WO2012083923A1 - Riementrieb mit schaltbarer übersetzung - Google Patents

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armature
magnetic brake
freewheels
crankshaft
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Lászlo MAN
Oswald Friedmann
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F16H3/48—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears
    • F16H3/52—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears
    • F16H3/54—Gearings having only two central gears, connected by orbital gears with single orbital gears or pairs of rigidly-connected orbital gears comprising orbital spur gears one of the central gears being internally toothed and the other externally toothed

Definitions

  • the invention relates to a belt drive of a drive train of a motor vehicle with a translation between a starter generator and an internal combustion engine switching planetary gear with a housing fixed by a Mag netbremse connectable ring gear, connected to a crankshaft of the internal combustion engine of the drive train web with planet gears arranged over the circumference and with a rotor of the starter generator and at least one auxiliary unit rotationally connected sun gear and two mutually switchable freewheels to control a torque direction between the rotor and the crankshaft.
  • Generic belt drives are known, for example, from German patent applications DE 199 417 705 A1, DE 10 2004 060 991 A1 and DE 10 2007 021 233 A1.
  • This is the object of a starter generator, which should ensure the generator function, the starting function of the internal combustion engine, a torque assist the engine (Boost function) and a stationary air conditioning by driving a trapped in the belt drive air compressor with a stationary engine, as effectively and with low power and to design a small space.
  • a transmission preferably a planetary gear is provided which provides two gear ratios, so that the required by the starter generator range of action is covered by a variation of the operating speeds of the starter generator.
  • the ratio of the planetary gear and, on the other hand, the direction of the moment flux between the rotor of the starter generator and the crankshaft of the internal combustion engine are to be controlled.
  • the control of the planetary gear is based on a selectively freely rotating or fixed to the housing by means of a magnetic brake ring gear and the control of the torque flow, a switching device in the form of two switchable freewheels.
  • the magnetic brake is formed from a rotationally fixed and axially displaceable relative to a motor housing arranged magnet housing with a toroidal coil, which is open while maintaining a clearance to a rotatably connected to the ring gear armature, for example by means of leaf springs and closed by applying a magnetic field to the toroidal coil.
  • the clearance can be damaged, for example, by wear.
  • the object of the invention is therefore an advantageous development of a belt drive with magnetic brake in particular for safe operation of the magnetic brake and a simplified operation of the freewheels.
  • the object is by a belt drive of a drive train of a motor vehicle with a translation between a starter generator and an internal combustion engine switching planetary gear with a housing fixed by a magnetic brake connectable ring gear, connected to a crankshaft of the internal combustion engine of the drive train web with planet gears arranged over the circumference and a rotatably connected to a rotor of the starter generator and at least one auxiliary sun gear and two mutually switchable freewheels to control a torque direction between the rotor and crankshaft, solved, the magnetic brake is amplified by a first actuator unit and the freewheels operated by a second actuator and the Actuators are actuated by means of lifting magnets with axially displaceable anchors.
  • the magnetic brake is associated with the first actuation unit which mechanically approximates the clearance between the magnet housing and the magnet armature, so that when the toroidal coil is energized, first a partial coupling and subsequently the complete coupling of the magnet housing to the magnet armature and the magnetic brake is securely closed.
  • a corresponding solenoid fixed to the housing is arranged on a motor housing of the internal combustion engine and pulls or pushes by means of the axially displaced as a result of energization of the solenoid coil of the armature, the magnet housing.
  • a corresponding axially displaced by magnetic force armature for switching the freewheels is provided.
  • a simultaneous energization of two solenoids by a controlling this control device off be closed.
  • two lifting magnets may be mechanically arranged so that a lifting movement of one armature locks the lifting movement of the other armature.
  • the first operating unit displaced by means of a stroke of an armature housing fixed in the direction of rotation and axially displaceable magnetic brake against the action of an axially effective energy storage at least over a partial circumference against an armature plate of the magnetic brake by means of a gag.
  • This gag is coupled for example by means of a stop on the armature and hooked into the magnet housing, so that this preferably by means of a pulling movement against the action of the axially effective E nergie shalls between the motor housing and the magnet housing, for example, distributed over the circumference leaf springs, the magnetic brake in keep unactuated state open and record the magnet housing rotatably and centered on the motor housing, can be moved axially.
  • a kinematically caused by the arrangement and direction of movement of the armature motion deflection may be provided between the armature and the toggle lever.
  • the second actuating unit is effected by means of a stroke of an armature, wherein a cable is effectively connected to the armature, which displaces a clamping body receiving clamping body cage for displacement of the clamping body on opposite clamping ramps of an inner star of the freewheels. Due to the displacement of the clamping body on the oppositely directed clamping ramps, the freewheels thus formed, which are effectively arranged between the sun gear and the bridge, depending on the set ratio switch the torque flow, To produce a kinematically caused by the arrangement and direction of movement of the armature motion deflection to the cable can be provided between the armature and the cable a lever.
  • a Doppelhubmagneten with a displaceable in two directions anchor wherein in a direction of movement, the first actuator unit and in the other direction of movement of the second actuator is actuated.
  • This Doppelhubmagnet can be arranged by means of a holder on a motor housing of the internal combustion engine radially outside of the magnetic brake, so that the armature in the immediate vicinity of the magnet housing be provided and thus the bridging of an actuating path, for example by means of a gag short and can be performed with high accuracy.
  • an armature acted upon by a stop of the armature is arranged on the armature for each actuation unit, which kinematically deflects the axial movement of the armature such that an actuation direction for the axial end is provided on the reversing levers on the output side Actuation of the magnet housing and a direction substantially perpendicular to a rotation axis of the sun gear pulling direction for the cable is present.
  • the reversing levers can be received and supported rotatably in bearings which are issued from the holder and which are formed by sheet metal abutments and formations. Due to the one-piece design of holders and bearings made of sheet metal in conjunction with the Doppelhubmagneten a particularly reliable and cost-effective design of the actuators possible.
  • the lever are applied in the opposite direction to the attacks of the anchor, so that in each direction of movement only one operating unit is actuated and the other not by the Stop is relocated.
