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Die Erfindung betrifft einen Riemenstartergenerator für eine Brennkraftmaschine oder in einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2014 118 746 A1 ist ein Leistungsübertragungssystem bekannt, welches derart tätig ist, dass dieses Leistung, die durch eine interne Verbrennungsmaschine erzeugt wird, zu einer ersten Hilfsvorrichtung und einer zweiten Hilfsvorrichtung überträgt, wobei die erste Hilfsvorrichtung sowohl in einem Motormodus als auch in einem Regenerativmodus betreibbar ist. Dieses bekannte Leistungsübertragungssystem umfasst ein Antriebsrad, ein erstes und ein zweites Hilfsvorrichtungsrad, einen Riemen, einen ersten und einen zweiten Selbstspanner sowie einen Controller. Das Antriebsrad ist mit einem Antriebsschaft der Maschine derart verbunden, dass dieses gemeinsam mit der Drehung des Antriebsschafts drehbar ist. Das erste Hilfsvorrichtungsrad ist mit einem Schaft der ersten Hilfsvorrichtung derart verbunden, dass dieses gemeinsam mit der Drehung des Schafts der ersten Hilfsvorrichtung drehbar ist. Das zweite Hilfsvorrichtungsrad ist mit einem Schaft der zweiten Hilfsvorrichtung derart verbunden, dass dieses gemeinsam mit der Drehung des Schafts der zweiten Hilfsvorrichtung drehbar ist. Der Riemen ist um das Antriebsrad und die Hilfsvorrichtungsräder gewickelt. Der erste Selbstspanner ist mit einem ersten Spannrad ausgestattet, welches in Kontakt mit dem Riemen drehbar ist. Das erste Spannrad ist relativ zu der Maschine beweglich, um einen Grad der Anspannung des Riemens zu ändern. Der zweite Selbstspanner ist mit einem zweiten Spannrad ausgestattet, welches derart angeordnet ist, dass dieses in Kontakt mit dem Riemen an einer zum ersten Spannrad entgegengesetzten Seite des ersten Hilfsvorrichtungsrads drehbar ist. Das zweite Spannrad ist relativ zu der Maschine beweglich, um den Grad der Anspannung des Riemens zu ändern. Der Controller ist derart tätig, dass dieser einen Betrieb der ersten Hilfsvorrichtung steuert, und betätigt die erste Hilfsvorrichtung in dem Motormodus, um das erste Spannrad vor dem Erteilen einer Startanfrage, die Maschine zu starten, auf eine gegebene Position zu bewegen. Die relative Bewegung des ersten Spannrads zu der Maschine reguliert den Grad der Anspannung des Riemens. Der erste Selbstspanner dient der Eliminierung des Lockerns des Riemens zwischen dem Antriebsrad und dem ersten Hilfsvorrichtungsrad, wenn die erste Hilfsvorrichtung damit beginnt, in dem Regenerativmodus tätig zu sein. Vor dem Erteilen der Startanfrage, die Maschine zu starten, betätigt der Controller die erste Hilfsvorrichtung in dem Motormodus, um das erste Spannrad in die gegebene Position zu bewegen. Das Leistungsübertragungssystem beinhaltet ebenso eine Kreisegmentförmige Feder, welche an einem Ende davon mit dem Schaft des ersten Selbstspanners und mit dem anderen Ende mit dem Schaft des zweiten Selbstspanners verbunden ist. Die Feder arbeitet als ein Rückstellmechanismus und bildet eine Art Spannergestell. Genauer gesagt werden das erste Spannrad und das zweite Spannrad durch die Feder derart rückgestellt, so dass diese näher zueinander zum Erhöhen der Anspannung des Riemens bewegt werden.
