EP0980320A1 - Elektrisches nebenaggregat mit variabler getriebeübersetzung für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine - Google Patents

Elektrisches nebenaggregat mit variabler getriebeübersetzung für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine

Info

Publication number
EP0980320A1
EP0980320A1 EP98932047A EP98932047A EP0980320A1 EP 0980320 A1 EP0980320 A1 EP 0980320A1 EP 98932047 A EP98932047 A EP 98932047A EP 98932047 A EP98932047 A EP 98932047A EP 0980320 A1 EP0980320 A1 EP 0980320A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
planetary gear
internal combustion
machine according
combustion engine
gear
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98932047A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Koelle
Peter Ahner
Peter Glauning
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19748045A external-priority patent/DE19748045A1/de
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP0980320A1 publication Critical patent/EP0980320A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/10—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters
    • H02K7/116—Structural association with clutches, brakes, gears, pulleys or mechanical starters with gears
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/04—Starting of engines by means of electric motors the motors being associated with current generators

Definitions

  • the invention relates to a starter-generator machine with variable transmission ratio according to the features mentioned in the preamble of claim 1.
  • the starter motor is also to be operated as a generator at the same time, the problem of the speed design arises.
  • a relatively high output at low speed is required because the internal combustion engine only has to reach the idling speed be started.
  • the coupling described above with a gear pair on the motor side is selected, which is disconnected after the internal combustion engine is started.
  • the generator must be able to ensure sufficient power output over a wide and higher speed range, and without being exposed to the risk of overheating at maximum speed.
  • the generator is to be designed for a high electrical output, as is necessary for modern motor vehicles with a large number of electrical consumers such as servo and servo motors, the conventional belt drive will soon reach the limits of its performance.
  • the older patent application DE 196 29 839.3 further describes an internal combustion engine for motor vehicles, with a gear acting on the drive wheels of the motor vehicle, a gear input shaft being able to be coupled to an output shaft of the internal combustion engine, and with an electrical machine which can be coupled to the gear unit via an intermediate gear and which is used both as a starter motor for starting the internal combustion engine and as a generator energetic supply of an electrical system of the motor vehicle is switchable.
  • the disadvantage here is the necessary design as a starter motor with high torque at low speeds, which is at the same time unfavorable for operation as a generator at higher speeds.
  • the invention is therefore based on the object of developing a starter-generator machine for an internal combustion engine which can deliver sufficient mechanical power when the internal combustion engine is started and can be transmitted safely, and also when operated as a generator when the internal combustion engine is running at higher speeds can deliver sufficiently high electrical power.
  • the device according to the invention with the features mentioned in claim 1 has the advantage that the possibility of speed adjustment by means of a gearbox allows the generator to always run in a high efficiency range with the vehicle internal combustion engine running. Even at low crankshaft speeds, a high electrical Stungsabgabe of the generator ensures that the numerous electrical consumers of today's modern motor vehicles can be safely supplied with energy, for example, with no risk of slow discharge of the vehicle battery in a traffic jam with prolonged idle operation. At the same time, however, the electrical machine can deliver the high torque required to start the internal combustion engine if the transmission ratio is selected accordingly. Because of the uncomplicated structure and the ease of use, a planetary gear is particularly suitable for setting the speed of the electrical machine. Such gears also require very little space, which is why they can be easily integrated into the vehicle in this case.
  • An advantageous embodiment results from an additional idle position in addition to the preferably two adjustable gear ratios of the planetary gear.
  • the release lever can be brought into a central position, whereby the operative connection of the electrical machine to the drive train of the internal combustion engine can be interrupted.
  • the rotor of the electrical machine slowly runs down after the neutral position has been inserted.
  • Such a switching position can be particularly advantageous for realizing various fuel-saving operating states of the vehicle, such as a mode without the electrical part of the generator running along. Since conventional generators with constant translation are permanently driven, they consume a certain amount of additional fuel even when consumers are switched off and the battery is fully charged.
  • An additionally provided idling position in the planetary gear enables the generator to be switched off when the accumulator is charged and the active connection between the generator and the drive train is interrupted.
  • Such a switch position is also advantageous for protecting the electrical machine against overload or overheating. For example, if the engine speed is too high or the electrical machine is too hot, the neutral position can be selected automatically, so that effective overload protection can be implemented.
  • Another advantage of the machine according to the invention is that only one switching position of the planetary gear is possible at a time.
  • the device according to the invention has the advantage that no accidental connection, i.e. simultaneous engagement of two gears is possible.
  • the gear wheels of the planetary gear are permanently in engagement with each other, i.e. the gearbox can be switched over without the gears being dislodged, which makes additional synchronization unnecessary.
  • the machine according to the invention also has the advantage of only an extremely low additional energy requirement. Since the selected switching position of the planetary gear and thus the gear ratio remains constant without any additional external energy supply, one is additional energy supply only necessary at the time of switching the gear ratio. This switching energy can be applied mechanically. However, electromagnetic, hydraulic or pneumatically operated switching devices are also possible.
  • the starter-generator machine according to the invention is liquid-cooled, which can be done by a connection to the water cooling circuit of the internal combustion engine.
  • an air-cooled version with its own or additional cooling fan can also be implemented.
