WO2021170334A1 - Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen - Google Patents

Verbrennungskraftmaschine für ein kraftfahrzeug, insbesondere für einen kraftwagen Download PDF

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WO2021170334A1
WO2021170334A1 PCT/EP2021/051902 EP2021051902W WO2021170334A1 WO 2021170334 A1 WO2021170334 A1 WO 2021170334A1 EP 2021051902 W EP2021051902 W EP 2021051902W WO 2021170334 A1 WO2021170334 A1 WO 2021170334A1
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WO
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output shaft
rotation
internal combustion
combustion engine
locking device
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PCT/EP2021/051902
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English (en)
French (fr)
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Alexander Von Gaisberg-Helfenberg
Thomas Stolk
Original Assignee
Daimler Ag
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
    • F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N5/00—Starting apparatus having mechanical power storage
    • F02N5/02—Starting apparatus having mechanical power storage of spring type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02N2200/00—Parameters used for control of starting apparatus
    • F02N2200/02—Parameters used for control of starting apparatus said parameters being related to the engine
    • F02N2200/022—Engine speed

Definitions

  • combustion processes take place in the internal combustion engine, in particular in at least one combustion chamber of the internal combustion engine, by means of which the output shaft is driven and thereby rotated about the axis of rotation relative to the housing element.
  • the aforementioned deactivation of the internal combustion engine is also referred to as switching off, switching off or switching off the internal combustion engine.
  • the output shaft is no longer driven by combustion processes taking place in the internal combustion engine, and the output shaft is not driven in any other way, although the output shaft continues to rotate for a certain time as a result of and despite the deactivation and in particular due to its inertia without being driven.
  • the output shaft is therefore not driven during the coasting down of the output shaft, and a rotational speed of the output shaft decreases during the coasting down.
  • the output shaft rotates during its run-down, in particular due to its inertia, the output shaft has rotational energy.
  • This rotational energy is used during the run-out in order to tension the spring element, which is also simply referred to as a spring, by means of the rotational energy.
  • at least part of the rotational energy of the output shaft during the run-out is converted into spring energy of the spring element by tensioning the spring element converted or stored as spring energy by or in the spring element.
  • the locking device enables the output shaft to release as needed for a rotation about the axis of rotation relative to the housing, whereby a relaxation of the entire or at least parts of the spring element can be released as required.
  • the spring element for example, is thereby kept tensioned. If the internal combustion engine is then to be started, for example the locking device releases the output shaft for rotation about the axis of rotation relative to the housing.
  • the initially tensioned spring element can relax, as a result of which the output shaft is set in rotation by means of the spring force, that is to say it can be rotated, in order to start the internal combustion engine when it is started.
  • the locking device In the locked state, at least a first part of the spring element is secured against rotation relative to the housing about the axis of rotation by means of the locking device, so that in the locked state at least the first part of the spring element cannot rotate about the axis of rotation relative to the housing. It is also provided that at least a second part of the spring element is connected to the output shaft in a rotationally fixed manner and can thus be rotated with the output shaft. In the release state, the locking device releases the first part of the spring element for rotation about the axis of rotation relative to the housing.
  • the spring element In the first standstill of the output shaft, the spring element is tensioned, so that - since the locking device is still open - the tensioned spring element then rotates the output shaft backwards from the first standstill, i.e. in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, in particular until the spring element or at least parts thereof is or are relaxed. Due to its inertia, however, the output shaft rotates further in the second direction of rotation, especially although the spring element is relaxed, whereby the spring element is tensioned again. As a result, the output shaft is braked again, in particular until the output shaft reaches its second standstill. Then the spring element is tensioned again.
  • the output shaft is secured against rotation about the axis of rotation relative to the housing by means of the locking device while the locking device is still in the locked state, so that, for example, relative rotations between the parts of the spring element about the axis of rotation can be avoided or at least slight be held, whereby the spring element can be kept tensioned. If the locking device then releases the output shaft for rotation about the axis of rotation relative to the housing, the parts of the spring element can rotate about the axis of rotation relative to one another or the spring element can relax and thereby drive the output shaft, i.e. relative to the axis of rotation rotate towards the housing, thereby starting the internal combustion engine.
  • a locking element which is formed separately from the spring element and is connected to the first part of the spring element in a rotationally fixed manner.
  • the internal combustion engine comprises the locking element with which the locking device interacts in the locking state.
  • the locking element and, via this, the first part of the spring element are to be secured against a subsequent rotation relative to the housing about the axis of rotation or are secured in the locked state.
  • the locking element enables the first part of the spring element to be defined and released in a targeted manner and as required, so that particularly advantageous operation of the internal combustion engine can be achieved.
  • the output shaft is rotated during the start by means of an electrical machine provided in addition to the internal combustion engine.
  • the electrical machine is supported by the spring force when the output shaft rotates, so that the electrical machine can be designed to be particularly economical in terms of installation space, weight and cost.
  • the direct start is, for example, a first type of starting the internal combustion engine, this first type also being referred to as the first type of starting.
  • a second type of start for starting the internal combustion engine is or includes, for example, that the output shaft from outside the internal combustion engine, that is, for example by means of the aforementioned electrical machine, which is formed separately from the internal combustion engine and in addition to the
  • Internal combustion engine is provided, is rotated, in particular while fuel is introduced into the combustion chamber and ignitions are carried out, in particular until the output shaft reaches or exceeds a starting speed in terms of its speed or until the output shaft is driven by combustion processes taking place in the combustion chamber.
  • both types of start can be carried out particularly advantageously, so that a particularly advantageous operation can be implemented.
  • the invention is based in particular on the following findings:
  • Internal combustion engines can be started by direct start, that is, they can be put into operation.
  • the output shaft that is initially stationary that is to say is at a standstill, is to be set in rotation by firing at least one combustion chamber or cylinder of the internal combustion engine, without the output shaft being driven by an electric motor.
  • the power that can be provided by the detonator mentioned is insufficient, so that auxiliary systems are used.
  • examples of this are so-called compressed air, hydraulic, flywheel, Coffman or Hucks starters.
  • the invention uses the spring described and designed, for example, as a torsion spring, by means of which rotational energy of the output shaft and / or the flywheel can be used to support the direct start or the second type of start.
  • the rotational energy of the crankshaft or the flywheel is stored in the spring or stored in the spring.
  • the spring can accelerate the output shaft.
  • space-intensive, weight-intensive and cost-intensive electric motors for starting the internal combustion engine can be avoided.
  • the invention enables a reliable, spring-assisted direct start.
  • the drawing shows a partial schematic representation of a drive train of a motor vehicle, the drive train comprising an internal combustion engine according to the invention.
  • the single FIGURE shows a section in a schematic representation of a drive train 10 of a motor vehicle designed in particular as a motor vehicle and preferably as a passenger vehicle.
  • the motor vehicle includes the drive train 10 in its completely manufactured state.
  • the motor vehicle comprises, for example, at least or precisely two axles arranged one behind the other in the longitudinal direction of the vehicle, of which one axle labeled 12 is shown in the figure.
  • the axle 12 has at least or exactly two vehicle wheels 14 which are spaced apart from one another in the transverse direction of the vehicle and are simply also referred to as wheels.
  • the internal combustion engine 16 has a housing 22 designed, for example, as a crankcase, in particular as a cylinder crankcase, and an output shaft 24, for example designed as a crankshaft, which is mounted on the housing 22 so as to be rotatable about an axis of rotation 26 relative to the housing 22. Via or by means of the output shaft 24, the internal combustion engine 16 can provide torques by means of which the wheels 14 can be driven via the axle drive 20 and the transmission 18.
  • the spring 34 is or will be tensioned or tensioned at the exit of the output shaft 24 resulting from a deactivation of the internal combustion engine 16 by a rotation of the output shaft 24 taking place at the exit and relative to the housing 22 about the axis of rotation 26, i.e. by rotational energy of the output shaft 24 , so that the spring 34 provides a spring force as a result of its tensioning, by means of which the output shaft 24 can or is set in rotation relative to the housing 22 about the axis of rotation 26 when the internal combustion engine 16 is started following the deactivation.
  • the start of the internal combustion engine 16 can be supported or brought about.
  • the internal combustion engine 16 also has a locking device 36. Which, for example, is held at least indirectly, in particular directly, on the housing 22. In particular, the locking device 36 is secured against rotations occurring about the axis of rotation 26 relative to the housing 22. As will be explained in more detail below, the locking device 36 is used to secure the output shaft 24 after the spring 34 has been tensioned and while the spring is tensioned against rotation relative to the housing 22 about the axis of rotation 26. Because the output shaft 24 is secured against rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22 by means of the locking device 36, at least part of the spring 34 is for example also secured against rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the internal combustion engine 16 has a locking device 38 which is provided in addition to the locking device 36 and is in particular formed separately from the locking device 36.
  • the locking device 38 is for example held at least indirectly, in particular directly, on the housing 22.
  • the locking device 38 is secured against rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the blocking device 38 is adjustable or switchable between a first blocking state and a first release state.
  • first part T1 of the spring element (spring 34) is secured against rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22 by means of the locking device 38, for example in such a way that the first part T1 by means of or via the locking device 38 is non-rotatable the housing 22 is connected.
