WO2013120602A1

WO2013120602A1 - Getriebe sowie verfahren zum betreiben eines getriebes

Info

Publication number: WO2013120602A1
Application number: PCT/EP2013/000406
Authority: WO
Inventors: Michael Frank; Reinhard Müller
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2012-02-15
Filing date: 2013-02-12
Publication date: 2013-08-22
Anticipated expiration: 2014-08-15
Also published as: DE102012202308A1; DE102012202308B4

Description

Getriebe sowie Verfahren zum Betreiben eines Getriebes

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Getriebeeinheit zur Kopplung einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Nebentrieb, wobei die Getriebeeinheit zur Übertragung einer Kraft oder eines Drehmoments zwischen dem Nebentrieb und der Kur- belwelle ein schaltbares Planetengetriebe aufweist. Des Weiteren bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer solchen Getriebeeinheit sowie ein Steuergerät zum Ansteuern einer solchen Getriebeeinheit und ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.

In modernen Kraftfahrzeugen wird zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungsmotor abgeschaltet, wenn das Fahrzeug nicht mehr aktiv angetrieben werden braucht, sondern antriebslos rollen kann. Eine solche Fahrsituation kann beispielsweise beim Ausrollen vor einer Ampel oder beim Befahren einer Gefällestrecke auftreten. Ein solcher Bewegungszustand des Kraftfahrzeugs ohne einen aktiven Antrieb durch den Verbrennungsmotor wird als Segelbetrieb bezeichnet. Der Segelbetrieb und die dazu notwendige Start-Stopp-Funktion eines Kraftfahrzeugs erfordern ein unabhängig vom Verbrennungsmotor zu betreibenden Nebentrieb, üblicherweise als Riementrieb ausgebildet, der auch ohne einen Antrieb durch den Verbrennungsmotor angetrieben werden kann, um die für die Funktion des Fahrzeugs notwendigen Nebenaggregate auch im Segelbetrieb ausreichend antreiben zu können. Die in einem modernen Kraftfahrzeug bei einem Wechsel vom Segelbetrieb in einen Start-Stopp-Modus dabei geforderten kurzen Zeiten für den Widerstand des Motors lassen lange Einspurzeiten eines herkömmlichen Anlassers nicht mehr zu.

Der Nebentrieb eines Verbrennungsmotors treibt die für den Betrieb und die Funktion des Kraftfahrzeugs benötigten Nebenaggregate durch eine Kopplung mit dem Verbrennungs- motor an und versorgt das Fahrzeug mit elektrischer Energie. Um bei modernen Kraftfahrzeugen einen Segelbetrieb zu ermöglichen, müssen Getriebe in den Nebentrieb integriert werden, die den Segelbetrieb beim gleichzeitigen Antrieb der Nebenaggregate, den Antrieb der Nebenaggregate von der Kurbelwelle ausgehend mit gleichzeitigem Generatorbetrieb zur Versorgung des Fahrzeugs mit elektrischer Energie sowie die Start-Stopp- Funktion mit den dazu passenden Drehzahlen und Drehmomenten sicherstellen können. Für den Antriebsstrang von Hybridfahrzeugen ist beispielsweise aus der WO 2012/000487 A1 eine Kurbelwellenriemenscheibe mit einem integrierten Planetengetriebe bekannt, das über einen Freilauf in der Kurbelwelle mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist. Dabei ermöglicht das mit einer reibschlüssigen Magnet- oder Elektrobremseinrich- tung versehene Planetengetriebe einen Start- oder Generatorbetrieb des Verbrennungsmotors. Weiter beschreibt die WO 2012/016561 A1 eine Kurbelwellenriemenscheibe mit einem Planetengetriebe zum Einsatz in einem Hybridfahrzeug, bei der eine als Formschlusskupplung ausgeführte Kupplungseinrichtung so mit der Riemenscheibe und dem Planetengetriebe kombiniert wird, dass drei verschiedene Schaltzustände des Planeten- getriebes erreichbar sind. Diese bekannten Kupplungs- und Schaltvorrichtungen für Hybridfahrzeuge sind ebenso wie andere Planetengetriebe zur Kopplung eines Verbrennungsmotors mit einem Nebentrieb komplexe Konstruktionen verschiedener mechanischer Komponenten, die in ihrer Komplexität neben einem hohen Herstellungsaufwand in ihrer mechanischen Funktion im Betrieb anfällig sind. Vor diesem Hintergrund werden mit der vorliegenden Erfindung eine Getriebeeinheit sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Getriebeeinheit gemäß den beigefügten Patentansprüchen vorgestellt, um die aus dem Stand der Technik sich ergebenden Nachteile zu überwinden oder zu reduzieren. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Die vorliegende Erfindung erschafft eine Getriebeeinheit zur Kopplung einer Kurbelwelle eines Kraftfahrzeugs mit einem Nebentrieb, wobei das Hohlrad des zwischen dem Nebentriebs und der Kurbelwelle platzieren, schaltbaren Planetengetriebe axial verschiebbar gelagert ist und in mindestens drei unterschiedliche axiale Positionen anordbar ist, wobei jede der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen des Hohlrads jeweils einen unterschiedlichen Betriebszustand der Getriebeeinheit definiert, wobei die erste und zweite Position zwei sich unterscheidende Übersetzungsverhältnisse für eine wechselseitige Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem Nebentrieb und der Kurbelwelle definieren und die dritte Position einen Freilauf der Getriebeeinheit definiert. Eine solche erfindungsgemäße Getriebeeinheit ermöglicht trotz einer einfachen Konstruktion mit nur weni- gen Funktionskomponenten und einem geringen Bauraum ein einfaches und sicheres Umschalten zwischen verschiedenen Betriebszuständen. Dabei ermöglicht das schaltbare Planetengetriebe, dass bevorzugt konzentrisch zur Kurbelwelle angeordnet ist, ein sich unterscheidendes Übersetzungsverhältnis für eine Übertragung einer Drehbewegung ausgehend von dem Nebentrieb oder der Kurbelwelle.

