WO2016019952A1 - Antriebsanordnung für ein kraftfahrzeug, umfassend eine starteranordnung mit zwei gängen - Google Patents

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Franz Kurth
Andreas Hofmann
Martin Laumann
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    • F16H3/66—Gearings having three or more central gears composed of a number of gear trains without drive passing from one train to another

Definitions

  • Drive arrangement for a motor vehicle comprising a starter arrangement with two gears
  • the invention relates to a drive arrangement for a motor vehicle, comprising an internal combustion engine with at least one arranged on a crankshaft piston and a starter assembly, comprising an electric machine and a drive shaft connected thereto planetary gear, said planetary gear having a axially engageable by a first actuator starter pinion, which meshes in a meshed state with a ring gear arranged on the ring gear to allow starting of the internal combustion engine via the starter assembly.
  • DE 35 39 360 A1 discloses an electric starter for an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine has a motor shaft on which the starter gear, which is provided with a freewheel, can slide back and forth on helical grooves of this shaft, wherein the periphery of the sleeve of the outer cage of the freewheel is rotatable with an actuating element of said sleeve in rotation ,
  • the rotational speed of the motor shaft is greater than that of the drive member for rotating the sleeve, so that the starter gear shifts during rotation up to a conventional stop limiting its forward movement.
  • the actuator of the sleeve is disengaged, while the return of the starter gear is effected by means which connect the two parts of the freewheel with each other.
  • starters for motor vehicles with an internal combustion engine which usually comprise an electric motor for driving the internal combustion engine.
  • a large proportion of starters are used to reduce tion of the speed while increasing the torque on a meshing in the sprocket pinion a reduction gear between the pinion and the electric motor installed.
  • the pinion can be meshed by the operation of an electric actuator.
  • Planetary transmissions are typically used for these transmissions. These planetary gears consist essentially of a ring gear, a sun gear and several, for example three to six, Planetary wheels.
  • a disadvantage of the aforementioned prior art is that the starter is designed such that in each case a speed and thus a torque of the starter for driving the internal combustion engine can be realized.
  • the planetary gear has only a single translation, which is dependent on the cold start of the internal combustion engine, since during a cold start of the internal combustion engine, the greatest friction occurs, which must be overcome. task
  • the planetary gear has a second actuator, which realizes a circuit of the planetary gear between a first and second gear, the first gear being smaller than the second gear.
  • the ratio of the planetary gear is changed via the second actuator, so that two different translations and thus speeds can be realized.
  • the planetary gear has two gears, which are switchable in a simple manner via the second actuator. Due to the fact that the first ratio is higher than the second ratio, the first ratio is suitable, in particular for a cold start of the internal combustion engine. In the case of a cold start of the internal combustion engine, the friction due to a lack of lubrication and a missing operating temperature is higher than during a warm start of the internal combustion engine. For the Warm start the actuator, in particular by a control device, operated, so that the second ratio is realized with low torque and higher speed.
  • the second actuator like the first actuator, is preferably designed as an electrical actuator.
  • the planetary gear has a first and a second planetary gear set, which are rotatably mounted on a common planet carrier and mesh with each other.
  • the first planetary gear meshes radially between a ring gear and a first sun connected to the drive shaft.
