DE2916816C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Antrieb der Lichtmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeuges, gemäß dem Ober­ des Patentanspruchs 1.

Während bei herkömmlichen Fahrzeugantrieben die Lichtmaschine während der gesamten Betriebszeit des Fahrzeugs, also auch im Leerlauf und im Schub­ betrieb, durch den dann in Betrieb befindlichen Antriebsmotor angetrieben wird, sind auch bereits Antriebssysteme vorgeschlagen worden (DE-OS 27 48 697), bei denen bei bestimmten Betriebszuständen, wie eben beim Schub­ betrieb und im Leerlauf, der Motor durch Abkupplung von seinem Schwungrad stillgesetzt wird. In diesen Zuständen erfolgt also kein Antrieb der Licht­ maschine, so daß das elektrische Bordnetz des Fahrzeugs möglicherweise nicht genügend mit Energie versorgt wird, insbesondere wenn dieses auch noch zum gelegentlichen Inschwunghalten des Schwungrades herangezogen wird.

Aus der DE-PS 11 97 761 ist eine Anordnung bekannt, bei der ein regelbarer oder besser in der Drehzahl veränderlicher Antrieb für Hilfsgeräte eines Fahrzeugs von dem Antriebsmotor aus vorgesehen ist. Zu diesem Zweck wird ein Planetengetriebe eingesetzt, dessen Sonnenrad mit dem Hilfsgerät, bei­ spielsweise einer Lichtmaschine, dessen Planetenträger mit der Motorwelle und dessen Ringrad mit der Getriebewelle verbunden ist. Die Drehung des mit der Getriebewelle verbundenen Ringrades bei fahrendem Fahrzeug vermindert dabei das Übersetzungsverhältnis zwischen antreibender Motorwelle und ab­ treibender Hilfsgerätewelle, so daß sich bei fahrendem Fahrzeug (drehende Getriebewelle) ein kleineres Übersetzungsverhältis ergibt als im Stand des Fahrzeugs (stehende Getriebewelle). Es wird also das Übersetzungsver­ hältnis des Planetengetriebes und damit die Antriebsdrehzahl des Hilfsgerä­ tes in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrzeuges (Fahrzeugstillstand oder Fahrbetrieb) verändert. Ein Antrieb des Hilfgerätes allein durch die Getriebewelle, das heißt also durch die Fahrzeugräder, ist bei stehendem Antriebsmotor nicht möglich. Bei einem in Fahrt befindlichen Fahrzeug, dessen Motor abgestellt worden ist, ergibt sich für die Anordnung gemäß DE-PS 11 97 761 eine Umkehrung der Drehrichtung der zum Hilfsgerät führenden Welle gegenüber dem Fall, daß die Getriebewelle steht und die Motorwelle umläuft. Bei her­ kömmlichen Lichtmaschinen ist aber ein Antrieb mit wechseln­ den Drehrichtungen nicht möglich, und zwar schon deshalb nicht, weil die Schaufeln des der Lichtmaschine zugeordneten Lüfterrades nur auf einzige Drehrichtung ausgerichtet sind. Ein Betriebszustand, bei dem bei stehendem Motor die Getriebewelle das Hilfsgerät antreibt, ist also nicht vorgesehen und auch nicht ausführbar.

In der US-PS 34 11 013 wird eine Anordnung zum Antrieb einer Lichtmaschine durch die Abtriebswelle eines Schiffsantriebes beschrieben. Diese Anordnung ist so ausgeführt, daß die Lichtmaschine allein durch die Abtriebswelle oder aber gemeinsam durch die Abtriebswelle und die Motorwelle an­ treibbar ist. Durch die Motorwelle allein ist die Lichtmaschine nicht antreibbar.

