DE102017126073B4 - Anlasser-Generator-System - Google Patents

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Abstract

Anlasser-Generator-System, aufweisend:einen Anlasser-Generator (10), der eingerichtet ist, um ein Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment bereitzustellen oder um ein Generator-Antreiben-Drehmoment zu erhalten,einen Riemenantriebsmechanismus (20), der zwischen dem Anlasser-Generator (10) und einem Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist, undeinen Drehmomentübertragungsmechanismus (30), der selektiv das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment oder das Generator-Antreiben-Drehmoment zwischen dem Anlasser-Generator (10) und dem Riemenantriebsmechanismus (20) überträgt,wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus (30) eingerichtet ist, um das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment mit einem spezifischen Übersetzungsverhältnis zu übertragen,dadurch gekennzeichnet, dassder Riemenantriebsmechanismus (20) aufweist zwei Riemenscheiben (21, 22), die mit dem Anlasser-Generator (10) verbunden sind, eine Kurbelriemenscheibe (23), die auf eine Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors (1) montiert ist, und einen Riemen (25), der mit den beiden Riemenscheiben (21, 22) und der Kurbelriemenscheibe (23) reibverbunden ist.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einem integrierten Anlasser-Generator. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung ein Anlasser-Generator-System, das konfiguriert ist, um eine Starten-Effizienz (Anlassen-Effizienz) eines Verbrennungsmotors zu erhöhen und das die Leistungserzeugung eines Generators stabil implementieren kann, wenn ein Anlasser-Generator mit niedrigen Ausgangsleistungsanforderungen und niedrigen Drehmomentanforderungen angewandt wird.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein Verbrennungsmotor kann aufweisen einen Anlasser und einen Generator (oder/bzw. eine Lichtmaschine).
  • Der Anlasser ist mit einem Verbrennungsmotor verbunden über ein Zahnrad, das an einer Ausgangswelle des Anlassers angebracht ist, und ein Hohlrad, das an einer Außenfläche eines Schwungrads des Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Der Anlasser stellt ein Motor-Ankurbeln-Drehmoment an das Schwungrad oder an eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors bereit, um eine Bewegung eines Kolbens zu erleichtert und um eine Nockenwelle während des Zündens des Verbrennungsmotors zu rotieren. Zum Beispiel, wenn ein Drehmoment, das erforderlich ist, um den Verbrennungsmotor zu starten, 102 Nm ist, dann ist das Drehmoment des Anlassers 7 Nm, und ein Übersetzungsverhältnis zwischen dem Hohlrad des Schwungrads und dem Zahnrad des Anlassers ist 20:1, wobei der Starter ein Drehmoment von 140 Nm auf den Verbrennungsmotor aufbringen kann.
  • Der Generator lädt eine Batterie auf und stellt elektrische Ausgangsleistung bereit, die zu einer elektrischen Last eines Fahrzeugs korrespondiert. Drehmoment wird auf den Generator ausgeübt durch einen Riemen, der mit einer Generator-Riemenscheibe und einer Kurbel(wellen)-Riemenscheibe des Verbrennungsmotors reibverbunden ist, um im Generator eine elektrische Last zu generieren.
  • In jüngerer Zeit sind integrierte Anlasser-Generatoren mit einem Anlasser und einem Generator, die miteinander integriert sind, entwickelt worden. Integrierte Anlasser-Generatoren können Vorteile haben im Hinblick auf das Reduzieren eines erforderlichen Anordnungsbereichs/-raums sowie auf das Reduzieren von Gewicht, Komponentenkosten und Montagezeit.
  • Jedoch hat ein integrierter Anlasser-Generator eine Struktur, bei der ein Inverter zu einer herkömmlichen Lichtmaschine hinzugefügt ist, und daher ist es nicht möglich, einen Verbrennungsmotor anzulassen/zu starten, wenn ein Riemenscheibenverhältnis zwischen einer Kurbel-Riemenscheibe des Verbrennungsmotors und einer Anlasser-Generator-Riemenscheibe klein ist (etwa 2,5:1). Demgemäß, wenn die erforderliche Leistung und ein Drehmoment des Anlasser-Generators ansteigen, dann kann der Verbrennungsmotor leicht angelassen werden. Zum Beispiel, die erforderlich Leistung des Anlassers-Generators ist 3 kW oder mehr, das erforderliche Drehmoment des Anlasser-Generators ist 50 Nm oder mehr.
  • Da der integrierte Anlasser-Generator das Hohe-Ausgangsleistung-Erfordernis und das Hohe-Drehmoment-Erfordernis hat, wie oben erläutert, erhöhen sich die Kapazität/Stärke und die Kosten des Anlasser-Generators.
  • Aus der DE 10 2006 053 139 A1 und der DE 198 49 886 A1 ist jeweils ein Anlasser-Generator-System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
  • Die Informationen, die in diesem Hintergrund-der-Erfindung-Abschnitt offenbart sind, dienen nur der Verbesserung des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollen nicht als Zugeständnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden werden, dass diese Informationen den dem Fachmann bereits bekannten Stand der Technik darstellen.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Anlasser-Generator-System bereitzustellen, das eine Anlassen-Effizienz eines Verbrennungsmotors erhöhen kann und das Leistungserzeugung eines Generators stabil implementieren kann, sogar wenn ein Niedrig-Kapazität-Anlasser-Generator mit einer Niedrig-Ausgangsleistungs-Anforderung und einer Niedrig-Drehmoment-Anforderung angewandt wird.
