DE102017115578A1 - Schaltzugmitteleinheit with a rotation axis for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Schaltzugmitteleinheit (1) mit einer Rotationsachse (2) für eine Verbrennungskraftmaschine (3), aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- eine Zugmittelscheibe (4) zum Übertragen eines Drehmoments auf oder von einem Zugmittel (5);
- einen Wellenanschluss (6) mit einer Verbindungsseite (17) zum rotationsfesten Befestigen an einer Abtriebswelle (7);
- einen schaltbaren Freilauf (9) zum aktiven Schalten einer Drehmomentübertragung zwischen dem Wellenanschluss (6) und der Zugmittelscheibe (4);
- ein Schaltelement (19) und einen Schaltaktor (20) zum Schalten des Freilaufs (9). Die Schaltzugmitteleinheit (1) ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltaktor (20) auf der Verbindungsseite (17) angeordnet ist,
und dass das Schaltelement (19) zum Schalten des Freilaufs (9) von der Verbindungsseite (17) aus in den Freilauf (9) einbringbar ausgebildet ist.
Die hier vorgeschlagene Schaltzugmitteleinheit ist einfach montierbar und weist einen kompakten Aufbau auf.
A shift cable means unit (1) having an axis of rotation (2) for an internal combustion engine (3), comprising at least the following components:
- A pulley (4) for transmitting a torque to or from a traction means (5);
- A shaft connection (6) with a connecting side (17) for rotationally fixed fastening to an output shaft (7);
- A switchable freewheel (9) for actively switching a torque transmission between the shaft connection (6) and the pulley (4);
- A switching element (19) and a switching actuator (20) for switching the freewheel (9). The Schaltzugmitteleinheit (1) is mainly characterized in that the switching actuator (20) is arranged on the connecting side (17),
and that the switching element (19) for switching the freewheel (9) from the connecting side (17) in the freewheel (9) is formed introduced.
The Schaltzugmitteleinheit proposed here is easy to install and has a compact design.
Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltzugmitteleinheit mit einer Rotationsachse für eine Verbrennungskraftmaschine, einen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb, sowie ein Kraftfahrzeug, welches mittels eines solchen Antriebsstrangs antreibbar ist.The invention relates to a Schaltzugmitteleinheit with a rotation axis for an internal combustion engine, a drive train with a hybrid drive, and a motor vehicle, which is drivable by means of such a drive train.
Aus dem Stand der Technik sind Zugmitteleinheiten, zum Beispiel als Riemenantriebe, zum drehmomentübertragenden Verbinden eines (antreibenden) Hauptaggregats, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem oder mehreren (angetriebenen) Nebenaggregaten bekannt. Ein zentrales Element ist hierbei die Zugmittelscheibe, zum Beispiel eine Riemenscheibe, welche von der Abtriebswelle des Hauptaggregats angetrieben ist und über ein entsprechendes Zugmittel, zum Beispiel einen Keilriemen, das abgegebene Drehmoment als Zugkraft auf eine oder mehrere Wellen des einen Nebenaggregats oder der mehreren Nebenaggregate überträgt. Schon seit längerem ist es in diesem Zusammenhang üblich, die besagte Zugmittelscheibe zum Antrieb von Nebenaggregaten mit einem Freilauf zu versehen, um bei einer plötzlichen Drehzahlabnahme, zum Beispiel bei einem Gangwechsel in einem Kraftfahrzeug, den aufgrund der Trägheit der Nebenaggregate weiterlaufenden Zugmitteltrieb von der Abtriebswelle des Hauptaggregats zu trennen.Zugmitteleinheiten, for example, as a belt drives, for torque-transmitting connecting a (driving) main unit, for example an internal combustion engine, with one or more (driven) ancillaries known from the prior art. A central element here is the traction pulley, for example, a pulley, which is driven by the output shaft of the main assembly and via a corresponding traction means, for example a V-belt that transmits the output torque as a tensile force on one or more shafts of one accessory or more ancillaries , For some time, it is customary in this context, to provide the said pulley for driving auxiliary units with a freewheel to the case of a sudden decrease in speed, for example, in a gear change in a motor vehicle, the ongoing because of the inertia of the ancillaries traction drive from the output shaft of Main unit to separate.
Neuerdings wird, zum Beispiel im Bereich der Nutzfahrzeuge, eine Hybridisierung eines Antriebsstrangs angestrebt, wobei ein Startergenerator eingesetzt wird, welcher in einer Ausführungsform bei Kraftfahrzeugen die klassische Lichtmaschine ersetzt. Der Startergenerator ist über einen Zugmitteltrieb mit der Abtriebswelle des Hauptaggregats verbunden, wobei zum Beispiel die Funktionen Rekuperation, Anlassen und E-Boosten erfüllt werden sollen. Infolge der Hybridisierung kommt nun auch ein umgekehrter Drehmomentverlauf vor, bei welchem also die Nebenaggregate die Abtriebswelle antreiben sollen. Dies ist beispielsweise beim Zugmittelanlassen (das Zahnkranzanlassen ersetzend) oder E-Boosten der Fall, wobei im ersten Falle die Abtriebswelle mittels des Zugmittels aus dem Stand beschleunigt wird und im zweiten Falle die Drehmomentabgabe der Abtriebswelle des Hauptaggregats von einer Drehmomentzugabe von dem Startergenerator vergrößert wird. Der klassische Freilauf würde eine Übertragung auf den angeschlossenen Antriebsstrang verhindern. Es ist also notwendig, eine Drehmomentübertragung auch in der bisherigen Freilaufrichtung zu ermöglichen.Recently, for example, in the field of commercial vehicles, a hybridization of a drive train is desired, wherein a starter generator is used, which replaces the classic alternator in one embodiment in motor vehicles. The starter generator is connected via a traction drive with the output shaft of the main unit, for example, the functions recuperation, starting and e-boosting should be met. As a result of the hybridization is now also a reverse torque curve, in which therefore the ancillaries to drive the output shaft. This is for example when Zugmittelanlassen (the sprocket annealing replacing) or E-Boosten the case, in the first case, the output shaft is accelerated by means of the traction device from the state and in the second case, the torque output of the output shaft of the main assembly is increased by a torque addition of the starter generator. The classic freewheel would prevent transmission to the connected powertrain. It is therefore necessary to allow a torque transmission in the previous direction of freewheeling.
Weiterhin sollen solche Hybridantriebe zur Kraftstoffverbrauchseinsparung oder Abgasreduzierung mit einer Start-Stopp-Automatik betreibbar sein. Aufgrund des Start-Stopp-Betriebs ist das Hauptaggregat, welches die Nebenaggregate antreibt, häufig abgeschaltet. Beispielsweise wird dann also die Pumpe der Klimaanlage nicht mehr betrieben. Gerade im Stau würde sich die Fahrerkabine bei starkem Sonnenschein schnell aufheizen. Der Startergenerator kann dafür weiterhin betrieben werden, sodass die Pumpe im abgeschalteten Zustand des Hauptaggregats elektrisch angetrieben wird. Hierfür ist es jedoch notwendig, die Drehmomentübertragung von Zugmittelscheibe an der Abtriebswelle auf das Hauptaggregat trennen zu können. Hierfür und für das eingangs aufgezeigte Trennen zum Unterbinden von Trägheitseinflüssen auf die Abtriebswelle wird die herkömmliche Freilaufrichtung weiterhin benötigt.Furthermore, such hybrid drives should be operable to save fuel or reduce emissions with a start-stop system. Due to the start-stop operation, the main unit, which drives the ancillaries, is often turned off. For example, then the pump of the air conditioner is no longer operated. Especially in traffic jams, the cab would heat up quickly in strong sunshine. The starter generator can continue to be operated so that the pump is electrically driven in the off state of the main unit. For this purpose, however, it is necessary to be able to separate the torque transmission of traction pulley on the output shaft to the main unit. For this purpose and for the above-mentioned separation to prevent inertial influences on the output shaft, the conventional freewheeling direction is still required.
