DE3048972C2 - Antriebseinheit - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine, mit einem Schwungrad, das beim Auftreten bestimmter Betriebszustände mittels einer Kupplung an die Triebwelle der Brennkraftmaschine an- bzw. von dieser abkuppelbar ist und den Rotor einer Anlasser-Licht­ maschine aufnimmt bzw. trägt.

In der DE-PS 9 32 334 ist ein Schwungmassenanlasser für Brennkraftmaschinen beschrieben, der auf der vom getriebe­ seitigen Ende der Triebwelle der Brennkraftmaschine entfern­ ten 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.

Derartigen 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 Fahrzeugstillstand, aber auch bei Schub­ fahrt, während der keine Antriebsleistung benötigt wird, abgestellt und bei wiederbenötigter Motorleistung durch ein während der Stillstandsphasen weiterlaufendes 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 Fahrzeugschaltgetriebe angeordnet ist, läuft das im Fahrbetrieb 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, gelingt dieses Wiederanlassen durch Einrücken der Kupplung zwischen Motor und Schwungrad. Danach kann der Leistungsfluß 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 Schubbetriebsphasen des Fahrzeuges, in denen die Schwungmasse von der Brennkraft­ maschine und dem Getriebe abgekuppelt ist und frei umläuft, die Schwungmasse durch einen besonderen Anlasser- bzw. Elektroantriebsmotor auf einer bestimmten Drehzahl zu halten oder zwischen einer oberen und unteren Grenzdrehzahl pendeln zu lassen, so daß die im Schwungrad gespeicherte Rotations­ energie für ein nachfolgendes Anlassen der Brennkraftmaschi­ ne ständig verfügbar ist. Dabei erfolgt der Antrieb zwischen dem Anlasser- bzw. Elektroantriebsmotor und der Schwungmasse über ein Reibrad, welches in Abhängigkeit von vorbestimmten Fahrbetriebszuständen 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 Einbauverhältnissen, 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.

Durch die US-PS 1 946 513 ist weiterhin ein Anlassermotor bekannt geworden, bei dem sowohl der Rotor als auch der Stator Wicklungen aufweist. Die den Rotor aufnehmende Schwungmasse 3 ist dabei starr auf der Kurbelwelle eines Motors befestigt.

Durch die ältere DE-OS 29 25 675 ist eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, bei der der Stator von einem mit einem Getriebe verbundenen Kupplungs­ gehäuse getragen ist.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinheit der eingangs genannten Art mit einer Anlasser-Lichtmaschine zu schaffen, die einen einfachen, kostengünstigen und platzsparenden Aufbau besitzt und derart angeordnet werden kann, daß das über diese angetriebene Schwungrad sowie die darauf befestigte Kupplung kostengün­ stig und platzsparend ausgebildet werden können. Weiterhin soll durch die Anordnung und Ausbildung der Anlasser- Lichtmaschine der die Schwungmasse bei bestimmten Betriebs­ zuständen in einfacher Weise von der Brennkrafmaschine und einem dieser abtriebsseitig nachgeordneten Getriebe ab­ kuppelbar sein und zum Wiederanlassen der Brennkraftmaschine erneut mit dieser gekuppelt werden können.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erzielt, daß der Rotor der Anlasser-Lichtmaschine wickellos ist und deren die Erreger- und Arbeitswicklungen aufweisender Stator das Schwungrad umgibt und axial zwischen einer an der Brenn­ kraftmaschine vorgesehenen Aufnahmefläche (30) und einer an einer mit einem der Brennkraftmaschine abtriebsseitig nachgeordneten beim Auftreten bestimmter Betriebszustände mittels einer weiteren Kupplung an das Schwungrad an- bzw. von diesem abkuppelbaren Getriebe (21) verbundenen Gehäu­ seglocke (44) vorgesehenen Gegenfläche angeordnet und unter Einhaltung eines innerhalb enger Toleranzen gleichbleibenden Luftspalts zum Rotor zentriert an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Der wickellose Rotor hat den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Anlasser-Lichtmaschine auch bei schnell drehenden Brennkraftmaschinen einsetzbar ist, da das Problem der Berstfestigkeit der Wicklungen dann nicht besteht.

