DE102019210502B3 - Pulley assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung mit einer Elektromaschine (RSG) mit einer Elektromaschinen-Welle (1), die über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (5) trieblich verbindbar ist, und über einen Aggregate-Riementrieb (RmKK) mit einem Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor (mKK), trieblich verbindbar ist, wobei auf der Elektromaschinen-Welle (1) eine schaltbare Riemenscheibe (9), die Bestandteil des Brennkraftmaschinen-Riementriebs (RBKM) ist, und eine drehfeste Riemenscheibe (11) angeordnet ist, die Bestandteil des Aggregate-Riementriebs (RmKK) ist, wobei die schaltbare Riemenscheibe (9) über eine Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten (MB1, MB2, GB) momentenübertragend mit der Elektromaschinen-Welle (1) koppelbar oder davon entkoppelbar ist. Erfindungsgemäß erfolgt in einer ersten Motorbetriebsart (MB1) an der Kupplungseinrichtung eine Leistungsverzweigung, bei der ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment in einen Lastpfad (L1) von der Elektromaschinen-Welle (1) in Richtung Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) und in einen Lastpfad (L2) von der Elektromaschinen-Welle (1) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (RmKK) aufgeteilt ist. In einer zweiten Motorbetriebsart (MB2) wird ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment ohne Leistungsverzweigung von der Elektromaschinen-Welle (1) in einem Lastpfad (L5) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (RmKK) übertragen.The invention relates to a belt pulley arrangement with an electric machine (RSG) with an electric machine shaft (1), which can be drivably connected to an internal combustion engine shaft (5) via an internal combustion engine belt drive (RBKM), and via an assembly belt drive (RmKK) with an auxiliary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor (mKK), is drivingly connectable, with a switchable pulley (9), which is part of the internal combustion engine belt drive (RBKM), and a non-rotatable belt pulley (11) arranged on the electric machine shaft (1) which is part of the unit belt drive (RmKK), whereby the switchable belt pulley (9) can be coupled to or decoupled from the electric machine shaft (1) to transmit torque via a coupling device depending on different operating modes (MB1, MB2, GB). According to the invention, in a first motor operating mode (MB1) on the clutch device, a power split takes place in which a drive torque generated by the electric machine (RSG) is transferred into a load path (L1) from the electric machine shaft (1) towards the internal combustion engine belt drive (RBKM) and in a load path (L2) from the electric machine shaft (1) in the direction of the unit belt drive (RmKK) is divided. In a second motor operating mode (MB2), a drive torque generated by the electric machine (RSG) is transmitted from the electric machine shaft (1) in a load path (L5) in the direction of the unit belt drive (RmKK) without power split.

Description

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung für ein Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere ein mechanischer Klimakompressor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a pulley arrangement for an internal combustion engine auxiliary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor, according to the preamble of claim 1.

Konventionelle Fahrzeuge verfügen über einen Antrieb für Nebenaggregate. Angetrieben von der Brennkraftmaschine werden unter anderem eine Elektromaschine und ein mechanischer Klimakompressor mit Leistung versorgt. Durch die Einführung von Start-Stopp- oder Hybrid-Systemen sowie durch einen „Segel“-Betrieb und dergleichen wird die Brennkraftmaschinen-Laufzeit und damit die Verfügbarkeit vom mechanischen Klimakompressor stark reduziert. Bei einem Klimatisierungsbedarf kommt es daher zu einem sogenannten „Start-Stopp-Veto“. In diesem Fall muss die Brennkraftmaschine laufen oder gestartet werden, obwohl keine Anforderung zum Fahrzeug-Vortrieb vorliegt. Ein Motorstart alleine aufgrund eines Klimatisierungsbedarfes beeinträchtigt die Energiebilanz im Gesamtfahrzeug. Eine Alternative besteht darin, anstelle eines mechanischen Klimakompressors einen elektrisch angetriebenen Klimakompressor bereitzustellen. Dieser hat jedoch gegenüber dem mechanisch angetriebenen Klimakompressor deutliche Nachteile im Hinblick auf Beschaffungskosten, Bauteilgewicht sowie Bauraumbedarf.Conventional vehicles have a drive for auxiliary units. Driven by the internal combustion engine, an electric machine and a mechanical air conditioning compressor, among other things, are supplied with power. The introduction of start-stop or hybrid systems, as well as “sailing” operation and the like, greatly reduces the running time of the internal combustion engine and thus the availability of the mechanical air conditioning compressor. If air conditioning is required, there is therefore a so-called “start-stop veto”. In this case, the internal combustion engine must run or be started, although there is no request for vehicle propulsion. Starting the engine simply because there is a need for air conditioning affects the energy balance in the entire vehicle. An alternative is to provide an electrically driven air conditioning compressor instead of a mechanical air conditioning compressor. However, compared to the mechanically driven air conditioning compressor, this has significant disadvantages in terms of procurement costs, component weight and space requirements.

Eine Riemenscheibenanordnung weist eine Elektromaschine mit einer Elektromaschinen-Welle auf, auf der eine über eine Kupplungseinrichtung schaltbare Riemenscheibe und eine drehfeste Riemenscheibe angeordnet sind. Die schaltbare Riemenscheibe ist über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb mit einer Brennkraftmaschinen-Welle trieblich verbindbar. Zudem ist die drehfeste Riemenscheibe über einen Aggregate-Riementrieb mit einer Aggregate-Welle trieblich verbindbar. In einer erste Motorbetriebsart treibt die Elektromaschine über ihre Elektromaschinen-Welle und über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb in einer ersten Antriebsdrehrichtung auf die Brennkraftmaschine ab. In diesem Fall kann beispielhaft ein Motorstart der Brennkraftmaschine erfolgen oder ein Boostbetrieb erfolgen, bei dem die laufende Brennkraftmaschine mit einem zusätzlichen elektromotorischen Drehmoment unterstützt wird. Alternativ dazu kann in einer Generatorbetriebsart die Brennkraftmaschine über ihre Brennkraftmaschinen-Welle und den Brennkraftmaschinen-Riemenabtrieb in der ersten Antriebsdrehrichtung auf die Elektromaschine abtreiben. In diesem Fall kann die an der Elektromaschine angeschlossene Fahrzeugbatterie geladen werden und zusätzlich auch der Klimakompressor angetrieben werden.A pulley arrangement has an electric machine with an electric machine shaft on which a pulley, which can be switched via a clutch device, and a non-rotatable pulley are arranged. The switchable pulley can be drivably connected to an internal combustion engine shaft via an internal combustion engine belt drive. In addition, the non-rotatable belt pulley can be connected to an assembly shaft via an assembly belt drive. In a first motor operating mode, the electric machine drives via its electric machine shaft and the internal combustion engine belt drive in a first driving direction of rotation on the internal combustion engine. In this case, an engine start of the internal combustion engine can take place, for example, or a boost operation can take place in which the running internal combustion engine is supported with an additional electromotive torque. Alternatively, in a generator operating mode, the internal combustion engine can drive onto the electric machine in the first drive direction of rotation via its internal combustion engine shaft and the internal combustion engine belt drive. In this case, the vehicle battery connected to the electric machine can be charged and the air conditioning compressor can also be driven.

Die Elektromaschine kann außerdem in einer Zusatzbetriebsart arbeiten, das heißt einer zweiten Motorbetriebsart. In der zweiten Motorbetriebsart kann die Elektromaschine über ihre Elektromaschinen-Welle und den Aggregate-Riementrieb auf das Nebenaggregat abtreiben, und zwar bei stillgelegter Brennkraftmaschine, das heißt unabhängig von der Brennkraftmaschine auf das Nebenaggregat abtreiben.The electric machine can also operate in an additional operating mode, that is to say a second engine operating mode. In the second motor operating mode, the electric machine can drive onto the auxiliary unit via its electric machine shaft and the unit belt drive, specifically when the internal combustion engine is shut down, that is, drive off onto the auxiliary unit independently of the internal combustion engine.