Vorbekannter Stand der Technik ist in der
Derzeit wird eine Schaltzugmitteleinheit in zwei Schritten an einer Verbrennungskraftmaschine montiert. Zuerst wird der Schwingungsentkoppler mit Schalteinheit mittels der Zentralschraube beziehungsweise einer Mehrfachverschraubung an der Abtriebswelle angebracht. Im zweiten Schritt wird der Schaltaktor montiert, die Drehmomentstütze an der Verbrennungskraftmaschine befestigt und eine Leitung für das Schaltsignal verbunden.Currently, a shift train means unit is mounted in two steps on an internal combustion engine. First, the vibration isolator with switching unit by means of the central screw or a Mehrfachverschraubung is attached to the output shaft. In the second step, the switch actuator is mounted, the torque arm attached to the internal combustion engine and connected a line for the switching signal.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, die ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.On this basis, the present invention has the object, at least partially overcome the known from the prior art disadvantages. The features of the invention will become apparent from the independent claims, to which advantageous embodiments are indicated in the dependent claims. The features of the claims may be combined in any technically meaningful manner, for which purpose the explanations of the following description as well as features of the figures may be consulted which comprise additional embodiments of the invention.
Die Erfindung betrifft eine Schaltzugmitteleinheit mit einer Rotationsachse für eine Verbrennungskraftmaschine, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - eine Zugmittelscheibe zum Übertragen eines Drehmoments auf oder von einem Zugmittel;
- - einen Wellenanschluss mit einer Verbindungsseite zum rotationsfesten Befestigen an einer Abtriebswelle;
- - einen schaltbaren Freilauf zum aktiven Schalten einer Drehmomentübertragung zwischen dem Wellenanschluss und der Zugmittelscheibe;
- - ein Schaltelement und einen Schaltaktor zum Schalten des Freilaufs.
- - A Zugmittelscheibe for transmitting a torque to or from a traction means;
- a shaft connection having a connection side for rotationally fixed attachment to an output shaft;
- - A switchable freewheel for actively switching a torque transmission between the shaft connection and the pulley;
- - A switching element and a switching actuator for switching the freewheel.
Hier wird nun eine Schaltzugmitteleinheit vorgeschlagen, beispielsweise ein schaltbarer Riemenscheibenentkoppler (RSES), welche einfach zu montieren ist, indem der Schaltaktor auf der Verbindungsseite angeordnet ist. Damit ist der Schaltaktor in einem ersten Schritt mit einer Verbrennungskraftmaschine verbindbar und anschließend die, bevorzugt vormontierte, übrige Schaltzugmitteleinheit.Here, a shift train means unit is proposed, for example, a shiftable pulley decoupler (RSES) which is easy to assemble by arranging the shift actuator on the connection side. Thus, the switch actuator is connectable in a first step with an internal combustion engine and then the, preferably preassembled, remaining Schaltzugmitteleinheit.
Die Schaltzugmitteleinheit ist ein rotierendes beziehungsweise rotierbares Bauteil, dessen Rotationsachse mit der Rotationsachse der Abtriebswelle gefluchtet ist. Wird in dieser Beschreibung von axial, radial oder einer Umlaufrichtung gesprochen, so wird auf diese gemeinsame Rotationsachse Bezug genommen. Je nach technischem Zusammenhang kann mit einer axialen Richtung auch eine Parallele zur Rotationsachse bezeichnet sein.The Schaltzugmitteleinheit is a rotating or rotatable component whose axis of rotation is aligned with the axis of rotation of the output shaft. Is spoken in this description of axial, radial or a direction of rotation, so reference is made to this common axis of rotation. Depending on the technical context, an axial direction may also be a parallel to the axis of rotation.
Die Zugmittelscheibe, beispielsweise ausgeführt als Riemenscheibe, ist für ein Zusammenwirken mit einem Zugmittel eingerichtet, zum Beispiel einem Riemen, bevorzugt einem Keilriemen. Über die Zugmittelscheibe wird also reibungsbehaftet (im Falle eines Keilriemens als Zugmittel) und/oder formschlüssig (im Falle eines Zahnriemens oder einer Kette als Zugmittel) ein Drehmoment über den Radius der Zugmittelscheibe (Hebel) als Zugkraft auf ein Zugmittel übertragen. Diese Zugkraft wird bei einem Nebenaggregat in gleicher Weise wieder auf eine Welle des Nebenaggregats in ein Drehmoment umgewandelt.The pulley, for example, designed as a pulley, is adapted for cooperation with a traction means, for example a belt, preferably a V-belt. About the Zugmittelscheibe is thus frictionally (in the case of a V-belt as traction means) and / or form-fitting (in the case of a toothed belt or a chain as traction means) transmit a torque over the radius of the pulley (lever) as a pulling force on a traction device. This tensile force is converted in an accessory in the same way back to a shaft of the accessory in a torque.
Die Schaltzugmitteleinheit weist einen Wellenanschluss auf, sodass die Schaltzugmitteleinheit als separates Bauteil mit einer Abtriebswelle rotationsfest, also stets mitrotierend und alle Schwingungen aufnehmend beziehungsweise abgebend, verbindbar ist. Dieses axiale Ende der Schaltzugmitteleinheit bildet also eine Verbindungsseite. Die gegenüberliegende Seite wird als Vorderseite bezeichnet, weil dieses axiale Ende bei der Montage und Wartung der Schaltzugmitteleinheit dem Monteur zugewandt ist. Der Wellenanschluss ist dabei derart eingerichtet, dass er sich einfach mit der Abtriebswelle verbinden lässt und sich eine korrekte Fluchtung einstellen lässt. Eine übliche Verbindung ist beispielsweise eine zentrale Verschraubung oder eine mehrfache, vorteilhafterweise rotationssymmetrisch angebrachte, Verschraubung. Für einige Anwendungsfälle ist es vorteilhaft, die drehmomentübertragende Verbindung zwischen dem Wellenanschluss und Abtriebswelle als Steckverzahnung auszuführen.The Schaltzugmitteleinheit has a shaft connection, so that the Schaltzugmitteleinheit as a separate component with an output shaft rotation, so always co-rotating and all oscillations receiving or donating, connectable. This axial end of the Schaltzugmitteleinheit thus forms a connection side. The opposite side is referred to as the front, because this axial end faces the fitter in the assembly and maintenance of Schaltzugmitteleinheit. The shaft connection is set up in such a way that it can easily be connected to the output shaft and a correct alignment can be set. A common connection is, for example, a central screw connection or a multiple, advantageously rotationally symmetrical, screwed connection. For some applications, it is advantageous to carry out the torque-transmitting connection between the shaft connection and the output shaft as a spline.
Die Schaltzugmitteleinheit umfasst bevorzugt weiterhin einen Schwingungsentkoppler, welcher zwischen der Zugmittelscheibe und dem Wellenanschluss derart angeordnet ist, dass eine Schwingungsübertragung von der Abtriebswelle auf die Zugmittelscheibe und umgekehrt ausgeschlossen oder stark vermindert ist. Hierzu weist ein solcher Schwingungsentkoppler für viele Anwendungsfälle einen oder mehrere elastische Energiespeicher auf. Ein solcher elastischer Energiespeicher ist beispielsweise eine Bogenfeder, welche aufgrund der Massenträgheit der Zugmittelscheibe und dem davon angetriebenen System bei einem abtriebswellenseitigen Beschleunigen elastisch einfedert und diese elastisch eingespeicherte Energie infolge einer Entspannung an die Zugmittelscheibe zeitlich verzögert weitergibt. Somit ist die Zugmittelscheibe mittels des Schwingungsentkopplers von den überlagernden Drehmomentschwingungen entkoppelt, ohne dass übermäßig viel Energie als Wärmeenergie dissipiert.The Schaltzugmitteleinheit preferably further comprises a vibration decoupler, which is arranged between the Zugmittelscheibe and the shaft connection such that a vibration transmission from the output shaft to the pulley and vice versa is excluded or greatly reduced. For this purpose, such a vibration isolator for many applications, one or more elastic energy storage. Such an elastic energy store is, for example, a bow spring, which elastically springs in due to the inertia of the pulley and the system driven by it at an output shaft side acceleration and retransmitted this elastically stored energy due to a relaxation of the pulley delayed. Thus, the pulley is decoupled by the Schwingungsentkopplers of the superimposed torque vibrations without dissipating excess energy as heat energy.