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DE 10 2015 215 344 A1 beschreibt eine Spanneinrichtung für ein ein Zugorgan aufweisendes Umschlingungsgetriebe einer Brennkraftmaschine, umfassend eine Spannrolle zur abstützenden Anlage an dem Zugorgan, eine Feder zur Erzeugung einer über die Spannrolle in das Zugorgan eingekoppelten Vorspannkraft, einen hydraulisch oder pneumatisch betriebenen Aktor, um mittels eines Arbeitsmediums die Vorspannkraft zu variieren. Der Aktor ist derart in diese bekannte Spanneinrichtung eingebunden, dass bei Beaufschlagung des Aktors mit dem Arbeitsmedium die Spanneinrichtung der Feder entgegenwirkend verstellt wird, um die Vorspannkraft zu verringern. Bei dieser Spanneinrichtung sind ferner Ablassmittel vorgesehen, um das Arbeitsmedium aus dem Aktor selektiv ablassen zu können, so dass sich der Aktor durch die Feder selbstständig zurückstellt, um die Vorspannkraft zu erhöhen. Bei dieser Spanneinrichtung sind ferner Ablassmittel vorgesehen, um das Arbeitsmedium aus dem Aktor selektiv ablassen zu können, so dass sich der Aktor durch die Feder selbstständig zurückstellt, um die Vorspannkraft zu erhöhen.
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US 2015 0 126 315 A1 beschreibt eine einstellbare Spanneinrichtung für ein Antriebssystem für ein Hilfsaggregat eines Kraftfahrzeugmotors. Diese bekannte Spanneinrichtung umfasst eine Spannrolle, die einen Riemen des Antriebssystems spannt, einen schwenkbaren Spannarm, der die Spannrolle trägt, und einen Elektromotor, der den Spannarm antreibt. Bei dieser bekannten Spanneinrichtung ist die Spannrolle zwischen einer Kurbelwellenscheibe, die auf einer Kurbelwelle des Kraftfahrzeugmotors sitzt, und einer Scheibe angeordnet, die auf einer Welle des Hilfsaggregats sitzt.
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Aus der
DE 10 2007 051 228 A1 ist ein Spannsystem für den Einsatz im Zugmitteltrieben, bekannt. Dies ist insbesondere für den Aggregatantrieb einer Brennkraftmaschine geeignet, der einen Startergenerator einschließt. Das Spannsystem weist ein Spannergestell mit zwei Spannarmen auf, an denen endseitig jeweils eine Spannrolle angeordnet ist. Die Spannrollen liegen jeweils an einem ersten und einem zweiten Trum an. Ein Spannelement ist über ein Gelenkauge schwenkbewegbar an einen der Arme und an ein stationäres Element, beispielsweise die Stirnwand des Motorblocks gekoppelt. Das als kombiniertes Federdämpfelement ausgelegtes Spannelement weist parallel zu einer Feder ein abgeschlossenes Druckluftreservoir auf, welches beispielsweise von einem Kompressor gezielt beaufschlagt werden kann. In diesem Spannsystem sind die Vorspannkräfte einstellbar. Es kann die Vorspannkraft im Startbetrieb des Startergenerators gezielt angehoben oder im generatorischen Betrieb des Startergenerators gezielt abgesenkt werden. Während des Startzyklus wird ein Lasttrum des Zugmittels gegen die Spannrolle und das Lostrum gegen die Spannrolle angefedert. Im generatorischen Betrieb des Startergenerators, kommt es zu einer Umkehrung von Lasttrum und Lostrum. Über eine an dem Befestigungspunkt angeschlossene Verbindungsleitung kann von einem Kompressor, ausgehend, ein Druckmedium in einem Innenraum des Spannelementes geleitet werden, um beispielsweise die Kraft des Federelementes zu verstärken oder alternativ Einfluss auf die Dämpfungscharakteristik des Spannelementes zu nehmen. Hierdurch kann die Vorspannkraft des Zugmittels in dem Zugmitteltrieb abgestimmt werden.
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Aus der
DE 10 2015 204 846 A1 ist ein Startergenerator eines Nebenaggregat-Riementriebs einer Brennkraftmaschine bekannt. Der Startergenerator weist einen Riemenspanner mit zwei Spannrollen aufweisen, wobei der Startergenerator einen an das Maschinengehäuse befestigten Elektromagneten und einen auf dem Spannergehäuse montierten Eisenkern aufweist, wobei eine Bestromung eines Elektromagneten eine aktive Verdrehung des Spannergehäuses bewirkt. Aus der
DE 10 2015 204 846 A1 ist ferner offenbart, dass bei einem generatorischen Betrieb bzw. bei einer Rekuperation entweder eine Verdrehbewegung unterdrückt wird oder das Spannergehäuse lediglich ein Stück weit verdreht wird.