  • the lever are each biased by an energy storage against the bearings or the holder.
  • the reversing levers are biased in both directions of movement in a basic position against stops fixed to the housing, wherein depending on the direction of movement in each case a lever is loaded by the armature and the other lever remains at displacement of the armature in the basic position.
  • the reversing lever are biased in a respective opposite direction of movement of the armature backlash against the cable or the toggle.
  • FIG. 1 shows a belt drive shown schematically
  • FIG. 2 shows the belt drive of FIG. 1 in a schematically represented view
  • Figure 3 is a view of a structural design of the gear / actuator unit FIG. 2,
  • Figure 8 shows a holder for mounting the Doppelhubmagneten and recording the
  • Figure 9 shows a lever in 3D view.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of the drive train 1 of a motor vehicle with the internal combustion engine 2, the belt drive 3, the friction clutch 4, the transmission 5 and the drive wheel. 6
  • the internal combustion engine drives with its crankshaft 8 both the transmission 5, which can be designed as a manual transmission, automated manual transmission, dual-clutch transmission and the like, as well as the belt drive 3.
  • the belt drive 3 contains the starter generator 7 whose rotor 9 rotationally, for example coaxially or by means - not shown - pulleys and belts with the crankshaft 8 of the internal combustion engine by means of the opposite effective and by means of the lever actuator not shown, switching device according to the invention in the form of freewheels 10, 11th is provided connectable.
  • the first freewheel 10 switches the torque flow from the crankshaft 8 to the rotor 9 and locks in the reverse direction, while the second freewheel 11, the torque flow from the rotor 9 to the crankshaft 8 unlocks and locks in the reverse direction.
  • the freewheels 10, 11 are switched alternatively.
  • the planetary gear 12 is further connected, the ring gear 13 by means of the magnetic brake 14 fixed to the housing, for example, with the motor housing 21 of the engine 2 can be connected.
  • the sun gear 15 is rotationally connected to the rotor 9.
  • the intermeshing between the ring gear 13 and sun 15 planet gears 16 are received on the web 17.
  • the web 17 is rotationally connected to the crankshaft 8.
  • at least one auxiliary unit 18 is rotationally connected to the rotor 9, for example, integrated by means of a pulley in the belt of the belt drive 3.
  • the auxiliary unit 18 is formed by the air conditioning compressor 19, which is rotationally connected with or without fixed translation with the rotor 9.
  • crankshaft 8 the pulley damper 20 is associated with a rotational fit, which can be designed as a damper and / or damper.
  • FIG. 2 shows schematically the belt drive 3 in view with the crankshaft 8, the starter generator 7 with the rotating direction of the arrow rotor 9 and the tension rollers 22.
  • the belt 23 connects the components of the belt drive 3 rotationally, optionally further - not shown - in the belt drive 3 can be driven by a separate pulley or integrated into one of the listed components.
  • the not explicitly shown transmission / actuator unit 24 is seated with the planetary gear, the actuator units and a Doppelhubmagneten.
  • Figures 3 and 4 show the transmission / actuator unit 24 in 3D representation or in section with the disposed within the pulley 25 and on the crankshaft associated shaft portion 35 received planetary gear 12 and the Doppelhubmagneten 26, by means of the holder 27 radially outside the Magnetic brake 14 is attached to this adjacent to the arranged on the motor housing 21 base plate 36.
  • the Doppelhubmagnet 26 actuated by means of the displaceable in both directions armature 28, the actuator units 29, 30, which in turn actuate the magnetic housing 31 of the magnetic brake 14 and the cable 32.
  • the magnetic brake 14 is formed from the magnet housing 31, which is accommodated in a rotationally fixed and axially displaceable manner by means of the leaf springs 33 on the base plate 36 and which contains an annular coil 37, and the magnet armature 34.
  • a ventilation gap 38 is set between the magnet housing 31 and the armature 34 under the axial action of the leaf springs 33 distributed over the circumference, so that the magnet brake 14 is open and the ring gear 13 of the planetary gear 12 can rotate freely.
  • the ratio of the planetary gear 12 is not effective and connected to the sun gear 15 pulley 25 rotates at a ratio of 1: 1 with the shaft portion 35 and thus with the crankshaft 8 ( Figure 1).
  • the closed magnetic brake 14 has a housing fixed fixing of the ring gear 13 result, whereby a torque transmission between the sun gear 15 and shaft part 35 via planetary gears 16 and web 17 with a translation of, for example, 1: 3.
  • the first actuating unit 29 secures the function of the magnetic brake 14 even with increased air gap 38 by the magnetic housing 31 mechanically approximated over a partial circumference of the armature 34 by means of the knob 52 and thus a magnetic moment is increased at least to the extent that the magnet housing 31 is independent on the Magnetic armature 34 approaches and ultimately forms a frictional engagement with this sufficiently.
  • the second actuating unit 30 actuates the cable 32, which is connected to the armature 28 on the one hand and on the other hand with the sprag cage 39 for controlling the freewheels 10, 11.
  • the freewheels 10, 11 have common clamping body 40, which are shifted to the circuit of the freewheels 10, 11 of the sprag cage 39 on oppositely designed clamping ramps 41.
  • the second actuating unit 30 is actuated by a displacement of the armature 28 in the direction of movement necessary for actuating the first actuating unit 29 opposite direction of movement, so that a simultaneous switching of the clutches 10, 11 and the magnetic brake 14 is excluded.
  • FIG. 5 shows a detail of the gear / actuator unit 24 of Figures 3 and 4 in SD representation with detailed representation of Doppelhubmagneten 26, the holder 27 and the actuator units 29, 30. From the holder 27 are each two brackets 42, 43 issued each one a bearing 44, 45 and stops 46, 47 for the deflector 48, 49 and bushings 50, 51 for the cable 53 of the cable 32 and the knob 52 form.
  • the deflecting bars 48, 49 each have a fork 54, 55 for receiving nipples 56, 57 of the knob 52 and the rope 53 and the armature 28 of the Doppelhubmagneten 26 einabelnde, acted upon by stops 58, 59 forks 60, 61.
