DE102014214121A1

DE102014214121A1 - Antriebsanordnung für ein Motorrad mit einer Startergeneratoranordnung, umfassend zwei Freilaufelemente

Info

Publication number: DE102014214121A1
Application number: DE102014214121.4A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2016-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für ein Motorrad, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einen an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3) und eine direkt mit der Kurbelwelle (2) verbundene Startergeneratoranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) mit einem Rotor (6) und einem Stator (7) sowie ein mit dem Rotor (6) über eine Welle (8) verbundenes Planetengetriebe (9). Erfindungsgemäß weist die Startergeneratoranordnung (4) ein erstes und ein zweites Freilaufelement (10a, 10b) auf, wobei das erste Freilaufelement (10a) zwischen der Kurbelwelle (2) und der mit dem Rotor (6) verbundenen Welle (8) angeordnet ist, um eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle (2) auf die elektrische Maschine (5) zu realisieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung, insbesondere für ein Motorrad, umfassend eine Brennkraftmaschine mit mindestens einen an einer Kurbelwelle angeordneten Kolben und eine direkt mit der Kurbelwelle verbundene Startergeneratoranordnung, umfassend eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator sowie ein mit dem Rotor über eine Welle verbundenes Planetengetriebe.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Motorrad mit einer solchen Antriebsanordnung.
Gebiet der Erfindung
DE 292 007 offenbart eine Einrichtung zum Anlassen von Fahrzeugverbrennungsmotoren, bei welcher ein Anlassmotor durch Vermittlung einer Freilaufkupplung den Verbrennungsmotor antreibt. Gemäß dieser Lösung ist eine Freilaufkupplung zwischen der Einrichtung zum Anlassen und dem Fahrzeugmotor vorgesehen, die eine ein Geräusch verursachende Sperrzahnkupplung ersetzt.
Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik geht hervor, dass Brennkraftmaschinen von Motorrädern mit einem Startermotor und Startergetriebe, sowie einem Generator ausgestattet sind. Dabei ist der Generator direkt an der Welle angeordnet. Da der Starter eine hohe Übersetzung erzeugen muss, weist das Startergetriebe in der Regel zwei bis drei Stirnradstufen auf.
Der Nachteil des zuvor genannten Standes der Technik besteht darin, dass zwei elektrische Maschinen, insbesondere ein als Startermotor und ein Generator, benötigt werden. Ferner ist das Stirnradgetriebe relativ schwer und großbauend.
Aufgabenstellung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung mit einer Startergeneratoranordnung für ein Motorrad zu schaffen, die kompaktbauend und gewichtsoptimiert ist sowie einen hohen Wirkungsgrad aufweist.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß weist die Startergeneratoranordnung ein erstes und ein zweites Freilaufelement auf, wobei das erste Freilaufelement zwischen der Kurbelwelle und der mit dem Rotor verbundenen Welle angeordnet ist, um eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle auf die elektrische Maschine zu realisieren. Dadurch kann die elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb der Startergeneratoranordnung über die Kurbelwelle und dem ersten Freilaufelement von der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Ferner wird die Kurbelwelle in einem Starterbetrieb der Startergeneratoranordnung von der elektrischen Maschine über das Planetengetriebe angetrieben.
Vorzugsweise ist die mit dem Rotor verbundene Welle zum Einen mit einer Sonne des Planetengetriebes drehfest verbunden und zum Anderen über das erste Freilaufelement mit der Kurbelwelle koppelbar. Mit anderen Worten ist die mit dem Rotor verbundene Welle mit der Kurbelwelle verbunden, wobei zwischen der Kurbelwelle und dem Rotor das erste Freilaufelement an der Welle angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Welle aber auch mit einer Sonne verbunden. Vorteilhafterweise ist die Sonne direkt an der Welle ausgebildet.
Besonders bevorzugt weist das Planetengetriebe einen Planetensatz auf, der radial zwischen der Sonne und einem Hohlrad kämmt. Der Planetensatz weist vorzugsweise mindestens drei Planeten auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlrad über das zweite Freilaufelement an einem Gehäuse stationär festlegbar. Somit ist das zweite Freilaufelement zwischen dem Hohlrad und dem Gehäuse angeordnet. Das zweite Freilaufelement sperrt wenn die elektrische Maschine über die Sonne das Planetengetriebe antreibt.
Vorzugsweise ist der Planetensatz an einem mit der Kurbelwelle drehfest verbundenen Planetenträger drehbar gelagert. Über den Planetenträger wird somit in einem Starterbetrieb der Startergeneratoranordnung eine hohe Übersetzung auf die Kurbelwelle erzeugt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Hohlrad stationär an einem Gehäuse festgelegt. Mit anderen Worten entfällt in diesem Fall das Freilaufelement zwischen Hohlrad und Gehäuse. Mithin ist das Hohlrad unmittelbar und ständig mit dem Gehäuse drehfest verbunden. Stattdessen ist der Planetensatz an einem über das zweite Freilaufelement mit der Kurbelwelle koppelbaren Planetenträger drehbar gelagert. Somit ist das zweite Freilaufelement zwischen der Kurbelwelle und dem Planetengetriebe am Planetenträger angeordnet. Das zweite Freilaufelement sperrt wenn die elektrische Maschine über die Sonne das Planetengetriebe antreibt.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, und
2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Nach 1 weist eine erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Motorrad eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren an einer Kurbelwelle 2 angeordnete Kolben 3 – von denen hier zur Vereinfachung nur ein einziger Kolben abgebildet ist – und eine direkt mit der Kurbelwelle 2 verbundene Startergeneratoranordnung 4 auf. Die Kolben 3 bewegen sich jeweils in einem – hier nicht dargestellten – Zylinder auf und ab und versetzen die Kurbelwelle 2 in Rotation.
Die erfindungsgemäße Startergeneratoranordnung 4 weist eine elektrische Maschine 5 und ein damit verbundenes Planetengetriebe 9 auf. Die elektrische Maschine 5 umfasst einen drehbaren Rotor 6 und einen stationär an einem Gehäuse 14 festgelegten Stator 7, wobei der Rotor 6 über eine Welle 8 mit dem Planetengetriebe 9 verbunden ist. Dazu ist an einem distalen Ende der Welle 8 eine Sonne 11 ausgebildet, die mit einem Planetensatz 12 des Planetengetriebes 9 kämmt. Ferner ist der Planetensatz 12 an einem mit der Kurbelwelle 2 drehfest verbundenen Planetenträger 15 drehbar gelagert und kämmt des Weiteren mit einem Hohlrad 13, das über ein zweites Freilaufelement 10b stationär am Gehäuse 14 festlegbar ist. Ein erstes Freilaufelement 10a ist zwischen der Welle 8 und der Kurbelwelle 2 angeordnet.
Die Startergeneratoranordnung 4 ist einerseits in einem Starterbetrieb zum Starten der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen und andererseits in einem Generatorbetrieb zur Erzeugung elektrischer Energie vorgesehen. So wird in einem Generatorbetrieb der Startergeneratoranordnung 4 die elektrische Maschine 5 über die Kurbelwelle 2 und dem ersten Freilaufelement 10a von der Brennkraftmaschine 1 angetrieben. Dazu sperrt das erste Freilaufelement 10a und leitet so die Rotation der Kurbelwelle 2 auf die mit dem Rotor 6 verbundene Welle 8. Das Planetengetriebe 9 umläuft aufgrund des offenen zweiten Freilaufelements 10b als Block und ist lastfrei, so dass von dem Planetengetriebe 9 keine Geräusche erzeugt werden.
Demgegenüber wird in einem Starterbetrieb der Startergeneratoranordnung 4 die Kurbelwelle 2 von der elektrischen Maschine 5 über das Planetengetriebe 9 angetrieben. Das Planetengetriebe 9 ermöglicht eine hohe Übersetzung auf die Kurbelwelle 2.
Das Hohlrad 13 ist über den gesperrten zweiten Freilauf 10b stationär an dem Gehäuse 14 festgelegt.
Gemäß 2 ist das Hohlrad 13 direkt an dem Gehäuse 14‘ stationär festgelegt. Das zweite Freilaufelement 10b ist dabei zwischen dem Planetenträger 15‘ und der Kurbelwelle 2 angeordnet. Verglichen mit dem Ausführungsbeispiel aus 1 wälzt das Planetengetriebe 9 auch im Generatorbetrieb der Startergeneratoranordnung 4, jedoch verhältnismäßig langsam. Dies erlaubt das zweite Freilaufelement 10b kleiner auszubilden, wodurch eine weitere Gewichtseinsparung möglich ist.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelwelle
3: Kolben
4: Startergeneratoranordnung
5: elektrische Maschine
6: Rotor
7: Stator
8: Welle
9: Planetengetriebe
10a, 10b: Freilaufelement
11: Sonne
12: Planetensatz
13: Hohlrad
14, 14': Gehäuse
15, 15': Planetenträger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 292007 [0003]

