DE10314727A1

DE10314727A1 - Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem von einer Brennkraftmaschine antreibbaren Umschlingungsgetriebe

Info

Publication number: DE10314727A1
Application number: DE2003114727
Authority: DE
Inventors: Peter Ahner; Manfred Ackermann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem von einer Brennkraftmaschine (10) antreibbaren Umschlingungsgetriebe zwischen zumindest einem ersten mit einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine (10) drehfest verbundenen Getriebeelement (13) und einem zweiten mit einer sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine (22) drehfest verbundenen Getriebeelement (19) vorgeschlagen, wobei ein Spannteil (26) in einem ersten Trum angeordnet ist. Der erste Trum wird durch motorischen Betrieb der elektrischen Maschine (22) entlastet und anschließend durch das Spannteil (26) eine Zugkraft im ersten Trum nachfolgend erhöht.

Description

Stand der Technik
Aus der DE 198 49 886 A1 sind verschiedene Riementriebe für Brennkraftmaschinen bekannt, die zum Antrieb von Nebenaggregaten eines Fahrzeugs dienen. Diese Riementriebe sind unter anderem dafür vorgesehen, unterschiedliche Drehmomentenrichtungen am Riemen wirken lassen zu können. Hierzu ist vorgesehen, an den unterschiedlich belasteten Trums jeweils Spannelemente anzubringen, um so in jedem Drehrichtungsfall eine ausreichende Riemenvorspannung zu ermöglichen. Nachteilig ist bei den dort offenbarten Anordnungen, dass sowohl am Last- als auch am Leertrum jeweils ein Spannelement vorhanden sein muss.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem von einer Brennkraftmaschine antreibbaren Umschlingungsgetriebe mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass die Anzahl der Spannelemente verringert werden kann. Es wird dadurch unnötiger Aufwand vermieden. Bauraum, insbesondere an den Stirnseiten einer Brennkraftmaschine ist sehr knapp bemessen, wird frei.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des Verfahrens nach dem Hauptanspruch möglich. Besonders einfach und wirkungsvoll geschieht das, wenn die Brennkraftmaschine beim Entlasten des ersten Trums das erste Getriebeelement nicht dreht. Wird das Spannelement nach dem Erhöhen der Zugkraft in einer dadurch nachgeführten Position festgestellt, so wird auf einfache Weise eine ausreichend hohe Vorspannung im nunmehr als Lasttrum wirkenden Trum zwischen elektrischer Maschine und Brennkraftmaschine erzeugt.
Zeichnungen
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es zeigen:
1 eine prinzipielle Darstellung der verfahrensgemäßen Anordnung,
2 eine Darstellung der einzelnen Verfahrensschritte,
3a, b, c und d eine weitere verfahrensgemäße Anordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Beschreibung
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 10 dargestellt, an deren nicht dargestellter Antriebswelle ein mit dieser drehfest verbundenes Getriebeelement 13 befestigt ist. Über ein Umschlingungsgetriebe 16 ist das Getriebeelement 13 mit einem weiteren Getriebeelement 19 zur Kraftübertragung verbunden. Das Getriebeelement 19 ist mit einer ebenso nicht dargestellten Welle einer elektrischen Maschine 22 drehfest verbunden. Diese elektrische Maschine ist sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbar. Zur Sicherung einer ausreichenden Riemenvorspannung um die beiden Getriebeelemente ist einer der beiden die beiden Getriebeelemente verbindenden Trums mittels eines Spannelements 24 belastet. Zu diesem Spannelement 24 gehört einerseits ein Spannteil 26 und ein Federelement 28. Die Getriebeelemente 13 und 19 sind über ein Umschlingungsmittel 30 miteinander verbunden.