  • the forks 60, 61 are against each other at the stops 58, 59 applied, so that starting from the illustrated zero position in each of the two directions of movement of the armature 28 always only a fork 60, 61 and thus either the toggle 52 or the cable 53 by applying the corresponding deflection lever 48, 49 is pulled. Accordingly, either the magnetic housing 31 are displaced axially or a switched freewheel off and turned on the other freewheel.
  • the magnetic brake In the zero position shown, the magnetic brake is open and the freewheel connected, which allows rolling over the crankshaft 8 ( Figure 1) or the shaft portion 35 ( Figure 4) and therefore allows torque transmission from the crankshaft to the pulley 25.
  • Such a circuit is provided in the generator mode of the starter generator 7 ( Figure 1), when the rotational speeds of the crankshaft in the range of a speed range of the starter generator with good efficiency and on the other hand kl in the stand klatization by the air conditioning compressor are when the engine is shut down. In this case, the rotor of the starter generator or the pulley 25 rolls over the crankshaft or the shaft part 35 (FIG. 4).
  • FIG. 6 shows the gear / actuator unit 24 with closed magnetic brake 14.
  • the armature 28 is displaced out of the Doppelhubmagneten 26 and the stop 58 takes the fork 60 and rotates the lever 48 in the bearing 44, so that the fork 54, the knob 52nd put under train and the magnet housing 31 axially displaced in the direction of armature 34 ( Figure 4) and the magnetic brake 14 ( Figure 4) is closed.
  • Figure 7 shows the transmission / actuator unit 24 with open magnetic brake 14 and switched freewheel.
  • the armature 28 is displaced into the Doppelhubmagneten 26.
  • the stop 59 acts on the fork 61 axially, whereby the reversing lever 49 is rotated in the bearing 45 against the action of the energy storage 63 and the fork 55, the Sei! 53 of the cable pulls 32 under train, which disables the lack of train preselected freewheel and the direction reversal of the torque flow causing freewheel is switched.
  • the magnetic brake 14 remains forcibly opened, since the fork 54 is clamped by means of the tensioned between the fork 60 and the bracket 43 energy storage 62 against the stop 47.
  • This operating state can be provided for a boost operation in which the starter generator transmits torque to the rotating crankshaft to support the crankshaft and thus the drive of the internal combustion engine.
  • Figure 8 shows a 3D view of the holder 27 of Figures 3 and 4 for receiving the
  • the holder 27 is made of sheet metal and has openings 64 for receiving the holder on the base plate.
  • the bent tabs 65, 66 have openings 67 for mounting the Doppelhubmagneten and central openings 68 for the armature 28 ( Figures 3 to 7). From the tab 66, the bracket 42, 43 issued and the bearings 44, 45 bent to receive the lever 48, 49 of Figures 5 to 7.
  • FIG. 9 shows the deflection lever 48 of FIGS. 5 to 7 with the forks 54, 60.
  • the contact surface 69 opposite the stop 58 of FIG. 5 is convexly rounded in order to achieve a rolling movement with the latter, while the concave contact surface 70 with the slot 71 allows an insertion of the knob 52 ( Figure 4) and a rolling movement of the nipple.
  • the recess 73 for receiving the energy storage 62 of Figure 7 is provided. It is understood that the reversing lever 48 and the reversing lever 49 of Figures 5 to 7 can be performed as a common part, so that the described features of the reversing lever 48 can be applied to the lever 49.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Riementrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator und einer Brennkraftmaschine schaltenden Planetengetriebe mit einem gehäusefest mittels einer Magnetbremse verbindbaren Hohlrad, einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs verbundenen Steg mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern und einem mit einem Rotor des Startergenerators und zumindest einem Nebenaggregat drehschlüssig verbundenen Sonnenrad sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen, um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor und Kurbelwelle zu steuern. Um die Magnetbremse auch bei großem Lüftspalt sicher und die Freiläufe in einfacher Weise und koordiniert zur Magnetbremse betätigen zu können, wird die Magnetbremse von einer ersten Betätigungseinheit verstärkt und die Freiläufe werden von einer zweiten Betätigungseinheit betätigt, wobei die Betätigungseinheiten mittels Hubmagneten mit axial verlagerbaren Ankern betätigt werden.

Description

Riementrieb mit schaltbarer Übersetzung
Die Erfindung betrifft einen Riementrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator und einer Brennkraftmaschine schaltenden Planetengetriebe mit einem gehäusefest mittels einer Mag netbremse verbindbaren Hohlrad, einem mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine des Antriebsstrangs verbundenen Steg mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern und einem mit einem Rotor des Startergenerators und zumindest einem Nebenaggregat drehschlüssig verbundenen Sonnenrad sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen, um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor und Kurbelwelle zu steuern.
Gattungsgemäße Riementriebe sind beispielsweise aus den deutschen Patentanmeldungen DE 199 417 705 A1 , DE 10 2004 060 991 A1 und DE 10 2007 021 233 A1 bekannt. Diesen liegt die Aufgabe zugrunde, einen Startergenerator, der die Generatorfunktion, die Startfunktion der Brennkraftmaschine, eine Drehmomentunterstützung der Brennkraftmaschine (Boost- Funktion) sowie eine Standklimatisierung durch Antrieb eines in den Riementrieb eingeschlossenen Klimakompressors bei stillstehender Brennkraftmaschine sicherstellen soll, möglichst effektiv und mit geringer Leistung und geringem Bauraum auszulegen. Hierbei wird ein Getriebe, bevorzugt ein Planetengetriebe vorgesehen, das zwei Übersetzungsstufen vorsieht, so dass der von dem Startergenerator geforderte Wirkungsbereich durch eine Variation der Betriebsdrehzahlen des Startergenerators abgedeckt wird. Hierbei sind zum Einen die Übersetzung des Planetengetriebes und zum Anderen die Richtung des Momentenflusses zwischen dem Rotor des Startergenerators und der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu steuern. Der Steuerung des Planetengetriebes wird ein wahlweise frei drehendes oder gehäusefest mittels einer Magnetbremse verbundenes Hohlrad und der Steuerung des Momentenflusses eine Schalteinrichtung in Form von zwei schaltbaren Freiläufen zugrundegelegt.
