WO2021008830A1

WO2021008830A1 - Riemenscheibenanordnung

Info

Publication number: WO2021008830A1
Application number: PCT/EP2020/067576
Authority: WO
Inventors: Alfred Rehr; Christian Glück
Original assignee: Audi Ag
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2020-06-24
Publication date: 2021-01-21
Also published as: DE102019210502B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung mit einer Elektromaschine (RSG) mit einer Elektromaschinen-Welle (1), die über einen Brenn-kraftmaschinen-Riementrieb (R_BKM) mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (5) trieblich verbindbar ist, und über einen Aggregate-Riementrieb (R_mKK) mit einem Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor (mKK), trieblich verbindbar ist, wobei auf der Elektromaschinen-Welle (1) eine schaltbare Riemenscheibe (9), die Bestandteil des Brennkraftmaschinen-Riementriebs (R_BKM) ist, und eine drehfeste Riemenscheibe (11) angeordnet ist, die Bestandteil des Aggregate-Riementriebs (R_mKK) ist, wobei die schaltbare Riemenscheibe (9) über eine Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten (MB1, MB2, GB) momentenübertragend mit der Elektromaschinen-Welle (1) koppelbar oder davon entkoppelbar ist. Erfindungsgemäß erfolgt in einer ersten Motorbetriebsart (MB1) an der Kupplungseinrichtung eine Leistungsverzweigung, bei der ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment in einen Lastpfad (L1) von der Elektromaschinen-Welle (1) in Richtung Brennkraftmaschinen- Riementrieb (R_BKM) und in einen Lastpfad (L2) von der Elektromaschinen- Welle (1) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (R_mKK) aufgeteilt ist. In einer zweiten Motorbetriebsart (MB2) wird ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment ohne Leistungsverzweigung von der Elektromaschinen-Welle (1) in einem Lastpfad (L5) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (R_mKK) übertragen.

Description

Riemenscheibenanordnung

BESCHREIBUNG: Die Erfindung betrifft eine Riemenscheibenanordnung für ein Brennkraftma- schinen-Nebenaggregat, insbesondere ein mechanischer Klimakompressor, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Konventionelle Fahrzeuge verfügen über einen Antrieb für Nebenaggregate. Angetrieben von der Brennkraftmaschine werden unter anderem eine Elekt- romaschine und ein mechanischer Klimakompressor mit Leistung versorgt. Durch die Einführung von Start-Stopp- oder Hybrid-Systemen sowie durch einen„Segel“-Betrieb und dergleichen wird die Brennkraftmaschinen-Laufzeit und damit die Verfügbarkeit vom mechanischen Klimakompressor stark re- duziert. Bei einem Klimatisierungsbedarf kommt es daher zu einem soge nannten „Start-Stopp-Veto“. In diesem Fall muss die Brennkraftmaschine laufen oder gestartet werden, obwohl keine Anforderung zum Fahrzeug- Vortrieb vorliegt. Ein Motorstart alleine aufgrund eines Klimatisierungsbedar fes beeinträchtigt die Energiebilanz im Gesamtfahrzeug. Eine Alternative be- steht darin, anstelle eines mechanischen Klimakompressors einen elektrisch angetriebenen Klimakompressor bereitzustellen. Dieser hat jedoch gegen über dem mechanisch angetriebenen Klimakompressor deutliche Nachteile im Hinblick auf Beschaffungskosten, Bauteilgewicht sowie Bauraumbedarf. Eine gattungsgemäße Riemenscheibenanordnung weist eine Elektromaschi- ne mit einer Elektromaschinen-Welle auf, auf der eine über eine Kupplungs einrichtung schaltbare Riemenscheibe und eine drehfeste Riemenscheibe angeordnet sind. Die schaltbare Riemenscheibe ist über einen Brennkraft- maschinen-Riementrieb mit einer Brennkraftmaschinen-Welle trieblich ver- bindbar. Zudem ist die drehfeste Riemenscheibe über einen Aggregate- Riementrieb mit einer Aggregate-Welle trieblich verbindbar. In einer erste Motorbetriebsart treibt die Elektromaschine über ihre Elektromaschinen- Welle und über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb in einer ersten An triebsdrehrichtung auf die Brennkraftmaschine ab. In diesem Fall kann bei spielhaft ein Motorstart der Brennkraftmaschine erfolgen oder ein Boostbe- trieb erfolgen, bei dem die laufende Brennkraftmaschine mit einem zusätzli chen elektromotorischen Drehmoment unterstützt wird. Alternativ dazu kann in einer Generatorbetriebsart die Brennkraftmaschine über ihre Brennkraft- maschinen-Welle und den Brennkraftmaschinen-Riemenabtrieb in der ersten Antriebsdrehrichtung auf die Elektromaschine abtreiben. In diesem Fall kann die an der Elektromaschine angeschlossene Fahrzeugbatterie geladen wer den und zusätzlich auch der Klimakompressor angetrieben werden.

