DE102014201716A1 - Drive assembly for an accessory and method for operating the drive assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Nebenaggregat, beispielsweise einen Kältemittelverdichter, der im Betriebszustand einer Standklimatisierung betrieben werden kann, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsanordnung.The invention relates to a drive arrangement for an auxiliary unit, for example a refrigerant compressor, which can be operated in the operating state of a stationary air conditioning, and a method for operating the drive assembly.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Nebenaggregat, beispielsweise einen Kältemittelverdichter, der im Betriebszustand einer Standklimatisierung betrieben werden kann, sowie ein Verfahren zum Betreiben des Antriebsanordnung. The invention relates to a drive arrangement for an auxiliary unit, for example a refrigerant compressor, which can be operated in the operating state of a stationary air conditioning, and a method for operating the drive assembly.

Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung sind alle Fahrzeuge, die über einen Riementrieb verfügen, jedoch keinen Riemen-Starter-Generator aufweisen, und bei denen ein Nebenaggregat auch in einer Standphase betrieben werden soll. Verwendungszweck ist hierbei insbesondere eine Standklimatisierung während der Stopp-Phase innerhalb eines Start-Stopp-Modus, so dass die Fahrzeuginnenraumtemperatur auf möglichst gleichbleibendem Niveau gehalten werden kann. Ein derartige Verhinderung eines Temperaturanstiegs auch während den kurzen Standphasen eines Start-Stopp-Betriebs ist gerade bei extrem hohen Außentemperaturen wichtig um den erwarteten Fahrgastkomfort zu gewährleisten.Field of application of the present invention are all vehicles that have a belt drive, but do not have a belt starter generator, and in which an accessory is to be operated in a stance phase. Intended use here is in particular a stationary air conditioning during the stop phase within a start-stop mode, so that the vehicle interior temperature can be maintained at the same level as possible. Such a prevention of a temperature increase even during the short stance phases of a start-stop operation is important, especially at extremely high outside temperatures, to ensure the expected passenger comfort.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt, Nebenaggregate, insbesondere Kältemittelverdichter mit Energie zu versorgen:
In modernen Kraftfahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotor werden die Nebenaggregate, wie z.B. Generator, Klimaanlage, Wasserpumpe usw. üblicherweise über einen Riementrieb angetrieben, dessen Riemenscheibe durch eine Kurbelwelle direkt mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Dies ist in bestimmten Betriebssituationen nachteilig, da der Betrieb des Kältemittelverdichters immer den Betrieb des Verbrennungsmotors voraussetzt.From the prior art, various ways are known to supply ancillary components, in particular refrigerant compressor with energy:
In modern motor vehicles with a conventional internal combustion engine, the ancillaries, such as generator, air conditioning, water pump, etc. are usually driven by a belt drive, the pulley is connected by a crankshaft directly to the engine. This is disadvantageous in certain operating situations, since the operation of the refrigerant compressor always presupposes the operation of the internal combustion engine.

Die direkte Kopplung des Riementriebs an den Verbrennungsmotor führt ferner dazu, dass bei Stillstand des Verbrennungsmotors und damit bei Stillstand der Kurbelwelle auch die Nebenaggregate nicht betrieben werden. Dies ist beispielsweise im sogenannten Motor-Start-Stopp-Modus oder im sogenannten Segelbetrieb nachteilig, denn wenn beispielsweise die Klimaanlage nicht durchgehend betrieben wird, kann dies zu Komforteinschränkungen für die Fahrzeuginsassen führen.The direct coupling of the belt drive to the internal combustion engine also means that at standstill of the engine and thus at standstill of the crankshaft and the ancillaries are not operated. This is for example in the so-called engine start-stop mode or in the so-called sailing operation disadvantageous because if, for example, the air conditioning is not operated continuously, this can lead to comfort restrictions for the vehicle occupants.

Die DE 4 432 679 A1 beschreibt eine schaltbare Riemenscheibe mit Planetengetriebe und zwei Elektromagneten, um eine zweigängige Betriebsart des Klimakompressors zu gewährleisten. The DE 4 432 679 A1 describes a switchable pulley with planetary gear and two electromagnets to ensure a two-speed operation of the air conditioning compressor.