Die Schaltzugmitteleinheit weist weiterhin für einige Anwendungsfälle einen Torsionsschwingungsdämpfer auf, welcher zum Dämpfen von im gesamten Abtriebssystem auftretenden, aber vor allem von der Abtriebswelle ausgehenden, Torsionsschwingungen eingerichtet ist. In einer üblichen Bauweise umfasst der Torsionsschwingungsdämpfer eine Mitnehmerscheibe, in welche das zu übertragende Drehmoment der Abtriebswelle eingeleitet wird und nach radial möglichst weit außen übertragen wird. Je größer der Radius, desto größer der Dämpfungseffekt beziehungsweise desto geringer kann die Torsionsschwingermasse ausgelegt werden. Über ein Dämpfungsmaterial, das zur Umwandlung von Bewegungsenergie in Abwärme geeignet ist, beispielsweise eine Gummispur, ist die Torsionsschwingermasse radial außen mit der Mitnehmerscheibe verbunden. Dort wird die Torsionsschwingermasse infolge von die Drehzahl überlagernde Torsionsschwingungen angeregt und wirkt so im Zusammenspiel mit dem Dämpfungsmaterial dämpfend auf das Abtriebssystem ein.The Schaltzugmitteleinheit further has for some applications, a torsional vibration damper, which is adapted to attenuate occurring throughout the output system, but mainly outgoing from the output shaft, torsional vibrations. In a conventional construction, the torsional vibration damper comprises a drive plate, in which the torque of the output shaft to be transmitted is introduced and is transmitted radially as far as possible outside. The larger the radius, the greater the damping effect or the lower the torsional vibration mass can be designed. About a damping material that is suitable for the conversion of kinetic energy into waste heat, such as a rubber track, the torsional vibration mass is connected radially outside with the drive plate. There, the Torsionsschwingermasse is excited as a result of the rotational speed superimposed torsional vibrations and acts as a damping effect in interaction with the damping material on the output system.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Schwingungsentkoppler mit einem Flansch und einem Deckel versehen, wobei der Flansch sich von zentral innen nach radial außen erstreckt. Der Flansch wirkt somit bei von der Abtriebswelle abgegebenen Drehmoment drehmomenteingangsseitig gegen den elastischen Energiespeicher. Der Deckel ist radial außerhalb des elastischen Energiespeichers angeordnet und wirkt bei einem von der Abtriebswelle abgegeben Drehmoment drehmomentausgangsseitig gegen den elastischen Energiespeicher. Alternativ wird das Drehmoment bei gleicher Drehmomentübertragungsrichtung von dem Deckel von der Abtriebswelle aufgenommen und über den elastischen Energiespeicher an den Flansch und von dort an die Zugmittelscheibe weitergeleitet.In an advantageous embodiment, the vibration isolator is provided with a flange and a lid, wherein the flange extends from the center inside to the outside radially. The flange thus acts on torque output by the output shaft torque input side against the elastic energy storage. The cover is arranged radially outside of the elastic energy storage and acts at a torque output by the output shaft torque output side against the elastic energy storage. Alternatively, the torque is absorbed at the same torque transmission direction of the cover of the output shaft and forwarded via the elastic energy storage to the flange and from there to the pulley.
Der Deckel ist bevorzugt einstückig oder mehrstückig fest verbunden mit der Zugmittelscheibe oder in der alternativen Ausführungsform mit (soweit vorhanden) einer Mitnehmerscheibe eines Torsionsschwingungsdämpfers ausgebildet. Bei einer mehrstückigen Ausbildung des Deckels und der verbundenen Komponente, also der Zugmittelscheibe beziehungsweise der Mitnehmerscheibe, ist bevorzugt die verbundene Komponente gleichzeitig eine Komponente der Einhausung des elastischen Energiespeichers. Bevorzugt ist der Deckel verbindungsseitig angeordnet und die Einhausungskomponente der verbundenen Komponente vorderseitig angeordnet.The lid is preferably integral or multi-piece fixedly connected to the pulley or in the alternative embodiment with (if present) a drive plate of a torsional vibration damper. In a multi-part design of the lid and the connected component, so the pulley or the drive plate, the connected component is preferably a component of the housing of the elastic energy storage. The cover is preferably arranged on the connection side and the housing component of the connected component is arranged on the front side.
Weiterhin umfasst die Schaltzugmitteleinheit einen schaltbaren Freilauf, mittels welchem aktiv, also infolge eines entsprechenden von außen eingegebenen Schaltsignals, mehrere, bevorzugt zwei, Schaltzustände einstellbar sind. In einem ersten Schaltzustand ist ein Drehmoment in beiden Richtungen übertragbar, das heißt bei einem Klinkenfreilauf sind die Klinken für beide Richtungen eingeklinkt und die jeweilige Freilauffunktion wirkungslos. Dieser erste Schaltzustand wird auch als geschlossen bezeichnet. In einem zweiten Schaltzustand ist kein Drehmoment übertragbar, also die Klinken eines Klinkenfreilaufs allesamt ausgeklinkt. Dieser zweite Schaltzustand wird auch als getrennt bezeichnet. Weiterhin sind zwei weitere Schaltzustände einstellbar, welche einen Freilauf in jeweils einer Richtung ermöglichen. Diese Schaltzustände sind vor allem für einen Zugmittelabwurf unter Drehzahl notwendig. Dabei ist ein Drehmoment in einer Drehrichtung mit entgegengesetzter Freilaufrichtung (dritter Schaltzustand) oder in der Gegendrehrichtung mit umgekehrter Freilaufrichtung (vierter Schaltzustand) schaltbar übertragbar. Das heißt im vierten Schaltzustand ist die Drehmomentübertragungsrichtung, auch als Sperrrichtung bezeichnet, und die Freilaufrichtung gegenüber dem dritten Schaltzustand getauscht. Der Freilauf wirkt in diesen Schaltzuständen in Freilaufrichtung trennend. Welche Schaltzustände einstellbar sind, ist abhängig von der Auslegung des Schaltelements und/oder des Schaltaktors. Häufig sind der (vollständig) geschlossene und der (vollständig) getrennte Schaltzustand ausreichend.Furthermore, the Schaltzugmitteleinheit comprises a switchable freewheel, by means of which active, that is, as a result of a corresponding externally input switching signal, several, preferably two, switching states are adjustable. In a first switching state, a torque is transferable in both directions, that is, in a pawl freewheel, the pawls are latched for both directions and the respective freewheeling function ineffective. This first switching state is also referred to as closed. In a second switching state no torque is transferable, so the pawls of a pawl freewheel all unlatched. This second switching state is also referred to as separate. Furthermore, two other switching states are adjustable, which allow freewheel in one direction. These switching states are necessary above all for a traction sheave below rotational speed. In this case, a torque in a direction of rotation with opposite freewheeling direction (third switching state) or in the reverse direction of rotation with reverse freewheeling direction (fourth switching state) switchable transferable. That is, in the fourth switching state, the torque transmission direction, also referred to as reverse direction, and the freewheeling direction are changed over from the third switching state. The freewheel acts in these switching states in the freewheeling direction separating. Which switching states are adjustable depends on the design of the switching element and / or the switching actuator. Often, the (fully) closed and the (completely) separate switching state are sufficient.