  • the second planetary gear meshes with a second sun.
  • the ring gear and the second sun are selectively fixable via the second actuator to a housing to change the ratio of the planetary gear.
  • the planet carrier is rotatably connected to the starter pinion.
  • a different translation is achieved by the stationary definition of the ring gear than by the stationary determination of the second sun. If the ring gear is fixed by the second actuator, the second sun rotates. If the second sun is fixed by the second actuator, the ring gear rotates.
  • the actuator can fix only one of the two components stationary at a time.
  • the planet carrier serves as a power output of the planetary gear.
  • the invention includes the technical teaching that the second actuator fixed at a cold start of the internal combustion engine, the ring gear on the housing to realize a first translation of the planetary gear.
  • the first ratio which is greater than the second ratio for a cold start of the internal combustion engine is suitable.
  • the planetary carrier and the second sun are optionally fixable via the second actuator to a housing to change the ratio of the planetary gear.
  • the ring gear is rotatably connected to the starter pinion and thus serves as a power output of the planetary gear.
  • the second actuator sets either the ring gear or the planetary carrier stationary on the housing to realize a first translation of the planetary gear.
  • the second actuator fixedly fixes the second sun to the housing in order to realize a second transmission of the planetary gear.
  • FIG. 1 shows a schematic representation to illustrate the structure of a drive arrangement according to the invention according to a first exemplary embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation for illustrating the structure of a drive arrangement according to the invention according to a second embodiment.
  • the drive arrangement according to the invention for a motor vehicle has an internal combustion engine 1 with two pistons 3a, 3b arranged on a crankshaft 2 and a starter arrangement 4.
  • the starter assembly 4 comprises an electric machine 5 and a planetary gear 6 connected thereto via a drive shaft 10.
  • the planetary gear 6 has one of a first actuator 7a axially
  • the Planetengetnebe 6 has a first and a second planetary set 1 1 a, 1 1 b, which are rotatably mounted on a common planet carrier 12 and mesh with each other.
  • the planet carrier 12 is rotatably connected to the starter pinion 8.
  • the first planetary gear set 1 1 a meshes radially between a ring gear 13 and a first sun 14 a connected to the drive shaft 10.
  • the second planetary set 1 1 b meshes with a second sun 14b.
  • the ring gear 13 and the second sun 14b are optionally fixed via the second actuator 7b to a housing 15a to change the ratio of the planetary gear 6.
  • the ring gear 13 fixedly fixed to the housing 15a to realize a first translation of the planetary gear 6.
  • the second sun 14 b is stationary fixed to the housing 15 a in order to realize a second ratio of the planetary gear 1.
  • the first translation is smaller than the second translation.
  • the ring gear 13 rotatably connected to the starter pinion 8.
  • the planet carrier 12 and the second sun 14b are optionally fixed to a housing 15b via the second actuator 7b in order to change the ratio of the planetary gear 6.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3a) und einer Starteranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) sowie ein über eine Antriebswelle (10) damit verbundenes Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) einen von einem ersten Aktuator (7a) axial einspurbaren Starterritzel (8) aufweist, dasin einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle (2) angeordneten Zahnkranz (9) kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine (1) über die Starteranordnung (4) zu ermöglichen. Erfindungsgemäß weist das Planetengetriebe (6) einen zweiten Aktuator (7b) auf, de reine Schaltung des Planetengetriebes (6) zwischen einer ersten und zweite Übersetzung realisiert, wobei die erste Übersetzung kleiner ist als die zweite Übersetzung.

