DE102008059570A1 - Device for connecting starter generator with crankshaft of internal-combustion engine, has interspace that is formed between inner and outer rings and provided with liquid that changes viscosity under effect of magnetic field formed by coil - Google Patents

Abstract

The device has a locking mechanism directly coupling a belt pulley (3) with a shaft (1) of a starter generator during operation. The locking mechanism is designed as a clutch (4) such that an outer ring (6) of the clutch is firmly connected with the pulley and an inner ring (5) of the clutch is fastened to the shaft. A magnetic coil (11) is provided in a region of the outer ring and integrated into the outer ring. Liquid is provided in an interspace (10) formed between the inner ring and the outer ring, where the liquid changes the viscosity under effect of a magnetic field formed by the coil.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden eines Starter-Generators mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mittels eines Riementriebes, umfassend eine Riemenscheibe, welche über eine Freilaufeinheit auf einer Welle des Starter-Generators befestigt ist, wobei die Freilaufeinheit die Übertragung eines Drehmoments von der Riemenscheibe auf die Welle zulässt, während im umgekehrten Fall eine Drehmomentübertragung durch eine Freilaufwirkung der Freilaufeinheit unterbindbar ist, und wobei in axialer Richtung neben der Freilaufeinheit ein Sperrmechanismus vorgesehen ist, welcher bei Betätigung die Riemenscheibe direkt mit der Welle koppelt.The The invention relates to a device for connecting a starter-generator with a crankshaft of an internal combustion engine by means of a belt drive, comprising a pulley, which via a freewheel unit is mounted on a shaft of the starter-generator, the Freewheel unit, the transmission of torque from the Pulley on the shaft allows while in the reverse case, a torque transmission through a Free-running action of the freewheeling unit can be prevented, and wherein in the axial direction next to the freewheeling unit a locking mechanism is provided, which when operated the pulley Coupled directly with the shaft.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Zur Stromversorgung des Bordnetzes sind bei Kraftfahrzeugen üblicherweise Generatoren vorgesehen, die über einen Riementrieb mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden sind und durch ihre Rotation den erforderlichen Strom für elektrische Verbraucher und die Startbatterie erzeugen.to Power supply of the electrical system are common in motor vehicles Generators provided with a belt drive with the crankshaft of the internal combustion engine are connected and through their rotation the required electricity for electrical Generate consumers and the starter battery.

Bei neueren Fahrzeugkonzepten kommen hierbei inzwischen vermehrt auch sogenannte Starter-Generatoren zum Einsatz, die zudem neben der Stromerzeugung bei laufender Brennkraftmaschine auch die zum Starten der Brennkraftmaschine erforderliche Drehzahl der Kurbelwelle erzeugen. Sie erfüllen somit eine Doppelfunktion als Generator und Startanlage. Mittels derartig ausgebildeter elektrischer Anlagen ist es auch einfach möglich, Fahrzeuge mit einer sogenannten Start-Stopp-Funktion zu betreiben, bei welcher die Brennkraftmaschine bei stehendem Fahrzeug abgeschaltet wird, wenn keine Leistung zur Verfügung gestellt werden muss, und erst aufgrund bestimmter Handlungen des Fahrzeugführers, die auf einen Anfahrvorgang schließen lassen, ein erneuter Start der Brennkraftmaschine eingeleitet wird. Aufgrund der Charakteristik der Brennkraftmaschine und den damit verbundenen Schwankungen in Drehzahl und Drehmoment, ist es jedoch bei einem generatorischen Betrieb des Starter-Generators über einen Riementrieb wünschenswert, die auftretenden Kräfte und Resonanzen im Riementrieb durch eine zwischengeschaltete Freilaufeinheit zu reduzieren und diesen hinsichtlich Lebensdauer und Geräusch zu optimieren. Die Verwendung einer Freilaufeinheit bringt aber die Problematik mit sich, dass ein Starten oder Unterstützen der Brennkraftmaschine über den Starter-Generator aufgrund der Freilaufwirkung nicht mehr möglich ist. Es sind daher Vorrichtungen zum Verbinden eines Starter-Generators mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mittels eines Riementriebes entwickelt worden, bei welchen bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine die Freilaufwirkung der Freilaufeinheit überbrückt werden kann, während sie nach einem Starten der Brennkraftmaschine und einem generatorischem Betrieb des Starter-Generators wieder zugelassen wird.at newer vehicle concepts are increasingly being used so-called starter generators are used, in addition to power generation with the internal combustion engine also to start the internal combustion engine generate required speed of the crankshaft. You fulfill thus a double function as a generator and starting system. through Such trained electrical systems, it is also easy possible, vehicles with a so-called start-stop function to operate, in which the internal combustion engine when the vehicle is stationary is turned off when no power is provided and only because of certain actions of the driver, which indicate a start-up process, a renewed Start of the internal combustion engine is initiated. Due to the characteristic the internal combustion engine and the associated fluctuations in Speed and torque, but it is at a regenerative Operation of the starter generator via a belt drive desirable the occurring forces and resonances in the belt drive to reduce an intermediate freewheeling unit and this to optimize life and noise. The Use of a freewheel unit brings with it the problem itself, that starting or supporting the internal combustion engine over the starter generator due to the freewheel effect no longer possible is. There are therefore devices for connecting a starter-generator with a crankshaft of an internal combustion engine by means of a belt drive have been developed, in which at a starting process of the internal combustion engine bridged the freewheeling action of the freewheel unit can be while they are after starting the internal combustion engine and a generator operation of the starter-generator again is allowed.

