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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Hilfseinheit-Antriebssystem für Fahrzeuge,
die eine Brennkraftmaschine als Antriebskraftquelle verwenden; und
insbesondere ein Hilfseinheit-Antriebssystem für Fahrzeuge, die derart ausgestaltet
sind, dass die Maschine einen automatischen Leerlaufstopp durchführt, während sie
zu einem Stopp gebracht wird, oder Hybridfahrzeuge, in denen eine
andere Antriebsquelle zum Fahren benutzt wird, während die Brennkraftmaschine
zu einem Stopp gebracht ist.
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BESCHREIBUNG DER VERWANDTEN
TECHNIK
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Fahrzeuge,
die in den letzten Jahren die öffentliche
Aufmerksamkeit auf sich ziehen, sind Hybridfahrzeuge und Fahrzeuge
mit automatischem Maschinenleerlaufstopp. Die Hybridfahrzeuge werden von
einem Elektromotor angetrieben, der regenerative Energie sowie bei
Betrieb einer Brennkraftmaschine erzeugte Energie verwendet, wobei
die Brennkraftmaschine in Niederlastfahrzuständen oder bei angehaltenem
Fahrzeug, zu einem Halt gebracht wird. Fahrzeuge mit automatischem
Maschinenleerlaufstopp sind so ausgestaltet, dass die Brennkraftmaschine
einen automatischen Leerlaufstopp durchführt, wenn die Fahrzeuge anhalten.
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Einige
dieser Hybridfahrzeuge und dieser Fahrzeuge mit automatischem Maschinenleerlaufstopp
sind z.B. mit einem Hilfselektromotor ausgestattet, der ausschließlich zum
Antrieb einer Hilfseinheit, wie etwa eines Klimaanlagenkompressors,
verwendet wird, selbst wenn die Brennkraftmaschine stoppt (siehe
z.B. japanisches Patent Nr. 3180506).
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Darüber hinaus
ist in anderen Hybridfahrzeugen und Fahrzeugen mit automatischem
Maschinenleerlaufstopp ein Elektromotor, der so ausgestaltet ist,
dass er auch als Starter fungiert, mit der Brennkraftmaschine und
der Hilfseinheit mit einer an der Kurbelwelle vorgesehenen Kupplung
gekoppelt, wodurch eine Drehmomentübertragung zwischen dem Elektromotor
und der Brennkraftmaschine unterbrochen wird. Die Hilfseinheit kann
von dem Elektromotor angetrieben werden (siehe z.B. JP 2000-120463). Hier
sind einige der Elektromotoren mit einem Planetengetriebemechanismus
und einer Einwegkupplung versehen, die miteinander kombiniert sind,
um Untersetzungsverhältnisse
zu schalten, um die Drehzahlcharakteristiken der Kurbelwelle relativ
zum Elektromotor als Starter und die Drehzahlcharakteristiken des
Elektromotors als Generator zu berücksichtigen (siehe z.B. japanische
Patente Nr. 3180506 und Nr. 2758642).
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Jedoch
führt das
Anbringen des Hilfselektromotors nur zum Antrieb der Hilfseinheit,
wie etwa des Klimaanlagenkompressors, zu einem Problem darin, dass
die Anzahl der Bauteile erhöht
ist, wodurch die Produktionskosten ansteigen. Darüber hinaus
resultiert für
den Fall, wo der als Starter fungierende Elektromotor zum Antrieb
der Hilfseinheit benutzt wird, das Vorsehen der Kupplung an der
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu einer Zunahme der Längsabmessung
der Brennkraftmaschine entlang der Kurbelwelle. Dies ist ein großes Problem
in einem Fall, wo der Platz zum Anbringen der Brennkraftmaschine begrenzt
ist.
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Ferner
liegt in einem Fall, wo das Antriebssystem einschließlich des
Elektromotors und des Planetengetriebemechanismus im Wesentlichen
parallel zur Kurbelwelle angeordnet ist, ein Problem darin, dass
der Maschineninstallationsraum aufgrund des Layouts der Einlass-
und Auslasskrümmer
der Brennkraftmaschine stark eingeschränkt ist.
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Die
EP 1 314 884 A als
Stand der Technik gemäß Artikel
54(3) EPÜ offenbart
ein Fahrzeugantriebssystem, umfassend: eine Synchronisierungswelle,
die sich synchron mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine
dreht; eine Antriebswelle, die eine Hilfseinheit antreibt; einen
Planetengetriebemechanismus, der Elemente wie ein Sonnenrad, einen Ritzelträger und
ein Ringrad aufweist, wobei die Synchronisierungswelle und die Antriebswelle
mit zweien der Elemente des Planetengetriebemechanismus jeweils
verbunden sind; einen Elektromotor, der mit einem verbleibenden
Element des Planetengetriebemechanismus verbunden ist; eine Verbindungsvorrichtung,
um die zwei oder mehr Elemente des Planetengetriebemechanismus miteinander
zu verbinden; sowie ein Drehungsbegrenzungsmittel zur Drehungsbegrenzung
der Antriebswelle in einer Richtung, wobei der Planetengetriebemechanismus,
der Elektromotor, die Verbindungsvorrichtung und die Antriebswelle
koaxial in Reihe angeordnet sind. Dort verbindet die Verbindungsvorrichtung
die Synchronisierungswelle und die Antriebswelle der Hilfseinheit.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Antriebssystem anzugeben, das mit einem
einzigen Elektromotor die Hilfseinheit antreiben kann, während die Brennkraftmaschine
gestoppt ist, die Brennkraftmaschine starten kann und die Batterie
laden kann, um hierdurch eine einfache und leichte Konstruktion
und gute Montageeigenschaften zu haben.
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Als
ein Mittel zur Lösung
der Probleme wird gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ein Hilfseinheit-Antriebssystem angegeben,
enthaltend: eine Synchronisierungswelle, die sich synchron mit einer Kurbelwelle
einer Brennkraftmaschine dreht; eine Antriebswelle, die eine Hilfseinheit
antreibt; einen Planetengetriebemechanismus, der Elemente wie ein
Sonnenrad, einen Ritzelträger
und ein Ringrad aufweist, wobei die Synchronisierungswelle mit dem Ritzelträger verbunden
ist und die Antriebswelle mit dem Ringrad verbunden ist; einen Elektromotor,
dessen Rotor mit dem Sonnenrad verbunden ist; eine Verbindungsvorrichtung,
um die Synchronisierungswelle und den Rotor des Elektromotors miteinander zu
verbinden; und einen Drehungsbegrenzungsmechanismus zur Drehungsbegrenzung
der Antriebswelle in einer Richtung, worin der Planetengetriebemechanismus,
der Elektromotor, die Verbindungsvorrichtung und die Antriebswelle
koaxial in Reihe angeordnet sind.
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Gemäß einem
bevorzugten zweiten Aspekt der Erfindung sind die Verbindungsvorrichtung
der Elektromotor, der Planetengetriebemechanismus und die Antriebswelle
in dieser Reihenfolge angeordnet.
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Gemäß der Konstruktion,
die durch die ersten und zweiten Aspekte der Erfindung vorgesehen wird,
wird durch das Lösen
der Synchronisierungswelle und des Rotors von dem verbundenen Zustand durch
die Verbindungsvorrichtung und durch Bewirken, dass der Elektromotor
in einer Richtung arbeitet, in der die Drehrichtung der Antriebswelle
durch das Drehungsbegrenzungsmittel begrenzt ist, die Höhe des Elektromotordrehmoments
durch die Elemente des Planetengetriebemechanismus geändert und wird
dann auf die Synchronisierungswelle übertragen, um die Brennkraftmaschine
anzulassen.