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 Anschlußfläche des Brennkraftmaschinengehäuses gelingt. Zwar baut ein das Schwungrad mit dem auf diesem befestigten wick­ lungslosen Rotor umschließender Stator radial verhältnis­ mäßig 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.

Die Zentrierung des Statorblechpaketes der Anlasser-Licht­ maschine an der Aufnahmefläche eines Brennkraftmaschinenge­ häuses nach dem gegebenenfalls mit Hilfe von Spaltlehren vorzunehmenden Ausrichten mit diesem Gehäuse kann mittels Distanzhülsen oder Stiften erfolgen. Dabei wird dem in einem zentrisch zur Rotationsachse der Triebwelle angeordneten Lage aufgenommenen Schwungrad das Statorpaket zugeordnet und beispielsweise mit Hilfen von Spaltlehren ausgerichtet, um innerhalb enger Toleranzen einen über den Umfang gleich­ bleibenden Luftspalt zum Blechpaket des auf dem Schwungrad angeordneten Rotors herzustellen, um nach diesem Ausrichten durch die genannten Hülsen oder Stifte radial fixiert zu werden. Selbstverständlich kann das Statorblechpaket auch nach dem genannten Ausrichten kraftschlüssig in seiner Lage gehalten werden, beispielsweise mittels entsprechender Verschraubung.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung und Funktionsweise der Anlasser-Lichtmaschine der Antriebseinheit kann dadurch gewährleistet werden, daß beide Kupplungen, über die das Schwungrad einerseits mit der Brennkraftmaschine und andererseits mit dem Getriebe verbindbar bzw. von diesen abkuppelbar ist, axial hintereinander angeordnet sind und ein den Stator bildendes Blechpaket die das Schwungrad mit der Triebwelle der Brennkraftmaschine verbindende Kupplung umgreift.

Nach einem weiteren wichtigen Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung umschließt das Rotorblechpaket der Anlasser- Lichtmaschine einen der Brennkraftmaschine direkt benach­ barten 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 Rotorblechpa­ ket der Anlasser-Lichtmaschine zwischen einem sich brenn­ kraftmaschinenseitig radial erstreckenden Ringflansch der axialfesten Kupplungsdruckplatte und einer die Lagerung des Schwungrades vermittelnden Tragscheibe aufgenommen sein.

Grundsätzlich können im Rahmen der vorliegenden Erfindung alle von Generator- auf Motorbetrieb umsteuerbaren elek­ trischen 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 Linear­ prinzip oder dem Guy′schen Prinzip arbeitende Maschinen in Betracht kommen, hat sich jedoch in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine nach dem Schmidt-Lorenz-Prinzip arbeiten­ de Heteropolar-Maschine als besonders zweckmäßig erwiesen. Solche Maschinen sind zwar bisher nur als 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 Arbeits­ wicklungen ausgerüstet zu sein, sondern bei der Belegung von Teilstücken des Umfanges können bereits hinlängliche elektrische Leistungen erzielt werden. Insbesondere gilt dies, wenn nach einem ausgestaltenden Merkmal der Erfindung eine Feldverstärkung dadurch erreicht wird, daß die Ar­ beitswicklungen, 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 dem halben Teilungsmaß der Rotorzähne ist, voneinander getrennten Nuten im Statorblechpaket aufgenommen und diese den einzelnen Gruppen Arbeitswick­ lungen zugeordneten Stege sind gegenüber der Rotorzahnung in Umfangsrichtung in der Weise angeordnet, daß bei Deckungs­ gleichheit von Rotorzähnen mit Stegen im Statorblechpaket einer der Gruppen von Arbeitswicklungen die Rotorzähne im Bereich wenigstens einer anderen Gruppe der Arbeitswick­ lungen 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 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 Arbeitswicklungen die Rotorzähne in einer solchen Stellung befinden, in der sich durch die Beaufschlagung der ent­ sprechenden Wicklungen maximale Umfangskräfte am Rotor und damit maximale Drehmomente ergeben.