  • the spring 34 also has a second part T2, which in the present case is spaced from the first part T1 in the axial direction of the output shaft 24 and in the axial direction of the spring 34, the axial direction of which coincides with the axial direction of the output shaft 24.
  • the second part T2 is non-rotatably connected to the output shaft 24 and can therefore rotate with the output shaft 24.
  • the parts T1 and T2 are integrally formed with one another.
  • the parts T 1 and T2 form at least a part of at least one spring turn of the spring 34.
  • the spring 34 is designed as a torsion or torsion spring.
  • the locking device 38 releases the part T1 for rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the part T1 cannot be rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 22, since this is avoided by the locking device 38.
  • the part T 1 can be rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the locking device 36 can be switched or adjusted between a second blocking state and a second release state.
  • the locking device 36 secures the output shaft 24 against rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22. Since the part T2 is non-rotatably connected to the output shaft 24, the part T2 is secured in the second blocking state via the output shaft 24 by means of the locking device 36 against rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22, so that in the second blocking state the output shaft 24 and the part T2 cannot rotate about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the locking device 36 releases the output shaft 24 and thus the part T2 for a rotation about the axis of rotation 26 relative to the housing 22, so that in the second release state the output shaft 24 and with it the part T2 around the The axis of rotation 26 can rotate relative to the housing 22.
  • the locking device 36 and the locking device 38 in their respective release states, and if the output shaft 24 is driven by means of combustion processes taking place in the internal combustion engine 16 and is thus rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 22, the, in particular the entire, spring 34 can simply rotate with it of the output shaft 24 to rotate about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the parts T 1 and T2 are rotated about the axis of rotation 26 relative to one another.
  • the spring 34 is tensioned, and consequently charged or charged.
  • rotational energy of the rotating output shaft 24 is converted into spring energy or potential energy, which is stored in the spring 34. If, for example, the locking device 36 is then moved into its second locking state while the locking device 38 is still in the second locking state and the spring is tensioned, the spring 34 is thereby kept tensioned.
  • the spring 34 can at least partially relax.
  • the output shaft 24 is accelerated by means of the spring 34 or by means of its spring force and is thus driven and thus rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 22, whereby the internal combustion engine 16 is started or can be started.
  • the locking device 38 is also adjusted to its first release state, so that the output shaft 24 is then driven by combustion processes taking place in the internal combustion engine 16 can thus be rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 22 without this being excessively impaired by the spring 34, the locking device 36 or the locking device 38.
  • the spring 34 is arranged at a front end of the output shaft 24 and connected to the output shaft 24 in a rotationally fixed manner at the front end, in such a way that the part T2 is connected to the front end in a rotationally fixed manner.
  • a locking element 40 which is formed separately from the spring 34, is provided, which is also referred to as a form-fit element, locking disk or locking disk.
  • the spring 34 is at least partially, in particular at least predominantly or completely, arranged between the locking element and the output shaft 24.
  • the part T 1 is connected to the locking element 40 in a rotationally test.
  • the locking element 40 has on its or over its circumference, in particular, evenly distributed recesses 42, which are designed, for example, as bores.
  • the locking device 38 has an actuator 44 and a further locking element 46, for example designed as a pin or bolt, which can be moved relative to the locking element 40, in particular translationally, by means of the actuator 44 along a direction of movement illustrated by a dot-dash line 48 in the figure .
  • the direction of movement runs obliquely or, in the present case, perpendicular to the axis of rotation 26. This is to be understood in particular that, for example, a first plane that runs perpendicular to the axis of rotation 26 runs perpendicular to a second plane that runs perpendicular to the direction of movement.
  • the locking element 46 which is designed, for example, as a locking bolt, engages in one of the recesses 42, as a result of which the locking device 38 interacts with the locking element 40 in a form-fitting manner.
  • the locking element 40 and, via this, the part T1 by means of the locking device 38, are secured in a form-fitting manner against rotations occurring relative to the housing 22 about the axis of rotation 26.
  • the internal combustion engine 16 which is initially activated and is therefore in its fired operation, is deactivated, i.e. switched off, for example, an ignition and an injection are switched off so that no more fuel is introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine 16 and ignitions occurring in the combustion chamber do not occur .
  • the output shaft 24 passes over into its run-out, so that the speed of the output shaft 24 decreases.
  • the internal combustion engine 16 has a sensor 50 by means of which, for example, a speed of the output shaft 24 is detected.
  • a speed of the flywheel 28 and, via this, the speed of the output shaft 24 is detected by means of the sensor 50.
  • the sensor 50 provides, for example, an electrical signal, in particular, which characterizes the rotational speed detected by means of the sensor 50.
  • the sensor 50 is designed to detect the respective rotational or angular positions of the output shaft 24 or the flywheel 28 and subsequently the speed of the flywheel 28 or the output shaft 24. Since, for example, the flywheel 28 is non-rotatably connected to the output shaft 24, the speed of the flywheel 28 corresponds to the speed of the output shaft 24.
  • the respective angle or rotational position of the flywheel 28 or the output shaft 24 detected by means of the sensor 50 is compared with a so-called shutdown map or with data or positions stored in the shutdown map, the shutdown map and thus its data or positions, for example, in the electronic computing device 52 are stored.
  • a prognosis can be made about a further, future course of the rotational speed of the output shaft 24.
  • the locking device 36 and / or the locking device 38 are operated as a function of the prognosis mentioned.
  • the flywheel 28 has on its outer circumference in particular recesses 54 which are arranged uniformly distributed and which can be designed as bores, for example.
  • the locking device 36 has a second actuator 56 and a locking element 58 designed, for example, as a bolt.
  • the locking element 58 is designed, for example, as a locking bolt.
  • the locking element 58 can be moved by means of the actuator 56 along a second direction of movement, illustrated in the figure by a dash-dotted line 60, relative to the flywheel 28 or relative to the output shaft 24, in particular in a translatory manner.
  • the second direction of movement runs, for example, obliquely or perpendicular to the axis of rotation 26, so that, for example, a third plane that runs perpendicular to the second direction of movement runs perpendicular to the plane that runs perpendicular to the axis of rotation 26.
  • the locking element 46 does not engage in the or all recesses 42, so that there is no interaction between the locking element 46 and the locking element 40. This gives the locking device 38 free the locking element 40 and thus the part T1 for rotations about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the locking element 58 engages in one of the recesses 54, which are designed, for example, as bores, so that in the second locking state, the locking device 36 interacts with the flywheel 28 in a form-fitting manner.
  • the flywheel 28 and, via this, the output shaft 24 are secured in a form-fitting manner against rotations occurring about the axis of rotation 26 relative to the housing 22 by means of the locking device 36.
  • the locking element 58 does not engage in the or all recesses 54 of the flywheel 28, so that in the second release state the locking device 36 controls the flywheel 28 and thus the output shaft 24 for rotations about the axis of rotation 26 relative to the housing 22 releases.
  • the sensor 50 detects the respective rotational positions, also known as rotational positions, and the speed of the output shaft 24, in particular via the flywheel 28 corresponds to the idling speed of the internal combustion engine 16, the blocking element 46 is triggered.
  • the locking device 38 is brought from its first release state into its first locking state, as a result of which the locking element 40 and via this the part T1 are locked in a rotationally fixed manner, i.e. secured against rotations about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the locking device 36 since the locking device 36 is still in its second release state, the output shaft 24 can still rotate, the output shaft 24 being braked by means of the spring 34.
  • the spring 34 is twisted on itself, and therefore tensioned or charged.
  • the output shaft 24 is braked during its run-down by means of the spring 34, which is designed, for example, as a torsion spring, in such a way that the output shaft 24 comes to a standstill.
  • the output shaft 24 is rotated backwards, for example, by means of the then tensioned spring 34, until the output shaft 24 comes to a standstill again.
  • the locking element 58 is triggered, and consequently the locking device 36 is moved from its second release state into its second blocking state.
  • the output shaft 24 is blocked, and consequently secured against rotations occurring about the axis of rotation 26 relative to the housing 22.
  • the spring 34 is then tensioned and is kept tensioned, in particular in such a way that when the locking device 36 is out of its locked state is adjusted in its second release state, the spring 34 or its spring force causes a rotation of the output shaft 24 in the first direction of rotation.
  • the output shaft 24 is thus accelerated or rotated in the correct, first direction of rotation for the start.
  • the output shaft 24 is rotated about the axis of rotation 26 relative to the housing 22 in a first direction of rotation.
  • the output shaft 24 is to be rotated in this first direction of rotation in order to start the internal combustion engine 16.
  • the output shaft 24 continues to rotate in the first direction of rotation without being driven.
  • the output shaft 24 is braked by means of the spring 34, whereby the spring 34 is tensioned.
  • the output shaft 24 is rotated back by means of the then tensioned spring 34 about the axis of rotation 26 relative to the housing 22, and therefore rotated in a second direction of rotation opposite to the first direction of rotation, in particular until the output shaft 24 is back in its, in particular second, Standstill comes.
  • the spring 34 is tensioned and the locking device 36 is moved from its second release state into its second blocking state.
  • the spring 34 can relax.
