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Die Erfindung betrifft eine Kältemittelverdichteranordnung für ein Fahrzeug, umfassend einen Kältemittelverdichter, eine Brennkraftmaschine, einen Elektromotor und ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe zur Koppelung der drei vorstehend genannten Aggregate, wobei das Planetengetriebe einen auf einem Planetenträger drehbar gelagerten Planetensatz aufweist, der radial zwischen einem Hohlrad und einer Sonne kämmt.
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Gebiet der Erfindung
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Möglichkeiten bekannt Kältemittelverdichter, mit Energie zu versorgen. In modernen Fahrzeugen mit konventioneller Brennkraftmaschine werden die Kältemittelverdichter in der Regel über einen Riementrieb angetrieben, dessen Riemenscheibe durch eine Kurbelwelle direkt mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Das ist in bestimmten Betriebssituationen nachteilig, da bei nicht benötigter Kälteleistung ein ständiger Leistungsverlust entsteht, selbst wenn der Kältemittelverdichter die Förderleistung minimiert.
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Die direkte Kopplung des Riementriebs an der Brennkraftmaschine führt ferner dazu, dass bei Stillstand der Brennkraftmaschine und damit bei Stillstand der Kurbelwelle auch der Kältemittelverdichter nicht betrieben wird. Dies ist beispielsweise im sogenannten Motor-Start-Stopp-Modus oder im sogenannten Segelbetrieb nachteilig, denn wenn beispielsweise der Kältemittelverdichter nicht durchgehend betrieben wird, kann dies zu Komforteinschränkungen für die Fahrzeuginsassen führen.
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Daher wurden Kältemittelverdichteranordnungen für Fahrzeuge entwickelt, die die zuvor genannten Nachteile nicht aufweisen. Eine solche Kältemittelverdichteranordnung geht beispielsweise aus der
DE 10 2006 041 687 A1 oder aus der
DE 10 2013 211 813 A1 hervor. Diese umfasst einen Kältemittelverdichter, eine Brennkraftmaschine, einen Elektromotor und ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe. Bei Stillstand der Brennkraftmaschine kann der Kältemittelverdichter bei Bedarf über den Elektromotor angetrieben werden.
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Ferner geht aus der
EP 1 314 884 B1 ein Maschinensystem hervor, das eine Brennkraftmaschine, einen Elektromotor sowie ein Kompressor aufweist. Das Maschinensystem umfasst einen Planetenmechanismus mit drei Elementen, die ein Sonnenrad, einen Träger und ein Ringrad aufweisen. Jeweils eine Brennkraftmaschinenausgangswelle, eine Elektromotorausgangswelle und einer Kompressorantriebswelle sind mit dem Planetenmechanismus verbunden. Ferner weist das Maschinensystem auch eine Vereinigungsverbindungsvorrichtung auf, die in der Lage ist, zwei oder mehr Elemente des Planetenmechanismus zu vereinigen, und eine Drehrichtungsbegrenzungsvorrichtung die eine Drehrichtung der Kompressorantriebswelle auf eine Richtung begrenzt. Dann, wenn der Kompressor in einem Brennkraftmaschinenstoppzustand angetrieben wird, wird die Vereinigungsverbindungsvorrichtung deaktiviert und der Elektromotor so betrieben, dass sich eine Antriebswelle des Kompressors in einer Drehrichtung dreht, deren Drehung durch die Drehrichtungsbegrenzungsvorrichtung erlaubt ist. Wenn der Kompressor in einem Brennkraftmaschinenbetriebszustand angetrieben wird, wird die Vereinigungsverbindungsvorrichtung aktiviert und die Antriebswelle des Kompressors in der Drehrichtung gedreht wird, deren Drehung durch die Drehrichtungsbegrenzungsvorrichtung erlaubt ist.