Ein besonders wichtiges Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung besteht darin, daß die Feld- und Arbeitswicklungen asymmetrisch über den Umfang verteilt angeordnet sein können. Dadurch wird es möglich, die Arbeitswicklungen innerhalb der durch die Phasenzahl der jeweiligen Maschine bedingten Winkelsegmente in Umfangs­ richtung zu verschieben, wodurch im Umfangsbereich des Stators von Wicklungen freie Abschnitte entstehen, bei­ spielsweise für Befestigungsmittel des Statorpaketes an Trägereinheiten, aber auch für sonstige Einbauten, die insbesondere beim direkten Anflanschen des Statorpaketes 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 der einen Gruppe mit einem beliebigen Zahn einer benachbarten Gruppe 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 Stromrich­ ters der jeweils geforderten Betriebsweise entsprechend umschaltbar sind, wobei es sich im einen Falle um einen Gleichrichterbetrieb, im anderen hingegen um einen Wechsel­ richterbetrieb handelt. Durch diese Maßnahme können die bei getrennten Wicklungen für Motor- und Generatorbetrieb auftretenden Probleme übergroßer Wicklungsköpfe vermieden werden.

Bei einer derartigen Maschine werden bei Motorbetrieb die Arbeitswicklungen in Motordrehrichtung umlaufend beauf­ schlagt und die Ansteuerung jeweils derjenigen Arbeitswick­ lung, die im Hinblick auf die jeweilige Stellung des Rotors bzw. der Zähne des Rotorblechpakets eine maximale Umfangs­ kraft erzeugt, erfolgt über eine Steuereinheit in Abhängig­ keit von Steuerimpulsen, die der Steuereinheit von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander im Bereich des Stators angeordneten Sensoren erteilt werden. Diese Sensoren sind in einer mit der Phasenzahl der Maschine überein­ stimmenden Anzahl vorgesehen und können als Gabelschranken, Induktivgeber, Feldplatten, Hallsonden oder Näherungsgeber nach der Namur-Technik bzw. nach der Wiegand-Technik ausgestaltet sein. Grundsätzlich kommen als Sensoren auch Fotozellen oder Reflektionsgeber in Betracht, erscheinen aber im Hinblick auf die Verschmutzungsgefahr bei derartigen Maschinen weniger geeignet.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die nachstehend erläu­ tert werden soll, ist in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht. In schematischen Ansichten zeigen:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Antriebseinheit in Ver­ bindung mit den nur angedeuteten Triebrädern eines 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 Brennkraftma­ schine wirkenden Kupplung und einer weiteren Kupplung zwischen dem 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 Blick­ richtung senkrecht zur Umlaufebene des nur als an seinem Umfang gezahntes Blechpaket dargestellten Rotors und mit den in Umfangssegmenten des Statorblechpaketes angeordneten Erreger- und Arbeitswicklungen.

Bei der in Fig. 1 schematisch gezeigten Antriebseinheit 10 ist einem Kolbenmotor 11 als Brennkraftmaschine ein Schwung­ massenanlasser 12 mit dem Schwungrad 13, der Anlasser- Lichtmaschine 14 und einer zwischen der Motortriebwelle 15 und dem Schwungrad 13 wirkenden Kupplung 16, die über eine nicht näher dargestellte Servoeinrichtung 17 schaltbar ist, abtriebsseitig nachgeschaltet. Über eine weitere gleichfalls mittels einer nicht näher dargestellten Servoeinrichtung 18 schaltbare Kupplung 19 ist eine Eingangswelle 20 eines Getriebes 21 dem Motor 11 zu- und abkuppelbar. Vom Getriebe erstrecken sich Antriebswellen 22, 23 für den Antrieb der Triebräder 24 des nicht weiter dargestellten Fahrzeugs seitwärts fort.