Das Schaltelement ist infolge einer aktiv anstoßbaren Bewegung in zumindest einen eingreifenden Schaltzustand und in einen nicht eingreifenden Schaltzustand überführbar. In einem eingreifenden Schaltzustand sind die Freilaufelemente infolge des Eingriffs zumindest teilweise aus ihrer Normalauslenkung, bevorzugt entgegen einer Federkraft, ausgelenkt. Greift beispielsweise ein Freilaufelement in seinem Normalzustand gegen einen Anschlag zur Gewährleistung einer Drehmomentübertragung in der entsprechenden Sperrrichtung, so ist das Freilaufelement im eingreifenden Schaltzustand des Schaltelements ausgeklinkt und eine Drehmomentübertragung über dieses Freilaufelement in keiner Richtung möglich. Das Schaltelement, beispielsweise ausgeführt als Schaltkäfig, welcher zum gleichzeitigen Eingreifen in eine Mehrzahl von Freilaufelementen eingerichtet ist, wird mittels eines Schaltaktors aktiv betätigt.The switching element can be converted as a result of an actively abuttable movement in at least one engaging switching state and in a non-intrusive switching state. In an engaging switching state, the freewheeling elements are due to the engagement at least partially from their normal deflection, preferably against a spring force, deflected. For example, a freewheeling element in its normal state against a stop to ensure a torque transmission in the corresponding blocking direction, the freewheel element is disengaged in the engaging switching state of the switching element and a torque transmission via this freewheeling element in any direction possible. The switching element, for example, designed as a switching cage, which is adapted for simultaneous engagement in a plurality of freewheeling elements, is actively actuated by means of a switching actuator.
Der Schaltaktor ist dazu eingerichtet, das Schaltelement aktiv, also infolge eines entsprechenden Schaltsignals, in den nicht eingreifenden Schaltzustand und in den zumindest einen eingreifenden Schaltzustand zu überführen. Der Schaltaktor ist hierzu bevorzugt außerhalb des axialen Bereichs der Zugmittelscheibe, sowie eines bevorzugt vorgesehenen Schwingungsentkopplers und eines in manchen Anwendungsfällen vorgesehenen Torsionsschwingungsdämpfer angeordnet. Auf ein Schaltsignal hin stellt das Schaltelement somit bei dem Freilauf die jeweiligen Schaltzustände ein. Der Schaltaktor führt dabei keine Bewegung aus, sondern ist, zumindest in axialer Richtung, starr an einer Motorwand einer Verbrennungskraftmaschine befestigt. Eine Leitung für das Schaltsignal und die Drehmomentstütze sind somit leicht an der Motorwand zu befestigen, und sind bevorzugt bereits in diese Motorwand integriert beziehungsweise die Motorwand ist bereits zur formschlüssigen Aufnahme eingerichtet. Hierdurch ist die Montage des Schaltaktors und der zugehörigen Leitung für das Schaltsignal besonders einfach.The switching actuator is configured to actively transfer the switching element, that is to say as a result of a corresponding switching signal, into the non-engaging switching state and into the at least one engaging switching state. For this purpose, the switch actuator is preferably arranged outside the axial region of the traction pulley, as well as a preferably provided vibration decoupler and a torsional vibration damper provided in some applications. In response to a switching signal, the switching element thus sets the respective switching states during the freewheeling operation. The switch actuator performs no movement, but is, at least in the axial direction, rigidly attached to a motor wall of an internal combustion engine. A line for the switching signal and the torque arm are thus easy to attach to the engine wall, and are preferably already integrated into this engine wall or the engine wall is already set up for positive reception. As a result, the assembly of the switching actuator and the associated line for the switching signal is particularly simple.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltzugmitteleinheit ist eine Gegenfeder vorgesehen, wobei die Gegenfeder dem Schaltaktor entgegenwirkend eingerichtet ist, sodass das Schaltelement mittels der Gegenfeder in eine Normalposition führbar ist, und wobei bevorzugt das Schaltelement axial verschiebbar eingerichtet ist.According to an advantageous embodiment of the Schaltzugmitteleinheit a counter-spring is provided, wherein the counter-spring is arranged counteracting the switching actuator, so that the switching element by means of the counter-spring can be guided into a normal position, and wherein preferably the switching element is axially displaceable.
Die Gegenfeder ist dazu eingerichtet, das Schaltelement in einer Normalposition zu halten, aber auch in die Normalposition zurückzuführen, wenn die Kraft des Schaltaktors nachlässt beziehungsweise der Schaltaktor ausgeschaltet ist. Dazu ist die Gegenfeder als Antagonist zu dem Schaltaktor, und somit entgegenwirkend, eingerichtet. Hierbei ist vorteilhaft, dass der Schaltaktor nur eine definierte Betätigungsrichtung aufweisen muss. Die Normalposition des Schaltelements entspricht bevorzugt dem jeweiligen Hauptzustand des Freilaufs, beispielsweise dass die Freilaufelemente im Normalzustand sind, beispielsweise dem oben beschriebenen ersten Schaltzustand, bei welchem in beiden Drehrichtungen eine Sperrrichtung vorliegt. Die Gegenfeder ist für einen geringen axialen Bauraumbedarf als Tellerfeder ausgeführt. Alternativ ist die Gegenfeder für einen geringen radialen Bauraumbedarf als Schraubenfeder ausgeführt. Bevorzugt ist die Gegenfeder als Druckfeder ausgeführt. Dadurch wird ein besonders zuverlässiger Betrieb und eine lange Lebensdauer der Gegenfeder erreicht. The opposing spring is adapted to hold the switching element in a normal position, but also due to the normal position when the power of the switching actuator decreases or the switching actuator is turned off. For this purpose, the opposing spring is set up as an antagonist to the switching actuator, and thus counteracting. It is advantageous that the switching actuator only has to have a defined actuation direction. The normal position of the switching element preferably corresponds to the respective main state of the freewheel, for example, that the freewheeling elements are in the normal state, for example, the first switching state described above, in which there is a reverse direction in both directions of rotation. The counter spring is for one Low axial space requirement designed as a plate spring. Alternatively, the counter-spring is designed for a small radial space requirement as a helical spring. Preferably, the opposing spring is designed as a compression spring. As a result, a particularly reliable operation and a long life of the opposing spring is achieved.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schaltelement axial verschiebbar eingerichtet, sodass das Schaltelement von einem axial ausgerichteten Bauteil einfach geführt werden kann. Beispielsweise ist bei dem Wellenanschluss oder bei der Nabe des Freilaufs eine axiale Lauffläche für das Schaltelement gebildet. Ganz besonders bevorzugt ist eine Laufkontur gebildet, sodass das Schaltelement bei einer Rotation des führenden Bauteils mitgenommen wird. Somit ist die relative rotatorische Lage zu den Freilaufelementen einfach sichergestellt. Alternativ ist das Schaltelement beispielsweise als Kippelement zum Beispiel an der Nabe des Freilaufs befestigt.In a preferred embodiment, the switching element is arranged axially displaceable, so that the switching element can be easily guided by an axially aligned component. For example, an axial running surface for the switching element is formed at the shaft connection or at the hub of the freewheel. Most preferably, a running contour is formed, so that the switching element is entrained in a rotation of the leading component. Thus, the relative rotational position is easily ensured to the freewheeling elements. Alternatively, the switching element is attached, for example, as a tilting element, for example, to the hub of the freewheel.