Die Elektromaschine kann außerdem in einer Zusatzbetriebsart arbeiten, das heißt einer zweiten Motorbetriebsart. In der zweiten Motorbetriebsart kann die Elektromaschine über ihre Elektromaschinen-Welle und den Aggregate- Riementrieb auf das Nebenaggregat abtreiben, und zwar bei stillgelegter Brennkraftmaschine, das heißt unabhängig von der Brennkraftmaschine auf das Nebenaggregat abtreiben.

Die Realisierung des obigen ersten Motorbetriebes, des zweiten Motorbe triebes und des Generatorbetriebes ist im Stand der Technik lediglich mit zusätzlichen Aktuatoren ermöglicht, die von einer externen Steuereinheit an gesteuert werden müssen. Die Bereitstellung solcher Aktuatoren ist daher steuerungstechnisch aufwändig sowie mit einem Bauteil- sowie Bauraumbe darf verbunden.

Aus der EP 1 454 043 B1 ist ein variabler Riemenhochtrieb für Nebenaggre gate bekannt. Aus der DE 197 54 872 A1 ist eine Riemenscheibe für Frei laufkupplungen mit zwei Riemen bekannt. Aus der DE 10 2013 108 839 A1 ist eine Riemenscheibenanordnung bekannt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Riemenscheibenanordnung für ein Brennkraftmaschinen-Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor, bereitzustellen, bei der im Vergleich zum Stand der Tech nik der steuerungstechnische Aufwand sowie der Bauraum- und Bauteilbe darf reduziert ist.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.

Erfindungsgemäß werden auf extern mittels elektronischer Steuergeräte an steuerbarer Aktuatoren verzichtet. Anstelle dessen weist gemäß dem kenn zeichnenden Teil des Anspruches 1 die Kupplungseinrichtung für die schalt bare Riemenscheibe eine Freilaufkupplung und eine Fliehkraftkupplung auf. Die Freilaufkupplung und die Fliehkraftkupplung öffnen oder sperren in den beiden Motorbetriebsarten sowie in der Generatorbetriebsart der Elektroma- schine selbsttätig, das heißt ohne Einwirkung von zum Beispiel elektrischer oder hydraulischer Fremdenergie. Auf diese Weise kann insbesondere bei stillstehender Brennkraftmaschine (das heißt bei stillstehender Brennkraft- maschinen-Welle) die Elektromaschine das Nebenaggregat, insbesondere ein mechanischer Klimakompressor, unabhängig von der Brennkraftmaschi ne antreiben.

In der ersten Motorbetriebsart kann die Freilaufkupplung drehmomenten- übertragend sperren und die Fliehkraftkupplung übertragungsfrei sein. In der Generatorbetriebsart kann die Freilaufkupplung übertragungsfrei sein und die Fliehkraftkupplung drehmomentenübertragend sperren. In der in der zweiten Motorbetriebsart kann sowohl die Freilaufkupplung als auch die Fliehkraft kupplung übertragungsfrei sind.

Vor diesem Flintergrund kann in einer technischen Umsetzung die drehmo- mentenübertragende Sperrfunktion der Freilaufkupplung in der ersten Motor betriebsart bei einer ersten Antriebsdrehrichtung der Elektromaschinen-Welle aktiviert sein. In der ersten Motorbetriebsart kann mit Hilfe der Elektroma schine entweder ein Motorstart erfolgen oder eine Boostfunktion bei laufen- der Brennkraftmaschine erfolgen. Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Freilaufkupplung kann dagegen beim Betrieb der Elektromaschine in einer zur ersten Anriebsdrehrichtung gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung aktiviert sein.

Die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Fliehkraftkupplung kann in der Generatorbetriebsart der Elektromaschine aktiviert sein. Im Gegensatz dazu kann deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb der Elekt romaschine in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung aktiviert sein.

Mit der obigen Ausführungsvariante kann die Elektromaschine in der zweiten Motorbetriebsart (das heißt Antrieb des Nebenaggregats bei stillgelegter Brennkraftmaschinen-Welle) in der zweiten Antriebsdrehrichtung drehen. In der zweiten Antriebsdrehrichtung sind sowohl in der Freilaufkupplung als auch in der Fliehkraftkupplung die Freilauffunktionen aktiviert, das heißt bei de Kupplungen übertragungsfrei. Die Elektromaschine kann daher das Ne benaggregat auch bei stillgelegter Brennkraftmaschine antreiben.

In einer konkreten Ausführungsvariante kann die schaltbare Riemenscheibe unter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung auf der Elektromaschinen- Welle angeordnet sein. Die Freilaufkupplung kann in gängiger Praxis eine Freilaufkupplung-Außenseite und eine Freilaufkupplung-Innenseite aufwei sen. Zwischen der Freilaufkupplung-Innenseite und der Freilaufkupplung- Außenseite sind verstellbare Klemmelemente angeordnet. Je nach Drehrich tung der Innenseite und der Außenseite können aufgrund einer Relativbewe gung die Klemmelemente in eine Klemmposition oder in eine Freigabepositi on verstellt werden.