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Die
EP 1 459 931 A1 zeigt ein Zwischengetriebeeinrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei vorgesehen sind: eine dynamoelektrische Maschine, die zum Betrieb als Elektromotor und als Stromgenerator ausgebildet ist; eine Umschaltsteuervorrichtung für die dynamoelektrische Maschine zum Umschalten des Betriebs der dynamoelektrischen Maschine auf einen Elektromotor-Betriebsmodus und einen Stromgenerator-Betriebsmodus; eine Riemenscheibe der dynamoelektrischen Maschine, die auf einer drehbaren Welle der dynamoelektrischen Maschine angebracht ist; eine Hilfsmaschinenriemenscheibe, die betriebsmäßig mit einer Drehwelle einer Hilfsmaschine gekoppelt ist, um Bewegungskraft auf die Hilfsmaschine zu übertragen; eine Kurbelriemenscheibe, die betriebsmäßig mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine so verbunden ist, dass sie so umgeschaltet werden kann, dass sich die Kurbelriemenscheibe relativ zur Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehen kann, oder sich alternativ zusammen mit der Kurbelwelle drehen kann, um hierdurch eine Antriebskraft zu empfangen oder zu liefern; eine Kraftübertragungsvorrichtung zum betriebsmäßigen Kuppeln der Riemenscheibe der dynamoelektrischen Maschine, der Hilfsmaschinenriemenscheibe, und der Kurbelriemenscheibe, zur gegenseitigen Übertragung von Drehantriebskraft (Drehmoment); ein Sonnenrad, das betriebsmäßig mit der Kurbelriemenscheibe gekuppelt ist, und drehbar mithilfe eines Lagers gehaltert ist; Planetenräder, die jeweils durch ein Lager so gehaltert sind, dass sich jedes um seine eigene Achse drehen kann, und entlang einem Außenumfang des Sonnenrades umlaufen kann; ein Träger zum drehbaren und umlaufbaren Haltern der Planetenräder und mit der Kurbelwelle verbunden; ein Innenrad, das mit den Planetenrädern an einer Innenumfangsseite kämmt; und eine Einwegkupplung, die zwischen dem Innenrad und dem Träger vorgesehen ist; wobei vorgesehen ist: eine elektromagnetische Kupplung zum Umschalten des Innenrades zwischen einem eingespannten Zustand und einem nicht eingespannten Zustand; eine Umschaltsteuervorrichtung für die elektromagnetische Kupplung, um die elektromagnetische Kupplung mit elektrischer Energie zu versorgen oder die elektrische Energie abzuschalten; und einen Umfangspuffer, der ein Federungsteil aufweist, und zwischen dem Innenrad und der Einwegkupplung angeordnet ist, um einen Drehmomentstoß zu verringern, der beim Kuppeln der Einwegkupplung auftritt.
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Die
US 2004 / 0 116 227 A1 zeigt ein Hilfseinheit-Antriebssystem, umfassend: eine Synchronisierungswelle, die sich synchron mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine dreht; eine Antriebswelle, die eine Hilfseinheit antreibt; einen Planetengetriebemechanismus, der Elemente wie ein Sonnenrad, einen Ritzelträger und ein Ringrad aufweist, wobei die Synchronisierungswelle mit dem Ritzelträger verbunden ist und die Antriebswelle mit dem Ringrad verbunden ist; einen Elektromotor, dessen Rotor mit dem Sonnenrad verbunden ist; eine Verbindungsvorrichtung, um die Synchronisierungswelle und den Rotor des Elektromotors miteinander zu verbinden; und einen Drehungsbegrenzungsmechanismus zur Drehungsbegrenzung der Antriebswelle in einer Richtung, worin der Planetengetriebemechanismus, der Elektromotor, die Verbindungsvorrichtung und die Antriebswelle koaxial in Reihe angeordnet sind.
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Die
US 6 048 288 A zeigt ein Leistungsübertragungssystem für ein Fahrzeug, das eine Brennkraftmaschine und einen Motor zur Übertragung von Leistung zu und von einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine aufweist, wobei der Motor mit der Brennkraftmaschine verbunden ist und der Brennkraftmaschine beim Starten der Brennkraftmaschine Leistung zuführt, wobei das Folgendes aufweist: Eine Einheit zum Umschalten der Verbindung, die zwischen der Abtriebswelle der Brennkraftmaschine und einer drehenden Welle des Motors angeordnet ist; eine Einrichtung zur Steuerung des Getriebes, welche eine Funktion der Einheit zum Umschalten der Verbindung steuert und so eine Leistungsübertragung ermöglicht/verhindert; und eine Hilfsmaschine, die durch die Brennkraftmaschine oder den Motor betrieben wird, wobei die Einrichtung zur Steuerung des Getriebes eine Einrichtung aufweist, welche den Motor betreibt, um der Hilfsmaschine während des Betriebs der Einheit zum Umschalten der Verbindung Leistung zuzuführen, um zu verhindern, dass Leistung vom Motor an die Brennkraftmaschine übertragen wird, wenn die Hilfsmaschine durch den Motor in einem Zustand betrieben wird, in welchem das Fahrzeug gestoppt ist.
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Aufgabenstellung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kältemittelverdichteranordnung, umfassend eine Brennkraftmaschine und ein Planetengetriebe, weiterzuentwickeln.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Erfindungsgemäß ist zur Begrenzung einer Drehrichtung der Brennkraftmaschine auf eine einzige Richtung eine Freilaufeinheit zwischen einem Gehäuseelement und dem Hohlrad angeordnet, wobei das Hohlrad über die Freilaufeinheit stationär am Gehäuseelement festlegbar ist. Die Freilaufeinheit realisiert, dass sich das Hohlrad, und somit die mit dem Hohlrad verbundene Brennkraftmaschine lediglich in eine einzige Richtung dreht. Das Gehäuseelement an dem die Freilaufeinheit angeordnet ist, ist für die stationäre Festlegung der Freilaufeinheit und somit für die Realisierung einer Drehmomentübertragung in einer einzigen Drehrichtung vorgesehen. Das Gehäuseelement kann sowohl zum Gehäuse des Kältemittelverdichters, als auch zum Gehäuse des Elektromotors gehören. Ferner ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Motorblock der Brennkraftmaschine das Gehäuseelement bildet.