Die Magnetbremse ist dabei aus einem drehfest und axial verlagerbar gegenüber einem Motorgehäuse angeordneten Magnetgehäuse mit einer Ringspule gebildet, das unter Einhaltung eines Lüftspiels zu einem drehfest mit dem Hohlrad verbundenen Magnetanker beispielsweise mittels Blattfedern geöffnet ist und durch Anlegen eines Magnetfelds an die Ringspule geschlossen wird. Hierbei kann sich das Lüftspiel beispielsweise durch Verschleiß ver-
BESTÄTIGUNGSKOPIE größern, so dass das in der Ringspule unter notwendigerweise vorgegebenen konstruktiven Vorgaben induzierte Magnetfeld gegebenenfalls nicht mehr ausreicht, um ein sicheres Schließen der Magnetbremse zu garantieren. Weiterhin muss für die Schaltung der Freiläufe eine Möglichkeit vorgesehen werden.
Aufgabe der Erfindung ist daher eine vorteilhafte Weiterbildung eines Riementriebs mit Magnetbremse insbesondere zur sicheren Betätigung der Magnetbremse und einer vereinfachten Betätigung der Freiläufe.
Die Aufgabe wird durch einen Riementrieb eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator und einer Brenn kraftmaschine schaltenden Planetengetriebe mit einem gehäusefest mittels einer Magnetbremse verbindbaren Hohlrad, einem mit einer Kurbelwelle der Brenn kraftmaschine des Antriebsstrangs verbundenen Steg mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern und einem mit einem Rotor des Startergenerators und zumindest einem Nebenaggregat drehschlüssig verbundenen Sonnenrad sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen, um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor und Kurbelwelle zu steuern, gelöst, wobei die Magnetbremse von einer ersten Betätigungseinheit verstärkt wird und die Freiläufe von einer zweiten Betätigungseinheit betätigt und die Betätigungseinheiten mittels Hubmagneten mit axial verlagerbaren Ankern betätigt werden.
Der Magnetbremse wird erfindungsgemäß die erste Betätigungseinheit zugeordnet, die zumindest über einen Teilumfang mechanisch das Lüftspiel zwischen Magnetgehäuse und Magnetanker annähert, so dass bei Bestromung der Ringspule zuerst eine Teilankoppelung und nachfolgend die vollständige Ankoppelung des Magnetgehäuses an den Magnetanker erfolgt und die Magnetbremse sicher geschlossen wird. Hierbei ist ein entsprechender Hubmagnet gehäusefest an einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet und zieht oder schiebt mittels des axial infolge einer Bestromung der Magnetspule des Hubmagneten verlagerten Ankers das Magnetgehäuse. Weiterhin wird ein in entsprechender Weise axial durch Magnetkraft verlagerter Anker zur Schaltung der Freiläufe vorgesehen. Hierbei ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, eine gleichzeitige Betätigung der Betätigungseinheiten durch die Verlagerung der Anker zu verhindern, um Schaltungen zu vermeiden, die im Riementrieb nicht vorgesehen sind, beziehungsweise dem Planetengetriebe, dem Startergenerator oder anderen Bauteilen des Riementriebs schaden könnten. Hierzu kann beispielsweise eine gleichzeitige Bestromung zweier Hubmagneten durch ein diese steuerndes Steuergerät aus- geschlossen sein. Alternativ oder zusätzlich können zwei Hubmagnete mechanisch so angeordnet sein, dass eine Hubbewegung eines Ankers die Hubbewegung des anderen Ankers verriegelt.
Die erste Betätigungseinheit verlagert mittels eines Hubs eines Ankers das in Drehrichtung gehäusefest und axial verlagerbare Magnetgehäuse der Magnetbremse entgegen der Wirkung eines axial wirksamen Energiespeichers zumindest über einen Teilumfang gegen eine Ankerplatte der Magnetbremse mittels eines Knebels. Dieser Knebel ist beispielsweise mittels eines Anschlags an dem Anker gekoppelt und in das Magnetgehäuse eingehängt, so dass dieses bevorzugt mittels einer Zugbewegung entgegen der Wirkung des axial wirksamen E- nergiespeichers zwischen Motorgehäuse und dem Magnetgehäuse, beispielsweise über den Umfang verteilte Blattfedern, die die Magnetbremse im nicht betätigten Zustand offen halten und das Magnetgehäuse drehfest und zentriert am Motorgehäuse aufnehmen, axial verlagert werden kann. Zur Hersteilung einer kinematisch durch die Anordnung und Bewegungsrichtung des Ankers bedingten Bewegungsumlenkung kann zwischen dem Anker und dem Knebel ein Umlenkhebel vorgesehen sein.
Die zweite Betätigungseinheit wird mittels eines Hubs eines Ankers bewirkt, wobei mit dem Anker ein Seilzug wirksam verbunden ist, der einen Klemmkörper aufnehmenden Klemmkörperkäfig zur Verlagerung der Klemmkörper auf gegenläufigen Klemmrampen eines Innensterns der Freiläufe verlagert. Durch die Verlagerung der Klemmkörper auf den entgegengerichteten Klemmrampen schalten die hierdurch gebildeten Freiläufe, die zwischen dem Sonnenrad und dem Steg wirksam angeordnet sind, abhängig von der eingestellten Übersetzung den Drehmomentfluss, Zur Herstellung einer kinematisch durch die Anordnung und Bewegungsrichtung des Ankers bedingten Bewegungsumlenkung zum Seilzug kann zwischen dem Anker und dem Seilzug ein Umlenkhebel vorgesehen sein.