  • the output shaft 24 is rotated in the first direction of rotation, as a result of which the internal combustion engine 16 can be started, that is, it can be effected or assisted.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (16), mit einer Abtriebswelle (24), mit einem mit der Abtriebswelle (24) mitdrehbaren Federelement (34), welches infolge einer Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine (16) durch eine Rotation der Abtriebswelle (24) zu spannen ist, wodurch mittels des Federelements (34) eine Federkraft bereitstellbar ist, mittels welcher bei einem auf die Deaktivierung folgenden Start die Abtriebswelle (24) in eine Drehung versetzbar ist, und mit einer Arretiereinrichtung (36), mittels welcher die Abtriebswelle (24) nach dem Spannen des Federelements (34) und während das Federelement (34) gespannt ist gegen eine Drehung zu sichern ist. Es ist zusätzlich zu der Arretiereinrichtung (36) eine Sperreinrichtung (38) vorgesehen, welche zwischen einem zumindest einen ersten Teil (T1) des Federelements (34), welches einen drehfest mit der Abtriebswelle (24) verbundenen zweiten Teil (T2) aufweist, gegen eine Drehung sichernden Sperrzustand und einem den ersten Teil (T1) für eine Drehung freigebenden Freigabezustand verstellbar ist.

Description

Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfa rzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Der DE 10 2009 001 317 A1 ist eine Vorrichtung zum Starten eines Verbrennungsmotors als bekannt zu entnehmen. Dabei ist ein Energiespeicher vorgesehen, der die restliche Rotationsenergie des Verbrennungsmotors beim Abschalten speichert und beim erneuten Starten zum Drehen der Kurbelwelle in entgegengesetzter Richtung freigibt. Des weiteren offenbart die EP 1 672 198 A1 eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelwelle und einem Schwungrad, das auf der Kurbelwelle angeordnet ist und modular aus mindestens zwei Schwungradsegmenten aufgebaut ist,
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug zu schaffen, so dass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine weist eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle auf, welche um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine drehbar ist. Dabei kann die Verbrennungskraftmaschine auch das genannte Gehäuse umfassen, welches beispielsweise ein Kurbelgehäuse, insbesondere ein Zylinderkurbelgehäuse, sein kann. Über die Abtriebswelle kann die Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellen.
Die Verbrennungskraftmaschine weist außerdem wenigstens ein Federelement auf, welches mit der Abtriebswelle mitdrehbar ist. Hierzu ist beispielsweise das Federelement, insbesondere zumindest ein Teil des Federelements oder ein Ende des Federelements, drehtest mit der Abtriebswelle verbunden. Beispielsweise ist das Federelement als eine Torsions- oder Drehfeder ausgebildet. Das Federelement ist bei einem aus einer Deaktivierung der zunächst aktivierten Verbrennungskraftmaschine resultierenden Auslauf der Abtriebswelle durch eine bei dem Auslauf und relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse stattfindende Rotation der Abtriebswelle zu spannen. Unter dem zuvor genannten Auslauf der Abtriebswelle ist insbesondere Folgendes zu verstehen: Ist die Verbrennungskraftmaschine beispielsweise zunächst aktiviert, so befindet sich die Verbrennungskraftmaschine zunächst in ihrem befeuerten Betrieb. In dem befeuerten Betrieb laufen in der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere in wenigstens einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine, Verbrennungsvorgänge ab, mittels welchen die Abtriebswelle angetrieben und dadurch um die Drehachse relativ zu dem Gehäuseelement gedreht wird. Die zuvor genannte Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine wird auch als Abschalten, Abstellen oder Ausschalten der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Durch die Deaktivierung der zunächst aktivierten und sich somit in ihrem befeuerten Betrieb befindenden Verbrennungskraftmaschine wird der befeuerte Betrieb beendet, insbesondere dadurch, dass eine Zufuhr von Kraftstoff in den Brennraum und/oder eine Zündung in dem Brennraum beendet wird, was zu einem Ausbleiben der Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum führt. In der Folge wird die Abtriebswelle nicht mehr durch in der Verbrennungskraftmaschine ablaufende Verbrennungsvorgänge angetrieben, und auch ein anderweitiges Antreiben der Abtriebswelle unterbleibt, wobei sich jedoch die Abtriebswelle infolge und trotz der Deaktivierung und insbesondere aufgrund ihrer Massenträgheit noch eine gewisse Zeit lang weiter dreht, mithin ausläuft, ohne angetrieben zu werden. Somit unterbleibt während des Auslaufs der Abtriebswelle ein Antreiben der Abtriebswelle, und während des Auslaufs nimmt eine Drehzahl der Abtriebswelle ab. Da sich die Abtriebswelle während ihres Auslaufs insbesondere aufgrund ihrer Massenträgheit dreht, weist die Abtriebswelle Rotationsenergie auf. Diese Rotationsenergie wird während des Auslaufs genutzt, um mittels der Rotationsenergie das einfach auch als Feder bezeichnete Federelement zu spannen. Somit wird zumindest ein Teil der Rotationsenergie der Abtrieswelle während des Auslaufs durch Spannen des Federelements in Federenergie des Federelements umgewandelt beziehungsweise als Federenergie durch das beziehungsweise in dem Federelement gespeichert.
Durch das Spannen beziehungsweise infolge des Spannens des Federelements ist mittels des Federelements eine Federkraft bereitstellbar. Mit anderen Worten stellt das Federelement infolge des Spannens des Federelements eine Federkraft bereit. Mittels der Federkraft ist bei einem auf die zuvor genannte Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine folgenden Start der zunächst deaktivierten Verbrennungskraftmaschine die Abtriebswelle in eine Drehung relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse versetzbar. Mit anderen Worten, wird die Verbrennungskraftmaschine nach ihrer Deaktivierung gestartet, was auch als Starten oder Start der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet wird, so wird bei dem Start die von dem Federelement bereitstellbare beziehungsweise bereitgestellte Federkraft genutzt, um mittels der Federkraft des Federelements die Abtriebswelle zu drehen und hierdurch den Start der Verbrennungskraftmaschine zu unterstützen beziehungsweise zu bewirken. Flierunter ist insbesondere zu verstehen, dass der auf die Deaktivierung folgende Start der Verbrennungskraftmaschine mit Hilfe der Drehung der Abtriebswelle durchgeführt wird, deren Drehung mittels der Federkraft bewirkt wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass zwischen der Deaktivierung und dem darauffolgenden Start der Verbrennungskraftmaschine ein weiteres Starten und Deaktivieren der Verbrennungskraftmaschine unterbleiben. Insgesamt ist erkennbar, dass die während des Auslaufs stattfindende Rotation der Abtriebswelle und somit die während des Auslaufs in der Abtriebswelle enthaltene Rotationsenergie der Abtriebswelle genutzt werden, um bei dem darauffolgenden Start der Verbrennungskraftmaschine die Abtriebswelle zu drehen und somit die Verbrennungskraftmaschine zu starten.
Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine außerdem eine insbesondere separat von der Abtriebswelle und separat von dem Federelement ausgebildete, zusätzlich dazu vorgesehene Arretiereinrichtung, mittels welcher die Abtriebswelle nach dem durch die Rotation beziehungsweise Rotationsenergie der Abtriebswelle während des Auslaufs bewirkten Spannen des Federelements und während das Federelement gespannt ist, gegen eine relativ zu dem Gehäuse und die Drehachse erfolgende Drehung zu sichern ist. Mittels der Arretiereinrichtung kann die Abtriebswelle bedarfsgerecht gegen eine um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung gesichert werden, wodurch das Federelement nach dem Spannen des Federelements bedarfsgerecht gespannt gehalten werden kann. Außerdem ermöglicht die Arretiereinrichtung, die Abtriebswelle bedarfsgerecht für eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung freizugeben, wodurch ein Entspannen des gesamten oder zumindest von Teilen des Federelements bedarfsgerecht freigegeben werden kann. Mit anderen Worten, wird die Abtriebswelle mittels der Arretiereinrichtung zunächst gegen eine um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung gesichert, so wird dadurch beispielsweise das Federelement gespannt gehalten. Soll daraufhin die Verbrennungskraftmaschine gestartet werden, so gibt beispielsweise die Arretiereinrichtung die Abtriebswelle für eine um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung frei. In der Folge kann sich das zunächst gespannte Federelement entspannen, wodurch mittels der Federkraft die Abtriebswelle in Drehung versetzt, das heißt gedreht werden kann, um dadurch die Verbrennungskraftmaschine bei dem Start zu starten.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, umfasst die Verbrennungskraftmaschine erfindungsgemäß eine zusätzlich zu der Arretiereinrichtung vorgesehene und vorzugsweise separat von der Arretiereinrichtung, separat von der Abtriebswelle und separat von dem Federelement ausgebildete und zusätzlich dazu vorgesehene Sperreinrichtung, welche zwischen einem Sperrzustand und einem Freigabezustand verstellbar ist. Beispielsweise ist die Sperreinrichtung hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektrisch betreibbar und somit hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektrisch zwischen dem Sperrzustand und dem Freigabezustand verstellbar. In dem Sperrzustand ist zumindest ein erster Teil des Federelements mittels der Sperreinrichtung gegen eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung gesichert, so dass sich in dem Sperrzustand zumindest der erste Teil des Federelements nicht um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen kann. Dabei ist es ferner vorgesehen, dass zumindest ein zweiter Teil des Federelements drehfest mit der Abtriebswelle verbunden und somit mit der Abtriebswelle mitdrehbar ist. In dem Freigabezustand gibt die Sperreinrichtung den ersten Teil des Federelements für eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung frei. Gibt beispielsweise die Arretiereinrichtung die Abtriebswelle für eine um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung frei, während die Sperreinrichtung den ersten Teil für eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung freigibt, so kann beispielsweise die Abtriebswelle, insbesondere durch in der Verbrennungskraftmaschine ablaufende Verbrennungsvorgänge, um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse gedreht werden. Da der zweite Teil des Federelements drehfest mit der Abtriebswelle verbunden ist, wird der zweite Teil des Federelements mit der Abtriebswelle um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse mitgedreht. Da sich dabei die Sperreinrichtung in dem Freigabezustand befindet, kann sich auch der erste Teil um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen, so dass sich die Teile des Federelements, insbesondere das Federelement insgesamt, mit der Abtriebswelle um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse mitdreht beziehungsweise mitdrehen kann, insbesondere, ohne dass das Federelement in sich verdreht beziehungsweise gespannt wird. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird hierbei die Drehung der Abtriebswelle um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse nicht übermäßig durch das Federelement, durch die Sperreinrichtung und die Arretiereinrichtung beeinträchtigt, denn die Abtriebswelle und mit dieser das, insbesondere gesamte, Federelement können sich beispielsweise gemeinsam um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse und beispielsweise relativ zur Sperreinrichtung und relativ zur Arretiereinrichtung drehen. Der zuvor genannte, zumindest eine Teil des Federelements ist somit beispielsweise der zweite Teil.
