WO2015106738A1 - Anlasservorrichtung für ein fahrzeug sowie verfahren zum anlassen eines oder des fahrzeugs - Google Patents

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WO2015106738A1
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gear
main
rotation
input shaft
auxiliary
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Eckhard Kirchner
Tobias Eckl
Sebastian Sommerkorn
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F02N2300/2002—Control related aspects of engine starting characterised by the control method using different starting modes, methods, or actuators depending on circumstances, e.g. engine temperature or component wear

Definitions

  • the invention relates to a starter device for a vehicle having the features of the preamble of claim 1.
  • the invention further relates to a method for starting the vehicle with the starter device.
  • starters are used to bring the internal combustion engine to a rotation speed necessary for starting.
  • a significant field of application of the starter is to assist in a vehicle, for example, after a long time the starting process by the internal combustion engine is rotated by the starter and also on the car battery and ignition coils a spark is provided or auto-ignition is achieved.
  • a high torque is necessary, so that it is usual for the starters to have a high gear reduction starting from an electric motor.
  • Another field of application relates to the restarting of the internal combustion engine in the context of a start-stop function, wherein, for example, stopped before red lights of the engine for short times in order to keep fuel consumption low.
  • the later published document DE 10 2013 090 22 of the applicant describes a starter assembly for an internal combustion engine and a method for operating the starter assembly, wherein the starter assembly comprises a planetary gear which provides two different translations depending on a rotational direction of an electric motor, wherein the one translation for a start with high torque, so for a first start or cold start, and the second gear for a high-speed start, so for a restart from the stop mode in the start-stop operation is formed.
  • the invention has for its object to propose a starter device for a vehicle with an extended functionality. This object is achieved by a starter device - also called starter device - with the features of claim 1 and by a method having the features of claim 10. Preferred or advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims, the following description and the accompanying drawings.
  • a starter device which is suitable and / or designed for a vehicle.
  • the vehicle is particularly preferably a motor vehicle, such as a passenger car, a bus or a truck.
  • the vehicle may also be designed as a two-wheeler, in particular as a motorcycle, or as a tricycle.
  • the vehicle comprises at least one internal combustion engine, wherein the starter device is designed to start the internal combustion engine.
  • the starter device comprises a starter motor, which is designed as an electric motor.
  • the starter motor is operable in a first direction of rotation and in a second direction of rotation as the opposite direction to the first direction of rotation. In other words, the starter motor operate both clockwise and counterclockwise.
  • the starter motor provides a torque that is used to accelerate or maintain the engine at the required rotational speed.
  • the starter motor is transmission-coupled to a main transmission section, the main transmission section having a main input shaft and a main output shaft.
  • the main gear section has a direction of rotation dependent translation.
  • the main output shaft rotates in the same first direction of rotation.
  • the main input shaft and the main output shaft are rotating in the same direction.
  • the main output shaft also runs in the first direction of rotation.
  • the main input shaft and main output shaft run in opposite directions or in opposite directions.
  • the main transmission section is further geared with a driven pinion gear, wherein the output pinion forms the output of the starter device to the internal combustion engine.
  • the output pinion is designed as a einspurendes output pinion, which can take a Einspurposition and a different rest position, the output pinion is in the Einspurposition with the engine in operative connection and decoupled in the rest position of the engine transmission technology.
  • the starter device is particularly preferably designed as a module, which can be arranged in one piece either on the internal combustion engine or on a transmission of the vehicle or another position, in particular screwed.
  • a torque via a torque path is passed from the starter motor via the main starter gear to the output pinion. It can do that Torque also implemented, in particular stocky or translated.
  • the starter device has an auxiliary gear section, wherein the auxiliary gear section is coupled in terms of transmission technology in at least one direction of rotation of the main input shaft in the torque path between the starter motor and the output pinion.
  • the auxiliary transmission section influences the overall ratio in the torque path in at least one direction of rotation of the main input shaft.
  • the auxiliary transmission section can be arranged in the direction of the torque flow in front of the main transmission section or behind the main transmission section. In the event that it is arranged in front of the main transmission section, this may also be referred to as a countershaft transmission section.
  • the first mode can be used in a cold start
  • the second mode can be used in a warm start.
  • a cold start a higher torque is necessary due to the cold temperature of the engine.
  • vibrations are more likely to be accepted by the user during a cold start of the internal combustion engine than during a warm start.
  • auxiliary gear section it is possible to adjust the overall ratio during cold start and / or warm start, so that for each mode a required rotational speed is applied to the output pinion.
  • the starter device without the auxiliary transmission section it is possible for the starter device without the auxiliary transmission section to be manufactured as a common part for a multiplicity of variants of the starter device, and only different auxiliary transmission sections can be used in order to adapt the starting device according to variant.
  • the auxiliary transmission section is a direction of rotation preserving
  • the auxiliary transmission section does not reverse the direction of rotation along the torque path. This is advantageous since, depending on the operating mode, the starter motor is started in the different directions of rotation, however, after the direction of rotation required by the internal combustion engine or transmission has been determined on the driven pinion, the compensation of the different driving directions is exclusively implemented by the main gear section, which is the auxiliary gear section neutral with respect to a reversal of the direction of rotation.
  • the auxiliary transmission section has a direction of rotation independent
  • the auxiliary transmission section is a transmission stage or transmission double stage, which exclusively represents a transmission stage for the starter motor.
  • the gear ratio of the auxiliary gear section is, in particular, greater than 1 in magnitude, the gear ratio being defined as the quotient of the input speed to the output speed. It is generally and particularly preferable in the aforementioned embodiment that the amount of the gear ratio of the main gear portion in the first rotational direction of the main input shaft and the amount of the gear ratio of the main gear portion in the second rotational direction of the main input shaft are different. It is specifically spoken of the amount here, since the gear ratios differ by the direction reversal described in the beginning in any case with respect to the sign. However, it is preferably claimed that the sign-independent transmission ratio is formed differently depending on the direction of rotation.
  • the auxiliary transmission section is a direction of rotation independent
  • Gear ratio which is particularly preferably not equal to 1 and that the amount of the transmission ratio of the main transmission portion is different in the two directions of rotation of the main input shaft.
  • the two operating modes in particular cold start and warm start, to provide a different overall gear ratio, which is provided depending on the direction of rotation of the main input shaft and / or the starter motor.
  • the auxiliary transmission section on a direction of rotation-dependent transmission ratio in a possible and at the same time particularly preferred embodiment of the invention, the auxiliary gear portion is formed to maintain the direction of rotation.
  • a first gear ratio and in another direction another gear ratio of the auxiliary gear portion is implemented.
  • the auxiliary transmission section comprises a Translation path and a bypass path, wherein the Bypasslaufweg forms a parallel path or a bridge to the translation path.
  • the amount of the translation is preferably equal to 1.
  • the amount of the translation is preferably not equal to 1, in particular such that a reduction and / or a translation is slow.
  • the auxiliary transmission section comprises a double spur gear stage as the translation path. Due to the double spur gear stage is achieved on the one hand, that the auxiliary input shaft and auxiliary output shaft as the input and output of the auxiliary gear portion coaxially with each other can be arranged and the second that no reversal occurs.
  • the bypass path is designed as a 1 .1 coupling.
  • the separation between the transmission path and the bypass path depending on the direction of rotation of the starter motor is particularly preferably implemented by one or more freewheel devices.
  • a freewheel device is preferably understood a device that converts in a relative rotation of two rotary partners a rotationally fixed coupling in one direction and decoupling in the opposite direction. Freewheel devices are known as pawl freewheels, sprag clutches, etc.
