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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Klimakompressorsystem für ein Kraftfahrzeug, ein Riemenstartersystem für ein Kraftfahrzeug, welches ein erfindungsgemäßes Klimakompressorsystem aufweist, sowie ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Riemenstartersystem.
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Es sind Kraftfahrzeuge mit einem Verbrennungsmotor bekannt, welche zum Starten des Verbrennungsmotors einen Elektromotor aufweisen, welcher häufig als Riemenstartergenerator ausgebildet ist. Ein Riemenstartergenerator wird auch als RSG bezeichnet. Der Riemenstartergenerator bzw. RSG ist über einen Riementrieb mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs verbunden. Der Riementrieb weist eine Generatorriemenscheibe auf, welche zumindest in eine Richtung drehfest mit dem Riemenstartergenerator mechanisch gekoppelt ist. Überdies weist der Riementrieb eine Kurbelwellenriemenscheibe auf, welche zumindest in einer Richtung drehfest oder schaltbar mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mechanisch gekoppelt ist. Über einen Riemen sind Generatorriemenscheibe und Kurbelwellenriemenscheibe miteinander mechanisch gekoppelt. Zum Vermeiden von Schlupf bzw. zur Gewährleistung eines definierten Umschlingungsbereichs des Riemens an der Generatorriemenscheibe weisen bekannte Riementriebe eine Riemenspannvorrichtung, insbesondere eine Spannrolle oder einen Doppelriemenspanner, auf.
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Durch elektrisches Antreiben einer Generatorwelle des Riemenstartergenerators in eine erste Drehrichtung, wird die Generatorriemenscheibe von der Generatorwelle mitgenommen, welche über den Riemen die Kurbelwellenriemenscheibe antreibt und somit die Kurbelwelle zum Starten des Verbrennungsmotors bewegt. Ferner kann ein Klimakompressor einer Klimaanlage über eine Kompressorriemenscheibe über den Riementrieb mechanisch mit dem Riemenstartergenerator gekoppelt sein. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors ist somit der Klimakompressor zum Verdichten eines Arbeitsfluids der Klimaanlage antreibbar.
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Ein Problem stellt sich dar, wenn der Klimakompressor bei stillstehendem Verbrennungsmotor angetrieben werden soll. Problematisch hierbei ist, dass herkömmliche Klimakompressoren nur in eine Drehrichtung betreibbar sind. Gemäß einer ersten Lösung dieses Problems ist die Kurbelwellenriemenscheibe von der Kurbelwelle über eine Schaltvorrichtung temporär entkoppelbar. Auf diese Weise kann der Klimakompressor vom Riemenstartergenerator auch bei stillstehendem Verbrennungsmotor angetrieben werden, wobei der Riemenstartergenerator lediglich weiterhin in eine Standarddrehrichtung des Riemenstartergenerators drehen muss. Diese Lösung hat den Nachteil, dass eine derartige Entkopplungsvorrichtung als aktive Baugruppe ausgebildet ist und über eine Steuerung angesteuert werden muss. Dies führt zu hohen Herstellungskosten sowie einer erhöhten Störanfälligkeit. Ferner erfordert eine Betätigung der Entkopplungsvorrichtung Energie.
