DE102016206803B4 - Refrigerant compressor arrangement with a planetary gear - Google Patents

Refrigerant compressor arrangement with a planetary gear Download PDF

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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, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (7) über ein erstes Lagerelement (9a) drehbar am Planetenträger (5) gelagert ist, wobei der Planetenträger (5) über ein zweites Lagerelement (9b) drehbar an einem Gehäuse (10) des Elektromotors (3) gelagert ist.A refrigerant compressor assembly for a vehicle, comprising a refrigerant compressor (1), an internal combustion engine (2), an electric motor (3) and a planetary gear (4) arranged therebetween for coupling the three aforementioned units (1, 2, 3), wherein the planetary gear ( 4) on a planet carrier (5) rotatably mounted planetary gear set (6) which radially between a ring gear (7) and a sun (8) meshes, characterized in that the ring gear (7) via a first bearing element (9a) rotatable is mounted on the planet carrier (5), wherein the planet carrier (5) via a second bearing element (9b) is rotatably mounted on a housing (10) of the electric motor (3).

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.The invention relates to a refrigerant compressor assembly for a vehicle, comprising a refrigerant compressor, an internal combustion engine, an electric motor and a planetary gear arranged therebetween for coupling the three aforementioned units, wherein the planetary gear has a rotatably mounted on a planet carrier planetary gear set radially between a ring gear and a Sun combs.

Gebiet der ErfindungField of the invention

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.From the prior art, various ways are known refrigerant compressor to provide energy. In modern vehicles with a conventional internal combustion engine, the refrigerant compressors are usually driven by a belt drive whose pulley is connected by a crankshaft directly to the internal combustion engine. This is detrimental in certain operating situations, as with unnecessary cooling capacity, a constant loss of power arises, even if the refrigerant compressor minimizes the flow rate.

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.The direct coupling of the belt drive on the internal combustion engine also leads to the fact that at standstill of the internal combustion engine and thus at standstill of the crankshaft and the refrigerant compressor is 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 refrigerant compressor is not operated continuously, this can lead to comfort restrictions for the vehicle occupants.

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.Therefore, refrigerant compressor assemblies have been developed for vehicles that do not have the aforementioned disadvantages. Such a refrigerant compressor arrangement is based, for example, on DE 10 2006 041 687 A1 or from the DE 10 2013 211 813 A1 out. This includes a refrigerant compressor, an internal combustion engine, an electric motor and a planetary gear arranged therebetween. At standstill of the internal combustion engine, the refrigerant compressor can be driven if necessary via the electric motor.

Die EP 1 992 840 A1 zeigt eine Antriebsriemenscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Planetengetriebe.The EP 1 992 840 A1 shows a drive pulley, especially for motor vehicles, with a planetary gear.

Die DE 102 14 637 A1 zeigt einen Hybridantrieb, umfassend einen konzentrisch um eine Antriebswelle angeordneten Planetenantrieb, zumindest einen Elektromotor und zumindest einen mechanischen Antrieb, wobei der Planetenantrieb vom Elektromotor und/oder vom mechanischen Antrieb antreibbar ist und der Elektromotor als Antrieb oder Stromgenerator nutzbar ist.The DE 102 14 637 A1 shows a hybrid drive comprising a concentrically arranged around a drive shaft planetary drive, at least one electric motor and at least one mechanical drive, the planetary drive from the electric motor and / or the mechanical drive is driven and the electric motor is used as a drive or power generator.

Aufgabenstellungtask

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Kältemittelverdichteranordnung mit einem Planetengetriebe weiterzuentwickeln.The object of the present invention is to further develop a refrigerant compressor arrangement with a planetary gear.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

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.According to the invention, the ring gear is rotatably mounted on the planet carrier via a first bearing element, wherein the planet carrier is rotatably mounted on a housing of the electric motor via a second bearing element. In other words, the planetary gear is supported on the housing of the electric motor, for which only two bearing elements are provided. Depending on the tooth geometry of the meshing components of the planetary gear and depending on the load condition of the planetary gear different bearing elements are conceivable. The bearing elements can be designed both as a radial and as a radial-axial bearing.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Hohlrad über ein drittes Lagerelement drehbar am Planetenträger gelagert, wobei der Planetensatz axial zwischen dem ersten und dem dritten Lagerelement angeordnet ist. Diese Lageranordnung eignet sich besonders für hohe Belastungen am Hohlrad und erlaubt eine präzise und sichere Lagerung des Hohlrades.According to a preferred embodiment, the ring gear is rotatably mounted on the planet carrier via a third bearing element, wherein the planetary gear set is arranged axially between the first and the third bearing element. This bearing arrangement is particularly suitable for high loads on the ring gear and allows precise and safe storage of the ring gear.

