-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
-
Nicht zutreffend.
-
ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
-
Nicht zutreffend.
-
GEBIET DER OFFENBARUNG
-
Diese Offenbarung bezieht sich auf Antriebssysteme für Arbeitsfahrzeuge, einschließlich Anordnungen zum Starten mechanischer Antriebsausrüstung und zum Erzeugen elektrischer Leistung daraus.
-
HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
-
Arbeitsfahrzeuge, wie sie beispielsweise in der Land-, Bau- und Forstwirtschaft eingesetzt werden, und andere konventionelle Fahrzeuge können von einem Verbrennungsmotor (z. B. einem Dieselmotor) angetrieben werden, obwohl es immer häufiger vorkommt, dass gemischte Energiequellen (z. B. Motoren und Elektromotoren) eingesetzt werden. In jedem Fall bleiben Motoren die primären Leistungsquellen von Arbeitsfahrzeugen und erfordern mechanische Eingaben von einem Anlasser, um eine Drehung der Kurbelwelle und eine Hin- und Herbewegung der Kolben in den Zylindern einzuleiten. Die Drehmomentanforderungen zum Starten eines Motors sind hoch, insbesondere bei großen Dieselmotoren, wie sie in Schwerlastmaschinen üblich sind.
-
Arbeitsfahrzeuge beinhalten zusätzlich Teilsysteme, die elektrische Energie benötigen. Um diese Teilsysteme des Arbeitsfahrzeugs mit Strom zu versorgen, kann ein Teil der Motorleistung mithilfe einer Lichtmaschine oder eines Generators genutzt werden, um Gleich- oder Wechselstrom zu erzeugen. Die Batterie des Arbeitsfahrzeugs wird dann durch Invertieren des Stroms aus der Lichtmaschine geladen. Üblicherweise koppelt ein Riemen, direkt oder gewunden, eine Abtriebswelle des Motors an die Lichtmaschine, um den Wechselstrom zu erzeugen. Drehmomentanforderungen zur Stromerzeugung aus dem laufenden Motor sind wesentlich geringer als beim Start des Motors. Um Leistung zwischen dem Motor und der Batterie angemessen zu übertragen, um sowohl den Motor zu starten als auch elektrische Energie zu erzeugen, sind typischerweise eine Reihe von verschiedenen Komponenten und Vorrichtungen erforderlich, wodurch Probleme in Bezug auf Größe, Kosten und Komplexität entstehen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
-
Diese Offenbarung stellt eine kombinierte Motoranlasser- und elektrische Stromgeneratorvorrichtung mit einem integrierten Getriebe bereit, wie es in Arbeitsfahrzeugen zum Motorkaltstart und zum Erzeugen von elektrischer Energie verwendet werden kann, wodurch in beiden Fällen der Zweck eines Motoranlassers und einer Lichtmaschine mit robusterer Kraftübertragung zu und von dem Motor erfüllt wird.
-
In einem Aspekt sieht die Offenbarung eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor vor, der eine elektrische Maschine und einen bidirektionalen Zahnradsatz beinhaltet. Der Zahnradsatz ist so konfiguriert, dass er die Dreheingabe von der elektrischen Maschine und des Motors empfängt und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung koppelt. In der ersten Kraftflussrichtung bewirkt der Zahnradsatz ein erstes Übersetzungsverhältnis, und in der zweiten Kraftflussrichtung bewirkt der Zahnradsatz ein zweites Übersetzungsverhältnis. In der ersten Kraftflussrichtung empfängt der Zahnradsatz die Eingangskraft von der elektrischen Maschine in einer ersten Taktrichtung und gibt die Kraft an den Motor in einer zweiten Taktrichtung entgegen der ersten Taktrichtung ab. In der zweiten Kraftflussrichtung erfolgt die Eingangskraft vom Motor in die zweite Taktrichtung und die Ausgangskraft zur elektrischen Maschine in die zweite Taktrichtung.
-
In einem weiteren Aspekt stellt die Offenbarung eine Antriebsstranganordnung mit einem Motor, einer Riemen- und Riemenscheibenanordnung und eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung einschließlich einer elektrischen Maschine und eines bidirektionalen Zahnradsatzes dar. Der Zahnradsatz ist so konfiguriert, dass er die Dreheingabe von der elektrischen Maschine über die Riemen- und Riemenscheibenanordnung empfängt und eine Dreheingabe des Motors empfängt. Der Zahnradsatz koppelt die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung, wobei in der ersten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz ein erstes Übersetzungsverhältnis und in der zweiten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz ein zweites Übersetzungsverhältnis bewirkt. In der ersten Kraftflussrichtung wird die Eingangskraft von der Riemen- und Riemenscheibenanordnung in einer ersten Taktrichtung empfangen und die Ausgangskraft an den Motor erfolgt in einer zweiten Taktrichtung entgegen der ersten Taktrichtung. In der zweiten Kraftflussrichtung erfolgt die Eingangskraft vom Motor in die zweite Taktrichtung und die Ausgangskraft für die Riemen- und Riemenscheibenanordnung in die zweite Taktrichtung.
-
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
-
Figurenliste
-
- 1 ist eine schematische Seitenansicht eines beispielhaften Arbeitsfahrzeugs in Form eines landwirtschaftlichen Traktors, in dem die offenbarte integrierte Anlassergeneratorvorrichtung verwendet werden kann;
- 2 ist eine vereinfachte isometrische Teilansicht eines Motors des Arbeitsfahrzeugs von 1, die eine beispielhafte Montagestelle für eine beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung zeigt;
- 3 ist eine schematische Darstellung eines Abschnitts einer Kraftübertragungsbaugruppe des Arbeitsfahrzeugs von 1 mit einer beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung;
- 4 ist eine Querschnittsansicht einer Kraftübertragungsbaugruppe der beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung, die in dem Arbeitsfahrzeug von 1 implementiert sein kann;
- 5 ist eine partielle isometrische Endansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 4 für die beispielhafte Anlassergeneratorvorrichtung;
- 6A ist eine Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 4, die eine schematische Darstellung eines Kraftflusspfads in einem Motorstartmodus der exemplarischen Anlassergeneratorvorrichtung darstellt;
- 6B ist eine Teilschnittansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 6A, die den Kraftflusspfad im Motorstartmodus der exemplarischen Anlassergeneratorvorrichtung darstellt;
- 7A ist eine Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 4, die eine schematische Darstellung eines Kraftübertragungspfads in einem Erzeugungsmodus der beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung darstellt; und
- 7B ist eine Teilschnittansicht der Kraftübertragungsbaugruppe von 7A, die den Kraftübertragungspfad im Erzeugungsmodus der beispielhaften Anlassergeneratorvorrichtung darstellt.