  • starter-generator machine and in particular the switchable planetary gear are oil-lubricated, which is expedient can be done by supplying the gear oil of the manual transmission.
  • Another advantageous application of the electrical machine is to support the transmission synchronization. This can be achieved by targeted torque surges for accelerating or braking the transmission input shaft, which is operatively connected to the electrical machine. In this way, with an appropriately dimensioned electrical machine, the conventional synchronization in the manual transmission can be supported or even completely eliminated. However, a clear oversizing is necessary for this, since considerable mechanical power has to be applied to additionally accelerate the transmission input shaft at higher engine speeds.
  • Figure 1 is an overall perspective view of the electrical machine with gear ratio
  • Figure 2 is a perspective view of the machine of Figure 1, but without an outer housing
  • FIG. 3 shows a full section illustration of the electrical machine with planetary gear from FIG. 1.
  • FIG. 1 shows a perspective illustration of an electrical machine 2, which is enclosed by an essentially cylindrical housing 6.
  • a circular end face 8 of the housing 6 has a central passage 10 for a drive shaft 12 of a planetary gear 4 connected to the electrical machine 2.
  • a release lever 14 can be seen radially. This release lever 14 can be moved in the axial direction and ensures the selection of the desired gear ratio.
  • FIG. 2 shows the electrical machine 2 from FIG. 1 with the housing 6 removed.
  • FIG. 3 shows a full sectional view of the electrical machine 2 provided with a planetary gear 4.
  • the casing of the electrical machine 2 and the planetary gear 4 with the housing 6 can be seen here.
  • the housing 6 is open on the side opposite the front face 8 of the housing the electrical machine 2 and the planetary gear 4 remain accessible if necessary.
  • a flange 38 which is connected to the housing 6 and projects in diameter beyond this serves as a rear housing cover and at the same time as a receptacle for the bearing of the rotor 20 of the electrical machine 2 with a roller bearing 26.
  • another housing cover 40 is placed on the flange 38. This housing cover 40 can be screwed to the flange 38 or secured by a snap ring.
  • the planetary gear 4 ensures on the one hand the operative connection of the electrical machine 2 with the drive train of the motor vehicle, for example with a transmission input shaft of a main transmission of the motor vehicle, not shown here.
  • the rotor 20 of the electrical machine 2 is supported in two roller bearings, 26 and 28.
  • the bearing 26 on the left in FIG. 3 is supported with its outer ring on the flange 38.
  • These two roller bearings are indicated in FIG. 3 as deep groove ball bearings. However, storage with tapered rollers or four-point ball bearings or similar bearing designs is also possible.
  • the rotor 20 At one end facing the planetary gear 4, the rotor 20 has a toothing and thus simultaneously represents the central sun gear 22 of the planetary gear 4.
  • This sun gear 22 engages a plurality of planet gears 24, which in turn mesh with a ring gear 18 surrounding the planet gears 24 stand.
  • the ring gear 18 is supported by two roller bearings, a release bearing 30 and a smaller bearing 32.
  • the ring gear 18 also has a receptacle for the outer ring of the bearing 28, in which the rotor 20 is mounted.
  • the ring gear 18 is also connected to the release lever 14 and is slightly axially displaceable in order to enable the change of the gear ratios in the planetary gear 4.
  • the ring gear 18 has two radial friction surfaces 44 and 46, which can either firmly connect the planet gear carrier 13 connected to the drive shaft 12 to the ring gear 18 or press the ring gear against the inner housing end face 9 and thus block it.
  • the switching of the planetary gear 4 takes place by axially displacing the ring gear 18 via the release lever 14 which is firmly connected to it.
  • the case of a running internal combustion engine and the electrical machine 2 in generator operation which thus absorbs a mechanical torque from the internal combustion engine.
  • the ring gear 18 rests on the planet gear carrier 13 via the friction surface 46, the torque applied to the drive shaft 12 is transmitted to the sun gear 22 and thus to the rotor 20 of the electrical machine 2 via the planet gear carrier 13 which is operatively connected to the ring gear 18.
  • the planet gears 24 do not mesh with the toothing of the sun gear 22 or the ring gear 18, but run together with the ring gear 18, the planet gear carrier 13 and the sun gear 22 at the same speed.
  • the release bearing 30 turns through empty.
  • the speed of the rotor 20 of the electrical machine 2 is equal to the drive shaft 12.
  • the ring gear 18 When the release lever 14 is axially displaced, the ring gear 18 together with the release bearing 30 is displaced to the right.
  • the actuating force for displacing the release lever 14 can be applied by a magnetically operated relay, by a hydraulic or by a pneumatic actuator or in a similar manner.
  • the ring gear 18 When the ring gear 18 bears against the inner housing face 9 with the friction surface 44, the ring gear 18 is blocked by the housing 6.
  • the torque is transmitted from the drive shaft 12 to the planet gear carrier 13, as a result of which the planet gears 24 rotate and with the ring gear 18 and comb the sun gear 22.
  • the planet gears 24 transmit their torque to the sun gear 22, which is firmly connected to the rotor 20 of the electrical machine 2.
  • the release bearing 30 is fixed in this operating position.
  • a central position of the release lever 14 can be provided, in which the ring gear 18 does not bear against the friction surface 44 or the friction surface 46.
  • the planet gear carrier 13 rotates at the speed of the drive shaft 12.
  • the planet gears 24 can rotate freely and mesh with both the ring gear 18 and the sun gear 22.
  • no torque can be transmitted to the sun gear 22 and thus to the rotor 20 of the electrical machine 2.
  • This middle position of the planetary gear 4 thus corresponds to a neutral position, in which the operative connection of the electrical machine 2 to the drive train of the motor vehicle, for example the transmission input shaft of the main transmission, is interrupted.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Auxiliary Drives, Propulsion Controls, And Safety Devices (AREA)
  • Structure Of Transmissions (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Starter-Generator-Maschine (2) mit Planetengetriebe (4) für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine, die sowohl beim Startvorgang eine ausreichende mechanische Leistung liefert und diese sicher übertragen kann als auch beim Betrieb als Generator, wenn die Brennkraftmaschine mit höheren Drehzahlen läuft, eine ausreichend hohe elektrische Leistung liefern kann. In dem Planetengetriebe (4) kann mittels einem Wählhebel (14) die Übersetzung zwischen beispielsweise 1:2 und 1:5 eingestellt werden, wobei eine zusätzliche Leerlaufstellung zur Entkoppelung der Maschine vom Kraftfahrzeuggetriebe vorgesehen ist.