Die Realisierung des obigen ersten Motorbetriebes, des zweiten Motorbetriebes und des Generatorbetriebes ist im Stand der Technik lediglich mit zusätzlichen Aktuatoren ermöglicht, die von einer externen Steuereinheit angesteuert werden müssen. Die Bereitstellung solcher Aktuatoren ist daher steuerungstechnisch aufwändig sowie mit einem Bauteil- sowie Bauraumbedarf verbunden.The implementation of the above first motor mode, the second motor mode and the generator mode is only possible in the prior art with additional actuators that have to be controlled by an external control unit. The provision of such actuators is therefore complex in terms of control technology and requires components and installation space.

Aus der EP 1 454 043 B1 ist ein variabler Riemenhochtrieb für Nebenaggregate bekannt. Aus der DE 197 54 872 A1 ist eine Riemenscheibe für Freilaufkupplungen mit zwei Riemen bekannt. Aus der DE 10 2013 108 839 A1 ist eine Riemenscheibenanordnung bekannt.From the EP 1 454 043 B1 a variable belt drive for auxiliary units is known. From the DE 197 54 872 A1 a pulley for overrunning clutches with two belts is known. From the DE 10 2013 108 839 A1 a pulley assembly is known.

Aus der DE 10 2009 016 911 A1 ist ein gattungsgemäßes riemengetriebenes Generator-Anlasser-System für ein Hybridfahrzeug bekannt. Aus der DE 10 2008 006 578 A1 ist ein Fahrzeugantriebsystem bekannt.From the DE 10 2009 016 911 A1 a generic belt-driven generator-starter system for a hybrid vehicle is known. From the DE 10 2008 006 578 A1 a vehicle propulsion system is known.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Riemenscheibenanordnung für ein Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor, bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Technik der steuerungstechnische Aufwand sowie der Bauraum- und Bauteilbedarf reduziert ist.The object of the invention is to provide a belt pulley arrangement for an internal combustion engine auxiliary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor, in which the control effort and the installation space and component requirements are reduced compared to the prior art.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.The object is achieved by the features of claim 1. Preferred developments of the invention are disclosed in the subclaims.

Erfindungsgemäß werden auf extern mittels elektronischer Steuergeräte ansteuerbarer Aktuatoren verzichtet. Anstelle dessen weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Kupplungseinrichtung für die schaltbare Riemenscheibe eine Freilaufkupplung und eine Fliehkraftkupplung auf. Die Freilaufkupplung und die Fliehkraftkupplung öffnen oder sperren in den beiden Motorbetriebsarten sowie in der Generatorbetriebsart der Elektromaschine selbsttätig, das heißt ohne Einwirkung von zum Beispiel elektrischer oder hydraulischer Fremdenergie. Auf diese Weise kann insbesondere bei stillstehender Brennkraftmaschine (das heißt bei stillstehender Brennkraftmaschinen-Welle) die Elektromaschine das Nebenaggregat, insbesondere ein mechanischer Klimakompressor, unabhängig von der Brennkraftmaschine antreiben.According to the invention, actuators that can be controlled externally by means of electronic control devices are dispensed with. Instead, according to the characterizing part of claim 1, the coupling device for the switchable belt pulley has an overrunning clutch and a centrifugal clutch. The overrunning clutch and the centrifugal clutch open or lock automatically in the two engine operating modes as well as in the generator operating mode of the electric machine, that is to say without the influence of, for example, electrical or hydraulic external energy. In this way, especially when the internal combustion engine is at a standstill (that is to say when the internal combustion engine shaft is at a standstill), the electric machine can be the auxiliary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor, independent of the internal combustion engine.

In der ersten Motorbetriebsart kann die Freilaufkupplung drehmomentenübertragend sperren und die Fliehkraftkupplung übertragungsfrei sein. In der Generatorbetriebsart kann die Freilaufkupplung übertragungsfrei sein und die Fliehkraftkupplung drehmomentenübertragend sperren. In der in der zweiten Motorbetriebsart kann sowohl die Freilaufkupplung als auch die Fliehkraftkupplung übertragungsfrei sind.In the first engine operating mode, the overrunning clutch can lock in a torque-transmitting manner and the centrifugal clutch can be transmission-free. In the generator operating mode, the overrunning clutch can be transmission-free and lock the centrifugal clutch in a torque-transmitting manner. In the second motor operating mode, both the overrunning clutch and the centrifugal clutch can be transmission-free.

Vor diesem Hintergrund kann in einer technischen Umsetzung die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Freilaufkupplung in der ersten Motorbetriebsart bei einer ersten Antriebsdrehrichtung der Elektromaschinen-Welle aktiviert sein. In der ersten Motorbetriebsart kann mit Hilfe der Elektromaschine entweder ein Motorstart erfolgen oder eine Boostfunktion bei laufender Brennkraftmaschine erfolgen. Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Freilaufkupplung kann dagegen beim Betrieb der Elektromaschine in einer zur ersten Anriebsdrehrichtung gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung aktiviert sein.Against this background, in a technical implementation, the torque-transmitting locking function of the overrunning clutch can be activated in the first motor operating mode in a first direction of drive rotation of the electric machine shaft. In the first engine operating mode, the electric machine can either be used to start the engine or to perform a boost function while the internal combustion engine is running. The transmission-free freewheeling function of the freewheel clutch, on the other hand, can be activated when the electric machine is operating in a second driving direction of rotation which is opposite to the first driving direction of rotation.

Die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Fliehkraftkupplung kann in der Generatorbetriebsart der Elektromaschine aktiviert sein. Im Gegensatz dazu kann deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb der Elektromaschine in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung aktiviert sein.The torque-transmitting locking function of the centrifugal clutch can be activated in the generator operating mode of the electric machine. In contrast to this, their transmission-free freewheeling function can be activated when the electric machine is operating in the opposite, second driving direction of rotation.

Mit der obigen Ausführungsvariante kann die Elektromaschine in der zweiten Motorbetriebsart (das heißt Antrieb des Nebenaggregats bei stillgelegter Brennkraftmaschinen-Welle) in der zweiten Antriebsdrehrichtung drehen. In der zweiten Antriebsdrehrichtung sind sowohl in der Freilaufkupplung als auch in der Fliehkraftkupplung die Freilauffunktionen aktiviert, das heißt beide Kupplungen übertragungsfrei. Die Elektromaschine kann daher das Nebenaggregat auch bei stillgelegter Brennkraftmaschine antreiben.With the above embodiment variant, the electric machine can rotate in the second drive direction of rotation in the second motor operating mode (that is, drive the auxiliary unit when the internal combustion engine shaft is shut down). In the second drive direction of rotation, the freewheel functions are activated both in the overrunning clutch and in the centrifugal clutch, that is, both clutches are free of transmission. The electric machine can therefore drive the auxiliary unit even when the internal combustion engine is shut down.

In einer konkreten Ausführungsvariante kann die schaltbare Riemenscheibe unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung auf der Elektromaschinen-Welle angeordnet sein. Die Freilaufkupplung kann in gängiger Praxis eine Freilaufkupplung-Außenseite und eine Freilaufkupplung-Innenseite aufweisen. Zwischen der Freilaufkupplung-Innenseite und der Freilaufkupplung-Außenseite sind verstellbare Klemmelemente angeordnet. Je nach Drehrichtung der Innenseite und der Außenseite können aufgrund einer Relativbewegung die Klemmelemente in eine Klemmposition oder in eine Freigabeposition verstellt werden.In a specific embodiment variant, the switchable belt pulley can be arranged on the electric machine shaft with the overrunning clutch being radially interposed. In common practice, the overrunning clutch can have an overrunning clutch on the outside and an overrunning clutch on the inside. Adjustable clamping elements are arranged between the overrunning clutch inside and the overrunning clutch outside. Depending on the direction of rotation of the inside and the outside, the clamping elements can be adjusted into a clamping position or into a release position due to a relative movement.

