EP1101918A2 - Antrieb für einen Generator - Google Patents

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EP1101918A2
EP1101918A2 EP00124415A EP00124415A EP1101918A2 EP 1101918 A2 EP1101918 A2 EP 1101918A2 EP 00124415 A EP00124415 A EP 00124415A EP 00124415 A EP00124415 A EP 00124415A EP 1101918 A2 EP1101918 A2 EP 1101918A2
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EP
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drive
speed
generator
drive according
transmission unit
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Helmut Suelzle
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
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    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/042—Rotating electric generators

Definitions

  • the invention relates to a generator of a motor vehicle according to the preamble of claim 1.
  • Drives for a generator of a motor vehicle are known.
  • the drive element the crankshaft of the internal combustion engine for the generator of the motor vehicle on which a pulley is arranged.
  • a pulley is also attached to the generator. Both pulleys are from a belt entwined so that the drive of the generator directly via the crankshaft of the internal combustion engine is possible.
  • a switchable gearbox it is already suggested between the crankshaft and the generator to arrange a switchable gearbox.
  • Such Multi-step transmission for example planetary gear, are particularly popular with so-called starter generators used.
  • the drive according to the invention for a generator with the features mentioned in claim 1 is characterized in that the generator on one narrow speed range can be designed as it with the continuously adjustable speed transmission unit is possible, regardless of the speed the drive element for the generator, a almost constant speed for the active part, in particular to provide the rotor of the generator. It is therefore advantageously achieved that the generator over large speed ranges of the drive element are driven at constant speed can. In particular, this makes it possible to move the Components of the generator to a lesser To design maximum speed. So it is advantageously possible, the nominal speed of the generator both at idle speed and at maximum Provide the speed of the drive element.
  • An embodiment is particularly preferred the continuously adjustable speed transmission unit, which a drive member and an output member has between which the slip is adjustable is. So you can easily and Way the stepless adjustability of the speed translation unit realize.
  • the drive member and the driven member are more preferred Embodiment part of a viscosity coupling, in which is known in itself Way the drive and the output member in one turn the liquid medium, adjusting the Slip can be provided that the distance between the drive member and the driven member and / or the medium amount or the medium pressure is changeable to different speed ratios to be able to realize.
  • a Speed translation unit can be provided works like a speed converter.
  • Speed converters are, for example, from automatic transmissions known and have at least one turbine wheel and an impeller. Depending on the degree of medium filling of the converter can thus the speed ratio can be set.
  • the output speed is particularly preferred Speed translation unit selected constant, see above that the generator is constant at its rated speed can be driven.
  • a regulation is provided, the mechanical and / or electrical and / or can work hydraulically.
  • a mechanical scheme can, for example, by a governor or the like.
  • An electric one Control works in a preferred embodiment with an electric speed sensor.
  • the drive member of the speed transmission unit is preferred via a belt drive with the Drive element connected. Therefore, the in Belt drives known in the art are used become. So it is only the invention Speed translation unit between generator and belt drive switched.
  • the drive element the crankshaft of the internal combustion engine Motor vehicle is.
  • the crankshaft has different Speeds up.
  • stepless speed transmission means it is however possible the generator at constant speed to drive.
  • the invention is described below using an exemplary embodiment with reference to the only figure closer explained.
  • the figure shows a speed translation unit, a generator on the output side is coupled.
  • a drive 1 for a generator 2 can be seen from the figure.
  • a drive element 3, which is for example the crankshaft 4 of an internal combustion engine 5, can be assigned to the drive 1.
  • the drive 1 comprises a continuously variable speed ratio unit 6 that drivingly connected to the drive member 3 and therefore with the drive speed n to be acted upon is.
  • the speed translation means 6 is connected to the generator 2, which is thus driven with the output speed n ab .
  • a control device 7 In order to drive the generator 2 at a constant speed, a control device 7 is provided, which adjusts the output speed n from the speed transmission unit 6 accordingly via the speed transmission ratio of the speed transmission unit 6 in order to be able to provide the aforementioned constant drive speed for the generator 2.
  • the control device 7 has a speed sensor 8 for detecting the output speed n ab .
  • the setting is made of the speed ratio mechanical and / or electrical and / or hydraulic.
  • the speed translation unit 6 with a driving member 9 and a driven member 10 is provided, between which the slip is adjustable by means of the control means 7 in order at different drive speeds n n at a constant output speed from being able to deploy.
  • the speed transmission unit 6 is designed as a viscosity clutch 11, in which the drive member 9 is realized by a drive disk 12 and the output member 10 by a driven disk 13.