Description

ELEKTRISCHES NEBENAGGREGAT MIT VARIABLER GETRIEBEÜBERSETZUNG FÜR EINE KRAFTFAHRZEUG-BRENNKRAFTMASCHINE
10
Die Erfindung betrifft eine Starter-Generator- Maschine mit variabler Getriebeübersetzung entsprechend den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
15
Stand der Technik
Es ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen mittels einer Startvorrichtung gestartet wer- 0 den müssen, da sie nicht von alleine anlaufen. Zu diesem Zweck werden üblicherweise elektrisch betriebene Startermotoren eingesetzt, die über eine als sogenanntes Einrückrelais ausgebildetes Starterrelais mit einer Spannungsquelle verbunden werden. Gleich- 5 zeitig wird zum Andrehen ein Ritzel des Startermotors mit einem üblicherweise auf einem Schwungrad der Brennkraftmaschine angebrachten Zahnkranz in Eingriff gebracht. Nach Erreichen des Selbstlaufes der Brennkraftmaschine muß der Startermotor ausgespurt werden, 0 um einem erhöhten Verschleiß und starker Geräuschentwicklung vorzubeugen. Soll der Starter aus bestimmten Gründen im ständigen Eingriff bleiben, so muß er für einen Dauerbetrieb auch unter höherer Drehzahl ausgelegt sein.
Ebenso ist bekannt, daß Brennkraftmaschinen üblicher- weise mit einem ständig mitlaufenden Generator ausgerüstet sind, der einerseits für eine dauernde Versorgung des elektrischen Bordnetzes und andererseits für ein Laden der zum Betrieb des Startermotors notwendigen Spannungsquelle sorgt. Dieser Generator, auch als Lichtmaschine bezeichnet, wird üblicherweise mittels eines Keil- oder Zahnriemens über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben. Der Generator gibt seine Nennleistung typischerweise bei einer mittleren Drehzahl ab, muß jedoch so dimensioniert sein, daß er auch schon bei Leerlaufdrehzahl der Brennkraftmaschine eine ausreichende elektrische Leistung abgeben kann. Gleichzeitig jedoch muß er für die Maximaldrehzahl der Brennkraftmaschine ausgelegt sein und dabei noch eine ausreichende Kühlung erfahren. Die Kühlung bei höheren Drehzahlen erfolgt meist durch Luftventilation, die durch aufgebrachte Lüfterflügel unterstützt wird. Hinzu kommt eine ausgeprägte Momentwel- ligkeit der Brennkraftmaschine sowie eine Massenträgheit des Generators, was einen Antrieb über Riemen notwendig macht.
Soll der Startermotor gleichzeitig auch als Generator betrieben werden, stellt sich zunächst das Problem der drehzahlmäßigen Auslegung. Beim Betrieb als Star- termotor wird eine relativ hohe Leistung bei niedriger Drehzahl benötigt, denn die Brennkraftmaschine muß lediglich bis zum Erreichen der Leerlaufdrehzahl gestartet werden. Zur sicheren Übertragung einer solch großen Leistung wird die oben beschriebene Ankoppelung mit einer Zahnradpaarung auf der Motorseite gewählt, die nach dem Starten der Brennkraftma- schine getrennt wird. Der Generator muß jedoch in der Lage sein, über einen weiten und höheren Drehzahlbereich eine ausreichende Leistungsabgabe sicherzustellen, und dies, ohne bei Maximaldrehzahl einer Über- hitzungsgefahr ausgesetzt zu sein. Soll der Generator jedoch für eine hohe elektrische Leistungsabgabe ausgelegt werden, wie sie für moderne Kraftfahrzeuge mit einer Vielzahl von elektrischen Verbrauchern wie Stell- und Servomotoren notwendig ist, stößt der herkömmliche Riemenantrieb bald an die Grenzen seiner Leistungsfähigkeit.
Zwar sind Lösungen bekannt, die eine gleichzeitige Nutzung des Generators auch als Starter vorsahen, bekannt beispielsweise als sogenannte Dynastarter im Motorrad- und Motorrollerbau früherer Jahre. Hier mußte der Generator jedoch eine nur sehr geringe Leistung liefern, weshalb er nach den Starten des Motors problemlos in einem Bereich geringeren Wirkungsgrades betrieben werden konnte. Aus Platzgründen befand sich der Generator häufig direkt auf dem Kurbelwellenende und lief dort mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Die Momentenwelligkeit stellte bei den üblicherweise verwendeten hochdrehenden Zweitaktmotoren ebenfalls kein Problem dar.
Die ältere Patentanmeldung DE 196 29 839.3 beschreibt weiterhin eine Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, mit einem auf die Antriebsräder des Kraftfahrzeuges wirkenden Getriebe, wobei eine Getriebeeingangswelle mit einer Abtriebswelle der Brennkraftmaschine kuppelbar ist, und mit einer elektrischen Maschine, die über ein Zwischengetriebe mit dem Getriebe kuppelbar ist und die sowohl als Startermotor zum Andrehen der Brennkraftmaschine als auch als Generator zur energetischen Versorgung eines elektrischen Bordnetzes des Kraftfahrzeuges umschaltbar ist. Nachteilig ist hier jedoch wiederum die notwendige Auslegung als Startermotor mit hohem Drehmoment bei niederen Drehzahlen, was gleichzeitig für einen Betrieb als Generator mit höheren Drehzahlen ungünstig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Starter-Generator-Maschine für eine Brennkraftmaschine zu entwickeln, die sowohl beim Starten der Brennkraftmaschine ausreichend mechanische Leistung liefern und sicher übertragen kann als auch beim Betrieb als Generator, wenn die Brennkraftmaschine mit höheren Drehzahlen läuft, eine ausreichend hohe elektrische Leistung liefern kann.