Gemäß einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiei können zusätzlich Kosten und Bauraum gespart werden sowie eine einfache, ausschließlich wechselseitige Betätigung der Betätigungseinheiten vorgesehen werden, indem beide Hubmagneten in einem Doppelhubmagneten mit einem in zwei Bewegungsrichtungen verlagerbaren Anker vorgesehen sind, wobei in eine Bewegungsrichtung die erste Betätigungseinheit und in die andere Bewegungsrichtung die zweite Betätigungseinheit betätigt wird. Dieser Doppelhubmagnet kann mittels eines Halters an einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine radial außerhalb der Magnetbremse angeordnet sein, so dass der Anker in unmittelbarer Nähe des Magnetgehäuses vorgesehen werden und damit die Überbrückung eines Betätigungswegs beispielsweise mittels eines Knebels kurz und mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann.
Um mittels eines einzigen Ankers eine Betätigung beider Betätigungseinheiten vorsehen zu können, ist an dem Anker für jede Betätigungseinheit jeweils ein von einem Anschlag des Ankers beaufschlagter Umlenkhebel angeordnet, der die axiale Bewegung des Ankers kinematisch so umlenkt, dass an den Umlenkhebeln ausgangsseitig eine Betätigungsrichtung zur axialen Betätigung des Magnetgehäuses und eine im Wesentliche zu einer Rotationsachse des Sonnenrads senkrechte Zugrichtung für den Seilzug vorliegt. Zur Einstellung der Wirkrichtung können die Umlenkhebel in aus dem Halter ausgestellten und durch Blechabkan- tungen und Anformungen ausgebildeten Lagern verdrehbar aufgenommen und gelagert sein. Durch die einteilige Ausführung von Halter und Lagern aus Blech ist in Verbindung mit dem Doppelhubmagneten eine besonders zuverlässige und kostengünstige Ausführung der Betätigungseinheiten möglich.
Zur Verhinderung einer gleichzeitigen Betätigung beider Betätigungseinheiten, also einer Umschaltung der Freiläufe und einem Schließen oder Öffnen der Magnetbremse sind die Umlenkhebel in entgegengesetzte Richtung an den Anschlägen des Ankers angelegt, so dass in jede Bewegungsrichtung nur eine Betätigungseinheit betätigt wird und die jeweils andere nicht durch den Anschlag verlagert wird. Um bei entsprechender Verlagerung des Ankers die nicht belasteten Umlenkhebel von den Anschlägen zu beabstanden und in Kontakt zum Seilzug und dem Knebel zu halten, sind die Umlenkhebel mittels jeweils eines Energiespeichers gegen die Lager oder den Halter vorgespannt. Infolgedessen werden die Umlenkhebel in beide Bewegungsrichtungen in einer Grundstellung gegen gehäusefeste Anschläge vorgespannt, wobei abhängig von der Bewegungsrichtung jeweils ein Umlenkhebel von dem Anker belastet wird und der andere Umlenkhebel bei Verlagerung des Ankers in der Grundstellung verbleibt. Im nicht belastenden Zustand sind die Umlenkhebel dabei in eine jeweils entgegengesetzte Bewegungsrichtung des Ankers spielfrei gegenüber dem Seilzug beziehungsweise dem Knebel vorgespannt.
Die Erfindung wird anhand des in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 einen schematisch dargestellten Riementrieb,
Figur 2 den Riementrieb der Figur 1 in schematisch dargestellter Ansicht,
Figur 3 eine Ansicht einer konstruktiven Ausgestaltung der Getriebe-/Aktoreinheit der Figur 2,
Figur 4 die Getriebe-/Aktoreinheit der Figur 3 im Schnitt,
Figur 5 den Doppelhubmagneten und die Betätigungseinheiten der Figuren 3
und 4 in 3D-Darstellung,
Figur 6 den Doppelhubmagneten und die Betätigungseinheiten der Figuren 3
bis 5 bei betätigter erster Betätigungseinheit,
Figur 7 den Doppelhubmagneten und die Betätigungseinheiten der Figuren 3
bis 5 bei betätigter erster Betätigungseinheit,
Figur 8 einen Halter zur Befestigung des Doppelhubmagneten und Aufnahme der
Umlenkhebel in 3D-Ansicht
und
Figur 9 einen Umlenkhebel in 3D-Ansicht.
Die Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung den Antriebsstrang 1 eines Kraftfahrzeugs mit der Brennkraftmaschine 2, dem Riementrieb 3, der Reibungskupplung 4, dem Getriebe 5 und dem Antriebsrad 6.
Die Brennkraftmaschine treibt mit ihrer Kurbelwelle 8 sowohl das Getriebe 5, das als Schaltgetriebe, automatisiertes Schaltgetriebe, Doppelkupplungsgetriebe und dergleichen ausgebildet sein kann, als auch den Riementrieb 3 an. Der Riementrieb 3 enthält den Startergenerator 7 dessen Rotor 9 drehschlüssig, beispielsweise koaxial oder mittels - nicht dargestellter - Riemenscheiben und Riemen mit der Kurbellwelle 8 der Brennkraftmaschine mittels der entgegengesetzt wirksam und mittels des nicht dargestellten, erfindungsgemäßen Hebelaktors geschalteten Schalteinrichtung in Form der Freiläufe 10, 11 verbindbar vorgesehen ist. Der erste Freilauf 10 schaltet dabei den Drehmomentfluss von der Kurbelwelle 8 zum Rotor 9 und sperrt in umgekehrter Richtung, während der zweite Freilauf 11 den Drehmomentfluss vom Rotor 9 zur Kurbelwelle 8 freischaltet und in die umgekehrte Richtung sperrt. Die Freiläufe 10, 11 werden alternativ geschaltet. Zwischen dem Rotor 9 und der Kurbelwelle 8 ist im Weiteren das Planetengetriebe 12 geschaltet, dessen Hohlrad 13 mittels der Magnetbremse 14 gehäusefest, beispielsweise mit dem Motorgehäuse 21 der Brennkraftmaschine 2 verbunden werden kann. Das Sonnenrad 15 ist drehschlüssig mit dem Rotor 9 verbunden. Die zwischen Hohlrad 13 und Sonnenrad 15 kämmenden Planetenräder 16 sind an dem Steg 17 aufgenommen. Der Steg 17 ist drehschlüssig mit der Kurbelwelle 8 verbunden. Weiterhin ist mit dem Rotor 9 zumindest ein Nebenaggregat 18 drehschlüssig verbunden, beispielsweise mittels einer Riemenscheibe in den Riemen des Riementriebs 3 eingebunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Nebenaggregat 18 durch den Klimakompressor 19 gebildet, der ohne oder mit fester Übersetzung mit dem Rotor 9 drehschlüssig verbunden ist.