  • the drive and driven pulleys 12 and 13 are arranged in a medium container 14 which can be filled with different amounts of a liquid medium in order to adjust the speed ratio. It can also be provided that the distance between the drive pulley 12 and the driven pulley 13 is adjusted in order to be able to set the speed transmission ratio.
  • the control device 7 therefore takes over the control of the disk spacing and / or the filling quantity of the medium container 14.
  • a belt drive is provided which drives the drive element 9.
  • the drive member 9 directly with the Connect crankshaft 4.
  • the speed translation unit 6 is as shown as a viscosity clutch 11 or as a speed converter (not shown) trained, still result the following advantages: the noise development in the invention Drive 1 is opposite one Stepped gearbox low. In addition, the speed translation unit works 6 wear-free because both with a viscosity coupling as well as with a Speed converter no direct mechanical connection between drive member 9 and output member 10 is present.
  • control device 7 it is also possible the rotational irregularity in particular changing load conditions or speed ratios to dampen the drive element 3. It can also be in a particularly preferred Operating position of the generator 2 from the drive element 3 are disconnected so that when the No internal combustion engine 5 for the generator Drag torques must be applied. In the Viscosity clutch 11 can do this, for example can be realized that the medium container 14th is almost completely emptied. However, it can also be provided that the distance between the Drive member 9 and the output member 10 as large is selected that no torque transmission takes place.
  • Speed translation unit an optimization of the Design of generator 2 with regard to power, Noise, weight and cost can be made because of it designed for a relatively narrow speed range can be. It is also advantageous that of the Drive element 3 only requires the power is that the generator 2 to cover the current electrical power requirement also needed. Overall, the efficiency of the internal combustion engine could thus 5 can be improved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen Generator eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebselement für den Generator. Der Antrieb zeichnet sich dadurch aus, dass zwischen dem Antriebselement (3) und dem Generator (2) eine stufenlos verstellbare Drehzahlübersetzungseinheit (6) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Generator eines Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Antriebe für einen Generator eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Üblicherweise ist das Antriebselement für den Generator die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, auf der eine Riemenscheibe angeordnet ist. An dem anzutreibenden Teil des Generators ist ebenfalls eine Riemenscheibe befestigt. Beide Riemenscheiben werden von einem Riemen umschlungen, so dass der Antrieb des Generators direkt über die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine möglich ist. Es ist jedoch auch schon vorgeschlagen worden, zwischen der Kurbelwelle und dem Generator ein umschaltbares Stufengetriebe anzuordnen. Derartige Stufengetriebe, beispielsweise Planetengetriebe, werden insbesondere bei sogenannten Starter-Generatoren eingesetzt.
Nachteilig hierbei ist, dass der Generator auf ein breites Drehzahlband ausgelegt werden muss. Eine Optimierung der Generatorauslegung wird somit sehr stark eingeschränkt.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Antrieb für einen Generator mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen zeichnet sich dadurch aus, dass der Generator auf einen engen Drehzahlbereich ausgelegt werden kann, da es mit der stufenlos verstellbaren Drehzahlübersetzungseinheit möglich ist, unabhängig von der Drehzahl des Antriebselements für den Generator, eine nahezu konstante Drehzahl für den Aktivteil, insbesondere den Rotor des Generators, bereitzustellen. Es ist also vorteilhaft erreicht, dass der Generator über große Drehzahlbereiche des Antriebselements mit konstanter Drehzahl angetrieben werden kann. Insbesondere ist es dadurch möglich, die beweglichen Komponenten des Generators auf eine geringere Maximaldrehzahl auszulegen. Es ist also vorteilhaft möglich, die Nenndrehzahl des Generators sowohl bei Leerlaufdrehzahl als auch bei maximaler Drehzahl des Antriebselements bereitzustellen.
Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der stufenlos verstellbaren Drehzahlübersetzungseinheit, die ein Antriebsglied und ein Abtriebsglied aufweist, zwischen denen der Schlupf einstellbar ist. Somit lässt sich auf einfache Art und Weise die stufenlose Verstellbarkeit der Drehzahlübersetzungseinheit realisieren.
Das Antriebsglied und das Abtriebsglied sind in bevorzugter Ausführungsform Bestandteil einer Viskositätskupplung, bei der sich in an sich bekannter Weise das Antriebs- und das Abtriebsglied in einem flüssigen Medium drehen, wobei zur Einstellung des Schlupfs vorgesehen sein kann, dass der Abstand zwischen dem Antriebsglied und dem Abtriebsglied und/oder die Mediummenge beziehungsweise der Mediumdruck veränderbar ist, um unterschiedliche Drehzahlübersetzungen realisieren zu können.