-
Gleiche Bezugssymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Nachfolgend werden eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen der offenbarten Anlassergeneratorvorrichtung beschrieben, wie in den begleitenden Figuren der vorstehend kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten auf dem Gebiet in Betracht gezogen werden.
-
Wie hierin verwendet, bezeichnen Listen mit Elementen, die durch konjunktive Ausdrücke (z. B. „und“) getrennt sind und denen auch der Ausdruck „eines oder mehrere von“ oder „mindestens eines von“ vorangestellt ist, Konfigurationen oder Anordnungen, die möglicherweise einzelne Elemente der Liste oder eine Kombination davon beinhalten. Zum Beispiel zeigt „mindestens eines von A, B und C“ oder „eines oder mehrere von A, B und C“ die Möglichkeiten von nur A, nur B, nur C oder einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr von A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B, und C) an.
-
Wie hier verwendet, bezieht sich der Begriff „axial“ auf eine Abmessung, die prinzipiell parallel zu einer Drehachse, einer Symmetrieachse oder einer Mittellinie einer Komponente oder mehrerer Komponenten verläuft. So kann sich beispielsweise in einem Zylinder oder einer Scheibe mit Mittellinie und gegenüberliegenden, im Allgemeinen runden Enden oder Flächen die „axiale“ Abmessung auf die Abmessung beziehen, die sich prinzipiell parallel zur Mittellinie zwischen den gegenüberliegenden Enden oder Flächen erstreckt. In bestimmten Fällen kann der Begriff „axial“ in Bezug auf Komponenten verwendet werden, die nicht zylindrisch (oder anderweitig radialsymmetrisch) sind. So kann beispielsweise die „axiale“ Abmessung für ein rechteckiges Gehäuse mit einer rotierenden Welle als eine Abmessung betrachtet werden, die prinzipiell parallel zur Drehachse der Welle verläuft. Darüber hinaus kann sich der hierin verwendete Begriff „radial“ auf eine Dimension oder eine Beziehung von Komponenten hinsichtlich einer Linie beziehen, die sich nach außen von einer gemeinsamen Mittellinie, Achse oder einer ähnlichen Bezugnahme erstreckt, zum Beispiel in einer Ebene eines Zylinders oder einer Scheibe, die senkrecht zu der Mittellinie oder Achse ist. In bestimmten Fällen können Komponenten als „radial“ ausgerichtet angesehen werden, obwohl eine oder beide Komponenten nicht zylindrisch (oder anderweitig radial symmetrisch) sind. Ferner können die Begriffe „axial“ und „radial“ (und beliebige Ableitungen) Richtungsbeziehungen umfassen, die nicht genau auf die wahren axialen und radialen Abmessungen ausgerichtet sind (z. B. schräg dazu), vorausgesetzt, dass die Beziehung vorwiegend in der jeweiligen nominalen axialen oder radialen Abmessung ist.
-
Viele herkömmliche Fahrzeugantriebssysteme beinhalten einen Verbrennungsmotor und/oder eine oder mehrere Batterien (oder eine andere chemische Leistungsquelle), die verschiedene Komponenten und Teilsysteme des Fahrzeugs mit Strom versorgen. In bestimmten Elektrofahrzeugen treibt eine Gruppe von Batterien das gesamte Fahrzeug einschließlich der Antriebsräder an, um Bewegung auf das Fahrzeug zu übertragen. Bei Hybrid-Gas- und Elektrofahrzeugen kann die Antriebskraft zwischen Motor- und Elektromotorleistung wechseln oder die Motorleistung kann durch Elektromotorleistung ergänzt werden. In noch anderen herkömmlichen Fahrzeugen wird das elektrische Antriebssystem verwendet, um das Anlassen des Motors einzuleiten und die nicht angetriebenen elektrischen Systeme des Fahrzeugs zu betreiben. In letzterem Fall weist das Fahrzeug typischerweise einen Anlassermotor auf, der von der Fahrzeugbatterie angetrieben wird, um die Motorkurbelwelle zu drehen und somit die Kolben innerhalb der Zylinder zu bewegen. Einige Motoren (z. B. Dieselmotoren) lösen die Verbrennung durch Verdichtung des Kraftstoffs aus, während andere Motoren auf einen Funkengenerator (z. B. eine Zündkerze) angewiesen sind, der von der Batterie angetrieben wird. Sobald der Motor in Betrieb ist, kann das Antriebssystem die Motorleistung entnehmen, um das elektrische System zu betreiben und die Batterie zu laden. Typischerweise wird diese Energiegewinnung mit einer Lichtmaschine oder einer anderen Art von Stromgenerator durchgeführt. Die Lichtmaschine wandelt Wechselstrom (AC) in Gleichstrom (DC) um, der von der Batterie und den elektrischen Fahrzeugkomponenten verwendet werden kann, indem der Wechselstrom durch einen Wechselrichter (z. B. durch einen Diodengleichrichter) geleitet wird. Herkömmliche Lichtmaschinen nutzen Leistung vom Motor, indem sie einen Rotor der Lichtmaschine mit einer Abtriebswelle des Motors (oder einer damit gekoppelten Komponente) koppeln. Historisch wurde dies durch die Verwendung eines speziellen Riemens erreicht, aber in moderneren Fahrzeugen ist die Lichtmaschine eine von mehreren Vorrichtungen, die über einen einzigen „gewundenen“ Riemen an den Motor gekoppelt sind (und somit von diesem angetrieben werden).
-
Bei bestimmten Anwendungen, wie beispielsweise bei bestimmten Schwerlastmaschinen und Arbeitsfahrzeugen, kann es nachteilig sein, einen konventionellen Aufbau mit separaten Anlasser- und Generatorkomponenten zu haben. Solche separaten Komponenten erfordern separate Gehäuse, die eine separate Abdichtung oder Abschirmung gegenüber der Arbeitsumgebung erfordern und/oder separate Positionen innerhalb des begrenzten Raums des Motorraums einnehmen können. Es können auch andere Komplexitäten bei der Auslegung des Motorraums auftreten.
