DE102021125109A1 - Crank mechanism for an internal combustion engine of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb (3) für eine Verbrennungskraftmaschine (2) eines Kraftfahrzeugs, mit einer relativ zu einem Gehäuseelement (4) der Verbrennungskraftmaschine (2) drehbaren Abtriebswelle (5), mit einer einen Rotor (16) aufweisenden elektrischen Maschine (15), mittels welcher zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (2) die Abtriebswelle (5) über den Rotor (16) antreibbar ist, und mit einem Massenausgleich (19), welcher wenigstens eine von der Abtriebswelle (5) antreibbare und dadurch relativ zu dem Gehäuseelement (4) drehbare mit der Abtriebswelle gekoppelte Ausgleichwelle (20) zum Ausgleichen von Massenkräften des Kurbeltriebs (3) aufweist, wobei die Ausgleichswelle (20) bezogen auf einen von dem Rotor (16) zu der Abtriebswelle (5) verlaufenden Drehmomentenfluss (22), über welchen ein von der elektrischen Maschine (15) über den Rotor (16) bereitgestelltes Drehmoment (23) zum Starten der Verbrennungskraftmaschine (2) von dem Rotor (16) auf die Abtriebswelle (5) übertragbar ist, in dem Drehmomentenfluss (22) zwischen dem Rotor (16) und der Abtriebswelle (5) angeordnet ist.The invention relates to a crank drive (3) for an internal combustion engine (2) of a motor vehicle, with an output shaft (5) which can be rotated relative to a housing element (4) of the internal combustion engine (2), with an electrical machine (15) having a rotor (16). , by means of which the output shaft (5) can be driven via the rotor (16) to start the internal combustion engine (2), and with a mass balance (19) which can be driven by at least one of the output shaft (5) and is therefore relative to the housing element (4 ) has a rotatable balancer shaft (20) coupled to the output shaft for balancing inertial forces of the crank mechanism (3), the balancer shaft (20) being related to a torque flow (22) running from the rotor (16) to the output shaft (5), via which a torque (23) provided by the electric machine (15) via the rotor (16) for starting the internal combustion engine (2) can be transmitted from the rotor (16) to the output shaft (5), in the torque flow (22) between the rotor (16) and the output shaft (5) is arranged.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a crank drive for an internal combustion engine of a motor vehicle according to the preamble of
Die
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Kurbeltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, so dass Bauraum und Kosten der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können.The object of the invention is to create a crank drive for an internal combustion engine of a motor vehicle, so that the installation space and costs of the internal combustion engine can be kept particularly low.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Kurbeltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.According to the invention, this object is achieved by a crank drive for an internal combustion engine of a motor vehicle with the features of
Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches vorzugsweise als Kraftrad, insbesondere als Motorrad, ausgebildet ist. Alternativ kann das Kraftfahrzeug als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, Nutzkraftwagen oder Lastkraftwagen, ausgeführt sein.The invention relates to a crank drive for an internal combustion engine of a motor vehicle, which is preferably designed as a motor cycle, in particular as a motorcycle. Alternatively, the motor vehicle can be designed as a motor vehicle, in particular as a passenger car, utility vehicle or truck.
Die Verbrennungskraftmaschine weist einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt und einen von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbaren Abgastrakt auf. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens einen Brennraum. Über den Ansaugtrakt kann dem Brennraum die Luft zugeführt werden, wodurch die Luft in den Brennraum eingeleitet werden kann. Über den Abgastrakt kann das Abgas aus dem Brennraum abgeführt werden. In einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine finden in dem Brennraum Verbrennungsvorgänge statt, bei welchen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine resultiert.The internal combustion engine has an intake duct through which air can flow and an exhaust duct through which exhaust gas from the internal combustion engine can flow. The internal combustion engine includes at least one combustion chamber. The air can be supplied to the combustion chamber via the intake tract, as a result of which the air can be introduced into the combustion chamber. The exhaust gas can be discharged from the combustion chamber via the exhaust tract. In a fired operation of the internal combustion engine, combustion processes take place in the combustion chamber, in which a fuel-air mixture is burned, resulting in the exhaust gas of the internal combustion engine.
In einem vollständig hergestellten Zustand der Verbrennungskraftmaschine weist die Verbrennungskraftmaschine den Kurbeltrieb auf. Der Kurbeltrieb umfasst eine relativ zu einem Gehäuseelement der Verbrennungskraftmaschine drehbare Abtriebswelle, über welche das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Abtriebswelle ist um eine Abtriebswellendrehachse der Abtriebswelle relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Vorzugsweise ist die Abtriebswelle als Kurbelwelle ausgebildet.In a fully manufactured state of the internal combustion engine, the internal combustion engine has the crank mechanism. The crank drive comprises an output shaft which can be rotated relative to a housing element of the internal combustion engine and via which the motor vehicle can be driven by the internal combustion engine. The output shaft is rotatable about an output shaft axis of rotation of the output shaft relative to the housing member. The output shaft is preferably designed as a crankshaft.
In einem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine finden in dem Brennraum die Verbrennungsvorgänge statt. Vorzugsweise wird in dem aktivierten Zustand die Abtriebswelle relativ zu dem Gehäuseelement gedreht. In einem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben die Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum. Vorzugsweise steht in dem deaktivierten Zustand die Abtriebswelle still, worunter insbesondere verstanden werden kann, dass die Abtriebswelle nicht relativ zu dem Gehäuseelement gedreht wird. Beim Starten der Verbrennungskraftmaschine wird die Verbrennungskraftmaschine von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand überführt. Das Starten kann insbesondere als Anlassen oder als Aktivieren bezeichnet werden.In an activated state of the internal combustion engine, the combustion processes take place in the combustion chamber. Preferably, in the activated state, the output shaft is rotated relative to the housing member. In a deactivated state of the internal combustion engine, the combustion processes in the combustion chamber do not take place. In the deactivated state, the output shaft is preferably stationary, which can be understood in particular as meaning that the output shaft is not rotated relative to the housing element. When starting the internal combustion engine, the internal combustion engine is switched from the deactivated state to the activated state. Starting can in particular be referred to as cranking or as activating.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens eine einen Rotor aufweisende elektrische Maschine. Die elektrische Maschine kann einen Stator aufweisen, wobei der Rotor relativ zu dem Stator um eine Maschinendrehachse der elektrischen Maschine drehbar ist. Der Rotor ist somit relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Mittels der elektrischen Maschine kann elektrische Leistung in mechanische Leistung umgewandelt werden, wodurch der Rotor angetrieben werden kann und somit relativ zu dem Stator gedreht werden kann. Die elektrische Leistung kann beispielsweise aus einem Bordnetz des Kraftfahrzeugs entnommen werden.The internal combustion engine comprises at least one electric machine having a rotor. The electrical machine can have a stator, the rotor being rotatable relative to the stator about a machine axis of rotation of the electrical machine. The rotor is thus rotatable relative to the housing member. Electrical power can be converted into mechanical power by means of the electrical machine, as a result of which the rotor can be driven and thus rotated relative to the stator. The electrical power can be taken from an on-board network of the motor vehicle, for example.
Mittels der elektrischen Maschine ist zum Starten der Verbrennungskraftmaschine die Abtriebswelle über den Rotor antreibbar. Mit anderen Worten ausgedrückt sind der Rotor der elektrischen Maschine und die Abtriebswelle drehmomentenübertragend miteinander verbunden beziehungsweise verbindbar, wodurch ein von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestelltes Drehmoment zum Starten der Verbrennungskraftmaschine von dem Rotor auf die Abtriebswelle übertragbar ist. Die elektrische Maschine kann somit insbesondere als Starter bezeichnet werden. Infolge des Antreibens der Abtriebswelle durch den Rotor, kann die stillstehende und sich somit in ihrer Ruhelage befindende Abtriebswelle beschleunigt werden und somit mit einer gegenüber Null größeren Drehzahl relativ zu dem Gehäuseelement um die Abtriebswellendrehachse rotieren, wodurch die Verbrennungskraftmaschine gestartet werden kann.The output shaft can be driven via the rotor by means of the electrical machine in order to start the internal combustion engine. In other words, the rotor of the electrical machine and the output shaft are connected or can be connected to one another in a torque-transmitting manner, whereby a torque provided by the electrical machine via the rotor for starting the internal combustion engine can be transmitted from the rotor to the output shaft. The electrical machine can thus be referred to as a starter in particular. As a result of the drive of the output shaft by the rotor, the output shaft, which is stationary and thus in its rest position, can be accelerated and thus rotate at a speed greater than zero relative to the housing element about the output shaft axis of rotation, as a result of which the internal combustion engine can be started.