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Aus der
DE 10 2015 206 036 A1 ist ein Riementriebsystem bekannt, bei welchem ein Verbrennungsmotor über einen ersten Riementrieb mit einem Riemenstartergenerator und über einen zweiten Riementrieb mit mehreren Nebenaggregaten gekoppelt ist. Der erste Riementrieb und der zweite Riementrieb sind über einen Drehrichtungsgleichrichter, welcher integral mit einer Kurbelwellenriemenscheibe ausgebildet ist, miteinander gekoppelt. Hierdurch ist ein Betrieb des Klimakompressors über den Riemenstartergenerator auch bei stehendem Verbrennungsmotor durch eine Drehrichtungsumkehr des Riemenstartergenerators möglich. Dieses Riemensystem weist mehrere Nachteile auf. Aufgrund der zwei Riementriebe weist das Riemensystem bei einer hohen Komplexität einen großen Bauraumbedarf sowie hohe Herstellungskosten auf. Ferner ist der Drehrichtungsgleichrichter mit dem Verbrennungsmotor derart wirkverbunden, dass der Drehrichtungsgleichrichter zur Übertragung eines Drehmoments des Riemenstartergenerators auf das Nebenaggregat gegen den stehenden Verbrennungsmotor abgestützt werden muss. Zur Vermeidung eines Überschreitens eines Haltemoments und somit eines ungewollten Antreibens des Verbrennungsmotors muss daher ein maximal zulässiges Drehmoment des Riemenstartergenerators begrenzt werden. Ferner ist das Haltemoment des Verbrennungsmotors beispielsweise von einer Temperatur des Verbrennungsmotors abhängig, so dass hierdurch eine optimale Festlegung des maximal zulässigen Drehmoments erschwert ist.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile bei einem Klimakompressorsystem für ein Kraftfahrzeug, einem Riemenstartersystem für ein Kraftfahrzeug sowie bei einem Kraftfahrzeug zu beheben oder zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Klimakompressorsystem für ein Kraftfahrzeug, ein Riemenstartersystem für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem Riemenstartersystem zu schaffen, die auf eine einfache, kostengünstige sowie kompakte Art und Weise eine derartige Drehmomentbegrenzung des Riemenstartergenerators zum Antreiben des Klimakompressors bei stehendem Verbrennungsmotor vermeiden.
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Voranstehende Aufgabe wird durch die Patentansprüche gelöst. Demnach wird die Aufgabe durch ein Klimakompressorsystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Riemenstartersystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 6 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit einem Riemenstartersystem mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Klimakompressorsystem beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Riemenstartersystem sowie dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
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Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Klimakompressorsystem für ein Kraftfahrzeug gelöst. Das Klimakompressorsystem weist einen Klimakompressor mit einer Kompressionsvorrichtung zum Komprimieren eines Arbeitsfluids sowie einer Kompressorwelle zum Einleiten eines Drehmoments an die Kompressionsvorrichtung auf. Die Kompressionsvorrichtung ist ausgebildet, das Arbeitsfluid zu komprimieren, wenn die Kompressorwelle in eine Kompressordrehrichtung gedreht wird. Erfindungsgemäß ist zur Übertragung eines Drehmoments ein Drehmomentausgang eines Drehrichtungsgleichrichters an der Kompressorwelle angeordnet. Der Drehrichtungsgleichrichter weist einen Drehmomenteingang auf und ist mechanisch derart ausgebildet, bei einer beliebigen Drehrichtung des Drehmomenteingangs die Kompressorwelle in die Kompressordrehrichtung zu drehen.
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Der Klimakompressor kann erfindungsgemäß als herkömmlicher Klimakompressor ausgebildet sein, welche bereits standardmäßig in Kraftfahrzeugen verbaut werden. Vorzugsweise ist der Klimakompressor ausgebildet, das Arbeitsfluid nur dann zu komprimieren, wenn sich die Kompressorwelle in die Kompressordrehrichtung dreht, insbesondere aufgrund eines Antriebs der Kompressorwelle durch einen Riemenstartergenerator. Der Klimakompressor weist eine Kompressionsvorrichtung zum Komprimieren des Arbeitsfluids auf. Als Arbeitsfluid werden vorzugsweise teilfluorierte Kohlenwasserstoffe und/oder halogenierte bzw. teilhalogenierte Alkane verwendet. Des Weiteren weist der Klimakompressor eine Kompressorwelle zum Einleiten eines Drehmoments in die Kompressionsvorrichtung auf. Vorzugsweise weist der Klimakompressor ein Kompressorgehäuse zum Abschirmen des Klimakompressors sowie zum Anbinden des Drehrichtungsgleichrichters auf. Derartige Klimakompressoren haben den Vorteil, dass sie einen relativ einfachen Aufbau aufweisen und daher verhältnismäßig kostengünstig erhältlich sind.
