DE3048972A1 - Antriebseinheit mit einer brennkraftmaschine und einem schwungmassenanlasser fuer diese, insbesondere fuer kraftfahrzeuge - Google Patents

Antriebseinheit mit einer brennkraftmaschine und einem schwungmassenanlasser fuer diese, insbesondere fuer kraftfahrzeuge

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DE3048972A1 DE19803048972 DE3048972A DE3048972A1 DE 3048972 A1 DE3048972 A1 DE 3048972A1 DE 19803048972 DE19803048972 DE 19803048972 DE 3048972 A DE3048972 A DE 3048972A DE 3048972 A1 DE3048972 A1 DE 3048972A1
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Description

DR. ING. HEINRICH G E ITZ* PATENTANWALT *7SÖ0 KARLSRUHE 1, POSTFACH 2708
801702/03
Anmelderin: LuK Lamellen und Kupplungubau GmbH Industriestraße 3
758O Bühl/Baden
Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine und einem Schwungmassenanlasser für diese, insbesondere für Kraftfahrzeuge
.801702/03 -X-
Beschreibung:
Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmte Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine und einem Schwungmassenanlasser für diese, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der DE-PS 932 33^ ist ein Schwungmassenanlasser für Brennkraftmaschinen^beschrieben, der auf der vom getriebeseitigen Ende., der Tr.ie_bwelle der Brennkraftmaschine entfernten Seite angeordnet ist und ein über eine Kupplung mit dieser Triebwelle" verbindbares Schwungrad sowie eine Anlasser-Lichtmaschine aufweist, deren Rotor drehfest auf dem Schwungrad sitzt, während der Stator mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine drehfest verbunden ist.
Derartigem Schwungmassenanlassern kommt im Hinblick auf einen Fahrzeugbetrieb, wie er in der DE-OS 27 48 697 beschrieben ist, erhöhte Bedeutung insofern zu, als in erheblichem Maße Kraftstoff eingespart werden kann, wenn der Antriebsmotor bei Pahrzeugstillstand, aber auch bei Schubfahrt, während der keine Antriebsleistung benötigt wird, abgestellt und bei wiederbenötigter Motorleistung durch ein während der Stillstandsphasen weiterlaufendes
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Schwungrad über eine besondere Kupplung, die zwischen dem Antriebsmotor und dem Schwungrad angeordnet ist, erneut angelassen wird. Da die übliche Fahrzeugkupplung zwischen dem Schwungrad und dem Pahrzeugschaltgetriebe angeordnet ist, läuft das im Fährbetrieb mit dem Fahrzeugmotor und dem Schaltgetriebe in Antriebsverbindung stehende Schwungrad frei um, wenn die beiden Kupplungen ausgerückt sind. Soweit am Ende von Stillstands- oder Schubbetriebsphasen die im umlaufenden Schwungrad gespeicherte Rotationsenergie zum Anlassen des Fahrzeugmotors noch ausreicht, geling-t dieses Wiederanlassen durch Einrücken der Kupplung >äw'i.i3chc-n_ Motor und Schwungrad. Danach kann der LeistungsfIuJ^,'vom Motor zum Getriebe bzw.-über dieses zu den angetriebenen Fahrzeugrädern durch Einkuppeln der zweiten Kupplung wiederhergestellt werden.
Um für das Wiederanlassen der Brennkraftmaschine stets eine ausreichende kinetische Energie der Schwungmasse zur Verfügung zu haben, ist auch schon vorgeschlagen worden, während der Stillstands- oder Schubbetri obspliasun des Fahrzeuge, in dunen dia ochwurifjuiiKitsc von ch-i· Ι'.ιίμιπ-kraftmaschine und dem Getriebe abgekuppelt ist und frei umläuft, die Schwungmasse durch einen besonderen Anlasserbzw. Elektroantriebsmotor auf einer bestimmten Drehzahl zu halten oder zwischen einer oberen und unteren Grenz-
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drehzahl pendeln zu lassen, so daß die im Schwungrad gespeicherte Rotationsenergie für ein nachfolgendes Anlassen der Brennkraftmaschine ständig verfügbar ist. Dabei erfolgt der Antrieb zwischen dem Anlasser- bzw. Elektroantriebsmotox' und der Schwungmasse über ein Reibrad, welches in Abhängigkeit von vorbestimmten Pahrbetriebszuständen bei Bedarf mit der Schwungmasse in Eingriff gebracht wird, um diese anzutreiben. Unbefriedigend bei solchen Antrieben sind die während des Reibeingriffs auftretenden mechanischen Verluste. Derartige Antriebe für das Schwungrad ■■=- - ~ haben darüber hinaus einen Platzbedarf, der nicht -immer bei: "'""-den beengten Einbauverhältnis sen, wie sie insbesondere in--.-Kraftfahrzeugen anzutreffen sind, verfügbar ist. Schließlich bedarf es für das ineingriffbringen und das Wiederabschalten der Übertragungselemente zu und von der Schwungmasse einer komplizierten und kostenaufwendigen Schaltung.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, >■ bei einer insbesondere für Kraftfahrzeuge bestimmten Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine und einem Schwungmassenanlasser, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist, den Schwungradantrieb zu verbessern, insbesondere hinsichtlich eines einfachen, kostengünstigen und platzsparenden Aufbaues, und die Anordnung so auszulegen, daß die Schwungmasse bei bestimmten Betriebs-
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zuständen in einfacher Weise von der Brennkraftmaschine und einem dieser abtriebsseitig nachgeordneten Getriebe abkuppelbar ist und zum Wiederanlassen der Brennkraftmaschine erneut mit dieser gekuppelt werden kann.