Die DE-OS 27 32 913 offenbart ein motorgetriebenes Kraftfahrzeug, bei dem zum Antrieb von Nebenaggregaten (beispielsweise eines Generators) ergänzend zum eigentlichen Antriebsmotor eine Hilfsantriebsmaschine vorgesehen ist. Ein von der Hilfsantriebsmaschine ausgehender, mit den Nebenaggregaten ge­ koppelter Antriebsstrang ist zusätzlich über einen Freilauf mit dem Haupt­ antrieb verbunden. Dieser Freilauf ist so geschaltet, daß die Drehzahl der Hilfsantriebsmaschine höher sein kann als die der Hauptantriebsmaschine. Die DE-OS 27 32 913 offenbart jedoch keine Möglichkeit zum Antrieb der Licht­ maschine bei stillstehendem Motor während des Fahrbetriebes unter Ausnutzung der kinetischen Energie des Fahrzeuges.

Vor diesem Hintergrund liegt der Aufgabe die Aufgabe zugrunde, einen An­ trieb für die Lichtmaschine zu schaffen, der bei allen möglichen Betriebs­ zuständen des Fahrzeuges sichergestellt ist. So soll die Lichtmaschine nicht nur dann, wenn der Motor läuft und das Fahrzeug entweder in Fahrt ist oder steht, angetrieben werden, sondern auch dann, wenn nur das Fahrzeug in Fahrt befindlich ist, der Motor aber stillsteht.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Anordnung des Patentan­ spruchs 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.

Bevorzugt kann die Lichtmaschine von einer Welle des Geschwindigkeitswechsel­ getriebes her antreibbar sein. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß die Lichtmaschine auch bei stillstehendem Motor, aber fahrendem Fahrzeug, insbesondere also im Schubbetrieb dieses Fahrzeugs, noch angetrieben wird und somit für eine ausreichende Versorgung des elektrischen Bordnetzes sorgt.

Um die Lichtmaschine an einer günstigen Stelle seitlich im oder am Getriebe anbringen zu können, kann es zweckmäßig sein, die Lichtmaschine von einer mit der Kurbelwelle des Antriebsmotors verbundenen Antriebswelle antreiben zu lassen, die eine hohle Hauptwelle des Geschwindigkeitswechselgetriebes konzentrisch durchdringt. Diese hohle Hauptwelle des Geschwindigkeitswechsel­ getriebes kann dann als zweiter Antrieb für die Lichtmaschine wirksam sein.

Um die Antriebsmöglichkeit sowohl von dem Motor als auch von den Antriebsrädern verwirlichen zu können, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß in den Antriebsverbindungen mit dem Motor und den Antriebsrädern Überholkupplungen angeordnet sind. Auf diese Weise kann wahlweise eine Verbindung mit dem An­ triebsmotor oder den Antriebsrädern zum Antrieb der Lichtmaschine hergestellt werden, wobei die Überholkupplung in der anderen An­ triebsverbindung die Verbindung dann unterbricht.

Für eine Ausführung, bei der die mit der Kurbelwelle verbundene Antriebswelle konzentrisch in einer hohlen Hauptwelle des Ge­ schwindigkeitswechselgetriebes verläuft, können die beiden Über­ hohlkupplungen axial nebeneinanderliegend angeordnet sein und die Wellen mit einer zu der Lichtmaschine führenden Eingangs­ welle verbinden. Anstatt nun den Antrieb der Lichtmaschine von der Kurbelwelle des Motors durch eine solche durch die Hauptwel­ le des Geschwindigkeitswechselgetriebes geführten Antriebswelle zu bewirken, kann der Anker der Lichtmaschine auch gemäß einer anderen Ausführungsform von zwei Seiten her mit der gleichen Drehrichtung antreibbar sein, wobei die eine Seite mit der Kur­ belwelle des Motors und die andere Seite mit einer Welle des Ge­ schwindigkeitswechselgetriebes verbindbar ist.

Eine andere Antriebsmöglichkeit besteht gemäß der Erfindung darin, bei der aus Anker und Magnetgehäuse bestehenden Lichtmaschine den Anker und das Magnetgehäuse mit entgegengesetztem Drehsinn antrei­ ben zu lassen, wobei der Anker mit dem einen und das Magnetgehäuse mit dem anderen Antrieb verbunden ist. Auf diese Weise ergibt sich ebenfalls ein Antrieb der Lichtmaschine sowohl vom Antriebsmotor als auch von den Antriebsrädern her, wobei in den Fällen, in denen beide Antriebe im Betrieb sind, durch Addition beider Drehzahlen ein noch besserer Effekt erreicht wird.