Die Fliehkraftkupplung kann zumindest ein fliehkraftbeaufschlagbares Fliehkraftelement aufweisen. Das Fliehkraftelement kann bei Fliehkrafteinwirkung zwischen einer Ruheposition und einer Sperrposition verlagert werden. In der fliehkraftbeaufschlagten Sperrposition kann das Fliehkraftelement in Eingriff mit einer Gegenkontur der Elektromaschinen-Welle sein. Demgegenüber kann das Fliehkraftelement in seiner Ruheposition außer Eingriff mit der Gegenkontur der Elektromaschinen-Welle sein.The centrifugal clutch can have at least one centrifugal force element that can be acted upon by centrifugal force. The centrifugal force element can be displaced between a rest position and a locking position under the action of centrifugal force. In the locked position to which centrifugal force is applied, the centrifugal force element can be in engagement with a mating contour of the electric machine shaft. In contrast, the centrifugal force element can be out of engagement with the mating contour of the electric machine shaft in its rest position.

In einer bauraumgünstigen Ausführungsvariante können die drehfeste Riemenscheibe und die schaltbare Riemenscheibe axial zueinander unmittelbar benachbart auf der Elektromaschinen-Welle angeordnet sein. Im Hinblick auf eine bauraumgünstige Realisierung ist es bevorzugt, wenn die drehfeste Riemenscheibe einen radial inneren Bauraum bereitstellt. In dem Bauraum der drehfesten Riemenscheibe ist das Fliehkraftelement der Fliehkraftkupplung positionierbar. Der radial innere Bauraum der drehfesten Riemenscheibe kann auf der, der schaltbaren Riemenscheibe zugewandten Seite der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein. Im Hinblick auf einen möglichst großen Bauraum kann dieser zwischen einem radial äußeren Rillenkranz, einem radial inneren Nabenabschnitt und einem Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein. Der Verbindungsflansch verbindet den radial inneren Nabenabschnitt mit dem radial äußeren Rillenkranz. Bei dieser Geometrie der drehfesten Riemenscheibe kann die Gegenkontur, die mit dem Fliehkraftelement zusammenwirkt, bauraumgünstig unmittelbar am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein.In an embodiment variant that is advantageous in terms of installation space, the non-rotatable belt pulley and the switchable belt pulley can be arranged axially directly adjacent to one another on the electric machine shaft. With regard to an implementation that is economical in terms of installation space, it is preferred if the non-rotatable belt pulley provides a radially inner installation space. The centrifugal force element of the centrifugal clutch can be positioned in the installation space of the rotationally fixed pulley. The radially inner installation space of the non-rotatable belt pulley can be formed on the side of the non-rotatable belt pulley facing the switchable belt pulley. With regard to the largest possible installation space, this can be formed between a radially outer groove ring, a radially inner hub section and a connecting flange of the rotationally fixed pulley. The connecting flange connects the radially inner hub section with the radially outer groove ring. With this geometry of the non-rotatable belt pulley, the mating contour that interacts with the centrifugal force element can be formed directly on the inner circumference of the ring of grooves of the non-rotatable belt pulley in a space-saving manner.

In einer konstruktiv einfachen Ausführungsvariante kann die Fliehkraftkupplung eine Linearführung aufweisen, mittels der das Fliehkraftelement zwischen seiner Ruheposition und seiner Sperrposition linear verstellbar ist. Zur Realisierung der Linearführung kann die schaltbare Riemenscheibe mit einem Tragring materialeinheitlich und einstückig axial verlängert sein. Der Tragring kann gegenüber der schaltbaren Riemenscheibe durchmesserreduziert sein und in der Zusammenbaulage verschachtelt in den Bauraum der axial benachbarten drehfesten Riemenscheibe einragen. Im Tragring der schaltbaren Riemenscheibe kann zumindest ein radial ausgerichteter Führungskanal ausgebildet sein, in dem das Fliehkraftelement radial verstellbar geführt ist.In a structurally simple embodiment variant, the centrifugal clutch can have a linear guide by means of which the centrifugal element can be linearly adjusted between its rest position and its locking position. To implement the linear guide, the switchable belt pulley can be axially extended in one piece and made of the same material with a support ring. The support ring can be reduced in diameter compared to the switchable belt pulley and, in the assembled position, protrude nested in the installation space of the axially adjacent non-rotatable belt pulley. In the support ring of the switchable belt pulley, at least one radially aligned guide channel can be formed in which the centrifugal force element is guided in a radially adjustable manner.

In einer konstruktiv einfachen Weiterbildung kann der im Tragring der schaltbaren Riemenscheibe ausgebildete Führungskanal axial stirnseitig offen sein. Im Zusammenbauzustand kann die axial offene Stirnseite des Führungskanals unmittelbar vom Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe geschlossen sein.In a structurally simple development, the guide channel formed in the support ring of the switchable pulley can be axially open on the end face. In the assembled state, the axially open end face of the guide channel can be closed directly by the connecting flange of the rotationally fixed pulley.

In der zweiten Motorbetriebsart treibt die Elektromaschine das Nebenaggregat unabhängig von der (stillgelegten) Brennkraftmaschine an. In diesem Fall dreht somit die Elektromaschinen-Welle zusammen mit der darauf angeordneten drehfesten Riemenscheibe. Demgegenüber bleibt der Brennkraftmaschinen-Riementrieb mitsamt schaltbarer Riemenscheibe stillgelegt, so dass zwischen der schaltbaren (stillgelegten) Riemenscheibe und der mitdrehenden, drehfesten Riemenscheibe sowie Elektromaschinen-Welle eine RelativDrehbewegung erfolgt. In diesem Fall kann der Tragring der schaltbaren Riemenscheibe bevorzugt in Gleitanlage mit dem Außenumfang des Nabenabschnittes sowie mit dem Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe sein oder davon geringfügig beabstandet sein.In the second engine operating mode, the electric machine drives the auxiliary unit independently of the (shut down) internal combustion engine. In this case, the electric machine shaft rotates together with the non-rotatable belt pulley arranged on it. In contrast, the internal combustion engine belt drive together with the switchable pulley remains shut down, so that a relative rotational movement takes place between the switchable (shut down) pulley and the rotating, non-rotating pulley and the electric machine shaft. In this case, the support ring of the switchable belt pulley can preferably be in sliding contact with the outer circumference of the hub section and with the connecting flange of the rotationally fixed belt pulley or be slightly spaced therefrom.

Im Hinblick auf eine einwandfreie Funktionsfähigkeit ist es bevorzugt, wenn das Fliehkraftelement mit einer Feder in seine radial innere Ruheposition federvorgespannt ist. In diesem Fall kann das Fliehkraftelement in seiner radial inneren (federvorgespannten) Ruheposition in Anlage mit einem, an der schaltbaren Riemenscheibe ausgebildeten Radialanschlag sein. Von daher kann das Fliehkraftelement in seiner radial inneren Ruheposition außer Gleitkontakt mit dem Nabenabschnitt der drehfesten Riemenscheibe sein.With regard to perfect functionality, it is preferred if the centrifugal force element is spring-preloaded into its radially inner rest position with a spring. In this case, the centrifugal force element can be in its radially inner (spring-preloaded) rest position in contact with a radial stop formed on the switchable belt pulley. Therefore, in its radially inner rest position, the centrifugal element can be out of sliding contact with the hub portion of the rotationally fixed pulley.

Zwischen dem Tragring der schaltbaren Riemenscheibe und dem Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe kann ein radialer Freiraum bereitgestellt sein. Bei einer Fliehkraftbeaufschlagung kann das Fliehkraftelement unter Aufbrauch dieses radialen Freiraums bis in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe ausgebildeten Gegenkontur kommen.A radial free space can be provided between the support ring of the switchable pulley and the inner circumference of the ring of grooves of the rotationally fixed pulley. When centrifugal force is applied, the centrifugal force element can come into engagement with the counter-contour formed on the inner circumference of the ring of grooves of the non-rotatable belt pulley, using up this radial free space.

