WO2006061180A2 - Zugmitteltrieb für ein nebenaggregat eines verbrennungsmotors - Google Patents

Zugmitteltrieb für ein nebenaggregat eines verbrennungsmotors Download PDF

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    • F02N15/08—Gearing between starting-engines and started engines; Engagement or disengagement thereof the gearing being of friction type

Definitions

  • the invention relates to a traction mechanism for connecting the Switzerlandstoffin an accessory of an internal combustion engine with one of the traction pulleys of the crankshaft.
  • DE 100 57 818 A1 discloses a traction mechanism drive for a starter generator of an internal combustion engine, with a traction mechanism which connects a traction mechanism disk of the starter generator to a traction mechanism disk of the crankshaft.
  • a tensioner of the traction means is the pivotally mounted starter generator itself, which is supported by a spring element on the engine block.
  • the starter generator has a number of disadvantages.
  • the dual function of starting and power generation requires a compromise design that results in poor overall electrical efficiency.
  • a further disadvantage of the above solution is that the pivotability of the starter generator can lead to undesirable relative movements between the starter generator and the motor housing at the accelerations to be expected in the vehicle.
  • the invention has for its object to provide a traction mechanism, which serves for connecting the Ceiffenin an accessory of an internal combustion engine with one of the traction pulleys of the crankshaft and whose components have a simple structure, low wear and low noise level, and a high mechanical and electrical efficiency
  • the starter can stand still outside of the starting mode. Since the standstill takes place according to the invention by releasing a coupling means arranged between the crankshaft and its traction pulley, the entire traction mechanism drive remains at the same time as the starter. As a result, noise and wear of the traction mechanism drive according to the invention are eliminated in the majority of the operating time of the internal combustion engine.
  • the releasable coupling agent can be formed as a freewheel or as a clutch.
  • the freewheel can be controlled by speed or centrifugal force.
  • the coupling can be executed as an actively designed magnetic or dog clutch.
  • the dog clutch may additionally have a release system.
  • the traction mechanism according to the invention is designed as a two-disc drive, which serves only the starting operation.
  • the two-disc drive requires a second traction drive for the drive of the other ancillary components of the internal combustion engine.
  • a toothed belt is used as traction means for the starter. Its form-fitting allows a smaller width of the two-disc drive than can be achieved with a frictional traction means.
  • the separate traction drive for the starter is particularly suitable for special cases such as stop and go operation. He can be retrofitted without significant changes to the existing traction mechanism.
  • the separation of starter and generator according to the invention is an advantage. As a result, a high degree of efficiency of the two units can be achieved.
  • the starter shaft is releasably connected to the starter Switzerlandmitteiibe via a coupling means, the starter after the start of the Internal combustion engine to be decoupled from the traction means and shut down. This eliminates its running noise, its towing performance and its wear.
  • a switchable magnetic coupling has the advantage that the start and end of the starting operation are freely selectable.
  • An additional radial or axial toothing supports the frictional engagement of the magnetic coupling by positive locking. As a result, the magnetic coupling can be made smaller.
  • a beveling of the teeth causes a simple way to automatically disconnect the disconnected magnetic coupling.
  • FIG. 1 shows a view of a traction mechanism drive 1. This is designed as a two-disc drive. It has a starter pulley 2 and a crankshaft pulley 3. The starter pulley 2 is rotationally fixed to a starter shaft 4 of a starter 10 and the crankshaft pulley 3 is connected via a freewheel 5 with the crankshaft 6 of an internal combustion engine, not shown.
  • the Switzerlandstoffin 2 and 3 connects a traction means 7, the slack side 8 is pressurized by a tensioner roller 9.
  • the startup operation is as follows:
  • the starter shaft 4 rotates clockwise during the starting process. It transmits the starter power on the starter pulley 2 and the traction means 7 on the crankshaft pulley 3 and from there via the freewheel 5 on the crankshaft 6.
  • the freewheel 5 rotates with until the engine starts and the freewheel 5 with increasing speed outdated. This then comes to a standstill and with it the entire traction mechanism including the starter 10.
  • the traction mechanism drive 1 is activated only during the next startup for the duration.
  • a high electrical and mechanical efficiency and a minimum of noise and wear are achieved.
  • the traction mechanism drive 1 has a crankshaft pulley 2 of a crankshaft 4 and a starter pulley 3 of a starter 10.