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Zusätzlich wird
durch das Lösen
der Elemente des Planetengetriebemechanismus von dem verbundenen
Zustand durch die Verbindungsvorrichtung und Bewirken, dass der
Elektromotor in einer Richtung arbeitet, in der die Drehrichtung
des Elektromotors durch das Drehungsrichtungsbegrenzungsmittel zugelassen
wird, die Höhe
des Elektromotordrehmoments durch die Elemente des Planetengetriebemechanismus
geändert
und wird dann auf die Hilfseinheitantriebswelle übertragen, um die Hilfseinheit
anzutreiben.
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Ferner
werden, indem die Verbindungsvorrichtung in einen eingerückten Zustand
gebracht wird, um hierdurch die zwei oder mehr Elemente des Planetengetriebemechanismus
miteinander zu verbinden, alle drei Elemente miteinander integriert,
sodass die Synchronisierungswelle und die Antriebswelle in einen
direkt verbundenen Zustand gebracht werden, wodurch Hilfseinheit
mittels des Maschinendrehmoments angetrieben werden kann.
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Dann
können
der Planetengetriebemechanismus, der Elektromotor, die Verbindungsvorrichtung
und die Hilfseinheitantriebswelle gleichachsig miteinander gekoppelt
werden, und die Hilfseinheit kann auf der gleichen Achse verbunden
werden.
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Gemäß einem
bevorzugten dritten Aspekt der Erfindung ist der Planetengetriebemechanismus ein
Einzelritzel-Planetengetriebemechanismus, in dem die Synchronisierungswelle,
der Ritzelträger und
die Antriebswelle mit dem Ritzelträger, dem Sonnenrad bzw. dem
Ringrad verbunden sind, worin die Verbindungsvorrichtung und der
Planetengetriebemechanismus jeweils benachbart dem Elektromotor angeordnet
sind, sodass der Elektromotor zwischen der Verbindungsvorrichtung
und dem Planetengetriebemechanismus gehalten wird, worin die Verbindungsvorrichtung
an einer Seite des Elektromotors angeordnet ist und der Planetengetriebemechanismus
an der anderen Seite des Elektromotors angeordnet ist, wobei die
Antriebswelle an einer Stelle davon, die einer Stelle gegenüberliegt,
wo der Elektromotor angeordnet ist, benachbart dem Planetengetriebemechanismus
angeordnet ist.
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Wenn
gemäß dieser
Konstruktion das Elektromotordrehmoment auf die Synchronisierungswelle der
Brennkraftmaschine oder auf die Antriebswelle übertragen wird, kann das Elektromotordrehmoment durch
die Elemente des Planetengetriebemechanismus verstärkt werden.
Darüber
hinaus ist es, wenn die Hilfseinheit mit der Antriebswelle in Reihe
verbunden ist, nicht erforderlich, die Welle der Hilfseinheit hohl
zu machen.
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Gemäß einem
bevorzugten vierten Aspekt der Erfindung ist eine Riemenscheibe
auf der Synchronisierungswelle vorgesehen und ist die Verbindungsvorrichtung
im Inneren der Riemenscheibe angeordnet.
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Gemäß dieser
Konstruktion kann eine ineinandergefügte Konstruktion vorgesehen
werden, in der das Verbindungsmittel im Inneren der Riemenscheibe
angeordnet ist.
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Gemäß einem
bevorzugten fünften
Aspekt der Erfindung ist das Drehungsbegrenzungsmittel benachbart
dem Planetengetriebemechanismus angeordnet.
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Gemäß dieser
Konstruktion wird ein Fahrzeugantriebssystem nach einem der ersten
bis fünften
Aspekte der Erfindung vorgesehen, worin die Antriebswelle und die
Hilfseinheit auf verschiedenen Achsen angeordnet sind.
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Gemäß dieser
Konstruktion kann das Antriebssystem der Hilfseinheit entsprechend
dem Platz in dem Fahrzeug, der zu deren Installation zur Verfügung steht,
angeordnet werden.
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Gemäß einem
bevorzugten sechsten Aspekt der Erfindung sind die Antriebswelle
und die Hilfseinheit auf unterschiedlichen Achsen angeordnet. Daher können das
Antriebssystem und die Hilfseinheit gemäß dem verfügbaren Installationsraum des
Fahrzeugs angeordnet sein, wobei der Freiheitsgrad bei der Installation
des Antriebssystems im Fahrzeug vergrößert werden kann.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine Vorderansicht einer Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführung der
Erfindung;
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2 zeigt
eine Längsquerschnittsansicht entlang
Linie A-A in 1;
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3 zeigt
eine detaillierte Querschnittsansicht einer Riemenscheibe und einer Überbrückungskupplung;
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4 zeigt
eine detaillierte Querschnittsansicht eines Elektromotors;
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5 zeigt
eine detaillierte Querschnittsansicht eines Planetengetriebemechanismus-Abschnitts
und einer Einwegkupplung;
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6 zeigt
eine detaillierte Querschnittsansicht einer Hilfseinheitkupplung;
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7 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang Linie B-B in 5;
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8 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang Linie D-D in 5;
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9 zeigt
ein Geschwindigkeitsdiagramm jeweiliger Elemente des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts,
wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird;
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10 zeigt
ein Geschwindigkeitsdiagramm der jeweiligen Elemente des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts,
wenn ein Kompressor durch den Elektromotor angetrieben wird;
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11 zeigt
ein Geschwindigkeitsdiagramm der jeweiligen Elemente des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts,
wenn der Kompressor durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird;
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12 zeigt
eine typische Ansicht eines Maschinensystems, in dem ein Antriebssystem
der Erfindung enthalten ist;
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13 zeigt
ein Flussdiagramm mit Darstellung eines Steuerflusses der Überbrückungskupplung;
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14 zeigt
ein Diagramm, das Zustände
eines Fahrzeugs erläutert,
das mit dem Antriebssystem ausgestattet ist; und
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15 zeigt
eine typische Ansicht mit Darstellung eines modifizierten Antriebssystems
und Brennkraftmaschinensystems, das nicht durch die Erfindung abgedeckt
ist.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGEN
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Nachfolgend
wird eine Ausführung
der Erfindung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Wie
in 1 gezeigt, hat eine Brennkraftmaschine 1 gemäß einer
Ausführung
der Erfindung eine Wasserpumpe 3 und ein Antriebssystem 10,
das koaxial mit einem Klimaanlagenkompressor 4 an einer Seite
der Brennkraftmaschine verbunden ist, die sich entlang einer Längsrichtung
ihrer Kurbelwelle erstreckt. Die Wasserpumpe 3, der Kompressor 4 und das
Antriebssystem 10 sind im Wesentlichen parallel zur Kurbelwelle 2 angeordnet
(oder seitlich montiert), um eine Störung mit einem Einlasskrümmer IN
zu vermeiden.
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Eine
Kurbelwellenriemenscheibe 5 ist am Ende der Kurbelwelle 2 vorgesehen.
Ein Riemen 8 ist um die Kurbelwellenriemenscheibe 5,
eine an der Wasserpumpe 3 vorgesehene Wasserpumpenriemenscheibe 6,
eine am einen Ende des Antriebssystems vorgesehene Riemenscheibe 11 und
eine Zwischenriemenscheibe 7 herumgelegt, um diese miteinander
koppeln zu können.
Das Antriebssystem 10 ist mit einem Elektromotor 12 versehen,
der später beschrieben
wird. Der Elektromotor 12 fungiert als Starter für die Brennkraftmaschine 1 und
als Generator. Der Elektromotor 12 ist auch so ausgestaltet, dass
er den Kompressor 4, der eine Hilfseinheit ist, antreibt,
wenn die Brennkraftmaschine 1 zu einem Stopp gebracht wird.