Bauraumgünstig ist es, wenn die Feder in dem radialen Freiraum zwischen dem Tragring der schaltbaren Riemenscheibe und dem Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe angeordnet ist. Der radiale Freiraum kann umlaufend durchgängig (das heißt unterbrechungsfrei) offen sein. In diesem Fall kann die Feder bevorzugt eine Ringfeder sein, die auf den Außenumfang des Tragringes der schaltbaren Riemenscheibe aufgespannt ist und/oder den Tragring-Außenumfang unterbrechungsfrei umzieht.It is advantageous in terms of installation space if the spring is arranged in the radial free space between the support ring of the switchable pulley and the inner circumference of the grooved ring of the non-rotatable pulley. The radial free space can be continuously open all the way round (that is, without interruption). In this case, the spring can preferably be an annular spring, which is stretched onto the outer circumference of the support ring of the switchable pulley and / or moves around the support ring outer circumference without interruption.

Im Hinblick auf eine lagerichtige Positionierung der Ringfeder kann am Tragring-Außenumfang der schaltbaren Riemenscheibe eine umlaufende Federrille ausgebildet sein, in der die Ringfeder angeordnet ist. Bei sehr großer Fliehkraftbelastung kann die Gefahr bestehen, dass die Ringfeder vom Tragring-Außenumfang nach radial außen abhebt. Vor diesem Hintergrund kann zusätzlich auch am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe eine umlaufende (nach radial innen offene) Federrille ausgebildet sein, in der die vom Tragring-Innenumfang abhebende Ringfeder einfahrbar ist.With a view to positioning the annular spring in the correct position, a circumferential spring groove in which the annular spring is arranged can be formed on the outer circumference of the support ring of the switchable pulley. If the centrifugal force is very high, there may be a risk that the ring spring will lift off radially outward from the outer circumference of the support ring. Against this background, a circumferential (radially inwardly open) spring groove can also be formed on the inner circumference of the ring of grooves of the rotationally fixed pulley, in which the annular spring lifting off the inner circumference of the support ring can be retracted.

Unabhängig von dem oben dargelegten konkreten Aufbau der Riemenscheibenanordnung ist ein allgemeiner Erfindungsaspekt allgemein auf eine schaltbaren Riemenscheibe gerichtet, die auf einer Antriebswelle (das heißt insbesondere der Elektromaschinen-Welle) angeordnet ist und über eine Kupplungseinrichtung momentenübertragend mit der Antriebswelle koppelbar ist oder davon entkoppelbar ist, und zwar in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten der Riemenscheibenanordnung. In einer ersten Betriebsart (insbesondere die oben erwähnte erste Motorbetriebsart) koppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle mit der schaltbaren Riemenscheibe derart, dass sich bei einer Antriebswellendrehung in einer ersten Antriebsdrehrichtung ein Lastpfad L1 von der Antriebswelle in Richtung auf die schaltbare Riemenscheibe bildet. In einer zweiten Betriebsart (das heißt insbesondere die Generatorbetriebsart) koppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle mit der schaltbaren Riemenscheibe derart, dass sich bei einer Antriebswellendrehung in der ersten Antriebsdrehrichtung ein gegenläufiger Lastpfad L3 von der schaltbaren Riemenscheibe in die Antriebswelle bildet. In einer dritten Betriebsart (das heißt insbesondere die zweite Motorbetriebsart) entkoppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle von der schaltbaren Riemenscheibe, so dass sich bei einer Antriebswellendrehung in einer gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung ein Lastpfad L5 ohne Leistungsverzweigung entlang der Antriebswelle bildet, und zwar unter kräftemä-ßiger Entlastung bzw. Entkopplung der schaltbaren Riemenscheibe von der Antriebswelle.Regardless of the concrete structure of the pulley arrangement set out above, a general aspect of the invention is generally directed to a switchable pulley which is arranged on a drive shaft (i.e. in particular the electric machine shaft) and can be coupled to or decoupled from the drive shaft via a coupling device to transmit torque, depending on different modes of operation of the pulley assembly. In a first operating mode (in particular the above-mentioned first motor operating mode) the coupling device couples the drive shaft to the switchable pulley in such a way that a load path L1 is formed from the drive shaft in the direction of the switchable pulley when the drive shaft rotates in a first drive direction of rotation. In a second operating mode (i.e. in particular the generator operating mode) the coupling device couples the drive shaft to the switchable pulley in such a way that when the drive shaft rotates in the first drive direction of rotation, an opposing load path L3 is formed from the switchable pulley into the drive shaft. In a third operating mode (i.e. in particular the second motor operating mode), the coupling device decouples the drive shaft from the switchable pulley, so that when the drive shaft rotates in a second opposite direction of drive rotation, a load path L5 is formed without power split along the drive shaft, and with considerable relief or decoupling of the switchable pulley from the drive shaft.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

  • 1 bis 3 jeweils Ansichten einer als Blockschaltdiagramm angedeuteten Riemenscheibenanordnung in unterschiedlichen Betriebszuständen;
  • 4 bis 7 in Schnittdarstellungen die Kupplungseinrichtung mit deaktivierter Fliehkraftkupplung (4 und 5) sowie mit aktivierter Fliehkraftkupplung (6 und 7); und
  • 8 ein Federkraft-Drehzahl-Diagramm.
Show it:
  • 1 to 3 in each case views of a pulley arrangement indicated as a block diagram in different operating states;
  • 4th to 7th in sectional views the clutch device with deactivated centrifugal clutch ( 4th and 5 ) as well as with activated centrifugal clutch ( 6th and 7th ); and
  • 8th a spring force-speed diagram.

In der 1 weist eine Riemenscheibenanordnung eine Elektromaschine RSG auf, der über eine elektrische Versorgungsleitung mit einer Fahrzeugbatterie 14 verbunden ist. Die Elektromaschine RSG ist mit einer Brennkraftmaschine BKM eines Fahrzeugs sowie mit einem das Nebenaggregat bildenden mechanischen Klimakompressor mKK trieblich verbunden. Eine Elektromaschinen-Welle 1 der Elektromaschine RSG, eine Aggregate-Welle 3 des Klimakompressors mKK sowie eine Brennkraftmaschinen-Welle 5 sind zueinander achsparallel angeordnet sowie über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM und über einen Aggregate-Riementrieb RmKK miteinander trieblich verbunden. Der Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM weist in der 1 eine drehfest auf der Brennkraftmaschinen-Welle 5 sitzende Riemenscheibe 7 sowie eine schaltbare Riemenscheibe 9 auf, die auf der Elektromaschinen-Welle 1 angeordnet ist. Die schaltbare Riemenscheibe 9 ist mittels einer später beschriebenen Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten MB1, MB2, GB mit der Elektromaschinen-Welle 1 momentenübertragend koppelbar oder davon entkoppelbar. Der Aggregate-Riementrieb RmKK weist eine auf der Elektromaschinen-Welle 1 angeordnete, drehfeste Riemenscheibe 11 sowie eine aggregateseitige Riemenscheibe 13 auf.In the 1 a pulley assembly includes an electric machine RSG on, which is connected to a vehicle battery 14 via an electrical supply line. The electric machine RSG is with an internal combustion engine BKM of a vehicle and a mechanical air conditioning compressor forming the auxiliary unit mKK drive connected. An electric machine shaft 1 the electric machine RSG , an aggregate wave 3 of the air conditioning compressor mKK as well as an internal combustion engine shaft 5 are arranged axially parallel to one another and via an internal combustion engine belt drive R BKM and via an aggregate belt drive R mKK connected with each other instinctively. The internal combustion engine belt drive R BKM points in the 1 one fixed against rotation on the engine shaft 5 seated pulley 7th as well as a switchable pulley 9 on that on the electric machine shaft 1 is arranged. The switchable pulley 9 is by means of a clutch device described later, depending on different operating modes MB1, MB2, GB with the electric machine shaft 1 Can be coupled or decoupled to transmit torque. The aggregate belt drive R mKK has one on the electric machine shaft 1 arranged, non-rotatable pulley 11 and a pulley on the unit side 13 on.