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den im Patentanspruch 1 genannten Merkmalen bietet den Vorteil, daß durch die Möglichkeit der Drehzahlanpassung mittels eines Getriebes der Generator bei laufender Fahrzeug- Brennkraftmaschine stets in einem Bereich hohen Wirkungsgrades laufen kann. Bereits bei geringer Kurbelwellendrehzahl ist so eine hohe elektrische Lei- stungsabgabe des Generators gewährleistet, wodurch die zahlreichen elektrischen Verbraucher heutiger moderner Kraftfahrzeuge sicher mit Energie versorgt werden können, ohne daß beispielsweise bei längerem Leerlaufbetrieb in einem Verkehrsstau die Gefahr einer langsamen Entladung des Fahrzeugakkumulators besteht. Gleichzeitig kann jedoch die elektrische Maschine das zum Starten der Brennkraftmaschine notwendige hohe Drehmoment liefern, wenn die Übersetzung des Getriebes entsprechend gewählt wird. Wegen des unkomplizierten Aufbaus und der leichten Bedienbar- keit bietet sich für die Drehzahleinstellung der elektrischen Maschine besonders ein Planetengetriebe an. Solche Getriebe haben darüber hinaus einen nur sehr geringen Platzbedarf, weshalb sie in diesem Fall leicht im Fahrzeug integriert werden können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich aus einer zusätzlichen LeerlaufStellung neben den vorzugsweise zwei einstellbaren Übersetzungsstufen des Planetengetriebes. Der Ausrückhebel kann in eine Mittelstellung gebracht werden, wodurch die Wirkverbindung der elektrischen Maschine mit dem Antriebsstrang der Brennkraftmaschine unterbrochen werden kann. Der Rotor der elektrischen Maschine läuft nach dem Einlegen der Neutralstellung langsam aus. Eine solche Schaltstellung kann besonders vorteilhaft sein für die Realisierung verschiedener kraftstoffsparender Betriebszu- stände des Fahrzeugs, wie beispielsweise ein Modus ohne Mitlaufen des elektrischen Teils des Generators. Da herkömmliche Generatoren mit konstanter Übersetzung permanent angetrieben werden, verbrauchen sie auch bei abgeschalteten Verbrauchern und voll geladenem Akkumulator eine gewisse Menge an zusätzlichem Kraftstoff. Eine zusätzlich vorgesehene LeerlaufStellung im Planetengetriebe ermöglicht dagegen eine Abschaltung des Generators bei geladenem Akkumulator und Unterbrechung der Wirkverbindung zwischen Generator und Antriebsstrang. Eine solche Schaltstellung ist auch zum Schutz der elektrischen Maschine gegen Überlastung oder Überhitzung vorteilhaft. Beispiels- weise kann bei zu hohen Drehzahlen oder bei zu starker Erwärmung der elektrischen Maschine automatisch die Neutralstellung angewählt werden, wodurch sich eine effektive Überlastsicherung realisieren läßt.
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Maschine ist weiterhin, daß gleichzeitig immer nur eine Schaltstellung des Planetengetriebes möglich ist. Gegenüber herkömmlichen Ausführungen mit Magnetkupplung und Freilauf weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil auf, daß kein versehentliches Verschalten, d.h. ein gleichzeitiges Einlegen von zwei Gängen, möglich ist. Zudem stehen die Getrieberäder des Planetengetriebes permanent miteinander im Eingriff, d.h. das Umschalten des Getriebes geht ohne ein Aus- spuren der Zahnräder vonstatten, wodurch eine zusätzliche Synchronisierung entbehrlich wird.
Die erfindungsgemäße Maschine weist zudem den Vorteil des nur äußerst geringen zusätzlichen Energiebedarfs auf. Da die jeweils angewählte Schaltstellung des Planetengetriebes und damit die Übersetzung ohne weitere äußere Energiezufuhr konstant bleibt, ist eine zusätzliche Energiezufuhr nur zum Zeitpunkt des Umschaltens der Übersetzung notwendig. Diese Umschaltenergie kann auf mechanischem Wege aufgebracht werden. Ebenso möglich sind jedoch auch elektromagne- tisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigte Umschalteinrichtungen .
Durch die räumliche Zusammenfassung von Starter und Generator in einem einzigen Bauteil ist weiterhin der Bau- und Montageaufwand deutlich reduziert, was einerseits einen Kostenvorteil erbringt. Da auch der Raumbedarf an der Brennkraftmaschine reduziert ist, folgt eine erhöhte konstruktive Freiheit bei der Positionierung der Brennkraftmaschine im Fahrzeug sowie deren Nebenaggregate. Die herkömmlichen Fertigungsanlagen sowie das Know-how für die Herstellung von Startern und Generatoren können weiterverwendet werden. Verschiedene Bauteile entsprechen unverändert der heutigen Serie von Startern und Generatoren.
Vorteilhaft ist weiterhin, wenn die erfindungsgemäße Starter-Generator-Maschine flüssigkeitsgekühlt wird, was durch einen Anschluß an den Wasserkühlkreislauf der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Neben der dar- gestellten Ausführungsform mit Wasserkühlung ist wahlweise auch eine luftgekühlte Version mit eigenem oder zusätzlichen Kühlgebläse realisierbar.
Vorteilhaft ist schließlich, wenn die Starter-Genera- tor-Maschine und insbesondere das umschaltbare Planetengetriebe ölgeschmiert sind, was zweckmäßigerweise durch eine Versorgung mit dem Getriebeöl des Schaltgetriebes erfolgen kann.
Eine weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeit der elektrischen Maschine liegt in der Unterstützung der Getriebesynchronisierung . Dies kann durch gezielte Drehmomentstöße zur Beschleunigung oder zum Abbremsen der mit der elektrischen Maschine wirkverbundenen Getriebeeingangswelle erreicht werden. Auf diese Weise kann bei einer entsprechend dimensionierten elektrischen Maschine die herkömmliche Synchronisierung im Schaltgetriebe unterstützt werden oder sogar völlig entfallen. Notwendig ist dazu allerdings eine deutliche Überdimensionierung, da zum zusätzlichen Beschleunigen der Getriebeeingangswelle bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine eine erhebliche mechanische Leistung aufgebracht werden muß.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten, Merkmalen.
Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Gesamtansicht der elektrischen Maschine mit Getriebeübersetzung; Figur 2 eine perspektivische Ansicht der Maschine aus Figur 1, jedoch ohne äußeres Gehäuse und
Figur 3 eine Vollschnitt-Darstellung der elektrischen Maschine mit Planetengetriebe aus Figur 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer elektrischen Maschine 2, die von einem im wesentlichen zylindrisch ausgeführten Gehäuse 6 umschlossen wird. Eine kreisförmige Stirnseite 8 des Gehäuses 6 weist eine zentrale Durchführung 10 für eine Antriebswelle 12 eines mit der elektrischen Maschine 2 in Verbindung stehenden Planetengetriebes 4 auf. An der äußeren Mantelfläche des zylindrischen Gehäuses 6, nahe der Stirnseite 8 ist ein radial her- ausgeführter Ausrückhebel 14 erkennbar. Dieser Ausrückhebel 14 kann in axiale Richtung verschoben werden und sorgt für die Auswahl der gewünschten Getriebeübersetzung .
Die Figur 2 zeigt die elektrische Maschine 2 aus Figur 1 mit abgenommenem Gehäuse 6. Besonders gut erkennbar wird dadurch die gabelförmige Verbindung des Ausrückhebels 14, der fest an einem Hohlrad 18 eines Planetengetriebes fixiert ist und so für die axiale Verschieblichkeit des Hohlrades 18 sorgen kann . Die Figur 3 zeigt eine Vollschnitt-Darstellung der mit einem Planetengetriebe 4 versehenen elektrischen Maschine 2. Erkennbar ist hier die Umhüllung der elektrischen Maschine 2 und das Planetengetriebe 4 mit dem Gehäuse 6. An der der Gehäusestirnseite 8 gegenüberliegenden Seite ist das Gehäuse 6 offen, damit die elektrische Maschine 2 und das Planetengetriebe 4 bei Bedarf zugänglich bleiben. Ein mit dem Gehäuse 6 verbundener und im Durchmesser über dieses hinausragender Flansch 38 dient als rückseitiger Gehäusedeckel und gleichzeitig als Aufnahme für die Lagerung des Rotors 20 der elektrischen Maschine 2 mit einem Wälzlager 26. Um die Lagerung schließlich nach außen abzuschließen und damit vor Umwelteinflüs- sen zu schützen, ist auf den Flansch 38 ein weiterer Gehäusedeckel 40 aufgesetzt. Dieser Gehäusedeckel 40 kann mit dem Flansch 38 verschraubt oder durch einen Sprengring gesichert sein.
Das Planetengetriebe 4 sorgt einerseits für die Wirkverbindung der elektrischen Maschine 2 mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, beispielsweise mit einer hier nicht näher dargestellten Getriebeeingangswelle eines Hauptgetriebes des Kraftfahrzeuges. Der Rotor 20 der elektrischen Maschine 2 ist in zwei Wälzlagern, 26 und 28, gelagert. Das in der Figur 3 links liegende Lager 26 stützt sich mit seinem Außenring an dem Flansch 38 ab. Diese beiden Wälzlager sind in der Figur 3 als Rillenkugellager angedeutet. Ebenso möglich ist jedoch auch eine Lagerung mit Kegelrollen oder Vierpunktkugellagern oder ähnlichen Lagerbauformen . An einem dem Planetengetriebe 4 zugewandten Ende weist der Rotor 20 eine Verzahnung auf und stellt damit gleichzeitig das zentrale Sonnenrad 22 des Planetengetriebes 4 dar. Mit diesem Sonnenrad 22 stehen mehrere Planetenräder 24 im Eingriff, die wiederum mit einem die Planetenräder 24 umschließenden Hohlrad 18 im Eingriff stehen. Das Hohlrad 18 ist über zwei Wälzlager, ein Ausrücklager 30 und ein kleineres Lager 32, gelagert. Das Hohlrad 18 weist zudem eine Aufnahme für den Außenring des Lagers 28 auf, in dem der Rotor 20 gelagert ist. Das Hohlrad 18 steht zudem mit dem Ausrückhebel 14 in Verbindung und ist geringfügig axial verschieblich, um auf diese Weise den Wechsel der Übersetzungsstufen im Planetengetriebe 4 zu ermöglichen. So weist das Hohlrad 18 zwei radiale Reibflächen 44 und 46 auf, welche entweder den mit der Antriebswelle 12 in Verbindung stehenden Plane- tenradträger 13 fest mit dem Hohlrad 18 verbinden können oder das Hohlrad an die innere Gehäusestirn- seite 9 andrücken und damit blockieren können. Ist keine dieser beiden Reibflächen 44 oder 46 geschlossen, befindet sich das Planetengetriebe 4 in einer Neutralstellung, da sich in dieser Stellung das Sonnenrad 22, die Planetenräder 24 und das Hohlrad 18 frei drehen können. Der Rotor 20 der elektrischen Maschine 2 steht dabei in keiner Wirkverbindung mit der Antriebswelle 12.
Das Umschalten des Planetengetriebes 4, das heißt die Änderung der Übersetzung, erfolgt durch axiales Verschieben des Hohlrades 18 über den mit diesem fest verbundenen Ausrückhebel 14. Beschrieben wird im fol- genden der Fall einer laufender Brennkraftmaschine sowie der im generatorischen Betrieb befindlichen elektrischer Maschine 2, die damit ein mechanisches Drehmoment von der Brennkraftmaschine aufnimmt. Bei Anlage des Hohlrades 18 am Planetenradträger 13 über die Reibfläche 46 wird das an der Antriebswelle 12 anliegende Drehmoment über den mit dem Hohlrad 18 wirkverbundenen Planetenradträger 13 auf das Sonnenrad 22 und damit auf den Rotor 20 der elektrischen Maschine 2 übertragen. Die Planetenräder 24 kämmen hierbei nicht mit den Verzahnungen des Sonnenrades 22 oder des Hohlrades 18, sondern laufen mitsamt dem Hohlrad 18, dem Planetenradträger 13 und dem Sonnenrad 22 mit gleicher Umdrehungszahl um. Das Ausrückla- ger 30 dreht hierbei leer durch. Das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 4 beträgt in dieser Stellung beispielsweise i=2. Die Drehzahl des Rotors 20 der elektrischen Maschine 2 ist gleich der Antriebswelle 12.