Hier ist die Drehrichtung der Kurbelwellenriemenscheibe 5 mit
einem Pfeil E angegeben, und die Drehrichtung der Riemenscheibe des
Antriebssystems 10 ist mit einem Pfeil P angegeben. Eine
Bezugszahl 9 bezeichnet eine Spannrolle des Riemens 8.
Das Bezugszeichen EX bezeichnet einen Auslasskanal.
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Wie
in 2 gezeigt, ist die Riemenscheibe 11,
die sich synchron mit der Kurbelwelle 2 dreht, an der Vorderseite
des Antriebssystems 10 angeordnet (oder an der linken Seite
des Antriebssystems 10 in der Figur). Der Elektromotor 12,
der koaxial mit der Riemenscheibe 11 antreibt, ist hinter
der Riemenscheibe 11 angeordnet (oder der rechten Seite
der Riemenscheibe 11 in der Figur). Ferner ist ein Planetengetriebemechanismus-Abschnitt
(ein Planetengetriebemechanismus) 13 hinter dem Elektromotor 12 koaxial
hierzu angeordnet. Die Riemenscheibe 11 verbindet einen
Ritzelträger 15 des
Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13 über die
Riemenscheibenwelle (Synchronisierungswelle) 14. Der Elektromotor 12 ist
mit einem Sonnenrad 17 des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13 über eine Rotorwelle 16 verbunden.
Dann werden, indem eine Differenzbewegung in dem Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 zugelassen
wird, die Riemenscheibe 11 und der Elektromotor 12 mit
einem vorbestimmten Untersetzungsverhältnis miteinander gekoppelt.
Ferner kann die Hilfseinheit-Antriebswelle (Antriebswelle) 19,
die von der Rückseite
des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13 mit einem Ringrad 18 verbunden
ist, angetrieben werden. Hier ist die Rotorwelle 16 als
Hohlwelle ausgebildet. Die Riemenscheibenwelle 14 durchsetzt
diese drehbar.
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Eine Überbrückungskupplung
(ein Verbindungsmittel) 21 zum Verbinden der Riemenscheibenwelle 14 mit
der Rotorwelle 16 ist in einem Innenumfangsabschnitt der
Riemenscheibe 11 angeordnet. Der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 arbeitet
als integrierte Einheit zusammen mit der Überbrückungskupplung, wodurch die
Riemenscheibenwelle 14 und die Rotorwelle 16 direkt
mit der Hilfseinheitantriebswelle 19 verbunden werden können. Daher
können
alle diese Wellen gemeinsam angetrieben werden. Eine Einwegkupplung
(ein Drehrichtungsbegrenzungsmittel) 22 zum Begrenzen der
Drehung der Riemenscheibe 11 nur in Uhrzeigerrichtung (in
der mit dem Pfeil P angegebenen Richtung) ist an einem Außenumfangsabschnitt
der Hilfseinheitantriebswelle 19 angeordnet. Darüber hinaus
ist eine Hilfseinheitkupplung 23 am hinteren Endabschnitt der
Hilfseinheitantriebswelle 19 vorgesehen, zum Eingriff mit
und außer
Eingriff von dem Kompressor 4, die die Drehmomentübertragung
auf den Kompressor 4 bewirkt und unterbricht. Hier sind
der Elektromotor 12, der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13,
die Hilfseinheitantriebswelle 19 und die Kupplung 22 in
dem Hauptkörpergehäuse 24 untergebracht.
Dann ist das Antriebssystem 10 so konfiguriert, dass die
Riemenscheibe 11, der Elektromotor 12, der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13, die
Hilfseinheitantriebswelle 19, die Überbrückungskupplung 21,
die Einwegkupplung 22 und die Hilfseinheitkupplung 23 in
Reihe gemeinsam auf einer Achse C angeordnet sind.
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Wie
in 3 gezeigt, ist ein runder rohrförmiger Abschnitt 27,
den die Rotorwelle 16 durchsetzen kann, an einer Vorderwand 26 des
Hauptkörpergehäuses 24 hinter
der Riemenscheibe 11 ausgebildet, sodass der runde rohrförmige Abschnitt 27 von
der Vorderwand 26 nach vorne vorsteht. Die Riemenscheibe 11 ist
an dem Hauptkörpergehäuse 24 durch Kugellager 28 drehbar
gelagert, die in einer Mehrzahl von Reihen an einem Außenumfangsabschnitt
des runden rohrförmigen
Abschnitts 27 vorgesehen sind. Eine Riemenscheibenplatte 31 ist
an einer Vorderseite der Riemenscheibe 11 über eine
Verlängerung 29 angebracht.
Ein Vorderende der Riemenscheibenwelle 14 ist mit einem
Mittelabschnitt so angebrachten Riemenscheibenplatte 31 verbunden.
Nadellager 32, die an einem Innenumfangsabschnitt der Rotorwelle 16 anliegen,
sind an einem Außenumfangsabschnitt
der Riemenscheibenwelle 14 installiert, wodurch die Riemenscheibenwelle 14 auf
der Rotorwelle 16 drehbar gelagert ist. Eine abgeflachte
Rotorscheibe 34 ist zwischen der Riemenscheibenplatte 31 und
einem vorderen Wandabschnitt 33 der Riemenscheibe 11 angeordnet.
Die Rotorscheibe 34 ist mit einem vorderen Endabschnitt
der Rotorwelle 16 verbunden, der sich so weit bis in die
Näher der
Riemenscheibenplatte 31 erstreckt.
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Zusätzlich ist
die Riemenscheibe 11 in einer U-artigen Form ausgebildet,
um sich zur Motorseite 12 hin zu öffnen, bei Betrachtung im Längsquerschnitt,
der entlang einer Seite davon gelegt ist. Eine Erregungswicklung 25 ist
im Inneren der Riemenscheibe 11 angeordnet und erstreckt
sich entlang einer Umfangsrichtung der Riemenscheibe 11.
Ein Anker (eine Kupplungsplatte) 35 ist an einer Rückseite der
Rotorscheibe 34 angebracht. Dieser Anker 35 wird mittels
einer Blattfeder 36 zur Anlage an die Rückseite der Rotorscheibe 34 vorgespannt,
wobei in diesem Zustand der Anker 35 und der vordere Wandabschnitt 33 der
Riemenscheibe 11 mit Abstand voneinander angeordnet sind.
Wenn dann die Erregungswicklung 25 innerhalb der Riemenscheibe 11 erregt
wird, zieht eine in der Erregungswicklung 25 erzeugte Magnetkraft
den Anker 35 an, wodurch der Anker 35 an dem vorderen
Wandabschnitt 33 der Riemenscheibe 11 anhaftet,
wobei in dem Zustand der Anker 35 mit dem vorderen Wandabschnitt 33 der Riemenscheibe 11 in
Eingriff steht. Demzufolge ist die elektromagnetische Überbrückungskupplung 21, die
die Erregungswicklung 25, den Anker 35 und den vorderen
Wandabschnitt 33 der Riemenscheibe 11 selbst enthält, im Innenumfangsabschnitt
der Riemenscheibe 11 angeordnet, wodurch die Riemenscheibe 11 und
die Überbrückungskupplung 21 ineinandergreifend
angeordnet sind.
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Der
Anker 35 ist mit dem Sonnenrad 17 des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13 über die
Rotorwelle 16 verbunden. Die Riemenscheibe 11 ist
mit dem Ritzelträger 15 über die
Riemenscheibenwelle 14 verbunden. Da somit das Sonnenrad 17 und der
Planetenträger 15 miteinander
verbunden werden, indem die Überbrückungskupplung 21 in
einen Eingriffszustand gebracht wird (EIN), wird hierdurch der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 integriert.