-
Im Folgenden werden eine oder mehrere beispielhafte Implementierungen eines verbesserten Fahrzeugantriebssystems beschrieben, die eine oder mehrere dieser (oder andere) Belange mit herkömmlichen Systemen ansprechen. In einem Aspekt beinhaltet das offenbarte System eine Kombination oder integrierte Vorrichtung, welche die Motoranlassfunktion eines Anlassermotors und die Stromerzeugungsfunktion eines Generators ausführt. Die Vorrichtung wird im Folgenden als integrierte Anlassergeneratorvorrichtung („ISG“ oder „Anlassergenerator“) bezeichnet. Diese Terminologie wird hier zumindest in einigen Implementierungen des Systems verwendet, um für die Art von Strom (d. h. Wechsel- oder Gleichstrom), der durch die Vorrichtung erzeugt wird, diagnostisch zu sein. In einigen Implementierungen kann die Anlassergeneratorvorrichtung dazu dienen, Elektrizität in einer Weise zu erzeugen, die Fachleute auf dem Gebiet als eine „Generator“-Vorrichtung betrachten können, die Gleichstrom direkt erzeugt. Wie jedoch hierin verwendet, soll der Begriff „Generator“ das Erzeugen elektrischen Stroms mit statischer oder wechselnder Polarität (d. h. AC oder DC) bedeuten. Die Stromerzeugungsfunktion ähnelt somit in einem speziellen Fall der Anlassergeneratorvorrichtung der einer herkömmlichen Lichtmaschine und erzeugt Wechselstrom, der anschließend intern oder extern zur Anlassergeneratorvorrichtung zu Gleichstrom gleichgerichtet wird.
-
In bestimmten Ausführungsformen kann die Anlassergeneratorvorrichtung eine direkte mechanische Kraftübertragung an den Motor beinhalten, um die Verwendung von Riemen für diesen Zweck zu vermeiden. So kann beispielsweise die Anlassergeneratorvorrichtung in ihrem Gehäuse eine Kraftübertragungsanordnung mit einem Zahnradsatz beinhalten, der direkt mit einer Abtriebswelle des Motors gekoppelt ist. Der Zahnradsatz kann eine beliebige von verschiedenen Formen annehmen, einschließlich Anordnungen mit ineinandergreifenden Stirnrädern oder anderen Zahnrädern sowie Anordnungen mit einem oder mehreren Planetengetrieben. Große Untersetzungsverhältnisse können durch die Getriebebaugruppe erreicht werden, so dass eine einzelne elektrische Maschine (d. h. Motor oder Generator) verwendet und mit geeigneten Drehzahlen sowohl für den Motorstart als auch für die Stromerzeugung genutzt werden kann. Die direkte Leistungskopplung zwischen der Anlassergeneratorvorrichtung und dem Motor kann die Systemzuverlässigkeit, die Kaltstartleistung und die elektrische Stromerzeugung des Systems erhöhen.
-
Weiterhin kann die Anlassergeneratorvorrichtung in bestimmten Ausführungsformen eine Kraftübertragungsbaugruppe aufweisen, die automatisch und/oder selektiv Gänge (d. h. zwischen Kraftflusspfaden mit unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen schaltet) entsprechend der Richtung, in der das Drehmoment auf den oder von dem Zahnradsatz aufgebracht wird. So kann beispielsweise die Getriebebaugruppe eine oder mehrere passive Eingriffskomponenten beinhalten, die beim Fahren in eine bestimmte Richtung automatisch eingreifen, und/oder eine oder mehrere aktive Eingriffskomponenten, welche die Anweisung erhalten, beim Fahren in eine andere Richtung einzugreifen. So können beispielsweise passive Eingriffskomponenten, wie beispielsweise eine Einwegkupplung (z. B. eine Rollen- oder Freilaufkupplung), verwendet werden, um eine Kraftübertragung über einen Kraftflusspfad in der Anfahrrichtung des Motors zu bewirken; und eine aktive Eingriffskomponente, wie z. B. eine Reibungskupplung, kann verwendet werden, um eine Kraftübertragung über einen weiteren Kraftflusspfad in der Richtung der elektrischen Energieerzeugung zu bewirken. Auf diese Weise können bidirektionale oder andere Kupplungs-(oder andere) Konfigurationen verwendet werden, um die Anlass- und Erzeugungsfunktionen mit der entsprechenden Steuerhardware auszuführen.
-
Aufgrund der bidirektionalen Natur der Kraftübertragungsbaugruppe beinhaltet die Kraftübertragungsriemenanordnung einen Riemen, der ähnlich bidirektional ist. Somit kann die Kraftübertragungsriemenanordnung mit einer relativ einfachen Vorrichtung realisiert werden. Insbesondere kann die Kraftübertragungsriemenanordnung nur einen einzigen Riemenspanner beinhalten, wodurch eine relativ kompakte und einfache Montage möglich ist.
-
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird ein beispielhaftes Arbeitsfahrzeugantriebssystem als eine Antriebsstrangbaugruppe detailliert beschrieben. Wie aus der Erörterung hierin ersichtlich wird, kann das offenbarte System vorteilhaft in einer Vielzahl von Einstellungen und mit einer Vielzahl von Maschinen verwendet werden. Beispielsweise kann unter Bezugnahme auf 1 das Antriebssystem (oder die Antriebsstrangbaugruppe) 110 in einem Arbeitsfahrzeug 100, das als landwirtschaftlicher Traktor dargestellt ist, enthalten sein. Es versteht sich jedoch, dass andere Konfigurationen möglich sein können, einschließlich Konfigurationen des Arbeitsfahrzeugs 100 als eine andere Art von Traktor oder als ein Arbeitsfahrzeug, das für andere Aspekte der Agrarindustrie oder für die Bau- und Forstwirtschaftsindustrie verwendet wird (z. B. eine Erntemaschine, ein Holzschlepper, ein Motor-Grader und so weiter). Es versteht sich ferner, dass Aspekte des Antriebssystems 110 auch bei Nicht-Arbeitsfahrzeugen und Nicht-Fahrzeuganwendungen (z. B. Installationen an einem festen Standort) verwendet werden können.
-
Kurz gesagt weist das Arbeitsfahrzeug 100 einen Hauptrahmen oder Fahrgestell 102 auf, der von Bodeneingriffsrädern 104 getragen wird, von denen zumindest die Vorderräder lenkbar sind. Das Fahrgestell 102 trägt das Antriebssystem (oder die Anlage) 110 und eine Bedienerkabine 108, in der Bedienerschnittstelle und Steuerungen (z. B. verschiedene Joysticks, Schalthebel, Tasten, Touchscreens, Tastaturen, Lautsprecher und Mikrofone, die einem Spracherkennungssystem zugeordnet sind) bereitgestellt werden.
-
Wie schematisch veranschaulicht, beinhaltet das Antriebssystem 110 einen Motor 120, eine integrierte Anlassergeneratorvorrichtung 130 und eine Batterie 140. Der Motor 120 kann ein Verbrennungsmotor oder eine andere geeignete Leistungsquelle sein, die angemessen gekoppelt ist, um das Arbeitsfahrzeug 100 über die Räder 104 entweder autonom oder auf Befehle von einem Bediener anzutreiben. Die Batterie 140 kann eine oder mehrere geeignete Energiespeichervorrichtungen darstellen, die verwendet werden können, um verschiedenen Systemen des Arbeitsfahrzeugs 100 elektrische Energie bereitzustellen. Die Anlassergeneratorvorrichtung 130 koppelt den Motor 120 mit der Batterie 140, so dass der Motor 120 und die Batterie 140 selektiv in mindestens zwei Modi interagieren können. In einem ersten oder Motorstartmodus wandelt die Anlassergeneratorvorrichtung 130 elektrische Energie von der Batterie 140 in mechanische Energie um, woraufhin der Motor 120, z. B. während des Motorstarts oder zur Drehmomentunterstützung, angetrieben wird. In einem zweiten oder Erzeugungsmodus wandelt die Anlassergeneratorvorrichtung 130 mechanische Energie vom Motor 120 in elektrische Energie um, woraufhin die Batterie 140 geladen wird. Weitere Einzelheiten zum Betrieb der Anlassergeneratorvorrichtung 130 während des Motorstartmodus und des Erzeugungsmodus sind nachstehend aufgeführt.