Unter einem Nebentrieb kann beispielsweise eine Kraft- und/oder Drehbewegungsüber- tragungsvorrichtung von einer Elektromaschine und/oder einer anderen An- oder Ab- triebswelle auf das Getriebe verstanden werden. Unter Getriebeeinheit kann ein mechanisches Element verstanden werden, welches in unterschiedlichen Positionen eines axial bewegbaren Hohlrads ein unterschiedliches Übersetzungsverhältnis für eine wechselseitige Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle aufweist. Auch kann die Getriebeeinheit in einer vorbestimmten Position freilaufen, das heißt eine Kraft oder ein Drehmoment zwischen dem Riementrieb und der Kurbelwelle oder umgekehrt übertragen.

Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass insbesondere für den Segelbetrieb des Fahrzeugs ein Freilauf notwendig ist, um eine Übertragung von Energie über den Nebentrieb bzw. Riementrieb zu ermöglichen, ohne auf die Kurbelwellendrehzahl, die insbesondere auch null betragen kann, Rücksicht zu nehmen.

Hierzu kann beispielsweise der Kraftfahrzeugmotor von dem Riementrieb entkoppelt werden und zugleich eine Kraft von der Elektromaschine zum Nebentrieb übertragen werden, der ebenfalls über den Riemen mit einer Elektromaschine gekoppelt ist. Dabei kann jedoch sichergestellt werden, dass sowohl für das Starten des Fahrzeugmotors Energie beziehungsweise ein Drehmoment über den Riementrieb zur Kurbelwelle übertragen werden kann, als auch für den normalen Fahrbetrieb, in dem die Räder des Fahrzeugs und der Nebentrieb von dem Kraftfahrzeugmotor angetrieben werden, Energie von der Kurbelwelle des Fahrzeugmotors über das Getriebe zum Riemen (an dem vorzugsweise die Elektromaschine angeschlossen ist) übertragen werden kann. Hierzu wird zugleich be- rücksichtigt, dass für das Starten des Fahrzeugmotors ein anderes Übersetzungsverhältnis benötigt wird, als für das Übertragen von Energie von der Kurbelwelle über das Getriebe zum Riementrieb. Besonders einfach realisierbar ist ein solches Getriebe dadurch, dass diese unterschiedlichen Kraft- bzw. Drehmomentübertragungszustände durch ein stets im Verzahneingriff befindliches axial bewegliches Hohlrad eingestellt werden kön- nen. Das Hohlrad kann dabei insbesondere durch ein Hohlradpositionierungselement, welches am Hohlrad angeordnet oder befestigt ist, in unterschiedliche Positionen gebracht oder dort fixiert werden. Somit wird in die eine oder andere Richtung das ge- wünschte Kraft- beziehungsweise Drehmomentübertragungsverhältnis erreicht. Durch die technisch einfache axiale Verstellungsmöglichkeit des Hohlrades lässt sich das Getriebe auch in beengten räumlichen Verhältnissen, wie sie im Bereich eines Kraftfahrzeugmotors auftreten, relativ einfach umsetzen. Die vorliegende Erfindung bietet somit den Vorteil, neben einer Kopplung zwischen dem Nebentrieb und der Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors, mit sowohl einer Einkopplung eines Drehmoments vom Nebentrieb auf die Kurbelwelle als auch einer Einkopplung eines Drehmoments von der Kurbelwelle auf den Nebentrieb (bei einem anderen Übersetzungsverhältnis) zusätzlich noch eine Freilauffunktion darzustellen, die insbesondere eine Entkopplung einer Kraft- oder Drehmomentübertragung vom Nebentrieb auf die Kurbelwelle oder umgekehrt bewirkt. Somit