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Der Drehrichtungsgleichrichter weist einen Drehmomenteingang sowie einen Drehmomentausgang auf. Der Drehrichtungsgleichrichter ist ausgebildet, ein Drehmoment über den Drehmomenteingang aufzunehmen und über den Drehmomentausgang abzugeben. Ferner ist der Drehrichtungsgleichrichter ausgebildet, unabhängig von einer Drehrichtung des Drehmomenteingangs, also bei einem Drehen des Drehmomenteingangs in eine beliebige Drehrichtung, den Drehmomentausgang stets in die Kompressordrehrichtung zu drehen.
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Der Drehmomentausgang ist zur Übertragung des Drehmoments an der Kompressorwelle angeordnet. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Drehmomentausgang auf der Kompressorwelle angeordnet bzw. befestigt oder integral mit der Kompressorwelle ausgebildet ist. Vorzugsweise sind Drehmomentausgang und Kompressorwelle drehfest miteinander verbunden bzw. aneinander fixiert oder integral miteinander ausgebildet. Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass Drehmomentausgang und Kompressorwelle über eine Kupplung miteinander verbunden sind.
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Ein erfindungsgemäßes Klimakompressorsystem hat gegenüber herkömmlichen Klimakompressorsystemen den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Betrieb des Klimakompressors unabhängig von einer Drehrichtung des Drehmomenteingangs möglich ist. Das erfindungsgemäße Klimakompressorsystem ermöglicht somit bei einem Kraftfahrzeug einen Betrieb des Klimakompressors bei stehendem Verbrennungsmotor, wobei ein maximal übertragbares Drehmoment eines Riemenstartergenerators des Kraftfahrzeugs auf das Klimakompressorsystem nicht durch ein Haltemoment des ruhenden Verbrennungsmotors begrenzt und unabhängig von einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors ist. Somit sind höhere Drehmomente auf den Klimakompressor übertragbar als bei Riemenstartersystemen, bei welchen der Drehrichtungsgleichrichter gegen eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abgestützt und somit durch ein Reibmoment des Verbrennungsmotors begrenzt ist. Die vorliegende Erfindung zielt ferner darauf ab, den Betrieb des Klimakompressors möglichst energieeffizient darzustellen. Dazu werden einerseits aktive Bauteile zur Drehrichtungsgleichrichtung vermieden. Ferner weist das erfindungsgemäße Klimakompressorsystem eine kompakte Bauweise auf und ist daher mit einfachen Mitteln in ein herkömmliches Riemenstartersystem eines Kraftfahrzeugs integrierbar.
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Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann bei einem Klimakompressorsystem vorgesehen sein, dass das Klimakompressorsystem eine Kompressorriemenscheibe zur Anbindung an einen Riemenstartergenerator zum Antreiben der Kompressorwelle aufweist. Herkömmliche Kraftfahrzeuge weisen ein Riemenstartersystem zum mechanischen Koppeln des Riemenstartergenerators mit dem Verbrennungsmotor und dem Klimakompressorsystem auf. Mittels einer Kompressorriemenscheibe ist das erfindungsgemäße Klimakompressorsystem noch leichter in ein herkömmliches Riemenstartersystem eines Kraftfahrzeugs integrierbar.
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Es ist erfindungsgemäß bevorzugt, dass der Drehmomenteingang des Drehrichtungsgleichrichters in die Kompressorriemenscheibe integriert ist. Hierdurch kann eine Teilezahl des Klimakompressorsystems verringert werden. Hierdurch können Kosten sowie Gewicht des Klimakompressorsystems reduziert werden. Ferner weist ein derartiges Klimakompressorsystem eine besonders kompakte sowie platzsparende Bauweise auf.