In der 1 ist die Kupplungseinrichtung aus einer Freilaufkupplung K1 und einer Fliehkraftkupplung K2 aufgebaut. Diese können bei den anhand der 1 bis 3 veranschaulichten Betriebsarten MB1, GB, MB2 selbsttätig koppeln oder entkoppeln, so dass die Schaltvorgänge ohne externe Hydraulik- oder Elektro-Aktuatoren durchführbar sind. Nachfolgend sind anhand der 1 bis 3 die Betriebsarten MB1, GB, MB2 beschrieben, in denen die Riemenscheibenanordnung betreibbar ist.In the 1 the clutch device is made up of an overrunning clutch K1 and a centrifugal clutch K2. These can be found in the 1 to 3 the illustrated modes of operation MB1, GB, MB2 automatically couple or decouple so that the switching operations can be carried out without external hydraulic or electric actuators. The following are based on the 1 to 3 the operating modes MB1, GB, MB2 described, in which the pulley arrangement can be operated.

In der 1 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in der ersten Motorbetriebsart MB1, in der die Elektromaschine RSG einen Motorstart oder eine Boostfunktion ausführt. In der ersten Motorbetriebsart MB1 wird in der Elektromaschine RSG ein Antriebsmoment generiert. An der Kupplungseinrichtung der schaltbaren Riemenscheibe 9 erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der das von der Elektromaschine RSG generierte Antriebsmoment in einen Lastpfad L1 von der Elektromaschinen-Welle 1 in Richtung Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM und in einen Lastpfad L2 von der Elektromaschinen-Welle 1 in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb RmKK aufgeteilt wird. Die Elektromaschinen-Welle 1 der Elektromaschine RSG treibt dabei mit einer ersten Antriebsdrehrichtung A1 (das heißt Rechtsdrehung) auf die Brennkraftmaschinen-Welle 5 und auf die Aggregate-Welle 3 ab, die ebenfalls in der ersten Antriebsdrehrichtung A1 drehen.In the 1 the pulley arrangement works in the first motor mode MB1, in which the electric machine RSG carries out an engine start or a boost function. In the first motor operating mode MB1 is in the electric machine RSG generates a drive torque. On the clutch device of the switchable pulley 9 there is a power split in which this is done by the electric machine RSG generated drive torque in a load path L1 from the electric machine shaft 1 in the direction of the internal combustion engine belt drive R BKM and into a load path L2 from the electric machine shaft 1 in the direction of the unit belt drive R mKK is divided. The electric machine wave 1 the electric machine RSG drives with a first drive direction of rotation A1 (i.e. clockwise rotation) on the engine shaft 5 and on the aggregate shaft 3 from, which is also in the first driving direction of rotation A1 rotate.

In der 2 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in einer Generatorbetriebsart GB, in der ein von der Brennkraftmaschine BKM generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad L3 von der Brennkraftmaschinen-Welle 5 über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM zur Elektromaschinen-Welle 1 und weiter zur Elektromaschine RSG übertragen wird. Zudem erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der vom Lastpfad L3 ein Lastpfad L4 abzweigt, der von der Elektromaschinen-Welle 1 über den Aggregate-Riementrieb RmKK zum Klimakompressor mKK geführt ist. Die Brennkraftmaschinen-Welle 5 der Elektromaschine RSG treibt mit der ersten Antriebsdrehrichtung A1 (das heißt Rechtsdrehung) auf die Elektromaschinen-Welle 1 und auf die Aggregate-Welle 3 ab, die ebenfalls in der ersten Antriebsdrehrichtung A1 drehen. In der Generatorbetriebsart GB erfolgt ein Aufladen der an der Elektromaschine RSG angeschlossenen Fahrzeugbatterie 14 sowie gleichzeitig ein Antrieb des Klimakompressors mKK.In the 2 works the pulley assembly in a generator mode GB, in which one of the internal combustion engine BKM generated drive torque in a load path L3 from the engine shaft 5 via the internal combustion engine belt drive R BKM to the electric machine shaft 1 and on to the electric machine RSG is transmitted. In addition, there is a power split in the case of the load path L3 a load path L4 branches off from the electric machine shaft 1 via the unit belt drive R mKK to the air conditioning compressor mKK is led. The internal combustion engine shaft 5 the electric machine RSG drives with the first drive direction of rotation A1 (i.e. clockwise rotation) on the electric machine shaft 1 and on the aggregate shaft 3 from, which is also in the first driving direction of rotation A1 rotate. In the GB generator operating mode, the electric machine is charged RSG connected vehicle battery 14 and at the same time a drive for the air conditioning compressor mKK .

In der 3 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in einer in einer zweiten Motorbetriebsart MB2. In der zweiten Motorbetriebsart MB2 wird ein von der Elektromaschine RSG generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad L5 ohne Leistungsverzweigung von der Elektromaschinen-Welle 1 in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb RmKK übertragen. Die schaltbare Riemenscheibe 9 ist in der zweiten Motorbetriebsart MB2 von der Kupplungseinrichtung lastfrei geschaltet. Im Unterschied zur ersten Motorbetriebsart MB1 und zur Generatorbetriebsart GB treibt die Elektromaschine RSG mit der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2 (das heißt Linksdrehung) auf den Aggregate-Riementrieb RmKK ab. Die zweite Motorbetriebsart MB2 erfolgt bei stillgelegter Brennkraftmaschine BKM. In diesem Fall kann der Klimakompressor mKK, unabhängig von der Brennkraftmaschine BKM, von der Elektromaschine RSG mit Antriebsleistung versorgt werden.In the 3 the pulley assembly operates in a second motor mode MB2. In the second motor operating mode MB2, a is from the electric machine RSG generated drive torque in a load path L5 without power split from the electric machine shaft 1 in the direction of the unit belt drive R mKK transfer. The switchable pulley 9 is switched load-free by the clutch device in the second engine operating mode MB2. In contrast to the first motor operating mode MB1 and the generator operating mode GB, the electric machine drives RSG with the opposite second drive direction of rotation A2 (i.e. left turn) on the unit belt drive R mKK from. The second motor operating mode MB2 takes place when the internal combustion engine is shut down BKM . In this case, the air conditioning compressor mKK , regardless of the internal combustion engine BKM , from the electric machine RSG be supplied with drive power.

Zur Realisierung der obigen drei Betriebsarten MB1, MB2, GB ist in der Freilaufkupplung K1 die drehmomentenübertragende Sperrfunktion in der ersten Motorbetriebsart MB1 aktiviert. In diesem Fall verläuft der Lastpfad L1 ( 1) von der Elektromaschine RSG über die gesperrte Freilaufkupplung K1 sowie bei der ersten Antriebsdrehrichtung A1 bis zur Brennkraftmaschine BKM. Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Freilaufkupplung K1 ist dagegen in der zweiten Motorbetriebsart MB2 (3) aktiviert, das heißt bei einem Betrieb der Elektromaschine RSG in der zur ersten Antriebsdrehrichtung A1 gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2.To implement the above three operating modes MB1, MB2, GB, the torque-transmitting blocking function is activated in the overrunning clutch K1 in the first motor operating mode MB1. In this case the load path runs L1 ( 1 ) from the electric machine RSG via the locked overrunning clutch K1 and in the first direction of drive rotation A1 to the internal combustion engine BKM . The transfer-free freewheel function of the freewheel clutch K1, on the other hand, is in the second engine operating mode MB2 ( 3 ) activated, i.e. when the electric machine is operating RSG in the direction of rotation of the first drive A1 opposite second drive direction of rotation A2 .

Zudem ist zur Realisierung der drei Betriebsarten MB1, MB2, GB in der Fliehkraftkupplung K2 die drehmomentenübertragende Sperrfunktion in der Generatorbetriebsart GB (2) aktiviert. In diesem Fall verläuft der Lastpfad L2 (2) von der Brennkraftmaschine BKM über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM sowie über die gesperrte Fliehkraftkupplung K2 zur Elektromaschine RSG, während gleichzeitig in der Freilaufkupplung K1 die Freilauffunktion aktiviert ist.In addition, to implement the three operating modes MB1, MB2, GB in the centrifugal clutch K2, the torque-transmitting locking function in the generator operating mode GB ( 2 ) activated. In this case the load path runs L2 ( 2 ) from the internal combustion engine BKM via the internal combustion engine belt drive R BKM as well as via the locked centrifugal clutch K2 to the electric machine RSG , while at the same time the freewheel function is activated in the overrunning clutch K1.

Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Fliehkraftkupplung K2 ist dagegen in der zweiten Motorbetriebsart MB2 (3) aktiviert, das heißt beim Betrieb der Elektromaschine RSG in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2 (3). In der zweiten Motorbetriebsart MB2 ergibt sich der Lastpfad L5, bei dem sich die Elektromaschine RSG in der zweiten Antriebsdrehrichtung A2 dreht, so dass sowohl in der Freilaufkupplung K1 als auch in der Fliehkraftkupplung K1 jeweils die Freilauffunktion aktiviert ist. Auf diese Weise kann in einer Motor-aus-Phase (das heißt bei vorübergehend stillgelegter Brennkraftmaschine BKM) oder bei dauerhaft stillgelegter Brennkraftmaschine BKM die Elektromaschine RSG den mechanischen Klimakompressor mKK unabhängig von der Brennkraftmaschine BKM antreiben.The transmission-free freewheeling function of the centrifugal clutch K2, on the other hand, is in the second engine operating mode MB2 ( 3 ) activated, i.e. when the electric machine is operating RSG in the opposite second drive direction of rotation A2 ( 3 ). The load path results in the second motor operating mode MB2 L5 , where the electric machine RSG in the second drive direction of rotation A2 rotates, so that the freewheel function is activated in both the overrunning clutch K1 and in the centrifugal clutch K1. In this way, in an engine-off phase (that is, when the internal combustion engine is temporarily shut down BKM ) or when the internal combustion engine is permanently shut down BKM the electric machine RSG the mechanical air conditioning compressor mKK independent of the internal combustion engine BKM drive.

Nachfolgend wird anhand der 4 bis 7 ein konkret Aufbau der schaltbaren Riemenscheibe 9 sowie der drehfesten Riemenscheibe 11 mit den beiden Freilauf- und Fliehkraftkupplungen K1 und K2 beschrieben: Demzufolge sind die beiden schaltbaren und drehfesten Riemenscheiben 9, 11 axial unmittelbar zueinander benachbart auf der Elektromaschinen-Welle 1 angeordnet. Ein Grundkörper 12 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ist unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung K2 auf der Elektromaschinen-Welle 1 angeordnet. Wie aus der 4 und 5 hervorgeht, weist die Fliehkraftkupplung K2 insgesamt drei gleichmäßig umfangsverteilt angeordnete fliehkraftbeaufschlagbare Fliehkraftelemente 15 auf, die zwischen einer in der 4 und 5 dargestellten Ruheposition und einer in der 6 und 7 dargestellten Sperrposition verstellbar sind. Der Grundkörper 12 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ist in der 4 mit einem durchmesserreduzierten Tragring 17 materialeinheitlich und einstückig verlängert. Der Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ragt in einen Bauraum 19 der drehfesten Riemenscheibe 11 ein. In der 1 ist der Bauraum 19 zwischen einem radial äußeren Rillenkranz 21, einem radial inneren Nabenabschnitt 23 und einem Verbindungsflansch 25 der drehfesten Riemenscheibe 11 angeordnet, der den Nabenabschnitt 23 mit dem radial äußeren Rillenkranz 21 verbindet.The following is based on the 4th to 7th a concrete structure of the switchable pulley 9 as well as the non-rotatable pulley 11 with the two freewheel and centrifugal clutches K1 and K2: Accordingly, the two switchable and non-rotatable pulleys 9 , 11 axially immediately adjacent to one another on the electric machine shaft 1 arranged. A basic body 12th the switchable pulley 9 is with the radial interposition of the overrunning clutch K2 on the electric machine shaft 1 arranged. As from the 4th and 5 As can be seen, the centrifugal clutch K2 has a total of three centrifugal force elements which can be subjected to centrifugal force and which are arranged uniformly distributed around the circumference 15th on that between one in the 4th and 5 shown rest position and one in the 6th and 7th Locked position shown are adjustable. The basic body 12th the switchable pulley 9 is in the 4th with a diameter-reduced support ring 17th uniform material and elongated in one piece. The support ring 17th the switchable pulley 9 protrudes into an installation space 19th the non-rotating pulley 11 a. In the 1 is the installation space 19th between a radially outer ring of grooves 21st , a radially inner hub portion 23 and a connecting flange 25th the non-rotating pulley 11 arranged that the hub portion 23 with the radially outer ring of grooves 21st connects.

In der 5 ist jedes der Fliehkraftelemente 15 in einem radial ausgerichteten Führungskanal 27 radial verstellbar geführt. Der jeweilige Führungskanal 27 ist im Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 axial stirnseitig offen ausgebildet. In dem, in der 4 gezeigten Zusammenbauzustand ist die axial offene Stirnseite des jeweiligen Führungskanals 27 vom Verbindungsflansch 25 der drehfesten Riemenscheibe 11 geschlossen, so dass eine betriebssichere Linearführung der Fliehkraftelemente 15 gewährleistet ist.In the 5 is each of the centrifugal elements 15th in a radially aligned guide channel 27 guided radially adjustable. The respective guide channel 27 is in the support ring 17th the switchable pulley 9 axially open at the front. In the, in the 4th The assembly state shown is the axially open end face of the respective guide channel 27 from the connecting flange 25th the non-rotating pulley 11 closed, so that a reliable linear guide of the centrifugal force elements 15th is guaranteed.

Gemäß der 5 ist am Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 eine Gegenkontur 29 ausgebildet. Diese wirkt bei einer Fliehkraftbeaufschlagung mit einer (in der 5 gestrichelt angedeuteten Formschlußkontur 16 des jeweils zugeordneten Fliehkraftelements 15 zusammen. In der in der 5 gezeigten Ruheposition ist zwischen dem Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 und dem Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 ein radialer Freiraum 31 ausgebildet. Bei einer Fliehkraftbeaufschlagung (6 und 7) kann das jeweilige Fliehkraftelement 15 unter Aufbrauch des radialen Freiraums 31 bis in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 ausgebildeten Gegenkontur 29 kommen. In dem radialen Freiraum 31 ist eine Ringfeder 33 angeordnet, die gemäß der 8 mit einer vordefinierten Federkraft F1 auf den Tragring-Außenumfang aufgespannt ist und in einer Ruhelage (5) die Fliehkraftelemente 15 in ihrer Ruheposition hält.According to the 5 is on the inner circumference of the ring of grooves 21st the non-rotating pulley 11 a counter contour 29 educated. When subjected to centrifugal force, this acts with a (in the 5 form-fitting contour indicated by dashed lines 16 of the respectively assigned centrifugal force element 15th together. In the in the 5 The rest position shown is between the support ring 17th the switchable pulley 9 and the inner circumference of the ring of grooves 21st the non-rotating pulley 11 a radial free space 31 educated. With a centrifugal force ( 6th and 7th ) can the respective centrifugal element 15th using up the radial free space 31 until it is in engagement with the one on the inner circumference of the ring of grooves 21st the non-rotating pulley 11 trained counter contour 29 come. In the radial space 31 is a ring spring 33 arranged according to the 8th is stretched with a predefined spring force F1 on the outer circumference of the support ring and in a rest position ( 5 ) the centrifugal elements 15th in their resting position.

Sowohl am Tragring-Außenumfang als auch an der radial äußeren Seite der Fliehkraftelemente 15 sind Federrillen 35 ausgebildet, in der die Ringfeder 33 angeordnet ist.Both on the outer circumference of the support ring and on the radially outer side of the centrifugal force elements 15th are spring grooves 35 formed in which the ring spring 33 is arranged.