Wird beispielsweise bei einem beziehungsweise dem Auslauf der Abtriebswelle die Sperreinrichtung aus ihrem Freigabezustand in ihren Sperrzustand verstellt, insbesondere während die Arretiereinrichtung die Abtriebswelle für eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung noch freigibt, so wird der erste Teil des Federelements drehfest an dem Gehäuse festgelegt beziehungsweise gesichert, insbesondere während sich die Abtriebswelle und mit dieser der zweite Teil um die Drehachse, insbesondere in eine erste Drehrichtung, relativ zu dem Gehäuse und insbesondere relativ zu dem ersten Teil drehen. Flierdurch wird das Federelement in sich verdreht und somit gespannt. Dabei wird die Abtriebswelle abgebremst, insbesondere bis sie in einen ersten Stillstand kommt. In dem ersten Stillstand der Abtriebswelle ist das Federelement gespannt, sodass - da die Arretiereinrichtung noch geöffnet ist - dann das gespannte Federelement die Abtriebswelle ausgehend von dem ersten Stillstand rückwärts, das heißt in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung dreht, insbesondere so lange, bis das Federelement oder zumindest Teile davon entspannt ist beziehungsweise sind. Aufgrund ihrer Massenträgheit dreht sich jedoch die Abtriebswelle - insbesondere obwohl das Federelement entspannt ist - weiter in die zweite Drehrichtung, wodurch das Federelement erneut gespannt wird. Dadurch wird die Abtriebswelle erneut abgebremst, insbesondere bis die Abtriebswelle ihren zweiten Stillstand erreicht. Dann ist das Federelement erneut gespannt. In dem zweiten Stillstand oder kurz danach oder auch kurz davor und insbesondere so lange das Federelement erneut gespannt ist wird die Arretiereinrichtung geschlossen, das heißt in ihren Sperrzustand geschaltet. Dann wird das erneut gespannte Federelement gespannt gehalten. Wird dann Arretiereinrichtung aus ihrem Sperrzustand in ihren zweiten Freigabezustand verstellt, kann sich das Federelement entspannen, sodass das Federelement beziehungsweise dessen Federkraft eine Drehung der Abtriebswelle in die erste Drehrichtung bewirkt, um die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Somit wird die Abtriebswelle für den Start mittels des Federelements in die korrekte, erste Drehrichtung beschleunigt beziehungsweise gedreht.
Mit anderen Worten, die Abtriebswelle mittels der Arretiereinrichtung gegen eine um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung gesichert, während sich die Sperreinrichtung noch in dem Sperrzustand befindet, so können dadurch beispielsweise um die Drehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen den Teilen des Federelements vermieden oder zumindest gering gehalten werden, wodurch das Federelement gespannt gehalten werden kann. Gibt daraufhin die Arretiereinrichtung die Abtriebswelle für eine um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung frei, so können sich die Teile des Federelements um die Drehachse relativ zueinander verdrehen beziehungsweise das Federelement kann sich entspannen und hierdurch die Abtriebswelle antreiben, das heißt um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehen, um dadurch die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Insgesamt ist erkennbar, dass die Sperreinrichtung und die Arretiereinrichtung einen bedarfsgerechten und somit besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen, insbesondere im Hinblick auf das Spannen des Federelements, auf das durch die Federkraft des Federelements bewegte Drehen der Abtriebswelle und auch auf den befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine, da während des befeuerten Betriebs übermäßige Beeinträchtigungen der Abtriebswelle beziehungsweise ihres Drehens vermieden werden können.
Da zum Starten der Verbrennungskraftmaschine die Abtriebswelle mittels der Federkraft des Federelements gedreht wird, kann beispielsweise ein Elektromotor beziehungsweise ein Anlasser zum Starten der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden, oder ein solcher Anlasser kann mittels der Federkraft unterstützt werden, so dass der Anlasser besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden kann. Somit können das Gewicht, die Teileanzahl und die Kosten der Verbrennungskraftmaschine gering gehalten werden, so dass ein besonders effizienter Betrieb darstellbar ist.
Da außerdem der Auslauf der Abtriebswelle beziehungsweise die während des Auslaufs der Abtriebswelle in der Abtriebswelle enthaltene Rotationsenergie genutzt wird, um das Federelement zu spannen, steht bereits zu Beginn des auf die Deaktivierung folgenden Starts der Verbrennungskraftmaschine die Federkraft zur Verfügung, um die Abtriebswelle in Drehung zu versetzen und somit die Verbrennungskraftmaschine zu starten. Die Verbrennungskraftmaschine kann somit nach ihrer Deaktivierung und bei dem darauffolgenden Start zumindest nahezu verzögerungsfrei in Betrieb genommen werden, da das Federelement nicht erst nach der Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine und nachdem die Abtriebswelle in ihren Stillstand gekommen ist und vor dem darauffolgenden Start gespannt und somit aufgeladen werden muss. Der Auslauf wird auch als Motorauslauf bezeichnet und genutzt, um das Federelement mittels der Rotationsenergie der Abtriebswelle zu spannen. Somit wird erfindungsgemäß Rotationsenergie zum Starten der Verbrennungskraftmaschine genutzt, wobei diese Rotationsenergie üblicherweise ungenutzt verlorenginge. Insbesondere wird die Rotationsenergie in Form von in dem Federelement gespeicherter Energie beziehungsweise die Federkraft genutzt, um die Abtriebswelle beim Start der Verbrennungskraftmaschine zu beschleunigen und somit in Drehung zu versetzen. Flierdurch können beispielsweise bauraum-, gewichts- und kostenintensive Elektromotoren zum Anlassen beziehungsweise Starten der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden.
Des Weiteren ist ein separat von dem Federelement ausgebildetes und drehfest mit dem ersten Teil des Federelements verbundenes Sperrelement vorgesehen. Mit anderen Worten umfasst die Verbrennungskraftmaschine das Sperrelement, mit welchem die Sperreinrichtung in dem Sperrzustand zusammenwirkt. Flierdurch sind das Sperrelement und über dieses der erste Teil des Federelements gegen eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse folgende Drehung zu sichern beziehungsweise in dem Sperrzustand gesichert. Das Sperrelement ermöglicht eine gezielte und bedarfsgerechte Festlegung und Freigabe des ersten Teils des Federelements, so dass ein besonders vorteilhafter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine darstellbar ist.
Um einen besonders bedarfsgerechten und somit vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es vorgesehen, dass die Arretiereinrichtung zwischen einem die Abtriebswelle gegen eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung sichernden, zweiten Sperrzustand und einem die Abtriebswelle für eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung freigebenden, zweiten Freigabezustand verstellbar ist.
Die vorigen und folgenden Ausführungen zur Sperreinrichtung können ohne weiteres auch auf die Arretiereinrichtung übertragen werden und umgekehrt. Somit ist es denkbar, dass die Arretiereinrichtung beispielsweise hydraulisch und/oder pneumatisch und/oder elektrisch betreibbar ist. Dabei ist ein separat von der Abtriebswelle ausgebildetes und mit der Abtriebswelle mitdrehbares Schwungrad vorgesehen, mit welchem die Arretiereinrichtung in dem zweiten Sperrzustand, insbesondere formschlüssig, zusammenwirkt. Dadurch kann die Abtriebswelle mittels der Arretiereinrichtung auf einem besonders großen Durchmesser - bezogen auf die Drehachse - gegen eine Drehung gesichert werden, so dass die Arretiereinrichtung besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden kann.