Description

Titel
Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Starteranordnung mit zwei Gängen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem an einer Kurbelwelle angeordneten Kolben und einer Starteranordnung, umfassend eine elektrische Maschine sowie ein über eine Antriebswelle damit verbundenes Planetengetriebe, wobei das Planetengetriebe einen von einem ersten Aktuator axial einspurbaren Starterritzel aufweist, der in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle angeordneten Zahnkranz kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine über die Starteranordnung zu ermöglichen.
Gebiet der Erfindung
Aus der DE 35 39 360 A1 geht ein elektrischer Anlasser für eine Verbrennungskraftmaschine hervor. Die Verbrennungskraftmaschine weist eine Motorwelle auf, auf der das Anlassergetriebe, das mit einem Freilauf versehen ist, auf schraubenfoermigen Nuten dieser Welle hin- und hergleiten kann, wobei der Umfang der Hülse des äußeren Käfigs des Freilaufs mit einem Betätigungselement der besagten Hülse in Drehung versetzbar ist. Bei einer Inbetriebnahme ist die Drehgeschwindigkeit der Motorwelle größer als diejenige des Antriebsorgans zum Drehen der Hülse, so dass das Anlassergetriebe sich beim Drehen bis an einen herkömmlichen Anschlag verschiebt, der seine Vorwärtsbewegung begrenzt. Das Betätigungsorgan der Hülse wird entkuppelt, während der Rücklauf des Anlassergetriebes durch Mittel bewirkt wird, die die beiden Teile des Freilaufs miteinander verbinden. Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik sind Anlasser für Kraftfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine bekannt, die in der Regel einen Elektromotor zum Antreiben der Brennkraftmaschine umfassen. Bei einem Großteil der Anlasser wird zur Verringe- rung der Drehzahl bei gleichzeitiger Erhöhung des Drehmoments an einem in den Zahnkranz einspurenden Ritzel ein Untersetzungsgetriebe zwischen Ritzel und Elektromotor eingebaut. Das Ritzel kann durch die Betätigung eines elektrischen Aktuator eingespurt werden. Für diese Getriebe werden typischerweise Planetengetriebe ein- gesetzt. Diese Planetengetriebe bestehen im Wesentlichen aus einem Hohlrad, einem Sonnenrad und mehreren, zum Beispiel drei bis sechs, Planentenrädern.
Nachteilig an dem zuvor genannten Stand der Technik ist, dass der Anlasser derart ausgelegt ist, dass jeweils eine Drehzahl und somit ein Drehmoment von dem Anlas- ser zum Antreiben der Brennkraftmaschine realisierbar ist. Somit weist das Planetengetriebe lediglich eine einzige Übersetzung auf, die von dem Kaltstart der Brennkraftmaschine abhängig ist, da bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die größte Reibung auftritt, die es zu überwinden gilt. Aufgabenstellung
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Antriebsanordnung mit einer Starteranordnung zu schaffen, die zwei unterschiedliche Drehzahlen und somit zwei unterschiedliche Drehmomente erzeugt sowie kompaktbauend und gewichtsop- timiert ist, um einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen.
Erfindungsgemäße Lösung
Erfindungsgemäß weist das Planetengetriebe einen zweiten Aktuator auf, der eine Schaltung des Planetengetriebes zwischen einer ersten und zweite Übersetzung realisiert, wobei die erste Übersetzung kleiner ist als die zweite Übersetzung. Mit anderen Worten wird über den zweiten Aktuator die Übersetzung des Planetengetriebes verändert, so dass zwei unterschiedliche Übersetzungen und somit Drehzahlen realisierbar sind. Mithin weist das Planetengetriebe zwei Gänge auf, die auf einfache Art und weise über den zweiten Aktuator schaltbar sind. Dadurch, dass die erste Übersetzung höher ist als die zweite Übersetzung, eignet sich die erste Übersetzung, insbesondere für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine. Bei einem Kaltstart der Brenn kraftmaschi- ne ist nämlich die Reibung aufgrund einer fehlenden Schmierung und einer fehlenden Betriebstemperatur höher als bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine. Für den Warmstart wird der Aktuator, insbesondere von einer Steuerungseinrichtung, betätigt, so dass die zweite Übersetzung mit geringem Drehmoment und höherer Drehzahl realisiert ist. Der zweite Aktuator ist ebenso wie der erste Aktuator vorzugsweise als elektrischer Aktuator ausgebildet.
