DE19960366C1 - Kurbelwellen-Startergenerator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kurbelwellen-Startergenerator für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Startergenerator mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsgekoppelt ist und sowohl als Anlasser als auch als Lichtmaschine dient. Ein Stator des Startergenerators ist mit einem Motorblock der Brennkraftmaschine drehfest gekoppelt und ein Rotor des Startergenerators ist mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehfest gekoppelt. DOLLAR A Um Kühlprobleme des Startergenerators zu reduzieren, ist der Rotor mit einer Riemenscheibe antriebsgekoppelt, derart, daß die Riemenscheibe über den Rotor mit der Kurbelwelle antriebsgekoppelt ist. Die Riemenscheibe treibt dabei einen Riemen eines Riementriebs der Brennkraftmaschine an, der als Antrieb für wenigstens ein Hilfsaggregat der Brennkraftmaschine dient.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbelwellen-Startergenerator für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbe­ griffs des Anspruchs 1.

Aus der nachveröffentlichten DE 199 41 705 A1 ist ein derar­ tiger Kurbelwellen-Startergenerator bekannt, bei dem ein Stator des Startergenerators mit einem Motorblock der Brenn­ kraftmaschine drehfest gekoppelt ist und bei dem ein Rotor des Startergenerators mit der Kurbelwelle der Brennkraftma­ schine drehfest gekoppelt ist, wobei der Rotor außerdem mit einer koaxial dazu angeordneten Riemenscheibe antriebsgekop­ pelt ist. Hierbei ist der Startergenerator exzentrisch zur Kurbelwelle, also seitlich am Motorblock angebracht. Für ei­ ne solche Anordnung wird ein entsprechender zusätzlicher Bauraum benötigt.

Die DE 196 31 384 C1 zeigt eine elektrische Maschine mit Stator und einem im Antriebsstrang eines Antriebsaggregates angeordneten Rotor. Dieser Rotor kann beispielsweise auf ei­ ner Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors sitzen. Im An­ triebsstrang ist eine Schwingungsisolierung eingebaut, die in den Rotor der elektrischen Maschine integriert ist. Die elektrische Maschine kann beispielsweise die Funktion eines Startergenerators aufweisen.

Aus der US 1 770 468 ist ein weiterer Startergenerator be­ kannt, dessen Rotor drehfest mit der Kurbelwelle und mit ei­ ner koaxial angeordneten Riemenscheibe verbunden ist. Der Stator dieses Startergenerators ist mit der Karosserie des Fahrzeugs verbunden.

Aus dem Prospekt "Der Sachs DynaStart - Die neue Energie fürs Auto" ist ebenfalls ein Kurbelwellen-Startergenerator bekannt, der mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine antriebsgekoppelt ist und sowohl als Anlasser als auch als Lichtmaschine dient. Dabei ist ein Stator des Startergenera­ tors über einen Träger an einem Motorblock der Brennkraftma­ schine montiert und somit drehfest mit dem Motorblock gekop­ pelt. Ein Rotor des Startergenerators ist an einem Schwung­ rad der Brennkraftmaschine befestigt, wobei dieses Schwung­ rad mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine drehfest ver­ bunden ist, so daß auch der Rotor mit der Kurbelwelle dreh­ fest gekoppelt ist. Das Schwungrad einer Brennkraftmaschine ist üblicherweise zwischen dem Motorblock und der Eingangs­ seite einer Kupplung angeordnet, die ausgangsseitig mit ei­ nem Getriebe gekoppelt ist. In diesem Bereich treten jedoch sehr hohe thermische Belastungen der dort angeordneten Bau­ teile auf, so daß für den dort plazierten Startergenerator eine intensive Kühlung erforderlich ist, um Beschädigungen am Startergenerator zu verhindern. Ein weiterer Nachteil des bekannten Startergenerators wird darin gesehen, daß die In­ tegration des Startergenerators in den Antriebsstrang der Brennkraftmaschine eine konstruktive Änderung dieses An­ triebsstrangs erforderlich macht. Außerdem verändern sich durch die Integration des Startergenerators in den Antriebs­ strang die Einbaumaße der Brennkraftmaschine, so daß auch hier konstruktive Maßnahmen am Fahrzeug durchgeführt werden müssen.