Anstelle der Viskositätskupplung kann auch eine Drehzahlübersetzungseinheit vorgesehen sein, die nach Art eines Drehzahlwandlers arbeitet. Derartige Drehzahlwandler sind beispielsweise aus Automatikgetrieben bekannt und weisen zumindest ein Turbinenrad und ein Pumpenrad auf. Je nach Mediumfüllgrad des Wandlers kann somit das Drehzahlübersetzungsverhältnis eingestellt werden.
Besonders bevorzugt ist die Abtriebsdrehzahl der Drehzahlübersetzungseinheit konstant gewählt, so dass der Generator mit seiner Nenndrehzahl konstant angetrieben werden kann.
Um die Abtriebsdrehzahl konstant zu halten, ist in bevorzugter Ausführungsform eine Regelung vorgesehen, die mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch arbeiten kann. Eine mechanische Regelung kann beispielsweise durch einen Fliehkraftregler oder dergleichen gebildet sein. Eine elektrische Regelung arbeitet in bevorzugter Ausführungsform mit einem elektrischen Drehzahlsensor.
Bevorzugt ist das Antriebsglied der Drehzahlübersetzungseinheit über einen Riemenantrieb mit dem Antriebselement verbunden. Mithin können die im Stand der Technik bekannten Riemenantriebe verwendet werden. Es wird also lediglich die erfindungsgemäße Drehzahlübersetzungseinheit zwischen Generator und Riemenantrieb geschaltet.
Es kann deswegen auch in besonders bevorzugter Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Antriebselement die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs ist. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine -weist die Kurbelwelle unterschiedliche Drehzahlen auf. Mit dem erfindungsgemäßen stufenlosen Drehzahlübersetzungsmittel ist es jedoch möglich, den Generator mit konstanter Drehzahl anzutreiben.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die einzige Figur näher erläutert. Die Figur zeigt eine Drehzahlübersetzungseinheit, an der abtriebsseitig ein Generator angekuppelt ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Aus der Figur ist ein Antrieb 1 für einen Generator 2 ersichtlich. Dem Antrieb 1 ist ein Antriebselement 3 zuordenbar, das beispielsweise die Kurbelwelle 4 einer Brennkraftmaschine 5 ist. Der Antrieb 1 weist eine stufenlos verstellbare Drehzahlübersetzungseinheit 6 auf, die antriebsseitig mit dem Antriebselement 3 verbunden und daher mit der Antriebsdrehzahl nan beaufschlagbar ist. Abtriebsseitig ist das Drehzahlübersetzungsmittel 6 mit dem Generator 2 verbunden, der somit mit der Abtriebsdrehzahl nab angetrieben wird.
Um den Generator 2 mit konstanter Drehzahl anzutreiben, ist eine Regelungseinrichtung 7 vorgesehen, die die Abtriebsdrehzahl nab der Drehzahlübersetzungseinheit 6 über das Drehzahlübersetzungsverhältnis der Drehzahlübersetzungseinheit 6 entsprechend einstellt, um die vorstehend erwähnte konstante Antriebsdrehzahl für den Generator 2 bereitstellen zu können. Für die Erfassung der Abtriebsdrehzahl nab weist die Regelungseinrichtung 7 einen Drehzahlsensor 8 auf.
Je nachdem, nach welchem Prinzip die Drehzahlübersetzungseinheit 6 arbeitet, erfolgt die Einstellung des Drehzahlübersetzungsverhältnisses mechanisch und/oder elektrisch und /oder hydraulisch.
Im Ausführungsbeispiel ist die Drehzahlübersetzungseinheit 6 mit einem Antriebsglied 9 und einem Abtriebsglied 10 ausgestattet, zwischen denen der Schlupf mittels der Regelungseinrichtung 7 einstellbar ist, um bei unterschiedlichen Antriebsdrehzahlen nan eine konstante Abtriebsdrehzahl nab bereitstellen zu können. Insbesondere ist die Drehzahlübersetzungseinheit 6 als Viskositätskupplung 11 ausgebildet, bei der das Antriebsglied 9 durch eine Antriebsscheibe 12 und das Abtriebsglied 10 durch eine Abtriebsscheibe 13 realisiert ist. Die Antriebs- und Abtriebsscheibe 12 und 13 sind in einem Mediumbehälter 14 angeordnet, der zur Verstellung des Drehzahlübersetzungsverhältnisses mit unterschiedlichen Mengen eines flüssigen Mediums befüllbar ist. Es kann außerdem vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen der Antriebsscheibe 12 und der Abtriebsscheibe 13 verstellt wird, um das Drehzahlübersetzungsverhältnis einstellen zu können. Im Ausführungsbeispiel übernimmt also die Regelungseinrichtung 7 die Regelung des Scheibenabstandes und/oder der Füllmenge des Mediumbehälters 14.