Schließlich wird von der Erfindung eine Ausführung vorgeschlagen, bei der der Anker der Lichtmaschine mit dem zwischen dem Antriebs­ motor und dem Geschwindigkeitswechselgetriebe angeordneten, mit­ tels Kupplungen von dem Motor und dem Getriebe abschaltbaren Schwung­ rad verbunden ist. Auch hier ergibt sich die Möglichkeit, bei ent­ sprechender Steuerung der Kupplungen die Lichtmaschine sowohl von dem Antriebsmotor als auch von den Fahrzeugrädern über das Ge­ schwindigkeitswechselgetriebe anzutreiben.

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele der Er­ findung anhand schematischer Schaltbilder gezeigt, die im fol­ genden näher erläutert werden.

In den Figuren der Zeichnung sind jeweils für gleiche Bauteile die gleichen Bezugszeichen verwendet worden. Dabei ist mit 1 jeweils die Kurbelwelle eines herkömmlichen Hubkolbenmotors, mit 2 ein diesem nachgeschalteten Schwungrad und mit 3 ein Geschwin­ digkeitswechselgetriebe bezeichnet, das eine Mehrzahl von aus­ wählbaren Getriebeübersetzungen zur Anpassung der Drehmoment­ übertragung von dem Motor auf Antriebsräder 20, 21 in Abhängig­ keit vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs aufweist. 4 stellt das Achsgetriebe dar, das die Übertragung der Drehmomente auf die beiden Antriebsräder 20 und 21 besorgt.

5 stellt eine zwischen dem Schwungrad 2 und dem Geschwindig­ keitswechselgetriebe 3 angeordnete Schaltkupplung dar, während 6 eine zwischen der Kurbelwelle 1 und dem Schwungrad 2 angeordne­ te zweite Schaltkupplung bezeichnet. Durch entsprechende Steu­ erung dieser Kupplungen 5 und 6 kann dafür gesorgt werden, daß im Schubbetrieb des Fahrzeugs das Schwungrad über das Geschwin­ digkeitsgetriebe 3 von den Antriebsrädern 20 und 21 angetrieben wird und der Motor durch Ausrücken der Kupplung 6 stillgesetzt wird. Durch Ausrücken beider Kupplungen 5 und 6 kann das Schwungrad als Speicher kinetischer Energie herangezogen und durch gele­ gentlichen Antrieb von einem besonderen Anlasserantrieb eine Be­ reitschaftsstellung des Fahrzeugs erreicht werden, bei der jeder­ zeit durch Einrücken der Kupplung 6 der stillstehende Motor wie­ der angeworfen werden kann. Eine solche Bereitschaftsstellung kann beispielsweise in verkehrsbedingten Haltezeiten des Fahrzeugs sinn­ voll sein, in denen sonst der im Leerlauf drehende Antriebsmotor Kraftstoff verbraucht und Schadstoffe in erheblichem Ausmaß ab­ gibt.

In der Zeichnung ist weiter mit 7 eine Hauptwelle des Geschwin­ digkeitswechselgetriebes und mit 8 die Abtriebswelle desselben bezeichnet. 9 stellt ein an der Stirnseite der Kurbelwelle 1 befestigten Antriebsrad zum Antrieb der Nockenwelle 10 dar. Dabei kann für diesen Antrieb ein Keil- oder Zahnriemen 12 verwendet wer­ den, der um eine Riemenscheibe 11 der Nockenwelle 11 geschlungen ist.

In der Fig. 1 der Zeichnung wird nun der Antrieb einer mit 15 bezeichneten Lichtmaschine zum einen von der Nockenwelle 10 aus erreicht, indem an deren Ende ein Stirnrad 13 befestigt ist, das mit einem auf einer Lichtmaschinenantriebswelle 17 a be­ festigten zweiten Stirnrad 14 kämmt. Eine nach der anderen Seite der Lichtmaschine 15 herausgeführte Antriebswelle 17 b wird über ein Stirnradpaar 18 und 19 von der Hauptwelle 7 des Geschwindigkeitswechselgetriebes 3 aus angetrieben.