  • Die technischen Probleme, die durch die vorliegende Erfindung zu lösen sind, sind nicht auf die oben genannten Probleme beschränkt, und weitere technische Probleme, welche oben nicht genannt sind, können aus der folgenden Beschreibung für den Fachmann klar hervorgehen.
  • Die oben genannte Aufgabe wird gelöst durch ein Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Anlasser-Generator-System auf einen Anlasser-Generator, der eingerichtet ist, um ein Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment bereitzustellen oder um ein Generator-Antreiben-Drehmoment zu erhalten, einen Riemenantriebsmechanismus, der zwischen dem Anlasser-Generator und einem Verbrennungsmotor angeordnet ist, und einen Drehmomentübertragungsmechanismus, der selektiv das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment oder das Generator-Antreiben-Drehmoment zwischen dem Anlasser-Generator und dem Riemenantriebsmechanismus überträgt.
  • Der Drehmomentübertragungsmechanismus kann eingerichtet sein, um das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment mit/bei einem spezifischen Übersetzungsverhältnis zu übertagen.
  • Der Drehmomentübertragungsmechanismus kann eingerichtet sein, um das Generator-Ankurbeln-Drehmoment bei/mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 zu übertragen.
  • Der Riemenantriebsmechanismus weist auf zwei Riemenscheiben, die mit dem Anlasser-Generator verbunden sind, eine Kurbelriemenscheibe, die auf eine(die) Kurbelwelle des Verbrennungsmotors montiert ist, und einen Riemen, der mit den beiden Riemenscheiben und der Kurbelriemenscheibe im Reibeingriff ist.
  • Die beiden Riemenscheiben können aufweisen eine erste Riemenscheibe, die eingerichtet ist zum Erhalten von Generator-Ankurbeln-Drehmoment von dem Riemen, und eine zweite Riemenscheibe, die eingerichtet ist zum Bereitstellen des Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoments an den Riemen.
  • Der Drehmomentübertragungsmechanismus kann aufweisen einen Getriebezug mit einem ersten Zahnrad, einem zweiten Zahnrad und einem Zwischenzahnrad, das mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad im Eingriff ist.
  • Das erste Zahnrad, das zweite Zahnrad und das Zwischenzahnrad können ein spezifisches Übersetzungsverhältnis haben.
  • Der Anlasser-Generator kann aufweisen eine erste Welle, wobei das erste Zahnrad und die erste Riemenscheibe auf die erste Welle montiert sein können. Das zweite Zahnrad und die zweite Riemenscheibe können auf die zweite Welle montiert sein, und das Zwischenzahnrad kann auf eine Zwischenwelle montiert sein.
  • Die erste Welle, die zweite Welle und die Zwischenwelle können alle parallel zueinander sein.
  • Das Anlasser-Generator-System kann ferner aufweisen eine erste Ein-Weg-Kupplung (z.B. Freilaufkupplung), die eingerichtet ist, um die erste Welle und die erste Riemenscheibe zu beschränken, um zusammen (nur) in genau eine Richtung zu rotieren (bzw. kraftübertragend rotieren zu können).
  • Die erste Ein-Weg-Kupplung kann angeordnet sein zwischen einer Innenumfangsfläche der ersten Riemenscheibe und einer Außenumfangsfläche der ersten Welle.
  • Die erste Ein-Weg-Kupplung kann eingerichtet sein, um zu erlauben, dass eine Drehgeschwindigkeit (z.B. Drehzahl) der ersten Welle größer ist als eine Drehgeschwindigkeit (z.B. Drehzahl) der ersten Riemenscheibe.
  • Die erste Ein-Weg-Kupplung kann eingerichtet sein, um zu verhindern, dass die Drehzahl der ersten Welle kleiner ist als die Drehzahl der ersten Riemenscheibe.
  • Das Anlasser-Generator-System kann ferner aufweisen eine zweite Ein-Weg-Kupplung, die eingerichtet ist, um die zweite Welle und die zweite Riemenscheibe zu beschränken, um zusammen (nur) in genau eine Richtung davon zu rotieren (bzw. kraftübertragend rotieren zu können).
  • Die zweite Ein-Weg-Kupplung kann angeordnet sein zwischen einer Innenumfangsfläche der zweiten Riemenscheibe und einer Außenumfangsfläche der zweiten Welle.
  • Die zweite Ein-Weg-Kupplung kann eingerichtet sein, um zu erlauben, dass eine Drehgeschwindigkeit (z.B. Drehzahl) der zweiten Welle kleiner ist als eine Drehgeschwindigkeit (z.B. Drehzahl) der zweiten Riemenscheibe.
