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Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Nebenaggregatesystem für ein Kraftfahrzeug, umfassend
- - zumindest ein Nebenaggregateantriebsmodul mit einem Gehäuse sowie mit einer im Gehäuse angeordneten Antriebseinheit und einer ersten im Gehäuse ausgebildeten mechanischen Schnittstelle zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebseinheit auf ein angeschlossenes erstes Nebenaggregatemodul und einer als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildeten zweiten im Gehäuse ausgebildeten Schnittstelle zum Austausch von Steuer- und/oder Zustandsinformationen, sowie umfassend
- - zumindest ein an das Nebenaggregateantriebsmodul anschließbares erstes Nebenaggregatemodul mit einem Gehäuse sowie mit einem im Gehäuse angeordneten anzutreibenden Nebenaggregat und mit eingangsseitig einer ersten im Gehäuse ausgebildeten mechanischen Schnittstelle zur mechanischen Kopplung mit ersten mechanischen Schnittstelle des Nebenaggregateantriebsmoduls zur Übertragung der durch die Antriebseinheit erzeugten Antriebskraft auf das Nebenaggregatemodul, derart, dass das Nebenaggregat antreibbar ist, und mit eingangsseitig einer als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildeten zweiten im Gehäuse ausgebildeten Schnittstelle zur Kopplung mit der zweiten Schnittstelle des Nebenaggregateantriebsmoduls zur Übertragung von Energie und/oder zum Austausch von Steuer- und Zustandsinformationen.
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Antriebe von Nebenaggregaten in Kraftfahrzeugen sind bereits hinlänglich bekannt. Jedes Nebenaggregat benötigt einen Antrieb. Leistungshungrige Hilfsantriebe werden, wenn möglich, über eine Kupplung mit dem Fahrzeugantrieb verbunden. Kleinere Nebenaggregate werden zumeist mit einem passenden Elektromotor ausgestattet.
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In der
DE 100 11 343 A1 ist eine Antriebsvorrichtung für wenigstens ein Nebenaggregat beschrieben, mit einer eine Antriebswelle mit einer Fahrantriebsseite aufweisenden Antriebsmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine, wobei das Nebenaggregat einer ersten Kupplung nachgeordnet ist und durch zumindest ein der Fahrantriebsseite der Antriebswelle nachgeordnetes Getriebeelement antreibbar ist. Die Antriebsvorrichtung weist dabei eine elektrische Maschine mit einem Rotor und einem Stator zwischen der ersten Kupplung und einem Fahrgetriebe auf.
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In der
DE 42 38 998 A1 wird ein hydrostatischer Antrieb für ein Kühlergebläse und für einen Elektrogenerator in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Der Antrieb weist eine von dessen Brennkraftmaschine angetriebene LS-Verstellpumpe und je einen in parallelen Kreisen liegenden Hydromotor zum Antreiben des Kühlergebläses und des Elektrogenerators auf.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modular aufgebautes Nebenaggregatesystem bereitzustellen, bei dem die Anzahl der erforderlichen Antriebe möglichst reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein modulares Nebenaggregatesystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein erfindungsgemäßes modulares Nebenaggregatesystem umfasst:
- - zumindest ein Nebenaggregateantriebsmodul mit einem Gehäuse sowie mit einer im Gehäuse angeordneten Antriebseinheit und einer ersten im Gehäuse ausgebildeten mechanischen Schnittstelle zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebseinheit auf ein angeschlossenes erstes Nebenaggregatemodul und einer als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildeten zweiten im Gehäuse ausgebildeten Schnittstelle zur Übertragung von Energie und/oder zum Austausch von Steuer- und/oder Zustandsinformationen, sowie umfassend
- - zumindest ein an das Nebenaggregateantriebsmodul anschließbares erstes Nebenaggregatemodul mit einem Gehäuse sowie mit einem im Gehäuse angeordneten anzutreibenden Nebenaggregat und mit eingangsseitig einer ersten im Gehäuse ausgebildeten mechanischen Schnittstelle zur mechanischen Kopplung mit der ersten mechanischen Schnittstelle des Nebenaggregateantriebsmoduls zur Übertragung der durch die Antriebseinheit erzeugten Antriebskraft auf das Nebenaggregatemodul, derart, dass das Nebenaggregat antreibbar ist, und mit eingangsseitig einer als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildeten zweiten im Gehäuse ausgebildeten Schnittstelle zur Kopplung mit der zweiten Schnittstelle des Nebenaggregateantriebsmoduls,
wobei das erste Nebenaggregatemodul ausgangsseitig jeweils eine weitere im Gehäuse ausgebildete mechanische Schnittstelle und eine als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildete Schnittstelle aufweist, und das ein zweites Nebenaggregatemodul mit einem Gehäuse vorgesehen ist, welches zur Kopplung an das erste Nebenaggregatemodul zumindest eingangsseitig im Hinblick auf seine mechanische Schnittstelle und seine als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildete Schnittstelle analog zu den eingangsseitig ausgebildeten Schnittstellen, des ersten Nebenaggregatemoduls und korrespondierend zu den ausgangsseitig ausgebildeten Schnittstellen, des ersten Nebenaggregatemoduls ausgebildet ist.