Um den Antrieb wahlweise von der Kurbelwelle 1 oder von den Antriebs­ rädern 20, 21 aus zu erreichen, sind in den Antriebswellen 17 a und 17 b Überholkupplungen 16 a und 16 b vorgesehen, die eine Trieb­ verbindung zwischen der Antriebs- und der Abtriebsseite so lange unterbrechen, wie die Abtriebsseite schneller dreht als die An­ triebsseite. Erst wenn die Antriebsseite der Drehzahl derjenigen der Abtriebsseite gleichkommt, erfolgt ein Einkuppeln und eine Drehmomentübernahme. Auf diese Weise wird die Lichtmaschine 15 immer von der mit der höheren Drehzahl drehenden Antriebswelle 17 a bzw. 17 b angetrieben.

Insbesondere erfolgt beim Schubbetrieb, wenn die Antriebsräder 21, 22 des beispielsweise ein Gefälle herabrollenden Fahrzeugs sich drehen und der Antriebsmotor durch Ausrücken der zweiten Kupplung 6 stillgesetzt ist, ein Antrieb der Lichtmaschi­ ne über die Hauptwelle 7des Geschwindigkeitswechselgetriebes, die bei einem eingelegten Getriebegang über die Abtriebswelle 8 und das Achsgetriebe 4 mit den Antriebsrädern in Verbindung steht.

Abweichend von der in der Fig. 1 der Zeichnung gezeigten Ausfüh­ rung kann die Lichtmaschinenantriebswelle 17 b auch von der Ab­ triebswelle 8 des Geschwindigkeitswechselgetriebes, beispielswei­ se über einen Keilriementrieb angetrieben werden. Wichtig bei dieser Anordnung des Lichtmaschinenantriebs ist, daß die Dreh­ richtung der Lichtmaschinenantriebswellen 17 a und 17 b beim An­ trieb von der Kurbelwelle 1 ebenso wie beim Antrieb von den Fahr­ zeugrädern aus gleich ist.

In der Fig. 2 der Zeichnung ist eine andere Ausführungsform ei­ nes Lichtmaschinenantriebs gezeigt, bei der der Antrieb von der Kurbelwelle 1 aus nicht über die Nockenwelle 10, sondern über eine durch eine hohle Hauptwelle 7′ des Geschwindigkeitswechselgetrie­ bes 3 geführte Antriebswelle 22 erfolgt. Am Ende dieser Antriebs­ welle 22 liegt eine Überholkupplung 24 axial neben einer am Ende der Hauptwelle 7′ angeordneten Überholkupplung 23, wobei beide Überholkupplungen 23 und 24 auf eine gemeinsame Nabe 25 arbei­ ten, die über ein Paar von Stirnrädern 26 und 27 die Antriebswel­ le 28 der Lichtmaschine 29 antreiben.

In der Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung gezeigt, bei der die von zwei Seiten aus angetriebene Lichtma­ schine mit 30 bezeichnet ist. Bei dieser Lichtmaschine 30 sind der Anker 31 und das Magnetgehäuse 32 mit entgegengesetztem Dreh­ sinn antreibbar. Zu diesem Zweck ist der Anker 31 über eine An­ triebswelle 33 direkt mit der Nockenwelle 10 verbunden, während das Magnetgehäuse 32 über eine Antriebswelle 34 sowie einen Zahn- oder Keilriementrieb von der Abtriebswelle 8 des Geschwindigkeits­ wechselgetriebes 3 antreibbar ist. Anstelle dieses Riementriebs, der aus zwei Riemenscheiben 35 und 36 sowie einem Riemen 37 be­ steht, könnte auch ein Stirnradtrieb von der Hauptwelle 7 des Ge­ schwindigkeitswechselgetriebes 3 aus vorgesehen sein. In jedem Fall ist dafür zu sorgen, daß die Drehrichtung der Antriebswellen 33 und 34 entgegengesetzt ist, so daß im Falle der Wirksamkeit beider Antriebe durch Addieren der Drehzahl in der Lichtmaschine 30 die Generatorwicklung besonders effektiv wird.