  • Die zweite Ein-Weg-Kupplung kann eingerichtet sein, um zu verhindern, dass die Drehzahl der zweiten Welle größer ist als die Drehzahl der zweiten Riemenscheibe.
  • Das Anlasser-Generator-System kann ferner aufweisen eine Spanneinrichtung, die eingerichtet ist, um eine Spannung auf den Riemen zwischen der ersten und der zweiten Riemenscheibe aufzubringen.
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Anlassen-Effizienz des Verbrennungsmotors zu erhöhen und Leistungserzeugung des Generators stabil zu implementieren, sogar wenn ein Niedrig-Kapazität-Anlasser-Generator mit der Niedrig-Ausgangsleistung-Anforderung und der Niedrig-Drehmoment-Anforderung angewandt wird.
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist der Drehmomentübertragungsmechanismus, der eingerichtet ist zum selektiven Übertragen eines Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoments und eines Generator-Antreiben-Drehmoments, zwischen den Wellen des Anlasser-Generators und des Riemenantriebsmechanismus angeordnet, um das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment im Starten/Anlassen-Modus (bzw. Anlasser-Modus) des Anlasser-Generators zu erhöhen, wobei/womit ein Niedrig-Kapazität-Anlasser-Generator mit der Niedrig-Ausgangsleistungs-Anforderung und der Niedrig-Drehmoment-Anforderung verwenden werden kann, wodurch Gesamtkomponentenkosten reduziert werden.
  • Ferner, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, überträgt der Drehmomentübertragungsmechanismus das Generator-Antreiben-Drehmoment bei/mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 im Generator-Modus des Anlasser-Generators, wobei/womit eine stabile Leistungserzeugung effizient aufrechterhalten werden kann.
  • Zusätzlich, gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, sind die integrierten Ein-Weg-Kupplungen innerhalb wenigstens einiger Riemenscheiben des Riemenantriebsmechanismus bereitgestellt, wobei/wodurch ein Bereich, der von dem Riemenantriebsmechanismus eingenommen wird, reduziert werden kann, und nur eine Spanneinrichtung kann zwischen der Riemenscheibe, die ein Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment überträgt, und der Riemenscheibe, die ein Generator-Antreiben-Drehmoment überträgt, angeordnet sein, wobei/wodurch Komponentenkosten und Gesamtherstellungskosten signifikant reduziert werden.
  • Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung hat weitere Merkmale, die in weiterem Detail aus den begleitenden Zeichnungen, welche hierin mit einbezogen sind, und der nachfolgenden Detailbeschreibung ersichtlich werden, welche zusammen dazu dienen, bestimmte Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Ansicht, die eine Struktur illustriert, bei der ein Anlasser-Generator-System gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist.
    • 2 ist eine schematische Ansicht des Anlasser-Generator-Systems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 3 illustriert einen Anlasser-Modus eines Anlasser-Generators beim Anlasser-Generator-System gemäß der exemplarischen Ausführungsform von 2.
    • 4 illustriert einen Generator-Modus des Anlasser-Generators des Anlasser-Generator-Systems gemäß der exemplarischen Ausführungsform von 2.
    • 5 ist eine Vorderansicht eines Riemenantriebsmechanismus eines Anlasser-Generator-Systems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 5 einen Anlasser-Modus eines Anlasser-Generators zeigt.
    • 6 ist eine Vorderansicht des Riemenantriebsmechanismus des Anlasser-Generator-Systems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 6 einen Generator-Modus des Anlasser-Generators zeigt.
    • 7 ist eine Vorderansicht eines Riemenantriebsmechanismus eines Anlasser-Generator-Systems gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 7 einen Anlasser-Modus eines Anlasser-Generators zeigt.
    • 8 ist eine Vorderansicht des Riemenantriebsmechanismus des Anlasser-Generator-Systems gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei 8 einen Generator-Modus des Anlasser-Generators zeigt.
  • Es sollte zu verstehen sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung der diversen Merkmale bilden, welche für die Grundprinzipien der Erfindung illustrativ sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie hierin offenbart, einschließlich z.B. spezifischer Dimensionen, Orientierungen, Positionierung und Gestaltungen, werden sich teilweise durch die besonders vorgesehene Verwendung und die Verwendungsumgebung bestimmen.
  • Über sämtliche Figuren hinweg werden für die gleichen oder wesensgleichen Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet.
  • Detailbeschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug genommen auf diverse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den begleitenden Zeichnungen illustriert und unten beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit exemplarischen Ausführungsformen beschrieben wird, ist zu verstehen, dass die vorliegende Beschreibung nicht vorgesehen ist, um die Erfindung auf diese exemplarischen Ausführungsformen einzuschränken. Im Gegenteil ist die Erfindung vorgesehen, um nicht nur die exemplarischen Ausführungsformen, sondern auch diverse Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen abzudecken, welche innerhalb des von den angehängten Ansprüchen definierten Umfangs liegen.
  • Mit Bezug auf 1 kann ein Anlasser-Generator-System gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweisen einen Anlasser-Generator 10 und einen Riemenantriebsmechanismus 20, der zwischen dem Anlasser-Generator 10 und einem Verbrennungsmotor 1 angeordnet ist.