Die Fliehkraftkupplung kann zumindest ein fliehkraftbeaufschlagbares Flieh kraftelement aufweisen. Das Fliehkraftelement kann bei Fliehkrafteinwirkung zwischen einer Ruheposition und einer Sperrposition verlagert werden. In der fliehkraftbeaufschlagten Sperrposition kann das Fliehkraftelement in Eingriff mit einer Gegenkontur der Elektromaschinen-Welle sein. Demgegenüber kann das Fliehkraftelement in seiner Ruheposition außer Eingriff mit der Ge genkontur der Elektromaschinen-Welle sein.

In einer bauraumgünstigen Ausführungsvariante können die drehfeste Rie menscheibe und die schaltbare Riemenscheibe axial zueinander unmittelbar benachbart auf der Elektromaschinen-Welle angeordnet sein. Im Hinblick auf eine bauraumgünstige Realisierung ist es bevorzugt, wenn die drehfeste Riemenscheibe einen radial inneren Bauraum bereitstellt. In dem Bauraum der drehfesten Riemenscheibe ist das Fliehkraftelement der Fliehkraftkupp lung positionierbar. Der radial innere Bauraum der drehfesten Riemenschei be kann auf der, der schaltbaren Riemenscheibe zugewandten Seite der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein. Im Hinblick auf einen möglichst großen Bauraum kann dieser zwischen einem radial äußeren Rillenkranz, einem radial inneren Nabenabschnitt und einem Verbindungsflansch der drehfesten Riemenscheibe ausgebildet sein. Der Verbindungsflansch verbin det den radial inneren Nabenabschnitt mit dem radial äußeren Rillenkranz. Bei dieser Geometrie der drehfesten Riemenscheibe kann die Gegenkontur, die mit dem Fliehkraftelement zusammenwirkt, bauraumgünstig unmittelbar am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe ausgebil det sein.

In einer konstruktiv einfachen Ausführungsvariante kann die Fliehkraftkupp lung eine Linearführung aufweisen, mittels der das Fliehkraftelement zwi schen seiner Ruheposition und seiner Sperrposition linear verstellbar ist. Zur Realisierung der Linearführung kann die schaltbare Riemenscheibe mit ei nem Tragring materialeinheitlich und einstückig axial verlängert sein. Der Tragring kann gegenüber der schaltbaren Rillenscheibe durchmesserredu ziert sein und in der Zusammenbaulage verschachtelt in den Bauraum der axial benachbarten drehfesten Riemenscheibe einragen. Im Tragring der schaltbaren Riemenscheibe kann zumindest ein radial ausgerichteter Füh rungskanal ausgebildet sein, in dem das Fliehkraftelement radial verstellbar geführt ist. In einer konstruktiv einfachen Weiterbildung kann der im Tragring der schalt baren Riemenscheibe ausgebildete Führungskanal axial stirnseitig offen sein. Im Zusammenbauzustand kann die axial offene Stirnseite des Füh rungskanals unmittelbar vom Verbindungsflansch der drehfesten Riemen scheibe geschlossen sein.

In der zweiten Motorbetriebsart treibt die Elektromaschine das Nebenaggre gat unabhängig von der (stillgelegten) Brennkraftmaschine an. In diesem Fall dreht somit die Elektromaschinen-Welle zusammen mit der darauf angeord neten drehfesten Riemenscheibe. Demgegenüber bleibt der Brennkraftma- schinen-Riementrieb mitsamt schaltbarer Riemenscheibe stillgelegt, so dass zwischen der schaltbaren (stillgelegten) Riemenscheibe und der mitdrehen den, drehfesten Riemenscheibe sowie Elektromaschinen-Welle eine Relativ- Drehbewegung erfolgt. In diesem Fall kann der Tragring der schaltbaren Riemenscheibe bevorzugt in Gleitanlage mit dem Außenumfang des Naben abschnittes sowie mit dem Verbindungsflansch der drehfesten Riemenschei be sein oder davon geringfügig beabstandet sein.

Im Hinblick auf eine einwandfreie Funktionsfähigkeit ist es bevorzugt, wenn das Fliehkraftelement mit einer Feder in seine radial innere Ruheposition federvorgespannt ist. In diesem Fall kann das Fliehkraftelement in seiner radial inneren (federvorgespannten) Ruheposition in Anlage mit einem, an der schaltbaren Riemenscheibe ausgebildeten Radialanschlag sein. Von da her kann das Fliehkraftelement in seiner radial inneren Ruheposition außer Gleitkontakt mit dem Nabenabschnitt der drehfesten Riemenscheibe sein.

Zwischen dem Tragring der schaltbaren Riemenscheibe und dem Innenum fang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe kann ein radialer Frei raum bereitgestellt sein. Bei einer Fliehkraftbeaufschlagung kann das Flieh kraftelement unter Aufbrauch dieses radialen Freiraums bis in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe ausgebil deten Gegenkontur kommen. Bauraumgünstig ist es, wenn die Feder in dem radialen Freiraum zwischen dem Tragring der schaltbaren Riemenscheibe und dem Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemenscheibe angeordnet ist. Der radiale Freiraum kann umlaufend durchgängig (das heißt unterbrechungsfrei) offen sein. In diesem Fall kann die Feder bevorzugt eine Ringfeder sein, die auf den Außenumfang des Tragringes der schaltbaren Riemenscheibe aufge spannt ist und/oder den Tragring-Außenumfang unterbrechungsfrei umzieht.