Vorzugsweise ist an dem ersten und zweiten Lagerelement ein jeweiliges Dichtungselement angeordnet. Mit anderen Worten ist das jeweilige Dichtungselement an der jeweiligen Lagerstelle angeordnet und erlaubt eine Abdichtung des Planetengetriebes. Somit kann ein im Planetengetriebe angeordnetes Schmiermittel nicht entweichen. Ferner wird dadurch auch verhindert, dass Schmutzpartikel in das Planetengetriebe gelangen.Preferably, a respective sealing element is arranged on the first and second bearing element. In other words, the respective sealing element is arranged at the respective bearing point and allows a sealing of the planetary gear. Thus, a lubricant arranged in the planetary gear can not escape. Furthermore, this also prevents dirt particles from entering the planetary gear.

Besonders bevorzugt ist das jeweilige Dichtungselement in dem jeweiligen Lagerelement integriert. Mithin ist das jeweilige Dichtungselement im jeweiligen Lagerelement angeordnet, so dass ein zusätzliches Dichtungselement, das separat ausgebildet ist, nicht mehr benötigt wird.Particularly preferably, the respective sealing element is integrated in the respective bearing element. Consequently, the respective sealing element is arranged in the respective bearing element, so that an additional sealing element, which is formed separately, is no longer needed.

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Freilaufelement zwischen dem Gehäuse des Elektromotors und dem Planetenträger angeordnet ist. Somit ist das Freilaufelement stationär am Gehäuse festgelegt. Das Freilaufelement beschränkt die Drehung des Planetenträgers in eine Drehrichtung, da der Kältemittelverdichter lediglich in eine Drehrichtung betrieben werden kann.The invention includes the technical teaching that a freewheeling element between the housing of the electric motor and the planet carrier is arranged. Thus, the freewheeling element is fixed stationary on the housing. The freewheeling element restricts the rotation of the planetary carrier in one direction of rotation, since the refrigerant compressor can only be operated in one direction of rotation.

Vorzugsweise ist der Elektromotor über eine Welle mit der Sonne verbunden. Dabei ist die Sonne drehfest mit der Welle verbunden oder einteilig ausgebildet.Preferably, the electric motor is connected to the sun via a shaft. The sun is rotatably connected to the shaft or formed in one piece.

Des Weiteren bevorzugt ist die Brennkraftmaschine über einen ersten Zugmitteltrieb mit dem Hohlrad verbunden. Ferner bevorzugt ist der Kältemittelverdichter über einen zweiten Zugmitteltrieb mit dem Planetenträger verbunden. Der jeweilige Zugmitteltrieb ist vorzugsweise als Riementrieb ausgebildet.Furthermore, the internal combustion engine is preferably connected to the ring gear via a first traction mechanism drive. Further preferably, the refrigerant compressor is connected via a second traction drive with the planet carrier. The respective traction mechanism is preferably designed as a belt drive.

Figurenlistelist of figures

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.
Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of preferred embodiments of the invention with reference to the two figures. Show it
  • 1 a simplified schematic representation to illustrate the construction of a refrigerant compressor arrangement according to the invention, and
  • 2 a simplified schematic representation to illustrate the construction of a refrigerant compressor arrangement according to the invention according to a further embodiment.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

Gemäß der 1 und 2 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. Dabei ist die Brennkraftmaschine 2 über einen ersten Zugmitteltrieb 15a mit dem Hohlrad 7 verbunden und über einen zweiten Zugmitteltrieb 15b mit dem Planetenträger 5 verbunden. Der Elektromotor 3 ist über eine Antriebswelle 14 mit der Sonne 8 verbunden. Ferner ist zwischen dem Gehäuse 10 des Elektromotors 3 und dem Planetenträger 5 ein Freilaufelement 13 angeordnet.According to the 1 and 2 For example, a refrigerant compressor assembly according to the invention for a vehicle includes a refrigerant compressor 1 , an internal combustion engine 2 , an electric motor 3 and a planetary gear arranged therebetween 4 , The planetary gear 4 has one on a planet carrier 5 rotatably mounted planetary gear set 6 on, the radially between a ring gear 7 and a sun 8th combs. Furthermore, the planetary gear is coupled 4 the refrigerant compressor 1 on the one hand with the internal combustion engine 2 and on the other hand with the electric motor 3 , Here is the internal combustion engine 2 via a first traction mechanism drive 15a with the ring gear 7 connected and via a second traction drive 15b with the planet carrier 5 connected. The electric motor 3 is via a drive shaft 14 with the sun 8th connected. Further, between the housing 10 of the electric motor 3 and the planet carrier 5 a freewheeling element 13 arranged.

Nach 1 ist das Hohlrad 7 über ein erstes Lagerelement 9a drehbar am Planetenträger 5 gelagert, wobei der Planetenträger 5 über ein zweites Lagerelement 9b drehbar an einem Gehäuse 10 des Elektromotors 3 gelagert ist. Ferner ist an dem ersten und zweiten Lagerelement 9a, 9b ein jeweiliges Dichtungselement 12a, 12b axial angeordnet. Dadurch wird das Planetengetriebe 4 abgedichtet, so dass ein im Planetengetriebe 4 befindliches - hier nicht dargestelltes - Schmiermittel nicht entweichen kann.To 1 is the ring gear 7 via a first bearing element 9a rotatably mounted on the planet carrier 5 stored, the planet carrier 5 via a second bearing element 9b rotatably mounted on a housing 10 of the electric motor 3 is stored. Further, on the first and second bearing members 9a, 9b, there is a respective seal member 12a . 12b arranged axially. This will cause the planetary gear 4 sealed so that one in the planetary gear 4 befindliches - not shown here - lubricant can not escape.