  • Another possible embodiment of the invention is a combination, wherein the auxiliary gear portion has a direction of rotation-dependent gear ratio and the main gear portion has a gear ratio whose amount is independent of direction of rotation. In this embodiment, the amount of the direction of rotation-dependent total ratio is changed by the direction of rotation-dependent translation of the auxiliary transmission section.
  • the auxiliary transmission section a Direction of rotation dependent gear ratio and the main gear portion has a gear ratio, whose amount is also rotational direction dependent.
  • the amount of the direction of rotation-dependent total ratio is changed by the direction of rotation-dependent translation of the auxiliary transmission section and by the direction of rotation-dependent translation of the main transmission section.
  • the main gear portion is formed as a Stirnradplanetengetriebe, the Stirnradplanetengetriebe having a sun gear, a planetary gear, two planetary gear sets, a ring gear and a first and a second freewheel device.
  • the sun gear is rotatably coupled to the main input shaft and the planet carrier with the main output shaft.
  • the two planetary gear sets are rotatably mounted on the planet carrier. A first of the planetary gear sets is in engagement with the sun gear, a second of the planetary gear sets is in engagement with the ring gear. Furthermore, the planetary gears of the two planetary gear sets are mutually engaged.
  • the first freewheel device is coupled between the sun gear and the planet carrier and the second freewheel device is coupled between the ring gear and a surrounding structure.
  • the first freewheel device In the first operating mode, in particular during cold start, the first freewheel device is opened, the second freewheel device, however, is locked so that ring gear and surrounding structure are rotatably connected to each other. In this operating mode results in a gear ratio with an amount not equal to 1.
  • the second mode in particular during warm start, however, the first freewheel device is locked and the second freewheel device open, so that the planet carrier rotates together with the sun gear and thus results in a translation with the transmission ratio 1.
  • the amount of the overall gear ratio in the second mode is determined by the gear ratio of the auxiliary gear portion, wherein the amount of the gear ratio of the main gear portion is 1.
  • the torque path is guided through the bypass path of the auxiliary transmission portion (with a gear ratio of 1) and the amount of the overall gear ratio is determined by the amount of the gear ratio of the main transmission portion.
  • the absolute value of the total transmission ratio in the second mode is determined solely by the amount of the transmission ratio of the auxiliary transmission section and the magnitude of the
  • Overall gear ratio in the first mode is determined solely by the transmission ratio of the main transmission section.
  • the required overall gear ratios can be independently determined by designing the auxiliary gear section for the second mode and the layout of the main gear section for the first mode.
  • Another object of the invention relates to a method for starting the vehicle with the starter device as described above, wherein in a first mode main gear portion and the auxiliary transmission portion together determine a first overall gear ratio and determine a second overall gear ratio in the second mode, wherein a direction of rotation of the main input shaft and / or the electric motor in the first and in the second mode are formed in opposite directions.
  • Figure 1 is a schematic block diagram of a starter device as an embodiment of the invention
  • FIGS. 2a, b show a first exemplary embodiment of the starter device in the cold start and warm start mode
  • FIG. 1 shows in a roughly schematic representation a starter device 1 for a vehicle 2 as an exemplary embodiment of the invention.
  • the starter device 1 is configured to drive a pinion 3 of a transmission of an internal combustion engine 4 as needed, so that the internal combustion engine 4 is brought from the idle state to a rotational speed to allow starting or restarting of the internal combustion engine 4.
  • the starter device 1 is designed, for example, as a self-holding assembly and, for example, integrated in a housing (not shown).
  • the starter device 1 has an output pinion 5, which can be brought into operative connection with the pinion 3 or meshes with it, so that a starting torque can be conducted from the starter device 1 to the pinion 3 and thus to the internal combustion engine 4.
  • the output pinion 5 is designed as a meshing output pinion 5, which meshes with the pinion 3 in a meshing position E-as shown in FIG. 1-and is decoupled from the pinion 3 in a rest position R.
  • the output pinion 5 assumes the rest position R after starting the internal combustion engine 4 or during running of the internal combustion engine 4.
  • the starter device 1 comprises an electric motor 6, which in two Turning is operable.
  • the switching between the directions of rotation can be done for example via a turning relay.
  • the electric motor 6 it is possible for the electric motor 6 to occupy or assume the same rotational speed in both directions of rotation.
  • a main transmission section 8 and an auxiliary transmission section 9 are arranged in the torque path 7.
  • the auxiliary transmission section 9 can optionally be arranged in front of the main transmission section 8 or after the main transmission section 8.
  • the input to the main transmission section 8 is referred to as the main input shaft 10
  • the output from the main transmission section 8 is referred to as the main output shaft 1 1.
  • the overall gear ratio should be dependent on the direction of rotation of the main input shaft 10 and thus dependent on the direction of rotation of the electric motor 6.
  • a first overall translation to be implemented when the main input shaft 10 and / or the Electric motor 6 rotates in a first direction of rotation and a second gear ratio can be achieved when the main input shaft 10 and / or electric motor 6 rotate in a second direction of rotation.
  • the output pinion 5 should always rotate in the same direction of rotation, since the boundary conditions for the direction of rotation by the pinion 3 and the engine 4 are given.
  • a first mode in particular a cold start mode, a high torque and a low angular velocity and / or rotational speed applied to the output pinion 5, when the main input shaft 10 and / or the electric motor 6 rotate in one direction.
  • a second mode in particular a warm start mode, however, is compared to a lower torque and a higher angular velocity and / or rotational speed of the output pinion 5, when the main input shaft 10 and / or the electric motor 6 rotate in a reverse direction.
  • the magnitude of the angular velocity and / or the rotational speed of the output shaft 13 are set equal to each other.
  • the cold start mode is used in particular when the internal combustion engine 4 is in a cold operating state and therefore a higher torque is required for the start.
  • the warm-start mode is used when the engine 4 is already warm and has been temporarily shut off by, for example, a start-stop function to save fuel. In this state, a lower torque is sufficient, but a higher speed is preferred to achieve the restart of the engine 4 comfortable and smooth.
  • FIGS. 2a, b show a first exemplary embodiment of the starter device 1 of FIG. 1, wherein the same reference numerals refer to FIG designate the same parts or sections as before.
  • the auxiliary gear section 9 is arranged on the torque path 7 in front of the main gear section 8.
  • the cold start mode is shown in FIG. 2a, and the warm start mode is shown in FIG. 2b.
  • the auxiliary gear section 9 has a double spur gear 12, wherein an output shaft 13 of the electric motor 6 is rotatably coupled to a first spur gear 14a, which meshes with a second spur gear 14b.
  • the second spur gear 14b is rotatably coupled to a third spur gear 14c, which thus rotates at the same angular velocity.
  • the third spur gear 14c in turn meshes with a fourth spur gear 14d, which is non-rotatably connected to the main input shaft 10.
  • Each of the spur gear stages 14a-b and 14c-d has a gear ratio with an absolute value abs (i)> 1, so that the amount of gear ratio of the double spur gear stage is also abs (i)> 1.
  • the double spur gear 12 it should also be noted that it is ensured by the double spur gear 12 that no reversal occurs.
  • the output shaft 13 of the electric motor 6 and the main input shaft 10 are arranged coaxially with each other, so that a compact design is possible.
  • the transmission ratio of the double spur gear stage is for example 5: 1.