Stand der TechnikState of the art

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE 11 2006 001 811 T5 bekannt, bei welcher auf einer Welle des Starter-Generators eine Riemenscheibe mittels einer dazwischen platzierten Freilaufeinheit befestigt ist. Diese Freilaufeinheit lässt eine Drehmomentübertragung von der Riemenscheibe auf die Welle und damit von der Kurbelwelle auf den Starter-Generator zu, der in diesem Fall als Generator fungiert. Dagegen wird eine umgekehrte Drehmomentübertragung von der Welle auf die Riemenscheibe durch die Freilauffunktion der Freilaufeinheit unterbunden. Um allerdings eine derartige Drehmomentübertragung zum Starten der Brennkraftmaschine oder zum Unterstützen der Brennkraftmaschine mittels eines treibenden Starter-Generators zu ermöglichen, ist in axialer Richtung neben der Freilaufeinheit ein Sperrmechanismus vorgesehen, welcher bei Betätigung die Riemenscheibe direkt mit der Welle koppelt und somit die Freilaufwirkung der Freilaufeinheit überbrückt. Dieser Sperrmechanismus wird dabei durch ein fest mit der Welle verbundenes Rad gebildet, dass an seinem Umfang Sperrzähne aufweist, in welche mit der Riemenscheibe verbundene Klinken bei Betätigung eingreifen.Such a device is known from DE 11 2006 001 811 T5 in which a pulley is mounted on a shaft of the starter-generator by means of a freewheel unit placed therebetween. This freewheel unit allows torque to be transmitted from the pulley to the shaft and thus from the crankshaft to the starter-generator, which acts as a generator in this case. In contrast, a reverse torque transmission from the shaft to the pulley is prevented by the freewheeling function of the freewheel unit. However, in order to enable such a torque transmission for starting the internal combustion engine or to support the internal combustion engine by means of a driving starter generator, a locking mechanism is provided in the axial direction next to the freewheel unit, which when actuated, the pulley directly coupled to the shaft and thus the freewheeling action of the freewheel unit bridged. This locking mechanism is thereby formed by a fixedly connected to the shaft wheel that has at its periphery ratchet teeth, which engage with the pulley connected pawls when operated.

Eine derartige Vorrichtung hat den Nachteil, dass der Sperrmechanismus einen komplizierten Aufbau aufweist. Des Weiteren stellt die Betätigung der Klinken einen erheblichen, regelungstechnischen Aufwand dar.A Such device has the disadvantage that the locking mechanism has a complicated structure. Furthermore, the operation of the Latches represent a significant, regulatory effort.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Verbinden eines Starter-Generators mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mittels eines Riementriebes zu schaffen, bei welcher eine Freilaufeinheit vorgesehen ist, wobei deren Freilaufwirkung durch einen Sperrmechanismus mit einem einfachen Aufbau und mit einem niedrigen regelungstechnischen Aufwand überbrückbar ist.It Therefore, the object of the present invention is a device for connecting a starter-generator with a crankshaft of an internal combustion engine to create by means of a belt drive, in which a freewheel unit is provided, wherein the freewheeling effect by a locking mechanism with a simple structure and with a low control technology Effort can be bridged.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.These The object is based on the preamble of claim 1 in conjunction solved with its characterizing features. The following, dependent claims give each advantageous Further developments of the invention.

Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass der Sperrmechanismus derart als Kupplung ausgebildet ist, dass deren Außenring fest mit der Riemenscheibe verbunden und deren Innenring auf der Welle des Starter-Generators befestigt ist. Dabei ist im Bereich des Außenrings eine Magnetspule und in einem durch Innen- und Außenring gebildeten Zwischenraum der Kupplung eine Flüssigkeit vorgesehen. Diese Flüssigkeit ändert unter Einwirkung eines durch die Magnetspule erzeugten Magnetfeldes die Viskosität und sorgt dadurch für eine hydraulische Koppelung der Riemenscheibe mit der Welle. Eine derartige Ausbildung des Sperrmechanismus weist einen einfachen Aufbau auf, wobei gleichzeitig die Regelung der Kupplung mit niedrigem Aufwand durch eine entsprechende Bestromung der Magnetspule erfolgen kann.The invention includes the technical teaching that the locking mechanism is designed as a coupling such that its outer ring fixed to the Pulley connected and the inner ring is mounted on the shaft of the starter-generator. In this case, a solenoid is provided in the region of the outer ring and a liquid formed in an intermediate space formed by the inner and outer ring of the clutch. This liquid changes the viscosity under the influence of a magnetic field generated by the magnetic coil and thereby ensures a hydraulic coupling of the pulley with the shaft. Such a design of the locking mechanism has a simple structure, wherein at the same time the control of the coupling can be done with little effort by a corresponding energization of the solenoid.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Magnetspule in den Außenring integriert. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr kompakt ausgebildet werden.According to one Embodiment of the invention is the magnetic coil in the Integrated outer ring. As a result, the inventive Device can be made very compact.

In Weiterbildung der Erfindung verfügen der Innen- und der Außenring der Kupplung jeweils über radiale, lamellenförmige Erstreckungen, welche alternierend in den Zwischenraum hineinragen. Dadurch wird die Fläche zum Übertragen des Drehmoments vom Innenring auf den Außenring mittels der dazwischen befindlichen Flüssigkeit stark vergrößert, was zur Folge hat, dass bei gleichen Außenabmessungen der Kupplung ein größeres Drehmoment übertragen und somit die Kupplung insgesamt kleiner gestaltet werden kann.In Development of the invention, the interior and the Outer ring of the coupling in each case via radial, lamellar Extensions that protrude alternately into the gap. Thereby, the area for transmitting the torque becomes from the inner ring to the outer ring by means of the in between located liquid greatly increased what As a consequence, with the same outer dimensions of the coupling transmit a larger torque and Thus, the clutch can be made smaller overall.

Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Innenring der Kupplung auf die Welle aufgepresst. Dadurch kann eine sichere Verbindung des Innenrings mit der Welle bei gleichzeitig niedrigem Herstellungsaufwand realisiert werden.Corresponding Another embodiment of the invention is the inner ring the coupling pressed onto the shaft. This can be a secure connection the inner ring with the shaft at the same time low production costs will be realized.

In Weiterbildung der Erfindung ist der Außenring an der Riemenscheibe über eine Schraubverbindung befestigt. Dies hat den Vorteil, dass über eine derartige Verbindung das Drehmoment zuverlässig von dem Außenring der Kupplung auf die Riemenscheibe übertragen werden kann. Zudem kann bei der Montage der Kupplung eine einfache und lösbare Befestigung des Außenrings an der Riemenscheibe erfolgen.In Further development of the invention is the outer ring on the pulley attached a screw. This has the advantage of being over Such a connection reliably releases the torque transferred to the outer ring of the clutch on the pulley can be. In addition, when mounting the clutch a simple and detachable attachment of the outer ring to the Pulley done.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand einer Figur näher dargestellt.Further, The measures improving the invention will be described below together with the description of a preferred embodiment of Invention shown in more detail with reference to a figure.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description the drawing