In Zusammenschau der 1 und 2 wird nachfolgend das Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung erläutert. 1 zeigt in ihrem ersten Feld den Ausgangszustand der Vorrichtung, wonach das Umschlingungsgetriebe stillsteht, sich folglich keines der Getriebeelemente 13 bzw. 19 dreht, S1. Bei weiterhin stillstehendem Getriebeelement 13 wird in einem weiteren Schritt S2 das Getriebeelement 19 so gedreht, dass der Trum, an dem das Spannteil 26 anliegt, verlängert wird. Dies hat zur Folge, dass der Trum, an dem das Spannteil 26 nicht anliegt, eine höhere Zugkraft erfährt, während der Trum, an dem das Spannteil 26 anliegt, zunächst mit einer verringerten Zugkraft belastet wird. Zum Entspannen des Trums, an dem das Spannteil 26 anliegt, wird das Getriebeelement 19 zunächst in eine erste Drehrichtung gedreht. Diese erste Drehrichtung entspricht hier einer Drehrichtung entgegen dem üblichen Uhrzeigersinn. Nachfolgend wird in einem dritten Schritt S3 durch das Spannteil 26 die Zugkraft im ersten Trum nachfolgend erhöht. Durch Elastizitäten bzw. Spiel im Umschlingungsmittel 30 wird durch den motorischen Betrieb der elektrischen Maschine 22 in umgekehrter Uhrzeigerrichtung der erste Trum entlastet und nachfolgend durch das Spannteil 26 eine Zugkraft im ersten Trum nachfolgend erhöht. Beim Entlasten des ersten Trums dreht sich die Brennkraftmaschine 10 um das mit dieser verbundene erste Getriebeelement 13 nicht oder nur mit sehr geringer Drehgeschwindigkeit.
Das Spannteil 26 wird zur Erhöhung der Zugkraft im ersten Trum seine Position zwangsläufig ändern müssen. In dieser nachgeführten Position wird in einem weiteren Schritt S4 das Spannteil 26 nach dem Erhöhen der Zugkraft festgestellt. Das Spannteil 26 kann seine Lage vorläufig nicht ändern. Im nächsten Schritt S5 wird zum Starten der Brennkraftmaschine 10 die elektrische Maschine 22 anschließend wieder motorisch betrieben, jedoch nicht mehr im umgekehrten Drehsinn üblicher Uhren, sondern im Uhrzeigersinn.
In 3a bis 3d ist ein realitätsnahes Umschlingungsgetriebe 16 in verschiedenen Betriebszuständen dargestellt. 3a zeigt das Umschlingungsgetriebe 16 mit dem Getriebeelement 13, dem Getriebeelement 19 sowie zwei weiteren Getriebeelementen 33, die beispielsweise mit üblicherweise als Nebenaggregaten bezeichneten Aggregaten verbunden sind, um diese antreiben zu können. Zu diesen Nebenaggregaten gehört beispielsweise eine Wasserpumpe zur Umwälzung des Kühlmittels innerhalb der Brennkraftmaschine 10 und beispielsweise ein Klimakompressor einer Klimaanlage. Des weiteren ist eine einfache Umlenkrolle 36 zwischen dem Getriebeelement 19 und dem einen Getriebeelement 33 angeordnet, um einen ausreichenden Umschlingungswinkel für das Umschlingungsmittel 30 sicher zu stellen. Zwischen dem ersten Getriebeelement 13 und dem einen weiteren Getriebeelement 33 ist das Spannelement 24 angeordnet, dessen Spannteil 26 ebenfalls als Rolle ausgebildet ist. Wird, wie zu 3a angegeben, die elektrische Maschine 22 generatorisch betrieben, so ist das treibende Element im Umschlingungsgetriebe 16 das im Uhrzeigersinn drehende Getriebeelement 13. Über den Lasttrum 39 wird das Getriebeelement 33 und über die Umlenkrolle 36 letztlich das Element 19 im Uhrzeigersinn gedreht. Etwas dickere Linien zwischen den umschlungenenen Getriebeelementen stellen Lasttrums, dünnere Linien sogenannte Leertrums dar.
Wird die Brennkraftmaschine 10 angehalten und somit das Getriebeelement 13 nicht mehr weiter angetrieben, so wird über den ursprünglichen Lasttrum 39 und das Getriebeelement 19 keine nutzbare Antriebskraft auf die elektrische Maschine 22 übertragen. Das Umschlingungsmittel 30 entspannt sich, die Spannrolle 26 verlagert sich, 3b.
In 3c ist der Zustand dargestellt, der sich nach dem Einschalten der elektrischen Maschine 22 einstellt und diese das Umschlingungsgetriebe 16 bzw. das Umschlingungsmittel 30 gegen den Uhrzeigersinn und den Bremswiderstand des Getriebeelements 13 vorspannt. Der Trum zwischen dem Getriebeelement 13 und dem benachbarten Getriebeelement 33, das der Umlenkrolle 36 am nächstgelegenen ist, wird vorgespannt, ebenso der Trum zwischen der Umlenkrolle 36 und dem Getriebeelement 33 sowie zwischen der Umlenkrolle 36 und dem Getriebeelement 19. Die Teile des durch das Spannteil 26 belasteten Umschlingungsmittels 30 zwischen dem Getriebeelement 19 über das andere Getriebeelement 33 zum Getriebeelement 13 werden entspannt, demzufolge verlängert sich der durch das Spannteil 26 nur gering belastete Trum zwischen dem Getriebeelement 19 und dem Getriebeelement 13.