  • the crankshaft pulley 2 is rotationally connected to the crankshaft 4 of the internal combustion engine.
  • a starter shaft 5 is connected via a magnetic coupling 6 with the starter pulley 3 in a rotationally fixed connection.
  • the Switzerlandstoffin 2 and 3 connects a traction means 7, the slack side 8 is pressurized by a tensioner roller 9.
  • the starter shaft 5 of the starter 10 rotates clockwise during the starting process. It transmits the starter power via the switchable magnetic coupling 6 to the starter pulley 3 and further via the traction means 7 and the crankshaft pulley 2 to the crankshaft. 4
  • the switchable magnetic coupling 6 is released, so that the starter 10 is separated from the traction drive 1 and stands still.
  • the traction mechanism drive 1 itself and with it all other accessories run with the internal combustion engine.
  • the stationary starter 10 causes no noise or wear and requires no towing power.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb zum Verbinden der Zugmittelscheibe eines Nebenaggregats eines Verbrennungsmotors mit einer der Zugmittelscheiben von dessen Kurbelwelle. Ein Zugmitteltrieb mit geringem Bauaufwand, Verschleiß und Geräusch wird dadurch erreicht, dass das Nebenaggregat der Starter (10) ist und dass die Kurbelwelle (6) mit der Kurbelwellen-Zugmittelscheibe (3) über ein Kupplungsmittel lösbar verbunden ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Zugmitteltrieb für ein Nebenaggregat eines Verbrennungsmotors
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb zur Verbindung der Zugmittelscheibe eines Nebenaggregats eines Verbrennungsmotors mit einer der Zugmittelscheiben von dessen Kurbelwelle.
Hintergrund der Erfindung
In der DE 100 57 818 A1 wird ein Zugmitteltrieb für einen Startergenerator eines Verbrennungsmotors offenbart, mit einem Zugmittel, das eine Zugmittel- scheibe des Startergenerators mit einer Zugmittelscheibe der Kurbelwelle verbindet. Als Spanner des Zugmittels dient der schwenkbar gelagerte Startergenerator selbst, der durch ein Federelement am Motorblock abgestützt ist.
Der Startergenerator besitzt eine Reihe von Nachteilen. So erfordert die Dop- pelfunktion des Startens und Stromerzeugens eine Kompromissauslegung, die zu einem schlechten elektrischen Gesamtwirkungsgrad führt.
Ein weiterer Nachteil des Startergenerators besteht darin, dass dieser wegen des permanenten Strombedarfs des Fahrzeugs im gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mitlaufen muss. Das führt zur Steigerung von Verschleiß und Laufgeräusch. Nachteilig ist auch, dass beim Wechsel zwischen Start- und Generatorbetrieb ein Trumwechsel des Zugmittels eintritt, der be- sondere Vorkehrungen zur Gewährleistung der notwendigen Zugmittelvorspannung im Starterbetrieb erfordert.
Ein weiterer Nachteil der obigen Lösung besteht darin, dass die Schwenkbar- keit des Startergenerators bei den im Fahrzeug zu erwartenden Beschleunigungen zu unerwünschten Relativbewegungen zwischen Startergenerator und Motorgehäuse führen kann.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zugmitteltrieb zu schaffen, der zum Verbinden der Zugmittelscheibe eines Nebenaggregats eines Verbrennungsmotors mit einer der Zugmittelscheiben von dessen Kurbelwelle dient und dessen Bauteile einen einfachen Aufbau, geringen Verschleiß und einen niedrigen Geräuschpegel aufweisen, sowie einen hohen mechanischen und elektrischen Wirkungsgrad
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 6 gelöst.
Im Gegensatz zum Startergenerator, der wegen seines Generatorteils im gesamten Betriebsbereich des Verbrennungsmotors mitlaufen muss, kann der Starter außerhalb des Startbetriebs still stehen. Da der Stillstand erfindungsgemäß durch Lösen eines zwischen der Kurbelwelle und deren Zugmittelscheibe angeordneten Kupplungsmittels erfolgt, bleibt zugleich mit dem Starter der gesamte Zugmitteltrieb stehen. Dadurch entfallen in der überwiegenden Betriebszeit des Verbrennungsmotors Geräusch und Verschleiß des erfindungs- gemäßen Zugmitteltriebs.