Diese Aufgabe ist bei einer derartigen Antriebseinheit durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 i.iu£,uify\>i>.ni>n Merkmale in der Weise gelöst, daß der Stator das Schwungrad, das einen wicklungslosen Rotor der Anlasserlichtmasch-ine aufnimmt, umschließt und mit seinem Blechpaket an *4ie Brennkraftmaschine direkt angeflanscht sowie unter Ausbildung eines innerhalb enger Toleranzen gleichbleibenden Luftspaltes zum Rotor am Brennkraftmaschinengehäuse zentriert ist und daß ein der Brennkraftmaschine abtriebsseitig nachgeordnetes Getriebe beim Auftreten bri'.limrntur Betriebszustände in an sich bekannter Weise mittels einer weiteren Kupplung, bei der es sich im Falle dos Einsatzes der Antriebseinheit bei Kraftfahrzeugen um die normale Schaltkupplung handeln kann, von den übrigen Aggregaten abkuppelbar bzw. mit diesen wieder verbindbar ist.
Bei der Erfindung handelt es sich somit darum, die als Anlasser-Lichtmaschine ausgebildete elektrische Maschine dem Schwungrad in solcher Weise zuzuordnen, daß der Anschluß des Statorblechpaketes unmittelbar an einer entsprechenden
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Anschlußflache des Brennkraftmaschinengehäuses gelingt. Zwar baut ein das Schwungrad mit dem auf diesem befestigten wicklungslosen Rotor umschließender Stator radial verhältnismäßig groß, aber angesichts der dadurch erzielten großen Hebelarme kann der Anlasserteil der elektrischen Maschine entsprechend schwächer ausgelegt sein. Im übrigen ergeben sich bei der erfindungsgemäßen Ausbildung erhebliche Montagevorteile insofern, als eine von den übrigen Teilen des Schwungmassenanlassers unabhängige Vormontage des Statorblechpaketes vorgenommen werden kann, was eine bedeutende Vereinfachung beim Zusammenbau einer derartigen Antriebseinheit nach sich.zieht.
Auch können nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung der Schwungmassenanlasser, das den Rotor der Anlasser-Lichtmaschine tragende Schwungrad und die zugeordnete Kupplung zum An- und Abkuppeln des Schwungrades zu bzw. von der Triebwelle der Brennkraftmaschine auf der von der getriebeseitigen Abtriebswelle der Brennkraftmaschine entfernten Seite oder aber, nach einer weiteren Ausgestaltung, zwischen der brennkraftmaschine und der weiteren Kupplung zum Ab- und Ankuppeln des Getriebes angeordnet sein. Bei der letztgenannten Ausgestaltung ist es vorteilhaft, wenn das Schwungrad mit der dessen An- und Abkuppeln gegenüber der Triebwelle der Brennkraftmaschine vermittelnden Kupp-
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lung und die Kupplung zum An- und Abkuppeln des Getriebes in an sich bekannter Weise zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt sind. Kennzeichnend für diese Ausgestaltung ist mithin die bauliche Zusammenfassung der Anlasser-Lichtmaschine mit dem Schwungrad und den beiden Kupplungen, nämlich der dem Schwungmassenanlasser zugeordneten Kupplung einerseits und der das Abtrennen und Wiederankuppeln des Getriebes vermittelnden Kupplung andererseits, zu einer Einheit, wobei angesichts des direkten Anfl.unochoris des Statorblechpaketes an eine entsprechende Aufnahme- — fläche der Brennkraftmaschine besondere Vorteile beiirrdSusammenbau der gesamten Antriebseinheit' erzielt werden. "~_- ...-
Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Statorblechpaket der Anlasser-Lichtmaschine zwischen einer Aufnahmefläche am Gehäuse der Brennkraftmaschine und einer zumindest das Schwungrad zum Teil umgreifenden Gehäuseglocke angeordnet wird. Dabei kann die Zentrierung des Statorblechpaketes der Anlasser-Lichtmaschine an der genannten Aufnahmefläche des Brennkraftmaschinengehäuses mittels nach dem gegebenenfalls mit Hilfe von Spaltlehrcii vorzunehmenden Ausrichten mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbohrter Distanzhülsen oder Stifte gekennzeichnet sein. Dabei wird das Statorblechpaket dem in einer zentrisch zur Rotationsachse der Triebwelle angeordneten Lager auf-
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genommenen Schwungrad das Statorpaket zugeordnet und beispielsweise mit Hilfe von Spaltlehren ausgerichtet, um innerhalb enger Toleranzen einen über den Umfang gleichbleibenden Luftspalt zum Blechpaket des auf dem Schwungrad angeordneten Rotors herzustellen, um nach diesem Ausrichten durch die genannten Distanzmittel radial fixiert zu werden. Selbstverständlich kann das Statorblechpaket auch nach dem genannten Ausrichten kraft schlüssig in seiner Lage gehalten werden, beispielsweise mittels entsprechender Verschraubungen. ^- -
Nach einem weiteren wichtigen AusgesTfaltungsmerkmal der Erfindung umschließt das Rotorblechpaket der Anlasser-Lichtmaschine einen der Brennkraftmaschine direkt benachbarten Abschnitt des Schwungrades konzentrisch und dieser Schwungradabschnitt bildet die axialfeste Druckplatte der zwischen der Triebwelle der Brennkraftmaschine und dem Schwungrad wirkenden Kupplung. Dabei kann das Rotorblechpaket der Anlasser-Lichtmaschine zwischen einem sich brennkraftmaschinenseitig radial erstreckenden Ringflansch der axialfesten Kupplungsdruckplatte und einer die Lagerung des Schwungrades vermittelnden Tragscheibe aufgenommen sein.
