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Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Starteranordnung mit zwei Gängen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3a) und einer Starteranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) sowie ein über eine Antriebswelle (10) damit verbundenes Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) einen von einem ersten Aktuator (7a) axial einspurbaren Starterritzel (8) aufweist, das in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle (2) angeordneten Zahnkranz (9) kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine (1) über die Starteranordnung (4) zu ermöglichen. Erfindungsgemäß weist das Planetengetriebe (6) einen zweiten Aktuator (7b) auf, der eine Schaltung des Planetengetriebes (6) zwischen einer ersten und zweite Übersetzung realisiert, wobei die erste Übersetzung kleiner ist als die zweite Übersetzung.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem an einer Kurbelwelle angeordneten Kolben und einer Starteranordnung, umfassend eine elektrische Maschine sowie ein über eine Antriebswelle damit verbundenes Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe einen von einem ersten Aktuator axial einspurbaren Starterritzel aufweist, der in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle angeordneten Zahnkranz kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine über die Starteranordnung zu ermöglichen.
  • Gebiet der Erfindung
  • Aus der DE 35 39 360 A1 geht ein elektrischer Anlasser für eine Verbrennungskraftmaschine hervor. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine Motorwelle auf, auf der das Anlassergetriebe, das mit einem Freilauf versehen ist, auf schraubenfoermigen Nuten dieser Welle hin- und hergleiten kann, wobei der Umfang der Hülse des äußeren Käfigs des Freilaufs mit einem Betätigungselement der besagten Hülse in Drehung versetzbar ist. Bei einer Inbetriebnahme ist die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle größer als diejenige des Antriebsorgans zum Drehen der Hülse, so dass das Anlassergetriebe sich beim Drehen bis an einen herkömmlichen Anschlag verschiebt, der seine Vorwärtsbewegung begrenzt. Das Betätigungsorgan der Hülse wird entkuppelt, während der Rücklauf des Anlassergetriebes durch Mittel bewirkt wird, die die beiden Teile des Freilaufs miteinander verbinden.
  • Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik sind Anlasser für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine bekannt, die in der Regel einen Elektromotor zum Antreiben der Brennkraftmaschine umfassen. Bei einem Großteil der Anlasser wird zur Verringerung der Drehzahl bei gleichzeitiger Erhöhung des Drehmoments an einem in den Zahnkranz einspurenden Ritzel ein Untersetzungsgetriebe zwischen Ritzel und Elektromotor eingebaut. Das Ritzel kann durch die Betätigung eines elektrischen Aktuator eingespurt werden. Für diese Getriebe werden typischerweise Planetengetriebe eingesetzt. Diese Planetengetriebe bestehen im Wesentlichen aus einem Hohlrad, einem Sonnenrad und mehreren, zum Beispiel drei bis sechs, Planentenrädern.
  • Nachteilig an dem zuvor genannten Stand der Technik ist, dass der Anlasser derart ausgelegt ist, dass jeweils eine Drehzahl und somit ein Drehmoment von dem Anlasser zum Antreiben der Brennkraftmaschine realisierbar ist. Somit weist das Planetengetriebe lediglich eine einzige Übersetzung auf, die von dem Kaltstart der Brennkraftmaschine abhängig ist, da bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die größte Reibung auftritt, die es zu überwinden gilt.
  • Die US 2009/0 007 722 A1 beschreibt einen Drezahlreduktionsstarter für Verbrennungsmotoren mit einem Elektromotor und einem Satz Planetendrehzahlminderer mit verschiedenen Untersetzungsverhältnissen, sowie einem Paar Hohlräder, wobei ein Eingriffsteil entlang der Achsenrichtung bewegt wird und in eines der Hohlräder eingreift, um dessen Drehung zu regeln, während es die Drehung des jeweiligen anderen Hohlrads zulässt.
  • Aufgabenstellung
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung mit einer Starteranordnung zu schaffen, die zwei unterschiedliche Drehzahlen und somit zwei unterschiedliche Drehmomente erzeugt sowie kompaktbauend und gewichtsoptimiert ist, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.