Die EP 1 934 068 B1 beschreibt eine Riemenscheibe mit Planetengetriebe (zwei Planetenstufen), die drei Betriebsmodi bietet, nämlich Stillsetzung des Nebenaggregates, direkten Durchtrieb oder Untersetzung. Nachteilig ist, dass für eine derartige Lösung der Kältemittelverdichter konstruktiv verändert werden muss und das Planetengetriebe zudem den Wirkungsgrad senkt.The EP 1 934 068 B1 describes a pulley with planetary gear (two planetary stages), which offers three modes of operation, namely stopping of the accessory, direct drive or reduction. The disadvantage is that for such a solution, the refrigerant compressor must be changed constructively and the planetary gear also reduces the efficiency.

Ferner beschreibt die EP 1 066 168 B1 eine Riemenscheibe mit Planetengetriebe, wobei die Verbrennungskraftmaschine über Riemen oder Zahnräder am Planetenträger befestigt ist, ein weiterer (Elektro-)Motor das Sonnenrad treibt und das Hohlrad über Riemen bzw. Zahnräder das Nebenaggregat treibt. Zur Standklimatisierung muss dabei über einen Getriebesteller der Leerlauf des Planetengetriebes eingelegt werden.Furthermore, the describes EP 1 066 168 B1 a pulley with planetary gear, the internal combustion engine is attached via belts or gears on the planet carrier, another (electric) motor drives the sun gear and the ring gear drives the accessory via belts or gears. For stationary air conditioning, the idling of the planetary gear must be engaged via a gearbox actuator.

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.In 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.

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 bedeutet.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.

Bekannt sind ferner elektrische Kältemittelverdichter, die jedoch allesamt auf Hochvoltlösungen beruhen.Also known are electric refrigerant compressor, but all based on high-voltage solutions.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, in bestimmten Betriebsarten den Kältemittelverdichter unabhängig vom Betrieb des Verbrennungsmotors über eine zweite Leistungsquelle betreiben zu können. Dabei wird angestrebt, diese Leistungsquelle bei angeschaltetem Verbrennungsmotor von der Antriebswelle des Kältemittelverdichters trennen zu können, so dass der Kältemittelverdichter nur von dem Verbrennungsmotor angetrieben wird und keine Schleppverluste durch die mitdrehende zweite Leistungsquelle entstehen.The object of the invention is therefore to be able to operate the refrigerant compressor independently of the operation of the internal combustion engine via a second power source in certain operating modes. In this case, it is desirable to be able to separate this power source with the internal combustion engine from the drive shaft of the refrigerant compressor, so that the refrigerant compressor is driven only by the internal combustion engine and no drag losses caused by the co-rotating second power source.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe wird durch eine Antriebsanordnung gemäß Patentanspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 5 gelöst.The object is achieved by a drive arrangement according to claim 1 and by a method according to claim 5.

Für den erfindungsgemäßen Antrieb wird vorzugsweise von einer Konstruktion ausgegangen, in die der Kältemittelverdichter in einer Betriebsart vom Riementrieb abgekoppelt werden kann, in einer zweiten Betriebsart durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden kann und in einer dritten Betriebsart unabhängig vom Verbrennungsmotor durch einen zusätzlichen Antrieb angetrieben werden kann.For the drive according to the invention is preferably based on a construction in which the refrigerant compressor can be decoupled in one mode from the belt drive, in a second mode by the internal combustion engine can be driven and can be driven by an additional drive in a third mode, regardless of the internal combustion engine.

Für diese dritte Betriebsart wird ein Antrieb durch einen Elektromotor vorgeschlagen, der an der Antriebswelle des Kältemittelverdichters angebracht wird. Zwischen der Antriebswelle des Kältemittelverdichters und dem Elektromotor ist ein Freilauf angeordnet. Dieser Freilauf ist entsperrt, wenn die Antriebswelle des Kältemittelverdichters beispielsweise über einen Riementrieb in oben genannter zweiter Betriebsart angetrieben wird und sich schneller dreht als die Welle des Elektromotors. Dieser Freilauf sperrt, sobald sich die Antriebswelle der Riemenscheibe langsamer dreht als die Welle des Elektromotors, so dass der Kältemittelverdichter durch den Elektromotor angetrieben wird.For this third mode, a drive by an electric motor is proposed, which is attached to the drive shaft of the refrigerant compressor. Between the drive shaft of the refrigerant compressor and the electric motor, a freewheel is arranged. This freewheel is unlocked when the drive shaft of the refrigerant compressor is driven for example via a belt drive in the above-mentioned second mode and rotates faster than the shaft of the electric motor. This freewheel locks as soon as the drive shaft of the pulley rotates slower than the shaft of the electric motor, so that the refrigerant compressor is driven by the electric motor.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Elektromotor an dem Kältemittelverdichter befestigt, beispielsweise angeschraubt.In a preferred embodiment, the electric motor is attached to the refrigerant compressor, for example screwed.