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Weiter bevorzugt weist der Drehrichtungsgleichrichter ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad, einem Planetenträger und mehreren Planetenrädern auf. Dabei ist der Drehmomenteingang vorzugsweise drehfest mit dem Hohlrad bzw. integral mit dem Hohlrad ausgebildet und der Drehmomentausgang vorzugsweise mit dem Sonnenrad drehfest verbunden bzw. integral mit dem Sonnenrad ausgebildet. Ein Planetengetriebe hat den Vorteil, dass hiermit das Gleichrichten der Drehrichtung des Drehmomentausgangs leicht realisierbar ist. Ferner weist ein Planetengetriebe einen kompakten sowie platzsparenden Aufbau auf und kann schlupffrei betrieben werden. Gleichzeitig können durch den Einsatz eines Planetengetriebes und durch die Wahl der Zähnezahlen im Planetengetriebe die Übersetzungen konstruktiv eingestellt werden. Bei Antrieb in einer zweiten Drehrichtung befindet sich der Drehrichtungsgleichrichter im Blockumlauf und kann somit beispielsweise eine Übersetzung 1:1 von Riemenscheibe zur Klimakompressorwelle darstellen. Bei Antrieb in einer ersten Drehrichtung ist die Übersetzung des Planetengetriebes von Hohlrad zu Sonnenrad wirksam. Diese kann je nach Wahl der Zähnezahlen von 1:1 verschieden sein. Bei Antrieb des Klimakompressors durch den Riemenstartergenerator lässt sich so eine Übersetzung finden, die für eine gewünschte Kälteleistung des Klimakompressors ein Optimum der Betriebsdrehzahlen am Riemenstartergenerator, am Klimakompressor und am Riementrieb darstellt. Als Kriterium für die Optimierung der Drehzahlen kommen verschiedene Merkmale in Betracht. Vor allem ist die Summe der Verluste im Gesamtsystem von Bedeutung, aber auch z.B. Akustik.
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Es ist ebenfalls bevorzugt, dass das Planetengetriebe einen in eine erste Drehrichtung wirkenden ersten Freilauf und einen in eine zweite Drehrichtung wirkenden zweiten Freilauf aufweist, wobei der erste Freilauf bei einer Drehung des Drehmomenteingangs in die zweite Drehrichtung den Planetenträger mit dem Drehmomenteingang drehfest mechanisch koppelt, und wobei der zweite Freilauf bei einer Drehung des Drehmomenteingangs in die erste Drehrichtung den Planetenträger mit einem Generatorgehäuseabschnitt eines Generatorgehäuses des Riemenstartergenerators drehfest mechanisch koppelt. Ein Freilauf ist im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung, die mindestens ein erstes Freilaufelement und ein zweites Freilaufelement aufweist, die relativ zueinander verdrehbar angeordnet sind. Eine Übertragung eines positiven Drehmoments vom ersten Freilaufelement auf das zweite Freilaufelement ist nur durch Drehen des ersten Freilaufelements in eine bestimmte Drehrichtung möglich. Bei einem Drehen des ersten Freilaufelements in die entgegengesetzte Drehrichtung führt das erste Freilaufelement bei fixiertem zweiten Freilaufelement eine Relativdrehung zum zweiten Freilaufelement aus. Letztere ist die Drehrichtung, in welche der Freilauf wirkt, also eine Relativdrehung zulässt und nicht sperrt. Bei einer solchen Anordnung entspricht die zweite Drehrichtung der Kompressordrehrichtung. Ein erster Freilauf und ein zweiter Freilauf haben den Vorteil, dass hiermit ein Drehrichtungsgleichrichter mit besonders kompakter Bauweise sowie als passive Baugruppe bereitgestellt ist, die keine externe Betätigung und damit keinen zusätzlichen Energiebedarf erfordert. Somit ist mit einfachen Mitteln sowie kostengünstig eine Drehrichtungsgleichrichtung der Kompressorwelle gewährleistbar.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Riemenstartersystem für ein Kraftfahrzeug zum Starten eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs gelöst. Das Riemenstartersystem weist einen Riemenstartergenerator und ein Klimakompressorsystem auf, welche über einen Riementrieb miteinander mechanisch gekoppelt sind. Der Riemenstartergenerator ist in zwei Drehrichtungen betreibbar. Der Riementrieb weist eine Generatorriemenscheibe, welche mit dem Riemenstartergenerator mechanisch gekoppelt ist, sowie eine Kurbelwellenriemenscheibe auf, welche mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors mechanisch koppelbar ist. Gemäß der Erfindung ist das Klimakompressorsystem ein erfindungsgemäßes Klimakompressorsystem, welches eine Kompressorriemenscheibe zur Anbindung an den Riemenstartergenerator zum Antreiben der Kompressorwelle aufweist. Das Riemenstartersystem weist eine Trennvorrichtung auf, welche zum Trennen der mechanischen Kopplung der Kurbelwelle zur Kurbelwellenriemenscheibe ausgebildet ist.