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Erfindungsgemäß ist das Hohlrad über ein erstes Lagerelement drehbar am Planetenträger gelagert, wobei der Planetenträger über ein zweites Lagerelement drehbar an einem Gehäuse des Elektromotors gelagert ist. Mit anderen Worten stützt sich das Planetengetriebe am Gehäuse des Elektromotors ab, wobei dafür lediglich zwei Lagerelemente vorgesehen sind. Je nach Verzahnungsgeometrie der miteinander kämmenden Bauteile des Planetengetriebes und je nach Belastungszustand des Planetengetriebes sind verschiedene Lagerelemente denkbar. Die Lagerelemente können sowohl als Radial- als auch als Radial-Axial-Lager ausgebildet sein.
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Gemäß der Erfindung ist die Brennkraftmaschine über einen ersten Zugmitteltrieb mit dem Hohlrad verbunden.
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Somit speist die Brennkraftmaschine über das Hohlrad ein Drehmoment in das Planetengetriebe ein, um den Kältemittelverdichter anzutreiben. Ferner kann die Brennkraftmaschine, beispielsweise bei einem Stillstand des Fahrzeugs auch ausgestellt werden, wobei der Elektromotor dann Drehmoment in das Planetengetriebe einspeist, um den Kältemittelverdichter anzutreiben.
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Besonders bevorzugt ist der Elektromotor über eine Welle mit der Sonne verbunden. Ferner bevorzugt ist der Kältemittelverdichter über einen zweiten Zugmitteltrieb mit dem Planetenträger verbunden. Der jeweilige Zugmitteltrieb ist vorzugsweise als Riementrieb ausgebildet.
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Aufgrund der zwischen dem Hohlrad und der Brennkraftmaschine angeordneten Freilaufeinheit wird konsequent verhindert, dass ein Drehmoment in einer falschen Drehrichtung an die Brennkraftmaschine übertragen wird. Mithin können von dem Elektromotor auch große Drehmomente, die ein Losbrechmoment der Brennkraftmaschine übersteigen, in das Planetengetriebe eingespeist werden, so dass eine Kühlleistung des Kältemittelverdichters bei einem Stillstand der Brennkraftmaschine und Antrieb durch den Elektromotor erhöht wird.
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Figurenliste
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der 1 näher dargestellt. Es zeigt
- 1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichteranordnung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Gemäß der 1 umfasst eine erfindungsgemäße Kältemittelverdichteranordnung für ein Fahrzeug einen Kältemittelverdichter 1, eine Brennkraftmaschine 2, einen Elektromotor 3 und ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe 4. Das Planetengetriebe 4 weist einen auf einem Planetenträger 5 drehbar gelagerten Planetensatz 6 auf, der radial zwischen einem Hohlrad 7 und einer Sonne 8 kämmt. Ferner koppelt das Planetengetriebe 4 den Kältemittelverdichter 1 zum einen mit der Brennkraftmaschine 2 und zum anderen mit dem Elektromotor 3. Eine Freilaufeinheit 9 ist zur Begrenzung einer Drehrichtung der Brennkraftmaschine 2 auf eine einzige Richtung zwischen einem Gehäuseelement 10 und dem Hohlrad 7 angeordnet, wobei das Hohlrad 7 über die Freilaufeinheit 9 stationär am Gehäuseelement 10 festlegbar ist.
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Nach 1 ist das Hohlrad 7 über ein erstes Lagerelement 11a drehbar am Planetenträger 5 gelagert, wobei der Planetenträger 5 über ein zweites Lagerelement 11b drehbar an einem Gehäuse 12 des Elektromotors 3 gelagert ist. Die Brennkraftmaschine 2 ist über einen ersten Zugmitteltrieb 13a mit dem Hohlrad 7 verbunden. Ferner ist der Kältemittelverdichter 1 über einen zweiten Zugmitteltrieb 13b mit dem Planetenträger 5 verbunden. Demgegenüber ist der Elektromotor 3 über eine Welle 14a mit der Sonne 8 verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kältemittelverdichter
- 2
- Brennkraftmaschine
- 3
- Elektromotor
- 4
- Planetengetriebe
- 5
- Planetenträger
- 6
- Planetensatz
- 7
- Hohlrad
- 8
- Sonne
- 9
- Freilaufeinheit
- 10
- Gehäuseelement
- 11a, 11b
- Lagerelement
- 12
- Gehäuse
- 13a, 13b
- Zugmitteltrieb
- 14a
- Welle