  • Der Anlasser-Generator 10 kann ein Anlasser-Generator sein, der einen Elektromotor und einen Generator hat, die mechanisch miteinander verbunden sind, wobei der Elektromotor eine Rotationskraft erzeugen kann unter Verwendung elektrischer Energie, und wobei der Generator elektrische Energie erzeugen kann unter Verwendung einer Rotationskraft, die von außen aus darauf übertragen wird. Eine Batterie 15 kann mit dem Anlasser-Generator 10 verbunden sein. Die Batterie 15 kann elektrische Energie an den Anlasser-Generator 10 zuführen oder kann mit elektrischer Energie, die von dem Anlasser-Generator 10 erzeugt wird, geladen werden.
  • Der Anlasser-Generator 10 kann eingerichtet sein, um ein Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment durch einen Riemen 25 des Riemenantriebsmechanismus 20 bereitzustellen oder um ein Generator-Antreiben-Drehmoment von dem Riemen 25 des Riemenantriebsmechanismus 20 zu erhalten. Das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment kann ein Drehmoment sein, das von dem Anlasser-Generator 10 aus zu einer Kurbel(wellen)-Riemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 übertragen wird in einem Anlasser-Modus des Anlasser-Generators 10, und das Generator-Antreiben-Drehmoment kann ein Drehmoment sein, das von der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 aus zu dem Anlasser-Generator 10 übertragen wird in einem Generator-Modus des Anlasser-Generators 10.
  • Der Anlasser-Generator 10 kann durch einen Strom betätigt werden, der von der Batterie 15 aus zugeführt wird, und kann ein Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment an den Riemenantriebsmechanismus 20 bereitstellen. Ferner kann der Anlasser-Generator 10 elektrische Energie erzeugen unter Verwendung des Generator-Antreiben-Drehmoments, das von dem Riemenantriebsmechanismus 20 übertragen wird, und die erzeugte elektrische Energie kann der Batterie 15 zugeführt werden.
  • Der Riemenantriebsmechanismus 20 kann aufweisen zwei Riemenscheiben 21 und 22, die mit dem Anlasser-Generator 10 verbunden sind, die Kurbelriemenscheibe 23, die auf die Kurbelwelle 2 des Verbrennungsmotors 1 montiert ist, und den Riemen 25, der mit den beiden Riemenscheiben 21 und 22 und der Kurbelriemenscheibe 23 im Reibeingriff ist.
  • Die beiden Riemenscheiben 21 und 22 können aufweisen die erste Riemenscheibe 21 und die zweite Riemenscheibe 22, welche voneinander separat sind. Die erste Riemenscheibe 21 kann eingerichtet sein, um das Generator-Antreiben-Drehmoment von dem Riemen 25 zu erhalten im Generator-Modus des Anlasser-Generators 10, und die zweite Riemenscheibe 22 kann eingerichtet sein, um das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment an den Riemen 25 zu übertragen im Anlasser-Modus des Anlasser-Generators 10. Die erste Riemenscheibe 21 kann auf die erste Welle 11 des Anlasser-Generators 10 montiert sein, und die zweite Riemenscheibe 22 kann auf die zweite Welle 12 des Anlasser-Generators 10 montiert sein, welche parallel zu der ersten Welle 11 davon ist.
  • Ein Drehmomentübertragungsmechanismus 30 kann zwischen dem Anlasser-Generator 10 und dem Riemenantriebsmechanismus 20 angeordnet sein, um selektiv das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment und das Generator-Antreiben-Drehmoment zu übertragen.
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Drehmomentübertragungsmechanismus 30 das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment, das von dem Anlasser-Generator 10 auf den Riemen 25 übertragen wird, erhöhen mit einem spezifischen Übersetzungsverhältnis (z.B. 6:1) und kann ein Generator-Antreiben-Drehmoment, das von dem Riemen 25 auf den Anlasser-Generator 10 übertragen wird, aufrechterhalten mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1.
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform, wie in 1, 2, 3 und 4 illustriert, kann der Drehmomentübertragungsmechanismus 30 ein Getriebezug 30 sein, der aufweist ein erstes Zahnrad 31, ein zweites Zahnrad 32 und ein Zwischenzahnrad 33, das mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad 31, 32 im Eingriff ist.
  • Das erste Zahnrad 31 kann auf die erste Welle 11 montiert sein, und der Anlasser-Generator 10 kann mit der ersten Welle 11 ausgestattet sein. Das erste Zahnrad 31 und die erste Riemenscheibe 21 können auf die erste Welle 11 montiert sein, um voneinander separiert zu sein.
  • Das zweite Zahnrad 32 kann auf die zweite Welle 12 montiert sein, die parallel zu der ersten Welle 11 ist, und das zweite Zahnrad 32 und die zweite Riemenscheibe 22 können auf die zweite Welle 12 montiert sein, um voneinander separiert zu sein.
  • Das Zwischenzahnrad 33 kann auf eine Zwischenwelle 13 montiert sein, die parallel zu der ersten und der zweiten Welle 11 und 12 ist, und (die) Zähne des Zwischenzahnrads 33 können individuell mit (den) Zähnen des ersten Zahnrads 31 und den Zähnen des zweiten Zahnrads 32 in Eingriff sein.