Dementsprechend kann die mit dem Ringrad 18 verbundene
Hilfseinheitantriebswelle 19 direkt mit der Rotorwelle 16 und
der Riemenscheibenwelle 14 verbunden werden, sodass alle
diese Wellen gemeinsam angetrieben werden können. Ein Zustand, in dem der
Anker 35 mit Abstand von dem vorderen Wandabschnitt 33 der
Riemenscheibe 11 angeordnet ist, wird als gelöster oder
ausgerückter
Zustand der Überbrückungskupplung 21 bezeichnet
(AUS).
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Wie
in 4 gezeigt, ist ein Rotor 39 des Elektromotors 12 um
seinen Außenumfangsabschnitt herum
mit einer Mehrzahl von Magneten 38 versehen. Ein Stator 42 ist
mit einer Mehrzahl von Motorwicklungen 41 versehen, die
so angeordnet sind, dass sie zu den jeweiligen Magneten 38 in
radialer Richtung weisen und in drei Phasen verbunden sind. Der
Stator 42 ist an einer Innenwand des Hauptkörpergehäuses 24 derart
befestigt, dass sich der Rotor 39 in der Uhrzeiger- und
Gegenuhrzeigerrichtung drehen kann, indem den jeweiligen Motorwicklungen 41 Erregungsströme in der
U-Phase, V-Phase und W-Phase zugeführt werden. Die Rotorwelle 16 und die
Riemenscheibenwelle 14 verlaufen durch ein Rotorjoch 43 des
Rotors 39 entlang der Achse C. In dem Außenumfangsabschnitt
der Rotorwelle 16 an einer Stelle davon, die radial das
Rotorjoch 43 überlappt, sind
Keilnuten ausgebildet. Wenn das Rotorjoch 43 auf diesen
Keilnutabschnitt 44 aufgepresst wird, sind die Rotorwelle 16 und
der Rotor 39 mit verbunden.
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Eine
Trennwand 45 ist an dem Hauptkörpergehäuse 24 zwischen dem
Elektromotor 12 und em Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 vorgesehen.
Der Elektromotor 12 ist derart angeordnet, dass vorbestimmte
Zwischenräume
zwischen seinen Vorer- und Hinterenden und der Vorderwand 26 bzw. der
Trennwand 45 vorgesehen werden. Ein Vorsprungsabschnitt 46 ist
an der Vorderwand 26 des Hauptkörpergehäuses 24 ausgebildet,
indem ein Abschnitt der Vorderwand 26 in der Nähe der Rotorwelle 16 zur
Seite des Elektromotors 12 hin vorstehen gelassen wird.
Kugellager 47 sind in einem Innenumfangsabschnitt des Vorsprungsabschnitts 46 angebracht.
Darüber
hinaus ist, wie bei der Vorderwand 26, ein Vorsprungsabschnitt 48 auch
an der Trennwand 45 des Hauptkörpergehäuses 24 ausgebildet, indem
ein Abschnitt der Trennwand 45 in der Nähe der Rotorwelle 16 zur
Seite des Elektromotors 12 hin vorstehen gelassen wird.
Kugellager 49 sind in einem Innenumfangsabschnitt des Vorsprungsabschnitts 48 angebracht.
Dann ist die Rotorwelle 16 in dem Hauptkörpergehäuse 24 mittels
der jeweiligen Kugellager 47, 49 drehbar gelagert.
Hier ist eine Öldichtung 51 vor
den Kugellagern 49 in dem Innenumfangsabschnitt des Vorsprungsabschnitts 48 der
Trennwand 45 angebracht, um eine Abdichtung zwischen einer Innenumfangsoberfläche des
Vorsprungsabschnitts 48 und einer Außenumfangsoberfläche der
Rotorwelle 16 herzustellen.
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Ein
im Durchmesser reduzierter Abschnitt 53 ist vor den Keilnutabschnitt 44 der
Rotorwelle 16 über eine
eine Durchmesserdifferenz enthaltende Oberfläche 52 oder eine Stufe,
die die Achse C im Wesentlichen rechtwinklig schneidet, gebildet.
Eine ringförmige
Sensorführung 54 ist
auf den im Durchmesser reduzierten Abschnitt 53 gepresst.
Ein Teil einer Rückseite
der Sensorführung 54 wird
mit der Stufenoberfläche 52 in
Anlage gebracht, wodurch die Sensorführung 54 örtlich positioniert
wird. Ein Armabschnitt 56 ist an der Sensorführung 54 derart
ausgebildet, dass er sich nach vorne erstreckt, während eine
Störung
mit dem Vorsprungsabschnitt 46 vermieden wird. Ein Resolverrotor 57,
der Magneten und elektromagnetische Stahlplatten enthält, ist
an einem Außenumfangsabschnitt
des Armabschnitts 56 angebracht. Ein Resolverstator 58 ist
in einem Innenumfangsabschnitt de Hauptkörpergehäuses 24 derart angebracht,
dass er in der radialen Richtung zum Resolverrotor 57 weist.
Die Sensorführung 54,
der Resolverrotor 57 und der Resolverstator 58 stellen
einen Resolver (einen Rotationssensor) 59 dar. Wenn sich
der Resolverrotor 57 zusammen mit dem Rotor 39 dreht,
wird eine Induktanzänderung,
die in einer Wicklung (nicht gezeigt) an dem Resolverstator 58 erzeugt
wird, erfasst, um hierdurch die Winkelgeschwindigkeit des Rotors 39 zu
messen. Der Resolver 59, der Vorsprungsabschnitt 46 und
die Kugellager 47 sind in der radialen Richtung in Flucht
angeordnet und sind daher in einer ineinandergefügten Konstruktion angeordnet.
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Ein
ringförmiger
Busring 61 ist hinter dem Stator 42 vorgesehen,
um Verbindungen mit den Motorwicklungen 41 in den jeweiligen
Phasen herzustellen. Ferner sind Verteilerkabel 63 zum
Zuführen
von Erregungsströmen
in den jeweiligen Phasen so verlegt, dass sie sich zwischen einem
oberen Abschnitt des Busrings 61 und einem Anschlusskasten 62 erstrecken,
der an einem oberen Abschnitt des Hauptkörpergehäuses 24 vorgesehen
ist. Verteilerkomponenten 60, wie etwa der Busring 61 und
die Verteilerkabel 63, sind so angeordnet, dass sie mit
dem Vorsprungsabschnitt 48, den Kugellagern 49 und
der Öldichtung 51 in
der radialen Richtung ausgerichtet sind, wodurch alle diese Komponenten
in einer ineinandergefügten
Konstruktion angeordnet sind. Hier bezeichnet die Bezugszahl 64 Nadellager,
die zur Bildung von Paaren mit den Nadellagern 32 vorgesehen sind.
Diese Nadellager 32, 64 haben eine Dichtungsfunktion.
Schmierfett kann innerhalb eines Zwischenraums verkapselt werden,
der zwischen der Rotorwelle und der Riemenscheibenwelle 14 und
insbesondere zwischen den jeweiligen Nadellagern 32,64 ausgebildet
ist.
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Wie
in 5 gezeigt, sind der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13,
die Hilfseinheitantriebswelle 19 und die Einwegkupplung 22 hinter
der Trennwand 45 in dem Hauptkörpergehäuse 24 angeordnet.