Um einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es vorgesehen, dass das Schwungrad und das Sperrelement auf in axialer Richtung der Abtriebswelle aneinander gegenüberliegenden Seiten der Abtriebswelle angeordnet sind.
Um beispielsweise den ersten Teil des Federelements beziehungsweise die Abtriebswelle gegen eine Drehung relativ zu dem Gehäuse besonders gut sichern zu können, ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Arretiereinrichtung und/oder die Sperreinrichtung zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Gehäuse insbesondere derart gehalten ist, dass die Arretiereinrichtung beziehungsweise die Sperreinrichtung gegen eine um die Drehachse relativ zum Gehäuse erfolgende Drehung gesichert ist.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Sensor aufweist, mittels welchem eine Drehzahl der Abtriebswelle erfassbar und ein die mittels des Sensors erfasste Drehzahl der Abtriebswelle charakterisierendes, elektrisches Signal bereitstellbar ist. Dabei ist die Sperreinrichtung und/oder die Arretiereinrichtung in Abhängigkeit von dem Signal betreibbar. Dadurch können der erste Teil des Federelements und die Abtriebswelle bedarfsgerecht gesichert und freigegeben werden, so dass ein besonders vorteilhafter Betrieb darstellbar ist.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Starten einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei den Verfahren weist die Verbrennungskraftmaschine eine um eine Drehachse relativ zu einem Gehäuse der Verbrennungskraftmaschine drehbare Abtriebswelle auf, über welche von der Verbrennungskraftmaschine Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind beziehungsweise bereitgestellt werden. Bei dem Verfahren wird ein mit der Abtriebswelle mitdrehbares Federelement bei einem aus einer Deaktivierung der zunächst aktivierten Verbrennungskraftmaschine resultierenden Auslauf der Abtriebswelle durch eine bei dem Auslauf und relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse in eine erste Drehrichtung stattfindende Rotation der Abtriebswelle gespannt, bis die Abtriebswelle hierdurch in einen oder ihren ersten Stillstand kommt.
Daraufhin wird die Abtriebswelle aus dem ersten Stillstand heraus mittels des gespannten Federelements angetrieben, wodurch eine in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse erfolgende Drehung der Abtriebswelle bewirkt wird. Das Federelement wird durch die in die zweite Drehrichtung erfolgende Drehung der Abtriebswelle erneut gespannt, wodurch beispielsweise die sich in die zweite Drehrichtung drehende Abtriebswelle abgebremst wird, insbesondere bis die Abtriebswelle ihren oder einen zweiten Stillstand erreicht. Mittels einer Arretiereinrichtung wird die Abtriebswelle nach dem erneuten Spannen des Federelements und während das Federelement erneut gespannt ist gegen eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung gesichert. Das Federelement stellt infolge des erneuten Spannens des Federelements eine Federkraft bereit, mittels welcher infolgedessen, dass die Arretiereinrichtung die Abtriebswelle für eine relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse erfolgende Drehung freigibt, bei einem auf die Deaktivierung folgenden Start der Verbrennungskraftmaschine die Abtriebswelle relativ zu dem Gehäuse um die Drehachse in die erste Drehrichtung gedreht wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts anzusehen und umgekehrt.
Um einen besonders effizienten und somit vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine zu realisieren, ist es bei einer Ausführungsform des zweiten Aspekts vorgesehen, dass der Start der Verbrennungskraftmaschine als ein Direktstart durchgeführt wird, welcher durch das mittels der Federkraft bewirkte Drehen der Abtriebswelle unterstützt wird. Unter dem Direktstart ist insbesondere zu verstehen, dass die zunächst deaktivierte, das heißt sich in einem deaktivierten Zustand befindende Verbrennungskraftmaschine, deren beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle während des deaktivierten Zustands und während eines Stillstands des Kraftfahrzeugs stillsteht, beispielsweise während des Stillstands des Kraftfahrzeugs gestartet, das heißt in einen aktivierten Zustand und somit in ihren befeuerten Betrieb überführt wird, ohne dass zum Starten der Verbrennungskraftmaschine die Abtriebswelle mittels eines Elektromotors, wie beispielsweise eines Starters oder Startergenerators, während des Stillstands oder der Fahrt des Kraftfahrzeugs gedreht wird. Zum Starten der Verbrennungskraftmaschine wird deren Abtriebswelle in Drehung versetzt. Dies geschieht im Rahmen des Direktstarts, ohne einen Elektromotor und dadurch, dass die Abtriebswelle mittels der Federkraft gedreht wird und, insbesondere flüssiger, Kraftstoff zum Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in dem befeuerten Betrieb beispielsweise mittels eines Injektors direkt in einen Brennraum eingespritzt und anschließend, insbesondere in einem den Kraftstoff und Luft umfassenden Kraftstoff-Luft-Gemisch, gezündet wird. Durch Starten der Verbrennungskraftmaschine per Direktstart kann beispielsweise ein Elektromotor zum Anlassen beziehungsweise Starten der Verbrennungskraftmaschine gering dimensioniert beziehungsweise vermieden werden, so dass Bauraumbedarf, die Kosten und das Gewicht der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können.
Alternativ hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn bei dem Start die Abtriebswelle mittels einer zusätzlich zu der Verbrennungskraftmaschine vorgesehenen, elektrischen Maschine gedreht wird. Die elektrische Maschine wird bei dem durch die elektrische Maschine bewirkten Drehen der Abtriebswelle mittels der Federkraft unterstützt, so dass die elektrische Maschine besonders bauraum-, gewichts- und kostengünstig ausgestaltet werden kann.
Der Direktstart ist beispielsweise eine erste Art, um die Verbrennungskraftmaschine zu starten, wobei diese erste Art auch als erste Startart bezeichnet wird. Eine zweite Startart zum Starten der Verbrennungskraftmaschine ist oder umfasst beispielsweise, dass die Abtriebswelle von außerhalb der Verbrennungskraftmaschine, das heißt beispielsweise mittels der zuvor genannten elektrischen Maschine, welche separat von der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und zusätzlich zu der
Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist, gedreht wird, insbesondere während in den Brennraum Kraftstoff eingebracht und Zündungen durchgeführt werden, insbesondere solange, bis die Abtriebswelle im Hinblick auf ihre Drehzahl eine Startdrehzahl erreicht oder überschreitet beziehungsweise bis die Abtriebswelle durch in dem Brennraum ablaufende Verbrennungsvorgänge angetrieben wird. Durch Verwendung des Federelements können beide Startarten besonders vorteilhaft durchgeführt werden, so dass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb realisieren lässt.
Der Erfindung liegen insbesondere folgende Erkenntnisse zugrunde: Verbrennungskraftmaschinen können per Direktstart gestartet, das heißt in Betrieb genommen werden. Hierbei soll die zunächst stehende, das heißt sich in ihrem Stillstand befindende Abtriebswelle durch Befeuerung wenigstens eines Brennraums beziehungsweise Zylinders der Verbrennungskraftmaschine in Rotation versetzt werden, ohne dass die Abtriebswelle mittels eines Elektromotors angetrieben wird. Häufig reicht jedoch eine von dem genannten Zünder bereitstellbare Leistung nicht aus, so dass Hilfssysteme zum Einsatz kommen. Beispiele hierfür sind außer Elektromotoren sogenannte Druckluft-, Hydraulik-, Schwungrad-, Coffman- oder Hucks-Starter. Demgegenüber kommt bei der Erfindung die beschriebene und beispielsweise als Drehfeder ausgebildete Feder zum Einsatz, mittels welcher Rotationsenergie der Abtriebswelle und/oder des Schwungrads genutzt werden kann, um den Direktstart beziehungsweise die zweite Startart zu unterstützen. Hierzu wird die Rotationsenergie der Kurbelwelle beziehungsweise des Schwungrads in die Feder eingespeichert beziehungsweise in der Feder gespeichert. In der Folge kann beim Start der Verbrennungskraftmaschine die Feder die Abtriebswelle beschleunigen. In der Folge können bauraum-, gewichts- und kostenintensive Elektromotoren zum Starten der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden. Insbesondere ermöglicht die Erfindung einen zuverlässigen, federunterstützten Direktstart.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. ausschnittsweise eine schematische Darstellung eines Antriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs, wobei der Antriebsstrang eine erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine umfasst.
Die einzige Fig. zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung einen Antriebsstrang 10 eines insbesondere als Kraftwagen und vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftfahrzeugs. Dies bedeutet, dass das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand den Antriebsstrang 10 umfasst. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug in seinem vollständig hergestellten Zustand beispielsweise wenigstens oder genau zwei in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander angeordnete Achsen, von denen eine mit 12 bezeichnete Achse in der Figur dargestellt ist. Die Achse 12 weist wenigstens oder genau zwei in Fahrzeugquerrichtung voneinander beabstandete und einfach auch als Räder bezeichnete Fahrzeugräder 14 auf. Der Antriebsstrang 10 umfasst außerdem eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine 16, mittels welcher die Räder 14 und somit das Kraftfahrzeug insgesamt über ein Getriebe 18 des Antriebsstrangs 10 verbrennungsmotorisch angetrieben werden können. Das Getriebe 18 ist beispielsweise ein Wechselgetriebe und umfasst somit mehrere, einlegbare und auslegbare Gänge beziehungsweise Gangstufen. Die Achse 12 umfasst dabei ein auch als Differentialgetriebe bezeichnetes Achsgetriebe 20, über welches die Räder 14 von dem Getriebe 18 angetrieben werden können.