  • Erfindungsgemäße Lösung
  • Erfindungsgemäß weist die Antriebsanordnung ein Planetengetriebe mit einem zweiten Aktuator auf, der eine Schaltung des Planetengetriebes zwischen einer ersten und zweite Übersetzung realisiert, wobei die erste Übersetzung kleiner ist als die zweite Übersetzung. Mit anderen Worten wird über den zweiten Aktuator die Übersetzung des Planetengetriebes verändert, so dass zwei unterschiedliche Übersetzungen und somit Drehzahlen realisierbar sind. Mithin weist das Planetengetriebe zwei Gänge auf, die auf einfache Art und weise über den zweiten Aktuator schaltbar sind. Dadurch, dass die erste Übersetzung höher ist als die zweite Übersetzung, eignet sich die erste Übersetzung, insbesondere für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine. Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ist nämlich die Reibung aufgrund einer fehlenden Schmierung und einer fehlenden Betriebstemperatur höher als bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine. Für den Warmstart wird der Aktuator, insbesondere von einer Steuerungseinrichtung, betätigt, so dass die zweite Übersetzung mit geringem Drehmoment und höherer Drehzahl realisiert ist. Der zweite Aktuator ist ebenso wie der erste Aktuator vorzugsweise als elektrischer Aktuator ausgebildet.
  • Vorzugsweise weist das Planetengetriebe einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, die auf einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagert sind und miteinander kämmen. Dabei kämmt der erste Planetensatz radial zwischen einem Hohlrad und einem mit der Antriebswelle verbundenen ersten Sonne. Darüber hinaus kämmt der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Hohlrad und die zweite Sonne wahlweise über den zweiten Aktuator stationär an einem Gehäuse festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes zu ändern. Dabei ist der Planetenträger drehfest mit dem Starterritzel verbunden. Somit wird durch die stationäre Festlegung des Hohlrades eine andere Übersetzung erzielt als durch die stationäre Festlegung der zweiten Sonne. Sofern das Hohlrad durch den zweiten Aktuator festgelegt wird, rotiert die zweite Sonne. Sofern die zweite Sonne durch den zweiten Aktuator festgelegt wird, rotiert das Hohlrad. Der Aktuator kann jeweils nur eins der beiden Bauteile stationär festlegen. Der Planetenträger dient als Leistungsausgang des Planetengetriebes.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der zweite Aktuator bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine das Hohlrad stationär an dem Gehäuse festlegt, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren. Wie schon weiter oben erwähnt eignet sich die erste Übersetzung, welche größer ist als die zweite Übersetzung für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine. Ferner legt der zweite Aktuator bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine die zweite Sonne stationär an dem Gehäuse fest, um eine zweite, geringere Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Planetenträger und die zweite Sonne wahlweise über den zweiten Aktuator stationär an einem Gehäuse festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes zu ändern. Dabei ist das Hohlrad drehfest mit dem Starterritzel verbunden und dient somit als Leistungsausgang des Planetengetriebes.
  • Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine legt der zweite Aktuator entweder das Hohlrad oder den Planetenträger stationär an dem Gehäuse fest, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren. Darüber hinaus legt bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine der zweite Aktuator die zweite Sonne stationär an dem Gehäuse fest, um eine zweite Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren.
  • 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 Zeichnungen
  • Nach 1 weist die erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine 1 mit zwei an einer Kurbelwelle 2 angeordnete Kolben 3a, 3b und eine Starteranordnung 4 auf. Die Starteranordnung 4 umfasst eine elektrische Maschine 5 sowie ein über eine Antriebswelle 10 damit verbundenes Planetengetriebe 6. Das Planetengetriebe 6 weist einen von einem ersten Aktuator 7a axial einspurbaren Starterritzel 8 auf, der in einem eingespurten Zustand – der hier gepunktet angedeutet ist – mit einem an der Kurbelwelle 2 angeordneten Zahnkranz 9 kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine 1 über die Starteranordnung 4 zu ermöglichen.
  • Das Planetengetriebe 6 weist dabei einen ersten und einen zweiten Planetensatz 11a, 11b auf, die auf einem gemeinsamen Planetenträger 12 drehbar gelagert sind und miteinander kämmen. Der Planetenträger 12 ist drehfest mit dem Starterritzel 8 verbunden. Ferner kämmt der erste Planetensatz 11a radial zwischen einem Hohlrad 13 und einem mit der Antriebswelle 10 verbundenen ersten Sonne 14a. Der zweite Planetensatz 11b kämmt mit einer zweiten Sonne 14b. Das Hohlrad 13 und die zweite Sonne 14b sind wahlweise über den zweiten Aktuator 7b stationär an einem Gehäuse 15a festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes 6 zu ändern. So wird bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 das Hohlrad 13 stationär an dem Gehäuse 15a festlegt, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes 6 zu realisieren. Bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine 1 wird die zweite Sonne 14b stationär an dem Gehäuse 15a festlegt, um eine zweite Übersetzung des Planetengetriebes 1 zu realisieren. Die erste Übersetzung ist kleiner als die zweite Übersetzung. Mithin sind durch die jeweilige stationäre Festlegung des Hohlrades 13 oder der zweiten Sonne 14b zwei Gänge realisierbar. Durch den zweiten Aktuator 7b kann die Drehzahl und somit auch das Drehmoment des Starterritzels 8 zwischen zwei Werten variiert werden.