kann insbesondere im Segelbetrieb des Fahrzeugs der Nebentrieb autark mit Hilfe der Elektromaschine betrieben werden. Zugleich lässt sich dadurch eine Getriebeeinheit schaffen, welche mit einfachen technischen Elementen auskommt, um die gewünschten Funktionen sicherzustellen und ferner einen geringen Platz- bedarf aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Getriebeeinheit zur Untersetzung einer Bewegung von dem Nebentrieb zur Kurbelwelle ausgebildet sein, wenn sich das Hohlrad in einer ersten Position befindet, wobei die erste Position eine ausgelenkte Position des Hohlrades repräsentiert. Unter einer ausgelenkten Position kann eine Randposition der zur Verfügung stehenden Positionen verstanden werden. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Getriebeeinheit ein zuverlässiges Starten des Fahrzeugmotors sichergestellt werden kann, wobei ein hinreichend großes Drehmoment vom Riementrieb auf die Kurbelwelle übertragen werden kann. Günstig ist ferner eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Getriebeeinheit zur direkten Übertragung einer Bewegung von der Kurbelwelle zum Nebentrieb ausgebildet ist, wenn sich das Hohlrad in einer zweiten Position befindet, wobei die zweite Position eine ausgelenkte Position des Hohlrades repräsentiert. Unter einer direkten Übertragung einer Bewegung von der Kurbelwelle zum Nebentrieb kann beispielsweise eine Übertragung der Bewegung mit einem Übersetzungsverhältnis von im Wesentlichen eins zu eins verstanden werden. Unter einer ausgelenkten Position kann ebenfalls eine Randposition der zur Verfügung stehenden Positionen verstanden werden. Beispielsweise kann die zweite Position eine der ersten Position bezüglich einer mittleren Position gegenüberliegende Position sein. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass durch die Getriebeeinheit ein möglichst hoher Wirkungsgrad bei der Rekuperation von Energie bei einer hohen Drehzahl von der Kurbelwelle des Fahr- zeugmotors über das Getriebe auf dem Riementrieb (und einer an den Riementrieb angeschlossenen Elektromaschine) erreichbar ist.

Günstig ist es ferner, wenn gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Hohlrad des Planetengetriebes freiläuft, wenn sich das Hohlrad in einer dritten Position befindet, wobei die dritte Position bevorzugt die mittlere Position der mindestens drei un- terschiedlichen axialen Positionen des Hohlrades ist. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet neben der Bereitstellung des Freilaufs der Getriebeeinheit den Vorteil, dass eine Schaltung des Getriebes in eine gewünschte Kraft- bzw. Drehmomentübertragungsrichtung, ausgehend von einem Freilaufzustand des Hohlrades, sehr schnell schaltbar ist. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Getriebeeinheit sieht vor, dass das Planentengetriebe einen mit der Kurbelwelle verbundenen Planententräger mit Planentenrädern und ein mit einer Kurbelwelle des Nebentriebs verbundenes Sonnenrad aufweist, wobei das Sonnenrad auf der Kurbelwelle drehbar gelagert ist und das Hohlrad axial verschiebbar auf der Kurbelwelle gelagert ist. Diese besondere Ausgestaltung des Planentengetriebes ermög- licht eine einfache und funktionssichere Getriebeeinheit zur Bereitstellung drei unterschiedlicher Betriebszustände.

