DE3941998C1 - Encapsulated auxiliary power unit - is fitted in vehicle and has little IC engine inside generator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein gekapseltes Hilfsaggregat für Kraftfahrzeuge gemäß den im Oberbegriff des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmalen.

Bekanntlich sind einem als Brennkraftmaschine gestalteten Fahrmotor eines Kraftfahrzeuges zahlreiche Zusatz­ aggregate zugeordnet, die insbesondere über pannen­ anfällige Riementriebe angetrieben sind. Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist es aus der DE-31 21 193-A1 bekannt, die Zusatzaggregate elektrisch anzutreiben, wobei zur Stromversorgung ein Generator dient, der mit einer von den Abgasen des Fahrmotors angetriebenen Turbine gekoppelt ist.

Bei einem aus der DE-OS 17 51 686 bekannten weiteren Vorschlag sind entsprechend der eingangs genannten Gattung die Zusatzaggregate mit einer vom Fahrmotor des Kraftfahrzeuges unabhängigen Brennkraftmaschine zu einem gekapselten Hilfsaggregat kombiniert, wobei die Zusatz­ geräte in mechanischer Antriebsverbindung mit der Brenn­ kraftmaschine stehen. Dabei treibt die Brennkraftmaschine des Hilfsaggregates u. a. einen elektrischen Generator und einen Kompressor an.

Mit der als Hubkolbenmaschine gestalteten Brennkraft­ maschine stehen die Zusatzaggregate in fester Drehverbin­ dung. Damit werden sämtliche Zusatzaggregate unabhängig von ihrer jeweils zu erbringenden Versorgungsleistung ständig angetrieben, wodurch insbesondere bei erforderli­ cher maximaler Belastung eines Zusatzaggregates durch das Mitschleppen der anderen, kaum belasteten Zusatzaggregate sich Verluste ergeben.

Der Erfindung liegt, davon ausgehend, die Aufgabe zugrunde, die Zusatzaggregate besonders verlustarm anzutreiben.

Die Aufgabenlösung ist im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 angegeben.

Bei einem großen Energieanlagensystem gemäß der DE-A-31 32 764 ist zwar auch schon vorgesehen, daß eine Brennkraftmaschine über beide Wellenenden einer Maschinenwelle einerseits mit einem elektrischen Generator und andererseits mit einem Kompressor je nach Bedarf jeweils allein oder gemeinsam kuppelbar ist, jedoch ist hier die Zweckbestimmung eine gänzlich andere und hat mit Kraftfahrzeugantrieben nichts zu tun.

Der erfindungsgemäße Vorteil liegt darin, daß z. B. bei hohen Außentemperaturen der für eine Klimaanlage dienende Kompressor des Hilfsaggregates allein betrieben werden, und bei niedrigen Außentemperaturen beispielsweise der erhöhte elektrische Energiebedarf aus dem allein von der unabhängigen Brennkraftmaschine angetriebenen Generator gedeckt werden kann. Mit der Ausgestaltung zumindest einer der Kupplungen als steuer-/regelbare Schlupfkupplung nach Anspruch 6 kann die an der Maschinenwelle der Brennkraftmaschine wirksame Leistung bei gleichzeitigem Antrieb bei der Zusatzaggregate bedarfsweise aufgeteilt werden. So wird mit dem erfindungsgemäß gestalteten Hilfsaggregat nur die jeweils benötigte Energie erzeugt.

Zur Erzielung eines niedrigbauenden, gekapselten Hilfs­ aggregates weist die zugehörige Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 2 um die Maschinenwelle im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Brennräume auf, wie dies beispielsweise bei einem Einscheiben-Kreiskolben­ motor oder einem Boxer-, einem X- oder Stern-Motor bekannt ist.

Dem vorgenannten Ziel dient ferner ein gemäß Anspruch 3 gestalteter Kompressor mit mehreren um die Antriebswelle verteilt in einer Ebene angeordneten Arbeitsräumen, von denen welche beispielsweise der Kühlmittelverdichtung und andere z. B. der Drucklufterzeugung dienen können.

Zur Steigerung der Anzahl an Arbeitsmaschinen ohne Vergrößerung des gekapselten Hilfsaggregates kann nach Anspruch 4 bei einer als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Brennkraftmaschine ein Teil der Hubräume als Arbeits­ räume eines Kompressors oder für mehrere, zu unter­ schiedlichen Zwecken vorgesehene Kompressoren dienen, so daß das somit freigewordene Wellenende dem Anschluß einer weiteren Antriebsmaschine, z. B. einer Wasser- oder Schmieröl-Pumpe dienen kann. Eine derart gestaltete Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-A-35 00 644 für sich bekannt, wobei ein Zylinder eines zweizylindrigen Boxermotors als Kompressor dient.

Der Ausbildung eines kompakten, gekapselten Hilfsaggre­ gates dienen schließlich die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale der Ausgestaltung der Hilfsaggregate-Kapsel.

Möglichkeiten der Anordnung des kompakten, gekapselten Hilfsaggregates in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einem Pkw, sind in Unteransprüchen der nachveröffentlichten DE 38 43 673 A1 beschrieben, die zum Gegenstand eine Stromversorgungs­ anlage für ein Kraftfahrzeug hat, wobei eine unabhängige Brennkraftmaschine einen elektrischen Generator an­ treibt.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schema­ tisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Ein gekapseltes Hilfsaggregat 1 für ein nicht dargestelltes Kraftfahrzeug zur Versorgung insbesondere bordeigener Verbraucher umfaßt eine vom Fahrmotor des Kraftfahrzeu­ ges unabhängige Brennkraftmaschine 2, die mit einem elektrischen Generator 3 und einem Kompressor 4 in Antriebsverbindung steht. Die Brennkraftmaschine 2 weist an beiden Wellenenden ihrer Maschinenwelle 5 (Kurbel­ welle) steuerbare Kupplungen 6 zur wahlweisen Ankoppelung des Generators 3 oder des Kompressors 4 oder der gleichzeitigen Ankoppelung dieser beiden Arbeitsmaschinen 3 und 4 auf.