Bei einer axialen Verschiebung des Ausrückhebels 14 wird das Hohlrad 18 mitsamt dem Ausrücklager 30 nach rechts verschoben. Die Betätigungskraft zur Verschiebung des Ausrückhebels 14 kann dabei durch ein magne- tisch betätigtes Relais, durch einen hydraulischen oder durch einen pneumatischen Steller oder auf ähnliche Weise aufgebracht werden. Bei Anlage des Hohlrades 18 an die innere Gehäusestirnseite 9 mit der Reibfäche 44 wird das Hohlrad 18 durch das Gehäuse 6 blockiert. Das Drehmoment wird von der Antriebswelle 12 auf den Planetenradträger 13 übertragen, wodurch die Planetenräder 24 umlaufen und mit dem Hohlrad 18 und dem Sonnenrad 22 kämmen. Da das Hohlrad 18 nicht umlaufen kann, sondern fest mit dem Gehäuse 6 verbunden ist, übertragen die Planetenräder 24 ihr Drehmoment auf das Sonnenrad 22, das fest mit dem Rotor 20 der elektrischen Maschine 2 verbunden ist. Das Ausrücklager 30 steht in dieser Betriebsstellung fest. Das Übersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 4 beträgt in dieser Stellung beispielsweise i=5. Die Drehzahl der Antriebswelle 12 wird untersetzt und ist dann im Verhältnis i=l:5 die der Drehzahl des Plane- tenradträgers 13.
Schließlich kann bei ausreichend groß gewähltem axialem Verfahrweg eine Mittelstellung des Ausrückhebels 14 vorgesehen werden, bei der das Hohlrad 18 weder an der Reibfläche 44 noch an der Reibfläche 46 anliegt. Der Planetenradträger 13 läuft mit der Drehzahl der Antriebswelle 12 um. Die Planetenräder 24 können sich frei drehen und kämmen sowohl mit dem Hohlrad 18 als auch mit dem Sonnenrad 22. Da jedoch auch das Hohlrad 18 frei drehen kann, kann kein Drehmoment auf das Sonnenrad 22 und damit den Rotor 20 der elektrischen Maschine 2 übertragen werden. Diese Mittelstellung des Planetengetriebes 4 entspricht damit einer Neu- tralstellung, bei der die Wirkverbindung der elektrischen Maschine 2 mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeuges, beispielsweise der Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes, unterbrochen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrische Maschine, vorzugsweise zum Starten einer Brennkraftmaschine und zur Spannungsversorgung eines Bordspannungsnetzes eines Kraftfahrzeuges, wobei die elektrische Maschine über ein Getriebe mit der Brennkraftmaschine koppelbar ist und die elektrische Maschine von einem Motorbetrieb in einen Generatorbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe zur Drehzahleinstellung der elektri- sehen Maschine (2) umschaltbar ist.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Planetengetriebe (4) ist.
3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pl-anetengetriebe (4) mechanisch umschaltbar ist.
4. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (4) über ein mit einem
Stellglied des Getriebes gekoppeltes, extern betätigbares, mechanisches Schaltmittel (14) betätigbar ist.
5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (4) mindestens zwei Übersetzungsstufen aufweist.
6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Getrieberäder (18, 22, 24) des Planetengetriebes (4) permanent im Eingriff miteinander stehen.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Planetengetriebe (4) neben mindestens zwei Übersetzungsstufen eine Neutralstellung vorgesehen ist, bei der die Wirkverbindung zwischen elektrischer Maschine (2) und dem Antriebsstrang der Brennkraftma- schine unterbrochen ist.
8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (2) derart über das Planetengetriebe (4) an den Antriebsstrang der Brenn- kraftmaschine ankuppelbar ist, daß zum Synchronisieren eines Hauptgetriebes die Übersetzungsstufen im Planetengetriebe (4) und damit das Massenträgheitsmoment der elektrischen Maschine (2) entsprechend der gewünschten Drehzahlanpassung des Antriebsstranges wählbar ist.
9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Schaltmittel (14) mechanisch, elektromagnetisch, hydrau- lisch und/oder pneumatisch betätigbar ist.
10. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine
(2) eine Flüssigkeitskühlung aufweist und an einen Wasserkühlkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.
11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine (2) mittels eines integrierten oder externen angebrachten Kühlgebläses luftgekühlt wird.
12. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölschmierung der Drehübertragungs- und der Lagerteile sowie des Planetengetriebes (4) über den Olkreislauf des Hauptge- triebes erfolgt.
EP98932047A 1997-05-09 1998-05-04 Elektrisches nebenaggregat mit variabler getriebeübersetzung für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine Withdrawn EP0980320A1 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19719213 1997-05-09
DE19719213 1997-05-09
DE19748045A DE19748045A1 (de) 1997-05-09 1997-10-30 Starter-Generator-Maschine mit variabler Getriebeübersetzung für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine
DE19748045 1997-10-30
PCT/DE1998/001215 WO1998051524A1 (de) 1997-05-09 1998-05-04 Elektrisches nebenaggregat mit variabler getriebeübersetzung für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP0980320A1 true EP0980320A1 (de) 2000-02-23