Um ein Freilaufelement aus seinem Normalzustand auszulenken, weist das Schaltelement für das jeweilige Freilaufelement einen Eingriffsanschlag auf. Bei einem axialen Einschieben in den Bereich des jeweiligen Freilaufelements überführt der Eingriffsanschlag das Freilaufelement aus einem ersten Zustand, bevorzugt dem Normalzustand, in einen zweiten Zustand. Bevorzugt wirkt das Schaltelement dabei entgegen eine antagonistische das Freilaufelement in der im Normalzustand überführende Freilauffeder.In order to deflect a freewheeling element from its normal state, the switching element for the respective freewheeling element has an engagement stop. During an axial insertion into the region of the respective freewheeling element, the engagement stop transfers the freewheeling element from a first state, preferably the normal state, into a second state. In this case, the switching element preferably counteracts an antagonistic freewheeling element in the freewheeling spring which transfers in the normal state.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Schaltelement unterschiedliche Eingriffsanschläge für unterschiedliche Freilaufelemente beziehungsweise für unterschiedliche Schaltzustände des Freilaufs auf. Beispielsweise für den oben beschriebenen zweiten Schaltzustand weist das Schaltelement für alle Freilaufelemente einen Eingriffsanschlag auf, mittels der alle Freilaufelemente getrennt werden. Für den dritten Schaltzustand beziehungsweise den vierten Schaltzustand gemäß der obigen Beschreibung sind Eingriffsanschläge vorgesehen, welche jeweils nur Freilaufelemente für die jeweils eine Sperrrichtung auslenken, sodass also eine Sperrrichtung und eine Freilaufrichtung vorliegen.In a preferred embodiment, the switching element has different engagement stops for different freewheeling elements or for different switching states of the freewheel. For example, for the second switching state described above, the switching element for all freewheeling elements on an engagement stop, by means of which all freewheeling elements are separated. For the third switching state or the fourth switching state according to the above description, engagement stops are provided, which in each case only deflect freewheeling elements for each blocking direction, so that a blocking direction and a freewheeling direction are present.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Eingriffsanschläge, bei axialer Betätigung des Schaltelements axial, nacheinander angeordnet, sodass infolge einer vorbestimmten Axialposition ein vorbestimmter Schaltzustand eingestellt ist. Alternativ oder ergänzend ist das Schaltelement mehrteilig mit jeweiligen Eingriffsanschlägen ausgeführt, wobei die Eingriffsanschläge bedarfsgerecht für den jeweiligen Schaltzustand eingeführt werden. Besonders bevorzugt sind dabei die Eingriffsanschläge für die Freilaufelemente der einen Sperrrichtung und die Eingriffsanschläge für die Freilaufelemente für die jeweils entgegengesetzte Sperrrichtung jeweils an einem gemeinsamen Schaltring angeordnet. Mit diesen zwei Schaltringen lassen sich also die vier beschriebenen Schaltzustände einfach einstellen.In a preferred embodiment, the engagement stops, in axial actuation of the switching element axially arranged one after the other, so that due to a predetermined axial position, a predetermined switching state is set. Alternatively or additionally, the switching element is designed in several parts with respective engagement stops, wherein the engagement stops are introduced as needed for the respective switching state. In this case, the engagement stops for the freewheeling elements of one blocking direction and the engagement stops for the freewheeling elements for the respectively opposite blocking direction are each preferably arranged on a common switching ring. With these two switching rings so the four switching states described can be easily adjusted.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltzugmitteleinheit ist der Schaltaktor mittels einer der folgenden Einrichtungen gebildet:
- - zumindest ein schaltbarer Hubmagnet;
- - zumindest ein pneumatischer oder hydraulischer Nehmerzylinder; oder
- - ein Rampensystem, bevorzugt mit Seilzugeinrichtung.
- - At least one switchable solenoid;
- - At least one pneumatic or hydraulic slave cylinder; or
- - A ramp system, preferably with Seilzugeinrichtung.
Der Schaltaktor ist auf unterschiedlichste Weise ausführbar. Eine besonders einfache Ausführungsform, beispielsweise hinsichtlich der Steuerung, ist ein schaltbarer Hubmagnet, welcher magnetisch auf das Schaltelement einwirkt. Der Hubmagnet ist bevorzugt als Spule ausgeführt, und bewegt einen korrespondierenden Schaltanker, wobei infolge einer Bestromung des Hubmagnets der Schaltanker, bevorzugt axial, bewegt, beispielsweise von dem Hubmagnet beabstandet oder herangezogen wird. Am verbindungsseitigen Ende des Schaltelements ist ein Schaltanker angeordnet. Bevorzugt ist der Schaltanker im nicht betätigenden Zustand mit einem Spalt zu dem Schaltelement beabstandet, sodass eine Kollision oder Reibung ausgeschlossen sind. Alternativ ist das Schaltelement mit dem Schaltanker zum Ausführen einer auslegungsgemäßen Bewegung entsprechend fest oder gelenkig verbunden.The switch actuator can be executed in many different ways. A particularly simple embodiment, for example with regard to the control, is a switchable lifting magnet which acts magnetically on the switching element. The solenoid is preferably designed as a coil, and moves a corresponding switching armature, wherein as a result of energization of the solenoid of the switching armature, preferably axially, moves, for example, spaced from the solenoid or used. At the connection-side end of the switching element, a switching armature is arranged. Preferably, the switching armature is spaced in the non-actuated state with a gap to the switching element, so that a collision or friction are excluded. Alternatively, the switching element with the switching armature for carrying out a design according to movement according to fixed or articulated.
Alternativ ist der Schaltaktor als Nehmerzylinder mit einem Nehmerkolben in einer Nehmerkammer ausgeführt. Zum Betätigen des Nehmerzylinders wird die Nehmerkammer mit einem Druckmedium, also einem Gas bei pneumatischer Ausführung oder einer Flüssigkeit bei hydraulischer Ausführung, befüllt. Diese Betätigung wird in einen, bevorzugt axialen, Weg übersetzt. Auch diese Ausführung ist einfach zu montieren, weil hierzu lediglich eine wenig bauraumintensive Leitung für das Druckmedium zu einem korrespondierenden Geberzylinder, welcher an einer nahezu beliebigen geeigneten Position anordenbar ist, verlegt werden muss. Bei dieser Ausführungsform ist das Schaltelement bevorzugt relativ rotierbar, aber axial fest mit dem Nehmerkolben verbunden.Alternatively, the switch actuator is designed as a slave cylinder with a slave piston in a slave chamber. For actuating the slave cylinder, the slave chamber is filled with a pressure medium, that is to say a gas in the case of a pneumatic design or a liquid in the case of a hydraulic design. This operation is translated in a, preferably axial, way. Also, this design is easy to assemble, because this only a little space-consuming line for the print medium to a corresponding master cylinder, which can be arranged at an almost any suitable position, must be laid. In this embodiment, the switching element is preferably relatively rotatable, but axially fixedly connected to the slave piston.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Schaltaktor als Rampensystem ausgeführt, bei welchem eine rotatorische Bewegung in eine laterale Bewegung übersetzt wird. Bevorzugt wird die rotatorische Bewegung, bevorzugt koaxial zur Rotationsachse der Schaltzugmitteleinheit, in eine laterale Bewegung, bevorzugt parallel zur Rotationsachse, übersetzt. Das Rampensystem umfasst dabei zumindest eine erste Rampe und zumindest eine korrespondierende Gegenrampe, welche aufeinanderliegend eine gemeinsame Rampenhöhe bilden. Die Rampenhöhe ist infolge eines relativen Verdrehens der zumindest einen Rampe zur zumindest einen korrespondierenden Gegenrampe veränderbar. Besonders bevorzugt ist die zumindest eine Rampe oder die zumindest eine Gegenrampe mittels einer Seilzugeinrichtung um einen vorbestimmten Schaltwinkel verdrehbar. Eine solche Seilzugeinrichtung ist eine besonders einfache und robuste Leitung zur Signalübermittlung für den Schaltaktor. Es sei dabei darauf hingewiesen, dass die Seilzugeinrichtung auch als Signalgeber für einen Hubmagneten oder einen Geberzylinder einsetzbar ist. Bevorzugt ist die Seilzugeinrichtung zur direkten mechanischen Betätigung eines Schaltaktors eingerichtet.In an alternative embodiment, the switching actuator is designed as a ramp system in which a rotational movement is translated into a lateral movement. Preferably, the rotational movement, preferably coaxially to the axis of rotation of the Schaltzugmitteleinheit, in a lateral movement, preferably parallel to the axis of rotation, translated. The ramp system comprises at least a first ramp and at least one corresponding counter ramp, which form a common ramp height on top of one another. The ramp height is variable as a result of a relative rotation of the at least one ramp to the at least one corresponding counter ramp. Particularly preferably, the at least one ramp or the at least one counter ramp by means of a cable pulling device by a predetermined switching angle rotatable. Such a cable pull device is a particularly simple and robust cable for signal transmission for the switch actuator. It should be noted that the cable pull device can also be used as a signal generator for a solenoid or a master cylinder. The cable pull device is preferably set up for direct mechanical actuation of a switch actuator.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltzugmitteleinheit umfasst die Schaltzugmitteleinheit einen Schwingungsentkoppler mit einem Schmierraum und das Schaltelement ist von einem Außenraum in den Schmierraum des Schwingungsentkopplers hineingreifend eingerichtet, wobei bevorzugt eine Axialdichtung mit dem Schaltelement den Schmierraum abdichtend zusammenwirkend eingerichtet ist.According to an advantageous embodiment of the Schaltzugmitteleinheit the Schaltzugmitteleinheit comprises a vibration decoupler with a lubricating space and the switching element is arranged reaching from an outer space into the lubricating space of the vibration isolator, wherein preferably an axial seal with the switching element, the lubricating space is arranged sealingly cooperating.