  • the main gear section 8 has a sun gear 15 which is rotatably coupled to the main input shaft 10. With the sun gear 15 mesh a plurality of first planetary 16, the axes of rotation are arranged distributed on a pitch circle about the axis of rotation of the sun gear 15.
  • the planet gears of the first planetary gear set 16 are rotatably mounted on a planet carrier 17.
  • a second planetary gear set 18 is disposed on the same planetary carrier 17, wherein the axes of rotation of the planets of the second planetary gear set 18 are located on a pitch circle, which is larger than the pitch circle of the first planetary gear set 16.
  • the planets of the second The planetary gear set 18 meshes with the planets of the first planetary gear set 16, in particular in pairs, and also with a ring gear 19, which is likewise disposed coaxially and concentrically with the axis of rotation of the sun gear 15.
  • the planet carrier 17 is rotatably connected to the main output shaft 1 1 and thus connected in this embodiment with the output gear 5.
  • the sun gear 15 and the planet carrier 17 are coupled to each other via a first freewheel device 20, the ring gear 19 is coupled to a stationary environment or surrounding structure U via a second freewheel device 21.
  • the freewheel devices 20, 21 are oriented such that in the cold start mode shown in FIG. 2a, the first freewheel device is open and the second freewheel device 21 is locked so that the main transmission section 8 converts a first transmission ratio, which is abs (i)> 1 in absolute value.
  • the overall gear ratio thus results from the gear ratio of the auxiliary gear portion 9 and the gear ratio of the main gear section 8.
  • the torque path 7 through the main gear section 8 is shown again in the event that the starter device is operated in a second mode, a warm start mode , wherein the direction of rotation of the main input shaft 10 and the output shaft 13 is reversed.
  • the overall gear ratio is defined by the gear ratio of the auxiliary gear section 9, the overall gear ratio in FIG. 2b being smaller than the overall gear ratio in FIG. 2a.
  • Figures 3a and b show a development of the embodiment in Figures 2a and b, wherein the same reference numerals each denote the same parts or sections as in the preceding figures.
  • the overall gear ratio is determined solely by the gear ratio of the main transmission section 9.
  • the torque path 7 runs over the transmission path W, that is to say over the double spur gear stage 12, so that the overall transmission ratio is given by the transmission ratio of the double spur gear stage 12.
  • the gear ratio of the main transmission section 8, however, i 1.
  • the overall transmission ratio in the first operating mode and in the second operating mode can thus be set independently of one another. After this When certain standards have been established in the overall gear ratio in the cold start mode, it is possible to manufacture the starter device 1 as an equalizer and to exchange only the auxiliary gear portion 9 in an individual adaptation to internal combustion engines 4.
  • the freewheel assembly 22 comprises a first freewheel 23 a, wherein the first freewheel 23a, the output shaft 13 coupled to the main input shaft 10.
  • a coupling shaft 24 which cooperates with a coupling hollow shaft 25 of the main input shaft 10, wherein the coupling shaft 24 is coupled via the first freewheel 23a with the coupling hollow shaft 25 transmission technology.
  • the spur gear 14a is coupled via a second freewheel 23b to the output shaft 13 and the spur gear 14d via a third freewheel 23c to the main input shaft 10.
  • the first freewheel 23 a In the first operating state in FIG. 3 a, the first freewheel 23 a is blocked and the second and third freewheels are opened, so that the bypass path B is used for torque transmission and the transmission path W is decoupled. In the second operating state in FIG. 3a, by contrast, the first freewheel 23a is opened and the second and third freewheels are blocked, so that the transmission path W is used for torque transmission and the bypass path B is decoupled.

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Abstract

Anlasser dienen bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren dazu, den Verbrennungsmotor auf eine zum Starten notwendige Umdrehungsgeschwindigkeit zu bringen. Hierzu wird eine Anlasservorrichtung (1) für ein Fahrzeug (2) mit einem Anlassermotor (6), mit einem Hauptgetriebeabschnitt (8), wobei der Hauptgetriebeabschnitt (8) eine Haupteingangswelle (10) und eine Hauptausgangswelle (11) aufweist, wobei der Hauptgetriebeabschnitt (8) eine drehrichtungsabhängige Übersetzung aufweist, wobei bei einer ersten Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) die Hauptausgangswelle (11) in der gleichen, ersten Drehrichtung rotiert und bei einer zweiten, gegenläufigen Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) die Hauptausgangswelle (11) in der ersten Drehrichtung rotiert, mit einem Abtriebsritzel (5), vorgeschlagen, wobei ein Drehmoment über einen Drehmomentweg (7) von dem Anlassermotor (6) über den Hauptgetriebeabschnitt (8) zu dem Abtriebsritzel (5) geleitet wird, und mit einem Hilfsgetriebeabschnitt (9), wobei der Hilfsgetriebeabschnitt (9) bei mindestens einer Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) in dem Drehmomentweg (7) zwischen dem Anlassermotor (6) und dem Abtriebsritzel (5) getriebetechnisch eingekoppelt ist.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Anlasservorrichtung für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Anlassen eines oder des Fahrzeugs
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Anlasservorrichtung für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Anlassen des Fahrzeugs mit der Anlasservorrichtung.
Anlasser dienen bei Fahrzeugen mit Verbrennungsmotoren dazu, den Verbrennungsmotor auf eine zum Starten notwendige Umdrehungsgeschwindigkeit zu bringen. Somit ist ein maßgebliches Anwendungsgebiet der Anlasser, bei einem Fahrzeug zum Beispiel nach einem längeren Stand den Startvorgang zu unterstützen, indem der Verbrennungsmotor durch den Anlasser gedreht wird und zudem über die Autobatterie und Zündspulen ein Zündfunke bereitgestellt wird beziehungsweise eine Selbstzündung erreicht wird. Um die Verbrennungsmotoren aus dem kalten Zustand auf die benötigte Umdrehungsgeschwindigkeit zu bringen, ist ein hohes Drehmoment notwendig, sodass es üblich ist, dass die Anlasser ausgehend von einem Elektromotor eine große Untersetzung ins Langsame aufweisen. Ein weiteres Anwendungsgebiet betrifft die Wiederinbetriebnahme des Verbrennungsmotors im Rahmen einer Start-Stopp-Funktion, wobei beispielsweise vor roten Ampeln der Verbrennungsmotor auch für kurze Zeiten gestoppt wird, um den Kraftstoffverbrauch niedrig zu halten. Bei diesem Anwendungsgebiet muss der Anlasser nur den bereits betriebswarmen Verbrennungsmotor auf die benötigte Umdrehungsgeschwindigkeit bringen. Die nachveröffentlichte Druckschrift DE 10 2013 090 22 der Anmelderin beschreibt eine Starteranordnung für einen Verbrennungsmotor sowie ein Verfahren zum Betreiben der Starteranordnung, wobei die Starteranordnung ein Planetengetriebe aufweist, welches in Abhängigkeit einer Drehrichtung eines Elektromotors zwei verschiedene Übersetzungen bereitstellt, wobei die eine Übersetzung für einen Start mit großem Drehmoment, also für einen Erststart oder Kaltstart, und die zweite Übersetzung für einen Start mit hoher Drehzahl, also für einen Wiederstart aus dem Stoppmodus im Start-Stopp- Betrieb, ausgebildet ist.