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Riementriebe sind im Kraftfahrzeugbau hinreichend bekannt und finden standardmäßig Anwendung bei der mechanischen Kopplung von Riemenstartergeneratoren mit Verbrennungsmotoren sowie Nebenaggregaten, wie beispielsweise Klimakompressoren. Hierfür ist an den zu koppelnden Baugruppen jeweils eine Riemenscheibe drehfest angeordnet, welche über einen Riemen miteinander verbunden sind. Der Riemen weist eine Vorspannung auf, um ein Durchrutschen des Riemens auf sämtlichen Riemenscheiben des Riementriebs, zu vermeiden. Die an der Kompressorwelle des Klimakompressors des Klimakompressorsystems angeordnete Riemenscheibe wird als Kompressorriemenscheibe bezeichnet. Die an der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnete Riemenscheibe wird im Rahmen der Erfindung als Kurbelwellenriemenscheibe bezeichnet.
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Der Riemenstartergenerator ist ausgebildet, ein Drehmoment in zwei Drehrichtungen zu übertragen. Somit ist die Generatorriemenscheibe drehfest mit einer Generatorwelle des Riemenstartergenerators mechanisch gekoppelt bzw. koppelbar. Mittels eines solchen Riemenstartergenerators ist der Verbrennungsmotor antreibbar, insbesondere für einen Startvorgang des Verbrennungsmotors oder zum Unterstützen des Verbrennungsmotors bzw. zum Boosten, wenn der Riemenstartergenerator in eine hierfür vorgegebene Drehrichtung dreht. Aufgrund der Anbindung des Klimakompressorsystems innerhalb des Riemenstartersystems, ist hierbei auch der Klimakompressor durch Drehen der Kompressorwelle in die erste Drehrichtung antreibbar.
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Um ein Antreiben des Klimakompressors auch bei stehendem Verbrennungsmotor zu ermöglichen, kann der Riemenstartergenerator auch mit einer von der zum Antreiben des Verbrennungsmotors vorgegebenen Drehrichtung verschiedenen Drehrichtung betrieben werden. Durch den Drehrichtungsgleichrichter dreht die Kompressorwelle bei einer beliebigen Drehrichtung des Riemenstartergenerators stets in die erste Drehrichtung. Um ein Antreiben des Verbrennungsmotors in diesem Betriebszustand des Riemenstartergenerators zu vermeiden weist das Riemenstartersystem die Trennvorrichtung auf, die zum Trennen einer mechanischen Kopplung der Kurbelwelle zur Kurbelwellenriemenscheibe ausgebildet ist. Diese Trennvorrichtung funktioniert vorzugsweise automatisch, insbesondere mittels einer hierfür speziell ausgebildeten mechanischen Zwangskopplung, so dass ein manueller Eingriff oder eine externe Steuerung mittels einer Steuervorrichtung nicht erforderlich ist.