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Hierdurch wird der Vorteil erzielt, dass durch ein modular aufgebautes Nebenaggegatesystem mit nur einem Antrieb bzw. nur einem Nebenaggregateantriebsmodul unterschiedliche Nebenaggregate über standardisierte Schnittstellen mit dem zentralen Nebenaggregateantriebsmodul koppelbar und betreibbar sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinheit des Nebenaggregateantriebsmoduls als Elektromotor ausgebildet ist, wodurch auf einfache Weise, das ohnehin in einem Kraftfahrzeug vorhandene elektrische Bordnetz genutzt werden kann. Besonders vorteilhaft ist diese Ausführungsform für Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb.
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Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die zweite, im Gehäuse ausgebildete Schnittstelle zur Übertragung von Energie und/oder zum Austausch von Steuer- und/oder Zustandsinformationen als Schnittstelle zur Übertragung von elektrischer Energie und/oder zum Austausch von elektronischen Daten bzw. Informationen ausgebildet ist. Hierdurch kann das neuartige modulare Nebenaggregatesystem auf einfache Weise in das bestehende elektrische Bord- und Kommunikationsnetz per eingebunden werden. Zum Datenaustausch können die Module einfach an ein vorhandenes Bussystem angeschlossen werden.
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Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Schnittstellen der Nebenaggregatemodule, derart ausgebildet und angeordnet sind, dass die Nebenaggregatemodule, in beliebiger Reihenfolge mit dem Nebenaggregateantriebsmodul verbindbar sind, wodurch eine hohe Flexibilität des Systems gewährleistet ist.
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Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Gehäuse des Nebenaggregateantriebsmoduls sowie der Nebenaggregatemodule miteinander korrespondierende kraft- und/oder formschlüssige Verbindermittel zur mechanischen Verbindung der Gehäuse aufweisen. Hierdurch lässt sich insbesondere der Wirkung erzielen, dass nach einer Art Baukastenprinzip mehrere kleinere Einzelgehäuse bzw- -module zu einer baulichen Gesamtanordnung verbunden und im Fahrzeug untergebracht werden können.
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Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass jedes der Nebenaggregatemodule, zwischen seiner eingangsseitig und seiner ausgangsseitig ausgebildeten mechanischen Schnittstelle ein schaltbares Kupplungselement aufweist, um die eingangsseitig anliegende Antriebskraft auf ihren Ausgang durchzuschalten, wobei vor dem Kupplungselement ein Getriebeelement für die Weiterleitung der Antriebskraft an das interne Nebenaggregat, angeordnet ist. Hierdurch wird auf konstruktiv einfache Weise der Antrieb des internen Nebenaggregats sichergestellt als auch eine Durchschaltung der Antriebskraft an ein nachgeschaltetes weiteres Nebenaggregatemodul gewährleistet.
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In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass jedes der Nebenaggregatemodule, einen Hubmagnet zur Betätigung des Kupplungselements ausweist, wodurch eine energieeffiziente und bauraumoptimierte Lösung für einen Schaltmechanismus zur Betätigung der internen Schaltkupplung bereitgestellt ist.
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Zentrale Merkmale der Erfindung sind:
- • Ein Motor treibt mehrere Nebenaggregate an.
- • Die Nebenaggregate befinden sich in modularen Gehäusen, deren Schnittstellen so zueinander ausgebildet sind, dass sie mit Vorteil in beliebiger Reihenfolge mit dem Antrieb verbunden werden können. Die Schnittstelle umfasst die mechanische Verbindung der Gehäuse und des Antriebs sowie die kommunikative bzw. elektrische Verbindung.