Die Verbrennungskraftmaschine umfasst wenigstens einen Massenausgleich, welcher wenigstens ein von der Abtriebswelle antreibbares und dadurch relativ zu dem Gehäuseelement drehbares, insbesondere mit der Abtriebswelle mechanisch gekoppeltes, Ausgleichselement zum, insbesondere gezielten, Ausgleichen von Massenkräften des Kurbeltriebs der Verbrennungskraftmaschine aufweist. Mit anderen Worten ausgedrückt sind die Abtriebswelle und das Ausgleichselement drehmomentenübertragend miteinander verbunden, wodurch zum Antreiben des Ausgleichselements ein zweites Drehmoment von der Abtriebswelle auf das Ausgleichselement übertragbar ist, wodurch das Ausgleichselement zu dem Gehäuseelement in Rotation versetzt werden kann beziehungsweise in Rotation gehalten werden kann. Der Massenausgleich, insbesondere das Ausgleichselement, ist zum zumindest teilweisen, insbesondere vollständigen, Ausgleichen freier Massenkräfte des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen.The internal combustion engine comprises at least one mass balance, which comprises at least one balancing element that can be driven by the output shaft and is therefore rotatable relative to the housing element, in particular mechanically coupled to the output shaft, for the purpose of, in particular, targeted balancing of inertial forces of the crank mechanism of the internal combustion engine having. In other words, the output shaft and the compensating element are connected to one another in a torque-transmitting manner, as a result of which a second torque can be transmitted from the output shaft to the compensating element in order to drive the compensating element, as a result of which the compensating element can be rotated relative to the housing element or can be kept rotating. The mass balance, in particular the balancing element, is provided for at least partial, in particular complete, balancing of free inertial forces of the crank drive or the internal combustion engine.
Das Ausgleichelement ist vorzugsweise als Ausgleichswelle ausgebildet. Alternativ kann das Ausgleichelement als Ausgleichsrad ausgebildet sein. Die Ausgleichswelle kann insbesondere als Massenausgleichswelle bezeichnet werden.The compensating element is preferably designed as a compensating shaft. Alternatively, the compensating element can be designed as a compensating wheel. The balancer shaft can in particular be referred to as a mass balancer shaft.
Das Ausgleichselement, insbesondere die Ausgleichswelle oder das Ausgleichsrad, ist um eine Drehachse des Ausgleichselements relativ zu dem Gehäuseelement drehbar. Die Drehachse des Ausgleichselements kann parallel zu der Abtriebswellendrehachse sein. Vorzugsweise ist die Drehachse des Ausgleichselements von der Abtriebswellendrehachse beabstandet.The compensating element, in particular the compensating shaft or the compensating wheel, can be rotated about an axis of rotation of the compensating element relative to the housing element. The axis of rotation of the compensating element can be parallel to the axis of rotation of the output shaft. The axis of rotation of the compensating element is preferably spaced apart from the axis of rotation of the output shaft.
Unter dem gezielten Ausgleichen der Massenkräfte kann insbesondere verstanden werden, dass das Ausgleichselement bei einer Entwicklung beziehungsweise Konstruktion des Kurbeltriebs derart ausgestaltet beziehungsweise ausgelegt wurde, dass die Massenkräfte im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mittels des Ausgleichselements infolge der Auslegung zumindest teilweise ausgeglichen werden können.The targeted balancing of the mass forces can be understood in particular to mean that the balancing element was designed or designed during development or construction of the crank mechanism in such a way that the mass forces during operation of the internal combustion engine can be at least partially balanced by means of the balancing element as a result of the design.
Um Kosten und Bauraum der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kurbeltriebs besonders gering halten zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ausgleichselement bezogen auf einen von dem Rotor zu der Abtriebswelle verlaufenden Drehmomentenfluss, über welchen das von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte Drehmoment zum Starten der Verbrennungskraftmaschine von dem Rotor auf die Abtriebswelle übertragbar ist, in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das Ausgleichselement bezogen auf den Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle angeordnet, wodurch das Drehmoment von dem Rotor über das Ausgleichselement auf die Abtriebswelle übertragbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind der Rotor, das Ausgleichselement und die Abtriebswelle derart mechanisch, insbesondere drehmomentenübertragend, miteinander gekoppelt, dass das Ausgleichselement, insbesondere direkt, von dem Rotor antreibbar ist und die Abtriebswelle, insbesondere direkt, von dem von dem Rotor angetriebenen Ausgleichselement antreibbar ist.In order to be able to keep the costs and installation space of the internal combustion engine or the crank mechanism particularly low, it is provided according to the invention that the compensating element, based on a torque flow running from the rotor to the output shaft, via which the torque provided by the electric machine via the rotor for starting the Internal combustion engine can be transmitted from the rotor to the output shaft, is arranged in the torque flow between the rotor and the output shaft. In other words, the compensating element is arranged between the rotor and the output shaft in relation to the flow of torque, as a result of which the torque can be transmitted from the rotor to the output shaft via the compensating element. In other words, the rotor, the compensating element and the output shaft are coupled to one another mechanically, in particular in a torque-transmitting manner, in such a way that the compensating element can be driven, in particular directly, by the rotor and the output shaft can be driven, in particular directly, by the compensating element driven by the rotor is.
Darunter, dass das Drehmoment von dem Rotor auf die Abtriebswelle übertragbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass ein von dem Drehmoment des Rotors infolge des Übertragens bewirktes beziehungsweise realisiertes und insbesondere als Abtriebswellendrehmoment bezeichnetes Drehmoment der Abtriebswelle unterschiedlich zu dem Drehmoment des Rotors sein kann. Beispielsweise kann zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle wenigstens eine Übersetzung vorgesehen sein, wodurch das Abtriebswellendrehmoment unterschiedlich zu dem Drehmoment des Rotors sein kann. Mit anderen Worten ausgedrückt können der Rotor und das Ausgleichselement über die Übersetzung mechanisch miteinander gekoppelt sein.The fact that the torque can be transmitted from the rotor to the output shaft can be understood in particular to mean that a torque of the output shaft caused or realized by the torque of the rotor as a result of the transmission and in particular referred to as output shaft torque can be different from the torque of the rotor. For example, at least one transmission can be provided between the rotor and the output shaft, as a result of which the output shaft torque can be different from the torque of the rotor. In other words, the rotor and the compensating element can be mechanically coupled to one another via the transmission.
Darunter, dass das das zweite Drehmoment von der Abtriebswelle auf das Ausgleichselement übertragbar ist, kann insbesondere verstanden werden, dass ein von dem zweiten Drehmoment der Abtriebswelle infolge des Übertragens bewirktes beziehungsweise realisiertes und insbesondere als Ausgleichsdrehmoment bezeichnetes Drehmoment des Ausgleichselements unterschiedlich zu dem zweiten Drehmoment der Abtriebswelle sein kann. Beispielsweise kann zwischen der Abtriebswelle und dem Ausgleichselement wenigstens eine Übersetzung vorgesehen sein, wodurch das Abtriebswellendrehmoment infolge der Übersetzung unterschiedlich zu dem Drehmoment des Rotors sein kann. Mit anderen Worten ausgedrückt können die Abtriebswelle und das Ausgleichselement über die Übersetzung mechanisch miteinander gekoppelt sein.The fact that the second torque can be transmitted from the output shaft to the compensating element can be understood in particular to mean that a torque of the compensating element that is caused or realized by the second torque of the output shaft as a result of the transmission and is referred to in particular as the compensating torque is different from the second torque of the output shaft can be. For example, at least one transmission can be provided between the output shaft and the compensating element, as a result of which the output shaft torque can be different from the torque of the rotor as a result of the transmission. In other words, the output shaft and the compensating element can be mechanically coupled to one another via the transmission.