Gebiet der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlasservorrichtung für ein Fahrzeug mit einer erweiterten Funktionalität vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Anlasservorrichtung - auch Startervorrichtung zu nennen - mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Erfindungsgemäß wird eine Anlasservorrichtung offenbart, welche für ein Fahrzeug geeignet und/oder ausgebildet ist. Bei dem Fahrzeug handelt es sich besonders bevorzugt um ein Kraftfahrzeug, wie zum Beispiel einen Personenkraftwagen, einen Bus oder einen Lastkraftwagen. Das Fahrzeug kann jedoch auch als ein Zweirad, insbesondere als ein Motorrad, oder als ein Dreirad ausgebildet sein. Insbesondere umfasst das Fahrzeug mindestens einen Verbrennungsmotor, wobei die Anlasservorrichtung zum Starten des Verbrennungsmotors ausgebildet ist. Die Anlasservorrichtung umfasst einen Anlassermotor, welcher als ein Elektromotor ausgebildet ist. Der Anlassermotor ist in einer ersten Drehrichtung und in einer zweiten Drehrichtung als Gegenrichtung zu der ersten Drehrichtung betreibbar. Anders ausgedrückt kann der Anlassermotor sowohl im Uhrzeigersinn als auch im Gegenuhrzeigersinn betrieben werden. Der Anlassermotor stellt ein Drehmoment bereit, welches genutzt wird, um den Verbrennungsmotor auf die benötigte Umdrehungsgeschwindigkeit zu beschleunigen oder zu halten.
Der Anlassermotor ist mit einem Hauptgetriebeabschnitt getriebetechnisch gekoppelt, wobei der Hauptgetriebeabschnitt eine Haupteingangswelle und eine Hauptausgangswelle aufweist. Der Hauptgetriebeabschnitt weist eine drehrichtungsabhängige Übersetzung auf. Bei einer ersten Drehrichtung der Haupteingangswelle rotiert die Hauptausgangswelle in der gleichen ersten Drehrichtung. Anders ausgedrückt sind Haupteingangswelle und Hauptausgangswelle gleichsinnig rotierend. Bei einer zweiten gegenläufigen Drehrichtung der Haupteingangswelle läuft die Hauptausgangswelle ebenfalls in der ersten Drehrichtung. Bei der zweiten Drehrichtung laufen somit Haupteingangswelle und Hauptausgangswelle gegensinnig oder gegenläufig.
Der Hauptgetriebeabschnitt ist ferner mit einem Abtriebsritzel getriebetechnisch gekoppelt, wobei das Abtriebsritzel den Ausgang der Anlasservorrichtung zu dem Verbrennungsmotor bildet. Insbesondere ist das Abtriebsritzel als ein einspurendes Abtriebsritzel ausgebildet, welches eine Einspurposition und eine davon verschiedene Ruheposition einnehmen kann, wobei das Abtriebsritzel in der Einspurposition mit dem Verbrennungsmotor in Wirkverbindung steht und in der Ruheposition von dem Verbrennungsmotor getriebetechnisch abgekoppelt ist. Die Anlasservorrichtung ist besonders bevorzugt als ein Modul ausgebildet, welches einstückig wahlweise an den Verbrennungsmotor oder an ein Getriebe des Fahrzeugs oder eine andere Position angeordnet, insbesondere angeschraubt werden kann.
Es ist vorgesehen, dass ein Drehmoment über einen Drehmomentweg, insbesondere Kraftflussweg, ausgehend von dem Anlassermotor über das Anlasserhauptgetriebe zu dem Abtriebsritzel geleitet wird. Dabei kann das Drehmoment auch umgesetzt, insbesondere untersetzt oder übersetzt, werden.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Anlasservorrichtung einen Hilfsgetriebeabschnitt aufweist, wobei der Hilfsgetriebeabschnitt bei mindestens einer Drehrichtung der Haupteingangswelle in dem Drehmomentweg zwischen dem Anlassermotor und dem Abtriebsritzel getriebetechnisch eingekoppelt ist. Somit ist vorgesehen, dass der Hilfsgetriebeabschnitt bei mindestens einer Drehrichtung der Haupteingangswelle die Gesamtübersetzung in dem Drehmomentweg beeinflusst.
Der Hilfsgetriebeabschnitt kann in Richtung des Drehmomentflusses betrachtet vor dem Hauptgetriebeabschnitt oder hinter dem Hauptgetriebeabschnitt angeordnet sein. Für den Fall, dass er vor dem Hauptgetriebeabschnitt angeordnet ist, kann dieser auch als ein Vorgelegegetriebeabschnitt bezeichnet werden.
Durch die Möglichkeit, in Abhängigkeit der Drehrichtung eine unterschiedliche Gesamtübersetzung der Anlasservorrichtung zu erreichen, ist es möglich, bei einer ersten Betriebsart in der einen Drehrichtung ein hohes Drehmoment mit einer niedrigen Umdrehungsgeschwindigkeit oder Winkelgeschwindigkeit und bei einer zweiten Betriebsart in der anderen Drehrichtung ein im Vergleich dazu niedriges Drehmoment und eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit am Abtriebsritzel zu erreichen. Die erste Betriebsart kann dabei bei einem Kaltstart eingesetzt werden, die zweite Betriebsart kann bei einem Warmstart verwendet werden. Bei einem Kaltstart ist aufgrund der kalten Temperatur des Verbrennungsmotors ein höheres Drehmoment notwendig. Ferner werden Vibrationen bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors eher vom Anwender akzeptiert als bei einem Warmstart. Bei dem Warmstart ist es vorteilhaft, den Verbrennungsmotor auf eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit zu beschleunigen, um den Warmstart möglichst komfortabel für den Benutzer zu gestalten.
Durch den Hilfsgetriebeabschnitt ist es möglich, die Gesamtübersetzung beim Kaltstart und/oder beim Warmstart anzupassen, sodass für jede Betriebsart eine benötigte Umdrehungsgeschwindigkeit am Abtriebsritzel anliegt. Insbesondere ist es möglich, dass die Anlasservorrichtung ohne den Hilfsgetriebeabschnitt für eine Vielzahl von Varianten der Anlasservorrichtung als Gleichteil hergestellt wird und nur unterschiedliche Hilfsgetriebeabschnitte eingesetzt werden, um die Anlasservorrichtung variantengemäß anzupassen.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist der Hilfsgetriebeabschnitt als ein drehrichtungserhaltender
Übersetzungsabschnitt ausgebildet. Damit bewirkt der Hilfsgetriebeabschnitt im Gegensatz zu dem Hauptgetriebeabschnitt keine Drehrichtungsumkehr entlang des Drehmomentwegs. Dies ist vorteilhaft, da in Abhängigkeit der Betriebsart der Anlassermotor in die unterschiedlichen Drehrichtungen gestartet wird, nachdem jedoch an dem Abtriebsritzel die von dem Verbrennungsmotor beziehungsweise vorgelegten Getriebe benötigte Drehrichtung festgelegt ist, wird die Kompensation der unterschiedlichen Antriebsdrehrichtungen ausschließlich durch den Hauptgetriebeabschnitt umgesetzt, der Hilfsgetriebeabschnitt ist in Bezug auf eine Drehrichtungsumkehr neutral ausgebildet. Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung weist der Hilfsgetriebeabschnitt ein drehrichtungsunabhängiges
Übersetzungsverhältnis auf. Somit handelt es sich bei dem Hilfsgetriebeabschnitt um eine Getriebestufe oder Getriebedoppelstufe, welche ausschließlich eine Übersetzungsstufe für den Anlassermotor darstellt. Insbesondere ist das Übersetzungsverhältnis des Hilfsgetriebeabschnitts insbesondere vom Betrag größer als 1 , wobei das Übersetzungsverhältnis als der Quotient Eingangsdrehzahl zu Ausgangsdrehzahl definiert ist. Es ist allgemein und insbesondere bei der zuvor genannten Ausgestaltung bevorzugt, dass der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts bei der ersten Drehrichtung der Haupteingangswelle und der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts bei der zweiten Drehrichtung der Haupteingangswelle unterschiedlich sind. Es wird hier gezielt vom Betrag gesprochen, da sich die Übersetzungsverhältnisse durch die eingangs beschriebene Drehrichtungsumkehr auf jeden Fall hinsichtlich des Vorzeichens unterscheiden. Es wird jedoch bevorzugt beansprucht, dass auch das vorzeichenunabhängige Übersetzungsverhältnis in Abhängigkeit der Drehrichtung unterschiedlich ausgebildet ist.