- • Die Energie des Antriebs wird mechanisch, bevorzugt über eine Welle, übertragen. Alternativ kann die Energie auch über ein Medium, beispielsweise Öl oder Luft übertragen werden.
- • Die Nebenaggregate werden über Kupplungselemente mit dem Antrieb verbunden. Mit der Ansteuerung ist ein bedarfsgerechter Betrieb der Nebenaggregate möglich.
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Beispielsweise ist ein Motor (Antriebseinheit), bevorzugt ein Elektromotor über eine mechanische und eine elektrische Schnittstelle mit einem Nebenaggregat, beispielsweise mit der Klimaanlage, Kraftstoffpumpe oder Scheibenreinigungswasserpumpe, verbunden. Dabei werden die Gehäuse von Motor und Nebenaggregat im Besonderen über Schrauben oder Rastnasen miteinander verbunden. Das Nebenaggregat kann über eine kleine, einfache Kupplung, besonders über eine vereinfachte Synchronisation für Getriebe mit der Antriebswelle verbunden und angetrieben werden. Ein Hubmagnet dient der Ansteuerung der Kupplung. Die Ansteuerung der Nebenaggregate, besonders deren Kopplung, wird über eine elektrische Schnittstelle realisiert. Die Verbindungspunkte zur Befestigung der Gehäuse, für den mechanischen Antrieb und die Elektrik wiederholen sich auf der anderen Seite eines Moduls, so dass beliebig viele Nebenaggregate kombiniert und mit einem Motor angetrieben werden können. Dadurch wird nur eine Motorenansteuerung und eine Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle, zum Beispiel am CAN-Bus, benötigt.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 ein Nebenaggregatesystem mit einem Nebenaggregateantriebsmodul und einem zu betreibenden Nebenaggregat eines Nebenaggregatemoduls in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, in einem entkoppelten Zustand der Module, und
- 2 ein Nebenaggregatesystem mit einem Nebenaggregateantriebsmodul und mit einem ersten zu betreibenden Nebenaggregat eines ersten Nebenaggregatemoduls und mit einem zweiten zu betreibenden Nebenaggregat eines zweiten Nebenaggregatemoduls in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, in einem gekoppelten Zustand der Einzelmodule.
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1 zeigt ein Nebenaggregatesystem 1, umfassend ein Nebenaggregateantriebsmodul 2 mit einer Antriebseinheit 200 sowie ein erstes Nebenaggregatemodul 3 mit einem ersten anzutreibenden Nebenaggregat 300 in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Dabei sind die Einzelmodule in einem entkoppelten Zustand dargestellt. Die Figur zeigt ein modulares Nebenaggregatesystem 1 für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Nebenaggregateantriebsmodul 2 mit einem Gehäuse 20 sowie mit einer im Gehäuse 20 angeordneten als Elektromotor ausgebildeten Antriebseinheit 200 und einer ersten im Gehäuse 20 ausgebildeten mechanischen Schnittstelle 21 zur Übertragung der Antriebskraft von der Antriebseinheit 200 auf ein angeschlossenes erstes Nebenaggregatemodul 3 und einer als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildeten zweiten im Gehäuse 20 ausgebildeten Schnittstelle 22 zur elektrischen Energieversorgung des Elektromotors und zum Austausch von Steuer- und Zustandsinformationen. Dabei ist die mechanische Schnittstelle als freies Ende einer angetriebenen Welle, mit einem entsprechenden Koppelabschnitt zur Ankopplung eines Nebenaggregatemoduls 3, ausgebildet.