Der Erfindung liegen insbesondere folgende Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde: Bei einem herkömmlichen Kurbeltrieb können der Massenausgleich, insbesondere das Ausgleichselement, und die elektrische Maschine, insbesondere der Rotor, getrennt voneinander verbaut sein. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass bei einem herkömmlichen Kurbeltrieb das Ausgleichselement bezogen auf den von dem Rotor zu der Abtriebswelle verlaufenden Drehmomentenfluss nicht in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und der Abtriebswelle angeordnet ist. Dadurch können Bauraum und Kosten eines herkömmlichen Kurbeltriebs besonders erhöht sein.The invention is based in particular on the following findings and considerations: In a conventional crank drive, the mass balance, in particular the balancing element, and the electric machine, in particular the rotor, can be installed separately from one another. This can in particular be understood to mean that in a conventional crank drive the compensating element is not arranged in the torque flow between the rotor and the output shaft in relation to the torque flow running from the rotor to the output shaft. As a result, the installation space and costs of a conventional crank drive can be particularly increased.
Demgegenüber verläuft bei dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb der von dem Rotor zu der Abtriebswelle verlaufende Drehmomentenfluss über das Ausgleichselement. Somit sind für das Starten der Verbrennungskraftmaschine und den Massenausgleich keine jeweiligen voneinander unterschiedlichen Drehmomentenflüsse erforderlich. Dadurch können Bauraum und Kosten des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden. Beispielsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb ein Bauraum frei, welcher von dem Ausgleichselement belegt werden würde, wenn das Ausgleichselement nicht in dem Drehmomentenfluss angeordnet wäre. Dadurch kann ein Package-Vorteil des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden. Dadurch können Kosten der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kurbeltriebs besonders gering gehalten werden.In contrast, in the case of the crank drive according to the invention, the torque flow running from the rotor to the output shaft runs over the balancing element. Thus, no torque flows that differ from one another are required for starting the internal combustion engine and for mass balancing. As a result, the installation space and costs of the crank drive or the internal combustion engine can be kept particularly low. For example, in the case of the crank drive according to the invention, an installation space is freed up which would be occupied by the compensating element if the compensating element were not arranged in the torque flow. As a result, a package advantage can be achieved for the crank mechanism or the internal combustion engine. As a result, the costs of the internal combustion engine or the crank mechanism can be kept particularly low.
Vorzugsweise ist wenigstens eine eine von 1 unterschiedliche Übersetzung aufweisende Getriebestufe vorgesehen, welche bezogen auf den Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und dem Ausgleichselement angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt weist der Kurbeltrieb die Getriebestufe auf, welche bezogen auf den von dem Rotor zu der Abtriebswelle verlaufenden Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und dem Ausgleichselement angeordnet ist, wodurch das Drehmoment von dem Rotor über die Getriebestufe auf das Ausgleichselement übertragbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind der Rotor, das Ausgleichselement und die Getriebestufe derart mechanisch miteinander gekoppelt, so dass die Getriebestufe von dem Rotor antreibbar ist, wobei das Ausgleichselement von der von dem Rotor angetriebenen Getriebestufe antreibbar ist. Die Getriebestufe weist die Übersetzung auf, welche einen insbesondere als Übersetzungswert bezeichneten Wert aufweist, der größer oder kleiner als 1 ist. Durch die von 1 unterschiedliche Übersetzung kann ein jeweiliger Drehmomentwert und ein jeweiliger Drehzahlwert des Rotors unterschiedlich zu einem jeweiligen Drehmomentwert und einem jeweiligen Drehzahlwert des Ausgleichselements sein. Dadurch kann sowohl die Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft gestartet werden als auch der Massenausgleich besonders vorteilhaft erfolgen.Preferably, at least one gear stage is provided which has a gear ratio that differs from 1 and which, with respect to the torque flow, is arranged in the torque flow between the rotor and the compensating element. In other words, the crank mechanism has the gear stage, which is arranged between the rotor and the compensating element in relation to the torque flow running from the rotor to the output shaft, as a result of which the torque can be transmitted from the rotor to the compensating element via the gear stage. In other words, the rotor, the compensating element and the gear stage are mechanically coupled to one another in such a way that the gear stage can be driven by the rotor, with the compensating element being able to be driven by the gear stage driven by the rotor. The gear stage has the gear ratio, which has a value, referred to in particular as the gear ratio value, which is greater than or less than 1. 1, a respective torque value and a respective speed value of the rotor can be different from a respective torque value and a respective speed value of the compensating element. As a result, both the internal combustion engine can be started in a particularly advantageous manner and mass balancing can take place in a particularly advantageous manner.
Der Kurbeltrieb kann wenigstens ein Getriebeelement aufweisen, wobei das Getriebeelement die Getriebestufe umfassen kann. Die Getriebestufe beziehungsweise das Getriebeelement ist vorzugsweise als Vorgelegegetriebe für den Starter ausgebildet. Somit ist die Getriebestufe beziehungsweise das Vorgelegegetriebe insbesondere dafür vorgesehen, das von der elektrischen Maschine über den Rotor bereitgestellte Drehmoment derart zu wandeln, dass der jeweilige auf die Abtriebswelle übertragene Drehmomentwert besonders gut zum Starten der Verbrennungskraftmaschine geeignet ist. Das Vorgelegegetriebe kann insbesondere als Startervorgelege bezeichnet werden.The crank drive can have at least one gear element, it being possible for the gear element to comprise the gear stage. The gear stage or the gear element is preferably designed as a countershaft gear for the starter. Thus, the gear stage or the countershaft transmission is provided in particular to convert the torque provided by the electric machine via the rotor in such a way that the respective torque value transmitted to the output shaft is particularly suitable for starting the internal combustion engine. The countershaft transmission can in particular be referred to as a starter countershaft.