Technisch sehr einfach lässt sich das Hohlrad in einer mittleren Position stabilisieren oder fixieren, wenn das Hohlrad zur Stabilisierung in einer mittleren der Positionen eine Kugel aufweist, die mittels eines Federelementes in eine Ausnehmung gepresst ist. Dabei kann das Federelement in einer Ausnehmung des Hohlrades angeordnet und somit mit dem Hohlrad verbunden sein, wobei die Ausnehmung, in die Kugel gepresst ist, in einer Drehachse des Hohlrads angeordnet sein. Diese Ausnehmung, in die die Kugel gepresst ist, kann beispielsweise als Nut um die Drehachse des Hohlrads verlaufen. Auf diese Weise wird die Kugel bei einer Drehung des Hohlrads in der Ausnehmung gehalten, wobei durch den Druck des Federelements auf die Kugel auch das Hohlrad bei einer Drehung desselben in der gewünschten mittleren Position gehalten wird. Eine derartige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bietet den Vorteil, dass eine Stabilisierung bzw. Fixierung des Hohlrads in der mittleren Position in der sich die Kraft, diese Position zu verändern über die Nutform darstellen lässt, technisch sehr einfach und somit kostengünstig ausgeführt werden kann.

Zweckmäßigerweise kann mindestens ein Aktuator und mindestens ein Hohlradpositionie- rungselement vorgesehen sein, wobei das mindestens eine Hohlradpositionierungsele- ment am Hohlrad angeordnet ist, um eine Kraft von dem mit dem mindestens einen Hohl- radpositionierungselement zusammenwirkenden Aktuator aufzunehmen und das Hohlrad in zumindest eine Position der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen axial zu bewegen und/oder das Hohlrad in der zumindest einen Position zu fixieren. Unter ei- nem Hohlradpositionierungselement können ein Element verstanden werden, welches am Hohlrad befestigt ist und eine Bewegung des Hohlrades zwischen unterschiedlichen Positionen ermöglicht und/oder das Hohlrad in diesen Positionen fixiert. Die Kombination mindestens eines Aktuators und mindestens eines Hohlradpositionierungselements ermöglicht eine einfache und sichere axiale Bewegung des Hohlrades in die unterschiedlichen axialen Positionen und eine Fixierung des Hohlrades mittels dem Hohlradpositionierungselement in den ausgelenkten Positionen des Hohlrades.

Um eine besonders sichere Fixierung des Hohlrads in zumindest einer der Positionen sicherzustellen, kann das Hohlradpositionierungselement eine Halteplattenverzahnung auf einer Oberfläche des Hohlrades und/oder auf einer dem Hohlrad abgewandten Ober- fläche aufweisen. Eine derartige Halteverzahnung gegenüberliegenden Halteelement eines Aktuators Eingriff nehmen, so dass das Hohlrad sehr verdrehungssicher oder rutschfest und selbsthaltend an diesem Halteelement des Aktuators fixiert oder gehalten werden kann und sich durch Momentumkehr selbstständig löst.