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Grundsätzlich können im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle von Generator- auf Motorbetrieb um_steuerbarcn elektrischen Maschinen mit wicklungslosem Rotor Verwendung finden. Typisches Kennzeichen derartiger Maschinen ist eine Zahnung des Rotors im Bereich seines äußeren Umfanges. Wenn auch grundsätzlich nach dem Reluktanzprinzip, dem Linearprinzip oder dem Guy'sehen Prinzip arbeitende Maschinen in Betracht kommen, hat sich jedoch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine nach dem Schmidt-Lorenz-Prinziparbeitende Heteropolar-Maschine als besonders zwec4fjaäßig erwiesen. Solche Maschinen sind zwar bisher nur al-s Generatoren verwendet worden, können aber bei Beachtung bestimmter Erfordernisse auch im Motorbetrieb gefahren werden.
Nach der Lehre der Erfindung ist der Rotor der elektrischen Maschine auf dem Umfang des Schwungrades bzw. einer in das Schwungrad integrierten und einen Teil desselben bildenden Kupplungsdruckplatte aufgenommen. Demgemäß baut diese Maschine im Vergleich zu bekannten Anlasser-Lichtmaschinen, radial groß. Angesichts dieser radialen Baugröße braucht nicht der gesamte Umfangsbereich mit Erreger- und Arbeit3-wicklungen ausgerüstet zu sein, sondern bei der Belegung von Teilstücken des Umfanges können bereits hinlängliche
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elektrische Leistungen erzielt werden. Insbesondere gilt dies, wenn nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung eine Feldverstärkung dadurch erreicht wird, daß die Arbeitswicklungen, die in Umfangsrichtung in voneinander getrennten Gruppen vorgesehen sind, jeweils zwischen Feldwicklungen angeordnet werden.
Nach einem anderen wichtigen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung sind die Arbeitswicklungen in durch Stege, deren Teilungsmaß gleich der Teilung der Rotorzähne ist, voneinander - getrennten Nuten im Statorblechpaket aufgenommen und diese Stege in den einzelnen Gruppen der Arbeitswicklungen sind jeweils um einen vorbestimmten Teil des Teilungsmaßes gegenüber der Rotorzahnung in Umfangsrichtung in der Weise versetzt angeordnet, daß bei Deckungsgleichheit der Rotorzähne und der genannten Stege im Statorblechpaket der einen Gruppe der Arbeitswicklungen die Rotorzähne in wenigstens einer anderen Gruppe der Arbeitswicklungen vor den zwischen letzteren befindlichen Stegen stehen. Bei mehrphasigen Maschinen kann die Anordnung dabei naturgemäß so getroffen sein, daß jeweils dann, wenn die Rotorzähne im Bereich einer Gruppe von Arbeitswicklungen mit den zwischen diesen angeordneten Stegen deckungsgleich stehen, in mehreren aufeinanderfolgenden Gruppen von Arbeitswicklungen die
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3 O Λ 8 9 7 801702/03 "^ " ■· out+OJ/
Rotorzähne um unterschiedliche Umfangswinkel vor den Stegen zwischen den Arbeitswicklungen der jeweils folgenden Gruppen von Arbeitswicklungen stehen, so daß sich immer im Bereich wenigstens einer Gruppe von Arbeitswickluripen die Rotorzähne
sich)
in einer "solchen Stellung befinden, in der/durch die: Beaufschlagung der entsprechenden Wicklung maximale Umfa.ngnkräfte am Rotor und damit maximale Drehmomente ergeben.
Ein besonders wichtiges Erfindungsmerkmal besteht darin, daß die Feld- und Arbeitswicklungen asymmetrisch über deri^ Umfang verteilt-angeordnet sein können. Dadurch .wirjcLes. s.:-^ möglich, die Arbeitswicklungen innerhalb der durch die Phasenzahl der jeweiligen Maschine bedingten Winkel Segmente .. in Umfangsrichtung zu verschieben, wodurch im Umfanp;übereioh des Stators von Wicklungen freie Abschnitte entstehen, beispielsweise für Befestigungsmittel des Statorpaketes an Trägereinheiten, aber auch für sonstige Einbauten, die insbesondere beim direkten Anflanschen des Statorpaketes v an das Gehäuse einer Brennkraftmaschine berücksichtigt werden müssen. Dabei muß jedoch beachtet werden, daß durch das Verschieben der einzelnen Wicklungsgruppen innerhalb der durch die Phasenzahl der jeweiligen Maschine vorgegebenen Winkelsektoren die Wicklungsgruppen diese Winkelsektoren nicht verlassen und daß irgend ein Zahn tier einen . Gruppe mit einem beliebigen Zahn einer benachbarten Gruppe
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A*
einen Umfangswinkel einschließt, der gleich dem sich als Quotient aus dem Gesamtumfang und der Phasenzahl ergebenden Sektorenwinkel ist. Dieser Sektorenwinkel beträgt bei einer dreiphasigen Maschine beispielsweise 120°.