  • Die erste Welle 11, die zweite Welle 12 und die Zwischenwelle 13 können voneinander separiert sein, wodurch es dem ersten Zahnrad 31, dem zweiten Zahnrad 32 und dem Zwischenzahnrad 33 ermöglich ist, stabil im Eingriff miteinander zu sein.
  • Der Getriebezug 30 kann ein spezifisches Übersetzungsverhältnis haben (z.B. 6:1). Demgemäß, wenn ein Drehmoment der ersten Welle 11 auf die zweite Welle 12 übertragen wird über/durch den Getriebezug 30, dann kann das Übersetzungsverhältnis des Getriebezugs 30 eine Verringerung der Drehzahl der zweiten Welle 12 und eine Vergrößerung des Drehmoments der zweiten Welle 12 verursachen/bewirken. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebezugs 30 kann eingerichtet sein, um zu der Kapazität (z.B. Stärke) des Anlasser-Generators 10 zu korrespondieren.
  • Eine erste Ein-Weg-Kupplung 41 kann an die erste Riemenscheibe 21 montiert sein. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform kann die erste Ein-Weg-Kupplung 41 zwischen der Innenumfangsfläche der ersten Riemenscheibe 21 und der Außenumfangsfläche der ersten Welle 11 angeordnet sein und kann damit/daher mit der ersten Riemenscheibe 21 integriert (ausgebildet) sein. Die erste Ein-Weg-Kupplung 41 kann eingerichtet sein, um die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 zu begrenzen, um in (genau) eine Richtung davon zusammen zu rotieren.
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform kann die erste Ein-Weg-Kupplung 41 eingerichtet sein, um es der ersten Welle 11 zu erlauben, mit einer größeren Drehzahl als die erste Riemenscheibe 21 zu rotieren, und zu verhindern, dass die erste Welle 11 mit einer kleineren Drehzahl rotiert als die erste Riemenscheibe 21.
  • Die erste Ein-Weg-Kupplung 41 kann eingerichtet sein, um die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 außer Eingriff zu bringen, wenn die Drehzahl der ersten Welle 11 größer ist als jene der ersten Riemenscheibe 21. Demgemäß können die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 relativ zueinander frei rotieren, wenn die Drehzahl der ersten Welle 11 größer ist als jene der ersten Riemenscheibe 21.
  • Im Gegensatz dazu kann die erste Ein-Weg-Kupplung 41 eingerichtet sein, um die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 in Eingriff zu bringen, wenn die Drehzahl der ersten Welle 11 kleiner ist als jene der ersten Riemenscheibe 21. Demgemäß können die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 zusammen in der gleichen Richtung rotieren, wenn die Drehzahl der ersten Welle 11 kleiner ist als jene der ersten Riemenscheibe 21.
  • Eine zweite Ein-Weg-Kupplung 42 kann an die zweite Riemenscheibe 22 montiert sein. Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform kann die zweite Ein-Weg-Kupplung 42 zwischen der Innenumfangsfläche der zweiten Riemenscheibe 22 und der Außenumfangsfläche der zweiten Welle 12 angeordnet sein und kann daher mit der zweiten Riemenscheibe integriert (ausgebildet) sein. Die zweite Ein-Weg-Kupplung 42 kann eingerichtet sein, um die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 zu beschränken, um in (genau) eine Richtung davon zusammen zu rotieren.
  • Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform kann die zweite Ein-Weg-Kupplung 42 eingerichtet sein, um es der zweiten Welle 12 zu erlauben, mit einer kleineren Drehzahl zu rotieren als die zweite Riemenscheibe 22, und um zu verhindern, dass die zweite Welle 12 mit einer größeren Drehzahl rotiert als die zweite Riemenscheibe 22.
  • Die zweite Ein-Weg-Kupplung 42 kann eingerichtet sein, um die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 außer Eingriff zu bringen, wenn die Drehzahl der zweiten Welle 12 kleiner ist als jene der zweiten Riemenscheibe 22. Demgemäß können die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 relativ zueinander frei rotieren, wenn die Drehzahl der zweiten Welle 12 kleiner ist als jene der zweiten Riemenscheibe 22.
  • Im Gegensatz dazu kann die zweite Ein-Weg-Kupplung 42 eingerichtet sein, um die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 miteinander in Eingriff zu bringen, wenn die Drehzahl der zweiten Welle 12 größer ist als jene der zweiten Riemenscheibe 22. Demgemäß können die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 zusammen in die gleiche Richtung rotieren, wenn die Drehzahl der zweiten Welle 12 größer ist als jene der zweiten Riemenscheibe 22.