Bei einer sehr großen Fliehkraftbelastung kann die Ringfeder 33 vom Tragring-Außenumfang nach radial außen abheben. Um in diesem Fall eine einwandfreie Ringfeder-Positionierung aufrechtzuerhalten, ist in der 4 oder 6 am Innenumfang des Rillenkranzes 21 eine umlaufende Federrille 37 ausgebildet. Die bei sehr starker Fliehkrafteinwirkung vom Tragring-Innenumfang abhebende Ringfeder 33 kann daher nach radial außen bis in die am Innenumfang des Rillenkranzes 21 gebildete Federrille 37 einfahren.If the centrifugal force is very high, the ring spring 33 Lift off radially outward from the outer circumference of the support ring. In order to maintain correct ring spring positioning in this case, the 4th or 6th on the inner circumference of the ring of grooves 21st a circumferential spring groove 37 educated. The ring spring lifts off the inner circumference of the support ring when there is a very strong centrifugal force 33 can therefore radially outward up to the inner circumference of the ring of grooves 21st formed spring groove 37 drive in.

Wie aus dem Federkraft-Drehzahl-Diagramm der 8 hervorgeht, ist die Ringfeder 33 mit der vordefinierten Federkraft F1 auf dem Tragring-Außenumfang aufgespannt, deren Wert beispielhaft bei ca. 750 N liegt. Bei einer Fliehkrafteinwirkung (das heißt im Generatorbetrieb GB) drücken die Fliehkraftelemente 15 nach radial außen bis Erreichen der Sperrposition ( 6 oder 7). Dies führt zu einer Dehnung der Ringfeder 33, und zwar unter Aufbau der Federkraft bis auf einen Wert von F2, der in der 8 bei beispielhaft ca. 1200 N liegt. In der 8 setzt die Fliehkraftwirkung auf die Fliehkraftelemente 15 bei einer Drehzahl der schaltbaren Riemenscheibe 9 von beispielhaft ca. 270 min-1 ein. Mit dem Erreichen einer Drehzahl von beispielhaft ca. 330 min-1 sind die Fliehkraftelemente 15 bis in ihrer Sperrposition verlagert.As from the spring force-speed diagram of the 8th is the ring spring 33 clamped with the predefined spring force F1 on the outer circumference of the support ring, the value of which is approximately 750 N as an example. In the event of centrifugal force (i.e. in GB generator operation), the centrifugal force elements press 15th radially outwards until reaching the locking position ( 6th or 7th ). This leads to a stretching of the ring spring 33 , while building up the spring force up to a value of F2, which is in the 8th is approximately 1200 N by way of example. In the 8th sets the effect of centrifugal force on the centrifugal force elements 15th at one speed of the switchable pulley 9 of approximately 270 min -1 as an example. When a speed of approximately 330 min -1 is reached , the centrifugal force elements are 15th relocated to their locked position.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
Elektromaschinen-WelleElectric machine shaft
33
Aggregate-WelleAggregates shaft
55
Brennkraftmaschinen-WelleInternal combustion engine shaft
77th
brennkraftmaschinenseitige RiemenscheibeInternal combustion engine-side pulley
99
schaltbare Riemenscheibe der Elektromaschinen-Welleswitchable pulley of the electric machine shaft
1111
drehfeste Riemenscheibe der Elektromaschinen-Wellenon-rotating pulley of the electric machine shaft
1212
Grundkörper der schaltbaren RiemenscheibeBasic body of the switchable pulley
1313
aggregateseitige Riemenscheibeunit-side pulley
1515th
FliehkraftelementeCentrifugal elements
1616
Formschlußkontur des jeweiligen FliehkraftelementsForm-fitting contour of the respective centrifugal force element
1717th
TragringSupport ring
1919th
BauraumInstallation space
2121st
RillenkranzGrooved wreath
2323
NabenabschnittHub section
2525th
VerbindungsflanschConnecting flange
2727
FührungskanalGuide channel
2929
GegenkonturCounter contour
3131
radialer Freiraumradial clearance
3333
RingfederRing spring
35, 3735, 37
FederrillenSpring grooves
3939
Freilauf-AußenseiteFreewheel outside
4040
DrehlagerPivot bearing
4141
KlemmelementeClamping elements
4242
DrehlagerPivot bearing
4343
Freilauf-InnenseiteFreewheel inside
BKMBKM
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
RSGRSG
ElektromaschineElectric machine
mKKmKK
mechanischer Klimakompressormechanical air conditioning compressor
RBKM R BKM
Brennkraftmaschinen-RiementriebInternal combustion engine belt drive
RmKK R mKK
Aggregate-RiementriebUnit belt drive
A1A1
erste Antriebsdrehrichtungfirst drive direction of rotation
A2A2
zweite Antriebsdrehrichtungsecond drive direction of rotation
L1, L2, L3, L4, L5L1, L2, L3, L4, L5
LastpfadeLoad paths

Claims (9)