Family

ID=26036383

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP98932047A Withdrawn EP0980320A1 (de) 1997-05-09 1998-05-04 Elektrisches nebenaggregat mit variabler getriebeübersetzung für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6425839B1 (de)
EP (1) EP0980320A1 (de)
JP (1) JP2001527616A (de)
CZ (1) CZ292383B6 (de)
WO (1) WO1998051524A1 (de)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19855790A1 (de) * 1998-12-03 2000-06-15 Bosch Gmbh Robert Getriebeaggregat für ein Kraftfahrzeug
DE19903977C2 (de) * 1999-01-26 2002-07-18 Jenoptik Jena Gmbh Anordnung zum Antrieb von Funktionselementen um mehrere unabhängige Achsen und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19911925A1 (de) * 1999-03-17 2000-09-21 Man Nutzfahrzeuge Ag Anordnung und antriebsmäßige Anbindung wenigstens eines Anlassers/Generators an einer Brennkraftmaschine
DE19911924A1 (de) * 1999-03-17 2000-09-21 Man Nutzfahrzeuge Ag Anordnung und antriebsmäßige Anbindung von Nebenaggregaten an einer Brennkraftmaschine
DE10047502A1 (de) * 2000-09-26 2002-04-11 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Drehzahl einer Antriebseinheit
DE10146386A1 (de) * 2001-09-20 2003-04-17 Gkn Automotive Gmbh Antriebseinheit
JP2004218627A (ja) * 2002-11-19 2004-08-05 Denso Corp 内燃機関用スタータ
TW581841B (en) * 2003-01-27 2004-04-01 Unique Product & Design Co Ltd A parallel mixed power unit
US7798027B2 (en) * 2007-04-17 2010-09-21 Illinois Tool Works Inc. Power takeoff and gearbox
FR2923963B1 (fr) * 2007-11-19 2013-10-18 Renault Sas Systeme de commande d'une machine electrique embarquee a bord d'un vehicule automobile.
DE102010035084A1 (de) * 2010-08-21 2012-02-23 Audi Ag Elektrischer Dämpfer für ein Kraftfahrzeug
DE102012009168A1 (de) * 2012-05-08 2013-11-14 Audi Ag Dämpfungseinrichtung mit einem Rotationsdämpfer
DE102013208320A1 (de) * 2013-05-07 2014-11-13 Deere & Company Verfahren zur Bestimmung eines Kontrollparameters eines Leistungs- oder Drehmomentverteilungsreglers für einen Hybridantrieb einer Arbeitsmaschine
TWI619622B (zh) * 2014-01-03 2018-04-01 Zeng Sheng Cai 車輛傳動裝置
US10320262B2 (en) * 2016-10-21 2019-06-11 Borgwarner Inc. Air cooled starter-generator