Im H inblick auf eine lagerichtige Positionierung der Ringfeder kann am Trag- ring-Außenumfang der schaltbaren Riemenscheibe eine umlaufende Feder rille ausgebildet sein, in der die Ringfeder angeordnet ist. Bei sehr großer Fliehkraftbelastung kann die Gefahr bestehen, dass die Ringfeder vom Trag- ring-Außenumfang nach radial außen abhebt. Vor diesem Flintergrund kann zusätzlich auch am Innenumfang des Rillenkranzes der drehfesten Riemen scheibe eine umlaufende (nach radial innen offene) Federrille ausgebildet sein, in der die vom Tragring-Innenumfang abhebende Ringfeder einfahrbar ist.

Unabhängig von dem oben dargelegten konkreten Aufbau der Riemenschei benanordnung ist ein allgemeiner Erfindungsaspekt allgemein auf eine schaltbaren Riemenscheibe gerichtet, die auf einer Antriebswelle (das heißt insbesondere der Elektromaschinen-Welle) angeordnet ist und über eine Kupplungseinrichtung momentenübertragend mit der Antriebswelle koppel bar ist oder davon entkoppelbar ist, und zwar in Abhängigkeit von unter schiedlichen Betriebsarten der Riemenscheibenanordnung. In einer ersten Betriebsart (insbesondere die oben erwähnte erste Motorbetriebsart) koppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle mit der schaltbaren Riemen scheibe derart, dass sich bei einer Antriebswellendrehung in einer ersten Antriebsdrehrichtung ein Lastpfad L1 von der Antriebswelle in Richtung auf die schaltbare Riemenscheibe bildet. In einer zweiten Betriebsart (das heißt insbesondere die Generatorbetriebsart) koppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle mit der schaltbaren Riemenscheibe derart, dass sich bei einer Antriebswellendrehung in der ersten Antriebsdrehrichtung ein gegenläufiger Lastpfad L3 von der schaltbaren Riemenscheibe in die Antriebswelle bildet. In einer dritten Betriebsart (das heißt insbesondere die zweite Motorbetriebs art) entkoppelt die Kupplungseinrichtung die Antriebswelle von der schaltba ren Riemenscheibe, so dass sich bei einer Antriebswellendrehung in einer gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung ein Lastpfad L5 ohne Leis- tungsverzweigung entlang der Antriebswelle bildet, und zwar unter kräftemä ßiger Entlastung bzw. Entkopplung der schaltbaren Riemenscheibe von der Antriebswelle.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefüg- ten Figuren beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 bis 3 jeweils Ansichten einer als Blockschaltdiagramm angedeuteten

Riemenscheibenanordnung in unterschiedlichen Betriebszu ständen;

Fig. 4 bis 7 in Schnittdarstellungen die Kupplungseinrichtung mit deaktivier ter Fliehkraftkupplung (Figuren 4 und 5) sowie mit aktivierter Fliehkraftkupplung (Figuren 6 und 7); und

Fig. 8 ein Federkraft-Drehzahl-Diagramm.

In der Fig. 1 weist eine Riemenscheibenanordnung eine Elektromaschine RSG auf, der über eine elektrische Versorgungsleitung mit einer Fahrzeug batterie 14 verbunden ist. Die Elektromaschine RSG ist mit einer Brenn kraftmaschine BKM eines Fahrzeugs sowie mit einem das Nebenaggregat bildenden mechanischen Klimakompressor mKK trieblich verbunden. Eine Elektromaschinen-Welle 1 der Elektromaschine RSG, eine Aggregate-Welle 3 des Klimakompressors mKK sowie eine Brennkraftmaschinen-Welle 5 sind zueinander achsparallel angeordnet sowie über einen Brennkraftmaschinen- Riementrieb RBKM und über einen Aggregate-Riementrieb RmKK miteinander trieblich verbunden. Der Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM weist in der Fig. 1 eine drehfest auf der Brennkraftmaschinen-Welle 5 sitzende Riemen- scheibe 7 sowie eine schaltbare Riemenscheibe 9 auf, die auf der Elektro- maschinen-Welle 1 angeordnet ist. Die schaltbare Riemenscheibe 9 ist mit tels einer später beschriebenen Kupplungseinrichtung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten MB1 , MB2, GB mit der Elektromaschinen- Welle 1 momentenübertragend koppelbar oder davon entkoppelbar. Der Ag- gregate-Riementrieb RmKK weist eine auf der Elektromaschinen-Welle 1 an geordnete, drehfeste Riemenscheibe 11 sowie eine aggregateseitige Rie menscheibe 13 auf.