Bei einem herkömmlichen Kurbeltrieb ist es üblicherweise vorgesehen, dass die Getriebestufe beziehungsweise das Startervorgelege getrennt von dem Massenausgleich, insbesondere dem Ausgleichselement, verbaut ist. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass bei dem herkömmlichen Kurbeltrieb die Getriebestufe nicht in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und dem Ausgleichselement angeordnet ist. Demgegenüber können bei dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb das Ausgleichselement und die Getriebestufe beziehungsweise das Vorgelegegetriebe miteinander kombiniert werden beziehungsweise sein. Dadurch kann eine Teilezahl der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kurbeltriebs besonders gering gehalten werden. Dadurch können Kosten und Gewicht der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kurbeltriebs besonders gering gehalten werden. Zudem kann ein Packagevorteil des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden.In a conventional crank drive, it is usually provided that the gear stage or the starter transmission is installed separately from the mass balance, in particular the balancing element. This can in particular be understood to mean that in the conventional crank drive the gear stage is not arranged in the torque flow between the rotor and the compensating element. In contrast, in the case of the crank drive according to the invention, the compensating element and the gear stage or the countershaft gear can be or be combined with one another. As a result, the number of parts in the internal combustion engine or in the crank mechanism can be kept particularly low. As a result, the costs and weight of the internal combustion engine or the crank mechanism can be kept particularly low. In addition, a package advantage of the crank mechanism or the internal combustion engine can be achieved.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Ausgleichselement eine Welle, insbesondere eine Getriebeausgangswelle, der Getriebestufe ist. Mit anderen Worten ausgedrückt umfasst die Getriebestufe das Ausgleichselement beziehungsweise die Ausgleichswelle, welche vorzugsweise als Getriebeausgangswelle der Getriebestufe ausgebildet ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die Ausgleichswelle vorzugsweise als Welle, insbesondere als Getriebeausgangswelle, der Getriebestufe ausgebildet. Die Ausgleichswelle beziehungsweise der Massenausgleich ist somit in die Getriebestufe beziehungsweise das Vorgelegegetriebe integriert. Die Getriebestufe und das Ausgleichselement bilden somit eine gemeinsame Baugruppe aus, mittels welcher sowohl die Übersetzung als auch der Massenausgleich realisiert werden kann. Dadurch kann die Teilevielfalt des Kurbeltriebs besonders gering gehalten werden. Somit können Kosten, Bauraum und Gewicht der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere des Kurbeltriebs, besonders gering gehalten werden.In a further embodiment, it is provided that the compensating element is a shaft, in particular a transmission output shaft, of the transmission stage. In other words, the gear includes the compensating element or the balance shaft, which is preferably designed as a transmission output shaft of the gear. To put it another way, the balancer shaft is preferably designed as a shaft, in particular as a transmission output shaft, of the transmission stage. The balancer shaft or the mass balance is thus integrated into the gear stage or the countershaft transmission. The gear stage and the compensating element thus form a common assembly, by means of which both the translation and the mass balancing can be implemented. As a result, the variety of parts of the crank mechanism can be kept particularly low. The costs, installation space and weight of the internal combustion engine, in particular of the crank mechanism, can thus be kept particularly low.
In weiterer Ausgestaltung weist die Getriebestufe wenigstens zwei Räder auf, wobei eines der Räder, welches insbesondere als erstes Rad bezeichnet werden kann, drehfest mit dem Ausgleichselement, insbesondere der Ausgleichswelle, verbunden ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das erste Rad auf der Ausgleichswelle angeordnet und drehfest mit der Ausgleichswelle verbunden, wodurch die Ausgleichswelle von dem ersten Rad angetrieben werden kann. Die Räder sind vorzugsweise als Stirnräder beziehungsweise als Zahnräder ausgebildet, die, insbesondere direkt, miteinander kämmen.In a further refinement, the gear stage has at least two wheels, one of the wheels, which can in particular be referred to as the first wheel, being non-rotatably connected to the compensating element, in particular the compensating shaft. In other words, the first wheel is arranged on the balancer shaft and is connected to the balancer shaft in a rotationally fixed manner, as a result of which the balancer shaft can be driven by the first wheel. The wheels are preferably in the form of spur gears or gears formed, which, in particular directly, mesh with each other.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das andere Rad, welches insbesondere als zweites Rad bezeichnet werden kann, bezogen auf den Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und dem ersten Rad angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt sind der Rotor und die Räder derart mechanisch miteinander gekoppelt, dass das Drehmoment von dem Rotor über die Räder, insbesondere direkt, auf das Ausgleichselement, insbesondere die Ausgleichswelle, übertragbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann von dem Rotor das erste Rad, insbesondere direkt, angetrieben werden, wobei das zweite Rad über das von dem Rotor angetriebene, erste Rad, insbesondere direkt, angetrieben werden kann, und wobei das Ausgleichselement, insbesondere die Ausgleichswelle, mittels des von dem ersten Rad angetriebenen zweiten Rads, insbesondere direkt, angetrieben werden kann. Somit kann das Drehmoment von dem Rotor besonders vorteilhaft mittels der Getriebestufe gewandelt und auf das Ausgleichselement, insbesondere die Ausgleichswelle, übertragen werden, wodurch die Abtriebswelle besonders vorteilhaft von dem Rotor angetrieben werden kann.Provision is preferably made for the other wheel, which can in particular be referred to as the second wheel, to be arranged in the torque flow between the rotor and the first wheel in relation to the torque flow. In other words, the rotor and the wheels are mechanically coupled to one another in such a way that the torque can be transmitted from the rotor via the wheels, in particular directly, to the balancing element, in particular the balancing shaft. In other words, the rotor can drive the first wheel, in particular directly, while the second wheel can be driven, in particular directly, via the first wheel driven by the rotor, and the balancing element, in particular the balancing shaft, by means of of the second wheel driven by the first wheel, in particular directly, can be driven. Thus, the torque can be particularly advantageously converted by the rotor by means of the gear stage and transmitted to the balancing element, in particular the balancing shaft, as a result of which the output shaft can be driven by the rotor in a particularly advantageous manner.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein Massenschwerpunkt des Ausgleichselements in radialer Richtung des Ausgleichselements von der Drehachse des Ausgleichselements beabstandet ist, um welche das Ausgleichselement relativ zu dem Gehäuseelement drehbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt weist das Ausgleichselement eine gezielte Unwucht auf. Dadurch kann der Massenausgleich des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine gezielt bewirkt werden. Dadurch können Schwingungen des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können. Somit kann beispielsweise ein Komfort der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kraftfahrzeugs besonders erhöht werden.Provision is preferably made for a center of mass of the compensating element to be spaced apart in the radial direction of the compensating element from the axis of rotation of the compensating element, about which the compensating element can be rotated relative to the housing element. In other words, the compensating element has a targeted imbalance. As a result, the mass balancing of the crank drive or the internal combustion engine can be brought about in a targeted manner. As a result, vibrations of the crank mechanism or of the internal combustion engine can be kept particularly low. Thus, for example, the comfort of the internal combustion engine or of the motor vehicle can be particularly increased.
Unter der gezielten Unwucht kann insbesondere folgendes verstanden werden: Die gezielte Unwucht ist keine fertigungsbedingte beziehungsweise toleranzbedingte Unwucht, sondern das Ausgleichselement wurde bei der Konstruktion beziehungsweise Entwicklung derart ausgelegt, dass das Ausgleichselement die Unwucht aufweist, mittels welcher infolge der Auslegung die Massenkräfte zumindest teilweise ausgeglichen gezielt werden können.Targeted imbalance can be understood to mean the following in particular: Targeted imbalance is not a production-related or tolerance-related imbalance, rather the compensating element was designed during construction or development in such a way that the compensating element has the imbalance, by means of which the inertia forces are at least partially balanced as a result of the design can become.
Beispielsweise kann das Ausgleichselement wenigstens einen insbesondere als Gewicht bezeichneten Massenkörper aufweisen, welcher in der radialen Richtung des Ausgleichselements von der Drehachse beabstandet ist. Dadurch kann bewirkt werden, dass der Massenschwerpunkt des Ausgleichselements in der radialen Richtung des Ausgleichselements von der Drehachse beabstandet ist. Alternativ oder zusätzlich kann dies dadurch bewirkt werden, dass das Ausgleichselement wenigstens eine insbesondere als Aussparungen bezeichnete Materialausnehmung aufweist. Wenn das Ausgleichselement mehrere Massenkörper und/oder Materialausnehmungen aufweist, sind die Massenkörper beziehungsweise Materialausnehmungen bezogen auf die Drehachse des Ausgleichselements vorzugsweise asymmetrisch angeordnet.For example, the compensating element can have at least one mass body, referred to in particular as a weight, which is spaced apart from the axis of rotation in the radial direction of the compensating element. This can cause the center of mass of the compensating element to be spaced apart from the axis of rotation in the radial direction of the compensating element. Alternatively or additionally, this can be brought about by the compensating element having at least one material recess, which is referred to in particular as a recess. If the compensating element has a plurality of mass bodies and/or material recesses, the mass bodies or material recesses are preferably arranged asymmetrically in relation to the axis of rotation of the compensating element.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass mittels des Massenausgleichs, insbesondere mittels des Ausgleichselements, Massenkräfte zweiter Ordnung des Kurbeltriebs beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, ausgleichbar sind. Mit anderen Worten ausgedrückt ist der Massenausgleich als vollständiger oder teilweiser Massenausgleich zweiter Ordnung ausgebildet, insbesondere als 50%-Massenausgleich zweiter Ordnung. Beispielweise entspricht in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine eine Drehzahl des Ausgleichselements einer doppelten Drehzahl der Abtriebswelle. Darunter kann insbesondere verstanden werden, dass während sich die Verbrennungskraftmaschine in dem aktivierten Zustand befindet, das Ausgleichselement mit doppelter Drehzahl rotiert wie die Abtriebswelle. Dadurch können die Massenkräfte zweiter Ordnung ausgeglichen werden. Dadurch können Schwingungen des Kurbeltriebs besonders gering gehalten werden, wodurch der Komfort der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Kraftfahrzeugs besonders erhöht werden kann.In a further refinement, it is provided that mass forces of the second order of the crank mechanism or of the internal combustion engine can be at least partially, in particular predominantly or completely, compensated for by means of the mass balance, in particular by means of the balancing element. In other words, the mass balance is designed as a complete or partial second-order mass balance, in particular as a 50% second-order mass balance. For example, in the activated state of the internal combustion engine, a speed of the compensating element corresponds to twice the speed of the output shaft. This can in particular be understood to mean that while the internal combustion engine is in the activated state, the compensating element rotates at twice the speed of the output shaft. In this way, the second-order mass forces can be balanced. As a result, vibrations of the crank mechanism can be kept particularly low, as a result of which the comfort of the internal combustion engine or of the motor vehicle can be particularly increased.