-
In einem Beispiel beinhaltet die Anlassergeneratorvorrichtung 130 eine Kraftübertragungsbaugruppe 132, eine elektrische Maschine oder einen Motor 134 und eine Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136. Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ermöglicht es der Anlassergeneratorvorrichtung 130, mit dem Motor 120 zu kommunizieren, insbesondere über eine Kurbelwelle 122 des Motors 120 (oder ein anderes Kraftübertragungselement) des Motors 120, wie beispielsweise eine Hilfsantriebswelle). Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 kann Zahnradsätze in verschiedenen Konfigurationen beinhalten, um, wie nachfolgend beschrieben, einen geeigneten Kraftfluss und eine geeignete Zahnraduntersetzung bereitzustellen. Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 verbindet sich variabel mit der elektrischen Maschine 134 in zwei verschiedenen Kraftllussrichtungen, so dass die elektrische Maschine 134 während des Motorstartmodus als ein Elektromotor und während des Erzeugungsmodus als ein Generator arbeitet. In einem Beispiel, das nachstehend erörtert wird, ist die Kraftübertragungsbaugruppe 132 über eine Kraftübertragungsriemenanordnung mit der elektrischen Maschine 134 gekoppelt. Diese Anordnung, zusammen mit den mehreren Übersetzungsverhältnissen, die von der Kraftübertragungsbaugruppe 132 bereitgestellt werden, ermöglicht es der elektrischen Maschine 134, innerhalb optimaler Drehzahl- und Drehmomentbereiche in beiden Kraftflussrichtungen zu arbeiten. Die Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136 ermöglicht es der Anlassergeneratorvorrichtung 130, sich mit der Batterie 140 zu verbinden, wie etwa über eine direkte Festverdrahtung oder einen Fahrzeugstrombus 142. In einem Beispiel wandelt die Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136 während des Motorstartmodus Gleichstrom aus der Batterie 140 in Wechselstrom um und wandelt im Erzeugungsmodus Wechselstrom in Gleichstrom um. In einigen Ausführungsformen kann die Wechselrichter-/Gleichrichtervorrichtung 136 eine separate Komponente sein, anstatt wie gezeigt in die Anlassergeneratorvorrichtung 130 integriert zu sein. Obwohl nicht gezeigt, kann das Antriebssystem 110 auch einen geeigneten Spannungsregler beinhalten, der entweder in die Anlassergeneratorvorrichtung 130 integriert oder eine separate Komponente ist.
-
Es wird kurz auf 2 Bezug genommen, die eine vereinfachte teilweise isometrische Ansicht einer beispielhaften Montageposition der Anlassergeneratorvorrichtung 130 relativ zum Motor 120 darstellt. In diesem Beispiel ist die integrierte Anlassergeneratorvorrichtung 130 direkt und kompakt an dem Motor 120 montiert, um nicht wesentlich von dem Motor 120 vorzustehen (und dadurch den Motorraum zu vergrößern) oder verschiedene Rohrleitungen und Zugangspunkte (z. B. Ölschläuche und Einfüllöffnung und dergleichen) zu beeinträchtigen. Insbesondere kann die Anlassergeneratorvorrichtung 130 im Allgemeinen an oder nahe dem Motor 120 an einer Stelle angebracht sein, die zur Kopplung an ein Motorkraftübertragungselement (z. B. Kurbelwelle 122, wie in 1 vorgestellt) geeignet ist.
-
Bezug wird zusätzlich auf 3 genommen, die eine vereinfachte schematische Darstellung einer Kraftübertragungsriemenanordnung 200 zwischen der Kraftübertragungsbaugruppe 132 und der elektrischen Maschine 134 der Anlassergeneratorvorrichtung 130 ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die 2 und 3 eine beispielhafte physikalische Integration oder Auslegungskonfiguration der Anlassergeneratorvorrichtung 130 zeigen. Andere Anordnungen können vorgesehen sein.
-
Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ist an dem Motor 120 montiert und kann von einer Reaktionsplatte 124 getragen werden. Wie gezeigt beinhaltet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein erstes Kraftübertragungselement 133, das drehbar mit einem geeigneten Antriebselement des Motors 120 gekoppelt ist (z. B. Kurbelwelle 122 aus 1) und ein zweites Kraftübertragungselement 135 in der Form einer Welle, die sich auf einer dem ersten Kraftübertragungselement 133 gegenüberliegenden Seite der Kraftübertragungsbaugruppe 132 erstreckt. Ebenso ist die elektrische Maschine 134 am Motor 120 montiert und beinhaltet ein weiteres Kraftübertragungselement 137.
-
Die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 beinhaltet eine erste Riemenscheibe 210, die an dem zweiten Kraftübertragungselement 135 der Kraftübertragungsbaugruppe 132 angeordnet ist, eine zweite Riemenscheibe 220, die an dem Kraftübertragungselement 137 der elektrischen Maschine 134 angeordnet ist, und einen Riemen 230, der die erste Riemenscheibe 210 zur gemeinsamen Drehung drehbar mit der zweiten Riemenscheibe 220 koppelt. Wie im Folgenden näher beschrieben, zieht die elektrische Maschine 134 während des Motorstartmodus den Riemen 230, um die Riemenscheiben 210, 220 in einer ersten Taktrichtung D1 zu drehen, um die Kraftübertragungsbaugruppe 132 (und damit den Motor 120) anzutreiben; und während des Erzeugungsmodus ermöglicht die Kraftübertragungsbaugruppe 132 dem Motor 120, den Riemen 230 zu ziehen und die Riemenscheiben 210, 220 in einer zweiten Taktrichtung D2 zu drehen, um die elektrische Maschine 134 anzutreiben.