Die erfindungsgemäße Anordnung stellt eine kostengünstige Nachrüstlösung dar, da der Kältemittelverdichter nicht verändert werden muss.The arrangement according to the invention represents a cost-effective retrofit solution, since the refrigerant compressor does not have to be changed.

Die erfindungsgemäße Antriebsanordnung ermöglicht insbesondere folgende Betriebszustände:
In einem Betriebszustand wird das Nebenaggregat, beispielsweise der Kältemittelverdichter, direkt durch die Kurbelwelle über den Riementrieb angetrieben. Hierbei ist der Nebenaggregatetrieb allein durch die Kurbelwelle antreibbar.The drive arrangement according to the invention enables, in particular, the following operating states:
In one operating state, the auxiliary unit, for example the refrigerant compressor, is driven directly by the crankshaft via the belt drive. Here, the accessory drive is driven solely by the crankshaft.

In einem weiteren Betriebszustand ist der Nebenaggregatetrieb von der Kurbelwelle entkoppelt und wird von einer anderen Leistungsquelle, nämlich von der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung angetrieben. Dies ist wünschenswert bei Motorstillstand- beispielsweise für eine Standklimatisierung. In a further operating state, the auxiliary drive is decoupled from the crankshaft and is driven by another power source, namely by the drive arrangement according to the invention. This is desirable when engine stoppage - for example, for a stationary air conditioning.

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.

Die Erfindung kann in Fahrzeugen mit konventionellem Verbrennungsmotor mit Start-Stopp-System vorteilhaft eingesetzt werden. The invention can be advantageously used in vehicles with conventional internal combustion engine with start-stop system.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Further features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which embodiments of the invention are shown in simplified form.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

1 zeigt beispielhaft, wie der zusätzliche Elektromotor 30 auf der Antriebswelle 13 zwischen der Riemenscheibe 12 und dem Kältemittelverdichter 11 positioniert werden kann. Durch den Freilauf 40 kann das Drehmoment des Elektromotors 30 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand an die Antriebswelle 13 übertragen werden. 1 shows by way of example how the additional electric motor 30 on the drive shaft 13 between the pulley 12 and the refrigerant compressor 11 can be positioned. Through the freewheel 40 can the torque of the electric motor 30 depending on the operating condition of the drive shaft 13 be transmitted.

Wird der Kältemittelverdichter 11 über den Verbrennungsmotor angetrieben, öffnet der Freilauf 40. Die Antriebswelle 13 muss dann den Rotor des ausgeschalteten Elektromotors 30 nicht mit antreiben.Will the refrigerant compressor 11 driven by the internal combustion engine, the freewheel opens 40 , The drive shaft 13 then the rotor of the switched-off electric motor must 30 do not drive with it.

Wird bei stehendem Verbrennungsmotor der Kältemittelmittelverdichter 11 durch den Elektromotor 30 angetrieben, dann wird durch den gesperrten Freilauf 40 ein Drehmoment von dem Elektromotor 30 auf die Antriebswelle 13 übertragen und die Magnetkupplung 22 trennt die Antriebswelle 13 von der Riemenscheibe 12 und dem Riementrieb.If the internal combustion engine is at standstill, the refrigerant compressor 11 through the electric motor 30 driven, then by the locked freewheel 40 a torque from the electric motor 30 on the drive shaft 13 transmitted and the magnetic coupling 22 separates the drive shaft 13 from the pulley 12 and the belt drive.

1 zeigt eine Explosionszeichnung der Anbringung der elektromagnetischen Spule 32 einer Magnetkupplung an einem Klimakompressor 11. Die Befestigungspunkte 21 können zur Fixierung des Elektromotor zwischen dem Klimakompressor 11 und der Riemenscheibe 12 verwendet werden. 1 shows an exploded view of the attachment of the electromagnetic coil 32 a magnetic coupling to an air conditioning compressor 11 , The attachment points 21 can be used to fix the electric motor between the air conditioning compressor 11 and the pulley 12 be used.