In der Fig. 4 ist nun eine Ausführung gezeigt, bei der die Licht­ maschine 30 ebenfalls gegeneinander verdrehbare Anker 31 und Mag­ netgehäuse 32 aufweist. Dabei erfolgt der Antrieb des Ankers 31 über die konzentrisch durch die Hauptwelle 7′ des Geschwindig­ keitswechselgetriebes 3 geführte, mit der Kurbelwelle 1 verbun­ dene Antriebswelle 22, während der Antrieb des Magnetgehäuses 32 von der Abtriebswelle 8 des Geschwindigkeitswechselgetriebes 3 aus erfolgt. Dazu könnte dort ein Riementrieb wie bei der Ausführung nach der Fig. 3 oder aber ein Zahnradtrieb vorgesehen sein, bei dem zwei an den Enden der Antriebswelle 8 des Getriebes 3 bzw. der Magnetgehäuse-Antriebswelle 38 angeordnete Stirnräder 39 und 40 mit einem zwischengeschalteten Zwischenrad 41 kämmen. Auch hier ist dafür gesorgt, daß die Drehrichtung des Ankers 31 und des Magnetgehäuses 32 einander entgegengerichtet ist.

In der Fig. 5 schließlich ist eine Ausführung gezeigt, bei der die Lichtmaschine 42 im Bereich des Schwungrades 2 vorgesehen ist und zwar derart, daß der Anker 43 mit dem Schwungrad fest verbunden ist und in einem feststehenden Magnetgehäuse 44 um­ läuft. Je nachdem, ob nur eine der Kupplungen 5 bzw. 6 oder, wie im Normalbetrieb, beide Kupplungen eingerückt sind, wird die­ se Lichtmaschine entweder vom Motor oder, wie insbesondere im Schubbetrieb, von den drehenden Antriebsrädern 20 und 21 des Fahrzeugs angetrieben. Im letzten Fall ergibt sich, ebenso wie bei den Ausführungen nach den Fig. 1 und 2 ein Antrieb der Licht­ maschine von den Antriebsrädern 20 und 21 aus nur bei eingelegtem Getrie­ begang.

Claims (4)

1. Anordnung zum Antrieb der Lichtmaschine eines Fahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftfahrzeugs, durch eine dem Antriebsmotor des Fahrzeugs zuge­ ordnete Motorwelle und durch eine mit den angetriebenen Rädern des Fahr­ zeugs verbundene Welle des dem Antriebsmotor nachgeschalteten Geschwin­ digkeitswechselgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (Kurbelwelle 1 bzw. Nockenwelle 10) und die Getriebewelle (Hauptwelle 7 bzw. Abtriebswelle 8) über eine einen Antrieb der Lichtmaschine (15; 29; 42) in eine vorgegebenen Drehrichtung zumindest entweder von der einen oder der anderen Welle ermöglichenden Einrichtung verbunden sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (Kurbelwelle 1 bzw. Nockenwelle 10) und die Getriebewelle (Hauptwelle 7) über beiderseits der Lichtmaschine (15) angeordnete Eingangswellen (17 a; 17 b) mit der Lichtmaschine verbunden sind und daß in den Eingangswellen Überholkupplungen (16 a; 16 b) angeordnet sind (Fig. 1).

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Getriebewelle (Hauptwelle 7′) hohl ausgebildet ist zur Aufnahme einer konzentrisch die Getriebewelle durchdringenden, mit der Motorwelle (Kurbelwelle 1) verbundenen Antriebswelle (22), und daß die dem Antriebsmotor abgewandten Enden der beiden Wellen (7; 22) über axial nebeneinanderliegende Überholkupplungen (23; 24) mit einer Antriebswel­ le (28) der Lichtmaschine (29) verbunden sind (Fig. 2).

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Lichtmaschine (42) zugeordneter Anker (43) mit einem zwischen dem Antriebsmotor und dem Geschwindigkeitswechselgetriebe (3) angeordneten, mittels Schaltkupplungen (5; 6) mit der Motorwelle (1) und/oder der Getriebewelle (7) verbindbaren Schwung­ rad (2) verbunden ist (Fig. 5).