In der Fig. 1 ist die Kupplungseinrichtung aus einer Freilaufkupplung K1 und einer Fliehkraftkupplung K2 aufgebaut. Diese können bei den anhand der Figuren 1 bis 3 veranschaulichten Betriebsarten MB1 , GB, MB2 selbsttätig koppeln oder entkoppeln, so dass die Schaltvorgänge ohne externe Hydrau- lik- oder Elektro-Aktuatoren durchführbar sind. Nachfolgend sind anhand der Figuren 1 bis 3 die Betriebsarten MB1 , GB, MB2 beschrieben, in denen die Riemenscheibenanordnung betreibbar ist.

In der Figur 1 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in der ersten Motorbe triebsart MB1 , in der die Elektromaschine RSG einen Motorstart oder eine Boostfunktion ausführt. In der ersten Motorbetriebsart MB1 wird in der Elekt romaschine RSG ein Antriebsmoment generiert. An der Kupplungseinrich tung der schaltbaren Riemenscheibe 9 erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der das von der Elektromaschine RSG generierte Antriebsmoment in ei nen Lastpfad L1 von der Elektromaschinen-Welle 1 in Richtung Brennkraft- maschinen-Riementrieb RBKM und in einen Lastpfad L2 von der Elektroma schinen-Welle 1 in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb RmKK aufgeteilt wird. Die Elektromaschinen-Welle 1 der Elektromaschine RSG treibt dabei mit einer ersten Antriebsdrehrichtung A1 (das heißt Rechtsdrehung) auf die Brennkraftmaschinen-Welle 5 und auf die Aggregate-Welle 3 ab, die eben falls in der ersten Antriebsdrehrichtung A1 drehen.

In der Figur 2 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in einer Generatorbe triebsart GB, in der ein von der Brennkraftmaschine BKM generiertes An triebsmoment in einem Lastpfad L3 von der Brennkraftmaschinen-Welle 5 über den Brennkraftmaschinen-Riementrieb RBKM zur Elektromaschinen- Welle 1 und weiter zur Elektromaschine RSG übertragen wird. Zudem erfolgt eine Leistungsverzweigung, bei der vom Lastpfad L3 ein Lastpfad L4 ab zweigt, der von der Elektromaschinen-Welle 1 über den Aggregate- Riementrieb RmKK zum Klimakompressor mKK geführt ist. Die Brennkraftma- schinen-Welle 5 der Elektromaschine RSG treibt mit der ersten Antriebsdreh richtung A1 (das heißt Rechtsdrehung) auf die Elektromaschinen-Welle 1 und auf die Aggregate-Welle 3 ab, die ebenfalls in der ersten Antriebsdreh richtung A1 drehen. In der Generatorbetriebsart GB erfolgt ein Aufladen der an der Elektromaschine RSG angeschlossenen Fahrzeugbatterie 14 sowie gleichzeitig ein Antrieb des Klimakompressors mKK.

In der Figur 3 arbeitet die Riemenscheibenanordnung in einer in einer zwei ten Motorbetriebsart MB2. In der zweiten Motorbetriebsart MB2 wird ein von der Elektromaschine RSG generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad L5 ohne Leistungsverzweigung von der Elektromaschinen-Welle 1 in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb RmKK übertragen. Die schaltbare Riemen scheibe 9 ist in der zweiten Motorbetriebsart MB2 von der Kupplungseinrich tung lastfrei geschaltet. Im Unterschied zur ersten Motorbetriebsart MB1 und zur Generatorbetriebsart GB treibt die Elektromaschine RSG mit der gegen sinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2 (das heißt Linksdrehung) auf den Aggregate-Riementrieb RmKK ab. Die zweite Motorbetriebsart MB2 erfolgt bei stillgelegter Brennkraftmaschine BKM. In diesem Fall kann der Klimakom pressor mKK, unabhängig von der Brennkraftmaschine BKM, von der Elekt romaschine RSG mit Antriebsleistung versorgt werden.

Zur Realisierung der obigen drei Betriebsarten MB1 , MB2, GB ist in der Frei laufkupplung K1 die drehmomentenübertragende Sperrfunktion in der ersten Motorbetriebsart MB1 aktiviert. In diesem Fall verläuft der Lastpfad L1 (Figur 1 ) von der Elektromaschine RSG über die gesperrte Freilaufkupplung K1 sowie bei der ersten Antriebsdrehrichtung A1 bis zur Brennkraftmaschine BKM. Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Freilaufkupplung K1 ist da gegen in der zweiten Motorbetriebsart MB2 (Figur 3) aktiviert, das heißt bei einem Betrieb der Elektromaschine RSG in der zur ersten Antriebsdrehrich tung A1 gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung A2.

Zudem ist zur Realisierung der drei Betriebsarten MB1 , MB2, GB in der Fliehkraftkupplung K2 die drehmomentenübertragende Sperrfunktion in der Generatorbetriebsart GB (Figur 2) aktiviert. In diesem Fall verläuft der Last pfad L2 (Figur 2) von der Brennkraftmaschine BKM über den Brennkraftma- schinen-Riementrieb RBKM sowie über die gesperrte Fliehkraftkupplung K2 zur Elektromaschine RSG, während gleichzeitig in der Freilaufkupplung K1 die Freilauffunktion aktiviert ist.