Der Kurbelwelle 8 ist der Riemenscheibendämpfer 20 drehschlüssig zugeordnet, der als Tilger und/oder Dämpfer ausgebildet sein kann.
Durch entsprechende Betätigung der Freiläufe 10, 11 und der Magnetbremse 14 mittels des nicht dargestellten, alle Betätigungsfunktionen steuernden Aktors in Form von Betätigungseinheiten werden entsprechende Betriebszu stände des Antriebsstrangs 1 gesteuert. Hierbei steuern die Magnetbremse 14 die Übersetzung des Planetengetriebes 12 und die Freiläufe die Drehmomentflüsse zwischen Rotor 9 und Kurbelwelle 8. Abhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 2 und des Startergenerators 7 ergeben sich mehrere vorteilhafte Be- triebszustände des Antriebsstrangs 1 , auf die in den nachfolgenden Figuren 5 bis 7 detailliert eingegangen wird. Bei Einstellung der Betriebszustände kommt der Magnetbremse 14 zur lastschaltenden Funktion des Planetengetriebes 12 eine entscheidende Funktion zu.
Die Figur 2 zeigt schematisch den Riementrieb 3 in Ansicht mit der Kurbelwelle 8, dem Startergenerator 7 mit dem in Pfeilrichtung drehenden Rotor 9 und den Spannrollen 22. Der Riemen 23 verbindet die Komponenten des Riementriebs 3 drehschlüssig, wobei gegebenenfalls weitere - nicht dargestellte - Nebenaggregate in den Riementrieb 3 von einer separaten Riemenscheibe angetrieben oder in eine der aufgeführten Komponenten integriert sein können. An der Kurbelwelle 8 sitzt die nicht explizit dargestellte Getriebe-/Aktoreinheit 24 mit dem Planetengetriebe, den Betätigungseinheiten und einem Doppelhubmagneten.
Die Figuren 3 und 4 zeigen die Getriebe-/Aktoreinheit 24 in 3D-Darstellung beziehungsweise im Schnitt mit dem innerhalb der Riemenscheibe 25 angeordneten und auf dem der Kurbelwelle zugeordneten Wellenteil 35 aufgenommenen Planetengetriebe 12 und dem Doppelhubmagneten 26, der mittels des Halters 27 radial außerhalb der Magnetbremse 14 zu dieser benachbart an der an dem Motorgehäuse 21 angeordneten Grundplatte 36 befestigt ist. Der Doppelhubmagnet 26 betätigt mittels des in beide Richtungen verlagerbaren Ankers 28 die Betätigungseinheiten 29, 30, die ihrerseits das Magnetgehäuse 31 der Magnetbremse 14 beziehungsweise den Seilzug 32 betätigen. Die Magnetbremse 14 ist aus dem drehfest und axial verlagerbar mittels der Blattfedern 33 an der Grundplatte 36 aufgenommenen Magnetgehäuse 31 , das eine Ringspule 37 enthält, und dem Magnetanker 34 gebildet. Bei nicht bestromter Ringspule ist zwischen dem Magnetgehäuse 31 und dem Magnetanker 34 unter axialer Einwirkung der über den Umfang verteilten Blattfedern 33 ein Lüftspalt 38 eingestellt, so dass die Magnetbremse 14 geöffnet ist und das Hohlrad 13 des Planetengetriebes 12 frei drehen kann. Infolgedessen ist die Übersetzung des Planetengetriebes 12 nicht wirksam und die mit dem Sonnenrad 15 verbundene Riemenscheibe 25 dreht mit einer Übersetzung von 1 :1 mit dem Wellenteil 35 und damit mit der Kurbelwelle 8 (Figur 1 ).
Wird die Ringspule 37 bestromt, wird ein auf den Magnetanker 34 wirkendes Magnetfeld induziert, die das Magnetgehäuse 31 unter gleichzeitiger Unterstützung durch die erste Betätigungseinheit 29 bei Bestromung des Doppeihubmagneten 26 und sich in eine erste Bewegungsrichtung verlagerndem Anker 28 entgegen der Wirkung der Blattfedern 33 auf den a- xial feststehenden Magnetanker 34 zubewegt und unter Aufbrauch des Lüftspalts 38 ein Schließen der Magnetbremse 14 unter Ausbildung eines Reibschlusses bewirkt. Die geschlossene Magnetbremse 14 hat eine gehäusefeste Festlegung des Hohlrads 13 zur Folge, wodurch eine Drehmomentübertragung zwischen Sonnenrad 15 und Wellenteil 35 über Planetenräder 16 und Steg 17 mit einer Übersetzung von beispielsweise 1 :3 erfolgt.
Die erste Betätigungseinheit 29 sichert die Funktion der Magnetbremse 14 auch bei vergrößertem Lüftspalt 38, indem das Magnetgehäuse 31 mechanisch über einen Teilumfang dem Magnetanker 34 mittels des Knebels 52 angenähert und damit ein magnetisches Moment zumindest soweit vergrößert wird, dass sich das Magnetgehäuse 31 selbstständig weiter dem Magnetanker 34 nähert und letztendlich einen Reibschluss mit diesem in ausreichendem Maße ausbildet.