Die einzige Figur zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verbinden eines Starter-Generators mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Bei dieser ist auf einer Welle 1 des – hier nicht dargestellten – Starter-Generators mittels einer Freilaufeinheit 2 eine Riemenscheibe 3 befestigt, welche über einen hier ebenfalls nicht dargestellten Riemen mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Die Freilaufeinheit 2 weist einen, dem Fachmann bekannten Aufbau einer Freilaufkupplung auf und lässt eine Drehmomentübertragung von der Riemenscheibe 3 auf die Welle 1 zu, während im umgekehrten Fall durch die Freilaufwirkung der Freilaufeinheit 2 ein Drehen der Riemenscheibe 3 über die Welle 1 verhindert wird. Um allerdings zum Starten oder Unterstützen der Brennkraftmaschine über den Starter-Generator eine derartige Drehmomentübertragung gezielt zu ermöglichen, ist in axialer Richtung und benachbart zu der Freilaufeinheit 2 eine Kupplung 4 platziert. Diese verfügt über einen Innenring 5, der mit seinem Innendurchmesser auf der Welle 1 aufgepresst ist, und einen Außenring 6, der über eine, hier nur schematisch dargestellte Schraubverbindung 7 fest mit der Riemenscheibe 3 verbunden ist. Sowohl Innenring 5 als auch Außenring 6 verfügen jeweils über lamellenförmige, radiale Erstreckungen 8 und 9, welche alternierend in einen durch Innenring 5 und Außenring 6 gebildeten Zwischenraum 10 hineinragen und diesen dadurch entsprechend verkleinern. In axialen Seitenwänden des Außenrings 6 ist des Weiteren eine Magnetspule 11 platziert, die bei Bestromung über hier nicht dargestellte elektrische Leitungen ein Magnetfeld zwischen den Seitenwänden des Außenrings 6 ausbildet. Unter Einwirkung dieses Magnetfeldes ändert eine in Zwischenraum 10 und zwischen Innenring 5 und Außenring 6 sowie deren Erstreckungen 8 und 9 vorgesehene Flüssig keit ihre Viskosität, indem in ihr fein verteilte Partikel Ketten in Richtung der Feldlinien des Magnetfeldes bilden und dadurch die Flüssigkeit dickflüssiger werden lassen. Dies hat den Effekt, dass ein Drehmoment des Innenrings 5 mittels der Flüssigkeit auf den Außenring 6 übertragen wird, wobei dieser Effekt durch die Erstreckungen 8 und 9 durch die größer werdende Fläche noch verstärkt wird.The single FIGURE shows a sectional view of the inventive device for connecting a starter-generator with a crankshaft of an internal combustion engine. This one is on a wave 1 of the - not shown here - starter generator by means of a freewheel unit 2 a pulley 3 attached, which is connected via a belt also not shown here with the crankshaft of the internal combustion engine in conjunction. The freewheel unit 2 has a known to those skilled construction of a one-way clutch and leaves a torque transmission from the pulley 3 on the wave 1 to, while in the reverse case by the freewheeling action of the freewheel unit 2 turning the pulley 3 over the wave 1 is prevented. However, in order to specifically enable such a torque transmission to start or support the internal combustion engine via the starter-generator, is in the axial direction and adjacent to the freewheeling unit 2 a clutch 4 placed. This has an inner ring 5 , with its inner diameter on the shaft 1 is pressed on, and an outer ring 6 , the one about, here only schematically illustrated screw 7 firmly with the pulley 3 connected is. Both inner ring 5 as well as outer ring 6 each have lamellar, radial extensions 8th and 9 which alternate in one through inner ring 5 and outer ring 6 formed gap 10 protrude and thereby reduce it accordingly. In axial side walls of the outer ring 6 is also a magnetic coil 11 placed, which when energized via electrical lines, not shown here, a magnetic field between the side walls of the outer ring 6 formed. Under the action of this magnetic field, one changes into space 10 and between inner ring 5 and outer ring 6 as well as their extensions 8th and 9 intended liquid speed their viscosity by forming in her finely divided particles chains in the direction of the field lines of the magnetic field, thereby making the liquid viscous. This has the effect of having a torque of the inner ring 5 by means of the liquid on the outer ring 6 is transmitted, this effect by the extensions 8th and 9 is reinforced by the increasing area.

Dementsprechend ist es durch eine gezielte Bestromung der Magnetspule 11 möglich, die Welle 1 direkt mit der Riemenscheibe 3 zu koppeln und dementsprechend bei einem Startvorgang der Brennkraftmaschine oder deren Unterstützung Drehmoment vom Starter-Generator über die Riemenscheibe 3 und dem Riementrieb auf die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine zu übertragen. Bei laufender Brennkraftmaschine und einem Fungieren des Starter-Generators als Generator kann hingegen die Freilaufwirkung der Freilaufeinrichtung 2 genutzt werden, um unerwünschte Kräfte und Resonanzen im Riementrieb möglichst gering zu halten. Dabei trägt die Kupplung 4 bei nicht erzeugtem Magnetfeld nur zu einer sehr geringen Reibung durch die zwischen Innenring 5 und Außenring 6 vorgesehene Flüssigkeit bei. Folglich lässt sich mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Starter-Generator mittels eines Riementriebes an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angliedern und mit einem, einen einfachen Aufbau aufweisenden Sperrmechanismus betreiben.Accordingly, it is by a targeted energization of the solenoid 11 possible, the wave 1 directly with the pulley 3 to couple and accordingly at a starting process of the internal combustion engine or their support torque from the starter generator via the pulley 3 and to transmit the belt drive to the crankshaft of the internal combustion engine. When the engine is running and a starter generator acting as a generator, however, the freewheeling effect of the freewheel device 2 be used to minimize unwanted forces and resonances in the belt drive. It carries the clutch 4 with not generated magnetic field only to a very low friction by the between inner ring 5 and outer ring 6 provided liquid at. Consequently, by means of the invention Attach device a starter-generator by means of a belt drive to the crankshaft of the internal combustion engine and operate with a, a simple structure having locking mechanism.