Gemäß einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist bevorzugt vorgesehen, dass zwischen dem Antriebselement 3, also der Kurbelwelle 4, und dem Antriebsglied 9 ein Riemenantrieb vorgesehen ist, der das Antriebselement 9 antreibt. Denkbar wäre allerdings auch, das Antriebsglied 9 direkt mit der Kurbelwelle 4 zu verbinden.
Ist die Drehzahlübersetzungseinheit 6 wie gezeigt als Viskositätskupplung 11 oder als Drehzahlwandler (nicht dargestellt) ausgebildet, ergeben sich noch folgende Vorteile: Die Geräuschentwicklung beim erfindungsgemäßen Antrieb 1 ist gegenüber einem Stufengetriebe gering. Außerdem arbeitet die Drehzahlübersetzungseinheit 6 verschleißfrei, da sowohl bei einer Viskositätskupplung als auch bei einem Drehzahlwandler keine direkte mechanische Verbindung zwischen Antriebsglied 9 und Abtriebsglied 10 vorliegt.
Mit der Regelungseinrichtung 7 ist es außerdem möglich, die Drehungleichförmigkeit insbesondere bei wechselnden Lastverhältnissen beziehungsweise Drehzahlverhältnissen des Antriebselements 3 zu dämpfen. Außerdem kann in einer besonders bevorzugten Betriebsstellung der Generator 2 vom Antriebselement 3 abgekoppelt werden, so dass beim Start der Brennkraftmaschine 5 für den Generator keine Schleppmomente aufgebracht werden müssen. Bei der Viskositätskupplung 11 kann dies beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Mediumbehälter 14 nahezu vollständig -entleert wird. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass der Abstand zwischen dem Antriebsglied 9 und dem Abtriebsglied 10 so groß gewählt wird, dass keine Drehmomentübertragung erfolgt.
Es zeigt sich also, dass mit der erfindungsgemäßen Drehzahlübersetzungseinheit eine Optimierung der Auslegung des Generators 2 hinsichtlich Leistung, Geräusch, Gewicht und Kosten erfolgen kann, da er auf einen relativ engen Drehzahlbereich ausgelegt werden kann. Außerdem ist vorteilhaft, dass von dem Antriebselement 3 lediglich die Leistung abverlangt wird, die der Generator 2 zur Deckung des momentanen elektrischen Leistungsbedarfs auch benötigt. Insgesamt könnte somit der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 5 verbessert werden.

Claims (11)

  1. Antrieb für einen Generator eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebselement für den Generator, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Antriebselement (3) und dem Generator (2) eine stufenlos verstellbare Drehzahlübersetzungseinheit (6) angeordnet ist.
  2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlübersetzungseinheit (6) ein Antriebsglied (9) und ein Abtriebsglied (10) aufweist, zwischen denen der Schlupf einstellbar ist.
  3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlübersetzungseinheit (6) als Viskositätskupplung (11) ausgebildet ist.
  4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlübersetzungseinheit (6) nach Art eines Drehzahlwandlers arbeitet.
  5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebskennzahl (nab) der Drehzahlübersetzungseinheit (6) konstant ist.
  6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Abtriebsdrehzahl (nab) der Drehzahlübersetzungseinheit (6) mechanisch und/oder elektrisch und/oder hydraulisch arbeitet.
  7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (9) und das Abtriebsglied (10) als Scheibe (12,13) ausgebildet sind, die in einem Medium laufen.
  8. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung der Abtriebsdrehzahl (nab) der Scheibenabstand und/oder die Mediummenge variiert wird.
  9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (2) oder die Drehzahlübersetzungseinheit (6) einen Drehzahlsensor (8) umfasst.
  10. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied (9) über einen Riemenantrieb mit dem Antriebselement (3) verbunden ist.
  11. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement (9) die Kurbelwelle (4) der Brennkraftmaschine (5) des Kraftfahrzeugs ist.
EP00124415A 1999-11-15 2000-11-08 Antrieb für einen Generator Withdrawn EP1101918A3 (de)

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