DE102015208031B4

DE102015208031B4 - Kältemittelverdichteranordnung mit einem Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102015208031B4
Application number: DE102015208031.5A
Authority: DE
Inventors: Andreas Hofmann; Franz Kurth; Arthur Epp
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2015-04-30
Filing date: 2015-04-30
Publication date: 2019-05-02
Anticipated expiration: 2035-05-01
Also published as: DE102015208031A1

Abstract

Kältemittelverdichteranordnung für ein Fahrzeug, umfassend einen Kältemittelverdichter (1), eine Brennkraftmaschine (2), einen Elektromotor (3) und ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe (4) zur Koppelung der drei vorstehend genannten Aggregate (1, 2, 3), wobei das Planetengetriebe (4) einen auf einem Planetenträger (5) drehbar gelagerten Planetensatz (6) aufweist, der radial zwischen einem Hohlrad (7) und einer Sonne (8) kämmt, wobei der Elektromotor (3) über eine zweite Welle (15) mit der Sonne (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem stationär festgelegten Gehäuseelement (9) des Kältemittelverdichters (1) oder der Brennkraftmaschine (2) oder des Elektromotors (3) angeordnete Magnetkupplung (10) über eine erste am Planetenträger (5) ausgebildete Welle (14) oder über einen zweiten Zugmitteltrieb (13b) mit dem Planetenträger (5) verbindbar ist, um den Planetenträger (5) drehrichtungsunabhängig stationär an dem Gehäuseelement (9) festzulegen, wobei der Kältemittelverdichter (1) über den zweiten Zugmitteltrieb (13b) mit dem Planetenträger (5) verbunden ist.

Description

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.
Gebiet der Erfindung
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.
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.
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.
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.
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.
Die WO 2014/ 183 756 A1 zeigt eine Starteranordnung für einen Verbrennungsmotor umfassend einen Startermotor, ein Starterritzel und ein Planetengetriebe umfassend ein Sonnenrad, ein Hohlrad und eine Mehrzahl von Planeten, wobei die Starteranordnung mindestens zwei Freiläufe umfasst und die Planeten mindestens einen ersten Planetensatz und einen zweiten Planetensatz ausbilden.
Aufgabenstellung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kältemittelverdichteranordnung mit einem Planetengetriebe weiterzuentwickeln.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß ist eine an einem Gehäuseelement angeordnete Schalteinheit zumindest mittelbar mit dem Planetenträger verbindbar, um den Planetenträger drehrichtungsunabhängig stationär am Gehäuseelement festzulegen. Die Schalteinheit ermöglicht aufgrund der stationären Festlegung des Planetenträgers am Gehäuseelement eine Unterbrechung einer Drehmomenteinspeisung in den Kältemittelverdichter und somit ein Abschalten des Kältemittelverdichters. Ferner kann dadurch das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Drehmoment über das Planetengetriebe zum Elektromotor geleitetet werden, so dass der Elektromotor in einem Generatorbetrieb eine maximale elektrische Energie erzeugt.
Dabei ist der Elektromotor über eine zweite Welle mit der Sonne verbunden. Vorteilhafterweise ist die Sonne einteilig mit der zweiten Welle ausgebildet.
Ferner ist die Schalteinheit hydraulisch, pneumatisch, elektrisch oder mechanisch zur drehrichtungsunabhängigen Festlegung des Planetenträgers am Gehäuseelement schaltbar. Das Gehäuseelement kann sowohl zum Gehäuse des Kältemittelverdichters, als auch zum Gehäuse des Elektromotors gehören. Ferner ist es auch denkbar, dass der Motorblock der Brennkraftmaschine das Gehäuseelement bildet. Erfindungsgemäß ist der Kältemittelverdichter über einen zweiten Zugmitteltrieb mit dem Planetenträger verbunden. Der jeweilige Zugmitteltrieb ist vorzugsweise als Riementrieb ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist die Schalteinheit über den zweiten Zugmitteltrieb mit dem Planetenträger verbunden. Eine stationäre Festlegung des zweiten Zugmitteltriebs führt somit zur stationären Festlegung des Planetenträgers. Erfindungsgemäß ist die Schalteinheit derart ausgeführt, dass die bereits vorhandene Magnetkupplung des Kältemittelverdichters als Feststellelement genutzt wird.
Erfindungsgemäß ist die Schalteinheit über eine erste Welle mit dem Planetenträger verbunden. Mit anderen Worten ist an dem Planetenträger eine Welle ausgebildet, auf welche die Schalteinheit wirkt, um den Planetenträger drehrichtungsunabhängig stationär am Gehäuseelement festzulegen.
In einer Ausführungsform der Erfindung 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.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Brennkraftmaschine über einen ersten Zugmitteltrieb mit dem Hohlrad verbunden.
Figurenliste
Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiden Figuren näher dargestellt. Es zeigen