In Fig. 2 sind in strichpunktierten Linien nur die An­ schlußfläche 30 der Brennkraftmaschine 11 und der ab­ triebsseitige Stumpf der Triebwelle 15, bei der es sich um die Kurbelwelle des Kolbenmotors handelt, gezeigt, des­ gleichen nur die ebenfalls strichpunktiert angedeutete Eingangswelle 20 des Getriebes 21. Das Schwungrad 13, das in bekannter Weise mittels eines Lagerzapfens 31 in einer mit der Kurbelwelle 15 verbundenen Nabe 32 drehbar gelagert ist, besteht aus einer mit einem sich von dem Lagerzapfen 31 forterstreckenden Flansch fest verbundenen Tragscheibe 33 und den Kupplungsdruckplatten 34, 35 und 36, 37, welche zusammen mit den Kupplungsscheiben 38, 39 und hier nicht weiter interessierenden Kupplungsfedern und Betätigungs­ organen die zwischen der Kurbelwelle 15 und dem Schwungrad 13 einerseits und zwischen letzterem und der Getriebe­ eingangswelle 20 andererseits wirkenden Kupplungen 16, 19 bilden.

Die Einzelheiten eines derartigen, mit dem Schwungrad zusammengefaßten Doppelkupplungseinheit sind in der DE- Patentanmeldung P 29 17 138.8 beschrieben und bedürfen hier keiner Erläuterung.

Die axialfeste Kupplungsdruckplatte 34, welche der Auf­ nahmefläche 30 der Brennkraftmaschine 11 benachbart ist, trägt auf ihrem Umfang ein wicklungsloses Blechpaket 40 der Anlasser-Lichtmaschine 14, welches zwischen einem brenn­ kraftmaschinenseitigen Radialflansch 41 der Druckplatte und der damit verschraubten, die Schwungradlagerung vermitteln­ den Tragscheibe 33 aufgenommen ist. Das Statorblechpaket 42 der elektrischen Maschine, welches mit Erreger- und Feld­ wicklungen ausgerüstet ist, umschließt das auf dem Umfang der einen Bestandteil des Schwungrades bildenden Kupplungs­ druckplatte 34 aufgenommene, den Rotor der elektrischen Maschine bildende Blechpaket 40 und ist über einen Distanz­ ring unmittelbar an die Aufnahmefläche 30 der Brennkraft­ maschine 11 angeflanscht. Zentriert ist das Statorblechpaket 42 mittels im Bereich der Aufnahmefläche 30 mit dem Brenn­ kraftmaschinengehäuse verbohrter Zentrierhülsen 43. Befe­ stigt ist das Statorblechpaket durch die Aufnahme zwischen der genannten Fläche 30 am Motor und einer nur in strich­ punktierten Linien angedeuteten Gehäuseglocke 44, die mittels ebenfalls nur angedeuteter Befestigungsschrauben 43a welche sich durch die in entsprechende Ausnehmungen in dem Statorblechpaket eingesetzten Zentrierhülsen 43 hindurch­ strecken und mit Gewindeabschnitten im Motorgehäuse ver­ schraubt 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 die beiden Kupplungen 16, 19 ausgerückt sein. Dies erfolgt in hier nicht weiter interessierender Weise über die Servoeinrichtungen 17, 18, 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 Meßwert­ geber 47 der Steuereinrichtung 45 übermittelt wird, worauf letztere nunmehr die mit einer vorbestimmten Drehzahl umlaufende Schwungmasse 13 über die Kupplung 16 an die Triebwelle 15 der Brennkraftmaschine 11 ankuppelt. Sobald die Brennkraftmaschine angeworfen ist, wird über den Drehzahlmeßgeber 47 und die Steuereinheit 45 die Anlasser­ maschine zu ihrer Verwendung als Lichtmaschine umgesteuert.