Claims

Antriebsanordnung, insbesondere für ein Motorrad, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einen an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3) und eine direkt mit der Kurbelwelle (2) verbundene Startergeneratoranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) mit einem Rotor (6) und einem Stator (7) sowie ein mit dem Rotor (6) über eine Welle (8) verbundenes Planetengetriebe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Startergeneratoranordnung (4) ein erstes und ein zweites Freilaufelement (10a, 10b) aufweist, wobei das erste Freilaufelement (10a) zwischen der Kurbelwelle (2) und der mit dem Rotor (6) verbundenen Welle (8) angeordnet ist, um eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle (2) auf die elektrische Maschine (5) zu realisieren.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Rotor (6) verbundene Welle (8) zum Einen mit einer Sonne (11) des Planetengetriebes (9) drehfest verbunden ist und zum Anderen über das erste Freilaufelement (10a) mit der Kurbelwelle (2) koppelbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (9) einen Planetensatz (12) aufweist, der radial zwischen der Sonne (11) und einem Hohlrad (13) kämmt.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) über das zweite Freilaufelement (10b) an einem Gehäuse (14) stationär festlegbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensatz (12) an einem mit der Kurbelwelle (2) drehfest verbundenen Planetenträger (15) drehbar gelagert ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) stationär an einem Gehäuse (14') festgelegt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetensatz (12) an einem über das zweite Freilaufelement (10b) mit der Kurbelwelle (2) koppelbaren Planetenträger (15‘) drehbar gelagert ist.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (5) in einem Generatorbetrieb der Startergeneratoranordnung (4) über die Kurbelwelle (2) und dem ersten Freilaufelement (10a) von der Brennkraftmaschine (1) angetrieben wird.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (2) in einem Starterbetrieb der Startergeneratoranordnung (4) von der elektrischen Maschine (5) über das Planetengetriebe (9) angetrieben wird.
Motorrad mit einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1–7.