-
Infolge der bidirektionalen Konfiguration kann die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 nur einen einzelnen Riemenspanner 240 beinhalten, um Spannung auf eine einzelne Seite des Riemens 230 in beiden Richtungen D1, D2 auszuüben. Die Verwendung eines einzelnen Riemenspanners 240 zum Spannen des Riemens 230 hat den Vorteil, dass dies Teile und Komplexität im Vergleich zu einer Konstruktion reduziert, die mehrere Riemenspanner erfordert. Wie nachfolgend beschrieben, werden die bidirektionale Konfiguration und die zugehörige vereinfachte Kraftübertragungsriemenanordnung 200 durch die bidirektionale Natur des Zahnradsatzes in der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ermöglicht. Zusätzlich stellt ein Unterschied in den Umfängen der ersten und zweiten Riemenscheibe 210, 220 eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Kraftübertragungsbaugruppe 132 und der elektrischen Maschine 134 bereit. In einem Beispiel kann die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 ein Übersetzungsverhältnis zwischen 3:1 - 5:1, insbesondere ein 4:1-Verhältnis, bereitstellen.
-
In einem Beispiel stellen die 4 und 5 jeweils eine Querschnittsansicht und eine isometrische Endansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 dar, die in die Anlassergeneratorvorrichtung 130 eingebaut werden kann. Wie dargestellt, kann die Kraftübertragungsbaugruppe 132 als eine Einheit mit einem gemeinsamen Gehäuse 300 betrachtet werden, das aus einem ersten oder stationären Gehäuseabschnitt 302 und einem zweiten oder Zahnradgehäuseabschnitt 304 gebildet ist, wobei jeder Abschnitt verschiedene Aspekte der Zahnradsätze und andere Komponenten der Kraftübertragungsbaugruppe 132 beinhaltet. Der stationäre Gehäuseabschnitt 302 kann fest mit dem Motor 120 verbunden werden, wie in 2 dargestellt. In einem Beispiel kann der Zahnradgehäuseabschnitt 304 drehbar an dem stationären Gehäuseabschnitt 302 an den Lagern 352 montiert sein.
-
Die Kraftübertragungsbaugruppe 132 beinhaltet ein Planetengetriebe 310, das hauptsächlich im Zahnradgehäuseabschnitt 304 untergebracht ist. Wie nachfolgend beschrieben, fungiert der Zahnradsatz 310 als die Kraftübertragungselemente 133, 135, die es der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ermöglichen, mit der elektrischen Maschine 134 (z. B. über die Kraftübertragungsriemenanordnung 200) und dem Motor 120 (z. B. über die direkte Kopplung mit der Kurbelwelle 122 des Motors 120) zu kommunizieren. Der Zahnradsatz 310 beinhaltet ein Sonnenrad 320, eine Gruppe von Planetengetrieben oder Ritzeln 330, einen Planetenträger 340 und ein Hohlrad 350.
-
Das Sonnenrad 320 wird durch eine Welle 322 mit ersten und zweiten Enden 324, 326 ausgebildet. Das erste Ende 324 der Sonnenradwelle 322 ist fest mit dem Kraftübertragungselement 135 verbunden oder wird anderweitig in dieses einrücken, um mit der elektrischen Maschine 134 in Verbindung zu treten. Die Sonnenradwelle 322 erstreckt sich durch den stationären Gehäuseabschnitt 302, um das zweite Ende 326 passend in dem Zahnradgehäuseabschnitt 304 zu positionieren. Das zweite Ende 326 der Sonnenradwelle 322 beinhaltet eine Vielzahl von Zähnen oder Verzahnungen, die mit den Planetenrädern 330 ineinandergreifen.
-
Wie am besten durch 5 dargestellt, beinhaltet der Zahnradsatz 310 in einem Beispiel drei Gruppen (z. B. Gruppen 331, 332, 333) von radial gestapelten Planetenrädern 330 mit drei einzelnen Planetenrädern in jeder Gruppe 331-333. Die Planetenräder 330 werden vom Planetenträger 340 getragen, der die Welle 322 des Sonnenrades 320 umschließt und zumindest teilweise durch erste und zweite radial verlaufende, axial ausgerichtete Trägerplatten 344, 346 ausgebildet ist. Die Trägerplatten 344, 346 beinhalten radial verlaufende Flansche, die jeweils eine Reihe von Befestigungspositionen für die Aufnahme der Achsen 341, 342, 343 bereitstellen, welche die Planetenräder 330 tragen. Eine der Trägerplatten 344 kann einen ringförmigen Flansch 345 beinhalten oder anderweitig einrasten, der sich axial von dem Getriebegehäuseabschnitt 304 zu einer Position innerhalb des stationären Gehäuseabschnitts 302 erstreckt. In dieser Anordnung bildet jede der Achsen 341-343 jeweils eine individuelle Drehachse für jedes der Planetenräder 330, und der Planetenträger 340 ermöglicht es den Gruppen 331-333 der Planetenräder 330, sich gemeinsam um das Sonnenrad 320 zu drehen.
-
Das Hohlrad 350 umschließt das Sonnenrad 320 und die Planetenräder 330. Das Hohlrad 350 beinhaltet eine radial angeordnete Innenverzahnung, die in die Zähne der radial äußersten Planetenräder 330 jeder Gruppe 331-333 eingreifen. Dadurch rastet jede Gruppe 331-333 der Planetenräder 330 in das Sonnenrad 320 und, als radial gestapelte Reihe, in das Hohlrad 350 ein.
-
Das Hohlrad 350 ist im Allgemeinen mit dem Getriebegehäuseabschnitt 304 integral und wird, wie vorstehend erwähnt, auf Lagern 352 in Bezug auf den stationären Gehäuseabschnitt 302 gelagert. In Bezug auf das Planetengetriebe 310 kann das Hohlrad 350 als das Kraftübertragungselement 133 relativ zum Motor 120 dienen. Insbesondere beinhaltet das Hohlrad 350 eine Anzahl von Zahnkränzen 354, die sich axial um den Umfang der axialen Fläche erstrecken, die dem Motor 120 zugewandt ist. Die Zahnkränze 354 greifen in das Hohlrad 350 ein und fixieren es drehbar an der Kurbelwelle 122 des Motors 120.
-
Der Zahnradsatz 310 beinhaltet ferner eine oder mehrere Kupplungsbaugruppen 360, 370, die als Drehmoment-Anwendungskomponenten wirken, die selektiv ein- und ausrücken, um die Drehmomentübertragung innerhalb des Zahnradsatzes 310 und damit zwischen dem Motor 120 und der elektrischen Maschine 134 zu ändern. Obwohl exemplarische Implementierungen der Kupplungsbaugruppen 360, 370 nachfolgend beschrieben werden, kann jede der verschiedenen Kupplungskonfigurationen verwendet werden, einschließlich beispielsweise Rollenkupplungen, Freilaufkupplungen, Keilkupplungen, Überholkupplungen, hydraulische Kupplungen, Federkupplungen und mechanische Dioden.