Eine Verzahnung ist in einer Außenumfangsoberfläche eines
hinteren Endabschnitts der Rotorwelle 16 ausgebildet, und
dieser Verzahnungsabschnitt 65 enthält das Sonnenrad 17 des
Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13. Darüber hinaus erstreckt
sich ein hinterer Endabschnitt der Riemenscheibenwelle 14 soweit
wie eine Position hinter dem Sonnenrad 17, und ein Abschnitt 66,
auf den der Ritzelträger 61 aufgesetzt
ist, ist mit dem hinteren Endabschnitt keilvernutet, wodurch die
Riemenscheibenwelle 14 und der Ritzelträger 15 miteinander
verbunden sind. Dann wird das Ringrad 18 mit einem vorderen
Endabschnitt der Hilfseinheitantriebswelle 19 über eine
Platte 67 verbunden. Hier ist, wie in 7 gezeigt,
der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 mit einem
Einzelritzelplanetengetriebesatz ausgebildet, der eine einzelne
Reihe von Ritzelzahnrädern 15a aufweist.
Das Sonnenrad 17, die Ritzelräder 15a und das Ringrad 18 sind
derart ausgebildet, dass ein Radiusverhältnis von etwa 1 zu 1 bis etwa
3 zwischen den jeweiligen Zahnradelementen hergestellt wird, wenn
man für
das Sonnenrad 17 etwa 1 nimmt.
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Ein
Vorsprungsabschnitt 69 ist an einer Rückwand 68 des Hauptkörpergehäuses 24 gebildet, indem
ein Abschnitt der Rückwand 68 in
dem Umfang der Hilfseinheitantriebswelle 19 zur Seite des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13 hin vorstehen
gelassen wird. Eine ringförmige
Kupplungsführung 71 ist
an diesem Vorsprungsabschnitt 69 befestigt. Wie in 8 gezeigt,
sind eine Mehrzahl von Nockenteilen 72 in einer Innenumfangsrichtung
eines Innenumfangsabschnitts der Kupplungsführung 71 angeordnet.
Die mechanische Einwegkupplung 22 ist aus der Kupplungsführung 71,
den Nockenteilen 72 und der Hilfseinheitantriebswelle 19 aufgebaut.
Wenn ein Drehmoment auf die Hilfseinheitantriebswelle 19 in
der mit dem Pfeil P angegebenen Richtung (in der Uhrzeigerrichtung
der Riemenscheibe) durch die Einwegkupplung 22 ausgeübt wird,
kann sich die Hilfseinheitantriebswelle 19 drehen, wohingegen
ein Drehmoment auf die Hilfseinheitantriebswelle 19 in
einer der mit dem Pfeil P angegebenen Richtung entgegengesetzten
Richtung ausgeübt
wird. Die Hilfseinheitantriebswelle 19 wird aufgrund eines
Keileffekts der Nockenteile 72 mit der Kupplungsführung 71 in
Eingriff gebracht, wodurch eine Drehung der Hilfseinheitantriebswelle 19 in
dieser Richtung unterbunden wird. Kugellager 73, 74 sind
vor und hinter den Nockenteilen 72 in einem Innenumfangsabschnitt
der Kupplungsführung 71 angebracht.
Die Hilfseinheitantriebswelle 19 ist in dem Hauptkörpergehäuse 24 mittels
dieser Kugellager 73, 74 drehbar gelagert.
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Ein
ringförmiges
Endteil 75 ist an einem hinteren Ende der Rotorwelle 16 angebracht.
Eine hintere Endoberfläche 76 der
Rotorwelle 16 wird durch dieses Endteil 75 gebildet.
Darüber
hinaus ist eine Kontaktoberfläche 77,
die der hinteren Endoberfläche 76 in
Richtung der Achse C gegenüber
liegt, auf dem Ritzelträger 15 ausgebildet.
Drucklager 78 sind zwischen der hinteren Endoberfläche 76 und
der Kontaktoberfläche 77 eingebaut,
um eine axiale Last aufzunehmen, die zwischen dem Ritzelträger 15 und der
Rotorwelle 16 erzeugt wird. Ähnlich sind Drucklager 72 zwischen
eine vordere Endoberfläche 79,
die an der Hilfseinheitantriebswelle 19 ausgebildet ist, und
eine hintere Kontaktoberfläche 81,
die an dem Ritzelträger 15 der
vorderen Endoberfläche 79 in Richtung
der Achse C gegenüberliegend
ausgebildet ist, eingefügt,
um eine axiale Last aufzunehmen, die zwischen dem Ritzelträger 15 und
der Hilfseinheitantriebswelle 19 erzeugt wird.
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Zusätzlich ist
eine Öldichtung 84 in
einem Innenumfangsabschnitt einer Öffnung 83 angebracht, die
in der Rückwand 68 des
Hauptkörpergehäuses 24 ausgebildet
ist, um zwischen einer Innenumfangsoberfläche der Öffnung 83 und der
Außenumfangsoberfläche der
Hilfseinheitantriebswelle 19 abzudichten. Zusätzlich ist
eine Öldichtung 85 in
der Rotorwelle 16 an deren hinterem Endabschnitt angebracht, um
eine Abdichtung zwischen einer Innenumfangsoberfläche des
hinteren Endabschnitts und einer Außenumfangsoberfläche der
Riemenscheibenwelle 14 herzustellen. Dann wird, wie oben
beschrieben worden ist, die Öldichtung 51 in
dem Vorsprungsabschnitt 48 der Trennwand 45 angebracht,
wodurch ein Zwischenraum, der hinter der Trennwand 45 in dem
Hauptkörpergehäuse 24 ausgebildet
ist, durch die jeweiligen Öldichtungen 51, 84, 85 eine Ölkammer 86 darstellt.
Indem diese Ölkammer 86 mit Schmieröl gefüllt wird,
können
der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 und die Einwegkupplung 22 gleichermaßen mittels
der Ölkammer 86 und
des darin eingefüllten
Schmieröls
geschmiert werden, welche diese zwischen sich teilen. Darüber hinaus sind
das Kugellager 49, das die Rotorwelle 16 trägt, und
die Kugellager 73, 74, die die Hilfseinheitantriebswelle 19 tragen,
innerhalb der Ölkammer 86 angeordnet,
wodurch diese Kugellager 73, 74 mit dem Schmieröl geschmiert
werden können,
das sich diese Kugellager teilen.
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Der
Anschlusskasten 62 zum Verbinden des Elektromotors 12 mit
einem elektrischen Gerätesystem
des Fahrzeugs ist an dem Außenumfangsabschnitt
des Hauptkörpergehäuses 24 über dem
Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 43 vorgesehen.
Ein vorderer unterer Abschnitt des Anschlusskastens 62 ist
so aufgebaut, dass er mit einem Zwischenraum vor der Trennwand 45 in
Verbindung steht, und die Verteilerkabel 63 des Elektromotors 12 sind
so angeordnet, dass sie sich von diesem Verbindungsabschnitt zum
Innenraum des Anschlusskastens 62 erstrecken. Darüber hinaus
sind Verbindungsendabschnitte 87 von Versorgungskabeln,
welche der U-Phase, der V-Phase und der W-Phase entsprechen, von
einem Hinterende des Anschlusskastens 62 her angebracht.
Dann sind Anschlussabschnitte 88 in den jeweiligen Phasen,
die an einen Enden der entsprechenden Verteilerkabel 63 vorgesehen
sind, mit Anschlussabschnitten 87a, die an Außenenden
der Verbindungsendabschnitte 87 der Speisekabel vorgesehen
sind, jeweils mittels jeweiliger Bolzen 89 verbunden.
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Wie
in 6 gezeigt, ist eine Rotorplatte 91 der
Hilfseinheitkupplung 23 an dem hinteren Endabschnitt der
Hilfseinheitantriebswelle 19 angebracht. Die Rotorplatte 91 ist
mit einem Rotorabschnitt 93 über eine Verlängerung 92 verbunden.
Ein runder rohrförmiger
Abschnitt 4a ist an einem vorderen Teil des Kompressors 4 derart
ausgebildet, dass er davon vorsteht. Der Rotorabschnitt 93 und
der runde rohrförmige
Abschnitt 4a sind mittels einer Mehrzahl von Kugellagern 95,
die um einen Außenumfangsabschnitt
des runden rohrförmigen
Abschnitts 4a herum vorgesehen sind, relativ zueinander
frei drehbar gemacht.