Vorzugsweise weist das Planetengetriebe einen ersten und einen zweiten Planetensatz auf, die auf einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagert sind und miteinander kämmen. Dabei kämmt der erste Planetensatz radial zwischen einem Hohlrad und einem mit der Antriebswelle verbundenen ersten Sonne. Darüber hinaus kämmt der zweite Planetensatz mit einer zweiten Sonne.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Hohlrad und die zweite Sonne wahlweise über den zweiten Aktuator stationär an einem Gehäuse festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes zu ändern. Dabei ist der Planetenträger drehfest mit dem Starterritzel verbunden. Somit wird durch die stationäre Festlegung des Hohlrades eine andere Übersetzung erzielt als durch die stationäre Festlegung der zweiten Sonne. Sofern das Hohlrad durch den zweiten Aktuator festgelegt wird, rotiert die zweite Sonne. Sofern die zweite Sonne durch den zweiten Aktuator festgelegt wird, rotiert das Hohlrad. Der Aktuator kann jeweils nur eins der beiden Bauteile stationär festlegen. Der Planetenträger dient als Leistungsausgang des Planetengetriebes.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der zweite Aktuator bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine das Hohlrad stationär an dem Gehäuse festlegt, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren. Wie schon weiter oben erwähnt eignet sich die erste Übersetzung, welche größer ist als die zweite Übersetzung für einen Kaltstart der Brennkraftmaschine. Ferner legt der zweite Aktuator bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine die zweite Sonne stationär an dem Gehäuse fest, um eine zweite, geringere Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Planetenträger und die zweite Sonne wahlweise über den zweiten Aktuator stationär an einem Gehäuse festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes zu ändern. Dabei ist das Hohlrad drehfest mit dem Starterritzel verbunden und dient somit als Leistungsausgang des Planetengetriebes. Bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine legt der zweite Aktuator entweder das Hohlrad oder den Planetenträger stationär an dem Gehäuse fest, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren. Darüber hinaus legt bei einem Warm- start der Brennkraftmaschine der zweite Aktuator die zweite Sonne stationär an dem Gehäuse fest, um eine zweite Übersetzung des Planetengetriebes zu realisieren.
Kurzbeschreibung der Zeichnung Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus ei- ner erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem ersten Aus- führungsbeispiel, und
Figur 2 eine schematische Darstellung zur Veranschaulichung des Aufbaus einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
Nach Figur 1 weist die erfindungsgemäße Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug eine Brennkraftmaschine 1 mit zwei an einer Kurbelwelle 2 angeordnete Kolben 3a, 3b und eine Starteranordnung 4 auf. Die Starteranordnung 4 umfasst eine elektrische Maschine 5 sowie ein über eine Antriebswelle 10 damit verbundenes Planetengetriebe 6. Das Planetengetriebe 6 weist einen von einem ersten Aktuator 7a axial
einspurbaren Starterritzel 8 auf, der in einem eingespurten Zustand - der hier gepunk- tet angedeutet ist - mit einem an der Kurbelwelle 2 angeordneten Zahnkranz 9 kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine 1 über die Starteranordnung 4 zu ermöglichen. Das Planetengetnebe 6 weist dabei einen ersten und einen zweiten Planetensatz 1 1 a, 1 1 b auf, die auf einem gemeinsamen Planetenträger 12 drehbar gelagert sind und miteinander kämmen. Der Planetenträger 12 ist drehfest mit dem Starterritzel 8 verbunden. Ferner kämmt der erste Planetensatz 1 1 a radial zwischen einem Hohlrad 13 und einem mit der Antriebswelle 10 verbundenen ersten Sonne 14a. Der zweite Planetensatz 1 1 b kämmt mit einer zweiten Sonne 14b. Das Hohlrad 13 und die zweite Sonne 14b sind wahlweise über den zweiten Aktuator 7b stationär an einem Gehäuse 15a festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes 6 zu ändern. So wird bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 1 das Hohlrad 13 stationär an dem Gehäuse 15a festlegt, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes 6 zu realisieren. Bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine 1 wird die zweite Sonne 14b stationär an dem Gehäuse 15a festlegt, um eine zweite Übersetzung des Planetengetriebes 1 zu realisieren. Die erste Übersetzung ist kleiner als die zweite Übersetzung. Mithin sind durch die jeweilige stationäre Festlegung des Hohlrades 13 oder der zweiten Sonne 14b zwei Gänge realisierbar. Durch den zweiten Aktuator 7b kann die Drehzahl und somit auch das Drehmoment des Starterritzels 8 zwischen zwei Werten variiert werden.
Gemäß Figur 2 ist im Gegensatz zu Figur 1 das Hohlrad 13 drehfest mit dem Starterritzel 8 verbunden. Der Planetenträger 12 und die zweite Sonne 14b sind wahlweise über den zweiten Aktuator 7b stationär an einem Gehäuse 15b festlegbar, um die Übersetzung des Planetengetriebes 6 zu ändern.
Bezugszeichenliste
Brennkraftmaschine
Kurbelwelle
a, 3b Kolben
Starteranordnung
elektrische Maschine
Planetengetriebe
a, 7b Aktuator
Starterritzel
Zahnkranz
0 Antriebswelle
1 a, 1 1 b Planetensatz
2 Planetenträger
3 Hohlrad
4a, 14b Sonne
5a, 15b Gehäuse