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein insbesondere als Freilauf bezeichnetes Freilaufelement vorgesehen, welches bezogen auf den Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und dem Ausgleichselement angeordnet ist, wobei der Rotor über das Freilaufelement derart mit dem Ausgleichselement, insbesondere mechanisch, gekoppelt ist, dass das Drehmoment von dem Rotor über das Freilaufelement auf das Ausgleichselement übertragbar ist und ein Übertragen des entgegengesetzt zu dem Drehmoment verlaufenden, zweiten Drehmoments, von dem Ausgleichselement beziehungsweise der Abtriebswelle über das Freilaufelement auf den Rotor unterbleibt. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das Freilaufelement bezogen auf den Drehmomentenfluss zwischen dem Rotor und dem Ausgleichselement angeordnet, wobei das Freilaufelement derart ausgebildet ist, dass die Abtriebswelle über das Freilaufelement von dem Rotor angetrieben werden kann, wohingegen der Rotor von dem Ausgleichselement nicht über das Freilaufelement angetrieben werden kann. Somit unterbindet das Freilaufelement das Antreiben des Rotors durch das Ausgleichselement beziehungsweise die Abtriebswelle. Dadurch kann das Ausgleichselement in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine permanent von der Abtriebswelle angetrieben werden, wodurch der Massenausgleich in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine permanent durchgeführt wird. Die elektrische Maschine ist als Starter und vorzugsweise nicht als Generator ausgebildet. Das heißt, ein Antreiben des Rotors durch die Abtriebswelle in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine würde einen zusätzlichen Reibungswiderstand verursachen. Durch das Freilaufelement kann sowohl der Massenausgleich sichergestellt werden, als auch der zusätzliche Reibungswiderstand vermieden beziehungsweise vermindert werden. Dadurch kann ein Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.In a further embodiment, at least one freewheel element, referred to in particular as a freewheel, is provided, which is arranged in the torque flow between the rotor and the compensating element in relation to the torque flow, with the rotor being coupled via the freewheel element to the compensating element, in particular mechanically, in such a way that the Torque can be transmitted from the rotor to the compensating element via the freewheeling element and the second torque, which runs opposite to the torque, is not transmitted from the compensating element or the output shaft via the freewheeling element to the rotor. In other words, the freewheeling element is arranged between the rotor and the compensating element in relation to the torque flow, the freewheeling element being designed in such a way that the output shaft can be driven by the rotor via the freewheeling element, whereas the rotor can be driven from the off same element cannot be driven via the freewheel element. The freewheeling element thus prevents the rotor from being driven by the compensating element or the output shaft. As a result, the compensating element can be permanently driven by the output shaft in the activated state of the internal combustion engine, as a result of which the mass balancing is carried out permanently in the activated state of the internal combustion engine. The electrical machine is designed as a starter and preferably not as a generator. That is, driving the rotor by the output shaft in the activated state of the internal combustion engine would cause additional frictional resistance. The freewheel element can ensure both the mass balance and the additional frictional resistance can be avoided or reduced. As a result, the fuel consumption of the internal combustion engine can be kept particularly low.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Freilaufelement bezogen auf den Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss zwischen der Getriebestufe, insbesondere dem ersten Rad oder dem zweiten Rad, und dem Ausgleichselement angeordnet ist, wobei die Getriebestufe, insbesondere das erste Rad oder das zweite Rad, derart mit dem Ausgleichselement mechanisch gekoppelt ist, dass das Drehmoment von der Getriebestufe, insbesondere dem ersten Rad oder dem zweiten Rad, über das Freilaufelement auf das Ausgleichselement übertragbar ist und das Übertragen des entgegengesetzt zu dem Drehmomentenfluss verlaufenden, zweiten Drehmoments von dem Ausgleichselement über das Freilaufelement auf die Getriebestufe, insbesondere das erste Rad oder das zweite Rad, unterbleibt.Provision is preferably made for the freewheel element to be arranged in relation to the torque flow in the torque flow between the gear stage, in particular the first wheel or the second wheel, and the compensating element, with the gear stage, in particular the first wheel or the second wheel, being connected to the compensation element is mechanically coupled, that the torque from the gear stage, in particular the first wheel or the second wheel, can be transmitted via the freewheel element to the compensation element and the transmission of the second torque, which runs counter to the torque flow, from the compensation element via the freewheel element to the gear stage , In particular the first wheel or the second wheel is omitted.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Kupplungsteil einer Kupplung vorgesehen, wobei das Kraftfahrzeug über die Abtriebswelle und über die Kupplung, insbesondere das Kupplungsteil, von der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Darunter kann insbesondere Folgendes verstanden werden: Das Kraftfahrzeug weist in seinem vollständig hergestellten Zustand einen Antriebsstrang auf, welcher die Verbrennungskraftmaschine umfasst, wobei das Kraftfahrzeug mittels des Antriebsstrangs, insbesondere mittels der Verbrennungskraftmaschine, antreibbar ist. Der Antriebsstrang weist die Kupplung auf. Die Kupplung ist bezogen auf einen von der Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine zu wenigstens einem Bodenkontaktelement, insbesondere ein Rad, des Kraftfahrzeugs verlaufenden, zweiten Drehmomentenfluss, über welchen ein von der Abtriebswelle zum Antreiben des Bodenkontaktelements des Kraftfahrzeugs vorgesehenes, drittes Drehmoment von der Abtriebswelle auf das Bodenkontaktelement übertragbar ist, in dem dritten Drehmomentenfluss zwischen der Abtriebswelle und dem Bodenkontaktelement angeordnet. Vorzugsweise ist bezogen auf den zweiten Drehmomentenfluss in dem zweiten Drehmomentenfluss ein separat von dem Getriebeelement beziehungsweise der Getriebestufe ausgebildetes Getriebe des Antriebsstrangs zwischen der Kupplung und dem Bodenkontaktelement angeordnet. Das Kraftfahrzeug beziehungsweise der Antriebsstrang weist somit in vollständig hergestelltem Zustand das Getriebe auf.In a further embodiment, a clutch part of a clutch is provided, the motor vehicle being able to be driven by the internal combustion engine via the output shaft and via the clutch, in particular the clutch part. This can be understood in particular as follows: In its fully manufactured state, the motor vehicle has a drive train which includes the internal combustion engine, the motor vehicle being able to be driven by means of the drive train, in particular by means of the internal combustion engine. The drive train includes the clutch. The clutch is related to a second torque flow running from the output shaft of the internal combustion engine to at least one ground contact element, in particular a wheel, of the motor vehicle, via which a third torque provided by the output shaft for driving the ground contact element of the motor vehicle can be transmitted from the output shaft to the ground contact element is arranged in the third torque flow between the output shaft and the ground contact element. Preferably, based on the second torque flow, a transmission of the drive train, which is configured separately from the transmission element or the transmission stage, is arranged between the clutch and the ground contact element in the second torque flow. The motor vehicle or the drive train thus has the transmission in the fully manufactured state.