Das Spannelement 24 wird in diesem Zeitpunkt in der nachgeführten Position festgestellt.
In 3d ist der nachfolgende Startvorgang nach dem Feststellen des Spannelements 24 dargestellt. Die elektrische Maschine 22 treibt das Umschlingungsmittel 33 im Uhrzeigersinn an, so dass der Trum zwischen dem Getriebeelement 19 über das Getriebeelement 33, das Spannteil 26 und schließlich zum Getriebeelement 13 zum Lasttrum 39 wird. Es wird somit ein Antriebsmoment auf das Getriebeelement 13 übertragen und schließlich die Brennkraftmaschine 10 über die elektrische Maschine 22 angelassen.
Eine weitere Möglichkeit, eine erhöhte Vorspannung in dem Trum zu erzeugen, der im generatorischen Betrieb der sogenannte Leertrum ist, besteht darin, Drehzahlverläufe der Kurbel- bzw. Antriebswelle der Brennkraftmaschine 10 über der Zeit beim Abstellen der Brennkraftmaschine 10 auszuwerten. Mit positiver Drehbeschleunigung der Antriebs- bzw. Kurbelwelle steigt die Trumkraft zwischen dem Getriebeelement 13 und dem Getriebeelement 19 an. Der Leertrum zwischen Getriebeelement 13 und Getriebeelement 19 ist demzufolge besonders locker, die Spannrolle bzw. das Spannteil 26 wird nachgeführt und unmittelbar nach Überschreiten des Maximums der Drehbeschleunigung blockiert. Als weiterer Fall ist zu erwähnen, dass eine negative Drehbeschleunigung des Getriebeelements 19 in analoger Art und Weise ausgewertet werden kann, so dass bei negativer Drehbeschleunigung der elektrischen Maschine 22 auch hier die Kraft im eigentlichen Lasttrum zwischen Getriebeelement 13 und Getriebeelement 19 ansteigt, das Spannteil 26 im loser werdenden Leertrum nachgeführt und schließlich beispielsweise unmittelbar nach Überschreiten des Maximums der negativen Drehbeschleunigung blockiert wird.
Zur Erhöhung der Drehbeschleunigungsamplitude kann die Generatorleistung kurzzeitig erhöht werden und/oder können zuschaltbare Nebenaggregate, z. B. ein Klimakompressor, zugeschaltet werden.
Eine weitere Möglichkeit eine minimale Last im Leertrum zwischen Getriebeelement 13 und Getriebeelement 19 zu erkennen besteht darin, die maximale Auslenkung des Spannteils 26 über einen Sensor zu detektierten und in diesem oder einem angenähertem Zustand das Spannteil 26 zu blockieren.

Claims

Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem von einer Brennkraftmaschine (10) antreibbaren Umschlingungsgetriebe (1G) zwischen zumindest einem ersten mit einer Antriebswelle der Brennkraftmaschine (10) drehfest verbundenen Getriebeelement (13) und einem zweiten, mit einer sowohl motorisch als auch generatorisch betreibbaren elektrischen Maschine (22) drehfest verbundenen Getriebeelement (19), wobei ein Spannteil (26) in einem ersten Trum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Trum durch motorischen Betrieb der elektrischen Maschine (22) entlastet wird und das Spannteil (26) eine Zugkraft im ersten Trum nachfolgend erhöht.
Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem Umschlingungsgetriebe (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (10) beim Entlasten des ersten Trums das erste Getriebeelement (13) allenfalls mit geringer Geschwindigkeit bei etwa 125 Umdrehungen/Minute, jedoch maximal 150 Umdrehungen/Minute dreht.
Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannteil (26) nach dem Erhöhen der Zugkraft in einer dadurch nachgeführten Position festgestellt wird.
Verfahren zum Erzeugen einer Vorspannung in einem Umschlingungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten der Brennkraftmaschine (10) die elektrische Maschine anschließend wieder motorisch betrieben wird.