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Zusätzlich ist
der Rotorabschnitt 93 in einer U-artigen Form ausgebildet,
die sich bei Betrachtung im Längsquerschnitt
entlang einer Seite davon zur Seite des Kompressors 4 hin öffnet. Eine
Erregungswicklung 94 ist im Innenraum des Rotorabschnitts 93 angeordnet.
Eine abgeflachte Ankerscheibe 97 ist zwischen der Rotorplatte 91 und
einem vorderen Wandabschnitt 96 des Rotorabschnitts 93 angeordnet
und ist dann mit einem distalen Endabschnitt einer Hilfseinheitwelle 4b verbunden,
die von dem runden rohrförmigen
Abschnitt 4a nach vorne vorsteht. Ein Anker 98 ist
an einer Rückseite
der Ankerscheibe 97 angebracht und ist mittels einer Blattfeder 99 zur Anlage
mit der Rückseite
des Ankers 98 (einem gelösten Zustand) vorgespannt.
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Wenn
dann die Erregungswicklung 94 angeregt wird, sodass der
Anker 98 angezogen wird, sodass er an dem vorderen Wandabschnitt 96 des
Rotorabschnitts 93 anhaftet, wird die Hilfseinheitkupplung 23 in
einen Eingriffszustand gebracht (EIN), wohingegen dann, wenn der
Kompressor 4 nicht angetrieben werden braucht, die Hilfseinheitkupplung 23 in
den gelösten
Zustand (AUS) gebracht wird, um den Drehmomentverlust zu reduzieren.
Hierdurch wird es möglich,
den Verbrauch an Leistung und Kraftstoff zu reduzieren. Da hier
die Antriebsquellen, wie etwa die Riemenscheibe 11 und
der Elektromotor 12, vor dem Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 angeordnet
sind, und der Kompressor 4, der die Hilfseinheit ist, hinter
oder an einer entgegengesetzten Seite des Planetengetriebemechanismus-Abschnitts 13 zu
der Seite hin angeordnet ist, wo die Antriebsquellen angeordnet
sind, braucht die Hilfseinheitantriebswelle 4b nicht als
Hohlwelle ausgebildet zu werden. Daher kann ein Rollkompressor angewendet
werden.
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Als
Nächstes
werden jeweilige Funktionen des Antriebssystems 10, wenn
die Brennkraftmaschine gestartet wird, Strom erzeugt wird und die
Hilfseinheit angetrieben wird, nachfolgend beschrieben.
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Wie
im Geschwindigkeitsdiagramm in 9 gezeigt,
wird, wenn die Brennkraftmaschine durch den Elektromotor 2 gestartet
wird, die Überbrückungskupplung 21 eingerückt, und
in dem Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 wird erlaubt, dass
die Differenzbewegung stattfindet. Dann wird dem Elektromotor 12 Strom
zugeführt,
um ein Drehmoment in der Uhrzeigerrichtung zu erzeugen (in der mit
dem Pfeil P angegebenen Richtung), und das Sonnenrad 17 wird
zusammen mit der Rotorwelle 16 angetrieben. Da die Reibung
der Brennkraftmaschine 1 auf den Ritzelträger 15 wirkt,
der über
die Riemenscheibenwelle 14 mit der Brennkraftmaschine 1 gekoppelt
ist, kann die Hilfseinheitantriebswelle 19 nicht in der
Rückwärtsrichtung
drehen, obwohl das Ringrad 18 sich in einer Rückwärtsrichtung über die Ritzelräder 15a zu
drehen versucht (in einer entgegengesetzten Richtung zu der Richtung,
die mit dem Pfeil P angegeben ist), da die Hilfseinheitantriebswelle 19,
die mit dem Ringrad 18 verbunden ist, durch die Einwegkupplung 22 gesperrt
wird. Demzufolge arbeitet, während
das Ringrad 18 festgehalten wird, der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 als Untersetzungsgetriebe,
wobei ein Drehzahlverhältnis zwischen
dem Sonnenrad 17 und dem Ritzelträger 15 4 zu 1 beträgt, und
daher kann die Riemenscheibenwelle 14 zum Andrehen der
Brennkraftmaschine 1 mit einem Drehmoment angetrieben werden,
das etwa viermal größer ist
als jenes des Elektromotors 12. Weil darüber hinaus
die Geschwindigkeit durch den Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 reduziert
wird, kann der Elektromotor im Hochdrehzahlbereich angetrieben werden,
was für
einen guten Wirkungsgrad sorgt.
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Wenn
darüber
hinaus, wie im Geschwindigkeitsdiagramm von 10 gezeigt,
die Hilfseinheit durch den Elektromotor 12 angetrieben
wird, während
die Brennkraftmaschine gestoppt ist, wird die Überbrückungskupplung 21 gelöst, und
dem Planetengetriebemechanismus 13 wird gestattet, eine
Differenzbewegung zu erzeugen. Dann wird der Elektromotor 12 veranlasst,
ein Drehmoment in der Rückwärtsrichtung
zu erzeugen, sodass das Sonnenrad 17 zusammen mit der Rotorwelle 16 angetrieben wird.
Da die Reibung der Brennkraftmaschine 1 in der Rückwärtsrichtung
auf den Ritzelträger 15 wirkt,
der mit der Brennkraftmaschine 1 über die Riemenscheibenwelle 14 gekoppelt
ist, dreht sich der Ritzelträger 15 nicht,
während
sich das Ringrad 18 über
die Ritzelzahnräder 15a in
der Uhrzeigerrichtung dreht. Demzufolge arbeitet, während der
Ritzelträger 15 festgehalten
wird, der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 als
Untersetzungsgetriebe mit einem Drehzahlverhältnis zwischen dem Sonnenrad 17 und
dem Ringrad 18 von 3 zu 1 und daher kann die Hilfseinheitantriebswelle 19 angetrieben
werden, um den Kompressor 4 mit einem Drehmoment zu betreiben,
das etwa dreimal größer als
jenes des Elektromotors 12 ist. Weil darüber hinaus
die Geschwindigkeit durch den Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 reduziert
wird, kann der Elektromotor 12 im Hochgeschwindigkeitsbereich
angetrieben werden, was für
einen guten Wirkungsgrad sorgt.
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Darüber hinaus
wird, wie im Geschwindigkeitsdiagramm von 11 gezeigt,
wenn die Hilfseinheit durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird,
die Überbrückungskupplung 21 eingerückt, sodass
die Riemenscheibenwelle 14 und die Rotorwelle 16 direkt
miteinander verbunden werden. Der Planetengetriebemechanismus 13 wird
dann nämlich
als integrierte Einheit arbeiten gelassen, und die Riemenscheibe 11 kann
angetrieben werden, während sie
direkt mit dem Kompressor 4 verbunden ist. In diesem Fall
wird der Elektromotor 12 angetrieben, während er direkt mit der Riemenscheibe 11 verbunden
ist, und durch Ansteuerung des Elektromotors 12 als Generator
kann die Batterie geladen werden. Wenn hingegen der Motor 12 als
Elektromotor angesteuert wird, kann der Kompressor 4 sowohl
mittels der Brennkraftmaschine 1 als auch des Elektromotors 12 angetrieben
werden, oder der Elektromotor 12 kann während der Fahrt die Brennkraftmaschine 1 unterstützen.