Die Abtriebswelle ist mittels der Kupplung mit dem Getriebe koppelbar und von dem Getriebe entkoppelbar. Unter einem Koppeln der Abtriebswelle mit dem Getriebe ist zu verstehen, dass die Abtriebswelle drehmomentenübertragend mit dem Getriebe koppelbar ist, wodurch beispielsweise das von der Abtriebswelle bereitgestellte dritte Drehmoment auf das Getriebe übertragen werden kann. Dadurch kann das Getriebe angetrieben werden, wodurch das Bodenkontaktelement des Kraftfahrzeugs über das Getriebe angetrieben werden kann.The output shaft can be coupled to the transmission and decoupled from the transmission by means of the clutch. Coupling the output shaft to the transmission means that the output shaft can be coupled to the transmission in a torque-transmitting manner, as a result of which, for example, the third torque provided by the output shaft can be transmitted to the transmission. As a result, the transmission can be driven, as a result of which the ground contact element of the motor vehicle can be driven via the transmission.
Die Kupplung ist vorzugsweise bezogen auf den von der Abtriebswelle zu dem Getriebe verlaufenden zweiten Drehmomentenfluss, über welchen das dritte Drehmoment von der Abtriebswelle auf das Getriebe übertragbar ist, zwischen der Abtriebswelle und dem Getriebe angeordnet, so dass der zweite Drehmomentenfluss, insbesondere dann, wenn die Kupplung geschlossen ist, über die Kupplung verläuft. Der zweite Drehmomentenfluss kann alternativ entgegengesetzt von dem Getriebe zu der Abtriebswelle über die Kupplung verlaufen.The clutch is preferably arranged between the output shaft and the transmission in relation to the second torque flow running from the output shaft to the transmission, via which the third torque can be transmitted from the output shaft to the transmission, so that the second torque flow, particularly when the Coupling is closed, runs over the clutch. The second torque flow can alternatively run in the opposite direction from the transmission to the output shaft via the clutch.
Die Kupplung weist das Kupplungsteil auf, welches insbesondere als erstes Kupplungsteil bezeichnet werden kann. Die Kupplung weist ein zweites Kupplungsteil auf. Das erste Kupplungsteil kann drehmomentenübertragend, insbesondere drehfest, mit der Abtriebswelle verbunden sein und das zweite Kupplungsteil kann drehfest mit dem Getriebe, insbesondere einer Getriebeeingangswelle, verbunden sein.The clutch has the clutch part, which in particular can be referred to as the first clutch part. The clutch has a second clutch part. The first clutch part can be connected to the output shaft in a torque-transmitting manner, in particular in a torque-proof manner, and the second clutch part can be connected in a torque-proof manner to the transmission, in particular a transmission input shaft.
Die Kupplung kann geöffnet und geschlossen werden, was bedeutet, dass die Kupplung zwischen einem geöffneten Zustand und einem geschlossenen Zustand umgeschaltet werden kann. In dem geöffneten Zustand ist die Abtriebswelle von dem Getriebe, insbesondere der Getriebeeingangswelle, entkoppelt. In dem geschlossenen Zustand ist die Abtriebswelle mit dem Getriebe, insbesondere der Getriebeeingangswelle, gekoppelt. In dem geöffneten Zustand sind die beiden Kupplungsteile der Kupplung beziehungsweise die Abtriebswelle und das Getriebe, insbesondere die Getriebeeingangswelle, voneinander entkoppelt, so dass beispielsweise kein Drehmoment oder höchstens ein insbesondere gegenüber Null größeres, erstes Kupplungsdrehmoment zwischen den beiden Kupplungsteilen beziehungsweise zwischen der Abtriebswelle und dem Getriebe, insbesondere der Getriebeeingangswelle, übertragen werden kann. In dem geschlossenen Zustand sind die beiden Kupplungsteile, insbesondere reibschlüssig, derart drehmomentenübertragend miteinander verbunden, dass zwischen den Kupplungsteilen beziehungsweise zwischen der Abtriebswelle und dem Getriebe, insbesondere der Getriebeeingangswelle, ein gegenüber dem ersten Kupplungsdrehmoment größeres, zweites Kupplungsdrehmoment übertragen werden kann.The clutch can be opened and closed, which means that the clutch can be switched between an open state and a closed state. In the open state, the output shaft is decoupled from the transmission, in particular the transmission input shaft. In the closed state, the output shaft is coupled to the transmission, in particular the transmission input shaft. In the open state, the two clutch parts of the clutch or the output shaft and the transmission, in particular the transmission input shaft, are decoupled from one another, so that example no torque or at most a first clutch torque that is greater than zero, in particular, can be transmitted between the two clutch parts or between the output shaft and the transmission, in particular the transmission input shaft. In the closed state, the two clutch parts are connected to one another in a torque-transmitting manner, in particular frictionally, in such a way that a second clutch torque that is greater than the first clutch torque can be transmitted between the clutch parts or between the output shaft and the transmission, in particular the transmission input shaft.
Unter einer drehfesten Verbindung kann insbesondere eine Verbindung zweier separat voneinander ausgebildeter Komponenten verstanden werden, die derart miteinander verbunden sind, dass zumindest Relativdrehungen zwischen den Komponenten sowie vorzugsweise in axialer Richtung und in radialer Richtung der Komponenten Relativbewegungen zwischen den Komponenten unterbleiben beziehungsweise vermieden sind.A non-rotatable connection can be understood in particular as a connection between two separately configured components that are connected to one another in such a way that at least relative rotations between the components and preferably in the axial direction and in the radial direction of the components relative movements between the components are suppressed or avoided.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das erste Kupplungsteil bezogen auf den Drehmomentenfluss in dem Drehmomentenfluss zwischen dem Ausgleichselement und der Abtriebswelle angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist das erste Kupplungsteil bezogen auf den Drehmomentenfluss zwischen dem Ausgleichselement und der Abtriebswelle angeordnet, so dass das Drehmoment von dem Rotor beziehungsweise dem Ausgleichselement über das erste Kupplungsteil auf die Abtriebswelle übertragbar ist und das zweite Drehmoment von der Abtriebswelle auf das Ausgleichselement übertragbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt sind das Ausgleichselement, die Abtriebswelle und das erste Kupplungsteil derart mechanisch miteinander gekoppelt, dass das erste Kupplungsteil von dem Ausgleichselement antreibbar ist, wobei die Abtriebswelle von dem von dem Ausgleichselement angetriebenen ersten Kupplungsteil antreibbar ist und umgekehrt.In a further refinement, provision is made for the first clutch part to be arranged in the torque flow between the compensating element and the output shaft in relation to the torque flow. In other words, the first clutch part is arranged between the compensation element and the output shaft in relation to the torque flow, so that the torque can be transmitted from the rotor or the compensation element to the output shaft via the first clutch part and the second torque can be transmitted from the output shaft to the compensation element is. In other words, the compensating element, the output shaft and the first clutch part are mechanically coupled to one another in such a way that the first clutch part can be driven by the compensating element, the output shaft being able to be driven by the first clutch part driven by the compensating element and vice versa.
Vorzugsweise sind das Ausgleichselement und/oder die Abtriebswelle jeweils drehfest mit dem ersten Kupplungsteil verbunden.The compensating element and/or the output shaft are preferably each connected to the first clutch part in a torque-proof manner.