Im normalen Fahrbetrieb, wenn die Brennkraftmaschine 11 das Fahrzeug antreibt, ist die Getriebeschaltkupplung 19 geschlossen. Die Betätigung dieser Kupplung beim Umschalten von einem Getriebegang in einen anderen Getriebegang kann in hier nicht weiter interessierender Weise über die Servo­ einrichtung 18 erfolgen. Beim Auftreten von Betriebszustän­ den, während der die Brennkraftmaschine das in Fahrt 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 16 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.

Gleichzeitig wird über eine nur angedeutete Einrichtung 51 die Brennstoffzufuhr zur Brennkraftmaschine und/oder deren Zündung unterbrochen. Das vom Getriebe und von der Brenn­ kraftmaschine 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 49 geöffnet und der Steuereinrichtung 45 ein Steuersignal erteilt wird. Über die Steuereinrichtung 45 wird dann zunächst die Zündung eingeschaltet und/oder die Brennstoffzufuhr freigegeben und ferner über die Servoein­ richtung 17 die Kupplung 16 eingerückt. Durch dieses Zukup­ peln der Schwungmasse 13 zur Triebwelle 15 der Brennkraft­ maschine wird letztere angeworfen.

Während der Freilaufphasen des Schwungrades 13 ist es zweckmäßig, die Feld- und Arbeitswicklungen der Anlasser- Lichtmaschine nicht zu erregen. Wenn hingegen bei sich über eine vorbestimmte 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 Schwung­ rad über den damit verbundenen Rotor der elektrischen Maschine auf einer Mindestdrehzahl zu halten. Diese untere Grenzdrehzahl ist mittels des Meßwertgebers 47 erfaßbar und ein von diesem Meßwertgeber ausgehendes Signal über die Steuereinrichtung 45 in hier im einzelnen nicht inter­ essierende Weise in die Umschaltung der Anlasser-Licht­ maschine 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 gleich­ bleibender Teilung zwischen den Zähnen 60 bzw. den da­ zwischen liegenden Zahnlücken 61 ausgebildet. Die sich axial durch das Blechpaket hindurcherstreckenden Schraubenlöcher 63 dienen der Aufnahme von Befestigungsschrauben, die sich zwischen dem Radialflansch 41 der Kupplungsdruckplatte 34 und der Schwungradtragscheibe 33 erstrecken und mit diesen verschraubt sind.