Die zweite Betätigungseinheit 30 betätigt den Seilzug 32, der mit dem Anker 28 einerseits und andererseits mit dem Klemmkörperkäfig 39 zur Steuerung der Freiläufe 10, 11 verbunden ist. Die Freiläufe 10, 11 besitzen dabei gemeinsame Klemmkörper 40, die zur Schaltung der Freiläufe 10, 11 von dem Klemmkörperkäfig 39 auf gegensätzlich ausgebildete Klemmrampen 41 verlagert werden. Die zweite Betätigungseinheit 30 wird durch eine Verlagerung des Ankers 28 in der für die Betätigung der ersten Betätigungseinheit 29 notwendigen Bewegungsrichtung entgegengesetzten Bewegungsrichtung betätigt, so dass ein gleichzeitiges Schalten der Freiläufe 10, 11 und der Magnetbremse 14 ausgeschlossen ist. Figur 5 zeigt einen Detailausschnitt der Getriebe-/Aktoreinheit 24 der Figuren 3 und 4 in SD- Darstellung mit detaillierter Darstellung des Doppelhubmagneten 26, dem Halter 27 und den Betätigungseinheiten 29, 30. Aus dem Halter 27 sind jeweils zwei Bügel 42, 43 ausgestellt, die jeweils ein Lager 44, 45 und Anschläge 46, 47 für die Umlenkbügel 48, 49 sowie Durchführungen 50, 51 für das Seil 53 des Seilzugs 32 und den Knebel 52 bilden.
Die Umlenkbügel 48, 49 weisen jeweils eine Gabel 54, 55 zur Aufnahme von Nippeln 56, 57 des Knebels 52 beziehungsweise des Seils 53 und den Anker 28 des Doppelhubmagneten 26 eingabelnde, von Anschlägen 58, 59 beaufschlagte Gabeln 60, 61 auf. Die Gabeln 60, 61 sind gegeneinander an den Anschlägen 58, 59 angelegt, so dass ausgehend von der dargestellten Nulllage in jede der beiden Bewegungsrichtungen des Ankers 28 stets nur eine Gabel 60, 61 und damit entweder der Knebel 52 oder das Seil 53 durch Beaufschlagung des entsprechenden Umlenkhebels 48, 49 gezogen wird. Dementsprechend werden entweder das Magnetgehäuse 31 axial verlagert oder ein geschalteter Freilauf aus- und der andere Freilauf eingeschaltet.
In der gezeigten Nullstellung ist die Magnetbremse geöffnet und der Freilauf geschaltet, der ein Überrollen der Kurbelwelle 8 (Figur 1 ) beziehungsweise des Wellenteils 35 (Figur 4) ermöglicht und daher eine Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle auf die Riemenscheibe 25 ermöglicht. Eine derartige Beschaltung ist im Generatorbetrieb des Startergenerators 7 (Figur 1 ) vorgesehen, wenn die Drehzahlen der Kurbelwelle im Bereich eines Drehzahlbereichs des Startergenerators mit gutem Wirkungsgrad liegen und andererseits bei der Stand kl imatisierung durch den Klimakompressor liegen, wenn die Brennkraftmaschine stillgelegt ist. Hierbei überrollt der Rotor des Startergenerators beziehungsweise die Riemenscheibe 25 die Kurbelwelle beziehungsweise das Wellenteil 35 (Figur 4).
Figur 6 zeigt die Getriebe-/Aktoreinheit 24 mit geschlossener Magnetbremse 14. Hierzu ist der Anker 28 aus dem Doppelhubmagneten 26 herausverlagert und der Anschlag 58 nimmt die Gabel 60 mit und verdreht den Umlenkhebel 48 im Lager 44, so dass die Gabel 54 den Knebel 52 unter Zug setzt und das Magnetgehäuse 31 axial in Richtung Magnetanker 34 (Figur 4) verlagert und die Magnetbremse 14 (Figur 4) geschlossen wird.
Hierbei sperrt die mittels des sich zwischen dem Bügel 42 und der Gabel 61 verspannten Energiespeichers 63 gegen den Anschlag 46 verspannte Gabel 55 ein Mitdrehen des Umlenkhebels 49 und damit eine Auslenkung des Seils 53. Dieser Betriebszustand schaltet eine Übersetzung des Planetengetriebes 12 (Figur 4) bei nicht veränderter Schaltung des voreingestellten Freifaufs, so dass durch den über das Planetengetriebe 12 geänderten Drehmomentfluss ein Startbetrieb der Brennkraftmaschine durch den Startergenerator mit Untersetzung erfolgen kann. Beispielsweise wirft der Startergenerator mit 3:1 übersetzter Drehzahl die stehende Kurbelwelle in einem Impulsstart während des Schließens der Magnetkupplung an.
Figur 7 zeigt die Getriebe-/Aktoreinheit 24 mit offener Magnetbremse 14 und umgeschaltetem Freilauf. Hierzu wird der Anker 28 in den Doppelhubmagneten 26 hineinverlagert. Hierbei beaufschlagt der Anschlag 59 die Gabel 61 axial, wodurch der Umlenkhebel 49 im Lager 45 entgegen der Wirkung des Energiespeichers 63 verdreht wird und die Gabel 55 das Sei! 53 des Seilzugs 32 unter Zug setzt, wodurch der unter fehlendem Zug vorgewählte Freilauf deaktiviert und der eine Richtungsumkehr des Drehmomentflusses bewirkende Freilauf geschaltet wird. Die Magnetbremse 14 bleibt hierbei zwangsweise geöffnet, da die Gabel 54 mittels des zwischen der Gabel 60 und dem Bügel 43 verspannten Energiespeichers 62 gegen den Anschlag 47 verspannt wird.
Dieser Betriebszustand kann für einen Boostbetrieb vorgesehen werden, bei dem der Startergenerator auf die drehende Kurbelwelle Drehmoment zur Unterstützung der Kurbelwelle und damit des Antriebs der Brennkraftmaschine überträgt.
Figur 8 zeigte eine 3D-Ansicht des Halters 27 der Figuren 3 und 4 zur Aufnahme des
Doppelhubmagneten 26 an der Grundplatte 36. Der Halter 27 ist aus Blech hergestellt und weist Öffnungen 64 zur Aufnahme des Halters an der Grundplatte auf. Die abgekanteten Laschen 65, 66 weisen Öffnungen 67 zur Befestigung des Doppelhubmagneten und Zentralöffnungen 68 für den Anker 28 (Figuren 3 bis 7) auf. Aus der Lasche 66 sind die Bügel 42, 43 ausgestellt und die Lager 44, 45 zur Aufnahme der Umlenkhebel 48, 49 der Figuren 5 bis 7 abgekantet.