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Bei dem erfindungsgemäßen Riemenstartersystem ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Klimakompressorsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Riemenstartersystem den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Betrieb des Klimakompressors unabhängig von einer Drehrichtung des Riemenstartergenerators möglich ist. Das erfindungsgemäße Riemenstartersystem ermöglicht somit bei einem Kraftfahrzeug einen Betrieb des Klimakompressors bei stehendem Verbrennungsmotor, wobei ein maximal übertragbares Drehmoment des Riemenstartergenerators auf das Klimakompressorsystem nicht durch ein Haltemoment des ruhenden Verbrennungsmotors begrenzt sowie unabhängig von einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors ist. Somit sind höhere Drehmomente auf den Klimakompressor übertragbar als bei Riemenstartersystemen, bei welchen der Drehrichtungsgleichrichter gegen eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abgestützt und somit durch ein Reibmoment des Verbrennungsmotors begrenzt ist. Ferner weist das erfindungsgemäße Riemenstartersystem aufgrund des verwendeten Klimakompressorsystems eine kompakte Bauweise auf und ist daher mit einfachen Mitteln in ein herkömmliches Kraftfahrzeug integrierbar.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann bei einem Riemenstartersystem vorgesehen sein, dass die Trennvorrichtung in die Kurbelwellenriemenscheibe integriert ist. Die Kurbelwellenriemenscheibe ist somit als Komplettbaugruppe bereitstellbar und als solche auf einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors montierbar. Hierdurch können Montagekosten sowie -aufwand und ein Platzbedarf des Riemenstartersystems weiter reduziert werden. Ferner kann eine Integration der Trennvorrichtung in die Kurbelwellenriemenscheibe einen kostengünstigen Schutz der Trennvorrichtung vor äußeren Einflüssen, wie z.B. Schmutz, bereitstellen.
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Es kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Trennvorrichtung schaltbar ausgebildet ist und/oder einen in eine Drehrichtung wirkenden dritten Freilauf in Parallelschaltung mit einer Fliehkraftkupplung aufweist. Eine schaltbare Trennvorrichtung ist beispielsweise als Trennkupplung ausgebildet, mittels der bei Bedarf eine drehmechanische Kopplung herstellbar bzw. aufhebbar ist. Bei einer Aufhebung der drehmechanischen Kopplung ist kein Drehmoment zwischen Riemenstartergenerator und Verbrennungsmotor über die Kurbelwellenriemenscheibe übertragbar. Der dritte Freilauf ist derart ausgelegt, dass dieser eine drehmechanische Kopplung zwischen dem Riemenstartergenerator und dem Verbrennungsmotor herstellt, wenn der Riemenstartergenerator in die vorgegebene Drehrichtung dreht und die eine Drehzahl der Kurbelwellenriemenscheibe eine Drehzahl der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors übersteigt. Bei einem Drehen des Riemenstartergenerators in die andere Drehrichtung ermöglicht der dritte Freilauf eine Relativdrehung der Kurbelwellenriemenscheibe zur Kurbelwelle. Vorzugsweise ist der dritte Freilauf als Klemmkörperfreilauf ausgebildet. Ein dritter Freilauf hat den Vorteil, dass dieser ein passives Bauteil ist, welches verhältnismäßig kostengünstig herstellbar ist, bei hoher Lebendsauer eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet und keinen zusätzlichen Energiebedarf verursacht.
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Vorzugsweise weist der Riementrieb einen Doppelriemenspanner auf, welcher an der Generatorriemenscheibe angeordnet ist. Doppelriemenspanner weisen zwei Spannrollen auf, die an einer meist u-förmigen Haltevorrichtung angeordnet sind, welche eine Riemenscheibe, insbesondere eine Riemenscheibe einer Antriebsvorrichtung des Riementriebs, umgibt. Mittels Doppelriemenspanner ist eine Umkehr von Lasttrum und Leertrum gut kompensierbar.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem erfindungsgemäßen Riemenstartersystem gelöst.
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Bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug ergeben sich sämtliche Vorteile, die bereits zu einem Klimakompressorsystem gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung sowie einem Riemenstartersystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung beschrieben worden sind. Demnach hat das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug den Vorteil, dass mit einfachen Mitteln sowie auf eine kostengünstige Art und Weise der Betrieb des Klimakompressors unabhängig von einer Drehrichtung des Riemenstartergenerators möglich ist. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ermöglicht somit einen Betrieb des Klimakompressors bei stehendem Verbrennungsmotor, wobei ein maximal übertragbares Drehmoment des Riemenstartergenerators auf das Klimakompressorsystem nicht durch ein Haltemoment des ruhenden Verbrennungsmotors begrenzt sowie unabhängig von einer Motortemperatur des Verbrennungsmotors ist. Somit sind höhere Drehmomente auf den Klimakompressor übertragbar als bei Riemenstartersystemen, bei welchen der Drehrichtungsgleichrichter gegen eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abgestützt und somit durch ein Reibmoment des Verbrennungsmotors begrenzt ist. Ferner kann das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug aufgrund des verwendeten Klimakompressorsystems eine kompakte Bauweise sowie ein reduziertes Gesamtgewicht aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Klimakompressorsystem, ein erfindungsgemäßes Riemenstartersystem sowie ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen jeweils schematisch:
- 1 in einer perspektivischen Ansicht eine Vorderseite einer bevorzugten Ausführungsform eines Drehrichtungsgleichrichters,
- 2 in einer perspektivischen Ansicht eine Hinterseite des Drehrichtungsgleichrichters aus 1,
- 3 in einer perspektivischen Ansicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Riemenstartersystems, und
- 4 in einer Draufsicht eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs.