In einer ersten Ausgestaltung ist es somit möglich, dass der Hilfsgetriebeabschnitt ein drehrichtungsunabhängiges
Übersetzungsverhältnis aufweist, welches besonders bevorzugt ungleich 1 ist und dass der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts bei den beiden Drehrichtungen der Haupteingangswelle unterschiedlich ist. Auf diese Weise ist es möglich, für die zwei Betriebsarten, insbesondere Kaltstart und Warmstart, ein jeweils unterschiedliches Gesamtübersetzungsverhältnis bereitzustellen, welches in Abhängigkeit der Drehrichtung der Haupteingangswelle und/oder des Anlassermotors bereitgestellt wird. Bei einer möglichen und zugleich besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist der Hilfsgetriebeabschnitt ein drehrichtungsabhängiges Übersetzungsverhältnis auf. Es ist jedoch zudem bevorzugt, dass der Hilfsgetriebeabschnitt drehrichtungserhaltend ausgebildet ist. Somit wird in einer der Drehrichtungen ein erstes Übersetzungsverhältnis und in einer anderen Drehrichtung ein anderes Übersetzungsverhältnis von dem Hilfsgetriebeabschnitt umgesetzt.
Bei einer möglichen Umsetzung umfasst der Hilfsgetriebeabschnitt einen Übersetzungsweg und einen Bypassweg, wobei der Bypasslaufweg einen Parallelweg oder eine Überbrückung zu dem Übersetzungsweg bildet. Bei dem Bypassweg ist der Betrag der Übersetzung vorzugsweise gleich 1 . Bei dem Übersetzungsweg ist der Betrag der Übersetzung vorzugsweise ungleich 1 , insbesondere derart, dass eine Untersetzung und/oder eine Übersetzung ins Langsame gegeben ist.
Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Hilfsgetriebeabschnitt eine doppelte Stirnradgetriebestufe als den Übersetzungsweg. Durch die doppelte Stirnradgetriebestufe wird zum einen erreicht, dass Hilfseingangswelle und Hilfsausgangswelle als Eingang und Ausgang des Hilfsgetriebeabschnitts koaxial zueinander anordbar sind und zum zweiten, dass keine Drehrichtungsumkehr erfolgt. Der Bypassweg wird dagegen als bevorzugt eine 1 .1 kopplung ausgebildet.
Die Trennung zwischen dem Übersetzungsweg und dem Bypassweg in Abhängigkeit der Drehrichtung des Anlassermotors wird besonders bevorzugt durch eine oder mehrere Freilaufeinrichtungen umgesetzt. Unter einer Freilaufeinrichtung wird bevorzugt eine Einrichtung verstanden, die bei einer Relativrotation von zwei Drehpartner eine drehfeste Kopplung in eine Richtung und eine Entkopplung in die Gegenrichtung umsetzt. Freilaufeinrichtungen sind als Klinkenfreiläufe, Klemmkörperfreiläufe etc. bekannt. Eine weitere mögliche Ausgestaltung der Erfindung ist eine Kombination, wobei der Hilfsgetriebeabschnitt ein drehrichtungsabhängiges Übersetzungsverhältnis aufweist und der Hauptgetriebeabschnitt ein Übersetzungsverhältnis aufweist, dessen Betrag drehrichtungsunabhängig ist. In dieser Ausgestaltung wird der Betrag der drehrichtungsabhängigen Gesamtübersetzung durch die drehrichtungsabhängige Übersetzung des Hilfsgetriebeabschnitts verändert.
Besonders bevorzugt ist jedoch, dass der Hilfsgetriebeabschnitt ein drehrichtungsabhängiges Übersetzungsverhältnis aufweist und der Hauptgetriebeabschnitt ein Übersetzungsverhältnis aufweist, dessen Betrag ebenfalls drehrichtungsabhängig ist. In dieser Ausgestaltung wird der Betrag der drehrichtungsabhängigen Gesamtübersetzung durch die drehrichtungsabhängige Übersetzung des Hilfsgetriebeabschnitts und durch die drehrichtungsabhängige Übersetzung des Hauptgetriebeabschnitts verändert.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung ist der Hauptgetriebeabschnitt als ein Stirnradplanetengetriebe ausgebildet, wobei das Stirnradplanetengetriebe ein Sonnenrad, ein Planetenrad, zwei Planetensätze, ein Hohlrad sowie eine erste und eine zweite Freilaufeinrichtung aufweist. Das Sonnenrad ist mit der Haupteingangswelle und der Planetenträger mit der Hauptausgangswelle drehfest gekoppelt. Die zwei Planetensätze sind auf dem Planetenträger drehbar angeordnet. Ein erster der Planetensätze steht in Eingriff mit dem Sonnenrad, ein zweiter der Planetensätze steht in Eingriff mit dem Hohlrad. Ferner stehen die Planetenräder der beiden Planetensätze gegenseitig im Eingriff. Die erste Freilaufeinrichtung ist zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger und die zweite Freilaufeinrichtung ist zwischen dem Hohlrad und einer Umgebungskonstruktion eingekoppelt.
In der ersten Betriebsart, insbesondere beim Kaltstart, ist die erste Freilaufeinrichtung geöffnet, die zweite Freilaufeinrichtung ist dagegen gesperrt, sodass Hohlrad und Umgebungskonstruktion drehfest miteinander verbunden sind. In dieser Betriebsart ergibt sich ein Übersetzungsverhältnis mit einem Betrag ungleich 1 . In der zweiten Betriebsart, insbesondere beim Warmstart, ist dagegen die erste Freilaufeinrichtung gesperrt und die zweite Freilaufeinrichtung geöffnet, sodass der Planetenträger gemeinsam mit dem Sonnenrad umläuft und sich auf diese Weise eine Übersetzung mit dem Übersetzungsverhältnis 1 ergibt.