1 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichteranordnung, und
2 eine vereinfachte schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Kältemittelverdichteranordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Gemäß der 1 und 2 umfasst eine erfindungsgemäße Kältemittelverdichteranordnung für ein - hier nicht dargestelltes - 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. Das Hohlrad 7 ist 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. Ferner koppelt das Planetengetriebe 4 den Kältemittelverdichter 1 zum einen mit der Brennkraftmaschine 2 und zum anderen mit dem Elektromotor 3. Dazu ist die Brennkraftmaschine 2 über einen ersten Zugmitteltrieb 13a mit dem Hohlrad 7 verbunden. Demgegenüber ist der Kältemittelverdichter 1 über einen zweiten Zugmitteltrieb 13b mit dem Planetenträger 5 verbunden. Des Weiteren ist der Elektromotor 3 über eine zweite Welle 15 mit der Sonne 8 verbunden. Eine an einem Gehäuseelement 9 angeordnete Schalteinheit 10 ist zumindest mittelbar mit dem Planetenträger 5 verbindbar, um den Planetenträger 5 drehrichtungsunabhängig stationär am Gehäuseelement 9 festzulegen.
Nach 1 ist die Schalteinheit 10 über eine erste Welle 14 mit dem Planetenträger 5 verbunden. Bei einem Betätigen der Schalteinheit 10 wird der Planetenträger 5 über die erste Welle 14 mit dem Gehäuse 9 verbunden und dadurch stationär festgelegt.
Gemäß 2 ist die Schalteinheit 10 über den zweiten Zugmitteltrieb 13b mit dem Planetenträger 5 verbunden. Ferner ist die Schalteinheit 10 als Magnetkupplung ausgebildet. Bei einem Betätigen der Schalteinheit 10 wird der Planetenträger 5 über den zweiten Zugmitteltrieb 13b mit dem Gehäuse 9 verbunden und dadurch stationär festgelegt.
Bezugszeichenliste

1: Kältemittelverdichter
2: Brennkraftmaschine
3: Elektromotor
4: Planetengetriebe
5: Planetenträger
6: Planetensatz
7: Hohlrad
8: Sonne
9: Gehäuseelement
10: Schalteinheit
11a, 11b: Lagerelement
12: Gehäuse
13a, 13b: Zugmitteltrieb
14: erste Welle
15: zweite Welle

Claims

Kältemittelverdichteranordnung für ein Fahrzeug, umfassend einen Kältemittelverdichter (1), eine Brennkraftmaschine (2), einen Elektromotor (3) und ein dazwischen angeordnetes Planetengetriebe (4) zur Koppelung der drei vorstehend genannten Aggregate (1, 2, 3), wobei das Planetengetriebe (4) einen auf einem Planetenträger (5) drehbar gelagerten Planetensatz (6) aufweist, der radial zwischen einem Hohlrad (7) und einer Sonne (8) kämmt, wobei der Elektromotor (3) über eine zweite Welle (15) mit der Sonne (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine an einem stationär festgelegten Gehäuseelement (9) des Kältemittelverdichters (1) oder der Brennkraftmaschine (2) oder des Elektromotors (3) angeordnete Magnetkupplung (10) über eine erste am Planetenträger (5) ausgebildete Welle (14) oder über einen zweiten Zugmitteltrieb (13b) mit dem Planetenträger (5) verbindbar ist, um den Planetenträger (5) drehrichtungsunabhängig stationär an dem Gehäuseelement (9) festzulegen, wobei der Kältemittelverdichter (1) über den zweiten Zugmitteltrieb (13b) mit dem Planetenträger (5) verbunden ist.
Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (7) über ein erstes Lagerelement (11a) drehbar am Planetenträger (5) gelagert ist, wobei der Planetenträger (5) über ein zweites Lagerelement (11b) drehbar an einem Gehäuse (12) des Elektromotors (3) gelagert ist.
Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) über einen ersten Zugmitteltrieb (13a) mit dem Hohlrad (7) verbunden ist.