Die Verbrennungskraftmaschine 16 weist ein beispielsweise als Kurbelgehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes Gehäuse 22 und eine beispielsweise als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle 24 auf, welche um eine Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 drehbar an dem Gehäuse 22 gelagert ist. Über die, beziehungsweise mittels der Abtriebswelle 24 kann die Verbrennungskraftmaschine 16 Drehmomente bereitstellen, mittels welchen die Räder 14 über das Achsgetriebe 20 und das Getriebe 18 angetrieben werden können.
Die Verbrennungskraftmaschine 16 weist beispielsweise wenigstens einen Brennraum auf, welcher teilweise durch einen durch das Gehäuse 22 gebildeten Zylinder begrenzt beziehungsweise gebildet ist. Während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 16 ist die Verbrennungskraftmaschine 16 aktiviert, wobei während des befeuerten Betriebs in dem Brennraum Verbrennungsvorgänge ablaufen. Mittels dieser Verbrennungsvorgänge wird die Abtriebswelle 24 angetrieben und somit um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht. Die Verbrennungskraftmaschine 16 weist ein separat von der Abtriebswelle 24 ausgebildetes und mit der Abtriebswelle 24 mitdrehbares Schwungrad 28 auf, welches beispielsweise als Zweimassenschwungrad (ZMS) ausgebildet ist und eine besonders hohe Laufruhe der Verbrennungskraftmaschine 16 verwirklichen kann. Das Schwungrad 28 ist dabei auf einer Ausgangsseite 30 der Verbrennungskraftmaschine 16 beziehungsweise der Abtriebswelle 24 angeordnet, wobei auf der Ausgangsseite 30 auch das Getriebe 18 angeordnet ist.
Auf einer der Ausgangsseite 30 in axialer Richtung der Abtriebswelle 24 gegenüberliegenden und auch als Steuer- oder Vorderseite bezeichneten Seite 32 der Verbrennungskraftmaschine 16 beziehungsweise der Abtriebswelle 24 ist eine mit der Abtriebswelle 24 mitdrehbare Feder 34 vorgesehen, welche auch als Federelement bezeichnet wird. Wird die zunächst aktivierte und sich somit in ihrem befeuerten Betrieb befindende Verbrennungskraftmaschine 16 deaktiviert, so werden die in dem Brennraum beziehungsweise in der Verbrennungskraftmaschine 16 insgesamt ablaufenden Verbrennungsvorgänge beendet. Aufgrund ihrer Massenträgheit jedoch dreht sich die Abtriebswelle 24 noch eine gewisse Zeit weiter, so dass die Abtriebswelle 24 infolge der Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine 16 ausläuft, mithin in einen sogenannten Auslauf oder Motorauslauf übergeht. Während des Auslaufs unterbleibt ein Antreiben der Abtriebswelle 24, so dass sich eine Drehzahl der Abtriebswelle 24 verringert.
Die Feder 34 ist beziehungsweise wird bei dem aus einer Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine 16 resultierenden Auslauf der Abtriebswelle 24 durch eine bei dem Auslauf und relativ zu dem Gehäuse 22 um die Drehachse 26 stattfindende Rotation der Abtriebswelle 24, mithin durch Rotationsenergie der Abtriebswelle 24 zu spannen beziehungsweise gespannt, so dass die Feder 34 infolge ihres Spannens eine Federkraft bereitstellt, mittels welcher bei einem auf die Deaktivierung folgenden Start der Verbrennungskraftmaschine 16 die Abtriebswelle 24 in eine Drehung relativ zu dem Gehäuse 22 um die Drehachse 26 versetzbar ist beziehungsweise versetzt wird.
Flierdurch kann beispielsweise der Start der Verbrennungskraftmaschine 16 unterstützt beziehungsweise bewirkt werden.
Die Verbrennungskraftmaschine 16 weist auch eine Arretiereinrichtung 36 auf. Welche beispielsweise zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Gehäuse 22 gehalten ist. Insbesondere ist die Arretiereinrichtung 36 gegen um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen gesichert. Wie im Folgenden noch genauer erläutert wird, ist mittels der Arretiereinrichtung 36 die Abtriebswelle 24 nach dem Spannen der Feder 34 und während die Feder gespannt ist gegen eine relativ zu dem Gehäuse 22 um die Drehachse 26 erfolgende Drehung zu sichern. Dadurch, dass die Abtriebswelle 24 mittels der Arretiereinrichtung 36 gegen eine um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehung gesichert wird, wird beispielsweise auch zumindest ein Teil der Feder 34 gegen eine um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehung gesichert.
Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 16 realisieren zu können, weist die Verbrennungskraftmaschine 16 eine zusätzlich zu der Arretiereinrichtung 36 vorgesehene und insbesondere separat von der Arretiereinrichtung 36 ausgebildete Sperreinrichtung 38 auf. Die Sperreinrichtung 38 ist beispielsweise zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an dem Gehäuse 22 gehalten. Insbesondere ist die Sperreinrichtung 38 gegen um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen gesichert. Die Sperreinrichtung 38 ist zwischen einem ersten Sperrzustand und einem ersten Freigabezustand verstellbar beziehungsweise umschaltbar.
In dem Sperrzustand wird mittels der Sperreinrichtung 38 zumindest ein erster Teil T1 des Federelements (Feder 34) gegen um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen gesichert, beispielsweise derart, dass der erste Teil T1 mittels der beziehungsweise über die Sperreinrichtung 38 drehfest mit dem Gehäuse 22 verbunden wird. Die Feder 34 weist außerdem einen zweiten Teil T2 auf, welcher vorliegend in axialer Richtung der Abtriebswelle 24 und in axialer Richtung der Feder 34, deren axiale Richtung mit der axialen Richtung der Abtriebswelle 24 zusammenfällt, von dem ersten Teil T1 beabstandet ist. Der zweite Teil T2 ist drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbunden und somit mit der Abtriebswelle 24 mitdrehbar. Beispielsweise sind die Teile T1 und T2 einstückig miteinander ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich bilden die Teile T 1 und T2 zumindest einen Teil wenigstens einer Federwindung der Feder 34. Bei dem in der Figur gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Feder 34 als eine Dreh- oder Torsionsfeder ausgebildet. In dem ersten Freigabezustand gibt die Sperreinrichtung 38 den Teil T1 für eine um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehung frei. Mit anderen Worten, in dem ersten Sperrzustand kann der Teil T1 nicht um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht werden, da dies durch die Sperreinrichtung 38 vermieden ist. In dem ersten Freigabezustand jedoch kann der Teil T 1 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht werden.
Die Arretiereinrichtung 36 ist zwischen einem zweiten Sperrzustand und einem zweiten Freigabezustand umschaltbar beziehungsweise verstellbar. In dem zweiten Sperrzustand sichert die Arretiereinrichtung 36 die Abtriebswelle 24 gegen eine um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehung. Da der Teil T2 drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbunden ist, wird der Teil T2 in dem zweiten Sperrzustand über die Abtriebswelle 24 mittels der Arretiereinrichtung 36 gegen eine um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehung gesichert, so dass sich in dem zweiten Sperrzustand der Abtriebswelle 24 und der Teil T2 nicht um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 drehen kann. In dem zweiten Freigabezustand jedoch gibt die Arretiereinrichtung 36 die Abtriebswelle 24 und somit den Teil T2 für eine um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehung frei, so dass sich in dem zweiten Freigabezustand die Abtriebswelle 24 und mit dieser der Teil T2 um die Drehachse 26 relativ zum Gehäuse 22 drehen kann. Befinden sich somit beispielsweise die Arretiereinrichtung 36 und die Sperreinrichtung 38 in ihren jeweiligen Freigabezuständen, und wird dabei die Abtriebswelle 24 mittels in der Verbrennungskraftmaschine 16 ablaufenden Verbrennungsvorgängen angetrieben und somit um die Drehachse 26 relativ zum Gehäuse 22 gedreht, so kann sich die, insbesondere gesamte, Feder 34 einfach mit der Abtriebswelle 24 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 mitdrehen.
Drehen sich jedoch beispielsweise die Abtriebswelle 24 und mit dieser der Teil T2 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22, während sich die Sperreinrichtung 38 in ihrem ersten Sperrzustand befindet, so werden die Teile T 1 und T2 um die Drehachse 26 relativ zueinander verdreht. Flierdurch wird die Feder 34 gespannt, mithin geladen oder aufgeladen. Flierdurch wird Rotationsenergie der sich drehenden Abtriebswelle 24 in Federenergie beziehungsweise potentielle Energie umgewandelt, die in der Feder 34 gespeichert wird. Wird dann beispielsweise die Arretiereinrichtung 36 in ihren zweiten Sperrzustand verstellt, während sich die Sperreinrichtung 38 noch in dem zweiten Sperrzustand befindet und die Feder gespannt ist, so wird hierdurch die Feder 34 gespannt gehalten.