Eine erhebliche Vereinfachung des Aufbaues der elektrischen Maschine gelingt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß die gleichen Arbeitswicklungen für Motor- und Generatorbetrieb dienen und 'durch die Logik eines Stromrichters der jeweils geforderten Betriebsweise entsprechend umschaltbar sind, wobei es sich im einen Falle um einen Gteichrichterbetrieb, im anderen hingegen um einen Wechselrichterbetrieb handelt. Durch-diese Maßnahme können die bei getrennten Wicklungen für Motor- und Generatorbetrieb auftretenden Probleme übergroßer Wicklungsköpfe vermieden werden.
Bei oiner derartigen Maschine werden bei Motorbetrieb die Arbeitswicklungen in Motordrehrichtung umlaufend beaufschlagt und die Ansteuerung jeweils derjenigen Arbeitswicklung, die im Hinblick auf die jeweilige Stellung des Rotors bzw. der Zähne des Rotorblechpakets eine maximale Umfangskraft erzeugt, erfolgt über eine Steuereinheit in Abhängigkeit von Steuerimpulsen, die der Steuereinheit von
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in Umfangsrichtung im Abstand voneinander im Bereich des Stators angeordneten Sensoren erteilt werden. Diese Sensoren sind in einer mit der Phasenzahl der Maschine übereinstimmenden Anzahl vorgesehen und können als Gabelschrankens Induktivgeber, Peldplatten3 Hallsonden
oder Näherungsgeber nach der Namur-Technik bzw. nach der i
% Wiegand-Technik ausgestaltet sein. Grundsätzlich kommen
it als Sensoren auch Fotozellen odor Re'ClckLj.onuKfbi^' in
; Betracht, erscheinen aber im Hinblick auf die Veruchmutzungs
i gefahr bei derartigen Maschinen weniger geeignet.—
■ · V «
801702/03 - - yf - '-■■
Eine Ausführungsform der Erfindung, die nachstehend erläutert werden soll, ist in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. In schematischen Ansichten zeigen:
Fig. 1 die erfindungsgemäße Antriebseinheit in Verbindung; mit den nur angedeuteten Triebrädern eines a Kraftfahrzeugs,
Fig. 2 die zwischen einer Brennkraftmaschine und dem Getriebe der Antriebseinheit aufgenommene und zu einer baulichen Einheit zusammengefaßte Anordnung aus dem Schwungmassenanlasser mit dem Schwungrad, der- Anlasser-Lichtmaschine, einer zwischen dem Schwungrad und der Triebwelle der Brennkraftmaschine wirkenden Kupplung und einer weiteren Kupplung zwischen dom Getriebe und dem Schwungrad in einer Halbschnittansicht,
Fig. 3 den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der Anlasser-Lichtmaschine, bei der es sich um eine Heteropolar-Maschine vom Typ Schmidt-Lorenz-Maschine handelt, in einer Ansicht mit Blickrichtung senkrecht zur Umlaufebene des nur als an seinem Umfang gezahntes Blechpaket dargestellten Rotors und mit den in UmfangsSegmenten des Statorblechpaketes angeordneten Erreger- und Arbeitswicklungen.
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• · * · a mm
801702/03 . .
Bei der in Fig. 1 schematisch gezeigten Antriebseinheit 10 ist einem Kolbenmotor 11 als Brennkraftmaschine ein
; Schwungmassenanlasser 12 mit dem Schwungrad 13, der Λπ-
\ lasser-Lichtmaschine 14 und einer zwischen der Motortrieb-
\ _ welle 15 wirkenden Kupplung 16, die über eine nicht näher
' dargestellte Servoeinrichtung 17 schaltbar ist, abtriebs-
seitig nachgeschaltet, über eine weitere, gleichfalls mittels einer nicht näher dargestellten Servoeinrichtung
;■ 18 schaltbare Kupplung I9 ist eine Eingangswelle 20 eines
! '— Getriebes 21 dem Motor 11 zu- und abkuppelbar. Vom Getriebe
; . __. T-- erstrecken sich Antriebswellen 22, 23 für den Antrieb der '■ -"■■-■■■ _-'V Triebräder 24, 25 des nicht weiter dargestellten I'VihTv.eup-.if : ' seitwärts fort.
In Fig. 2 sind in strichpunktierten Linien nur die Anschlußfläche 30 der Brennkraftmaschine 11 und der abtriebsseitige Stumpf der Triebwelle 15, bei der es sich um die Kurbelwelle i des Kolbenmotors handelt, gezeigt, desgleichen nur die
\ ' ebenfalls strichpunktiert angedeutete Eingangswelle 20 des
; Getriebes 21. Das Schwungrad I3, das in bekannter Weise
• mittels eines Lagerzapfens 31 in einer mit der Kurbelwelle
15 verbundenen Nabe 32 drehbar gelagert i ot, ber.tehl- mu:i
■ einer mit einem sich von dem Lagerzapfen 31 forterstrecken
den Flansch fest verbundenen Tragscheibe 33 und den Kupplungsdruckplatten 34, 35 und 36, 37 j welche zusammen mit
den Kupplungsscheiben 38, 39 und hier nicht weiter interessierenden Kupplungsfedern und Betätigungsorganen die zwischen der Kurbelwelle 15 und dem Schwungrad 13 einerseits und zwischen letzterem und der Getriebeeingangswelle 20 andererseits wirkenden Kupplungen 16, 19 bilden.
Die Einzelheiten einer derartigen, mit dem Schwungrad zusammengefaßten Doppelkupplungseinheit sind in der DE-Patentanmeldung P 29 17 138.8 beschrieben und bedürfen hier keiner hlj'läutoruiiß.