Claims

Patentansprüche
1 . Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1 ) mit mindestens einem an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3a) und einer Starteranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) sowie ein über eine Antriebswelle (10) damit verbundenes Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) einen von einem ersten Aktuator (7a) axial einspurbaren Starterritzel (8) aufweist, das in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle (2) ange- ordneten Zahnkranz (9) kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine (1 ) über die Starteranordnung (4) zu ermöglichen, wobei das Planetengetriebe (6) einen zweiten Aktuator (7b) aufweist, der eine Schaltung des Planetengetriebes (6) zwischen einer ersten und zweiten Übersetzung realisiert, wobei ferner das Planetengetriebe (6) einen ersten und einen zweiten Planetensatz (1 1 a, 1 1 b) aufweist, die auf einem ge- meinsamen Planetenträger (12) drehbar gelagert sind und miteinander kämmen, wobei der erste Planetensatz (1 1 a) radial zwischen einem Hohlrad (13) und einem mit der Antriebswelle (10) verbundenen ersten Sonne (14a) kämmt, und wobei der zweite Planetensatz (1 1 b) mit einer zweiten Sonne (14b) kämmt,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) und die zweite Sonne (14b) wahl- weise über den zweiten Aktuator (7b) stationär an einem Gehäuse (15a) festlegbar sind, um die Übersetzung des Planetengetriebes (6) zu ändern.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (12) drehfest mit dem Starterrit- zel (8) verbunden ist.
3. Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1 ) mit mindestens einem an einer Kurbelwelle (2) angeordneten Kolben (3a) und einer Starteranordnung (4), umfassend eine elektrische Maschine (5) sowie ein über ei- ne Antriebswelle (10) damit verbundenes Planetengetriebe (6), wobei das Planetengetriebe (6) einen von einem ersten Aktuator (7a) axial einspurbaren Starterritzel (8) aufweist, das in einem eingespurten Zustand mit einem an der Kurbelwelle (2) ange- ordneten Zahnkranz (9) kämmt, um ein Anlassen der Brennkraftmaschine (1 ) über die Starteranordnung (4) zu ermöglichen, wobei das Planetengetriebe (6) einen zweiten Aktuator (7b) aufweist, der eine Schaltung des Planetengetriebes (6) zwischen einer ersten und zweiten Übersetzung realisiert, wobei ferner das Planetengetriebe (6) ei- nen ersten und einen zweiten Planetensatz (1 1 a, 1 1 b) aufweist, die auf einem gemeinsamen Planetenträger (12) drehbar gelagert sind und miteinander kämmen, wobei der erste Planetensatz (1 1 a) radial zwischen einem Hohlrad (13) und einem mit der Antriebswelle (10) verbundenen ersten Sonne (14a) kämmt, und wobei der zweite Planetensatz (1 1 b) mit einer zweiten Sonne (14b) kämmt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (12) und die zweite Sonne (14b) wahlweise über den zweiten Aktuator (7b) stationär an einem Gehäuse (15b) festlegbar sind, um die Übersetzung des Planetengetriebes (6) zu ändern.
4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (13) drehfest mit dem Starterritzel (8) verbunden ist.
5. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktuator (7b) bei einem Kaltstart der
Brennkraftmaschine (1 ) entweder das Hohlrad (13) oder den Planetenträger (12) stationär an dem Gehäuse (15a, 15b) festlegt, um eine erste Übersetzung des Planetengetriebes (6) zu realisieren.
6. Verfahren zum Betreiben einer Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 - 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktuator (7b) bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine (1 ) die zweite Sonne (14b) stationär an dem Gehäuse (15a, 15b) festlegt, um eine zweite Übersetzung des Planetengetriebes (1 ) zu realisieren.
PCT/DE2015/200299 2014-08-04 2015-05-05 Antriebsanordnung für ein kraftfahrzeug, umfassend eine starteranordnung mit zwei gängen WO2016019952A1 (de)

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DE102014215283.6 2014-08-04
DE102014215283.6A DE102014215283B4 (de) 2014-08-04 2014-08-04 Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Starteranordnung mit zwei Gängen

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