Riemenscheibenanordnung mit einer Elektromaschine (RSG) mit einer Elektromaschinen-Welle (1), die über einen Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (5) trieblich verbindbar ist, und über einen Aggregate-Riementrieb (RmKK) mit einem Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor (mKK), trieblich verbindbar ist, wobei auf der Elektromaschinen-Welle (1) eine schaltbare Riemenscheibe (9), die Bestandteil des Brennkraftmaschinen-Riementriebs (RBKM) ist, und eine drehfeste Riemenscheibe (11) angeordnet ist, die Bestandteil des Aggregate-Riementriebs (RmKK) ist, wobei die schaltbare Riemenscheibe (9) über eine Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten (MB1, MB2, GB) momentenübertragend mit der Elektromaschinen-Welle (1) koppelbar oder davon entkoppelbar ist, wobei in einer ersten Motorbetriebsart (MB1) an der Kupplungseinrichtung eine Leistungsverzweigung erfolgt, bei der ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment in einen Lastpfad (L1) von der Elektromaschinen-Welle (1) in Richtung Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) und in einen Lastpfad (L2) von der Elektromaschinen-Welle (1) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (RmKK) aufgeteilt ist, und wobei in einer zweiten Motorbetriebsart (MB2) ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment ohne Leistungsverzweigung von der Elektromaschinen-Welle (1) in einem Lastpfad (L5) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (RmKK) übertragbar ist, und zwar bei mittels der Kupplungseinrichtung kräftemäßig von der Elektromaschinen-Welle (1) entkoppelter, schaltbarer Riemenscheibe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Freilaufkupplung (K1) und eine Fliehkraftkupplung (K2) aufweist, und dass die beiden Kupplungen (K1, K2) in Abhängigkeit von der Betriebsart (MB1, MB2, GB) selbsttätig eine Kopplung bzw. Entkopplung zwischen der schaltbaren Riemenscheibe (9) und der Antriebswelle (1) bereitstellen.Belt pulley arrangement with an electric machine (RSG) with an electric machine shaft (1) which can be driveably connected to an internal combustion engine shaft (5) via an internal combustion engine belt drive (R BKM ), and via an assembly belt drive (R mKK ) with a Ancillary unit, in particular a mechanical air conditioning compressor (mKK), can be driven, with a switchable belt pulley (9), which is part of the internal combustion engine belt drive (R BKM ), and a non-rotatable belt pulley (11) being arranged on the electric machine shaft (1) , which is part of the unit belt drive (R mKK ), whereby the switchable belt pulley (9) can be coupled to or decoupled from the electric machine shaft (1) to transmit torque via a coupling device depending on different operating modes (MB1, MB2, GB), wherein in a first engine operating mode (MB1) a power split takes place on the clutch device, in which a from the electric machine (RSG) gene ered drive torque in a load path (L1) from the electric machine shaft (1) in the direction of the internal combustion engine belt drive (R BKM ) and in a load path (L2) from the electric machine shaft (1) in the direction of the unit belt drive (R mKK ) is divided, and in a second motor operating mode (MB2) a drive torque generated by the electric machine (RSG) can be transmitted from the electric machine shaft (1) in a load path (L5) in the direction of the unit belt drive (R mKK ) without power split with a switchable belt pulley (9) decoupled from the electric machine shaft (1) in terms of force by means of the clutch device, characterized in that the clutch device has an overrunning clutch (K1) and a centrifugal clutch (K2), and that the two clutches ( K1, K2), depending on the mode of operation (MB1, MB2, GB), automatically creates a coupling or decoupling between the switchable pulley (9) and the drive shaft (1) place. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Generatorbetriebsart (GB) ein von der Brennkraftmaschine (BKM) generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad (L3) von der Brennkraftmaschine (BKM) über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb (RBKM) zur Elektromaschinen-Welle (1) und weiter zur Elektromaschine (RSG) sowie in einen Lastpfad (L4) von der Elektromaschinen-Welle (1) über den Aggregate-Riementrieb (RmKK) zum Nebenaggregat (mKK) aufgeteilt ist.Pulley arrangement according to Claim 1 , characterized in that in a generator mode (GB) a drive torque generated by the internal combustion engine (BKM) in a load path (L3) from the internal combustion engine (BKM) via the internal combustion engine belt drive (R BKM ) to the electric machine shaft (1) and further to Electric machine (RSG) and a load path (L4) from the electric machine shaft (1) via the unit belt drive (R mKK ) to the auxiliary unit (mKK). Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Motorbetriebsart (MB1) die Freilaufkupplung (K1) drehmomentenübertragend sperrt und die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei ist, dass in der Generatorbetriebsart (GB) die Freilaufkupplung (K1) übertragungsfrei ist und die Fliehkraftkupplung (K2) drehmomentenübertragend sperrt, und/oder dass in der in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) sowohl die Freilaufkupplung (K1) als auch die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei sind, und/oder dass insbesondere die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Freilaufkupplung (K1) in der ersten Motorbetriebsart (MB1) aktiviert ist, und deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb der Elektromaschine (RSG) in einer zur ersten Antriebsdrehrichtung (A1) gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) aktiviert ist, und/oder dass die drehmomentübertragende Sperrfunktion der Fliehkraftkupplung (K2) in der Generatorbetriebsart (GB) aktiviert ist, und deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb der Elektromaschine (RSG) in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) aktiviert ist, und dass insbesondere in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) die Elektromaschine (RSG) in der zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) dreht, in der sowohl in der Freilaufkupplung (K1) als auch in der Fliehkraftkupplung (K2) die Freilauffunktion aktiviert ist, so dass bei stillgelegter Brennkraftmaschine (BKM) die Elektromaschine (RSG) das Nebenaggregat (mKK) unabhängig von der Brennkraftmaschine (BKM) antreibt.Pulley arrangement according to Claim 1 or 2 , characterized in that in the first motor operating mode (MB1) the overrunning clutch (K1) blocks torque-transmitting and the centrifugal clutch (K2) is transmission-free, that in the generator operating mode (GB) the overrunning clutch (K1) is transmission-free and the centrifugal clutch (K2) blocks torque-transmitting , and / or that in the second motor operating mode (MB2) both the overrunning clutch (K1) and the centrifugal clutch (K2) are free of transmission, and / or that in particular the torque-transmitting locking function of the overrunning clutch (K1) in the first motor operating mode (MB1) is activated, and the transmission-free freewheeling function is activated when the electric machine (RSG) is operated in a second driving direction (A2) opposite to the first driving direction of rotation (A1), and / or that the torque-transmitting locking function of the centrifugal clutch (K2) is activated in the generator mode (GB) is, and their transmission-free freewheeling function be is activated in the operation of the electric machine (RSG) in the opposite second drive direction of rotation (A2), and that in particular in the second motor operating mode (MB2) the electric machine (RSG) rotates in the second drive direction of rotation (A2) in which both the overrunning clutch (K1 ) and in the centrifugal clutch (K2) the freewheel function is activated, so that when the internal combustion engine (BKM) is shut down, the electric machine (RSG) drives the auxiliary unit (mKK) independently of the internal combustion engine (BKM). Riemenscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Motorbetriebsart (MB1) und in der Generatorbetriebsart (GB) die Wellen (1, 3, 5) des Nebenaggregats (mKK), der Elektromaschine (RSG) und der Brennkraftmaschine (BKM) in der ersten Antriebsdrehrichtung (A1) drehen, und dass in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) die Brennkraftmaschinen-Welle (5) stillsteht und die Elektromaschinen-Welle (1) sowie die Aggregate-Welle (3) in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) drehen.Pulley arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the first motor operating mode (MB1) and in the generator operating mode (GB) the shafts (1, 3, 5) of the auxiliary unit (mKK), the electric machine (RSG) and the internal combustion engine (BKM ) rotate in the first drive direction of rotation (A1), and that in the second motor operating mode (MB2) the internal combustion engine shaft (5) is stationary and the electric machine shaft (1) and the unit shaft (3) in the opposite second drive direction of rotation (A2 ) rotate. Riemenscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Riemenscheibe (9) unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung (K1) auf der Elektromaschinen-Welle (1) angeordnet ist.Belt pulley arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the switchable belt pulley (9) is arranged on the electric machine shaft (1) with the overrunning clutch (K1) in between. Riemenscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (K2) zumindest ein fliehkraftbeaufschlagbares Fliehkraftelement (15) aufweist, das zwischen einer Ruheposition und einer Sperrposition verstellbar ist, und dass das Fliehkraftelement (15) in der Sperrposition in Eingriff mit einer Gegenkontur (29) der Elektromaschinen-Welle (1) ist, und in der Ruheposition außer Eingriff damit ist.Belt pulley arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the centrifugal clutch (K2) has at least one centrifugal force element (15) which can be acted upon by centrifugal force and which is adjustable between a rest position and a blocking position, and that the centrifugal force element (15) in the blocking position engages a mating contour (29) of the electric machine shaft (1), and is disengaged therefrom in the rest position. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drehfeste Riemenscheibe (11) und die schaltbare Riemenscheibe (9) axial zueinander benachbart auf der Elektromaschinen-Welle (1) angeordnet sind, und dass insbesondere die drehfeste Riemenscheibe (11) einen Bauraum (19) bereitstellt, in dem das Fliehkraftelement (15) der Fliehkraftkupplung (K2) angeordnet ist.Pulley arrangement according to Claim 6 , characterized in that the non-rotatable belt pulley (11) and the switchable belt pulley (9) are arranged axially adjacent to one another on the electric machine shaft (1), and that in particular the non-rotatable belt pulley (11) provides an installation space (19) in which the centrifugal element (15) of the centrifugal clutch (K2) is arranged. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauraum (19) auf der, der schaltbaren Riemenscheibe (9) zugewandten Seite der drehfesten Riemenscheibe (11) ausgebildet ist, und/oder dass der Bauraum (19) zwischen einem radial äußeren Rillenkranz (21), einem radial inneren Nabenabschnitt (23) und einem Verbindungsflansch (25) der drehfesten Riemenscheibe (11) angeordnet ist, der den Nabenabschnitt (23) und den Rillenkranz (21) miteinander verbindet.Pulley arrangement according to Claim 7 , characterized in that the installation space (19) is formed on the side of the non-rotatable belt pulley (11) facing the switchable pulley (9), and / or that the installation space (19) is between a radially outer groove ring (21), a radially inner hub portion (23) and a connecting flange (25) of the rotationally fixed pulley (11) is arranged, which connects the hub portion (23) and the groove ring (21) to one another. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkontur (29) am Innenumfang des Rillenkranzes (21) der drehfesten Riemenscheibe (11) ausgebildet ist, und/oder dass die Fliehkraftkupplung (K2) eine Linearführung aufweist, mittels der das Fliehkraftelement (15) zwischen seiner Ruheposition und seiner Sperrposition verstellbar ist.Pulley arrangement according to Claim 8 , characterized in that the mating contour (29) is formed on the inner circumference of the grooved ring (21) of the non-rotatable pulley (11), and / or that the centrifugal clutch (K2) has a linear guide by means of which the centrifugal element (15) between its rest position and its locked position is adjustable.
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