Ein erster weiterer Aspekt betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb. Ein zweiter weiterer Aspekt betrifft einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine, welche einen erfindungsgemäßen Kurbeltrieb aufweist. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten weiteren Aspekts und/oder des zweiten weiteren Aspekts anzusehen und umgekehrt.A first further aspect relates to an internal combustion engine for a motor vehicle with a crank drive according to the invention. A second further aspect relates to a drive train for a motor vehicle with an internal combustion engine which has a crank drive according to the invention. Advantages and advantageous configurations of the invention are to be regarded as advantages and advantageous configurations of the first additional aspect and/or the second additional aspect and vice versa.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.Further features of the invention result from the claims, the figures and the description of the figures. The features and combinations of features mentioned above in the description and the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and/or shown alone in the figures can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 eine schematische Seitenansicht eines Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb; und -
2 eine schematische Teilschnittansicht eines Antriebsstrangs mit einem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb; und -
3 eine schematische Teilschnittansicht eines erfindungsgemäßen Kurbeltriebs.
-
1 a schematic side view of a drive train with a crank mechanism according to the invention; and -
2 a schematic partial sectional view of a drive train with a crank mechanism according to the invention; and -
3 a schematic partial sectional view of a crank mechanism according to the invention.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.Elements that are the same or have the same function are provided with the same reference symbols in the figures.
Die Verbrennungskraftmaschine 2 umfasst einen Kurbeltrieb 3, welcher eine relativ zu einem Gehäuseelement 4 der Verbrennungskraftmaschine 2 drehbare Abtriebswelle 5 aufweist. Die Abtriebswelle 5 ist um eine Abtriebswellendrehachse 6 der Abtriebswelle 5 relativ zu dem Gehäuseelement 4 drehbar. Über die Abtriebswelle 5 ist das Kraftfahrzeug von der Verbrennungskraftmaschine 2 antreibbar.The
Die Verbrennungskraftmaschine 2 weist wenigstens einen Brennraum, einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt und einen von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 durchströmbaren Abgastrakt auf. Über den Ansaugtrakt kann die den Ansaugtrakt durchströmende Luft dem Brennraum zugeführt werden. Über den Abgastrakt kann das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 aus dem Brennraum abgeführt werden. Die Verbrennungskraftmaschine 2 weist wenigstens ein Einlassventil auf, mittels welchem das Zuführen der Luft in den Brennraum gesteuert beziehungsweise eingestellt werden kann. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens ein Auslassventil auf, mittels welchem das Abführen des Abgases aus dem Brennraum gesteuert beziehungsweise eingestellt werden kann. Der Kurbeltrieb 3 weist eine relativ zu dem Gehäuseelement 4 drehbare Nockenwelle auf, welche mechanisch mit dem Einlassventil und dem Auslassventil gekoppelt ist. Über eine Steuerkette 7 ist die Abtriebswelle 5 mechanisch mit der Nockenwelle gekoppelt, wodurch die Nockenwelle von der Abtriebswelle 5 angetrieben werden kann. Dadurch können das Einlassventil und das Auslassventil über an der Nockenwelle angeordnete Nocken betätigt werden.The
In einem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine 2 finden in dem Brennraum Verbrennungsvorgänge statt, bei welchen ein Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt wird, woraus das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 resultiert. Der Brennraum ist teilweise von einem Kolben 8 der Verbrennungskraftmaschine 2, insbesondere des Kurbeltriebs 3, begrenzt. In dem in
In einem deaktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine 2 unterbleiben die Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum. Die Verbrennungskraftmaschine 2 kann von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand übergehen und umgekehrt. Das Übergehen der Verbrennungskraftmaschine 2 von dem deaktivierten Zustand in den aktivierten Zustand kann insbesondere als Starten oder Anlassen der Verbrennungskraftmaschine 2 bezeichnet werden. Hierfür weist die Verbrennungskraftmaschine 2, insbesondere der Kurbeltrieb 3, eine elektrische Maschine 15 auf.
Der Kurbeltrieb 3 weist wenigstens einen, insbesondere als Massenausgleichseinrichtung bezeichneten Massenausgleich 19 auf, welcher wenigstens ein von der Abtriebswelle 5 antreibbares und dadurch relativ zu dem Gehäuseelement 4 drehbares mit der Abtriebswelle 5 mechanisch gekoppeltes Ausgleichselement 20 zum gezielten Ausgleichen von Massenkräften des Kurbeltriebs 3 beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine 2 umfasst. In dem Ausführungsbeispiel ist das Ausgleichselement 20 als Ausgleichswelle 20 ausgebildet. Der Massenausgleich 19, insbesondere die Ausgleichswelle 20, ist somit zum zumindest teilweisen, insbesondere vollständigen, Ausgleichen freier Massenkräfte des Kurbeltriebs 3 vorgesehen. Die Ausgleichswelle 20 ist somit drehmomentenübertragend mit der Abtriebswelle 5 gekoppelt. Die Ausgleichswelle 20 ist um eine insbesondere als Wellendrehachse 21 bezeichnete Drehachse 21 der Ausgleichswelle 20 relativ zu dem Gehäuseelement 4 drehbar.The crank
Vorzugsweise weist die Abtriebswelle 5 ein Ritzel 5a auf. Über das Ritzel 5a ist die Abtriebswelle 5 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 von dem Rotor antreibbar. Über das Ritzel 5a ist die Ausgleichswelle 20 von der Abtriebswelle 5, insbesondere in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine 2, antreibbar. Mittels des Ritzels 5a kann dabei eine Übersetzung zwischen der Abtriebswelle 5 und dem Massenausgleich 19 beziehungsweise der Ausgleichswelle 20 realisiert werden. Dadurch ist in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine 2 eine Drehzahl der Abtriebswelle 5 unterschiedlich zu einer Drehzahl der Ausgleichswelle 20.The
Um Bauraum und Kosten der Verbrennungskraftmaschine 2 beziehungsweise des Kurbeltriebs 3 besonders gering halten zu können, ist es vorgesehen, dass die Ausgleichswelle 20 bezogen auf einen von dem Rotor 16 zu der Abtriebswelle 5 verlaufenden Drehmomentenfluss 22, über welchen ein von der elektrischen Maschine 15 über den Rotor 16 bereitgestelltes Drehmoment 23 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 von dem Rotor 16 auf die Abtriebswelle 5 übertragbar ist, in dem Drehmomentenfluss 22 zwischen dem Rotor 16 und der Abtriebswelle 5 angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt sind der Rotor 16, die Ausgleichswelle 20 und die Abtriebswelle 5 derart mechanisch gekoppelt, dass das Drehmoment 23 von dem Rotor über die Ausgleichswelle 20 auf die Abtriebswelle 5 übertragbar ist.In order to be able to keep the installation space and costs of the
In weiterer Ausgestaltung ist wenigstens eine eine von 1 unterschiedliche Übersetzung 24 aufweisende Getriebestufe 25 vorgesehen, welche bezogen auf den Drehmomentenfluss 22 in dem Drehmomentenfluss 22 zwischen dem Rotor 16 und der Ausgleichswelle 20 angeordnet ist. Die Getriebestufe 25 ist separat von dem Getriebe 12 ausgebildet und von dem Getriebe 12 beabstandet. Die Getriebestufe 25 ist vorzugsweise als Vorgelegegetriebe ausgebildet beziehungsweise als Getriebestufe 25 des Vorgelegegetriebes. Das Vorgelegegetriebe kann insbesondere als Startervorgelege bezeichnet werden. Mittels der Getriebestufe 25 kann das von dem Rotor 16 auf die Abtriebswelle 5 übertragende Drehmoment 23 gewandelt werden, wodurch die Verbrennungskraftmaschine 2 besonders vorteilhaft gestartet werden kann.In a further refinement, at least one