  • Wie in 3 illustriert, wenn der Anlasser-Generator 10 im Anlasser-Modus arbeitet, in welchem der Anlasser-Generator 10 den Verbrennungsmotor 1 anlässt, dann kann das Drehmoment der ersten Welle 11 auf die zweite Welle 12 übertragen werden durch den Getriebezug 30, und das Übersetzungsverhältnis des Getriebezugs 30 kann eine Verringerung der Drehzahl der zweiten Welle 12 und eine Erhöhung des Drehmoments der zweiten Welle 12 verursachen/bewirken. Da der Verbrennungsmotor 1 in einem stationären Zustand ist vor dem Anlassen, können die Kurbelriemenscheibe 23 und die erste und die zweite Riemenscheibe 21 und 22 alle in Ruhe sein, und die Drehzahl der zweiten Welle 12 kann größer sein als jene der zweiten Riemenscheibe 22. Wenn die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 miteinander im Eingriff sind durch die zweite Ein-Weg-Kupplung 42, dann kann die zweite Riemenscheibe 22 zusammen mit der zweiten Welle 12 mit der gleichen Drehzahl und in die gleiche Richtung davon rotieren. Demgemäß kann das Drehmoment der zweiten Welle 12 zu der zweiten Riemenscheibe 22 übertragen werden (siehe Pfeil A von 3), und der Riemen 25 des Riemenantriebsmechanismus 20 kann die Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 antreiben, wodurch der Verbrennungsmotor 1 gestartet wird.
  • Da die Drehzahl der ersten Welle 11 größer ist als jene der ersten Riemenscheibe 21 im Anlasser-Modus des Anlasser-Generators 10, können die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 außer Eingriff voneinander gebracht werden durch die erste Ein-Weg-Kupplung 41 und können daher relativ zueinander frei rotieren. Als ein Ergebnis kann das Drehmoment der ersten Welle 11 nicht zu der ersten Riemenscheibe 21 übertragen werden.
  • Wie in 4 illustriert, kann im Generator-Modus des Anlasser-Generators 10, in welchem der Anlasser-Generator 10 von dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird, um elektrische Energie zu erzeugen, wenn der Verbrennungsmotor 1 arbeitet, der Anlasser-Generator 10 in einem stationären Zustand sein, und daher kann die Drehzahl der ersten Welle 11 kleiner sein als jene der ersten Riemenscheibe 21. Wenn die erste Welle 11 und die erste Riemenscheibe 21 miteinander im Eingriff sind durch die erste Ein-Weg-Kupplung 41, dann kann die erste Welle 11 zusammen mit der ersten Riemenscheibe 21 mit der gleichen Drehzahl und in die gleiche Richtung davon rotieren. Demgemäß kann das Drehmoment der ersten Riemenscheibe 21 auf die erste Welle 11 übertragen werden (siehe Pfeil B von 4), und die erste Welle 11 des Anlasser-Generators 10 kann rotieren, um elektrische Energie zu erzeugen.
  • Da die Drehzahl der zweiten Welle 12 kleiner ist als jene der zweiten Riemenscheibe 22 im Generator-Modus des Anlasser-Generators 10, können die zweite Welle 12 und die zweite Riemenscheibe 22 außer Eingriff voneinander gebracht werden/sein durch die zweite Ein-Weg-Kupplung 42 und können daher relativ zueinander frei rotieren. Als ein Ergebnis daraus kann das Drehmoment der zweiten Riemenscheibe 22 nicht auf die zweite Welle 12 übertragen werden.
  • 5 und 6 sind Vorderansichten des Riemenantriebsmechanismus 20 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 5 und 6 illustriert kann der Riemen 25 eingerichtet sein, um mit der ersten Riemenscheibe 21, der zweiten Riemenscheibe 22 und der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 reibverbunden zu sein und diese damit riemen-zu-verbinden. Die erste Riemenscheibe 21 kann auf der linken Seite der Kurbelriemenscheibe 23 angeordnet sein, und die zweite Riemenscheibe 22 kann auf der rechten Seite der Kurbelriemenscheibe 23 angeordnet sein.
  • Eine Spanneinrichtung 28 kann zwischen der ersten und der zweiten Riemenscheibe 21 und 22 angeordnet sein, um eine Spannung auf den Riemen 25 auszuüben. Die Spanneinrichtung 28 kann ein passive Spanneinrichtung oder eine aktive Spanneinrichtung sein.
  • Wie in 5 illustriert, im Anlasser-Modus des Anlasser-Generators 10, kann ein Drehmoment 51 der zweiten Riemenscheibe 22 auf die Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 übertragen werden, und der Riemen 25 kann aufweisen eine Spannungs-Seite 25a und eine Spannungsarm-Seite 25b auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Riemenscheibe 22. 5 illustriert einen Zustand, in welchem das Drehmoment 51 der zweiten Riemenscheibe 22 in eine Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn übertragen wird, wobei die Spannungs-Seite 25a des Riemens 25 auf der rechten Seite der zweiten Riemenscheibe 22 ausgebildet ist, und wobei die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 auf der linken Seite der zweiten Riemenscheibe 22 ausgebildet ist. Die Spanneinrichtung 28 kann die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 strecken, und dadurch kann das Drehmoment 51 des Anlasser-Generators 10 stabil zu der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 übertragen werden. Als ein Ergebnis kann der Anlasser-Generator 10 den Verbrennungsmotor 1 anlassen.