Darüber hinaus besteht das Bedürfnis, in Abhängigkeit des Fahrzeugtyps bzw. der Fahrzeugausstattung Startergeneratoren mit unterschiedlicher Leistung zu montieren, die sich jedoch durch ihre Einbaumaße voneinander unterscheiden, so daß auch hier konstruktive Anpassungen erforderlich sind.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Startergenerator der eingangs genannten Art eine besonders kompakte bauende Ausführungsform anzugeben.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch einen Startergene­ rator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen bilden Rotor und Riemenscheibe eine integrale Einheit, wodurch sich eine besonders kompakte Bauform sowie eine direkte Kraft- bzw. Momentübertragung zwischen Riemenscheibe und Rotor ergibt.

Darüber hinaus beruht die erfindungsgemäße Anordnung auf dem allgemeinen Gedanken, den Startergenerator an dem einen Rie­ mentrieb der Brennkraftmaschine zugeordneten Ende des Motor­ blocks anzuordnen und dabei den Rotor mit einer Riemenschei­ be des Riementriebs zu verbinden, wobei dann die Kurbelwelle über den Rotor die Riemenscheibe antreibt. Durch diese Maß­ nahmen befindet sich der Startergenerator einerseits an ei­ nem Ort, an dem im Vergleich zu einer Position zwischen Ge­ triebe und Motorblock eine deutlich reduzierte Wärmeentwick­ lung auftritt. Andererseits kann dieser Ort relativ einfach mit einer Kühlluftströmung beaufschlagt werden. Ein anderer wichtiger Vorteil des erfindungsgemäßen Startergenerators wird jedoch darin gesehen, daß am Motorblock keine konstruk­ tiven Anpassungen durchgeführt werden müssen, um den Star­ tergenerator montieren zu können. Insbesondere ist es da­ durch möglich unterschiedlich dimensionierte Startergenera­ toren in Abhängigkeit der erforderlichen Leistung zu montie­ ren, wodurch sich eine große Typenvielfalt realisieren läßt, ohne daß dazu aufwendige konstruktive Anpassungen der ein­ zelnen Brennkraftmaschinen erforderlich sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der Rotor an ei­ ner von der Kurbelwelle abgewandten Seite einen abstehenden Ringkragen aufweisen, an dem die Riemenscheibe ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme können besonders einfach unter­ schiedliche Durchmesser für Rotor und Riemenscheibe ausge­ bildet werden.

Entsprechend einer anderen Ausführungsform kann der Rotor zumindest in radialer Richtung eine der Umgebung der Brenn­ kraftmaschine ausgesetzte Außenhülle des Startergenerators bilden. Hierdurch wird ein zusätzliches Gehäuse und somit der zugehörige Bauraum eingespart, wobei gleichzeitig die Wärmeableitung des Startergenerators verbessert wird.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung an­ hand der Zeichnungen.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nach­ stehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der je­ weils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kom­ binationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Be­ schreibung näher erläutert.

Die einzige Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen er­ findungsgemäßen Kurbelwellen-Startergenerator, der an einer Brennkraftmaschine montiert ist.

Entsprechend Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Kurbelwel­ len-Startergenerator 1, der im folgenden auch kurz Starter­ generator 1 genannt wird, einen innenliegenden Stator 2 so­ wie einen außenliegenden Rotor 3 auf.

Der Stator 2 ist sowohl an einem Steuergehäusedeckel 4 als auch an einer Ölwanne 5 befestigt, wobei der Steuergehäuse­ deckel 4 und die Ölwanne 5 an einem nur andeutungsweise dar­ gestellten Motorblock 6 einer Brennkraftmaschine befestigt sind. Der Steuergehäusedeckel 4 deckt dabei eine Steuerkette 7 ab, die eine nicht dargestellte Nockenwelle mit einer Kur­ belwelle 8 der Brennkraftmaschine antriebskoppelt. Innerhalb der Ölwanne 5 verläuft eine Antriebskette 9, die die Kurbel­ welle 8 mit einer nicht dargestellten Ölpumpe antriebskop­ pelt.