11

Wellewave

22

FreilaufeinheitFreewheel unit

33

Riemenscheibepulley

44

Kupplungclutch

55

Innenringinner ring

66

Außenringouter ring

77

Schraubverbindungscrew

88th

radiale, lamellenförmige Erstreckungen Innenringradial lamellar extensions inner ring

99

radiale, lamellenförmige Erstreckungen Außenringradial lamellar extensions outer ring

1010

Zwischenraumgap

1111

Magnetspulesolenoid

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

• - DE 112006001811 T5 [0004] - DE 112006001811 T5 [0004]

Claims (6)

Vorrichtung zum Verbinden eines Starter-Generators mit einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine mittels eines Riementriebes, umfassend eine Riemenscheibe (3), welche über eine Freilaufeinheit (2) auf einer Welle (1) des Starter-Generators befestigt ist, wobei die Freilaufeinheit (2) die Übertragung eines Drehmoments von der Riemenscheibe (3) auf die Welle (1) zulässt, während im umgekehrten Fall eine Drehmomentübertragung durch eine Freilaufwirkung der Freilaufeinheit (2) unterbindbar ist, und wobei in axialer Richtung neben der Freilaufeinheit (2) ein Sperrmechanismus vorgesehen ist, welcher bei Betätigung die Riemenscheibe (3) direkt mit der Welle (1) koppelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrmechanismus derart als Kupplung (4) ausgebildet ist, dass deren Außenring (6) fest mit der Riemenscheibe (3) verbunden und deren Innenring (5) auf der Welle (1) befestigt ist, wobei im Bereich des Außenrings (6) eine Magnetspule (11) vorgesehen ist und sich in einem durch Innen- (5) und Außenring (6) gebildeten Zwischenraum (10) eine Flüssigkeit befindet, die unter Einwirkung eines durch die Magnetspule (11) ausgebildeten Magnetfeldes die Viskosität ändert.Device for connecting a starter-generator to a crankshaft of an internal combustion engine by means of a belt drive, comprising a pulley ( 3 ), which via a freewheel unit ( 2 ) on a wave ( 1 ) of the starter-generator is attached, wherein the freewheel unit ( 2 ) the transmission of a torque from the pulley ( 3 ) on the shaft ( 1 ), while in the opposite case, a torque transmission by a freewheeling action of the freewheel unit ( 2 ) can be prevented, and wherein in the axial direction next to the freewheel unit ( 2 ) a locking mechanism is provided, which when actuated the pulley ( 3 ) directly with the shaft ( 1 ), characterized in that the locking mechanism in such a way as a coupling ( 4 ) is formed, that the outer ring ( 6 ) fixed to the pulley ( 3 ) and their inner ring ( 5 ) on the shaft ( 1 ) is attached, wherein in the region of the outer ring ( 6 ) a magnetic coil ( 11 ) is provided and in a by internal ( 5 ) and outer ring ( 6 ) formed intermediate space ( 10 ) is a liquid which, under the action of a through the magnetic coil ( 11 ) formed magnetic field changes the viscosity. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetspule (11) in den Außenring (6) integriert ist.Device according to claim 1, characterized in that the magnetic coil ( 11 ) in the outer ring ( 6 ) is integrated. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innen- (5) und Außenring (6) jeweils über radiale, lammellenförmige Erstreckungen (8, 9) verfügen, welche alternierend in den Zwischenraum (10) hineinragen.Device according to claim 1 or 2, characterized in that the inner ( 5 ) and outer ring ( 6 ) each have radial, lamellar extensions ( 8th . 9 ) which alternate in the space ( 10 protrude). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenring (5) auf die Welle (1) aufgepresst ist.Device according to one of claims 1-3, characterized in that the inner ring ( 5 ) on the shaft ( 1 ) is pressed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (6) an der Riemenscheibe (3) über eine Schraubverbindung (7) befestigt ist.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer ring ( 6 ) on the pulley ( 3 ) via a screw connection ( 7 ) is attached. Brennkraftmaschine mit einem Starter-Generator, umfassend eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1–5.Internal combustion engine with a starter-generator, comprising a device according to one of the claims 1-5.