In der zweiten Betriebsart ist es bevorzugt, bei einem drehrichtungsabhängigen Übersetzungsverhältnis des
Hilfsgetriebeabschnitts, dass der Drehmomentweg über den Übersetzungsweg des Hilfsgetriebeabschnitts verläuft. Damit wird der Betrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses in der zweiten Betriebsart durch das Übersetzungsverhältnisses des Hilfsgetriebeabschnitts bestimmt, wobei der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts gleich 1 ist. In der ersten Betriebsart ist es dagegen bevorzugt, dass der Drehmomentweg über den Bypassweg des Hilfsgetriebeabschnitts (mit einem Übersetzungsverhältnis von 1 ) geführt ist und der Betrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses durch den Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts bestimmt ist. In dieser Kombination ergibt sich der besondere Vorteil, dass der Betrag des Gesamtübersetzungsverhältnisses in der zweiten Betriebsart ausschließlich durch den Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hilfsgetriebeabschnitts und der Betrag des
Gesamtübersetzungsverhältnisses in der ersten Betriebsart ausschließlich durch das Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebeabschnitts bestimmt ist. Die benötigten Gesamtübersetzungsverhältnisse können unabhängig voneinander durch Auslegung des Hilfsgetriebeabschnitts für die zweite Betriebsart und der Auslegung des Hauptgetriebeabschnitts für die erste Betriebsart bestimmt werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anlassen des Fahrzeugs mit der Anlasservorrichtung wie diese zuvor beschrieben wurde, wobei bei einer ersten Betriebsart Hauptgetriebeabschnitt und der Hilfsgetriebeabschnitt gemeinsam ein erstes Gesamtübersetzungsverhältnis bestimmen und bei der zweiten Betriebsart ein zweites Gesamtübersetzungsverhältnis bestimmen, wobei eine Drehrichtung der Haupteingangswelle und/oder des Elektromotors bei der ersten und bei der zweiten Betriebsart gegensinnig ausgebildet sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
Figur 1 eine schematische Blockdarstellung einer Anlasservorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figuren 2a, b ein erstes Ausführungsbeispiel der Anlasservorrichtung in der Betriebsart Kaltstart und Warmstart;
Figuren 3a, b ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in den Betriebsarten Kaltstart und Warmstart.
Die Figur 1 zeigt in einer grob schematisierten Darstellung eine Anlasservorrichtung 1 für ein Fahrzeug 2 als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anlasservorrichtung 1 ist ausgebildet, ein Ritzel 3 eines Getriebes von einem Verbrennungsmotor 4 bei Bedarf anzutreiben, sodass der Verbrennungsmotor 4 aus dem Ruhezustand auf eine Umdrehungsgeschwindigkeit gebracht wird, um ein Starten oder Wiederstarten des Verbrennungsmotors 4 zu ermöglichen. Die Anlasservorrichtung 1 ist beispielsweise als eine selbsthaltende Baugruppe ausgebildet und zum Beispiel in einem Gehäuse (nicht dargestellt) integriert. Die Anlasservorrichtung 1 weist ein Abtriebsritzel 5 auf, welches in Wirkverbindung mit dem Ritzel 3 bringbar ist oder mit diesem kämmt, sodass ein Anlassdrehmoment von der Anlasservorrichtung 1 auf das Ritzel 3 und damit zu dem Verbrennungsmotor 4 geleitet werden kann. Das Abtriebsritzel 5 ist als ein einspurendes Abtriebsritzel 5 ausgebildet, welches in einer Einspurposition E - wie in Figur 1 dargestellt - mit dem Ritzel 3 kämmt und in einer Ruheposition R von dem Ritzel 3 entkoppelt ist. Insbesondere nimmt das Abtriebsritzel 5 nach dem Starten des Verbrennungsmotors 4 oder während eines Laufens des Verbrennungsmotors 4 die Ruheposition R ein.
Die Anlasservorrichtung 1 umfasst einen Elektromotor 6, welcher in zwei Drehrichtungen betreibbar ist. Die Umschaltung zwischen den Drehrichtungen kann beispielsweise über ein Wenderelais erfolgen. Beispielsweise ist es möglich, dass der Elektromotor 6 in beide Drehrichtungen die gleiche Drehgeschwindigkeit einnimmt oder einnehmen kann.
Zwischen dem Elektromotor 6 und dem Abtriebsritzel 5 erstreckt sich ein Drehmomentweg 7 oder Kraftflussweg, wobei das von dem Elektromotor 6 erzeugte Drehmoment auf dem Drehmomentweg 7 durch ein Gesamtübersetzungsverhältnis umgesetzt wird. Das
Gesamtübersetzungsverhältnis ist vom Betrag größer als 1 , was bedeutet, dass die Drehzahl des Elektromotors 6 größer als die Drehzahl des Abtriebsritzels 5 ist. Das heißt, dass die Drehungen des Elektromotors 6„in das Langsame" übersetzt werden.
In dem Drehmomentweg 7 ist ein Hauptgetriebeabschnitt 8 und ein Hilfsgetriebeabschnitt 9 angeordnet. Der Hilfsgetriebeabschnitt 9 kann wahlweise vor dem Hauptgetriebeabschnitt 8 oder nach dem Hauptgetriebeabschnitt 8 angeordnet sein. Der Eingang zu dem Hauptgetriebeabschnitt 8 wird als Haupteingangswelle 10, der Ausgang aus dem Hauptgetriebeabschnitt 8 wird als Hauptausgangswelle 1 1 bezeichnet.
Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erfolgt zwischen dem Ausgang des Elektromotors 6 und der Haupteingangswelle 10 keine Drehrichtungsumkehr, sodass die Drehrichtung von Elektromotor 6 beziehungsweise dessen Abtriebswelle 13 und der Haupteingangswelle 10 gleich ist.
Es ist eine Überlegung der Ausführungsbeispiele, dass das Gesamtübersetzungsverhältnis abhängig von der Drehrichtung der Haupteingangswelle 10 und somit abhängig von der Drehrichtung des Elektromotors 6 sein soll. Somit soll eine erste Gesamtübersetzung umgesetzt werden, wenn die Haupteingangswelle 10 und/oder der Elektromotor 6 in eine erste Drehrichtung rotiert und ein zweites Übersetzungsverhältnis erreicht werden, wenn Haupteingangswelle 10 und/oder Elektromotor 6 in eine zweite Drehrichtung rotieren. Dabei ist zu unterstreichen, dass das Abtriebsritzel 5 stets in die gleiche Drehrichtung rotieren soll, da die Randbedingungen für dessen Drehrichtung durch das Ritzel 3 und den Verbrennungsmotor 4 vorgegeben sind.
Durch die drehrichtungsabhängigen Gesamtübersetzungsverhältnisse kann erreicht werden, dass bei einer ersten Betriebsart, insbesondere einer Kaltstartbetriebsart, ein hohes Drehmoment und eine niedrige Winkelgeschwindigkeit und/oder Umdrehungsgeschwindigkeit an dem Abtriebsritzel 5 anliegt, wenn die Haupteingangswelle 10 und/oder der Elektromotor 6 in eine Drehrichtung rotieren. Bei einer zweiten Betriebsart, insbesondere einer Warmstartbetriebsart, liegt dagegen ein dazu verglichen geringeres Drehmoment und eine höhere Winkelgeschwindigkeit und/oder Umdrehungsgeschwindigkeit an dem Abtriebsritzel 5 an, wenn die Haupteingangswelle 10 und/oder der Elektromotor 6 in eine Gegenrichtung rotieren. Bei dem Vergleich und/oder bei den Betriebsarten sind der Betrag der Winkelgeschwindigkeit und/oder der Umdrehungsgeschwindigkeit der Abtriebswelle 13 jeweils gleich eingestellt.
Die Kaltstartbetriebsart wird insbesondere dann genutzt, wenn der Verbrennungsmotor 4 in einem kalten Betriebszustand ist und daher ein höheres Drehmoment für den Start benötigt wird. Die Warmstartbetriebsart wird dagegen verwendet, wenn der Verbrennungsmotor 4 bereits betriebswarm ist und beispielsweise durch eine Start-Stopp-Funktion kurzzeitig ausgeschaltet war, um Kraftstoff zu sparen. In diesem Zustand ist ein geringeres Drehmoment ausreichend, jedoch eine höhere Drehzahl bevorzugt, um das Wiederanlassen des Verbrennungsmotors 4 komfortabel und sanft zu erreichen.