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Als
Nächstes
wird in Bezug auf die 12 bis 14 ein
Maschinensystem, in dem das Antriebssystem 10 eingebaut
ist, beschrieben. Das hierin verwendete Maschinensystem enthält die Brennkraftmaschine 1,
das Antriebssystem 10, den Kompressor 4 und eine
ECU, die den Betrieb der ersten drei Bauteile steuert/regelt, wie
in 12 gezeigt. Merke, dass gleiche Komponenten wie
die oben beschriebenen mit gleichen Bezugszahlen versehen sind und
deren Beschreibung hier weggelassen wird.
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Die
ECU ist mit der Überbrückungskupplung 21 und
der Hilfseinheitkupplung 23 elektrisch verbunden, um die
Zustände
dieser Kupplungen zwischen einem gelösten oder ausgerückten Zustand
und einem eingerückten
Zustand umzuschalten. Darüber hinaus
werden Kraftstoffeinspritzsignale und Maschinendrehzahlsignale von
der Brennkraftmaschine 1 in die ECU eingegeben, sodass
bestimmt wird, ob die Brennkraftmaschine selbst ein Drehmoment erzeugt oder
nicht. Z.B. wird ein Signal erzeugt, um die Überbrückungskupplung 21 in
einen eingerückten
(EIN) oder ausgerückten
(AUS) Zustand zu bringen. Hier ist in diesem Maschinensystem eine
mechanische Einwegkupplung 22', die der Einwegkupplung 22 ähnlich ist,
an einem Endabschnitt der Kurbelwelle 2 der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen,
um die Rückwärtsdrehung
der Kurbelwelle 2 zu unterbinden, wodurch dann, wenn die
Hilfseinheit durch den Elektromotor 12 angetrieben wird,
der Kompressor 4 ohne Einschränkung infolge der Reibung der
Brennkraftmaschine 1 frei angetrieben werden kann.
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Ein
in 13 gezeigtes Steuerungsflussdiagramm zeigt eine
Steuerungsprozedur der Überbrückungskupplung 21.
Zuerst wird in Schritt S1 bestimmt, ob ein Überbrückungskupplungs-EIN-Signal ausgegeben
wird oder nicht. Falls NEIN (falls die Überbrückungskupplung 21 ausgerückt oder
gelöst ist),
wird in Schritt S2 bestimmt, ob die Maschinendrehzahl gleich oder
größer als
eine bestimmte Drehzahl ist oder nicht. Falls NEIN, dann wird die
Serie der Prozesse gestoppt, falls hingegen JA, wird in Schritt
S3 bestimmt, ob ein Kraftstoffeinspritzsignal EIN ist oder nicht.
Falls NEIN, dann stoppt die Serie der Prozesse, wohingegen falls
JA, in Schritt S4 der Betriebszustand der Brennkraftmaschine bestimmt wird,
und danach in Schritt S5 ein Überbrückungskupplungs-EIN-Signal
ausgegeben wird, und dann die Serie der Prozesse gestoppt wird.
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Darüber hinaus
wird, falls in Schritt S1 das Überbrückungskupplungs-EIN-Signal ausgegeben wird
(falls die Überbrückungskupplung 21 eingerückt ist),
in Schritt S6 bestimmt, ob das Kraftstoffeinspritzsignal AUS ist
oder nicht. Falls NEIN, dann wird die Serie der Prozesse gestoppt,
wohingegen falls JA, in Schritt S7 der Betriebszustand der Brennkraftmaschine
bestimmt wird und danach in Schritt S8 ein Überbrückungskupplungs-AUS-Signal
ausgegeben wird, und die Serie der Prozesse gestoppt wird.
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Wenn,
wie in 14 gezeigt, in einem mit dem
Maschinensystem ausgestatteten Fahrzeug die Brennkraftmaschine gestoppt
ist, während
die Klimaanlage ausgeschaltet ist, wird die Überbrückungskupplung 21 ausgeschaltet
(ausgerückt)
und der Elektromotor 12 bleibt außer Betrieb. Wenn dies so ist,
sind die Zustände
der Einwegkupplungen 22, 22' und der Hilfseinheitkupplung 23 nicht
wichtig.
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Wenn
darüber
hinaus die Brennkraftmaschine gestoppt ist, während die Klimaanlage eingeschaltet
ist, wird die Überbrückungskupplung 21 ausgeschaltet,
läuft die
Einwegkupplung 22 frei, sperrt die Einwegkupplung 22' und wird die
Hilfseinheitkupplung 23 eingeschaltet (eingerückt). Dann
dreht sich der Elektromotor 12 in der Gegenuhrzeiger- oder Rückwärtsrichtung
und führt
den Motorantrieb durch, um den Kompressor 4 anzutreiben.
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Wenn
darüber
hinaus die Brennkraftmaschine gestartet wird, wird die Überbrückungskupplung 21 ausgeschaltet,
sperrt die Einwegkupplung 22 und läuft die Einwegkupplung 22' frei. Dann
dreht sich der Elektromotor 12 in der Vorwärts- oder
Uhrzeigerrichtung und führt
den Motorantrieb durch, um die Brennkraftmaschine anzulassen. Hierbei
ist der Zustand der Hilfseinheitkupplung 23 nicht wichtig.
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Wenn
darüber
hinaus die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, während die Klimaanlage eingeschaltet
its, werden die Überbrückungskupplung 21 und
die Hilfseinheitkupplung 23 eingeschaltet, und die Einwegkupplungen 22, 22' laufen frei.
Dann dreht sich der Elektromotor 12 in der Uhrzeigerrichtung
und führt
Motorantrieb durch oder erzeugt Strom.
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Wenn
dann die Brennkraftmaschine in Betrieb ist, während die Klimaanlage ausgeschaltet
ist, wird die Überbrückungskupplung 21 eingeschaltet, wird
die Hilfseinheitkupplung 23 ausgeschaltet und laufen die
Einwegkupplungen 22, 22' frei. Dann dreht sich der Elektromotor 12 in
der Uhrzeigerrichtung und führt
Motorantrieb durch oder erzeugt Strom.
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Gemäß der Ausführung, die
oben stehend beschrieben worden ist, ist allein durch Einbau des Antriebssystems 10 in
das Maschinensystem des Fahrzeugs und durch Steuern/Regeln des Betriebs der Überbrückungskupplung
und der Hilfseinheitkupplung 23 und Antrieb des Elektromotors 12 möglich, verschiedene
Betriebsmodi zu realisieren, wie etwa das Starten der Brennkraftmaschine 1,
den Antrieb des Kompressors 4, während die Brennkraftmaschine 1 gestoppt
ist, und den Antrieb des Kompressors 4 durch die Brennkraftmaschine 1.
Da somit gemäß der Ausführung die
Hilfseinheit, wie etwa der Kompressor 4, durch den Elektromotor 12 angetrieben
werden kann, wenn die Brennkraftmaschine 1 gestoppt ist,
während
das Hybridfahrzeug oder automatische Leerlaufstoppfahrzeug in Betrieb
ist, kann der Komfort des Fahrzeugs erhalten bleiben. Obwohl hierbei
die an der Kurbelwelle 12 vorgesehene Einwegkupplung 22' sperrt, ist
es, weil die Einwegkupplung 22' mechanisch ist, nicht erforderlich,
die Einwegkupplung 22' mittels
der ECU zu steuern. Ähnlich ist
es nicht erforderlich, diese zu steuern, obwohl die Einwegkupplung 22 sperrt,
wenn die Brennkraftmaschine gestartet wird.
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Darüber hinaus
können,
während
das Fahrzeug durch die Brennkraftmaschine 1 fährt, durch
Betrieb des Motors 12 als Elektromotor die Brennkraftmaschine 1 und
der Elektromotor 12 beide zum Antrieb des Kompressors 4 benutzt
werden. Der Elektromotor 12 kann auch zur Antriebsunterstützung der Brennkraftmaschine 1 verwendet
werden, um hierdurch den Kraftstoffverbrauch zu verbessern. Wenn ferner
die Klimaanlage ausgeschaltet ist, ist die Hilfseinheitkupplung 23 ausgeschaltet,
um die Reibung zu verringern und hierdurch den Kraftstoffverbrauch noch
weiter zu verbessern.