Für eine einfache Montage und sicherer Anordnung kann der Aktuator an der Kurbelwelle und/oder an einem Gehäuse der Getriebeeinheit und/oder an einem Gehäuse des Kraftfahrzeugmotors befestigt sein. Bevorzugt kann dabei der Aktuator das Hohlrad in eine zweite Position der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen axial bewegen und/oder in der zweiten Position fixieren. Die bidirektionale Wirkung des Aktuators ermöglicht einen einfachen Aufbau der Getriebeeinheit und eine einfache Ansteuerung. Besonders zuverlässig kann das Hohlrad in eine gewünschte Position der zur Verfügung stehenden Positionen gebracht werden, wenn gemäß seiner Ausführungsform der vorlie- genden Erfindung zusätzlich ein zweiter Aktuator vorgesehen ist, der mit dem Hohlradpo- sitionierungselement zusammenwirkt. Besonders einfach kann ein Aktutator angesteuert werden, wenn der Aktuator als ein elektromagnetischer, elektrischer, mechanischer, pneumatischer und/oder hydraulischer Aktuator ausgebildet ist. Ferner schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Variante einer vorstehend beschriebenen Getriebeeinheit in einem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Einlesen eines Erkennungssignals, auf das ein Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs oder ein Startbetrieb des Kraftfahrzeugs oder ein Generatorbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt; Ansprechen auf das Erkennungssignal und Verbringen des Hohlrads in eine der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen in der die Getriebeeinheit freiläuft oder in der die Getriebeeinheit die untersetzte Übertragung einer Bewegung des Nebentriebs an die Kurbelwelle vornimmt oder in der die Getriebeeinheit eine direkte Übertragung der Bewegung der Kurbelwelle an den Nebentrieb vornimmt. Auch schafft die vorliegende Erfindung ein Steuergerät zum Ansteuern einer Variante einer vorstehend beschriebenen Getriebeeinheit in einem Kraftfahrzeug, wobei das Steuergerät folgende Merkmale aufweist:

Eine Schnittstelle zum Einlesen eines Erkennungssignals, auf das ein Segelbetrieb, ein Startbetrieb oder ein Generatorbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt; und

eine Ansteuereinheit um auf das Erkennungssignal hin mit einer entsprechenden Steuerung das Hohlrad in den Segelbetrieb, den Startbetrieb oder den Generatorbetrieb entsprechende Position mit mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen zu verbringen.

Dabei ist dieses Steuergerät ausgebildet, um die Schritte des erfindungsgemäßen Verfah- rens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.

Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensor- und/oder Datensignale, z.B. ein Erkennungssignal des Betriebszustands verar- beitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Das Steuergerät kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen des Steuergeräts beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Microcontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.

Von Vorteil ist auch ein Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einer Datenverarbeitungsanlage wie einem Steuergerät oder allgemein einer Vorrichtung ausgeführt wird.

Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Draufsichtdarstellung eines Nebentriebs;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Ausführungsbeispiel einer Lagereinrichtung zur Stabilisierung des Hohlrades in einer mittleren Position;

Fig. 4 ein Diagramm, das einen Zusammenhang zwischen einer Auslenkungskraft, die zur Auslenkung des Hohlrades um eine Entfernung x aus der mittleren Position aufzuwenden ist;

Fig. 5 ein Zustandsdiagramm zur Darstellung der unterschiedlichen Zustände und deren Übergänge, die ein Hohlrad in einem Getriebe annehmen kann; und

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung als Verfahren. Gleiche oder ähnliche Elemente können in den Figuren durch gleiche oder ähnliche Bezugszeichen versehen sein, wobei auf eine wiederholte Beschreibung verzichtet wird. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnungen, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale In Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht explizit beschriebenen Kombinationen zusammengefasst werden können. Weiterhin ist die Erfindung in der nachfolgenden Beschreibung eventuell unter Verwendung von unterschiedlichen Maßen und Dimensionen erläutert, wobei die Erfindung nicht auf diese Maße und Dimensionen eingeschränkt zu verstehen ist. Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt, sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal/Schritt und einem zweiten Merkmal/Schritt, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal / den ersten Schritt als auch das zweite Merkmal / den zweiten Schritt und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal / Schritt oder nur das zweite Merkmal / Schritt aufweist.

