „antiparalleler” Anordnung verbaut.
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Es wird somit ein Start-Stopp-System vorgestellt, bei dem zwei Zugmittelebenen verbaut sind. Hierbei wird der Antrieb der Verbrennungskraftmaschine 2 durch den Start-Stopp-Generator 9 stets über das formschlüssige Zugmittel, also das Zugmittel des Steuertriebs 6 realisiert. Der Betrieb als Generator durch die Verbrennungskraftmaschine 2 wird durch ein reibschlüssiges Zugmittel ermöglicht. Es werden zwei passivschaltende Freiläufe am Start-Stopp-Generator 9 verbaut.
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In 3 ist eine Darstellung des ersten Triebs 3, also des Aggregatetriebs 4 wiedergegeben. Es ist dabei ein Klimakompressor 14, eine Wasserpumpe 15, eine Umlenkrolle 16, die Scheibe 11 des Start-Stopp-Generators 9 und eine weitere Kurbelwellenscheibe 13 eingebunden, wobei eine Spannrolle 17 von außen auf ein Leertrum des Endloszugmittels 7 drückt.
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In 4 ist das Eingebunden sein von zwei Nockenwellenscheiben 12 dargestellt. Eine Kurbelwellenscheibe, die von der Kurbelwelle 8 antreibbar ist, ist mit dem Bezugszeichen 13 versehen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Zwei-Ebenen-Riementrieb
- 2
- Verbrennungskraftmaschine
- 3
- erster Trieb
- 4
- Aggregatetrieb/Aggregattrieb
- 5
- zweiter Trieb
- 6
- Steuertrieb
- 7
- Endloszugmittel
- 8
- Kurbelwelle
- 9
- Start-Stopp-Generator
- 10
- Welle
- 11
- Scheibe
- 12
- Nockenwellenscheibe
- 13
- Kurbelwellenscheibe
- 14
- Klimakompressor
- 15
- Wasserpumpe
- 16
- Umlenkrolle
- 17
- Spannrolle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010054630 A1 [0003, 0005]
- DE 19511188 A1 [0024, 0037]