-
Die erste Kupplungsbaugruppe 360 ist eine Überhol- oder Einweg-Kupplungsbaugruppe, die radial zwischen dem Ringflansch 345 des Planetenträgers 340 und dem stationären Gehäuseabschnitt 302 angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die erste Kupplungsbaugruppe 360 eine passiv gesteuerte Kupplung, die einrastet, um die Drehung des Planetenträgers 340 in eine erste Richtung (z. B. die erste Taktrichtung D1) zu verriegeln oder zu verhindern, und ausrastet, um eine Drehung des Planetenträgers 340 in Bezug auf den stationären Gehäuseabschnitt 302 in eine zweite Richtung (z. B. die zweite Taktrichtung D2) zu ermöglichen, wie nachfolgend ausführlicher erläutert.
-
Die zweite Kupplungsbaugruppe 370 ist eine aktive Kupplung, die zwischen dem Sonnenrad 320 und dem Planetenträger 340 angeordnet ist. Insbesondere beinhaltet die zweite Kupplungsbaugruppe 370 ein erstes Kupplungselement oder einen Flansch 372, der an dem ringförmigen Flansch 345 des Planetenträgers 340 befestigt ist und sich radial davon erstreckt. Die zweite Kupplungsbaugruppe 370 beinhaltet ferner ein zweites Kupplungselement oder einen Flansch 374, der am Sonnenrad 320 befestigt ist und sich radial von diesem, an einer Position nahe dem ersten Ende 324 der Sonnenradwelle 322, erstreckt. Jedes der ersten und zweiten Kupplungselemente 372, 374 beinhaltet eine oder mehrere radial verlaufende Scheiben, die in diesem Beispiel so miteinander verschachtelt sind, dass die Scheiben des ersten Kupplungselements 372 an die Scheiben des zweiten Kupplungselements 374 angrenzen. Wenn die zweite Kupplungsbaugruppe 370 eingerückt ist, stoßen die Scheiben der ersten und zweiten Kupplungselemente 372, 374 aneinander und greifen reibschlüssig ineinander, um die ersten und zweiten Kupplungselemente 372, 374 miteinander zu verriegeln und dadurch den Planetenträger 340 und das Sonnenrad 320 gegen ein Drehen zu verriegeln. Wenn die zweite Kupplungsbaugruppe 370 ausgerückt ist, sind die Scheiben der ersten und zweiten Kupplungselemente 372, 374 durch einen Spalt so getrennt, dass sich die ersten und zweiten Kupplungselemente 372, 374 und damit der Planetenträger 340 und das Sonnenrad 320 unabhängig voneinander frei drehen können.
-
Jeder geeignete Mechanismus zum Ein- und Ausrücken der zweiten Kupplungsbaugruppe 370 kann vorgesehen werden. In einem Beispiel wird die zweite Kupplungsbaugruppe 370 durch Hydraulikdruck, der eines der Kupplungselemente (z. B. das zweite Kupplungselement 374) in Richtung des anderen Kupplungselements (z. B. das erste Kupplungselement 372) drückt, aktiv zum Einrücken gebracht. Der Hydraulikdruck kann mit einem Hydraulikkreislauf (nicht dargestellt) angelegt werden, der durch geeignete Komponenten, einschließlich Schläuche, Pumpen, Leitungen, Ventile und dergleichen, realisiert wird und auf den Signalen einer Steuerung (nicht dargestellt) basiert. Zum Lösen der zweiten Kupplungsbaugruppe 370 kann der Hydraulikdruck gelöst oder entlüftet werden und das erste und zweite Kupplungselement 372, 374 können beispielsweise durch eine Feder auseinandergedrückt werden. Anders ausgedrückt, kann die zweite Kupplungsbaugruppe 370 als eine aktive, hydraulisch betätigte, federentlastete Kupplungsbaugruppe angesehen werden.
-
Wie vorstehend vorgestellt, kann die Kraftübertragungsbaugruppe 132 betrieben werden, um selektiv in einem Motorstartmodus zu arbeiten, in dem die Kraftübertragungsbaugruppe 132 Leistung von der Batterie 140 auf den Motor 120 überträgt, oder in einem Erzeugungsmodus, in dem die Kraftübertragungsbaugruppe 132 Leistung von dem Motor 120 auf die Batterie 140 überträgt. Im Ergebnis sind die Kraftübertragungsbaugruppe 132 und die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 bidirektional ausgerichtet, um die Leistung in zwei verschiedenen Kraftflussrichtungen, abhängig vom Modus, zu übertragen. Nachfolgend werden die Kraftflusspfade in den verschiedenen Modi beschrieben unter Bezugnahme auf 6A, 6B, 7A und 7B, wobei Pfeile vorgesehen sind, um die Kraftflüsse schematisch darzustellen.
-
Zunächst wird auf 6A verwiesen, die einer Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ähnlich der von 4 entspricht, die mit Kraftfluss-Pfeilen versehen ist, und 6B, die eine vereinfachte schematische Version von 6A darstellt. Die Kraftfluss-Pfeile der 6A und 6B stellen insbesondere die Funktion der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Motorstartmodus dar.
-
Im Motorstartmodus ist der Motor 120 zunächst inaktiv, und die Aktivierung der Zündung durch einen Bediener in der Kabine 108 des Arbeitsfahrzeugs 100 aktiviert die elektrische Maschine 134 für einen motorischen Betrieb. Insbesondere und zusätzlich unter Bezugnahme auf 3 dreht die elektrische Maschine 134 die Riemenscheibe 220 in der ersten Taktrichtung D1, wodurch der Riemen 230 und die Riemenscheibe 210 in der ersten Taktrichtung D1 angetrieben werden. Die Riemenscheibe 210 treibt das Element 135 und damit das Sonnenrad 320 in die erste Taktrichtung D1. Die Drehung des Sonnenrades 320 bewirkt die Drehung der Planetenräder 330. Nach einer Bewegung in die erste Taktrichtung D1 wird die erste Kupplungsbaugruppe 360 so eingerückt, dass der Planetenträger 340 am stationären Gehäuseabschnitt 302 befestigt und an einer Drehung gehindert wird. Im Motorstartmodus bleibt die zweite Kupplungsbaugruppe 370 ausgerückt. Da die Position des Planetenträgers 340 durch die erste Kupplungsbaugruppe 360 verriegelt wird, bewirkt die Drehung der Planetenräder 330 durch das Sonnenrad 320 den Antrieb des Hohlrades 350.
-
Da die Anzahl der Planetenräder 330 in jeder Gruppe 331-333 eine ungerade Zahl (z. B. 3) in radialer Richtung ausmacht, treiben die Planetenräder 330 das Hohlrad 350 in entgegengesetzter Richtung (z. B. die zweite Taktrichtung D2) relativ zu dem in der ersten Taktrichtung D1 rotierenden Sonnenrad 320 an. Wie oben angemerkt, dient das Hohlrad 350 als das Kraftübertragungselement 133, um sich mit der Kurbelwelle 122 des Motors 120 zu verbinden, um den Motorstart anzutreiben und zu erleichtern. Tatsächlich arbeitet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 als eine Sonnenrad-Hinein, Hohlrad-Heraus-Konfiguration.