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Diese bekannten Vorrichtungen generieren bei einem schnellen Anlassen der Brennkraftmaschine eine starke dynamische Überhöhung der Trumkräfte.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Riemenstartergenerator für eine Brennkraftmaschine oder in einer Brennkraftmaschine zu schaffen, der eine Verringerung der mechanischen Belastung bei einem schnellen Anlassen der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird durch einen Riemenstartergenerator mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die Erfindung schlägt einen Riemenstartergenerator für eine Brennkraftmaschine oder in einer Brennkraftmaschine vor, umfassend
- • einen Elektromotor mit einer Antriebswelle;
- • eine Generatorscheibe, die drehfest auf der Antriebswelle montiert ist;
- • eine Kurbelwellenscheibe, die drehfest auf eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine montiert werden kann oder ist;
- • einen Riemen, der über die Scheiben läuft und ein erstes Trum sowie ein zweites Trum zwischen der Generatorscheibe und der Kurbelwellenscheibe aufweist;
- • ein Spannsystem für den Riemen, umfassend
- - einen Spanner, umfassend
- ■ ein Spannergestell mit einem ersten und einem zweiten Lagerbereich;
- ■ eine erste Spannrolle, die drehbar an dem ersten Lagerbereich gelagert ist und über die das erste Trum läuft oder laufen kann;
- ■ eine zweite Spannrolle, die drehbar an dem zweiten Lagerbereich gelagert ist und über die das zweite Trum läuft oder laufen kann;
wobei - • das Spannergestell in eine erste und in eine zweite Endposition geschwenkt werden kann oder derart schwenkbar gelagert ist, dass es in eine erste und in eine zweite Endposition geschwenkt werden kann;
- • in der ersten Endposition die erste Spannrolle nicht oder mit einer vorbestimmten ersten Kraft gegen das erste Trum gedrückt wird und die zweite Spannrolle mit einer vorbestimmten zweiten Kraft gegen das zweite Trum gedrückt wird;
- • in der zweiten Endposition die erste Spannrolle mit einer vorbestimmten dritten Kraft gegen das erste Trum gedrückt wird und die zweite Spannrolle nicht oder mit einer vorbestimmten vierten Kraft gegen das zweite Trum gedrückt wird;
- • die erste Kraft kleiner als die dritte Kraft ist;
- • die zweite Kraft größer als die vierte Kraft ist;
- • das Spannsystem einen Aktor insbesondere mit einem ortsfesten, ersten Ende und einem beweglichen, zweiten Ende umfasst, das an dem Spannergestell angreift und dieses bei Betätigung oder Betrieb des Aktors schwenkt oder schwenken kann.
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Folglich wird die erste Spannrolle in der zweiten Endposition stärker gegen das erste Trum gedrückt als in der ersten Endposition, und wird die zweite Spannrolle in der ersten Endposition stärker gegen das zweite Trum gedrückt als in der zweiten Endposition.
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Der erfindungsgemäße Riemenstartergenerator ermöglicht eine Verringerung der dynamischen Überhöhung der Trumkräfte bei einem schnellen Anlassen der Brennkraftmaschine und bei sonstigen schnellen Lasttrum-Leertrum-Wechseln. Dadurch können die Reaktionskräfte in den Lagern der durch den Riemen verbundenen Wellen in der gleichen Größenordnung verringert werden, sodass sich eine Erhöhung der Standzeit der Lager ergibt und diese bei Bedarf kostengünstiger ausgeführt sein können.