In den Figuren 2a, b ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Anlasservorrichtung 1 der Figur 1 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen die gleichen Teile beziehungsweise Abschnitte wie zuvor bezeichnen. Der Hilfsgetriebeabschnitt 9 ist auf dem Drehmomentweg 7 vor dem Hauptgetriebeabschnitt 8 angeordnet. In der Figur 2a ist die Kaltstartbetriebsart, in der Figur 2b ist die Warmstartbetriebsart gezeigt.
Der Hilfsgetriebeabschnitt 9 weist eine doppelte Stirnradgetriebestufe 12 auf, wobei eine Abtriebswelle 13 des Elektromotors 6 mit einem ersten Stirnrad 14a drehfest gekoppelt ist, welches mit einem zweiten Stirnrad 14b kämmt. Das zweite Stirnrad 14b ist drehfest mit einem dritten Stirnrad 14c gekoppelt, welches somit mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit rotiert. Das dritte Stirnrad 14c kämmt wiederum mit einem vierten Stirnrad 14d, welches drehfest mit der Haupteingangswelle 10 verbunden ist. Jede der Stirnradstufen 14a-b und 14c-d weisen ein Übersetzungsverhältnis mit einem Betrag abs(i) > 1 auf, sodass der Betrag des Übersetzungsverhältnisses der doppelten Stirnradgetriebestufe ebenfalls abs(i) > 1 ist. Ferner wird darauf hingewiesen, dass durch die doppelte Stirnradgetriebestufe 12 sichergestellt ist, dass keine Drehrichtungsumkehrung erfolgt. Die Abtriebswelle 13 des Elektromotors 6 und die Haupteingangswelle 10 sind koaxial zueinander angeordnet, sodass eine kompakte Bauweise ermöglicht ist. Das Übersetzungsverhältnis der doppelten Stirnradgetriebestufe beträgt beispielsweise 5:1 . Ausgehend von der im Vergleich zu der Abtriebswelle 13 langsamer rotierenden Haupteingangswelle 10 verläuft der Drehmomentenweg 7 weiter in den Hauptgetriebeabschnitt 8. Der Hauptgetriebeabschnitt 8 weist ein Sonnenrad 15 auf, welches drehfest mit der Haupteingangswelle 10 gekoppelt ist. Mit dem Sonnenrad 15 kämmen eine Mehrzahl von ersten Planeten 16, deren Drehachsen auf einem Teilkreis um die Drehachse des Sonnenrads 15 verteilt angeordnet sind. Die Planetenräder des ersten Planetensatzes 16 sind auf einem Planetenträger 17 drehbar angeordnet. Ferner ist auf dem gleichen Planetenträger 17 ein zweiter Planetensatz 18 angeordnet, wobei sich die Drehachsen der Planeten des zweiten Planetensatzes 18 auf einem Teilkreis befinden, welcher größer ist als der Teilkreis des ersten Planetensatzes 16. Die Planeten des zweiten Planetensatzes 18 kämmen zum einen mit den Planeten des ersten Planetensatzes 16, insbesondere paarweise, und zudem mit einem Hohlrad 19, welches ebenfalls koaxial und konzentrisch zu der Drehachse des Sonnenrads 15 angeordnet ist. Der Planetenträger 17 ist drehfest mit der Hauptausgangswelle 1 1 und damit in diesem Ausführungsbeispiel mit dem Abtriebsritzel 5 verbunden.
Das Sonnenrad 15 und der Planetenträger 17 sind über eine erste Freilaufeinrichtung 20 miteinander gekoppelt, das Hohlrad 19 ist mit einer stationären Umgebung oder Umgebungskonstruktion U über eine zweite Freilaufeinrichtung 21 gekoppelt. Die Freilaufeinrichtungen 20, 21 sind so orientiert, dass in der in der Figur 2a gezeigten Kaltstartbetriebsart die erste Freilaufeinrichtung offen ist und die zweite Freilaufeinrichtung 21 gesperrt ist, sodass der Hauptgetriebeabschnitt 8 ein erstes Übersetzungsverhältnis umsetzt, welches betragsmäßig abs(i) > 1 ist. Das Gesamtübersetzungsverhältnis ergibt sich somit aus dem Übersetzungsverhältnis aus dem Hilfsgetriebeabschnitt 9 und dem Übersetzungsverhältnis aus dem Hauptgetriebeabschnitt 8. In der Figur 2b ist der Drehmomentenweg 7 durch den Hauptgetriebeabschnitt 8 nochmals gezeigt für den Fall, dass die Anlasservorrichtung in einer zweiten Betriebsart, einer Warmstartbetriebsart betrieben wird, wobei die Drehrichtung der Haupteingangswelle 10 und der Abtriebswelle 13 umgekehrt ist. In dieser zweiten Betriebsart ist die erste Freilaufeinrichtung 20 gesperrt und die zweite Freilaufeinrichtung 21 geöffnet, sodass der Planetenträger 17 wie ein Block gemeinsam mit dem Sonnenrad 15 dreht, sodass insgesamt ein Übersetzungsverhältnis mit einem Betrag von abs(i) = 1 gegeben ist. In dieser Ausgestaltung wird das Gesamtübersetzungsverhältnis durch das Übersetzungsverhältnis des Hilfsgetriebeabschnitts 9 definiert, wobei das Gesamtübersetzungsverhältnis in der Figur 2b kleiner ist als das Gesamtübersetzungsverhältnis in der Figur 2a. Durch die Drehrichtungsumkehr in der ersten Betriebsart gemäß Figur 2a in dem Hauptgetriebeabschnitt 8 wird erreicht, dass die Drehrichtung des Abtriebsritzels 5 unabhängig von der Drehrichtung der Abtriebswelle 13 stets gleich ist.
Die Figuren 3a und b zeigen eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 2a und b, wobei die gleichen Bezugszeichen jeweils die gleichen Teile bzw. Abschnitte wie in den vorhergehenden Figuren bezeichnen.
Im Gegensatz zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel weist das Ausführungsbeispiel in den Figuren 3a und b eine Freilaufanordnung 22 als Teil des Hilfsgetriebeabschnitts 9 auf, welche einen Bypassweg B innerhalb des Drehmomentwegs 7 definiert, wobei der Bypassweg B eine Überbrückung zu einem Übersetzungsweg W des doppelten Stirnradgetriebes 12 bildet. Durch die Freilaufanordnung 22 wird das Gesamtübersetzungsverhältnis wie folgt verändert:
In der ersten Betriebsart, insbesondere der Kaltstartbetriebsart, gemäß der Figur 3a ist das doppelte Stirnradgetriebe 12 durch die Freilaufanordnung 22 überbrückt, sodass das Übersetzungsverhältnis des Hilfsgetriebeabschnitts 9 i = 1 ist. Das Gesamtübersetzungsverhältnis wird ausschließlich durch das Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebeabschnitts 9 bestimmt.
In der zweiten Betriebsart, insbesondere der Warmstartbetriebsart, verläuft der Drehmomentweg 7 dagegen über den Übersetzungsweg W, also über die doppelte Stirnradgetriebestufe 12, sodass das Gesamtübersetzungsverhältnis durch das Übersetzungsverhältnis der doppelten Stirnradgetriebestufe 12 gegeben ist. Das Übersetzungsverhältnis des Hauptgetriebeabschnitts 8 ist dagegen i =1 .