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Elemente mit gleicher Funktion und Wirkungsweise sind in den 1 bis 4 jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist eine Vorderseite einer bevorzugten Ausführungsform eines Drehrichtungsgleichrichters 7 schematisch in einer perspektivischen Ansicht abgebildet. Der Drehrichtungsgleichrichter 7 weist ein Planetengetriebe 11 mit einem Sonnenrad 12, einem Hohlrad 13, einem Planetenträger 14 sowie drei Planetenrädern 15 auf, welche im Abstand von 120° über den Planetenträger verteilt sind. Ferner ist das Hohlrad 13 als Kompressorriemenscheibe 9 sowie als Drehmomenteingang 8 zur Aufnahme eines über einen nicht dargestellten Riementrieb 20 (vgl. 3) übertragenen Drehmoments ausgebildet. Das Sonnenrad 12 ist als Drehmomentausgang 6 ausgebildet sowie mit einer in dieser Ansicht nicht erkennbaren Kompressorwelle 5 drehfest verbunden. Alternativ kann das Sonnenrad 12 integral mit der Kompressorwelle 5 ausgebildet sein. Zwischen dem Hohlrad 13 und dem Planetenträger 14 ist ein erster Freilauf 16 mit einer Vielzahl erster Freilaufelemente angeordnet. Der erste Freilauf 16 ist ausgebildet, ein Drehmoment vom Hohlrad 13 auf den Planetenträger 14 zu übertragen, wenn das Hohlrad 13 in eine zweite Drehrichtung D2 gedreht wird. Ferner ist der erste Freilauf 16 ausgebildet, eine Relativdrehung vom Hohlrad 13 zum Planetenträger 14 zuzulassen, wenn das Hohlrad 13 in eine erste Drehrichtung D1 gedreht wird. Zwischen dem Planetenträger 14 und einem in dieser Ansicht nicht erkennbaren Generatorgehäuseabschnitt 27 eines Generatorgehäuses ist ein zweiter Freilauf 17 mit einer Vielzahl zweiter Freilaufelemente angeordnet.
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Wie aus 2 deutlich erkennbar, ist zwischen dem zweiten Freilauf 17 und der mit dem Sonnenrad 12 verbundenen Kompressorwelle 5 ein Generatorgehäuseabschnitt 27 eines nicht abgebildeten Generatorgehäuses angeordnet. Somit ist der zweite Freilauf 17 ausgebildet, den Planetenträger 14 gegen den Generatorgehäuseabschnitt 27 abzustützen, wenn der Planetenträger 14 mit einem Drehmoment beaufschlagt wird, welches in die erste Drehrichtung D1 wirkt. Ferner ist der zweite Freilauf 17 ausgebildet, eine Relativdrehung vom Planetenträger 14 zum Generatorgehäuseabschnitt 27 zuzulassen, wenn der Planetenträger 14 in die zweite Drehrichtung D2 gedreht wird. Wie aus 1 und 2 hervorgeht ist der Drehrichtungsgleichrichter 7 ausgebildet, die Kompressorwelle 5 in eine Kompressordrehrichtung K zu drehen, wenn das Hohlrad 13 in die erste Drehrichtung D1 und wenn das Hohlrad 13 in die zweite Drehrichtung D2 gedreht wird.