Die übertragungsfreie Freilauffunktion der Fliehkraftkupplung K2 ist dagegen in der zweiten Motorbetriebsart MB2 (Figur 3) aktiviert, das heißt beim Be trieb der Elektromaschine RSG in der gegensinnigen zweiten Antriebsdreh richtung A2 (Figur 3). In der zweiten Motorbetriebsart MB2 ergibt sich der Lastpfad L5, bei dem sich die Elektromaschine RSG in der zweiten Antriebs drehrichtung A2 dreht, so dass sowohl in der Freilaufkupplung K1 als auch in der Fliehkraftkupplung K1 jeweils die Freilauffunktion aktiviert ist. Auf diese Weise kann in einer Motor-aus-Phase (das heißt bei vorübergehend stillge legter Brennkraftmaschine BKM) oder bei dauerhaft stillgelegter Brennkraft maschine BKM die Elektromaschine RSG den mechanischen Klimakom pressor mKK unabhängig von der Brennkraftmaschine BKM antreiben.

Nachfolgend wird anhand der Fig. 4 bis 7 ein konkret Aufbau der schaltbaren Riemenscheibe 9 sowie der drehfesten Riemenscheibe 11 mit den beiden Freilauf- und Fliehkraftkupplungen K1 und K2 beschrieben: Demzufolge sind die beiden schaltbaren und drehfesten Riemenscheiben 9, 11 axial unmittel bar zueinander benachbart auf der Elektromaschinen-Welle 1 angeordnet. Ein Grundkörper 12 der schaltbaren Riemenscheibe 9 ist unter radialer Zwi schenlage der Freilaufkupplung K2 auf der Elektromaschinen-Welle 1 ange ordnet. Wie aus der Fig. 4 und 5 hervorgeht, weist die Fliehkraftkupplung K2 insgesamt drei gleichmäßig umfangsverteilt angeordnete fliehkraftbeauf- schlagbare Fliehkraftelemente 15 auf, die zwischen einer in der Fig. 4 und 5 dargestellten Ruheposition und einer in der Fig. 6 und 7 dargestellten Sperr- Position verstellbar sind. Der Grundkörper 12 der schaltbaren Riemenschei be 9 ist in der Fig. 4 mit einem durchmesserreduzierten Tragring 17 materi aleinheitlich und einstückig verlängert. Der Tragring 17 der schaltbaren Rie menscheibe 9 ragt in einen Bauraum 19 der drehfesten Riemenscheibe 11 ein. In der Fig. 1 ist der Bauraum 19 zwischen einem radial äußeren Rillen kranz 21 , einem radial inneren Nabenabschnitt 23 und einem Verbindungs flansch 25 der drehfesten Riemenscheibe 11 angeordnet, der den Nabenab schnitt 23 mit dem radial äußeren Rillenkranz 21 verbindet.

In der Fig. 5 ist jedes der Fliehkraftelemente 15 in einem radial ausgerichte ten Führungskanal 27 radial verstellbar geführt. Der jeweilige Führungskanal 27 ist im Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 axial stirnseitig offen ausgebildet. In dem, in der Fig. 4 gezeigten Zusammenbauzustand ist die axial offene Stirnseite des jeweiligen Führungskanals 27 vom Verbindungs flansch 25 der drehfesten Riemenscheibe 11 geschlossen, so dass eine be triebssichere Linearführung der Fliehkraftelemente 15 gewährleistet ist.

Gemäß der Fig. 5 ist am Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 eine Gegenkontur 29 ausgebildet. Diese wirkt bei einer Fliehkraftbeaufschlagung mit einer (in der Figur 5 gestrichelt angedeuteten Formschlußkontur 16 des jeweils zugeordneten Fliehkraftelements 15 zu sammen. In der in der Figur 5 gezeigten Ruheposition ist zwischen dem Tragring 17 der schaltbaren Riemenscheibe 9 und dem Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Riemenscheibe 11 ein radialer Freiraum 31 ausgebildet. Bei einer Fliehkraftbeaufschlagung (Figur 6 und 7) kann das jeweilige Fliehkraftelement 15 unter Aufbrauch des radialen Freiraums 31 bis in Eingriff mit der am Innenumfang des Rillenkranzes 21 der drehfesten Rie menscheibe 11 ausgebildeten Gegenkontur 29 kommen. In dem radialen Freiraum 31 ist eine Ringfeder 33 angeordnet, die gemäß der Figur 8 mit einer vordefinierten Federkraft F1 auf den Tragring-Außenumfang aufge spannt ist und in einer Ruhelage (Figur 5) die Fliehkraftelemente 15 in ihrer Ruheposition hält. Sowohl am Tragring-Außenumfang als auch an der radial äußeren Seite der Fliehkraftelemente 15 sind Federrillen 35 ausgebildet, in der die Ringfeder 33 angeordnet ist. Bei einer sehr großen Fliehkraftbelastung kann die Ringfeder 33 vom Trag- ring-Außenumfang nach radial außen abheben. Um in diesem Fall eine ein wandfreie Ringfeder-Positionierung aufrechtzuerhalten, ist in der Fig. 4 oder 6 am Innenumfang des Rillenkranzes 21 eine umlaufende Federrille 37 aus gebildet. Die bei sehr starker Fliehkrafteinwirkung vom Tragring- Innenumfang abhebende Ringfeder 33 kann daher nach radial außen bis in die am Innenumfang des Rillenkranzes 21 gebildete Federrille 37 einfahren.