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Das Spannergestell ist als Schwenkspanner, vorzugsweise als sogenannter Omega-Spanner ausgebildet. Das Spannergestell ist Omega-förmig oder dreiviertelkreisförmig ausgebildet und hat ein erstes und ein zweites freies Ende und mittig zwischen diesen einen radial nach außen vorstehenden Hebelarm. An dem Hebelarm greift der Aktor an. Das Spannergestell ist koaxial zu der Generatorscheibe und um diese schwenkbar insbesondere an der Brennkraftmaschine angeordnet. Die erste Spannrolle ist drehbar an seinem ersten Ende gelagert, die zweite Spannrolle ist drehbar an seinem zweiten Ende gelagert. Folglich bilden diese Enden Lagerbereiche des Spannergestells, an denen die Spannrollen drehbar angeordnet sind.
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Der Schwenkspanner wird vor dem Start des Riemenstartergenerators in die benötigte Startposition (nämlich eine der definierten Endpositionen des Schwenkspanners) bewegt. Somit wird der Riemen vorab gespannt und die Kurbelwelle dreht sofort beim Start des Riemenstartergenerators mit. Somit muss nur die zum Start benötigte Spannung im Leertrum vorgehalten werden. Durch diese Ausgestaltung lässt sich die Standzeit des Riemens erhöhen und die benötigte Vorspannkraft auf den Riemen reduzieren. Es geht weniger Reibleistung verloren.
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Da das erste Trum zwischen der Kurbelwellenscheibe und der Generatorscheibe und das zweite Trum zwischen der Generatorscheibe und der Kurbelwellenscheibe liegt, wird bei Betrieb des Riemenstartergenerators und dementsprechender Rotation der Kurbelwellenscheibe in einer vorbestimmten Richtung das erste Trum von der Kurbelwellenscheibe zu der Generatorscheibe und das zweite Trum von der Generatorscheibe zu der Kurbelwellenscheibe bewegt.
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Die Brennkraftmaschine kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Dieselmotor oder Ottomotor oder Diesottomotor, und beispielsweise ein Kraftfahrzeug und insbesondere ein Hybridelektrokraftfahrzeug, das einen Elektromotor und einen Akkumulator umfasst, antreiben.
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Der Riemenstartergenerator kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise keinen, oder wenigstens einen, zusätzlichen Elektromotor und / oder keine, oder wenigstens eine, zusätzliche Generatorscheibe und / oder keine, oder wenigstens eine, zusätzliche Kurbelwellenscheibe und / oder keinen, oder wenigstens einen, zusätzlichen Riemen und / oder kein, oder wenigstens ein, zusätzliches Spannsystem umfassen.
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Jeder Riemen kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Flachriemen oder Keilriemen oder Poly-V-Riemen oder Rundriemen oder Zahnriemen oder Kette. Jede Scheibe und jeder Spannrolle ist korrespondierend zu dem jeweiligen Riemen ausgebildet.
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Jedes Spannsystem kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise keinen, oder wenigstens einen, zusätzlichen Spanner und / oder keinen, oder wenigstens einen, zusätzlichen Aktor umfassen.
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Jeder Spanner kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise kein, oder wenigstens ein, zusätzliches Spannergestell und / oder keine, oder wenigstens eine, zusätzliche erste Spannrolle und / oder keine, oder wenigstens eine, zusätzliche zweite Spannrolle und / oder keine, oder wenigstens eine, zusätzliche weitere Spannrolle umfassen.
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Jeder Aktor kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Hydraulikzylinder oder Pneumatikzylinder oder Elektrozylinder oder elektromechanischer Zylinder. Der Aktor weist ein ortsfestes, erstes Ende und ein bewegliches, zweites Ende auf. Mit dem beweglichen zweiten Ende greift der Aktor am Spannergestell an und schwenkt dieses.
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Der Riemenstartergenerator umfasst erfindungsgemäß eine Steuereinrichtung, die an den Elektromotor und den Aktor gekoppelt ist, wobei
- • die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
- - nach Empfang eines Maschinenanlassbefehls oder eines Boostbefehls den Aktor derart ansteuert, dass er das Spannergestell in die erste Endposition schwenkt;
- - nachdem das Spannergestell die erste Endposition erreicht hat, den Elektromotor derart ansteuert, dass die Generatorscheibe das erste Trum zieht.