Der Stator 2 ist koaxial zu einer Längsachse oder Rotati­ onsachse 10 der Kurbelwelle 8 angeordnet, wobei die Kurbel­ welle 8 konzentrisch zum Stator 2 den Steuergehäusedeckel 4 in einer entsprechenden Öffnung 11 durchdringt. Geeignete Dichtmittel 12 bewirken eine Abdichtung der Kurbelwelle 8 gegenüber dem Steuergehäusedeckel 4.

Mittels einer Befestigungsschraube 13 ist ein topfförmiger Träger 14 drehfest mit der Kurbelwelle 8 verbunden. Der Trä­ ger 14 weist an einem von der Kurbelwelle 8 abgewandten Ende einen umlaufenden Tragring 15 auf, an dem radial außen ein Torsionsschwingungsdämpfer oder Drehschwingungsdämpfer 16 befestigt ist. Radial außen ist dieser Drehschwingungsdämp­ fer 16 an einem Ringkragen 17 des Rotors 3 befestigt, der auf einer von der Kurbelwelle 8 abgewandten Seite vom Rotor 3 im wesentlichen axial absteht. Die Befestigung des Dreh­ schwingungsdämpfers 16 am Trägerring 15 und/oder am Ringkra­ gen 17 erfolgt vorzugsweise durch Anvulkanisieren.

Radial außen trägt der Ringkragen 17 Riemenscheibenrippen 18, so daß der Ringkragen 17 eine Riemenscheibe 19 ausbil­ det, die einen Riemen 20 eines im übrigen nicht dargestell­ ten Riementriebs der Brennkraftmaschine antreibt. Die Rie­ menscheibe 19 bildet somit einen Bestandteil des Rotors 3, wobei die Riemenscheibe 19 hierbei über den Rotor 3 von der Kurbelwelle 8 angetrieben wird. Mit dem Riementrieb werden herkömmlich Hilfsaggregate, wie z. B. eine Kühlmittelpumpe oder eine Lenkhelfpumpe, angetrieben.

Durch die Ausbildung der Riemenscheibe 19 am axial abstehen­ den Ringkragen 17 des Rotors 3 kann der Ringkragen 17 und somit die Riemenscheibe 19 einen anderen, insbesondere klei­ neren, Durchmesser aufweisen als der Rotor 3. Für den Fall, daß die Riemenscheibe 19 auch einen Durchmesser aufweisen darf, der zumindest gleichgroß ist wie der Durchmesser des Rotors 3, kann der axial abstehende Ringkragen 17 entfallen und die Riemenscheibenrippen 18 können direkt am Rotor 3 ra­ dial außen angebracht werden, wodurch sich insgesamt eine Bauraumreduzierung ergibt.

Wie aus Fig. 1 deutlich hervorgeht, bildet der Rotor 3 zu­ mindest in radialer Richtung eine Außenhülle des Starterge­ nerators 1, die einer Umgebung 21 der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist. In axialer Richtung begrenzen der Rotor 3 und der Träger 14 den Startergenerator 1 gegenüber der Umge­ bung 21. Der Startergenerator 1 zeigt somit eine offene Bau­ weise, die ohne zusätzliches Gehäuse auskommt und somit Bau­ raum spart.

Am Steuergehäusedeckel 4 und an der Ölwanne 5 ist koaxial zur Rotationsachse 10 ein ringförmiger Kragen 22 ausgebil­ det, der in axialer Richtung vom Steuergehäusedeckel 4 und von der Ölwanne 5 absteht. Dieser ringförmige Kragen 22 weist einen radialen Abstand zum Rotor 3 auf, wodurch sich ein Ringspalt 23 ausbildet. Außerdem überlappt der ringför­ mige Kragen 22 den Rotor 3 in axialer Richtung zumindest in einem der Kurbelwelle 8 zugewandten Endabschnitt des Rotors 3. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Länge der axialen Überdeckung etwa dem radialen Abstand zwischen Rotor 3 und ringförmigen Kragen 22. Mit Hilfe dieses ring­ förmigem Kragens 22 wird einerseits gewährleistet, daß Flüs­ sigkeit, die sich am Steuergehäusedeckel 4 ansammelt, nicht direkt in den Startergenerator 1 eindringen kann, sondern diesen umgehend entlang des Steuergehäusedeckels 4 bzw. der Ölwanne 5 abfließt. Des weiteren bildet sich durch die axia­ le Überlappung ein Dichtungseffekt nach Art einer Laby­ rinthdichtung aus, wodurch das Innere des Startergenerators 1 zumindest in gewissem Umfang vor Verunreinigungen ge­ schützt ist.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Startergene­ rators 1 wird in der gewählten Einbauposition gesehen, die einerseits einer vergleichsweise geringen Wärmeentwicklung ausgesetzt ist und andererseits mit relativ geringen Auf­ wand, insbesondere durch eine Kühlluftströmung, kühlbar ist.