Die axialfeste Kupplung-sdruckplatte 34, welche der Aufnahmefläche 30 der Brennkraftmaschine 11 benachbart ist, trägt auf ihrem Umfang ein wicklungsloses Blechpaket 40 der Anlasser-Lichtmaschine 14, welches zwischen einem brennkraftmaschinenseitigen Radialflansch 4l der Druckplatte und der damit ver schraubt en, die Sciwmgradlagerung vermittelnden Tragscheibe 33 aufgenommen ist. Das Statortflechpakrt 4? der elektrischon Maschine, welches mit Krri-'Cer·- und Feldwicklungen ausgerüstet ist, umschließt das auf dem Umfang der einen Bestandteil des Schwungrades bildenden Kupplungsdruckplatte J>k aufgenommene, den Rotor der elektrischen Maschine bildende Blechpaket 40, und ist über einen Distanzring unmittelbar an die Aufnahmefläche 30 der Brennkraftmaschine 11 angeflanscht. Zentriert ist
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BAD
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das Statorblechpaket 42 mittels im Bereich der Aufnahmefläche 30 mit dem Brennkraftmaschinengehäuse verbohrter Distanzhülsen 43. Befestigt ist das Statorblechpaket durch die Aufnahme zwischen der genannten Fläche 30 am Motor und einer nur in strichpunktierten Linien angedeuteten Gehäuseglocke 44, die mittels ebenfalls nur angedeuteter Befestigungsschrauben 45, welche sich durch die in entsprechende Ausnehmungen in dem Statorblechpaket eingesetzten Distanzhülsen 43 hindurcherstrecken und mit Gewindeabschnitten im Motorgehäuse verschraubt~sind, fest mit dem Motorgehäuse verbunden ist. .«„ ~
Wenn bei dem System nach Fig. 1 ein Fahrzeug erstmalig in Betrieb genommen, also die Brennkraftmaschine 11 gestartet werden soll, müssen dio beiden Kupplungen 1d, 1 <J ausgerückt r.ein. Dioa erfolgt in Ii im· nicht weiter iiili-ressierender Weise über die Servoeinrichtungon 17, IB, die über eine Steuereinrichtung 45 mit Betätigungsschalter 46 ansteuerbar sind. Nach dem Ausrücken der beiden Kupplungen wird über die Steuereinrichtung 45 die Anlasser-Lichtmaschine 14 in ihrer Eigenschaft als Anlassermaschine in Betrieb gesetzt und auf eine vorbestimmte Drehzahl gebracht, die über einen Meßwertgeber 47 der Steuereinrichtung 45 übermittelt wird, worauf letztere nunmehr d.ie mit einer vorbei.it immten Drehzahl uinlciuJ'einle ."icliwuufitKi:1.:·.!' ΙΊ filur die
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ORiQlHAL COPY
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Vi
Kupplung 16 an die Triebwelle 15 der Brennkraftmaschine 11 ankuppelt. Sobald die Brennkraftmaschine angeworfen ist, wird über den Drehzahlmeßgeber 47 und die Steuereinheit 18 die Anlassermaschine zu ihrer Verwendung als Lichtniaüch j nc; umgesteuert.
Im normalen Fahrbetrieb, wenn die Brennkraftmaschine 11 das Fahrzeug antreibt, ist die Getriebeschaltkupplung geschlossen. Die Betätigung dieser Kupplung beim umschalten von einem Getriebegang in einen anderen Getriebegang kann in hier nicht weiter interessierender Weise über die Servoeinrichtung l8 erfolgen. Beim Auftreten von Betriebszuständen, während der die Brennkraftmaschine das in 1'',1IIiPt befindliche Fahrzeug nicht antreibt, also bei Schubbetrieb und zurückgelassenem Gaspedal 48 kommt ein dem Gaspedal zugeordneter Schalter 49 in Schließlage, wodurch der Steuereinrichtung 45 ein die Getriebeschaltkupplung 19 und die Kupplung l6 ausrückendes Signal erhält, wobei über den Triebwellen für die Fahrzeugräder zugeordnete Meßwertgeber 50 den Fahrbetrieb kennzeichnende Zustandsgrößen der Steuereinrichtung 45 eingegeben und mit verarbeitet werden. „
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SAD
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• Gleichzeitig wird über eine nur angedeutete Einrichtung \ 51 die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine und/oder J deren Zündung unterbrochen. Das vom Getriebe und von
.· der Brennkraftmaschine abgekuppelte Schwungrad läuft
' somit frei weiter, während die Brennkraftmaschine zum
Stillstand kommt. Wenn die Brennkraftmaschine wieder \ - angelassen werden soll, gelingt dies durch Betätigen
des Gaspedals 48, wodurch der Schalter 4 9 geöffnet, und
ι ^z---ζ-r der Steuereinrichtung 45 ein Steuersignal ertelJl wird.
: -——-™ ■- ^."-^ -Über die Steuereinrichtung 45 wird dann zunächst die... j ' . .„._ Zündung eingeschaltet und/oder die Brennstoffzufuhr - " -"-" " - " -—freigegeben und ferner über die Servoeinrichtung 1.8 die
; - Kupplung 16 eingerückt. Durch dieses Zukuppeln der
1 Schwungmasse 13 zur Triebwelle 15 der Brennkraftmaschine
wird letztere angeworfen.