Da das Zugmittel desselben nur das Starterdrehmoment und somit nur in einer Richtung Zugkräfte zu übertragen hat, entfällt der bei dem Startergenerator auftretende Wechsel von Zug- und Leertrum. Dadurch genügt ein unaufwändi- ger Spanner, der eine dem Startermoment entsprechende hohe, aber konstante Spannkraft aufweist, um ein Durchrutschen des Zugmittels im Startbetrieb zu vermeiden.
Vorteilhafterweise ist das lösbare Kupplungsmittel als Freilauf oder als Kupplung ausbildbar. Der Freilauf kann drehzahl- oder fliehkraftgesteuert werden. Die Kupplung ist als aktiv gestaltete Magnet- oder Klauenkupplung ausführbar. Die Klauenkupplung kann zusätzlich ein Ausrücksystem aufweisen.
Der erfindungsgemäße Zugmitteltrieb ist als Zweischeibentrieb ausgebildet, der nur dem Startbetrieb dient. Dadurch werden Spannerprobleme, die beim Wechsel von Zug- und Leertrum des Zugmittels auftreten, vermieden. Allerdings benötigt der Zweischeibentrieb einen zweiten Zugmitteltrieb für den An- trieb der übrigen Nebenaggregate der Verbrennungsmotors. Um die Baubreite der beiden Zugmitteltriebe möglichst gering zu halten ist es von Vorteil, wenn als Zugmittel für den Starter ein Zahnriemen verwendet wird. Dessen Form- schluss ermöglicht eine geringere Baubreite des Zweischeibentriebs als sie mit einem reibschlüssigen Zugmittel erreichbar ist.
Der getrennte Zugmitteltrieb für den Starter bietet sich vor allem für Sonderfälle wie Stop and Go-Betrieb an. Hierbei kann er ohne wesentliche Änderungen am bestehenden Zugmitteltrieb nachgerüstet werden.
Es hat Vorteile bezüglich Bauraum und Kosten, dass sämtliche Zugmittelscheiben durch ein Zugmittel verbunden sind.
Für eine optimale Auslegung der elektrischen Seite ist die erfindungsgemäße Trennung von Starter und Generator ein Vorteil. Hierdurch kann ein hoher Wir- kungsgrad der beiden Aggregate erzielt werden.
Dadurch, dass die Starterwelle mit der Starter-Zugmitteischeibe über ein Kupplungsmittel lösbar verbunden ist, kann der Starter nach dem Anspringen des Verbrennungsmotors von dem Zugmittel abgekoppelt und stillgelegt werden. Dadurch entfallen dessen Laufgeräusche, seine Schleppleistung und sein Verschleiß.
Eine schaltbare Magnetkupplung hat den Vorteil, dass Beginn und Ende des Startbetriebs frei wählbar sind.
Eine zusätzliche radiale oder axiale Verzahnung unterstützt den Reibschluss der Magnetkupplung durch Formschluss. Dadurch kann die Magnetkupplung kleiner dimensioniert werden.
Ein Anschrägen der Verzahnung bewirkt auf einfache Weise eine automatische Trennung der abgeschalteten Magnetkupplung.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt ist.
Die Zeichnungen zeigten Ansichten von Zugmitteltrieben für den Starter.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In der Figur 1 ist eine Ansicht eines Zugmitteltriebs 1 dargestellt. Dieser ist als Zweischeibentrieb ausgebildet. Er weist eine Starter-Zugmittelscheibe 2 und eine Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 3 auf. Die Starter-Zugmittelscheibe 2 ist verdrehfest mit einer Starterwelle 4 eines Starters 10 und die Kurbelwellen- Zugmittelscheibe 3 ist über einen Freilauf 5 mit der Kurbelwelle 6 eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors verbunden. Die Zugmittelscheiben 2 und 3 verbindet ein Zugmittel 7, dessen Leertrum 8 von einer Spannerrolle 9 druckbeaufschlagt wird. Der Startbetrieb verläuft folgendermaßen:
Die Starterwelle 4 dreht sich beim Startvorgang im Uhrzeigersinn. Sie überträgt die Starterleistung über die Starter-Zugmittelscheibe 2 und das Zugmittel 7 auf die Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 3 und von dort über den Freilauf 5 auf die Kurbelwelle 6. Der Freilauf 5 dreht sich mit, bis der Verbrennungsmotor anspringt und mit steigender Drehzahl den Freilauf 5 überholt. Dieser kommt dann zum Stehen und mit ihm der gesamte Zugmitteltrieb einschließlich des Starters 10. Somit entfallen Geräusch, Verschleiß und jegliche Schleppleistung des Zugmitteltriebs 1 während des feuernden Betriebs des Verbrennungsmotors. Der Zugmitteltrieb 1 wird erst beim nächsten Startvorgang für dessen Dauer aktiviert. Somit werden mit dem erfindungsgemäßen Zugmitteltrieb 1 ein hoher elektrischer und mechanischer Wirkungsgrad und ein Minimum an Ge- rausch und Verschleiß erreicht.