Der Schwingungsentkoppler ist bevorzugt gemäß der obigen Beschreibung eingerichtet und weist einen Flansch, einen elastischen Energiespeicher und einen Deckel auf. Der Deckel bildet bevorzugt zumindest einen Teil einer Einhausung des elastischen Energiespeichers, welcher üblicherweise mit einem Schmiermittel versehen ist. Der eingehauste Raum wird daher als Schmierraum bezeichnet. So schützt der Deckel den Schmierraum vor einem Austreten beziehungsweise Verschmutzen des Schmiermittels. In einer bevorzugten Ausführungsform bildet der Deckel zugleich die Komponente zur Lagerung und/oder dynamischen Abdichtung gegenüber einem relativ dazu bewegbaren Bauteil. Der Flansch des Schwingungsentkopplers hingegen ist bevorzugt vollständig in dem Schmierraum eingehaust und zwischen dem elastischen Energiespeicher und dem Freilauf angeordnet.The vibration isolator is preferably arranged according to the above description and has a flange, an elastic energy store and a lid. The lid preferably forms at least part of an enclosure of the elastic energy store, which is usually provided with a lubricant. The enclosed space is therefore referred to as a lubricating space. Thus, the cover protects the lubricating space from leakage or contamination of the lubricant. In a preferred embodiment, the cover at the same time forms the component for storage and / or dynamic sealing against a relative to movable component. By contrast, the flange of the vibration decoupler is preferably completely enclosed in the lubricant space and arranged between the elastic energy store and the freewheel.
Der Außenraum umfasst den gesamten Bereich der Umgebung des Schwingungsentkopplers beziehungsweise der Schaltzugmitteleinheit. In diesem Außenraum wird kein Schmiermittel benötigt beziehungsweise es soll kein Schmiermittel dorthin austreten. Unter Umständen weist der Außenraum einen höheren Verschmutzungsgrad auf, als dieser für den Schmierraum erwünscht ist, sodass ein Schutz gegen Eindringen von Schmutz gebildet werden soll. Bei dieser Ausführungsform ist das Schaltelement derart eingerichtet, dass es sich von dem Außenraum in den Schmierraum erstreckt, sodass hier zwangsläufig ein Durchlass zwischen dem Außenraum und dem Schmierraum gebildet ist. Daher ist bevorzugt eine Axialdichtung vorgesehen, welche trotz axialer Relativbewegung des Schaltelements gegenüber dem Durchlass den Durchlass abdichtet. Bevorzugt ist eine solche Axialdichtung durch eine oder mehrere Dichtlippen gebildet, welche verschleißarm für eine axiale Relativbewegung zwischen dem Schaltelement und dem Durchlass eingerichtet sind.The outer space encompasses the entire area of the surroundings of the vibration decoupler or the switching cable means unit. No lubricant is needed in this exterior space or no lubricant should escape there. Under certain circumstances, the outer space has a higher degree of contamination than is desired for the lubricating space, so that protection against ingress of dirt is to be formed. In this embodiment, the switching element is configured such that it extends from the outer space into the lubricating space, so that a passage between the outer space and the lubricating space is necessarily formed here. Therefore, an axial seal is preferably provided, which seals the passage despite the axial relative movement of the switching element relative to the passage. Preferably, such an axial seal is formed by one or more sealing lips, which are arranged wear-resistant for an axial relative movement between the switching element and the passage.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltzugmitteleinheit ist der Schaltaktor an einer Motorwand starr montierbar.According to an advantageous embodiment of the Schaltzugmitteleinheit the Schaltaktor is rigidly mounted on a motor wall.
Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist der Schaltaktor verbindungsseitig starr an der Motorwand der Verbrennungskraftmaschine montiert, sodass eine besonders einfache Drehmomentabstützung des Schaltaktors einrichtbar ist. Für einige Anwendungen ist die betreffende Motorwand im Betrieb einer Kurbelwelle nicht ausreichend steif. Dafür ist es unter Umständen vorteilhaft den Schaltaktor von der Motorwand in diesem Bereich beabstandet in einer entsprechenden Halterung zu montieren. Alternativ ist die Motorwand durch nachträgliche Anbringung von Versteifungselementen entsprechend versteift. Zudem ist ein Ausrichten des Schaltaktors mittels entsprechender Formelemente für die richtige Montage unkompliziert. Hierbei ist auch der Aufbau und die Anbringung der Leitung für das Schaltsignal besonders einfach. Sofern der Schaltaktor als Hubmagnet ausgeführt ist, ist der Schaltanker ein mit dem Schaltelement fest verbundenes Bauteil, sodass es für eine Ausführungsform, bei welcher das Schaltelement mitrotiert wird, relativ zum Schalttor rotierbar eingerichtet ist. Für eine Ausführungsform des Schaltaktors als Nehmerzylinder ist der Nehmerkolben ein ebenfalls starres, also nicht rotierendes, Bauteil und die Übertragung auf das Schaltelement, sofern dieses mitrotierend ausgeführt ist, wird über ein entsprechendes Lager, bevorzugt ein dichtendes Wälzlager ausgeführt. Ist der Schaltaktor als Rampensystem ausgeführt, so sind sowohl die Rampe als auch die Gegenrampe starr ausgeführt, wobei eine der beiden um einen vorbestimmten Drehrampenwinkel relativ verdrehbar ist. Entsprechend der Ausführung des Schaltaktors als Nehmerzylinder ist eine Lagerung zwischen dem Rampensystem und dem Schaltelement angeordnet.In this preferred embodiment, the switch actuator on the connection side is rigidly mounted on the engine wall of the internal combustion engine, so that a particularly simple torque support of the switching actuator can be established. For some applications, the engine wall in question is not sufficiently stiff when operating a crankshaft. For this purpose, it may be advantageous to mount the switch actuator at a distance from the motor wall in this area in a corresponding holder. Alternatively, the motor wall is stiffened by subsequent attachment of stiffening elements accordingly. In addition, an alignment of the switching actuator by means of appropriate form elements for the correct installation is straightforward. Here, the structure and attachment of the line for the switching signal is particularly simple. If the switching actuator is designed as a lifting magnet, the switching armature is a permanently connected to the switching element component, so that it is set up rotatable relative to the switching gate for an embodiment in which the switching element is co-rotated. For an embodiment of the Schaltaktors as slave cylinder, the slave piston is also a rigid, ie non-rotating component and the transmission to the switching element, if this is carried out co-rotating, is carried out via a corresponding bearing, preferably a sealing rolling bearing. If the switch actuator is designed as a ramp system, then both the ramp and the counter ramp are designed to be rigid, wherein one of the two is relatively rotatable about a predetermined rotation angle. According to the embodiment of the Schaltaktors as slave cylinder storage between the ramp system and the switching element is arranged.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltzugmitteleinheit ist zwischen der Schaltzugmitteleinheit und der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine ein Rotationsdichtelement, bevorzugt ein Radialwellendichtring, anordenbar.According to an advantageous embodiment of the Schaltzugmitteleinheit is between the Schaltzugmitteleinheit and the associated internal combustion engine, a rotational sealing element, preferably a radial shaft seal, can be arranged.