Gemäß 2 ist neben dem ersten und zweiten Lagerelement 9a, 9b auch ein drittes Lagerelement 9c im Planetengetriebe 4 angeordnet. Das dritte Lagerelement 9c lagert das Hohlrad 7 drehbar am Planetenträger 5, wobei der Planetensatz 6 axial zwischen dem ersten und dem dritten Lagerelement 9a, 9c angeordnet ist. Ein jeweiliges Dichtungselement 12a, 12b ist in dem jeweiligen Lagerelement 9a, 9b integriert ist und daher nicht in 2 zusätzlich dargestellt.According to 2 is next to the first and second bearing element 9a . 9b also a third bearing element 9c in the planetary gear 4 arranged. The third bearing element 9c supports the ring gear 7 rotatable on the planet carrier 5 where the planetary gear set 6 is arranged axially between the first and the third bearing element 9a, 9c. A respective sealing element 12a . 12b is in the respective bearing element 9a . 9b is integrated and therefore not in 2 additionally shown.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
KältemittelverdichterRefrigerant compressor
22
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
33
Elektromotorelectric motor
44
Planetengetriebeplanetary gear
55
Planetenträgerplanet carrier
66
Planetensatzplanetary set
77
Hohlradring gear
88th
SonneSun
9a-9c9a-9c
Lagerelementebearing elements
1010
Gehäusecasing
12a, 12b12a, 12b
Dichtungselementsealing element
1313
FreilaufelementFreewheeling element
1414
Antriebswelledrive shaft
15a, 15b15a, 15b
Zugmitteltriebtraction drive

Claims (8)

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, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (7) über ein erstes Lagerelement (9a) drehbar am Planetenträger (5) gelagert ist, wobei der Planetenträger (5) über ein zweites Lagerelement (9b) drehbar an einem Gehäuse (10) des Elektromotors (3) gelagert ist.A refrigerant compressor assembly for a vehicle, comprising a refrigerant compressor (1), an internal combustion engine (2), an electric motor (3) and a planetary gear (4) disposed therebetween for coupling the three aforementioned units (1, 2, 3), wherein the planetary gear ( 4) on a planet carrier (5) rotatably mounted planetary gear set (6) which radially between a ring gear (7) and a sun (8) meshes, characterized in that the ring gear (7) via a first bearing element (9a) rotatable is mounted on the planet carrier (5), wherein the planet carrier (5) via a second bearing element (9b) is rotatably mounted on a housing (10) of the electric motor (3). Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (7) über ein drittes Lagerelement (9c) drehbar am Planetenträger (5) gelagert ist, wobei der Planetensatz (6) axial zwischen dem ersten und dem dritten Lagerelement (9a, 9c) angeordnet ist.Refrigerant compressor arrangement according to Claim 1 , characterized in that the ring gear (7) via a third bearing element (9c) is rotatably mounted on the planet carrier (5), wherein the planetary gear set (6) axially between the first and the third bearing element (9a, 9c) is arranged. Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem ersten und zweiten Lagerelement (9a, 9b) ein jeweiliges Dichtungselement (12a, 12b) angeordnet ist. Refrigerant compressor arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that on the first and second bearing element (9a, 9b) a respective sealing element (12a, 12b) is arranged. Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Dichtungselement (12a, 12b) in dem jeweiligen Lagerelement (9a, 9b) integriert ist.Refrigerant compressor arrangement according to Claim 3 , characterized in that the respective sealing element (12a, 12b) in the respective bearing element (9a, 9b) is integrated. Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Freilaufelement (13) zwischen dem Gehäuse (10) des Elektromotors (3) und dem Planetenträger (5) angeordnet ist.Refrigerant compressor arrangement according to Claim 1 , characterized in that a freewheeling element (13) between the housing (10) of the electric motor (3) and the planet carrier (5) is arranged. Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (3) über eine Antriebswelle (14) mit der Sonne (8) verbunden ist.Refrigerant compressor arrangement according to Claim 1 , characterized in that the electric motor (3) via a drive shaft (14) with the sun (8) is connected. Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (2) über einen ersten Zugmitteltrieb (15a) mit dem Hohlrad (7) verbunden ist.Refrigerant compressor arrangement according to Claim 1 , characterized in that the internal combustion engine (2) via a first traction mechanism drive (15a) with the ring gear (7) is connected. Kältemittelverdichteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kältemittelverdichter (1) über einen zweiten Zugmitteltrieb (15b) mit dem Planetenträger (5) verbunden ist.Refrigerant compressor arrangement according to Claim 1 , characterized in that the refrigerant compressor (1) via a second traction mechanism drive (15b) with the planet carrier (5) is connected.
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