-
In einem Beispiel liefert die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein Übersetzungsverhältnis von 15:1 in Kraftflussrichtung des Motorstartmodus. In anderen Ausführungsformen können andere Übersetzungsverhältnisse (z. B. 10:1 - 25:1) bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung eines 4:1-Übersetzungsverhältnisses von der Kraftübertragungsriemenanordnung 200 kann ein resultierendes 60: 1-Übersetzungsverhältnis (z. B. ungefähr 40:1 bis ungefähr 80:1) für die Anlassergeneratorvorrichtung 130 zwischen der elektrischen Maschine 134 und dem Motor 120 während des Motorstartmodus erreicht werden. Wenn sich also zum Beispiel die elektrische Maschine 134 mit 10.000 U/min dreht, dreht sich die Kurbelwelle 122 des Motors 120 mit etwa 100-150 U/min. Dementsprechend kann die elektrische Maschine 134 somit normale Betriebsdrehzahlen in beiden Kraftflussrichtungen mit relativ hohem Drehmoment beim Motorstart (und niedrigem Drehmoment bei der Stromerzeugung) aufweisen.
-
Es wird Bezug genommen auf 7A, die einer teilweisen Querschnittsansicht der Kraftübertragungsbaugruppe 132 ähnlich der von 4 entspricht, die mit Kraftfluss-Pfeilen versehen ist, und 7B, die eine vereinfachte schematische Version von 7A darstellt. Die Kraftfluss-Pfeile der 7A und 7B stellen insbesondere den Betrieb der Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Erzeugungsmodus dar.
-
Im Anschluss an die Motorstartmodi beginnt der Motor 120 über die von der Kraftübertragungsbaugruppe 132 bereitgestellte Drehzahl zu beschleunigen, und die elektrischen Maschine 134 wird gesteuert, abzubremsen und das Bereitstellen von Drehmoment an die Kraftübertragungsbaugruppe 132 zu beenden. Infolgedessen rückt die erste Kupplungsbaugruppe 360 aus, und zu diesem Zeitpunkt werden sowohl die erste als auch die zweite Kupplungsbaugruppe 360, 370 ausgerückt.
-
Nachdem sich der Motor 120 auf eine ausreichende Drehzahl stabilisiert hat und die elektrische Maschine 134 ausreichend verzögert oder gestoppt ist, wird der zweiten Kupplungsbaugruppe 370 die Anweisung erteilt, einzurücken, um die Kraftübertragungsbaugruppe 132 im Erzeugungsmodus zu betreiben. Im Erzeugungsmodus dreht der Motor 120 die Kurbelwelle 122 und das Kraftübertragungselement 133, das im Hohlrad 350 eingerückt ist, wodurch das Hohlrad 350 in der zweiten Taktrichtung D2 angetrieben wird. Das Hohlrad 350 treibt die Planetenräder 330 an. Da die erste Kupplungsbaugruppe 360 ausgerückt und die zweite Kupplungsbaugruppe 370 eingerückt ist, ist der Planetenträger 340 in Bezug auf den stationären Gehäuseabschnitt 302 frei drehbar und mit dem Sonnenrad 320 verriegelt. Da sich das Hohlrad 350 in der zweiten Taktrichtung D2 dreht, werden der Planetenträger 340, die Planetenräder 330 und das Sonnenrad 320 angetrieben und drehen sich ebenfalls in der zweiten Taktrichtung D2 mit der identischen Drehrate wie das Hohlrad 350. Wie vorstehend erwähnt, ist das Sonnenrad 320 mit der elektrischen Maschine 134 in der zweiten Taktrichtung D2 über die Kraftübertragungsriemenanordnung 200 verbunden und stellt dieser Ausgangskraft bereit. Tatsächlich arbeitet die Kraftübertragungsbaugruppe 132 während des Erzeugungsmodus als eine Hohlrad-Hinein-, Sonnenrad-Heraus-Konfiguration.
-
In einem Beispiel stellt die Kraftübertragungsbaugruppe 132 ein 1:1-Übersetzungsverhältnis in der Kraftflussrichtung des Erzeugungsmodus bereit. In weiteren Ausführungsformen können andere Übersetzungsverhältnisse bereitgestellt werden. Unter Berücksichtigung eines 4:1-Übersetzungsverhältnisses von der Kraftübertragungsriemenanordnung 200 kann ein resultierendes 4:1-Übersetzungsverhältnis für die Anlassergeneratorvorrichtung 130 zwischen der elektrischen Maschine 134 und dem Motor 120 während des Erzeugungsmodus erreicht werden. Infolgedessen kann die elektrische Maschine 134 somit normale Betriebsdrehzahlen in beiden Kraftflussrichtungen mit relativ niedrigem Drehmoment bei der Stromerzeugung (und hohem Drehmoment beim Motorstart) aufweisen.
-
Somit wurden verschiedene Ausführungsformen des elektrischen Systems des Fahrzeugs beschrieben, die eine integrierte Anlassergeneratorvorrichtung beinhalten. Verschiedene Getriebebaugruppen können in der Vorrichtung enthalten sein, wodurch der von dem System eingenommene Raum verringert wird. Die Getriebebaugruppe kann mehrere Drehzahlen oder Übersetzungsverhältnisse und einen Übergang zwischen Drehzahl-/Übersetzungsverhältnissen bereitstellen. Eine oder mehrere Kupplungsbaugruppen können verwendet werden, um selektiv Drehmoment auf den Zahnradsatz der Getriebebaugruppe in beiden Kraftflussrichtungen aufzubringen. Der direkte mechanische Eingriff mit der Motorwelle reduziert die Komplexität und verbessert die Zuverlässigkeit des Systems. Die Verwendung eines Planetenradsatzes in der Getriebebaugruppe bietet hohe Untersetzungs- und Drehmomentkapazitäten bei reduziertem Spiel in einem kompakten Einbauraum. Aufgrund des bidirektionalen Charakters der Kraftübertragungsbaugruppe kann die Kraftübertragungsriemenanordnung mit nur einem einzigen Riemenspanner realisiert werden, wodurch eine relativ kompakte und einfache Montage bereitgestellt wird. Zusätzlich kann durch Verwendung der Kraftübertragungsriemenanordnung mit Riemen und Riemenscheiben zum Koppeln und Übertragen von Leistung zwischen der elektrischen Maschine und der Kraftübertragungsbaugruppe, anstatt die elektrische Maschine direkt mit der Kraftübertragungsbaugruppe zu verbinden und zu koppeln, die elektrische Maschine getrennt von der Getriebebaugruppe montiert werden, um den Motor besser in einen Fahrzeugmotorraum einzupassen. Zusätzlich kann durch Verwenden des Riemens und der Riemenscheiben, um die elektrische Maschine an die Kraftübertragungsbaugruppe zu koppeln, ein zusätzliches Übersetzungsverhältnis (z. B. ein 4:1-Verhältnis) erreicht werden
-
Außerdem werden die folgenden Beispiele bereitgestellt, die zur Vereinfachung der Bezugnahme nummeriert sind:
- 1. Eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Motor, wobei die Anlassergeneratorvorrichtung Folgendes umfasst: eine elektrische Maschine; und einen bidirektionalen Zahnradsatz, der so konfiguriert ist, dass er die Dreheingabe von der elektrischen Maschine und vom Motor empfängt und die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung koppelt, in der in der ersten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz ein erstes Übersetzungsverhältnis bewirkt und in der zweiten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz ein zweites Übersetzungsverhältnis bewirkt; wobei in der ersten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz eine Eingangskraft von der elektrischen Maschine in einer ersten Taktrichtung empfängt und die Kraft an den Motor in einer zweiten Taktrichtung entgegen der ersten Taktrichtung abgibt; und wobei in der zweiten Kraftflussrichtung die Eingangskraft vom Motor in die zweite Taktrichtung erfolgt und die Ausgangskraft zur elektrischen Maschine in die zweite Taktrichtung erfolgt.