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Ein Maschinenanlassbefehl wird üblicherweise bei stehender Brennkraftmaschine beispielsweise durch Drehen des Zündschlüssels, was von der Steuereinrichtung erkannt wird, ausgelöst. Dieser Befehl soll das Anlassen der Brennkraftmaschine bewirken. Ein Boostbefehl wird üblicherweise bei laufender Brennkraftmaschine beispielsweise durch Durchtreten des Gaspedals, was von der Steuereinrichtung erkannt wird, ausgelöst. Dieser Befehl soll die Lieferung von zusätzlichem Drehmoment bewirken, das zusammen mit dem von der Brennkraftmaschine geliefertem Drehmoment über die Kurbelwelle an den Antrieb übertragen wird.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
- - nach Empfang eines Nominalbefehls den Aktor derart ansteuert, dass er das Spannergestell in eine Zwischenposition schwenkt, die zwischen der ersten und der zweiten Endposition liegt;
- • in der Zwischenposition die erste Spannrolle mit einer vorbestimmten fünften Kraft gegen das erste Trum gedrückt wird und die zweite Spannrolle mit einer vorbestimmten sechsten Kraft gegen das zweite Trum gedrückt wird;
- • die fünfte Kraft größer als die erste Kraft und kleiner als die dritte Kraft ist;
- • die sechste Kraft kleiner als die zweite Kraft und größer als die vierte Kraft ist.
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Ein Nominalbefehl wird üblicherweise bei laufender Brennkraftmaschine dadurch, dass sich unterschiedliche Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und / oder des Kraftfahrzeugs, wie beispielsweise Drehzahl, Drehmoment, Beschleunigung, Stellung des Bremspedals, Stellung des Gaspedals, Übersetzung des Getriebes, Ladezustand der Starterbatterie, Ladezustand der Traktionsbatterie, usw., in jeweils vorbestimmten Nominalbereichen befinden, was von der Steuereinrichtung erkannt wird, ausgelöst. Dieser Befehl soll den normalen Betrieb des Elektromotors als Lichtmaschine zur Versorgung des elektrischen Bordnetzes bewirken.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass die fünfte Kraft gleich der sechsten Kraft ist. Es ist aber bei Bedarf auch möglich, dass die fünfte Kraft kleiner oder größer als die sechste Kraft ist.
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Folglich wird in der Zwischenposition die erste Spannrolle genauso stark gegen das erste Trum gedrückt wie die zweite Spannrolle gegen das zweite Trum.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass der Riemenstartergenerator eine Steuereinrichtung umfasst, die an den Elektromotor und den Aktor gekoppelt ist; wobei
- • die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie
- - nach Empfang eines Rekuperationsbefehls den Aktor derart ansteuert, dass er das Spannergestell in die zweite Endposition schwenkt;
- - nachdem das Spannergestell die zweite Endposition erreicht hat, den Elektromotor derart ansteuert, dass er als elektrischer Generator arbeitet.
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Diese Steuereinrichtung wird vorzugsweise durch die weiter oben erwähnte Steuereinrichtung gebildet.
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Ein Rekuperationsbefehl wird üblicherweise bei laufender Brennkraftmaschine beispielsweise durch Betätigen des Bremspedals oder durch Entlasten des Gaspedals, was von der Steuereinrichtung erkannt wird, ausgelöst. Dieser Befehl soll den Rekuperationsbetrieb des Elektromotors als Generator zum Aufladen einer Starterbatterie und / oder einer Traktionsbatterie sowie den Schubbetrieb der Brennkraftmaschine bewirken.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass der Aktor einen Hydraulikzylinder und / oder einen Pneumatikzylinder und / oder einen Elektrozylinder und / oder einen elektromechanischen Zylinder umfasst.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass der Riemenstartergenerator eine Aggregatscheibe umfasst, über die der Riemen läuft und die drehfest auf eine Antriebswelle eines Hilfsaggregats montiert werden kann oder ist.