  • Wie in 6 illustriert kann im Generator-Modus des Anlasser-Generators 10 ein Drehmoment 52 der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 auf die erste Riemenscheibe 21 übertragen werden, und der Riemen 25 kann die Spannungs-Seite 25a und die Spannungsarm-Seite 25b auf gegenüberliegenden Seiten der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 aufweisen. 6 illustriert einen Zustand, in welchem das Drehmoment 52 der Kurbelriemenscheibe 23 in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn übertragen wird, die Spannungs-Seite 25a des Riemens 25 auf der linken Seite der Kurbelriemenscheibe 23 ausgebildet ist und die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 auf der rechten Seite der Kurbelriemenscheibe 23 ausgebildet ist. Die Spanneinrichtung 28 kann die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 strecken, und daher kann das Drehmoment 52 der Kurbelriemenscheibe 23 stabil zu der ersten Riemenscheibe 21 übertragen werden. Als ein Ergebnis kann der Anlasser-Generator 10 elektrische Energie erzeugen, um die Batterie 15 zu laden.
  • 5 und 6 illustrieren die erste Riemenscheibe 21, die auf der linken Seite der Kurbelriemenscheibe 23 angeordnet ist, die zweite Riemenscheibe 22, die auf der rechten Seite der Kurbelriemenscheibe 23 angeordnet ist, und die Drehmomente 51 und 52, die in Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn davon übertragen werden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt, und diverse andere Strukturen sind möglich.
  • 7 und 8 sind Vorderansichten des Riemenantriebsmechanismus 20 gemäß einer anderen exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 7 und 8 illustriert, kann der Riemen 25 konfiguriert/eingerichtet sein, um die erste Riemenscheibe 21, die zweite Riemenscheibe 22 und die Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 (miteinander) reib-zu-verbinden bzw. um mit diesen reibverbunden zu sein. Die erste Riemenscheibe 21 kann auf der rechten Seite der Kurbelriemenscheibe 23 angeordnet sein, und die zweite Riemenscheibe 22 kann auf der linken Seite der Kurbelriemenschiebe 23 angeordnet sein.
  • Die Spanneinrichtung 28 kann zwischen der ersten und der zweiten Riemenscheibe 21 und 22 angeordnet sein, um auf den Riemen 25 Spannung auszuüben. Die Spanneinrichtung 28 kann eine passive Spanneinrichtung oder eine aktive Spanneinrichtung sein.
  • Wie in 7 illustriert kann im Anlasser-Modus des Anlasser-Generators 10 ein Drehmoment 53 der zweiten Riemenscheibe 22 auf die Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 übertragen werden, und der Riemen 25 kann die Spannungs-Seite 25a und die Spannungsarm-Seite 25b auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten Riemenscheibe 22 aufweisen. 7 illustriert einen Zustand, in welchem das Drehmoment 53 der zweiten Riemenscheibe 22 in Richtung des Uhrzeigersinns übertragen wird, die Spannungs-Seite 25a des Riemens 25 auf der rechten Seite der zweiten Riemenscheibe 22 ausgebildet ist, und die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 auf der linken Seite der zweiten Riemenscheibe 22 ausgebildet ist. Die Spanneinrichtung 28 kann die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens strecken, und daher kann das Drehmoment 53 des Anlasser-Generators 10 stabil auf die Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 übertragen werden. Als ein Ergebnis kann der Verbrennungsmotor 1 angelassen werden.
  • Wie in 8 illustriert kann im Generator-Modus des Anlasser-Generators 10 ein Drehmoment 54 der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 auf die erste Riemenscheibe 21 übertragen werden, und der Riemen 25 kann die Spannungs-Seite 25a und die Spannungsarm-Seite 25b auf gegenüberliegenden Seiten der Kurbelriemenscheibe 23 des Verbrennungsmotors 1 aufweisen. 8 illustriert einen Zustand, in welchem das Drehmoment 54 der Kurbelriemenscheibe 23 in Richtung des Uhrzeigersinns übertragen wird, die Spannungs-Seite 25a des Riemens 25 auf der linken Seite der Kurbel-Riemenscheibe 23 ausgebildet ist, und die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 auf der rechten Seite der Kurbelriemenscheibe 23 ausgebildet ist. Die Spanneinrichtung 28 kann die Spannungsarm-Seite 25b des Riemens 25 strecken, und daher kann das Drehmoment 54 der Kurbelriemenscheibe 23 stabil zu der ersten Riemenscheibe 21 übertragen werden. Als ein Ergebnis kann der Anlasser-Generator 10 elektrische Energie erzeugen, um die Batterie 15 zu laden.
  • Die vorausgehenden Beschreibungen von spezifischen Ausführungsformen sind zu Zwecken der Illustration und Beschreibung gemacht worden. Sie sind nicht vorgesehen um erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf exakt diese Ausführungsformen einzuschränken, und ersichtlich sind viele Modifikationen und Variationen im Lichte der obigen Lehren möglich, ohne vom Umfang der hier angehängten Ansprüche und deren Äquivalente abzuweichen.