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Ausgleichswelle 20 eine Welle 26, insbesondere eine Getriebeausgangswelle, der Getriebestufe 25 ist. Dadurch können insbesondere als Drehmomentwandlung beziehungsweise Drehzahlwandlung der Getriebestufe 25 bezeichnete Funktionen und der Massenausgleich mittels der Ausgleichswelle 20 in einer gemeinsamen Baugruppe kombiniert erfolgen, wobei die Baugruppe die Getriebestufe 25, insbesondere die Übersetzung 24, und die Ausgleichswelle 20 umfasst. Mit anderen Worten ausgedrückt können der Massenausgleich 19 und das Startervorgelege miteinander kombiniert werden. Dadurch kann beispielsweise eine Teilezahl des Kurbeltriebs 3 besonders gering gehalten werden. Dadurch können Kosten, Bauraum und Gewicht des Kurbeltriebs 3 beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine 2 besonders gering gehalten werden.It is preferably provided that the balancing shaft 20 is a shaft 26 , in particular a transmission output shaft, of the
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Getriebestufe 25 zwei Räder 27, 28 aufweist, wobei eines der Räder 27 insbesondere als erstes Rad 27 bezeichnet werden kann und drehfest mit der Ausgleichswelle 20 verbunden ist. Dabei ist das erste Rad 27 vorzugsweise auf der Ausgleichswelle 20 angeordnet. Das andere Rad 28 kann insbesondere als zweites Rad 28 bezeichnet werden und ist bezogen auf den Drehmomentenfluss 22 in dem Drehmomentenfluss 22 zwischen dem Rotor 16 und dem ersten Rad 27 angeordnet. Dadurch kann das Drehmoment 23 von dem Rotor 16 über das zweite Rad 28 und das erste Rad 27 auf die Ausgleichswelle 20 zum Antreiben der Ausgleichswelle 20 übertragen werden. Die Räder 27, 28 sind Zahnräder, die insbesondere direkt, miteinander kämmen.In a further refinement, it is provided that the
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass ein Massenschwerpunkt 29 der Ausgleichswelle 20 in radialer Richtung 30 der Ausgleichswelle 20 von der Wellendrehachse 21 beabstandet ist. Dadurch kann eine Unwucht der Ausgleichswelle 20 bewirkt werden, wodurch die freien Massenkräfte des Kurbeltriebs 3 ausgeglichen werden können.In a further embodiment, it is provided that a center of
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass mittels des Massenausgleichs 19, insbesondere der Ausgleichswelle 20, Massenkräfte zweiter Ordnung des Kurbeltriebs 3 beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine 2 ausgleichbar sind. Dadurch können Schwingungen des Kurbeltriebs 3 beziehungsweise der Verbrennungskraftmaschine 2 besonders gering gehalten werden, wodurch ein Komfort der Verbrennungskraftmaschine 2 beziehungsweise des Kraftfahrzeugs besonders erhöht werden kann.In a further embodiment, it is provided that mass forces of the second order of the
Vorzugsweise ist das Ritzel 5a derart ausgestaltet, dass die Drehzahl der Ausgleichswelle 20 in dem aktivierten Zustand der Verbrennungskraftmaschine 2 doppelt so hoch ist wie die Drehzahl der Abtriebswelle 5. Dadurch können die Massenkräfte zweiter Ordnung zumindest teilweise, insbesondere überwiegend oder vollständig, ausgeglichen werden.The
In einer weiteren Ausführungsform ist wenigstens ein Freilaufelement 31 vorgesehen, welches bezogen auf den Drehmomentenfluss 22 in dem Drehmomentenfluss 22 zwischen dem Rotor 16, insbesondere dem ersten Rad 27, und der Ausgleichswelle 20 angeordnet ist. Dabei ist der Rotor 16, insbesondere das erste Rad 27, derart über das Freilaufelement 31 mechanisch mit der Ausgleichswelle 20 gekoppelt, dass das Drehmoment 23 von dem Rotor 16, insbesondere dem ersten Rad 27, über das Freilaufelement 31 auf die Ausgleichswelle 20 übertragbar ist und ein Übertragen eines entgegengesetzt zu dem Drehmomentenfluss 22 verlaufenden, zweiten Drehmoments 32, von der Ausgleichswelle 20 über das Freilaufelement 31 auf den Rotor 16, insbesondere das erste Rad 27, unterbleibt. Mit anderen Worten ausgedrückt kann das zweite Drehmoment 32, welches von der Abtriebswelle 5 bereitstellbar und zum Antreiben der Ausgleichswelle 20 durch die Abtriebswelle 5 vorgesehen ist und in einem zu dem Drehmomentenfluss 22 entgegengesetzten, zweiten Drehmomentenfluss 33 verläuft, nicht über das Freilaufelement 31 auf den Rotor 16, insbesondere das erste Rad 27, übertragen werden, wohingegen das Freilaufelement 31 das Antreiben der Ausgleichswelle 20 von dem Rotor 16, insbesondere von dem ersten Rad 27, zulässt. Dadurch kann das Drehen beziehungsweise das Antreiben des Rotors 16, insbesondere der Räder 27, 28, unterbleiben, wenn sich die Verbrennungskraftmaschine 2 in dem aktivierten Zustand befindet. Dadurch kann beispielsweise eine Reibung des Kurbeltriebs 3 besonders gering gehalten werden, wodurch ein Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine 2 besonders gering gehalten werden kann.In a further embodiment, at least one
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das erste Kupplungsteil 10 bezogen auf den Drehmomentenfluss 22 in dem Drehmomentenfluss 22 zwischen der Ausgleichswelle 20 und der Abtriebswelle 5 angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die Abtriebswelle 5 zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 2 von dem Rotor 16 über das erste Kupplungsteil 10 angetrieben werden. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt kann die Ausgleichswelle 20 von der Abtriebswelle 5 über das erste Kupplungsteil 10 angetrieben werden. Dadurch kann der Bauraum des Kurbeltriebs 3 besonders gering gehalten werden. Vorzugsweise sind die Ausgleichswelle 20 und die Abtriebswelle 5 drehfest mit dem ersten Kupplungsteil 10 verbunden. Dabei sind die Ausgleichswelle 20 und die Abtriebswelle 5 nicht drehfest mit dem zweiten Kupplungsteil 11 verbunden.Provision is preferably made for the first
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Antriebsstrangpowertrain
- 22
- Verbrennungskraftmaschineinternal combustion engine
- 33
- Kurbeltriebcrank drive
- 44
- Gehäuseelementhousing element
- 55
- Abtriebswelleoutput shaft
- 5a5a
- Ritzelpinion
- 66
- Abtriebswellendrehachseoutput shaft axis of rotation
- 77
- Steuerkettetiming chain
- 88th
- KolbenPistons
- 8a8a
- Pleuelconnecting rod
- 99
- Kupplungcoupling
- 1010
- erstes Kupplungsteilfirst clutch part
- 1111
- zweites Kupplungsteilsecond clutch part
- 1212
- Getriebetransmission
- 1313
- Getriebeeingangswelletransmission input shaft
- 1414
- Getriebeausgangswelletransmission output shaft
- 1515
- elektrische Maschineelectric machine
- 1616
- Rotorrotor
- 1717
- Statorstator
- 1818
- Maschinendrehachsemachine axis of rotation
- 1919
- Massenausgleichmass balancing
- 2020
- Ausgleichselementcompensation element
- 2121
- Drehachseaxis of rotation
- 2222
- Drehmomentenflusstorque flow
- 2323
- Drehmomenttorque
- 2424
- Übersetzungtranslation
- 2525
- Getriebestufegear stage
- 2626
- WelleWave
- 2727
- erstes Radfirst wheel
- 2828
- zweites Radsecond wheel
- 2929
- Massenschwerpunktcenter of mass
- 3030
- radiale Richtungradial direction
- 3131
- Freilaufelementfreewheel element
- 3232
- zweites Drehmomentsecond torque
- 3333
- zweiter Drehmomentenflusssecond torque flow
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- WO 2005111395 A2 [0002]WO 2005111395 A2 [0002]
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