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Das Hilfsaggregat kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein, beispielsweise als Kompressor einer Klimaanlage. Der Riemenstartergenerator kann nach Bedarf auf beliebige Art und Weise ausgebildet sein und beispielsweise keine, oder wenigstens eine, zusätzliche Aggregatscheibe umfassen.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass die Aggregatscheibe zwischen der zweiten Spannrolle und der Kurbelwellenscheibe angeordnet ist.
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Hierdurch kann das erste Trum möglichst kurz gehalten werden.
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Bei einer Ausführungsform ist spezifiziert, dass
- • die erste Kraft gleich der vierten Kraft ist; und / oder
- • die zweite Kraft gleich der dritten Kraft ist.
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Wenn die erste Kraft gleich der vierten Kraft ist, wird die erste Spannrolle in der ersten Endposition genauso stark gegen das erste Trum gedrückt wie die zweite Spannrolle in der zweiten Endposition gegen das zweite Trum. Wenn die zweite Kraft gleich der dritten Kraft ist, wird die zweite Spannrolle in der ersten Endposition genauso stark gegen das zweite Trum gedrückt wie die erste Spannrolle in der zweiten Endposition gegen das erste Trum. Es ist aber bei Bedarf auch möglich, dass die erste Kraft kleiner oder größer als die vierte Kraft und / oder die zweite Kraft kleiner oder größer als die dritte Kraft ist.
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Erfindungsgemäß ist spezifiziert, dass
- • die erste Kraft kleiner als die zweite Kraft ist; und / oder
- • die dritte Kraft größer als die vierte Kraft ist.
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Wenn die erste Kraft kleiner als die zweite Kraft ist, wird in der ersten Endposition die zweite Spannrolle stärker gegen das zweite Trum gedrückt als die erste Spannrolle gegen das erste Trum. Wenn die dritte Kraft größer als die vierte Kraft ist, wird in der zweiten Endposition die erste Spannrolle stärker gegen das erste Trum gedrückt als die zweite Spannrolle gegen das zweite Trum.
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Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, den erfindungsgemäßen Riemenstartergenerator in vorteilhafter Art und Weise auszugestalten und weiterzubilden. Hierfür darf zunächst auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche verwiesen werden. Im Folgenden darf eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung anhand der Zeichnung und der dazugehörigen Beschreibung näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt:
- 1 in einer Seitenansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines Riemenstartergenerators in einer Brennkraftmaschine;
- 2 in einer vereinfachten Ansicht den Riemenstartergenerator der 1 in einem ersten Betriebsmodus;
- 3 den Riemenstartergenerator der 2 in einem zweiten Betriebsmodus;
- 4 den Riemenstartergenerator der 2 in einem dritten Betriebsmodus.
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In 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Riemenstartergenerators 10 in einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) eines Hybridelektrokraftfahrzeugs schematisch dargestellt. Der Riemenstartergenerator 10 umfasst einen Elektromotor mit einer Antriebswelle (nicht dargestellt), eine Generatorscheibe 12, die drehfest auf der Antriebswelle montiert ist oder sitzt, eine Kurbelwellenscheibe 11, die drehfest auf eine Kurbelwelle (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine montiert ist oder sitzt, eine Aggregatscheibe 13, die drehfest auf einer Antriebswelle (nicht dargestellt) eines Hilfsaggregats montiert ist oder sitzt, einen Riemen 14, der über die Scheiben 11, 12, 13 läuft, ein Spannsystem 15 für den Riemen 14 sowie eine Steuereinrichtung (nicht dargestellt), die an den Elektromotor und das Spannsystem 15 gekoppelt ist. Der Elektromotor ist in 1 durch den Kreis um die Generatorscheibe 12 herum dargestellt.
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Der Riemen 14 weist ein erstes, ein zweites und ein drittes Trum 141, 142, 143 auf. Im Betrieb des Riemenstartergenerators 10 drehen sich die Scheiben 11, 12, 13 und bewegt sich folglich auch der Riemen 14 in 1 im Uhrzeigersinn. Bezogen auf diese Bewegung des Riemens 14 ist die Aggregatscheibe 13 zwischen der zweiten Spannrolle 163 und der Kurbelwellenscheibe 11 angeordnet. Bezogen auf diese Bewegung des Riemens 14 verläuft oder erstreckt sich das erste Trum 141 von der Kurbelwellenscheibe 11 zu der Generatorscheibe 12, das zweite Trum 142 von der Generatorscheibe 12 zu der Aggregatscheibe 13, und das dritte Trum 143 von der Aggregatscheibe 13 zu der Kurbelwellenscheibe 11. Folglich liegt das zweite Trum 142 zwischen der Generatorscheibe 12 und der Kurbelwellenscheibe 11.