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Da
ferner das Antriebssystem 10 die jeweiligen Betriebsmodi
mit dem einzigen Elektromotor 12 erreichen kann, kann die
Anzahl der involvierten Komponenten gesenkt werden, um die Herstellungskosten
zu reduzieren. Da das von dem Elektromotor 12 erzeugte
Drehmoment durch den Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13 verstärkt wird
und dann auf die Brennkraftmaschine 1 und den Kompressor 4 übertragen
wird, kann der Elektromotor 12 klein bemessen und leichtgewichtig
gemacht werden.
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Da
dann die Riemenscheibe 11, die Überbrückungskupplung 21,
der Elektromotor 12, der Planetengetriebemechanismus-Abschnitt 13,
die Einwegkupplung 22 und die Hilfseinheitkupplung 23 in
Reihe auf der gleichen Achse C angeordnet und in diesem Zustand
miteinander gekoppelt sind, ist es nicht erforderlich, eine Kraftübertragungskomponente,
wie etwa ein Zahnrad und einen Riemen, vorzusehen, und daher kann
die Anzahl der involvierten Komponenten gesenkt werden, und die
Kraft kann mit gutem Wirkungsgrad übertragen werden. Ferner, selbst wenn
versucht wird, das Antriebssystem 10 an der Seite der Brennkraftmaschine
anzubringen, ist das Antriebssystem 10 leicht an der Brennkraftmaschine anbringbar,
während
die Störung
mit den Einlass- und Auslasskrümmern
vermieden wird.
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Weil
darüber
hinaus die Riemenscheibe 11 und die Überbrückungskupplung 21 in
der ineinandergefügten
Konstruktion angeordnet sind, der Resolver 59, der Vorsprungsabschnitt 46 und
die Kugellager 47 in der ineinandergefügten Konstruktion angeordnet
sind, und die Kugellager 49 und die Öldichtung 51 in der
ineinandergefügten
Konstruktion angeordnet sind, kann die Länge des Antriebssystems 10 entlang
der Richtung der Achse C reduziert werden. Aus diesem Grund können die
Montageeigenschaften des Antriebssystems 10 weiter verbessert
wreden, und die reihenmäßige Verbindung
des Kompressors 4 kann erleichtert werden, um es hierdurch möglich zu
machen, den Freiheitsgrad beim Layout der Komponenten zu verbessern.
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Während darüber hinaus
das Antriebssystem mit der Kurbelwelle 2 über die
Kurbelriememscheibe 5, den Riemen und die Riemenscheibe 11 verbunden
ist, in Abhängigkeit
vom Installationsraum, braucht nicht gesagt zu werden, dass das
Antriebssystem 10 direkt mit der Kurbelwelle 2 verbunden
werden kann. Ähnlich
kann der Kompressor 4, der in der Ausführung in Reihe mit dem Antriebssystem
verbunden ist, mit dem Antriebssystem 10 parallel über eine
Riemenscheibe und einen Riemen verbunden werden.
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Ferner
können
andere Hilfseinheiten als ein Klimaanlagenkompressor 4,
wie etwa eine Getriebehydraulikpumpe und eine Wasserpumpe, mit dem Antriebssystem 10 verbunden
werden, zum Antrieb durch den Elektromotor 12, wie auch
der Kompressor 4, wenn die Brennkraftmaschine gestoppt
ist.
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Da
hier, falls ein Kompressor 4' variabler
Kapazität
für den
Kompressor 4 verwendet wird, das Arbeitsvolumen des Kompressors 4' variabler Kapazität verändert werden
kann, kann die Reibung reduziert werden, um den Kraftstoffverbrauch
zu verbessern, ohne die Hilfseinheitkupplung 23 vorzusehen.
Falls darüber
hinaus der normale Kompressor 4 durch den Elektromotor 12 angetrieben
wird, während
der Kompressor 4 angetrieben werden kann, ohne durch die Reibung
der Brennkraftmaschine 1 beschränkt zu sein, durch die Überbrückung der
Einwegkupplung 22, kann im Falle des Kompressors 4' variabler Kapazität, da dessen
Lastmoment verändert
werden kann, der Kompressor 4' variabler Kapazität durch
Einstellen von dessen Lastmoment angetrieben werden. Demzufolge
kann die Einwegkupplung 22' unnötig werden.
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[Vorteile der Erfindung]
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Da
es somit, wie zuvor beschrieben worden ist, gemäß den ersten und zweiten Aspekten
der Erfindung, allein durch Steuern/Regeln des Verbindungsmittels
und des Elektromotors möglich
wird, die verschiedenen Betriebsmodi zu implementieren, wie etwa
das Starten der Brennkraftmaschine und den Antrieb des Kompressors
durch den Elektromotor, sowie den Antrieb der Hilfseinheit durch
die Brennkraftmaschine, kann der Komfort des Fahrzeugs auch dann
erhalten bleiben, während
die Brennkraftmaschine gestoppt ist, während das Hybridfahrzeug und
das Fahrzeug mit automatischem Leerlaufstopp in Betrieb ist.
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Weil
darüber
hinaus der Planetengetriebemechanismus, der Elektromotor, das Verbindungsmittel
und die Hilfseinheitantriebswelle gleichachsig miteinander gekoppelt
werden können
und die Hilfseinheit damit auf der gleichen Achse verbunden werden
kann, sind kein Kraftübertragungszahnrad
und -riemen mehr erforderlich, wodurch es möglich gemacht wird, die Teilekosten
und das Gewicht des Systems zu reduzieren. Insbesondere ist es in
dem Fall, wo das Antriebssystem im Wesentlichen parallel zur Kurbelwelle
angeordnet ist, einfach, die Störung des
Antriebssystems mit den Einlass- und Auslasskrümmern zu vermeiden, und daher
können
die Montageeigenschaften des Antriebssystems verbessert werden.
Darüber
hinaus kann auch der Freiheitsgrad beim Layout dieses Systems erhöht werden.
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Da
gemäß dem dritten
Aspekt der Erfindung das Motordrehmoment durch die Bauelemente des Planetengetriebemechanismus
verstärkt
werden kann, kann der Elektromotor kleiner bemessen und leichtgewichtiger
gemacht werden. Falls darüber
hinaus die Hilfseinheit mit der Antriebswelle direkt verbunden ist,
kann, da die Welle der Hilfseinheit nicht als Hohlwelle ausgebildet
sein muss, ein Rollkompressor mit dem Antriebssystem als Hilfseinheit
zum Antrieb durch dieses System verbunden werden.
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Da
gemäß dem vierten
Aspekt der Erfindung die ineinandergefügte Konstruktion angewendet
werden kann, in der das Verbindungsmittel im Inneren der Riemenscheibe
angeordnet ist, kann die Länge des
Antriebssystems entlang der axialen Richtung kürzer gemacht werden, wodurch
die Montageeigenschaften des Antriebssystems weiter verbessert werden
können.
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Da
gemäß dem fünften Aspekt
der Erfindung der Planetengetriebemechanismus und das Drehrichtungsbegrenzungsmittel
gemeinsam durch die einzige Ölkammer
geschmiert werden können,
kann das Layout des Schmierölwegs
einfach gemacht werden.
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Da
gemäß dem sechsten
Aspekt der Erfindung das Antriebssystem und die Hilfseinheit gemäß dem verfügbaren Installationsraum
des Fahrzeugs ausgelegt werden können,
kann der Freiheitsgrad beim Installieren des Antriebssystems in
dem Fahrzeug verbessert werden.