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Ferner ist ein an das Nebenaggregateantriebsmodul 2 anschließbares erstes Nebenaggregatemodul 3 dargestellt. Das Nebenaggregatemodul 3 umfasst ein Gehäuse 30 sowie ein im Gehäuse 30 angeordnetes anzutreibendes Nebenaggregat 300 und weist ferner eingangsseitig eine erste im Gehäuse 30 ausgebildete mechanische Schnittstelle 31 zur mechanischen Kopplung mit ersten mechanischen Schnittstelle 21 des Nebenaggregateantriebsmoduls 2 zur Übertragung der durch die Antriebseinheit 200 erzeugten Antriebskraft auf das Nebenaggregatemodul 3 auf, derart, dass das Nebenaggregat 300 antreibbar ist. Darüber hinaus ist eingangsseitig eine als Versorgungs-/Kommunikationsschnittelle ausgebildete zweite im Gehäuse 30 ausgebildete Schnittstelle 32 zur Kopplung mit der zweiten Schnittstelle 22 des Nebenaggregateantriebsmoduls 2 zum Zwecke der Energieversorgung und zum Austausch von Steuer- und Zustandsinformationen vorgesehen. Das erste Nebenaggregatemodul 3 weist ausgangsseitig zur Ankopplung eines weiteren Nebenaggregatemoduls 4 (s. 2) jeweils eine weitere im Gehäuse 30 ausgebildete mechanische Schnittstelle 33 und eine als Versorgungs-/Kommunikationsschnittstelle ausgebildete Schnittstelle 34 auf. Dabei ist im dargestellten Ausführungsbeispiel die mechanische Schnittstelle über ein lösbares Deckelteil verschlossen. Jedes der Nebenaggregatemodule 3, 4 weist zwischen seiner eingangsseitig und seiner ausgangsseitig ausgebildeten mechanischen Schnittstelle 31, 33; 41, 43 ein schaltbares Kupplungselement 5 auf, um die eingangsseitig anliegende Antriebskraft auf ihren Ausgang durchzuschalten. Dabei ist vor dem Kupplungselement 5 ein Getriebeelement 6 für die Weiterleitung der Antriebskraft an das interne Nebenaggregat 300, 400 angeordnet. Zur Betätigung des Kupplungselements 5 weist jedes der Nebenaggregatemodule 3, 4 einen Hubmagnet 7 auf.
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2 zeigt ein Nebenaggregatesystem 1 mit einem Nebenaggregateantriebsmodul 2 und mit einem ersten zu betreibenden Nebenaggregat 300 eines ersten Nebenaggregatemoduls 3 und mit einem zweiten zu betreibenden Nebenaggregat 400 eines zweiten Nebenaggregatemoduls 4 in einer möglichen Ausführungsform gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung, in einem gekoppelten Zustand der Einzelmodule. Im Unterschied zur Darstellung in 1 sind alle Einzelmodule 2, 3, 4 miteinander gekoppelt - also mechanisch über die mechanischen Schnittstellen 21, 31; 33, 42 als auch elektrisch über die elektrischen Schnittstellen 22, 32; 34, 42 miteinander verbunden. Das zweite Nebenaggregatemodul 4 ist analog zum ersten Nebenaggregatemodul 3 ausgebildet weist ebenso ein Gehäuse 40 auf, welches zur Kopplung an das erste Nebenaggregatemodul 3 zumindest eingangsseitig im Hinblick auf seine mechanische Schnittstelle 41 und seine als Versorgungs-/Kommunikationsschnittstelle ausgebildete Schnittstelle 42 analog zu den eingangsseitig ausgebildeten Schnittstellen 31, 32 des ersten Nebenaggregatemoduls 3 und korrespondierend zu den ausgangsseitig ausgebildeten Schnittstellen 33, 34 des ersten Nebenaggregatemoduls 3 ausgebildet ist.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung ‚erste‘ und ‚zweite‘ Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Nebenaggregatesystem
- 2
- Nebenaggregateantriebsmodul
- 20
- Gehäuse
- 21
- erste, mechanische Schnittstelle
- 22
- zweite, als Versorgungs-/Kommunikationsschnittstelle ausgebildete Schnittstelle
- 200
- Antriebseinheit
- 3
- erstes Nebenaggregatemodul
- 30
- Gehäuse
- 31
- mechanische Schnittstelle (eingangsseitig)
- 32
- (Versorgungs-/Kommunikations-)Schnittstelle (eingangsseitig)
- 33
- mechanische Schnittstelle (ausgangsseitig)
- 34
- (Versorgungs-/Kommunikations-)Schnittstelle (ausgansseitig)
- 300
- Nebenaggregat
- 4
- zweites Nebenaggregatemodul
- 40
- Gehäuse
- 41
- mechanische Schnittstelle (eingangsseitig)
- 42
- (Versorgungs-/Kommunikations-)Schnittstelle (eingangsseitig)
- 43
- mechanische Schnittstelle (ausgangsseitig)
- 44
- (Versorgungs-/Kommunikations-)Schnittstelle (ausgansseitig)
- 5
- Kupplungselement
- 6
- Getriebeelement
- 7
- Hubmagnet
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10011343 A1 [0003]
- DE 4238998 A1 [0004]