Claims (15)

  1. Anlasser-Generator-System, aufweisend: einen Anlasser-Generator (10), der eingerichtet ist, um ein Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment bereitzustellen oder um ein Generator-Antreiben-Drehmoment zu erhalten, einen Riemenantriebsmechanismus (20), der zwischen dem Anlasser-Generator (10) und einem Verbrennungsmotor (1) angeordnet ist, und einen Drehmomentübertragungsmechanismus (30), der selektiv das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment oder das Generator-Antreiben-Drehmoment zwischen dem Anlasser-Generator (10) und dem Riemenantriebsmechanismus (20) überträgt, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus (30) eingerichtet ist, um das Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoment mit einem spezifischen Übersetzungsverhältnis zu übertragen, dadurch gekennzeichnet, dass der Riemenantriebsmechanismus (20) aufweist zwei Riemenscheiben (21, 22), die mit dem Anlasser-Generator (10) verbunden sind, eine Kurbelriemenscheibe (23), die auf eine Kurbelwelle (2) des Verbrennungsmotors (1) montiert ist, und einen Riemen (25), der mit den beiden Riemenscheiben (21, 22) und der Kurbelriemenscheibe (23) reibverbunden ist.
  2. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 1, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus (30) eingerichtet ist, um das Generator-Ankurbeln-Drehmoment mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:1 zu übertragen.
  3. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 1, wobei die beiden Riemenscheiben (21, 22) aufweisen eine erste Riemenscheibe (21) zum Erhalten von Generator-Ankurbeln-Drehmoment von dem Riemen (25), und eine zweite Riemenscheibe (22) zum Bereitstellen des Verbrennungsmotor-Ankurbeln-Drehmoments an den Riemen (25).
  4. Anlasser-Generator-System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Drehmomentübertragungsmechanismus (30) aufweist einen Getriebezug (30) mit einem ersten Zahnrad (31), einem zweiten Zahnrad (32) und einem Zwischenzahnrad (33), das mit dem ersten und dem zweiten Zahnrad (30, 31) im Eingriff ist.
  5. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 4, wobei das erste Zahnrad (31), das zweite Zahnrad (32) und das Zwischenzahnrad (33) ein vorbestimmtes Übersetzungsverhältnis haben.
  6. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Anlasser-Generator (10) aufweist eine erste Welle (11), wobei das erste Zahnrad (31) und die erste Riemenscheibe (21) auf die erste Welle montiert sind, wobei das zweite Zahnrad (32) und die zweite Riemenscheibe (22) auf die zweite Welle (12) montiert sind, wobei das Zwischenzahnrad (33) auf eine Zwischenwelle (13) montiert ist, und wobei die erste Welle (11), die zweite Welle (12) und die Zwischenwelle (13) parallel zueinander sind.
  7. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 6, ferner aufweisend: eine erste Ein-Weg-Kupplung (41), von der die erste Welle (11) und die erste Riemenscheibe (21) beschränkt werden, um zusammen in nur eine Richtung zu rotieren.
  8. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 7, wobei die erste Ein-Weg-Kupplung (41) zwischen einer Innenumfangsfläche der ersten Riemenscheibe (21) und einer Außenumfangsfläche der ersten Welle (11) angeordnet ist.
  9. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 7 oder 8, wobei die erste Ein-Weg-Kupplung (41) eingerichtet ist, um zu erlauben, dass eine Drehzahl der ersten Welle (11) größer ist als eine Drehzahl der ersten Riemenscheibe (21).
  10. Anlasser-Generator-System gemäß einem der Ansprüche 7-9, wobei die erste Ein-Weg-Kupplung (41) eingerichtet ist, um zu verhindern, dass die Drehzahl der ersten Welle (11) kleiner ist als die Drehzahl der ersten Riemenscheibe (21).
  11. Anlasser-Generator-System gemäß einem der Ansprüche 6-10, ferner aufweisend eine zweite Ein-Weg-Kupplung (42), die eingerichtet ist, um die zweite Welle (12) und die zweite Riemenscheibe (22) zu begrenzen, um zusammen in nur eine Richtung davon zu rotieren.
  12. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 11, wobei die zweite Ein-Weg-Kupplung (42) zwischen einer Innenumfangsfläche der zweiten Riemenscheibe (22) und einer Außenumfangsfläche der zweiten Welle (12) angeordnet ist.
  13. Anlasser-Generator-System gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die zweite Ein-Weg-Kupplung (42) eingerichtet ist, um zu erlauben, dass eine Drehzahl der zweiten Welle (12) kleiner ist als eine Drehzahl der zweiten Riemenscheibe (22).
  14. Anlasser-Generator-System gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die zweite Ein-Weg-Kupplung (42) eingerichtet ist, um zu verhindern, dass die Drehzahl der zweiten Welle (12) größer ist als die Drehzahl der zweiten Riemenscheibe (22).
  15. Anlasser-Generator-System gemäß einem der Ansprüche 1-14 in Verbindung mit Anspruch 3, ferner aufweisend eine Spanneinrichtung (28), die eingerichtet ist, um eine Spannung auf den Riemen (25) zwischen der ersten und der zweiten Riemenscheibe (21, 22) aufzubringen.
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