2 zeigt beispielhaft, wo der zusätzliche Elektromotor 30 auf der Antriebswelle 13 zwischen der Riemenscheibe 12 und dem Kältemittelverdichter 11 positioniert werden kann. Durch den Freilauf 40 kann das Drehmoment des Elektromotors 30 in Abhängigkeit von dem Betriebszustand an die Antriebswelle 13 übertragen werden. Wird der Kältemittelverdichter 11 über den Verbrennungsmotor angetrieben, öffnet der Freilauf 40. Die Antriebswelle 13 muss dann den Rotor des ausgeschalteten Elektromotors 30 nicht mitantreiben. 2 shows by way of example, where the additional electric motor 30 on the drive shaft 13 between the pulley 12 and the refrigerant compressor 11 can be positioned. Through the freewheel 40 can the torque of the electric motor 30 depending on the operating condition of the drive shaft 13 be transmitted. Will the refrigerant compressor 11 driven by the internal combustion engine, the freewheel opens 40 , The drive shaft 13 then the rotor of the switched-off electric motor must 30 do not co-drive.

Wird bei stehendem Verbrennungsmotor der Kältemittelmittelverdichter 11 durch den Elektromotor 30 angetrieben, dann wird durch den gesperrten Freilauf 40 ein Drehmoment von dem Elektromotor 30 auf die Antriebswelle 13 übertragen und die Magnetkupplung 22 trennt die Antriebswelle 13 von der Riemenscheibe 12 und dem Riementrieb.If the internal combustion engine is at standstill, the refrigerant compressor 11 through the electric motor 30 driven, then by the locked freewheel 40 a torque from the electric motor 30 on the drive shaft 13 transmitted and the magnetic coupling 22 separates the drive shaft 13 from the pulley 12 and the belt drive.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1111
Klimakompressorair compressor
1212
Riemenscheibe pulley
1313
Welle des KlimakompressorsWave of air conditioning compressor
2121
Befestigungsmittelfastener
2222
Kupplungclutch
30 30
Elektromotorelectric motor
3131
Welle des ElektromotorsShaft of the electric motor
3232
Spule Kitchen sink
4040
Freilauffreewheel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4432679 A1 [0005] DE 4432679 A1 [0005]
  • EP 1934068 B1 [0006] EP 1934068 B1 [0006]
  • EP 1066168 B1 [0007] EP 1066168 B1 [0007]

Claims (5)

Antriebesanordnung für ein Nebenaggregat (11), das über eine Welle (13) mit einer Riemenscheibe (12) lösbar wirkverbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Welle (13) ein Freilauf (40) und ein Elektromotor (30) angeordnet sind.Drive arrangement for an auxiliary unit ( 11 ), which has a wave ( 13 ) with a pulley ( 12 ) releasably operatively connected, characterized in that on the shaft ( 13 ) a freewheel ( 40 ) and an electric motor ( 30 ) are arranged. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor (30) so ausgebildet und angeordnet ist, dass er die Welle (13) des Kältemittelverdichters (11) antreiben kann.Drive arrangement according to claim 1, wherein the electric motor ( 30 ) is designed and arranged so that it ( 13 ) of the refrigerant compressor ( 11 ) can drive. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, wobei der Freilauf (40) so ausgebildet und angeordnet ist, dass er sperrt, wenn die Welle (13) der Riemenscheibe (12) nicht schneller als die Welle des Elektromotors (30) rotiert.Drive arrangement according to claim 2, wherein the freewheel ( 40 ) is designed and arranged so that it locks when the shaft ( 13 ) of the pulley ( 12 ) not faster than the shaft of the electric motor ( 30 ) rotates. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Riemenscheibe von einem Riementrieb eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs abkuppelbar ausgestaltet ist.Drive arrangement according to one of claims 1 to 3, wherein the pulley is configured uncoupled from a belt drive of an internal combustion engine of a motor vehicle. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordung für ein Nebenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Nebenaggregat mindestens durch den Elektromotor (30) angetrieben wird.Method for operating a drive assembly for an accessory according to one of claims 1 to 4, wherein the accessory is at least by the electric motor ( 30 ) is driven.
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