* '' Während der Freilaufphasen des Schwungrades 13 ist es zweck
mäßig, die Feld- und Abeitswicklungen der Anla.si'.er-Lichtma-
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BAD ORIGINAL
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;:>cbine ti leiht ?,u erregen. Wenn hingegen bei sich über eine vorbof.liminlc Zeitdauer erstreckenden Stillstandszeiten die Gefahr eines Absinkens der Schwungmassendrehzahl auf ein solches Maß besteht, daß die in der umlaufenden Schwungmasse gespeicherte Energie zum Anlassen der Brennkraftmaschine nicht mehr ausreicht, ist es zweckmäßig, die Anlasser-Lichtmaschine auf Motorbetrieb zu schalten und das Schwungrad über den damit verbundenen Rotor der elektrischen Maschine auf einer Mindestdrehzahl zu halten. Diese untere Grenzdrehzahl ist mittels des Meßwertgebers^T erfaßbar und ein von diesem Meßwertgeber ausgehendes-Signal über die "Steuereinrichtung 45 in" hier im einzelnen nicht interessierende Weise in die Umschaltung' der Anlasser-Lichtmaschine auf Motorbetrieb umsetzbar. Mittels eines weiteren Meßwertgebers 52 ist die Drehzahl der Brennkraftmaschine bzw. deren Stillstand zur Übermittlung an die Steuereinheit 45 erfaßbar.
Das auf der einen Teil des Schwungrades 13 bildenden Kupplungsdruckplatte 34 aufgenommene Rotorblechpaket 40 ist in der Art eines Zahnkranzes mit untereinander gleichbleibender Teilung zwischen den Zähnen 60 bzw. den dazwischen liegenden Zahnlücken 6l ausgebildet. Die sich axial durch das Blechpaket hindurcheiEfcreckenden Schrauben-
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BAD ORIGINAL
löcher 63 dienen der Aufnahme von Befestigungsschrauben, die sich zwischen dem Radialflansch '41 der Kupplungsdruckplatte 34 und der Schwungradtragscheibe 33 erstrecken und mit diesen vcrschraubt sind.
Das Statorblechpaket 42, das eine wesentlich größere Radialerstreckung als das Rotorblechpaket 40 aufweist, ist in Umfangsrichtung unter Bildung eines Freiraums 64 unterbrochen und mit sich axial erstreckenden Durchgangslöchern 65 für die Aufnahme der Distanzhülseih ;Jl3 versehen, durch die sich die Befestigung&schraobefr 4!3 "hiuduroherstrecke'nV Im übrigen ist das Statorblechpak.et 42 mit drei-Wicklungsgruppen_66, 67, 68 ausgerüstet. Jede dieser Wicklungsgruppen besteht aus Arbeitswicklungen 70, 7I3 72 und letztere jeweils in Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmenden Feld- und Erregerwicklungen 73? 73' h'/,νι. 7'I, 74' bzw. 75, 75'· Anfang und Ende einer jeden Feldwicklung sind über Brücken 76, 76' bzw. 77, 77' bzw. 78, 78' und die Ende und Anfänge benachbarter Wicklungen 73', 74, bzw. 74', 75 über Brücken 79, 80 elektrisch miteinander verbunden. Der Anfang der Feldwicklung 73 und das Ende der Feldwicklung 75' liegen über Kotaktfahnen 81, 82 und damit verbundene Leitungen 835 84 sowie eine hier zunächst nicht interessierende Steuereinheit 85 an G] ciicJuipa
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COPV BAD ORIGINAL
Die in Umfangsrichtung zwischen den jeweils zugeordneten Feldwicklungen eingeschlossenen Arbeitswicklungen 70, 71, 72 sind in sich radial erstreckenden Nuten im Statorblechpaket 42 aufgenommen, deren Teilung gleich dem halben Maß der Teilunp. zwischen den Zähnen 60 des Rotorblechpaketes 40 ii'.t. Dementsprechend haben die Stege 86 zwischen den die ΛιΊη· i l:iwii:U I linien aufnehmenden Nuten im Statorblechpaket ebenfalls eine dem halben Teilungsmaß der Rotorzähne entsprechende Teilung.Wie aus der 'Zeichnung ersichtlich, handelt es sich bei der gezeigten Ausführungsform um eine dreiphasige Maschine. Die Wicklungsgruppen 66, 67, 68 sind somite Winkelsektoren von jeweils 120° zugeordnet, jedoch in Umfangsrichtung innerhalb dieser Segmentbereiche so verschoben, daß der wicklungsfreie Raum zwischen den Wicklungsgruppen 66 und 67 kleiner ist als der Freiraum zwischen den Wicklungsgruppen 67 und 68 und letzterer wiederum kleiner als der Freiraum zwischen den Wicklungsgruppen 68j §6. Dabei ist die Anordnung jedoch so getroffen, daß jeweils ein Steg 86 der einen Gruppe mit einem beliebigen Steg einer benachbarten Gruppe einen ümfangswinkel von 120° einschließt. Jede der Arbeitswicklungen ist über Kontaktfahnen 87, 87' bzw. 89, 89' bzw.· 91, 91' und Leitungen 88, 88' bzw. 90, 90' bzw. 92, 92' über die Steuereinrichtung 85 beaufschlagbar. Angesteuert werden die Arbeitswicklungen beim Motorbetrieb in Drehrichtung des
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BAD
.ι'.'.'"]" .Ι.:'.'.''"'1 f 3 O 4 8 9 7
801702/03 * -'litf"
Rotors umlaufend über die Steuereinrichtung 85, und zwar in Abhängigkeit von Signalen, die der Steuereinrichtung von drei Sensoren 94, 95, 96 über Leitungen 97, 98, 99 zugeleitet werden. Die Stellung der Stege 86 zwischen den die Arbeitswicklungen aufnehmenden Nuten im Statorblechpaket ist in den einzelnen Wicklungsgruppen dabei in Umfangsrichtung so gegeneinander versetzt, daß immer dann, wenn die Zähne 60 d,es Rotorblechpaketes deckungsgleich mit den Stegen 86 im Bereich einer Wicklungsgruppo stehen, in den benachbarten Wicklungsgruppen keine Deckung zwischen den Rotorzähnen und den Statorstegen vorliegt, f.ondern die Rotorzähne stehen dann in einer der benachbarten Wicklungsgruppen um einen vorbestimmten Phasenwinkel vor ihrer Deckungslage mit den Stegen des Statorblechpaketes und in der dritten Wicklungsgruppe liegt wiederum eine entsprechende Phasenverschiebung zwischen den Rotorzähnen und den Statorstegen vor.