Wie aus dem Federkraft-Drehzahl-Diagramm der Fig. 8 hervorgeht, ist die Ringfeder 33 mit der vordefinierten Federkraft F1 auf dem Tragring- Außenumfang aufgespannt, deren Wert beispielhaft bei ca. 750 N liegt. Bei einer Fliehkrafteinwirkung (das heißt im Generatorbetrieb GB) drücken die Fliehkraftelemente 15 nach radial außen bis Erreichen der Sperrposition (Fi gur 6 oder 7). Dies führt zu einer Dehnung der Ringfeder 33, und zwar unter Aufbau der Federkraft bis auf einen Wert von F2, der in der Figur 8 bei bei- spielhaft ca. 1200 N liegt. In der Fig. 8 setzt die Fliehkraftwirkung auf die Fliehkraftelemente 15 bei einer Drehzahl der schaltbaren Riemenscheibe 9 von beispielhaft ca. 270 min ¹ ein. Mit dem Erreichen einer Drehzahl von bei spielhaft ca. 330 min^-1 sind die Fliehkraftelemente 15 bis in ihrer Sperrpositi on verlagert.

BEZUGSZEICHENLISTE

I Elektromaschinen-Welle

3 Aggregate-Welle

5 Brennkraftmaschinen-Welle

7 brennkraftmaschinenseitige Riemenscheibe

9 schaltbare Riemenscheibe der Elektromaschinen-Welle

I I drehfeste Riemenscheibe der Elektromaschinen-Welle

12 Grundkörper der schaltbaren Riemenscheibe

13 aggregateseitige Riemenscheibe

15 Fliehkraftelemente

16 Formschlußkontur des jeweiligen Fliehkraftelements

17 Tragring

19 Bauraum

21 Rillenkranz

23 Nabenabschnitt

25 Verbindungsflansch

27 Führungskanal

29 Gegenkontur

31 radialer Freiraum

33 Ringfeder

35, 37 Federrillen

39 Freilauf-Außenseite

40 Drehlager

41 Klemmelemente

42 Drehlager

43 Freilauf-Innenseite

BKM Brennkraftmaschine

RSG Elektromaschine

mKK mechanischer Klimakompressor

RBKM Brennkraftmaschinen-Riementrieb

RmKK Aggregate-Riementrieb

A1 erste Antriebsdrehrichtung

A2 zweite Antriebsdrehrichtung

L1 , L2, L3, L4, L5 Lastpfade

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

Riemenscheibenanordnung mit einer Elektromaschine (RSG) mit einer Elektromaschinen-Welle (1 ), die über einen Brennkraftmaschinen- Riementrieb (RBKM) mit einer Brennkraftmaschinen-Welle (5) trieblich verbindbar ist, und über einen Aggregate-Riementrieb (RmKK) mit einem Nebenaggregat, insbesondere mechanischer Klimakompressor (mKK), trieblich verbindbar ist, wobei auf der Elektromaschinen-Welle (1 ) eine schaltbare Riemenscheibe (9), die Bestandteil des Brennkraftmaschi- nen-Riementriebs (RBKM) ist, und eine drehfeste Riemenscheibe (11 ) angeordnet ist, die Bestandteil des Aggregate-Riementriebs (RmKK) ist, wobei die schaltbare Riemenscheibe (9) über eine Kupplungseinrich tung in Abhängigkeit von unterschiedlichen Betriebsarten (MB1 , MB2, GB) momentenübertragend mit der Elektromaschinen-Welle (1 ) koppel bar oder davon entkoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in ei ner ersten Motorbetriebsart (MB1 ) an der Kupplungseinrichtung eine Leistungsverzweigung erfolgt, bei der ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment in einen Lastpfad (L1 ) von der Elektromaschinen-Welle (1 ) in Richtung Brennkraftmaschinen- Riementrieb (RBKM) und in einen Lastpfad (L2) von der Elektromaschi nen-Welle (1 ) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (RmKK) aufge teilt ist, und dass in einer zweiten Motorbetriebsart

(MB2) ein von der Elektromaschine (RSG) generiertes Antriebsmoment ohne Leistungs verzweigung von der Elektromaschinen-Welle (1 ) in einem Lastpfad (L5) in Richtung auf den Aggregate-Riementrieb (RmKK) übertragbar ist, und zwar bei mittels der Kupplungseinrichtung kräftemäßig von der Elektromaschinen-Welle (1 ) entkoppelter, schaltbarer Riemenscheibe (9).

Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in einer Generatorbetriebsart (GB) ein von der Brennkraftma schine (BKM) generiertes Antriebsmoment in einem Lastpfad

(L3) von der Brennkraftmaschine (BKM) über den Brennkraftmaschinen- Riementrieb (RBKM) zur Elektromaschinen-Welle (1 ) und weiter zur Elektromaschine (RSG) sowie in einen Lastpfad

(L4) von der Elektro- maschinen-Welle (1 ) über den Aggregate-Riementrieb (RmKK) zum Ne benaggregat (mKK) aufgeteilt ist.

Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinrichtung eine Freilaufkupplung (K1 ) und eine Fliehkraftkupplung (K2) aufweist, und dass die beiden Kupplungen (K1 , K2) in Abhängigkeit von der Betriebsart (MB1 , MB2, GB) selbsttätig eine Kopplung bzw. Entkopplung zwischen der schaltba ren Riemenscheibe (9) und der Antriebswelle (1 ) bereitstellen.

Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Motorbetriebsart (MB1 ) die Freilaufkupplung (K1 ) drehmomentenübertragend sperrt und die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei ist, dass in der Generatorbetriebsart (GB) die Freilauf kupplung (K1 ) übertragungsfrei ist und die Fliehkraftkupplung (K2) drehmomentenübertragend sperrt, und/oder dass in der in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) sowohl die Freilaufkupplung (K1 ) als auch die Fliehkraftkupplung (K2) übertragungsfrei sind, und/oder dass insbeson dere die drehmomentenübertragende Sperrfunktion der Freilaufkupp lung (K1 ) in der ersten Motorbetriebsart (MB1 ) aktiviert ist, und deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb der Elektromaschine (RSG) in einer zur ersten Antriebsdrehrichtung (A1 ) gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) aktiviert ist, und/oder dass die dreh momentübertragende Sperrfunktion der Fliehkraftkupplung (K2) in der Generatorbetriebsart (GB) aktiviert ist, und deren übertragungsfreie Freilauffunktion beim Betrieb der Elektromaschine (RSG) in der gegen sinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) aktiviert ist, und dass insbe sondere in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) die Elektromaschine (RSG) in der zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) dreht, in der sowohl in der Freilaufkupplung (K1 ) als auch in der Fliehkraftkupplung (K2) die Freilauffunktion aktiviert ist, so dass bei stillgelegter Brennkraftmaschi ne (BKM) die Elektromaschine (RSG) das Nebenaggregat (mKK) unab hängig von der Brennkraftmaschine (BKM) antreibt.

5. Riemenscheibenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Motorbetriebsart (MB1 ) und in der Generatorbetriebsart (GB) die Wellen (1 , 3, 5) des Nebenaggregats (mKK), der Elektromaschine (RSG) und der Brenn- kraftmaschine (BKM) in der ersten Antriebsdrehrichtung (A1 ) drehen, und dass in der zweiten Motorbetriebsart (MB2) die Brennkraftmaschi- nen-Welle (5) stillsteht und die Elektromaschinen-Welle (1 ) sowie die Aggregate-Welle (3) in der gegensinnigen zweiten Antriebsdrehrichtung (A2) drehen.

6. Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schaltbare Riemenscheibe (9) un ter radialer Zwischenlage der Freilaufkupplung (K2) auf der Elektroma schinen-Welle (1 ) angeordnet ist.

7. Riemenscheibenanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fliehkraftkupplung (K1 ) zumindest ein fliehkraftbeaufschlagbares Fliehkraftelement (15) aufweist, das zwi schen einer Ruheposition und einer Sperrposition verstellbar ist, und dass das Fliehkraftelement (15) in der Sperrposition in Eingriff mit einer

Gegenkontur (29) der Elektromaschinen-Welle (1 ) ist, und in der Ruhe position außer Eingriff damit ist.

8. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich- net, dass die drehfeste Riemenscheibe (1 1 ) und die schaltbare Rie menscheibe (9) axial zueinander benachbart auf der Elektromaschinen- Welle (1 ) angeordnet sind, und dass insbesondere die drehfeste Rie menscheibe (1 1 ) einen Bauraum (19) bereitstellt, in dem das Fliehkraf telement (15) der Fliehkraftkupplung (K2) angeordnet ist.

9. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauraum (19) auf der, der schaltbaren Riemenscheibe (9) zugewandten Seite der drehfesten Riemenscheibe (1 1 ) ausgebildet ist, und/oder dass der Bauraum (19) zwischen einem radial äußeren Rillen- kranz (21 ), einem radial inneren Nabenabschnitt (23) und einem Ver bindungsflansch (25) der drehfesten Riemenscheibe (11 ) angeordnet ist, der den Nabenabschnitt (23) und den Rillenkranz (21 ) miteinander verbindet.

10. Riemenscheibenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkontur (29) am Innenumfang des Rillenkranzes (21 ) der drehfesten Riemenscheibe (11 ) ausgebildet ist, und/oder dass die Fliehkraftkupplung (K2) eine Linearführung aufweist, mittels der das Fliehkraftelement (15) zwischen seiner Ruheposition und seiner Sperr position verstellbar ist.