Das Statorblechpaket 42, das eine wesentlich größere Radialerstreckung als das Rotorblechpaket 40 aufweist, ist in Umfangsrichtung unter Bildung eines Freiraumes 64 unterbrochen und mit sich axial erstreckenden Durchgangs­ löchern 65 für die Aufnahme der Zentrierhülsen 43 versehen, durch die sich die Befestigungsschrauben 43a hindurch­ erstrecken. Im übrigen ist das Statorblechpaket 42 mit drei Wicklungsgruppen 66, 67, 68 ausgerüstet. Jede dieser Wicklungsgruppen besteht aus Arbeitswicklungen 70, 71, 72 und letztere jeweils in Umfangsrichtung zwischen sich aufnehmenden Feld- und Erregerwicklungen 73, 73′ bzw. 74, 74′ bzw. 75, 75′. Anfang und Ende einer jeden Feldwicklung sind über Brücken 76, 76′ bzw. 77, 77′ bzw. 78, 78′ und die Enden 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 Kontaktfahnen 81, 82 und damit verbundene Leitungen 83, 84 sowie eine hier zunächst nicht inter­ essierende Steuereinheit 85 an Gleichspannung. Die in Umfangsrichtung zwischen den jeweils zugeordneten Feldwick­ lungen eingeschlossenen Arbeitswicklungen 70, 71, 72 sind in sich radial erstreckenden Nuten im Statorblechpaket 42 aufgenommen, deren Teilung gleich dem halben Maß der Teilung zwischen den Zähnen 60 des Rotorblechpaketes 40 ist. Dementsprechend haben die Stege 86 zwischen den die Ar­ beitswicklungen aufnehmenden Nuten im Statorblechpaket ebenfalls eine dem halben Teilungsmaß der Rotorzähne ent­ sprechende Teilung. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, handelt es sich bei der gezeigten Ausführungsform um eine dreiphasige Maschine. Die Wicklungsgruppen 66, 67, 68 sind somit Winkelsektoren von jeweils 12° zugeordnet, jedoch in Umfangsrichtung innerhalb dieser Segmentbereiche so ver­ schoben, daß der wicklungsfreie Raum zwischen den Wick­ lungsgruppen 66 und 67 kleiner ist als der Freiraum zwischen den Wicklungen 67 und 68 und letzterer wiederum kleiner als der Freiraum zwischen den Wicklungsgruppen 68, 66. Dabei ist die Anordnung jedoch so getroffen, daß jeweils ein Steg 86 der einen Gruppe mit einem bestimmten Steg einer benach­ barten Gruppe einen Umfangswinkel von 12° einschließt. Jeder 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 Rotors umlaufend über die Steuereinrich­ tung 85, und zwar in Abhängigkeit von Signalen, die der Steuereinrichtung von drei Sensoren 94, 95, 96 über Leitun­ gen 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 des Rotorblechpaketes deckungsgleich mit den Stegen 86 im Bereich einer Wicklungsgruppe stehen, in den benachbarten Wicklungsgruppen keine Deckung zwischen den Rotorzähnen und den Statorstegen vorliegt, sondern die Rotorzähne stehen dann in einer der benachbarten Wicklungs­ gruppen um einen vorbestimmten Phasenwinkel vor ihrer Deckungslage mit den Stegen des Statorblechpaketes und in der dritten Wicklungsgruppe liegt wiederum eine entsprechen­ de Phasenverschiebung zwischen den Rotorzähnen und den Statorstegen vor.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel stehen die Rotorzähne 60 deckungsgleich mit jedem zweiten Steg 86 der Arbeits­ wicklung 70. Im Bereich der Wicklungsgruppe 68 stehen die Rotorzähne 60 um ein geringes Winkelmaß vor der Deckungslage mit den Statorstegen und in der Wicklungsgruppe 67 ist das Winkelmaß, um das die Rotorzähne vor den Statorstegen im Bereich der Arbeitswicklungen 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 Statorblechpaketes hineingezogen. Entsprechend dem dadurch bewirkten Umlauf des Rotors verlassen die in der gezeigten Darstellung mit den Statorstegen 86 im Bereich der Arbeitswicklung 70 deckungsgleich stehenden Rotorzähne diese Lage und im Bereich der Arbeitswicklung 71 ist eine der gezeigten Darstellung im Bereich der Wicklungsgruppe 68 entsprechende Stellung erreicht, so daß infolge Beauf­ schlagung der Arbeitswicklung 71 nunmehr eine in Umlaufrich­ tung des Rotors wirkende Drehkraft im Bereich der Wick­ lungsgruppe 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 Rotors ermitteln und die so gewonnenen Steuersignale in der Steuereinrichtung 85 zur Beaufschlagung der jeweiligen Arbeitswicklungen umge­ setzt werden.

Analog findet der Motoranlauf statt, indem durch die Sensoren 94, 95, 96 diejenige Arbeitswicklung für die Erstbeaufschlagung ermittelt wird, zu der die Zähne des Rotorblechpaketes 40 im Hinblick auf die Erzielung einer maximalen Umfangskraft am günstigsten stehen.