Bei dem gezeigten Auuführungsboiupiel stehen die Holurzähne 60 deckungsgleich mit jedem zweiten Steg 86 der Arbeit swicklung 70. Im Bereich der Wicklungsgruppe 68 stehen die Rotorzähne 62 um ein geringes Winkelmaß vor der Deckungslage mit den Statorstegen und in der Wicklungsgruppe 67 ist das Winkelmaß, um das die Rotorzähne vor den
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e_ COPY
BAD ORIGSNAL
801702/03 -^
So
Statorstegen im Bereich der Arbeitswicklung 71 stehen, etwa doppelt so groß wie bei den Statorstegen im Bereich der Arbeitswicklung 72. Nimmt man Rechtslauf des Rotors gemäß Drehpfeil 100 an, so gelingt ein Anfahren des Rotors aus der in Fig. 3 ersichtlichen Stellung, indem die Arbeitswicklung 72 über die Steuereinrichtung 85 beaufschlagt wird. Angesichts des durch diese Beaufschlagung erzeugten Magnetflusses werden die Rotorzähne in ihre Deckungslagen mit den entsprechenden Stegen des Stator'blechpaketes hineingezogen. Entsprechend dem dadurch bewirkten Umlauf des Roto_rs_ verlassen^ die in der gezeigten Darstellung mit den Statorstegen '8"S im Bereich der Arbeitswicklung 70 deckungsgleich iitehonden Rotorzähne diese Lage und im Bereich der Arbeitswicklung 71 ist eine der gezeigten Darstellung im Her eich der WicklungsgruppL1 68 entsprechende Stellung erreicht, so daß infolge Beaufschlagung der Arbeitswicklung 71 nunmehr eine in Umlaufrichtung des Rotors wirkende Drehkraft im Bereich der Wicklungsgruppe 67 erzeugt wird. Die nächste Beaufschlagung findet dann im Bereich der Wicklungsgruppe 66 statt. Dieser Vorgang wiederholt sich entsprechend, wobei die Sensoren 94, 95, 96 die jeweilige Drehstellung des RotoPu ormittoln und die so gewonnenen Steuersignale j η ύνι· Steuer einrichtung 85 zur Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitswicklungen umgesetzt werden.
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BhD
Analog findet der Motoranlauf statt, indem durch die Sensoren 9k, 95, 96 diejenige Arbeitßwicklunc für die Erstbeaufschlagung ermittelt wird, zu der die Zähnu des Rotorblechpaketes 40 im Hinblick auf die Erzielung einer maximalen Umfangskraft am günstigsten stehen.
Leerseite

Claims (1)

  1. 801702/03 ν-".
    Patentansprüche:
    IJ Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine und einem Schwungmassenanlasser für diese, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die mit einem beim Auftreten bestimmter Betriebszustände mittels einer Kupplung von der Triebwelle der Brennkraftmaschine ab- bzw. an diese ankuppelbaren Schwungrad und mit einer Anlasser-Lichtmaschine ausgerüstet ist, deren Rotor mit dem Schwungrad—und deren Stator, der die Erreger- und Arbeitswicklun^ofj^triij1;!-, mil dem Brennkraftmaschinengehäuse" verbunden ist, N-, . dadurch gekennzeichnet,
    daß der Stator (42) das Schwungrad (13), welches einen wicklungslosen Rotor (40) der Anlasser-Lichtmaschine (14) aufnimmt, umschließt und mit seinem Blechpaket an die Brennkraftmaschine (11) direkt angeflanscht sowie unter Ausbildung eines innerhalb enger Toleranzen gleichbleibenden Luft spaltes zum Rotor am Brennkraftmaschinengehäuse zentriert ist und daß ein der Brennkraftmaschine abtriebsseitig nachgeordnetes Getriebe (21) beim Auftreten bestimmter Betriebszustände in an »ich bekannter Weiue mittel η einer weiteren Kupplung (19) von den übrigen A^reLSuleti abkuppelbar bzw. mit diesen wieder verbindbar ist.
    BAD ORIGINAL
    BAD ORIGINAL
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    2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungmassenanlasser (12), das den Rotor (40) dor Anlasserlichtmaschine (12) tragende Schwungrad (13) und die Kupplung (16) zum An- bzw. und Abkuppeln des Schwungrades mit der Triebwelle der Brennkraftmaschine (11) auf der von der getriebeseitigen Abtriebswelle der Brennkraftmaschine entfernten Seite angeordnet sind.