Zur Erzielung eines durch niedrige Bauweise kompakten Hilfsaggregates 1 weist die Brennkraftmaschine 2 um die Maschinenwelle 5 im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Brennräume auf, wobei die Brennkraftmaschi­ ne 2 zur Deckung des jeweiligen Leistungsbedarfes von Generator 3 und Kompressor 4 als Boxermotor oder als X-Motor oder als Sternmotor gestaltet sein kann.

Dem Ziel eines kompakten Hilfsaggregates 1 dient ferner der als Hubkolbenmaschine ausgebildete Kompressor 4, der um seine Antriebswelle 7 mehrere, im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Arbeitsräume aufweist. Zur Mehrfachnutzung dieses Kompressors 4 kann ein Teil der Arbeitsräume der Kühlmittelverflüssigung für eine Klimaanlage des Kraftfahrzeuges dienen und der andere Teil der Arbeitsräume beispielsweise zur Erzeugung von Druckluft.

Zur Steigerung der Anzahl der von der Brennkraftmaschi­ ne 2 des Hilfsaggregates 1 angetriebenen Arbeitsmaschi­ nen - Generator 3, Kompressor 4 - ist die Brennkraftma­ schine 2 als mehrzylindrige Hubkolbenmaschine ausgebil­ det, wobei ein Teil der Hubräume als Arbeitsräume eines oder mehrerer Kompressoren dient. An die Stelle des an einem Wellenende der Maschinenwelle 5 angeschlossenen Kompressors 4 tritt eine weitere Arbeitsmaschine, die beispielsweise der Erzeugung einer hydraulischen Druck­ energie dient. Die vorbeschriebene kombinierte Brenn­ kraftmaschinen-Kompressoranordnung ist beispielsweise vorteilhaft durch einen X-Motor zu verwirklichen, wobei zwei einander gegenüberliegende Zylinder eine Brenn­ kraftmaschine 2 bilden, während die anderen einander gegenüberliegenden Zylinder für Kompressoren 4 dienen, wobei einer der Zylinder als Klima-Kompressor dient und der andere Zylinder für eine Drucklufterzeugung.

Die an den Enden der Maschinenwelle 5 der Brennkraft­ maschine 2 vorgesehenen Kupplungen 6 können als steuer­ bare Trennkupplungen ausgebildet sein, es ist aber auch denkbar, mindestens eine der Kupplungen 6 als eine steuer-/regelbare Schlupfkupplung auszubilden. Damit lassen sich Generator und Kompressor 4 gleichzeitig mit unterschiedlicher Leistungsverteilung betreiben, während mit den trennenden Kupplungen 6 entweder nur der Genera­ tor 3 oder nur der Kompressor 4 oder beide gleichzeitig ohne Leistungsverteilung betreibbar sind.

Der kompakten Bauweise des Hilfsaggregates 1 dient ferner die Hilfsaggregate-Kapsel 8 mit einer die Brenn­ kraftmaschine 2 tragenden Plattform 9, auf der zum Außenumfang der Brennkraftmaschine 2 radial beabstandet ferner die Statorwicklungen 10 des elektrichen Genera­ tors 3 angeordnet sind. Damit ist ein in axialer Rich­ tung der Maschinenwelle 5 kurzbauendes Hilfsaggregat 1 erzielt, das gemäß Unteransprüchen der DE 38 43 673 A1 günstig in der Radschüssel eines Reserverades im Heck des Kraftfahrzeuges anzuordnen ist.

Claims (6)

1. Gekapseltes Hilfsaggregat (1) für Kraftfahrzeuge, mit einer von deren Fahrmotor unabhängigen Brenn­ kraftmaschine (2), die in Antriebsverbindung mit mehreren insbesondere bordeigenen Arbeitsmaschinen, wie einem elektrischen Generator (3) und einem (Klima-) Kompressor (4) steht, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Maschinenwelle (5) der Brennkraft­ maschine (2) an ihren beiden Enden steuerbare Kupp­ lungen (6) zur wahlweisen Ankoppelung einer oder mehrerer der Arbeitsmaschinen (Generator 3, Kompres­ sor 4) aufweist.

2. Hilfsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brennkraft­ maschine (2) als Hubkolben- oder Kreiskolben-Motor ausgebildet ist und um die Maschinenwelle (5) im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Brennräume aufweist.

3. Hilfsaggregat nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kompressor (4) als Hubkolbenmaschine ausgebildet ist und um die Antriebswelle (7) mehrere, im wesentlichen in einer Ebene verteilt angeordnete Arbeitsräume für unter­ schiedliche Zwecke, insbesondere Kühlmittelverdich­ tung oder Drucklufterzeugung aufweist.

4. Hilfsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer als Hubkolben­ maschine ausgebildeten Brennkraftmaschine (2) ein Teil der Hubräume als Arbeitsräume eines Kompressors dient.

5. Hilfsaggregat nach den Anprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Hilfsaggregate-Kapsel (8) eine die Brenn­ kraftmaschine (2) tragende Plattform (9) aufweist, auf der
• - zum Außenumfang der Brennkraftmaschine radial beab­ standet ferner die Statorwicklung (10) des elektri­ schen Generators (3) angeordnet ist.

6. Hilfsaggregat nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Kupplungen (6) als steuer-/regelbare Schlupfkupplung ausgebildet ist.