Der Zugmitteltrieb 1 weist eine Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 2 einer Kurbelwelle 4 und eine Starter-Zugmittelscheibe 3 eines Starters 10 auf. Die Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 2 ist verdrehfest mit der Kurbelwelle 4 des Verbren- nungsmotors verbunden. Eine Starterwelle 5 steht über eine Magnetkupplung 6 mit der Starter-Zugmittelscheibe 3 in drehfester Verbindung. Die Zugmittelscheiben 2 und 3 verbindet ein Zugmittel 7, dessen Leertrum 8 von einer Spannerrolle 9 druckbeaufschlagt ist.
Der Starbetrieb funktioniert folgendermaßen:
Die Starterwelle 5 des Starters 10 dreht sich beim Startvorgang im Uhrzeigersinn. Sie überträgt die Starterleistung über die schaltbare Magnetkupplung 6 auf die Starter-Zugmittelscheibe 3 und weiter über das Zugmittel 7 und die Kurbelwellen-Zugmittelscheibe 2 auf die Kurbelwelle 4.
Sobald der Verbrennungsmotor angesprungen ist, wird die schaltbare Magnetkupplung 6 gelöst, so dass der Starter 10 vom Zugmitteltrieb 1 getrennt ist und still steht. Der Zugmitteltrieb 1 selbst und mit ihm alle anderen Nebenaggregate laufen mit dem Verbrennungsmotor mit. Der stillstehende Starter 10 verursacht dabei weder Geräusch noch Verschleiß und bedarf keiner Schleppleistung.
Bezugszeichen
1 Zugmitteltrieb
2 Starter-Zugmittelscheibe
3 Kurbelwellen-Zugmittelscheibe
4 Starterwelle
5 Freilauf
6 Kurbelwelle
7 Zugmittel
8 Leertrum
9 Spannerrolle
10 Starter
21 Zugmitteltrieb
22 Kurbelwellen-Zugmittelscheibe
23 Starter-Zugmittelscheibe
24 Kurbelwelle
25 Starterwelle
26 Magnetkupplung
27 Zugmittel
28 Leertrum
29 Spannerrolle
30 Starter

Claims

Patentansprüche
1. Zugmitteltrieb zum Verbinden der Zugmittelscheibe eines Nebenag- gregats eines Verbrennungsmotors mit einer der Zugmittelscheiben von dessen Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, dass das Nebenaggregat der Starter (10) ist und dass die Kurbelwelle (6) mit der Kurbelwellen-Zugmittelscheibe (2) über ein Kupplungsmittel lösbar verbunden ist.
2. Zugmitteltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als lösbares Kupplungsmittel ein Freilauf (5) oder eine Kupplung vorgesehen sind.
3. Zugmitteltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung als schaltbare Magnet- oder Klauenkupplung ausgebildet ist.
4. Zugmitteltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung ein Ausrücksystem aufweist.
5. Zugmitteltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Zugmittel (7) vorzugsweise ein Zahnriemen vorgesehen ist.
6. Zugmitteltrieb mit einem Zugmittel zum Verbinden der Zugmittelscheiben von Nebenaggregaten eines Verbrennungsmotors mit einer Kurbelwellen-Zugmittelscheibe desselben, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Nebenaggregate ein Starter (30) ist, dessen Starterwelle (25) mit einer Starter-Zugmittelscheibe (23) über ein Kupplungsmittel lösbar verbunden ist.
7. Zugmitteltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine schaltbare Magnetkupplung (26) als lösbares Kupplungsmittel vorgesehen ist.
8. Zugmitteltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Magnetkupplung (26) zusätzlich eine radiale oder axiale Verzahnung aufweist.
9. Zugmitteltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale oder axiale Verzahnung angeschrägte Zahnflanken aufweist, die der automatischen Trennung der abgeschalteten Magnetkupp- lung (6) dienen.
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