    3· Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwungmassenanlasser (12), das Schwungrad (13) -mit dem Rotor (40) der Anlasser-Lichtmaschine (14) und die "Kupplung (l6) zum An- und Abkuppeln des Schwungrades mit di:r Tt-Li'liwullu (IiO der Brennkraftmaschine (11) zwischen letzterer und der weiteren Kupplung (19) zum Ab- und Ankuppeln des Getriebes (21) angeordnet sind.
    4. Antriebseinheit nach Anspruch 33 dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (13) mit der dessen An- und Abkuppeln mit der Triebwelle (15) der Brennkraftmaschine (11) vermittelnden Kupplung (16) und die weitere Kupplung (19) zürn An- und Abkuppeln des Getriebes (21) in an sich bekanntex' Weise zu einer baulichen Einheit zusammengefaßt aind.
    -.0? s 1
    801702/03
    5. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Anordnung des Blechpakots dou Stators (42) der Anlasser-Lichtmaschine (14) zwischen einer Aufnahmefläche (30) am Gehäuse der Brennkraftmaschine (11) und einer zumindest das Schwungrad (13) zum Teil umgreifenden Gehäuseglocke (44).
    6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Zentrierung des Statorblechpaketes
    ;"7~ der Anlasser-Lichtmaschine (I1O an einer Aufnahmefläche ^ (30) des Brennkraftmaschinengehäuses mittels nach iIi.mii go-"V gebenenfalls mit Hilfe von Spaltlehren vorzunehmenden Aul;-" richten, um innerhalb enger Toleranzen einen übu-r den Umfang gleichbleibenden Luftspalts zum Blechpaket des Rotors (40) der Anlasser-Lichtmaschine herzustellen, mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine (11) verbohrter Distanzhülsen (43) oder Stifte.
    7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis G, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblechpaket der Anlasser-Lichtmaschine (I1O einen der Brcnnkraftrriar.ch i tu.· (11) direkt benachbarten Abschnitt des Schwungrades (13) konzentrisch umschließt und daß dieser Abschnitt die axialfeste Druckplatte (34) der zwischen der Triebwelle (15) der Brennkraftmaschine (11) und dem Schwungrad wirkenden Kupplung (16) bildet.
    8. Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß das Rotorblechpaket der Anlasser-Lichtmaschine (14) zwischen einem sich brennkraftmaschinenseitig radial erstreckenden Ringflansch (41) der axialfesten Kupplungsdruckplatte (34) und einer die Lagerung des Schwungrades (13) vermittelnden Tragscheibe (33) aufgenommen ist.
    9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch pjokerinueichnet, daß die vom Motorbetrieb auf Generatorbetrieb umschaltbare Anlasser-Lichtmaschine (14) eine an sich bekannte, nach dem Schmidt-Lorenz-Prinzip arbeitende Heteropolar-Maschine ist. _..._.
    10. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch .gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung in voneinander getrennten Gruppen (66, 67, 68) angeordneten Arbeitswicklungen (70, 71, 72) jeweils zwischen Feldwicklungen (73.;. 73'; 74, 74'; 75, 75') aufgenommen sind.
    11. Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (70, 71, 72) in durch Stege (86), deren Teilungsmaß gleich der Teilung der Rotorzähne (60) ist, voneinander getrennten Nuten im Statorblechpaket (42) aufgenommen sind, und daß diese Stege in den einzelnen Gruppen der Arbeitswicklungen jeweils um einen vorbestimmten Teil des Teilungsmaßes gegenüber der Rotorzahnung in Um-
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    fangsrichtung in der Weise versetzt angeordnet sind, daß bei Deckungsgleichheit der Rotorzähne und der Stege in der einen Gruppe der Arbeitswicklungen die Rotortfuhrie .in wenigstens einer anderen Gruppe der Arbeitswicklungen vor den zwischen letzteren befindlichen Stegen stehen. .
    12. Antriebseinheit nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlasser-Lichtmaschine (lh) eine dreiphasige Heteropolar-Maschine ist.
    13. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 9 bvi¥-'12, dadurch gekennzeichnet, daß die Feld- und Arbeitswicklungen asymmetrisch über den'Umfang verteilt angeordnet ;;irid.
    14. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 9 bis \'j, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Arbeitswicklungen (7Ο3 71» 72) für Motor- und Generatorbetriqb dienen und durch die Logik eines Stromrichters der jeweils geforderten Betriebsweise entsprechend umschaltbar sind,- wobei es sich im einen Falle um einen Gleichrichterbetrieb, im anderen hingegen um einen Wechselrichterbetrieb handelt.
    15. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 9 bit; 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Motorbetrieb die Arbeits-
    BAD ORJQJNAL COPY ,
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    Wicklungen (70, 71, 72) umlaufend beaufschlagt werden und die Ansteuerung jeweils derjenigen Arbeitswicklung, die im Hinblick auf die jeweilige Stellung des Rotors (40) bzw. der Zähne (60) des Rotor-Blechpakets eine maximale Umfangskraft erzeugt, mittels über eine Steuereinheit (85) in Abhängigkeit von Steuerimpulsen erfolgt s die der Steuereinheit von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander im Bereich des Stators angeordneten Sensoren (9^, 95, 96) erteilt werden.
    .16. Antriebseinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (9^3 95, 96) in einer mit der Phasenzahl der Maschine übereinstimmenden Anzahl vorgesehen sind.
    17. Antriebseinheit nach Anspruch 15 oder l6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Sensoren (94, 95, 96) um Gabelschranken, Induktivgeber, Feldplatten, Hallsonden oder Näherungsgeber nach der Namur-Technik bzw. nach der Wiegand-Technik handelt.
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