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Das Spannsystem 15 umfasst einen Spanner 16 und einen Aktor 17 mit einem ortsfesten, ersten Ende und einem beweglichen, zweiten Ende.
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Der Spanner 16 umfasst ein Spannergestell 161 mit einem ersten und einem zweiten Lagerbereich, eine erste Spannrolle 162, über die das erste Trum 141 läuft, und eine zweite Spannrolle 163, über die das zweite Trum 142 läuft.
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Das Spannergestell 161 ist Omega-förmig oder dreiviertelkreisförmig ausgebildet und hat ein erstes und ein zweites freies Ende und mittig zwischen diesen einen radial nach außen vorstehenden Hebelarm. Das Spannergestell 161 ist koaxial zu der Generatorscheibe 12 und um diese schwenkbar an der Brennkraftmaschine gelagert. Die erste Spannrolle 162 ist drehbar an seinem ersten Ende gelagert, die zweite Spannrolle 163 ist drehbar an seinem zweiten Ende gelagert. Folglich bilden diese Enden Lagerbereiche des Spannergestells 161, an denen die Spannrollen 162, 163 drehbar gelagert sind.
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Der Aktor 17 ist mit seinem ersten Ende an der Brennkraftmaschine befestigt und greift mit seinem zweiten Ende an dem Hebelarm des Spannergestells 161 an. Der Aktor 17 umfasst einen Hydraulikzylinder und eine Rückstellfeder, die parallel zueinander seine Enden miteinander verbinden, sodass er bei entsprechender Betätigung des Hydraulikzylinders das Spannergestell 161 in eine erste und eine zweite Endposition sowie in eine Zwischenposition, die zwischen diesen Endpositionen liegt, schwenkt oder schwenken kann.
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Das Spannsystem 15 und vor Allem der Aktor 17 ist derart ausgebildet, dass in der ersten Endposition die erste Spannrolle 162 mit einer vorbestimmten ersten Kraft gegen das erste Trum 141 und die zweite Spannrolle 163 mit einer vorbestimmten zweiten Kraft gegen das zweite Trum 142 gedrückt wird, wobei die erste Kraft kleiner als die zweite Kraft ist. Das Spannsystem 15 und vor Allem der Aktor 17 ist derart ausgebildet, dass in der zweiten Endposition die erste Spannrolle 162 mit einer vorbestimmten dritten Kraft gegen das erste Trum 141 und die zweite Spannrolle 163 mit einer vorbestimmten vierten Kraft gegen das zweite Trum 142 gedrückt wird, wobei die dritte Kraft größer als die vierte Kraft ist. Das Spannsystem 15 und vor Allem der Aktor 17 ist derart ausgebildet, dass in der Zwischenposition die erste Spannrolle 162 mit einer vorbestimmten fünften Kraft gegen das erste Trum 141 und die zweite Spannrolle 163 mit einer vorbestimmten sechsten Kraft gegen das zweite Trum 142 gedrückt wird, wobei die fünfte Kraft größer als die erste Kraft und kleiner als die dritte Kraft und die sechste Kraft kleiner als die zweite Kraft und größer als die vierte Kraft ist.
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Bei dieser Ausführungsform ist außerdem die erste Kraft gleich der vierten Kraft, die zweite Kraft gleich der dritten Kraft und die fünfte Kraft gleich der sechsten Kraft, sodass die erste Kraft kleiner als die dritte Kraft und die zweite Kraft größer als die vierte Kraft ist.
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Die Steuereinrichtung ist an den Hydraulikzylinder und folglich an den Aktor 17 und folglich an das Spannsystem 15 gekoppelt.