Wird dann beispielsweise bei dem zuvor genannten Start die Arretiereinrichtung 36 in ihren zweiten Freigabezustand verstellt, insbesondere während sich noch die Sperreinrichtung 38 in ihrem ersten Sperrzustand befindet, so kann sich die Feder 34 zumindest teilweise entspannen. Somit wird die Abtriebswelle 24 mittels der Feder 34 beziehungsweise mittels ihrer Federkraft beschleunigt und somit angetrieben und somit um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht, wodurch die Verbrennungskraftmaschine 16 gestartet wird beziehungsweise gestartet werden kann. Selbstverständlich wird beispielsweise, insbesondere kurze Zeit nachdem zum Starten der Verbrennungskraftmaschine 16 die Abtriebswelle 24 mittels der Federkraft der Feder 34 gedreht wurde, auch die Sperreinrichtung 38 in ihren ersten Freigabezustand verstellt, so dass daraufhin die Abtriebswelle 24 durch in der Verbrennungskraftmaschine 16 ablaufende Verbrennungsvorgänge angetrieben und somit um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 gedreht werden kann, ohne dass dies übermäßig durch die Feder 34, die Arretiereinrichtung 36 oder die Sperreinrichtung 38 beeinträchtigt wird.
Bei dem in der Fig. gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Feder 34 an einem vorderen Ende der Abtriebswelle 24 angeordnet und an dem vorderen Ende drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbunden, derart, dass der Teil T2 drehfest mit dem vorderen Ende verbunden ist. Des Weiteren ist ein separat von der Feder 34 ausgebildetes Sperrelement 40 vorgesehen, welches auch als Formschlusselement, Sperrscheibe oder Arretierscheibe bezeichnet wird. In axialer Richtung der Abtriebswelle 24 ist die Feder 34 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, zwischen dem Sperrelement und der Abtriebswelle 24 angeordnet. Dabei ist der Teil T 1 drehtest mit dem Sperrelement 40 verbunden. Das Sperrelement 40 weist an seinem beziehungsweise über seinem Umfang insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnete Ausnehmungen 42 auf, welche beispielsweise als Bohrungen ausgebildet sind. Die Sperreinrichtung 38 weist einen Aktor 44 und ein weiteres, beispielsweise als Pin oder Bolzen ausgebildetes Sperrelement 46 auf, welches mittels des Aktors 44 entlang einer in der Fig. durch eine strichpunktierte Linie 48 veranschaulichten Bewegungsrichtung relativ zu dem Sperrelement 40, insbesondere translatorisch bewegt werden kann. Die Bewegungsrichtung verläuft dabei schräg oder vorliegend senkrecht zur Drehachse 26. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass beispielsweise eine erste Ebene, welche senkrecht zur Drehachse 26 verläuft, senkrecht zu einer zweiten Ebene verläuft, welche senkrecht zur Bewegungsrichtung verläuft. In dem ersten Sperrzustand greift das beispielsweise als Arretierungsbolzen ausgebildete Sperrelement 46 in eine der Ausnehmungen 42 ein, wodurch die Sperreinrichtung 38 formschlüssig mit dem Sperrelement 40 zusammenwirkt. Dadurch werden das Sperrelement 40 und über dieses der Teil T1 mittels der Sperreinrichtung 38 formschlüssig gegen relativ zu dem Gehäuse 22 um die Drehachse 26 erfolgende Drehungen gesichert.
Wird die zunächst aktivierte und sich somit in ihrem befeuerten Betrieb befindende Verbrennungskraftmaschine 16 beispielsweise deaktiviert, das heißt abgestellt, so werden eine Zündung und eine Einspritzung abgeschaltet, so dass kein Kraftstoff mehr in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 16 eingebracht wird und in dem Brennraum erfolgende Zündungen unterbleiben. Als Folge davon geht die Abtriebswelle 24 in ihren Auslauf über, so dass die Drehzahl der Abtriebswelle 24 sinkt.
Dabei weist die Verbrennungskraftmaschine 16 einen Sensor 50 auf, mittels welchem beispielsweise eine Drehzahl der Abtriebswelle 24 erfasst wird. Insbesondere wird mittels des Sensors 50 eine Drehzahl des Schwungrads 28 und hierüber die Drehzahl der Abtriebswelle 24 erfasst. Der Sensor 50 stellt beispielsweise ein insbesondere elektrisches Signal bereit, welches die mittels des Sensors 50 erfasste Drehzahl charakterisiert. Eine in der Fig. besonders schematisch dargestellte, elektronische Recheneinrichtung 52 der Verbrennungskraftmaschine 16 empfängt beispielsweise das von dem Sensor 50 bereitgestellte und die Drehzahl charakterisierende Signal und kann dann beispielsweise in Abhängigkeit von dem empfangenen Signal die Arretiereinrichtung 36 und/oder die Sperreinrichtung 38 ansteuern, so dass beispielsweise die Arretiereinrichtung 36 und/oder die Sperreinrichtung 38 in Abhängigkeit von der erfassten Drehzahl betreibbar sind beziehungsweise betrieben werden. Insbesondere ist der Sensor 50 dazu ausgebildet, jeweilige Dreh- beziehungsweise Winkelpositionen der Abtriebswelle 24 beziehungsweise des Schwungrads 28 und in der Folge die Drehzahl des Schwungrads 28 beziehungsweise der Abtriebswelle 24 zu erfassen. Da beispielsweise das Schwungrad 28 drehfest mit der Abtriebswelle 24 verbunden ist, korrespondiert die Drehzahl des Schwungrads 28 mit der Drehzahl der Abtriebswelle 24.
Beispielsweise wird die jeweilige, mittels des Sensors 50 erfasste Winkel beziehungsweise Drehposition des Schwungrads 28 beziehungsweise der Abtriebswelle 24 mit einem sogenannten Abstellkennfeld beziehungsweise mit in dem Abstellkennfeld gespeicherten Daten oder Positionen verglichen, wobei das Abstellkennfeld und somit dessen Daten beziehungsweise Positionen beispielsweise in der elektronischen Recheneinrichtung 52 gespeichert sind. Durch Vergleichen der mittels des Sensors 50 erfassten Drehpositionen mit den gespeicherten Positionen kann eine Prognose über einen weiteren, zukünftigen Verlauf der Drehzahl der Abtriebswelle 24 erstellt werden. Beispielsweise werden die Arretiereinrichtung 36 und/oder die Sperreinrichtung 38 in Abhängigkeit von der genannten Prognose betrieben.
Das Schwungrad 28 weist an seinem Außenumfang insbesondere gleichmäßig verteilt angeordnete Ausnehmungen 54 auf, welche beispielsweise als Bohrungen ausgebildet sein können. Die Arretiereinrichtung 36 weist dabei einen zweiten Aktor 56 und ein beispielsweise als Bolzen ausgebildetes Arretierungselement 58 auf. Das Arretierungselement 58 ist beispielsweise als ein Arretierungsbolzen ausgebildet. Das Arretierungselement 58 ist mittels des Aktors 56 entlang einer in der Fig. durch eine strichpunktierte Linie 60 veranschaulichten, zweiten Bewegungsrichtung relativ zu dem Schwungrad 28 beziehungsweise relativ zu der Abtriebswelle 24, insbesondere translatorisch, bewegbar. Die zweite Bewegungsrichtung verläuft beispielsweise schräg oder senkrecht zu der Drehachse 26, so dass beispielsweise eine senkrecht zu der zweiten Bewegungsrichtung verlaufende dritte Ebene senkrecht zu der Ebene verläuft, welche senkrecht zu der Drehachse 26 verläuft.
In dem ersten Freigabezustand unterbleibt ein Eingreifen des Sperrelements 46 in die beziehungsweise alle Ausnehmungen 42, so dass ein Zusammenwirken zwischen dem Sperrelement 46 und dem Sperrelement 40 unterbleibt. Dadurch gibt die Sperreinrichtung 38 das Sperrelement 40 und somit den Teil T1 für um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen frei.
In dem zweiten Sperrzustand greift das Arretierungselement 58 in eine der beispielsweise als Bohrungen ausgebildeten Ausnehmungen 54 ein, so dass in dem zweiten Sperrzustand die Arretiereinrichtung 36 formschlüssig mit dem Schwungrad 28 zusammenwirkt. Dadurch werden das Schwungrad 28 und über dieses die Abtriebswelle 24 mittels der Arretiereinrichtung 36 formschlüssig gegen um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen gesichert. In dem zweiten Freigabezustand jedoch unterbleibt ein Eingreifen des Arretierungselements 58 in die beziehungsweise alle Ausnehmungen 54 des Schwungrads 28, so dass in dem zweiten Freigabezustand die Arretiereinrichtung 36 das Schwungrad 28 und somit die Abtriebswelle 24 für um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen freigibt.