  • Gemäß 2 ist im Gegensatz zu 1 das Hohlrad 13 drehfest mit dem Starterritzel 8 verbunden. Der Planetenträger 12 und die zweite Sonne 14b sind wahlweise über den zweiten Aktuator 7b stationär an einem Gehäuse 15b festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes 6 zu ändern.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennkraftmaschine
    2
    Kurbelwelle
    3a, 3b
    Kolben
    4
    Starteranordnung
    5
    elektrische Maschine
    6
    Planetengetriebe
    7a, 7b
    Aktuator
    8
    Starterritzel
    9
    Zahnkranz
    10
    Antriebswelle
    11a, 11b
    Planetensatz
    12
    Planetenträger
    13
    Hohlrad
    14a, 14b
    Sonne
    15a, 15b
    Gehäuse

Claims (6)

  1. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3a) und einer Starteranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) sowie ein über eine Antriebswelle (10) damit verbundenes Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) ein von einem ersten Aktuator (7a) axial einspurbares Starterritzel (8) aufweist, das in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle (2) angeordneten Zahnkranz (9) kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine (1) über die Starteranordnung (4) zu ermöglichen, wobei das Planetengetriebe (6) einen zweiten Aktuator (7b) aufweist, der eine Schaltung des Planetengetriebes (6) zwischen einer ersten und zweiten Übersetzung realisiert, wobei ferner das Planetengetriebe (6) einen ersten und einen zweiten Planetensatz (11a, 11b) aufweist, die auf einem gemeinsamen Planetenträger (12) drehbar gelagert sind und miteinander kämmen, wobei der erste Planetensatz (11a) radial zwischen einem Hohlrad (13) und einem mit der Antriebswelle (10) verbundenen ersten Sonne (14a) kämmt, und wobei der zweite Planetensatz (11b) mit einer zweiten Sonne (14b) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) und die zweite Sonne (14b) wahlweise über den zweiten Aktuator (7b) stationär an einem Gehäuse (15a) festlegbar sind, um die Übersetzung des Planetengetriebes (6) zu ändern.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (12) drehfest mit dem Starterritzel (8) verbunden ist.
  3. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3a) und einer Starteranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) sowie ein über eine Antriebswelle (10) damit verbundenes Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) ein von einem ersten Aktuator (7a) axial einspurbares Starterritzel (8) aufweist, das in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle (2) angeordneten Zahnkranz (9) kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine (1) über die Starteranordnung (4) zu ermöglichen, wobei das Planetengetriebe (6) einen zweiten Aktuator (7b) aufweist, der eine Schaltung des Planetengetriebes (6) zwischen einer ersten und zweiten Übersetzung realisiert, wobei ferner das Planetengetriebe (6) einen ersten und einen zweiten Planetensatz (11a, 11b) aufweist, die auf einem gemeinsamen Planetenträger (12) drehbar gelagert sind und miteinander kämmen, wobei der erste Planetensatz (11a) radial zwischen einem Hohlrad (13) und einem mit der Antriebswelle (10) verbundenen ersten Sonne (14a) kämmt, und wobei der zweite Planetensatz (11b) mit einer zweiten Sonne (14b) kämmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (12) und die zweite Sonne (14b) wahlweise über den zweiten Aktuator (7b) stationär an einem Gehäuse (15b) festlegbar sind, um die Übersetzung des Planetengetriebes (6) zu ändern.
  4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) drehfest mit dem Starterritzel (8) verbunden ist.
  5. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktuator (7b) bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine (1) entweder das Hohlrad (13) oder den Planetenträger (12) stationär an dem Gehäuse (15a, 15b) festlegt, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes (6) zu realisieren.
  6. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktuator (7b) bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine (1) die zweite Sonne (14b) stationär an dem Gehäuse (15a, 15b) festlegt, um eine zweite Übersetzung des Planetengetriebes (1) zu realisieren.
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