Bei Vorliegen eines Schmierraums oder sonstigen geschmierten Lagern ist es vorteilhaft, diesen Bereich vom Außenraum dichtend abzuschirmen. Weil die Schaltzugmitteleinheit gegenüber der Verbrennungskraftmaschinen, beziehungsweise deren Motorwand, relativ rotiert wird, ist eine Rotationsdichtelement notwendig. Bevorzugt ist ein kostengünstiger Radialwellendichtring eingesetzt. Hierzu ist bevorzugt ein entsprechender Ringflansch an der Motorwand des von der Verbrennungskraftmaschine angebracht, auf welchem der Radialwellendichtring montierbar ist oder mit seiner dynamischen Dichtlippe läuft.In the presence of a lubricating space or other lubricated bearings, it is advantageous to shield this area from the outside space sealing. Because the Schaltzugmitteleinheit compared to Internal combustion engines, or their engine wall, is relatively rotated, a rotational sealing element is necessary. Preferably, a cost-effective radial shaft seal is used. For this purpose, a corresponding annular flange is preferably attached to the engine wall of the internal combustion engine on which the radial shaft sealing ring can be mounted or runs with its dynamic sealing lip.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Schaltzugmitteleinheit ist zwischen der Schaltzugmitteleinheit und der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine ein, bevorzugt selbstdichtendes, Wälzlager anordenbar.According to an advantageous embodiment of the Schaltzugmitteleinheit a, preferably self-sealing, rolling bearing can be arranged between the Schaltzugmitteleinheit and the associated internal combustion engine.
Für eine Anwendung, bei welcher die Zugmittelscheibe unter Last, also ein Abwurf der des Zugmittels, trennbar sein soll, ist es vorteilhaft, ein Wälzlager vorzusehen. Dadurch werden die Toleranzen im Betrieb verkleinert. Hierdurch wird ein erforderliches maximales Spiel zwischen dem Schaltaktor und dem Schaltelement auch während des motorischen Betriebs der Zugmittelscheibe sichergestellt. Soll zudem ein Schmierraum abgedichtet werden ist es vorteilhaft, das Rotationsdichtelement durch ein entsprechend dichtendes Wälzlager zu ersetzen.For an application in which the traction pulley under load, so a drop of the traction means should be separable, it is advantageous to provide a rolling bearing. This reduces the tolerances during operation. As a result, a required maximum clearance between the switching actuator and the switching element is ensured even during the motorized operation of the pulley. If, in addition, a lubricating space is to be sealed, it is advantageous to replace the rotational sealing element by a correspondingly sealed rolling bearing.
Für Anwendungen, bei denen der Freilauf allein im Stand der Abtriebswelle, geschaltet wird, ist ein solches Wälzlager nicht notwendig. Hierbei ist lediglich durch ein ausreichendes Spiel zwischen den rotierenden und den stehenden Bauteilen dafür zu sorgen, dass eine Kollision, und bevorzugt Reibung, ausgeschlossen ist.For applications in which the freewheel is switched only in the state of the output shaft, such a rolling bearing is not necessary. In this case, care must be taken only by a sufficient clearance between the rotating and the stationary components that a collision, and preferably friction, is excluded.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb, wobei der Antriebsstrang eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Abtriebswelle und einen Startergenerator mit einer Starterwelle umfasst, und wobei die Abtriebswelle mittels der Schaltzugmitteleinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und einem zugehörigen Zugmittel mit der Starterwelle schaltbar verbindbar ist.According to a further aspect, the invention relates to a drive train with a hybrid drive, wherein the drive train comprises an internal combustion engine with an output shaft and a starter with a starter shaft, and wherein the output shaft by means of the Schaltzugmitteleinheit according to an embodiment as described above and an associated traction means with the starter shaft switchable is connectable.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Antriebsstrang mit einem Hybridantrieb vorgeschlagen, welcher ein (Haupt-) Antriebsaggregat mit einer Abtriebswelle und einen Startergenerator, sowie eine Schaltzugmitteleinheit nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung umfasst, wobei die Abtriebswelle zur Drehmomentübertragung mittels der Schaltzugmitteleinheit mit umschaltbarer Freilaufrichtung mit einer Starterwelle des Startergenerators verbindbar ist.According to a further aspect of the invention, a powertrain is proposed with a hybrid drive, which comprises a (main) drive unit with an output shaft and a starter generator, and a Schaltzugmitteleinheit according to an embodiment as described above, wherein the output shaft for torque transmission by means of the Schaltzugmitteleinheit with switchable Freewheeling direction with a starter shaft of the starter generator is connectable.
Der Antriebsstrang ist dazu eingerichtet, ein von dem Antriebsaggregat, zum Beispiel einer Verbrennungskraftmaschine, bereitgestelltes und über ihre Abtriebswelle abgegebenes Drehmoment für zumindest einen Verbraucher zu übertragen. Ein beispielhafter Verbraucher ist zumindest ein Antriebsrad eines Kraftfahrzeugs, eine Klimaanlage und der Startergenerator im Generatorbetrieb zum Bereitstellen von elektrischer Energie. Umgekehrt ist auch eine Aufnahme einer von zum Beispiel einem Antriebsrad eingebrachten Trägheitsenergie beim Bremsen des Kraftfahrzeugs, also eine Rekuperation, umsetzbar.The drive train is configured to transmit a torque provided by the drive unit, for example an internal combustion engine, and output via its output shaft to at least one consumer. An exemplary consumer is at least a drive wheel of a motor vehicle, an air conditioner and the starter generator in generator mode for providing electrical energy. Conversely, a recording of an inertial energy introduced, for example, by a drive wheel during braking of the motor vehicle, that is to say recuperation, can also be implemented.
Die hier beschriebene Schaltzugmitteleinheit ist als zentrales Bauteil in einem Antriebsstrang mit einem Mild-Hybrid oder auch in einen Voll-Hybrid einsetzbar. Während bei einem Mikro-Hybrid der Startergenerator allein zur Rekuperation und zum Komfort-Anlassen eingerichtet ist, wird bei einem Mild-Hybrid zusätzlich ein E-Boosten, eine Anfahrhilfe und eine Lastpunktanhebung möglich sein. Bei einem Voll-Hybrid ist auch ein voll elektrisches Fahren möglich.The Schaltzugmitteleinheit described here can be used as a central component in a powertrain with a mild hybrid or in a full hybrid. While in a micro-hybrid the starter generator is set up solely for recuperation and for comfort starting, in a mild hybrid an additional e-boost, a traction aid and a load point boost will be possible. In a full hybrid is also a fully electric driving possible.
Die hier vorgeschlagene Schaltzugmitteleinheit ist einfach montierbar und weist einen kompakten Aufbau auf.The Schaltzugmitteleinheit proposed here is easy to install and has a compact design.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest ein Antriebsrad, welches mittels eines Antriebsstrangs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung antreibbar ist.According to a further aspect, the invention relates to a motor vehicle, comprising at least one drive wheel, which is drivable by means of a drive train according to an embodiment as described above.