Ein weiterer Vorteil wird darin gesehen, daß unterschiedli­ che Typen des Startergenerators 1 montiert werden können, ohne daß dazu aufwendige Anpassungen an der Brennkraftma­ schine vorgenommen werden müssen. Die Startergeneratoren 1 können sich beispielsweise hinsichtlich ihrer Leistung von­ einander unterscheiden, wobei eine Veränderung der Leistung regelmäßig mit einer Veränderung der Abmessungen des Star­ tergenerators 1 einhergeht. Insbesondere kann die axiale Er­ streckung des Startergenerators 1 variieren. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, den Durchmesser des Startergenerators 1 zu verändern, um ein anderes Leistungsprofil zu erhalten. Durch den erfindungsgemäßen Aufbau des Startergenerators 1 hat eine geänderte Geometrie, z. B. eine geänderte axiale Länge, keine konstruktive Änderung am Motorblock 6 zur Fol­ ge. Ebenso verhält es sich mit einer Durchmesseränderung, sofern in radialer Richtung ausreichend Bauraum zur Verfü­ gung steht. Dementsprechend können verschiedene Motorvarian­ ten mit darauf abgestimmten, unterschiedlichen Startergene­ ratoren 1 nach Art eines Baukastenprinzips zusammengestellt werden.

Claims (8)

1. Kurbelwellen-Startergenerator für eine Brennkraftmaschi­ ne, insbesondere eines Kraftfahrzeuges,
wobei der Startergenerator (1) mit einer Kurbelwelle (8) der Brennkraftmaschine antriebsgekoppelt ist und sowohl als An­ lasser als auch als Lichtmaschine dient,
wobei ein Stator (2) des Startergenerators (1) mit einem Mo­ torblock (6) der Brennkraftmaschine drehfest gekoppelt ist,
wobei ein Rotor (3) des Startergenerators (1) mit der Kur­ belwelle (8) der Brennkraftmaschine drehfest gekoppelt ist,
wobei der Rotor (3) mit einer Riemenscheibe (19) antriebsge­ koppelt ist und
wobei Rotor (3) und Riemenscheibe (19) koaxial zueinander angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Riemenscheibe (19) integral am Rotor (3) ausgebildet ist, wobei der Stator (2) innenliegend und der Rotor (3) au­ ßenliegend angeordnet sind.

2. Startergenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Riemenscheibe (19) drehfest mit dem Rotor (3) gekop­ pelt ist.

3. Startergenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) an einer von der Kurbelwelle (8) abgewand­ ten Seite einen im wesentlichen axial abstehenden Ringkragen (17) aufweist, an dem die Riemenscheibe (19) ausgebildet ist.

4. Startergenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) über einen Drehschwingungsdämpfer (16) mit einem Träger (14) antriebsgekoppelt ist, wobei der Träger (14) drehfest mit der Kurbelwelle (8) verbunden ist.

5. Startergenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) an einem am Motorblock (6) der Brenn­ kraftmaschine befestigten Steuergehäusedeckel (4) befestigt ist.

6. Startergenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (2) an einer am Motorblock (6) der Brenn­ kraftmaschine befestigten Ölwanne (5) befestigt ist.

7. Startergenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Motorblock (6) oder am Steuergehäusedeckel (4) und/oder an der Ölwanne (5) ein ringförmiger Kragen (22) ausgebildet ist, der koaxial zum Stator (2) angeordnet ist und der mit radialem Abstand zum Rotor (3) diesen zumindest teilweise in axialer Richtung überlappt.

8. Startergenerator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) zumindest in radialer Richtung eine der Umgebung (21) der Brennkraftmaschine ausgesetzte Außenhülle des Startergenerators (1) bildet.