- 2. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 1, die ferner einen Riemen und eine Riemenscheibe beinhaltet, die mit dem Zahnradsatz und der elektrischen Maschine gekoppelt sind; wobei die Eingangskraft in der ersten Kraftflussrichtung von der elektrischen Maschine zum Zahnradsatz über den Riemen und die Riemenscheibe übertragen wird.
- 3. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 2, wobei sich der Riemen und die Riemenscheibe in der ersten Kraftflussrichtung in der ersten Taktrichtung drehen und sich der Riemen und die Riemenscheibe in der zweiten Kraftflussrichtung in der zweiten Taktrichtung drehen.
- 4. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 3, weiterhin umfassend einen einzelnen Riemenspanner, der eine Spannung auf eine erste Seite des Riemens sowohl in der ersten Kraftflussrichtung als auch in der zweiten Kraftflussrichtung ausübt.
- 5. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 1, die ferner mindestens eine Kupplungsbaugruppe beinhaltet, die mit dem Zahnradsatz gekoppelt ist und so konfiguriert ist, dass sie in die erste Kraftflussrichtung einrückt und in die zweite Kraftflussrichtung ausrückt.
- 6. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 5, wobei die mindestens eine Kupplungsbaugruppe eine erste Kupplungsbaugruppe beinhaltet, die in der ersten Kraftflussrichtung einrückt und in der zweiten Kraftflussrichtung ausrückt, und eine zweite Kupplungsbaugruppe, die in der zweiten Kraftflussrichtung einrückt und in der ersten Kraftflussrichtung ausrückt.
- 7. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 6, wobei die erste Kupplungsbaugruppe eine mechanisch betätigte Einwegkupplung ist.
- 8. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 6, wobei die zweite Kupplungsbaugruppe eine hydraulisch betätigte oder gelöste Kupplung darstellt.
- 9. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 1, wobei der Zahnradsatz ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, Planetenrädern, einem Träger und ein Hohlrad beinhaltet.
- 10. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 9, wobei sich die Planetenräder in einer radial gestapelten Multiplanetenanordnung befinden, in der Sätze einer ungeraden Anzahl der Planetenräder entlang einer radialen Referenzachse ausgerichtet sind.
- 11. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 10, wobei sich die Drehkraft von der elektrischen Maschine in der ersten Kraftflussrichtung vom Sonnenrad zum Hohlrad zum Motor bewegt; und wobei sich die Drehkraft vom Motor in der zweiten Kraftflussrichtung vom Hohlrad zum Sonnenrad zur elektrischen Maschine bewegt.
- 12. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 11, die weiterhin erste und zweite Kupplungsbaugruppen beinhaltet, die mit dem Zahnradsatz gekoppelt und zwischen dem Motor und dem Planetenradsatz angeordnet sind; wobei die erste Kupplungsbaugruppe in der ersten Kraftflussrichtung eingreift, um den Träger mit einem Gehäuse des Zahnradsatzes zu verbinden, und wobei die zweite Kupplungsbaugruppe in der zweiten Kraftflussrichtung eingreift, um den Träger mit dem Sonnenrad zu verbinden.
- 13. Die Anlassergeneratorvorrichtung aus Beispiel 12, wobei die erste Kupplungsbaugruppe eine mechanisch betätigte Einwegkupplung aufweist.
- 14. Eine Antriebsstrangbaugruppe für ein Arbeitsfahrzeug, die Folgendes umfasst: einen Motor; eine Riemen- und Riemenscheibenanordnung; und eine kombinierte Anlassergeneratorvorrichtung, die Folgendes enthält: eine elektrische Maschine; und einen bidirektionalen Zahnradsatz, der so konfiguriert ist, dass er eine Dreheingabe von der elektrischen Maschine über die Riemen- und Riemenscheibenanordnung empfängt und eine Dreheingabe von dem Motor empfängt, wobei der Zahnradsatz die elektrische Maschine und den Motor in einer ersten Kraftflussrichtung und einer zweiten Kraftflussrichtung koppelt, in der in der ersten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz ein erstes Übersetzungsverhältnis bewirkt und in der zweiten Kraftflussrichtung der Zahnradsatz ein zweites Übersetzungsverhältnis bewirkt; wobei in der ersten Kraftflussrichtung die Eingangskraft vom Riemen und der Riemenscheibenanordnung in einer ersten Taktrichtung empfangen wird und die Ausgangskraft zum Motor in einer zweiten Taktrichtung entgegengesetzt zur ersten Taktrichtung erfolgt; und wobei in der zweiten Kraftflussrichtung die Eingangskraft vom Motor in die zweite Taktrichtung und die Ausgangskraft zum Riemen und zur Riemenscheibenanordnung in die zweite Taktrichtung erfolgt.
- 15. Der Antriebsstrang aus Beispiel 14, ferner umfassend einen einzelnen Riemenspanner, der eine Spannung auf eine erste Seite des Riemens sowohl in der ersten Kraftrichtung als auch in der zweiten Kraftrichtung ausübt.
-
Die hierin verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei einer Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
-
Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll aber nicht vollständig oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Sinn der Offenbarung abzuweichen. Die hierin ausdrücklich genannten Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erklären und es anderen Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Änderungen und Abweichungen von den beschriebenen Beispielen zu erkennen. Dementsprechend liegen verschiedene Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.