Figur 9 zeigt den Umlenkhebel 48 der Figuren 5 bis 7 mit den Gabeln 54, 60. Die Anlagefläche 69 gegenüber dem Anschlag 58 der Figur 5 ist konvex gerundet ausgebildet um eine abwälzende Bewegung mit diesem zu erzielen, während die konkav ausgebildete Anlagefiäche 70 mit dem Schlitz 71 eine Einführung des Knebels 52 (Figur 4) und eine abwälzende Bewegung dessen Nippels erlaubt. Zwischen den Lageraufnahmen 72 ist die Ausnehmung 73 zur Aufnahme des Energiespeichers 62 der Figur 7 vorgesehen. Es versteht sich, dass der Umlenkhebel 48 und der Umlenkhebel 49 der Figuren 5 bis 7 als Gleichteile ausgeführt werden können, so dass die beschriebenen Merkmale des Umlenkhebels 48 auch auf den Umlenkhebel 49 angewendet werden können.
Bezugszeichenliste
Antriebsstrang
Brennkraftmaschine
Riementrieb
Reibungskupplung
Getriebe
Antriebsrad
Startergenerator
Kurbelwelle
Rotor
Freilauf
Freilauf
Planetengetriebe
Hohlrad
Magnetbremse
Sonnenrad
Planetenrad
Steg
Nebenaggregat
Klimakompressor
Riemenscheibendämpfer
Motorgehäuse
Spannrolle
Riemen
Getriebe-/Aktoreinheit
Riemenscheibe
Doppelhubmagnet
Halter
Anker
Betätigungseinheit
Betätigungseinheit
Magnetgehäuse
Seilzug Blattfeder Magnetanker Wellenteil Grundplatte Ringspule Lüftspalt Klemmkörperkäfig Klemmkörper Klemmrampe Bügel
Bügel
Lager
Lager
Anschlag Anschlag Umlenkhebel Umlenkhebel Durchführung Durchführung Knebel
Seil
Gabel
Gabel
Nippel
Nippel
Anschlag Anschlag Gabel
Gabel
Energiespeicher Energiespeicher Öffnung
Lasche
Lasche
Öffnung Zentralöffnung Antagefläche Anlagefläche Schlitz
Lageraufnahme Ausnehmung

Claims

Patentansprüche
1. Riementrieb (3) eines Antriebsstrangs (1 ) eines Kraftfahrzeugs mit einem eine Übersetzung zwischen einem Startergenerator (7) und einer Brennkraftmaschine (2) schaltenden Planetengetriebe (12) mit einem gehäusefest mittels einer agnetbremse (14) verbindbaren Hohlrad (13), einem mit einer Kurbelwelle (8) der Brennkraftmaschine (2) des Antriebsstrangs (1 ) verbundenen Steg (17) mit über den Umfang angeordneten Planetenrädern (16) und einem mit einem Rotor (9) des Startergenerators (7) und zumindest einem Nebenaggregat (18) drehschlüssig verbundenen Sonnenrad (15) sowie zwei gegeneinander schaltbaren Freiläufen (10, 11 ), um eine Drehmomentrichtung zwischen Rotor (9) und Kurbelwelle (8) zu steuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetbremse (14) von einer ersten Betätigungseinheit (29) verstärkt wird und die Freiläufe (10, 11 ) von einer zweiten Betätigungsetnheit (30) betätigt und die Betätigungseinheiten (29, 30) mittels Hubmagneten mit axial verlagerbaren Ankern (28) betätigt werden.
2. Riementrieb (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine gleichzeitige Betätigung der Betätigungseinheiten (29, 30) ausgeschlossen ist.
3. Riementrieb (3) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hub eines Ankers (28) ein in Drehrichtung gehäusefest und axial verlagerbares Magnetgehäuse (31 ) der Magnetbremse (14) entgegen der Wirkung eines axial wirksamen Energiespeichers zumindest über einen Teilumfang gegen einen Magnetanker (34) der Magnetbremse (14) mittels eines Knebels (52) verlagert wird.
4. Riementrieb (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hub eines Ankers (28) einen Seilzug (32) betätigt, der einen Klemmkörper (40) aufnehmenden Klemmkörperkäfig (39) zur Verlagerung der Klemmkörper (40) auf gegenläufigen Klemmrampen (41 ) eines Innensterns der Freiläufe (10, 11) verlagert,
5. Riementrieb (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Hubmagneten in einem Doppelhubmagneten (26) mit einem in zwei Bewegungsrichtungen verlagerbaren Anker (28) vorgesehen sind, wobei in eine Bewegungsrichtung die erste Betätigungseinheit (29) und in die andere Bewegungsrichtung die zweite Betätigungseinheit (30) betätigt wird.
6. Riementrieb (3) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelhubmagnet (26) mittels eines Halters (27) an einem Motorgehäuse (21 ) oder einer an diesem aufgenommenen Grundplatte (36) der Brennkraftmaschine (2) radial außerhalb der Magnetbremse (14) angeordnet ist.
7. Riementrieb (3) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Anker (28) für jede Betätigungseinheit (29, 30) jeweils ein von einem Anschlag (58, 59) des Ankers (28) beaufschlagte Umlenkhebel (48, 49) angeordnet sind.
8. Riemenantrieb (3) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkhebel (48, 49) in aus dem Halter (27) ausgestellten und angeformten Lagern (44, 45) verdrehbar gelagert sind.
9. Riementrieb (3) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkhebel (48, 49) gegen den Halter (27) vorgespannt sind.
10. Riementrieb (3) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkhebel (48, 49) in eine jeweils entgegengesetzte Bewegungsrichtung des Ankers (28) den Seilzug (32) beziehungsweise den Knebel (52) mit einer Anlagekraft vorspannen.
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