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In 2 ist der Riemenstartergenerator 10 in einem ersten Betriebsmodus schematisch dargestellt, der beispielhaft ein Machinenanlassmodus bei stehender Brennkraftmaschine oder ein Boostmodus bei laufender Brennkraftmaschine ist.
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Die Steuereinrichtung ist derart ausgebildet, dass sie nach Empfang eines Maschinenanlassbefehls oder eines Boostbefehls den Aktor 17 derart ansteuert, dass seine Rückstellfeder seinen Hydraulikzylinder zusammenschiebt und das Spannergestell 161 in die erste Endposition schwenkt, die in 2 dargestellt ist. Nachdem das Spannergestell 161 die erste Endposition erreicht hat, steuert die Steuereinrichtung den Elektromotor derart an, dass dieser als Motor arbeitet und über die Generatorscheibe 12 das erste Trum 141 zieht. Das erste Trum 141 ist dann das Lasttrum und das zweite Trum 142 das Leertrum.
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In diesem ersten Betriebsmodus arbeitet folglich der Elektromotor bei stehender Brennkraftmaschine als Anlasser und bei laufender Brennkraftmaschine als Booster oder zusätzliche Drehmomentquelle.
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In 3 ist der Riemenstartergenerator 10 in einem zweiten Betriebsmodus schematisch dargestellt, der beispielhaft ein Nominalmodus bei laufender Brennkraftmaschine ist.
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Die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie nach Empfang eines Nominalbefehls den Aktor 17 derart ansteuert, dass seine Rückstellfeder und sein Hydraulikzylinder zusammen das Spannergestell 161 in die Zwischenposition schwenken, die in 3 dargestellt ist. Nachdem das Spannergestell 161 die Zwischenposition erreicht hat, steuert die Steuereinrichtung den Elektromotor derart an, dass dieser als Generator oder Lichtmaschine arbeitet, und zieht die Kurbelwellenscheibe 11 das dritte Trum 143. Das dritte Trum 143 ist dann das Lasttrum und das erste Trum 141 das Leertrum.
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In diesem zweiten Betriebsmodus arbeitet folglich der Elektromotor bei laufender Brennkraftmaschine als Lichtmaschine.
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In 4 ist der Riemenstartergenerator 10 in einem dritten Betriebsmodus schematisch dargestellt, der beispielhaft ein Rekuperationsmodus bei laufender Brennkraftmaschine ist.
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Die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass sie nach Empfang eines Rekuperationsbefehls den Aktor 17 derart ansteuert, dass sein Hydraulikzylinder seine Rückstellfeder auseinanderzieht und das Spannergestell 161 in die zweite Endposition schwenkt, die in 4 dargestellt ist. Nachdem das Spannergestell 161 die zweite Endposition erreicht hat, steuert die Steuereinrichtung den Elektromotor derart an, dass dieser als elektrischer Generator arbeitet, und zieht die Kurbelwellenscheibe 11 das dritte Trum 143. Das dritte Trum 143 ist dann das Lasttrum und das erste Trum 141 das Leertrum.
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In diesem dritten Betriebsmodus arbeitet folglich der Elektromotor bei laufender Brennkraftmaschine als Generator und als Bremse für die Brennkraftmaschine.
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Das erste Trum 141 ist in dem zweiten Betriebsmodus länger als in dem ersten Betriebsmodus und kürzer als in dem dritten Betriebsmodus. Das zweite Trum 142 ist in dem zweiten Betriebsmodus kürzer als in dem ersten Betriebsmodus und länger als in dem dritten Betriebsmodus. Das dritte Trum 143 ist in diesen drei Betriebsmodi gleich lang.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Riemenstartergenerator
- 11
- Kurbelwellenscheibe
- 12
- Generatorscheibe
- 13
- Aggregatscheibe
- 14
- Riemen
- 141/142/143
- erster/zweiter/dritter Trum von 14
- 15
- Spannsystem
- 16
- Spanner
- 161
- Spannergestell von 16
- 162/163
- erste/zweite Spannrolle von 16
- 17
- Aktor
- 18
- Ankerpunkt