Claims (12)

1. Antriebseinheit mit einer Brennkraftmaschine, mit einem Schwungrad (13), das beim Auftreten bestimmter Betriebs­ zustände mittels einer ersten Kupplung (16) an die Triebwelle der Brennkraftmaschine (11) an- bzw. von dieser abkuppelbar ist und den wickellosen Rotor (40) einer Anlasser-Lichtmaschine aufnimmt, deren die Erreger- und Arbeitswicklungen aufweisender Stator das Schwun­ grad umgibt und axial zwischen einer an der Brennkraft­ maschine vorgesehenen Aufnahmefläche (30) und einer an einer mit einem der Brennkraftmaschine abtriebsseitig nachgeordneten, beim Auftreten bestimmter Betriebszustän­ de mittels einer weiteren Kupplung an das Schwungrad an- bzw. von diesem abkuppelbaren Getriebe (21) verbunde­ nen Gehäuseglocke (44) vorgesehenen Gegenfläche angeord­ net und unter Einhaltung eines innerhalb enger Toleran­ zen gleichbleibenden Luftspalts zum Rotor zentriert an der Brennkraftmaschine befestigt ist.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (42) an dem Gehäuse der Brennkraftmaschi­ ne (11) mittels Zentrierhülsen (43) oder Stiften posi­ tioniert ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Kupplungen (16, 19) axial hinter­ einander angeordnet sind und ein den Stator (42) bilden­ des Blechpaket die erste Kupplung (16) umgreift.

4. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Rotor (40) bildendes Blechpaket einen der Brennkraftmaschine (11) direkt benachbarten Abschnitt des Schwungrades (13) konzen­ trisch umschließt und daß dieser Abschnitt die axial feste Druckplatte (34) der zwischen der Triebwelle (15) der Brennkraftmaschine (11) und dem Schwungrad wirkenden Kupplung (16) bildet.

5. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das den Rotor (40) bildende Blechpaket zwischen einem sich brennkraftmaschinenseitig radial erstrecken­ den Ringflansch (41) der axial festen Kupplungsdruck­ platte (34) und einer die Lagerung des Schwungrades (13) vermittelnden Tragscheibe (33) aufgenommen ist.

6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Motorbetrieb auf Generatorbetrieb umschaltbare Anlasser-Lichtmaschine (14) eine an sich bekannte, nach dem Schmidt-Lorenz- Prinzip arbeitende Heteropolar-Maschine ist.

7. Antriebseinheit nach Anspruch 6, 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.

8. Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitswicklungen (70, 71, 72) in durch Stege (86), deren Teilungsmaß gleich dem halben Teilungsmaß der Rotorzähne (60) ist, voneinander getrennten Nuten im Statorblechpaket (42) aufgenommen sind, und diese den einzelnen Gruppen Arbeitswicklungen zugeordneten Stege gegenüber der Rotorzahnung in Umfangsrichtung in der Weise angeordnet sind, daß bei Deckungsgleichheit von Rotorzähnen mit Stegen einer der Gruppen von Arbeits­ wicklungen die Rotorzähne im Bereich wenigstens einer anderen Gruppe der Arbeitswicklungen vor den zwischen letzteren befindlichen Stegen stehen.

9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Feld- und Arbeitswick­ lungen asymmetrisch über den Umfang verteilt angeordnet sind.

10. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichen Arbeitswick­ lungen (70, 71, 72) für Motor- und Generatorbetrieb dienen und durch Logik eines Stromrichters in die jeweils geforderte Betriebsweise umschaltbar sind, wobei es sich im einen Falle um einen Gleichrichterbetrieb, im anderen hingegen um einen Wechselbetrieb handelt.

11. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß beim Motorbetrieb die Arbeitswicklungen (70, 71, 72) umlaufend beaufschlagt werden und die Ansteuerung jeweils derjenigen Arbeits­ wicklung, die im Hinblick auf die jeweilige Stellung des Rotors (40) bzw. der Zähne (60) des Rotor-Blechpaketes eine maximale Umfangskraft erzeugt, über eine Steuer­ einheit (85) in Abhängigkeit von Steuerimpulsen erfolgt, die der Steuereinheit von in Umfangsrichtung im Abstand voneinander am Stator angeordneten Sensoren (94, 95, 96) erteilt werden.

12. Antriebseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sensoren (94, 95, 96) in einer mit der Phasenzahl der Maschine übereinstimmenden Anzahl vorge­ sehen sind.