Beispielsweise bei dem Auslauf der Abtriebswelle 24 erfasst der Sensor 50 die jeweiligen, auch als Drehlagen bezeichneten Drehpositionen und die Drehzahl der Abtriebswelle 24, insbesondere über das Schwungrad 28. Wenn die Drehzahl der Abtriebswelle 24 unter einen beispielsweise vorgegebenen oder vorgebbaren Schwellenwert gefallen ist, welcher beispielsweise der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine 16 entspricht, wird das Sperrelement 46 ausgelöst. Dies bedeutet, dass die Sperreinrichtung 38 aus ihrem ersten Freigabezustand in ihren ersten Sperrzustand gebracht wird, wodurch das Sperrelement 40 und über dieses der Teil T1 drehfest verriegelt, das heißt gegen um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen gesichert werden. Da sich dabei jedoch die Arretiereinrichtung 36 noch in ihrem zweiten Freigabezustand befindet, kann sich die Abtriebswelle 24 noch drehen, wobei die Abtriebswelle 24 mittels der Feder 34 abgebremst wird. Dabei wird die Feder 34 in sich verdreht, mithin gespannt beziehungsweise aufgeladen. Insbesondere wird die Abtriebswelle 24 während ihres Auslaufs mittels der beispielsweise als Drehfeder ausgebildeten Feder 34 derart abgebremst, dass die Abtriebswelle 24 in ihren Stillstand kommt. Nach dem Stillstand der Abtriebswelle 24 wird die Abtriebswelle 24 mittels der dann gespannten Feder 34 beispielsweise rückwärts gedreht, bis die Abtriebswelle 24 erneut in ihren Stillstand kommt. In dem beispielsweise zweiten Stillstand der Abtriebswelle 24 wird das Arretierungselement 58 ausgelöst, mithin die Arretiereinrichtung 36 aus ihrem zweiten Freigabezustand in ihren zweiten Sperrzustand verstellt. Flierdurch wird die Abtriebswelle 24 blockiert, mithin gegen um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 erfolgende Drehungen gesichert. Die Feder 34 ist dann gespannt und wird gespannt gehalten, insbesondere derart, dass dann, wenn die Arretiereinrichtung 36 aus ihrem Sperrzustand in ihren zweiten Freigabezustand verstellt wird, die Feder 34 beziehungsweise ihre Federkraft eine Drehung der Abtriebswelle 24 in die erste Drehrichtung bewirkt. Somit wird die Abtriebswelle 24 für den Start in die korrekte, erste Drehrichtung beschleunigt beziehungsweise gedreht.
Somit wird die Abtriebswelle 24 während des befeuerten Betriebs um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 in eine erste Drehrichtung gedreht. In diese erste Drehrichtung ist die Abtriebswelle 24 zu drehen, um die Verbrennungskraftmaschine 16 zu starten. Während ihres Auslaufs dreht sich die Abtriebswelle 24 weiter in die erste Drehrichtung, ohne angetrieben zu werden. Hierbei wird die Abtriebswelle 24 mittels der Feder 34 gebremst, wodurch die Feder 34 gespannt wird.
Nach diesem Stillstand wird die Abtriebswelle 24 mittels der dann gespannten Feder 34 um die Drehachse 26 relativ zu dem Gehäuse 22 zurückgedreht, mithin in eine der ersten Drehrichtungen entgegengesetzte, zweite Drehrichtung gedreht, insbesondere solange, bis die Abtriebswelle 24 wieder in ihren, insbesondere zweiten, Stillstand kommt. In diesem zweiten Stillstand ist die Feder 34 gespannt, und die Arretiereinrichtung 36 wird aus ihrem zweiten Freigabezustand in ihren zweiten Sperrzustand verstellt.
Wird dann beispielsweise das Arretierungselement 58 zurückgezogen, so dass es nicht mehr in die Ausnehmung 54 eingreift, so dass die Arretiereinrichtung 36 in ihren zweiten Freigabezustand verstellt wird, so kann sich die Feder 34 entspannen. In der Folge wird die Abtriebswelle 24 in die erste Drehrichtung gedreht, wodurch ein Start der Verbrennungskraftmaschine 16 durchgeführt, das heißt bewirkt oder unterstützt, werden kann.
Beispielsweise für einen konventionellen Start wird der erste Zylinder, dessen Kolben seinen oberen Zündtotpunkt durchläuft, und danach alle folgenden Zylinder befeuert. Für einen Direktstart wird der Zylinder, dessen Kolben seinen oberen Zündtotpunkt im Stillstand bereits überschritten hatte, und danach alle folgenden Zylinder befeuert. Sobald die Feder 34 bei dem Start die Abtriebswelle 24 derart gedreht hat, dass die Feder 34 entspannt ist, wird auch das Sperrelement 46 zurückgezogen, mithin die Sperreinrichtung 38 in ihren ersten Freigabezustand verstellt, so dass die Feder 34 den Start beziehungsweise einen damit einhergehenden Flochlauf der Verbrennungskraftmaschine 16 nicht behindert. Bezugszeichenliste
10 Antriebsstrang
12 Achse
14 Fahrzeugrad
16 Verbrennungskraftmaschine
18 Getriebe
20 Achsgetriebe
22 Gehäuse
24 Abtriebswelle
26 Drehachse
28 Schwungrad
30 Ausgangsseite
32 Seite
34 Feder
36 Arretiereinrichtung
38 Sperreinrichtung
40 Sperrelement
42 Ausnehmung
44 Aktor
46 Sperrelement
48 strichpunktierte Linie
50 Sensor
52 elektronische Recheneinrichtung
54 Ausnehmung
56 Aktor
58 Arretierungselement
60 strichpunktierte Linie
T1 erster Teil
T2 zweiter Teil

Claims

Patentansprüche
1 . Verbrennungskraftmaschine (16) für ein Kraftfahrzeug, mit einer um eine
Drehachse (26) relativ zu einem Gehäuse (22) der Verbrennungskraftmaschine (16) drehbaren Abtriebswelle (24), über welche von der Verbrennungskraftmaschine (16) Drehmomente zum Antreiben des Kraftfahrzeugs bereitstellbar sind, mit wenigstens einem mit der Abtriebswelle (24) mitdrehbaren Federelement (34), welches infolge einer Deaktivierung der Verbrennungskraftmaschine (16) durch eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) stattfindende Rotation der Abtriebswelle (24) zu spannen ist, wodurch mittels des Federelements (34) eine Federkraft bereitstellbar ist, mittels welcher bei einem auf die Deaktivierung folgenden Start der Verbrennungskraftmaschine (16) die Abtriebswelle (24) in eine Drehung relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) versetzbar ist, und mit einer Arretiereinrichtung (36), mittels welcher die Abtriebswelle (24) nach dem Spannen des Federelements (34) und während das Federelement (34) gespannt ist gegen eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) erfolgende Drehung zu sichern ist, wobei eine eine zusätzlich zu der Arretiereinrichtung (36) vorgesehene Sperreinrichtung (38) vorgesehen ist, welche zwischen einem zumindest einen ersten Teil (T1) des Federelements (34), welches einen drehfest mit der Abtriebswelle (24) verbundenen zweiten Teil (T2) aufweist, gegen eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) erfolgende Drehung sichernden Sperrzustand und einem den ersten Teil (T1) für eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) erfolgende Drehung freigebenden Freigabezustand verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein separat von dem Federelement (34) ausgebildetes und drehfest mit dem ersten Teil (T1) des Federelements (34) verbundenes Sperrelement (40) vorgesehen ist, mit welchem die Sperreinrichtung (38) in dem Sperrzustand zusammenwirkt, wodurch das Sperrelement (40) und über dieses der erste Teil (T1) des Federelements (34) gegen eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) erfolgende Drehung zu sichern sind, wobei die Arretiereinrichtung (36) zwischen einem die Abtriebswelle (24) gegen eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) erfolgende Drehung sichernden, zweiten Sperrzustand und einem die Abtriebswelle (24) für eine relativ zu dem Gehäuse (22) um die Drehachse (26) erfolgende Drehung freigebenden, zweiten Freigabezustand verstellbar ist, wobei ein separat von der Abtriebswelle (24) ausgebildetes und mit der Abtriebswelle (24) mitdrehbares Schwungrad (28) vorgesehen ist, mit welchem die Arretiereinrichtung (36) in dem zweiten Sperrzustand, insbesondere formschlüssig, zusammenwirkt, und wobei das Schwungrad (28) und das Sperrelement (40) auf in axialer Richtung der Abtriebswelle (24) einander gegenüberliegenden Seiten (30, 32) der Abtriebswelle (24) angeordnet sind.
2. Verbrennungskraftmaschine (16) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Sperreinrichtung (38) in dem Sperrzustand formschlüssig mit dem Sperrelement (40) zusammenwirkt.
3. Verbrennungskraftmaschine (16) nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch wenigstens einen Sensor (50), mittels welchem eine Drehzahl der Abtriebswelle (24) erfassbar und ein die mittels des Sensors (50) erfasste Drehzahl charakterisierendes, elektrisches Signal bereitstellbar ist, wobei Sperreinrichtung (38) und/oder die Arretiereinrichtung (36) in Abhängigkeit von dem Signal betreibbar sind.
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