In dem in den Figuren 3a und b gezeigten Ausführungsbeispiel kann somit das Gesamtübersetzungsverhältnis in der ersten Betriebsart und in der zweiten Betriebsart unabhängig voneinander eingestellt werden. Nachdem sich gewisse Standards bei dem Gesamtübersetzungsverhältnis in der Kaltstartbetriebsart etabliert haben, ist es möglich, die Anlasservorrichtung 1 als eine Gleichvorrichtung herzustellen und bei einer individuellen Anpassung an Verbrennungsmotoren 4 nur den Hilfsgetriebeabschnitt 9 zu tauschen.
In dem Hilfsgetriebeabschnitt 9 umfasst die Freilaufanordnung 22 einen ersten Freilauf 23 a, wobei der erste Freilauf 23a die Abtriebswelle 13 mit Haupteingangswelle 10 koppelt. Beispielsweise sitzt auf der Abtriebswelle 13 ein Koppelwelle 24, welches mit einer Koppelhohlwelle 25 der Haupteingangswelle 10 zusammenwirkt, wobei die Koppelwelle 24 über den ersten Freilauf 23a mit der Koppelhohlwelle 25 getriebetechnisch gekoppelt ist. Das Stirnrad 14a ist über einen zweiten Freilauf 23b mit der Abtriebswelle 13 und das Stirnrad 14d über einen dritten Freilauf 23c mit der Haupteingangswelle 10 gekoppelt.
In dem ersten Betriebszustand in der Figur 3a ist der erste Freilauf 23a gesperrt und der zweite und der dritte Freilauf geöffnet, so dass der Bypassweg B zur Drehmomentübertragung genutzt ist und der Übersetzungsweg W ausgekoppelt ist. In dem zweiten Betriebszustand in der Figur 3a ist dagegen der erste Freilauf 23a geöffnet und der zweite und der dritte Freilauf gesperrt, so dass der Übersetzungsweg W zur Drehmomentübertragung genutzt ist und der Bypassweg B ausgekoppelt ist.
Bezugszeichenliste
1 Anlasservorrichtung
2 Fahrzeug
3 Ritzel
4 Verbrennungsmotor
5 Abtriebsritzel
6 Elektromotor
7 Drehmomentweg
8 Hauptgetriebeabschnitt
9 Hilfsgetriebeabschnitt
10 Haupteingangswelle
1 1 Hauptausgangswelle
12 Stirnradgetriebestufe
13 Abtriebswelle
14a, b, c, d Stirnräder
15 Sonnenrad
16 erster Planetensatz
17 Planetenträger
18 zweiter Planetensatz
19 Hohlrad
20 Freilaufeinrichtung
21 Freilaufeinrichtung
22 Freilaufanordnung
23 a, b, c Freiläufe
24 Koppelwelle
25 Koppelhohlwelle
R Ruheposition
B Bypassweg
E Einspurposition
U Umgebung
W Übersetzungsweg

Claims

Patentansprüche
1 . Anlasservorrichtung (1 ) für ein Fahrzeug (2) mit einem Anlassermotor (6), mit einem Hauptgetriebeabschnitt (8), wobei der Hauptgetriebeabschnitt (8) eine Haupteingangswelle (10) und eine Hauptausgangswelle (1 1 ) aufweist, wobei der Hauptgetriebeabschnitt (8) eine drehrichtungsabhängige Übersetzung aufweist, wobei bei einer ersten Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) die Hauptausgangswelle (1 1 ) in der gleichen, ersten Drehrichtung rotiert und bei einer zweiten, gegenläufigen Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) die Hauptausgangswelle (1 1 ) in der ersten Drehrichtung rotiert, mit einem Abtriebsritzel (5), wobei ein Drehmoment über einen Drehmomentweg (7) von dem Anlassermotor (6) über den Hauptgetriebeabschnitt (8) zu dem Abtriebsritzel (5) geleitet wird, gekennzeichnet durch einen Hilfsgetriebeabschnitt (9), wobei der Hilfsgetriebeabschnitt (9) bei mindestens einer Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) in dem Drehmomentweg (7) zwischen dem Anlassermotor (6) und dem Abtriebsritzel (5) getriebetechnisch eingekoppelt ist.
2. Anlasservorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgetriebeabschnitt (9) als ein drehrichtungserhaltener Übersetzungsabschnitt ausgebildet ist.
3. Anlasservorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgetriebeabschnitt (9) ein drehrichtungsunabhängiges Übersetzungsverhältnis aufweist.
4. Anlasservorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts (8) bei der ersten Drehrichtung der Haupteingangswelle und der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts (8) bei der zweiten Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) unterschiedlich sind.
5. Anlasservorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 , 2 oder 4 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgetriebeabschnitt (9) ein drehrichtungsabhängiges Übersetzungsverhältnis aufweist.
6. Anlasservorrichtung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgetriebeabschnitt (9) einen Übersetzungsweg (W) und einen Bypassweg (B) aufweist, wobei der Bypassweg (B) einen kinematisch parallelen Abschnitt des Drehmomentwegs zu dem Übersetzungsweg (W bildet.
7. Anlasservorrichtung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts (8) bei der ersten Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) und der Betrag des Übersetzungsverhältnisses des Hauptgetriebeabschnitts (8) bei der zweiten Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) gleich sind.
8. Anlasservorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsgetriebeabschnitt (9) eine doppelte Stirnradgetriebestufe als den Übersetzungsweg (W) und eine 1 :1 Kopplung als den Bypassweg (B) aufweist, wobei der Übersetzungsweg (W) und der Bypassweg (B) durch eine Freilaufanordnung (22) voneinander getrennt sind.
9. Anlasservorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptgetriebeabschnitt (8) als
Stirnradplanetengetriebe ausgebildet ist, welcher ein Sonnenrad (15), einen Planetenträger (17), zwei Planentensätze (16,18) und ein Hohlrad (19) sowie eine erste und eine zweite Freilaufeinrichtung (20,21 ) aufweist, wobei das Sonnenrad (15) mit der Haupteingangswelle (10) und die Hauptausgangswelle (1 1 ) mit dem Planetenträger (17) gekoppelt ist, wobei die zwei Planentensätze (16,18) auf dem Planetenträger (17) angeordnet sind, wobei ein erster der Planetensätze (16) mit dem Sonnenrad (15) mit dem zweiten Planentensatz (18) und der zweite Planetensatz (18) mit dem ersten Planetensatz (16) und dem Hohlrad (19) kämmt und wobei die erste Freilaufeinrichtung (20) mit dem Sonnenrad (15) und dem Planetenträger (17) und die zweite Freilaufeinrichtung (21 ) mit dem Hohlrad (19) und einer Umgebungskonstruktion (U) gekoppelt ist.
10. Verfahren zum Anlassen eines Fahrzeugs (1 ) mit der Anlasservorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Betriebsart Hauptgetriebeabschnitt (8) und der Hilfsgetriebeabschnitt (9) gemeinsam ein erstes Gesamtübersetzungsverhältnis bestimmen und bei einer zweiten Betriebsart ein zweites Gesamtübersetzungsverhältnis bestimmen, wobei eine Drehrichtung der Haupteingangswelle (10) und/oder des Anlassermotors (6) bei der ersten und bei der zweiten Betriebsart gegensinnig ausgebildet sind.
PCT/DE2014/200526 2014-01-16 2014-10-01 Anlasservorrichtung für ein fahrzeug sowie verfahren zum anlassen eines oder des fahrzeugs WO2015106738A1 (de)

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DE102014200726.7A DE102014200726A1 (de) 2014-01-16 2014-01-16 Anlasservorrichtung für ein Fahrzeug sowie Verfahren zum Anlassen eines oder des Fahrzeugs
DE102014200726.7 2014-01-16

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