Die meisten Kraftfahrzeuge weisen heutzutage einen Frontantrieb auf und ordnen daher bevorzugt das Antriebsaggregat, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine oder einer elektrischen Antriebsmaschine, vor der Fahrerkabine und quer zur Hauptfahrrichtung an. Der Bauraum ist gerade bei einer solchen Anordnung besonders gering und es ist daher besonders vorteilhaft, Komponenten kleiner Baugröße zu verwenden.Most motor vehicles today have a front-wheel drive and therefore preferably arrange the drive unit, for example an internal combustion engine or an electric drive machine, in front of the driver's cab and transversely to the main drive direction. The space is particularly small in such an arrangement and it is therefore particularly advantageous to use components of small size.
Verschärft wird diese Problematik bei Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse nach europäischer Klassifizierung. Die verwendeten Funktionseinheiten in einem Personenkraftwagen der Kleinwagenklasse sind gegenüber Personenkraftwagen größerer Wagenklassen nicht wesentlich verkleinert. Dennoch ist der zur Verfügung stehende Bauraum bei Kleinwagen wesentlich kleiner. Aber auch bei Nutzfahrzeugen ist aufgrund der Zunahme an erwünschten Komponenten und einer zunehmenden Größe des Akkumulators zum Bereithalten des gesteigerten elektrischen Energiebedarfs die Bauraumverhältnisse beengt. Der oben beschriebene Antriebsstrang weist eine Schaltzugmitteleinheit auf, welche einfach montierbar und einen insgesamt kompakten Aufbau erlaubt. Zudem genügt die Schaltzugmitteleinheit höchsten Anforderungen an die Schwingungsreduzierung und Schwingungsentkopplung für die Nebenaggregate.This problem is exacerbated in passenger cars of the small car class according to European classification. The functional units used in a passenger car of the small car class are not significantly reduced compared to passenger cars larger car classes. Nevertheless, the available space for small cars is much smaller. But even in commercial vehicles due to the increase in desired components and an increasing size of the accumulator to keep the increased electrical energy demand space constraints. The drive train described above has a Schaltzugmitteleinheit, which is easy to install and allows a total of compact design. In addition, the Schaltzugmitteleinheit meets the highest requirements for the vibration reduction and vibration isolation for the ancillaries.
Personenkraftwagen werden einer Fahrzeugklasse nach beispielsweise Größe, Preis, Gewicht und Leistung zugeordnet, wobei diese Definition einem steten Wandel nach den Bedürfnissen des Marktes unterliegt. Im US-Markt werden Fahrzeuge der Klasse Kleinwagen und Kleinstwagen nach europäischer Klassifizierung der Klasse der Subcompact Car zugeordnet und im Britischen Markt entsprechen sie der Klasse Supermini beziehungsweise der Klasse City Car. Beispiele der Kleinstwagenklasse sind ein Volkswagen up! oder ein Renault Twingo. Beispiele der Kleinwagenklasse sind ein Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta oder Renault Clio. Passenger cars are assigned to a vehicle class according to, for example, size, price, weight and power, and this definition is subject to constant change according to the needs of the market. In the US market, cars of the class small cars and microcars are classified according to European classification of the class of Subcompact Car and in the British market they correspond to the class Supermini or the class City Car. Examples of the micro car class are a Volkswagen up! or a Renault Twingo. Examples of the small car class are an Alfa Romeo Mito, Volkswagen Polo, Ford Fiesta or Renault Clio.
Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
-
1 : eine konventionelle Schaltzugmitteleinheit im Schnitt; -
2 : ein Ausschnitt einer Schaltzugmitteleinheit mit einem Hubmagnet als Schaltaktor; -
3 : ein Ausschnitt einer Schnellzugmitteleinheit mit einem Mitnehmerzylinder als Schaltaktor; -
4 : ein Ausschnitt einer Schaltzugmitteleinheit mit Rampensystem als Schaltaktor; und -
5 : ein Antriebsstrang mit Hybridantrieb in einem Kraftfahrzeug.
-
1 a conventional Schaltzugmitteleinheit in section; -
2 a section of a Schaltzugmitteleinheit with a solenoid as Schaltaktor; -
3 a section of a Schnellzugmitteleinheit with a cam cylinder as a switching actuator; -
4 a section of a Schaltzugmitteleinheit with ramp system as a switching actuator; and -
5 : A powertrain with hybrid drive in a motor vehicle.
Die hier dargestellten Komponenten sind zur Rotationsachse
Der Schwingungsentkoppler
Das Schaltelement
Am verbindungsseitigen Ende des Schaltelements
In
In
Die hier vorgeschlagene Schaltzugmitteleinheit ist einfach montierbar und weist einen kompakten Aufbau auf.The Schaltzugmitteleinheit proposed here is easy to install and has a compact design.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- SchaltzugmitteleinheitSchaltzugmitteleinheit
- 22
- Rotationsachseaxis of rotation
- 33
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 44
- Zugmittelscheibepulley
- 55
- Zugmitteltraction means
- 66
- Wellenanschlussshaft connection
- 77
- Abtriebswelleoutput shaft
- 88th
- Schwingungsentkopplervibration isolators
- 99
- Freilauffreewheel
- 1010
- Flanschflange
- 1111
- Deckelcover
- 1212
- Energiespeicherenergy storage
- 1313
- Nabehub
- 1414
- Flanschelementflange
- 1515
- FreilaufelementFreewheeling element
- 1616
- Torsionsschwingungsdämpfertorsional vibration damper
- 1717
- VerbindungsseiteLinks page
- 1818
- Zentrallagercentral warehouse
- 1919
- Schaltelementswitching element
- 2020
- SchaltaktorSwitch
- 2121
- Antriebsstrangpowertrain
- 2222
- Hybridantriebhybrid drive
- 2323
- Startergeneratorstarter generator
- 2424
- Starterwellestarter shaft
- 2525
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 2626
- Antriebsaggregatpower unit
- 2727
- Verbraucherconsumer
- 2828
- linkes Antriebsradleft drive wheel
- 2929
- rechtes Antriebsradright drive wheel
- 3030
- Fahrerkabinecab
- 3131
- Längsachselongitudinal axis
- 3232
- Motorachsemotor axis
- 3333
- konventionelle Schaltzugmitteleinheitconventional shifter means unit
- 3434
- Gegenfederagainst spring
- 3535
- TorsionsschwingermasseTorsionsschwingermasse
- 3636
- Gummispurrubber track
- 3737
- Mitnehmerblechdrive plate
- 3838
- Schaltankerswitching armature
- 3939
- Hubmagnetsolenoid
- 4040
- Nehmerzylinderslave cylinder
- 4141
- Rampensystemramp system
- 4242
- Seilzugeinrichtungcable equipment
- 4343
- Axialdichtungaxial seal
- 4444
- Schmierraumlubricating space
- 4545
- RotationsdichtelementRotary sealing element
- 4646
- Vorderseitefront
- 4747
- Motorwandmotor wall
- 4848
- Wälzlagerroller bearing
- 4949
- Außenraumouter space
- 5050
- konventionelle Spuleconventional coil
- 5151
- Eingriffsanschlagengaging stop
- 5252
- Nehmerkolbenslave piston
- 5353
- hydraulische oder pneumatische Leitunghydraulic or pneumatic line
- 5454
- Schaltlagerswitch bearing
- 5555
- Ringflanschannular flange
- 5656
- Ramperamp
- 5757
- Gegenrampecounter-ramp
- 5858
- Rampenhöheramp height
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102015204687 A1 [0005]DE 102015204687 A1 [0005]
- DE 102013209640 A1 [0005]DE 102013209640 A1 [0005]
- DE 102015207794 A1 [0005]DE 102015207794 A1 [0005]
- DE 102013207846 A1 [0005]DE 102013207846 A1 [0005]
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DE102017115578.3A DE102017115578A1 (en) | 2017-07-12 | 2017-07-12 | Schaltzugmitteleinheit with a rotation axis for an internal combustion engine |
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