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR560401A (fr) * 1922-12-27 1923-10-04 Ducellier Ets Appareil électrique servant de dynamo génératrice et de démarreur
US3861484A (en) * 1971-02-01 1975-01-21 Kenneth E Joslin Hybrid vehicular power system
DE3022373A1 (de) * 1980-06-14 1981-12-24 Volkswagenwerk Ag Fahrzeug, insbesondere personenkraftwagen
US4708030A (en) * 1985-03-18 1987-11-24 Sundstrand Corporation Multi-range starter-generator drive
JPS63198556A (ja) * 1987-02-10 1988-08-17 Mitsubishi Electric Corp エンジンの始動兼充電装置
FR2643520B1 (fr) * 1989-02-21 1991-04-26 Valeo Alternateur-demarreur avec dispositif d'accouplement automatique
DE3916979C2 (de) * 1989-05-24 1998-04-30 Mannesmann Sachs Ag Drehmomentübertragungseinheit zur Antriebsverbindung eines Nebenaggregats mit einer Brennkraftmaschine
DE4118853A1 (de) * 1991-06-07 1992-12-10 Fichtel & Sachs Ag Vorrichtung zur anpassung der drehzahl einer hilfsmaschine an die eines kfz-verbrennungsmotors
US5199797A (en) * 1992-02-12 1993-04-06 Siemens Energy & Automation, Inc. Oil ring and oil-ring guide system for sleeve bearings
US5418400A (en) * 1993-12-27 1995-05-23 Ford Motor Company Integrated generator and starter motor
JP3412352B2 (ja) * 1995-08-15 2003-06-03 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 車両用駆動装置の制御装置
JP3780550B2 (ja) * 1995-12-08 2006-05-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 車両用駆動装置の制御装置
DE19730858A1 (de) 1996-07-24 1998-01-29 Bosch Gmbh Robert Kennungswandler

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9851524A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO1998051524A1 (de) 1998-11-19
JP2001527616A (ja) 2001-12-25
CZ255099A3 (cs) 2000-04-12
CZ292383B6 (cs) 2003-09-17
US6425839B1 (en) 2002-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0966627B1 (de) Getriebeintegrierte elektromaschine für kraftfahrzeug-brennkraftmaschinen und deren steuerung
DE19849051C1 (de) Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine mit einem Starter-Generator-System, sowie Starter-Generator-System zum Durchführen des Verfahrens
DE69803965T2 (de) Anlass-und Stromgeneratorvorrichtung mit Ein-und Ausgabemechanismus des 3-Elementetyps koaxial zum Motor/Generator
EP1199468B1 (de) Hybridfahrzeug
DE3737192C2 (de) Hybridantrieb für ein Fahrzeug
DE102010036884B4 (de) Antriebssystem und Kraftfahrzeug mit einem derartigen Antriebssystem
EP1181447B1 (de) Antriebssystem für ein kraftfahrzeug
DE60014291T2 (de) Motor-/Generatorgerät für ein Kraftfahrzeug
EP1282772B1 (de) Reduktionsgetriebe für einen starter-generator einer verbrennungskraftmaschine
DE112005002200B4 (de) Hybridfahrzeugantriebseinheit
EP0980320A1 (de) Elektrisches nebenaggregat mit variabler getriebeübersetzung für eine kraftfahrzeug-brennkraftmaschine
EP1069310A2 (de) Antriebsvorrichtung
EP1020008B1 (de) Elektrische maschine
DE19915926A1 (de) Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug
EP1066168A1 (de) Antriebsanordnung für wenigstens ein nebenaggregat eines kraftfahrzeugs und verfahren zum betrieb der antriebsanordnung
DE69615307T2 (de) Drehmaschineanlasser für Kraftfahrzeug
DE102006053139B4 (de) Antriebsvorrichtung mit einer elektrischen Maschine
DE29502906U1 (de) Antrieb für ein Fahrzeug, insbesondere Hybrid-Antrieb für ein Kraftfahrzeug
DE19801160A1 (de) Antrieb für ein Förderrad einer Fördereinrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102010034130B4 (de) Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges
DE3819986A1 (de) Regelbarer antrieb und verfahren zu seiner steuerung
DE102005012837A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader
DE3508808A1 (de) Wechselgetriebe zum antrieb einer hilfseinrichtung
DE19748045A1 (de) Starter-Generator-Maschine mit variabler Getriebeübersetzung für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine
DE112011102089B4 (de) Pumpenanordnung

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 19991209

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): DE FR GB IT

17Q First examination report despatched

Effective date: 20010619

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20041201