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In 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Riemenstartersystems 18 schematisch in einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Das Riemenstartersystem 18 weist einen Riemenstartergenerator 10 mit einer Generatorriemenscheibe 21, ein erfindungsgemäßes Klimakompressorsystem 1 mit einer Kompressionsvorrichtung sowie einer Kompressorwelle 5 auf, auf welcher eine Kompressorriemenscheibe 9 drehfest gehalten ist. Erfindungsgemäß ist die Kompressorriemenscheibe 9 integral mit einem Drehmomentgleichrichter 7 des Klimakompressorsystems 1 ausgebildet. Das Riemenstartersystem 18 weist ferner eine Kurbelwellenriemenscheibe 22 mit einer zentralen Trennvorrichtung 24 auf, wobei die Trennvorrichtung 24 als dritter Freilauf 25 in Parallelschaltung mit einer Fliehkraftkupplung ausgebildet ist. Die Kurbelwellenriemenscheibe 22 ist über die Trennvorrichtung 24 bzw. den dritten Freilauf 25 auf einer nicht dargestellten Kurbelwelle 23 (vgl. 4) eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors 19 (vgl. 4) befestigbar. Durch den dritten Freilauf 25 in Parallelschaltung mit einer Fliehkraftkupplung wird sichergestellt, dass ein Drehmoment von der Kurbelwellenriemenscheibe 22 auf die Kurbelwelle 23 nur bei einer Drehrichtung der Kurbelwellenriemenscheibe 22 übertragbar ist. Somit ist der Klimakompressor 4 sowohl bei laufendem als bei stehendem Verbrennungsmotor 19 mittels des Riemenstartergenerators 10 antreibbar. Wobei hierfür der Riemenstartergenerator 10 bei stehendem Verbrennungsmotor 19 mit einer anderen Drehrichtung als bei laufendem Verbrennungsmotor 19 betrieben werden muss. Durch den Drehrichtungsgleichrichter 7 wird sichergestellt, dass die Kompressorwelle 5 unabhängig von der Drehrichtung der Generatorriemenscheibe 21 stets in Kompressordrehrichtung K (vgl. 1 u. 2) gedreht wird. Die Generatorriemenscheibe 21, die Kompressorriemenscheibe 9 und die Kurbelwellenriemenscheibe 22 sind über einen Riemen 28 miteinander mechanisch gekoppelt und sind somit zusammen mit dem Riemen 28 Bestandteile eines Riementriebs 20 des Riemenstartersystems 18. Der Riementrieb 20 weist einen Doppelriemenspanner 26 aus, welcher die Generatorriemenscheibe 21 umgebend am Riemenstartergenerator 10 angeordnet ist, um eine lastbedingte Vorspannung des Riemens 28 zu verbessern.
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In 4 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs 2 schematisch in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 2 weist ein erfindungsgemäßes Riemenstartersystem 18 auf, welches mit einer Kurbelwelle 23 eines Verbrennungsmotors 19 des Kraftfahrzeugs 2 mechanisch gekoppelt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Klimakompressorsystem
- 2
- Kraftfahrzeug
- 3
- Klimakompressor
- 4
- Kompressionsvorrichtung
- 5
- Kompressorwelle
- 6
- Drehmomentausgang
- 7
- Drehrichtungsgleichrichter
- 8
- Drehmomenteingang
- 9
- Kompressorriemenscheibe
- 10
- Riemenstartergenerator
- 11
- Planetengetriebe
- 12
- Sonnenrad
- 13
- Hohlrad
- 14
- Planetenträger
- 15
- Planetenrad
- 16
- erster Freilauf
- 17
- zweiter Freilauf
- 18
- Riemenstartersystem
- 19
- Verbrennungsmotor
- 20
- Riementrieb
- 21
- Generatorriemenscheibe
- 22
- Kurbelwellenriemenscheibe
- 23
- Kurbelwelle
- 24
- Trennvorrichtung
- 25
- dritter Freilauf
- 26
- Doppelriemenspanner
- 27
- Generatorgehäuseabschnitt
- 28
- Riemen
- D1
- erste Drehrichtung
- D2
- zweite Drehrichtung
- K
- Kompressordrehrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102015206036 A1 [0005]