Um die vorstehend genannten Funktionen zu implementieren, kann ein Getriebe verwendet werden, welches an oder in der Kurbelwellenriemenscheibe verbaut wird. Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Nebentrieb 100 mit einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Getriebe, bei dem ein Antriebs- bzw. Abtriebsrad 1 10 einer in Fig. 1 nicht dargestellten Elektromaschine, ein Aggregat (hier als Triebrad dargestellt) 120 eines in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellten Nebentriebsaggregat sowie ein Getriebe 130 vorgesehen sind, welche durch einen Riemen 140 des Nebentriebs 100 miteinander kraftschlüssig verbunden sind. Die Getriebeeinheit 130 ist ausgebildet, um ein Moment 145 bei einer Drehbewegung des Riemens 140 von dem Antriebsrad 110 der Elektromaschine auf eine Kurbelwelle 150 eines in Fig. 1 nicht dargestellten Kraftfahrzeugmotors zu übertragen. Zugleich ist die Getriebeeinheit 130 ausgebildet, um eine Drehbewegung bei einem Kraft- fluss 160 von der Kurbelwelle 150 über den Riemen 140 auf das Antriebsrad 1 10 der Elektromaschine zu übertragen, um elektrische Energie zum Aufladen beispielsweise ei- ner Fahrzeugbatterie oder zum Betreiben von elektrischen Verbrauchern des Fahrzeugs während des Betriebs des Fahrzeugmotors zur Verfügung zu stellen. Ferner ist das Getriebe ausgebildet, so dass in einem Segelbetrieb des Fahrzeugs eine alleinige Drehbewegung des Nebentriebs trotz abgestellten Motors erfolgen kann, um auch im Segelbe- trieb des Fahrzeugs die Funktion der Nebenaggregate (z. B. Lenkhilfepumpe, Klimapumpe, Wasserpumpe) aufrecht zu erhalten können. Im Segelbetrieb des Fahrzeugs sollte zur möglichst verlustarmen Übertragung von Energie vom Triebrad 120 des Nebentriebs über den Riemen 140 zum Antriebsrad 1 10 der Elektromaschine das Getriebe in eine Freilauf- funktion geschaltet werden, um ein Mitdrehen der Kurbelwelle 150 zu vermelden.

Zur Sicherstellung derartiger Funktionen des Getriebes, weist die Getriebeeinheit 130 eine in Fig. 1 ebenfalls nicht dargestellte Mehrzahl von Getriebeelement auf, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse bzw. eine Freilauffunktion zu Implementieren. Vorzugsweise kommt hier ein leistungsverzweigendes Planetengetriebe mit Stirnrädern zum Einsatz. Es Ist jedoch auch denkbar, dass ein anders aufgebautes Getriebe verwendet werden kann, beispielsweise unter Verwendung eines Zugmittels wie einer Kette zu Übertragung von Kräften zwischen einzelnen Elementen des Getriebes.

Der Nebentrieb 100 ermöglicht somit ein riementriebbasiertes Segel-Start-Stopp-System (SSSS), bei der die Getriebeeinheit 130 vorwiegend innerhalb des Bauvolumens einer Kurbelwellenriemenscheibe des Getriebes ausgestaltet ist und die mehrere Funktionen implementiert, die Im Folgenden näher beschrieben werden.

Eine erste der durch die Getriebeeinheit 130 realisierten Funktionen (Starterbetrieb) besteht in der Funktion des riementriebbasierten Segel-Start-Stopp-Systems als Einheit zum Starten des Fahrzeugmotors bei Kaltstart oder Warmstart mit Leistungsfluss 145 von der Riemenscheibe zur Kurbelwelle. Wegen der hohen zu übertragenden Drehmomente in Richtung der Kurbelwelle 150 beim Startbetrieb, wird das leistungsverzweigte Getriebe 130 mit einer Untersetzung von ca. 1 :5 betrieben.

Eine zweite der durch das Getriebe 130 realisierten Funktionen (Generatorbetrieb, ca. 87% der Betriebszelt des Riementriebs 100) besteht in der Funktion des riementriebba- sierten Segel-Start-Stopp-Systems als Einheit zum Generieren der erforderlichen Energie durch die Elektromaschine mit einem Leistungsfluss 160 von der Kurbelwelle 150 zum Riementrieb 140 und über das Antriebsrad 110 zur daran gekoppelten Elektromaschine. Für die Funktion des Generierens liegt dabei die Getriebeübersetzung jedoch systembedingt bei 1 :1 , um ausreichend hohe Drehzahlen des Antriebsrades 110 der Elektroma- schine zu erreichen, damit die Elektromaschine einen möglichst hohen Wirkungsgrad erreicht. Eine dritte der durch die Getriebeeinheit 130 realisierten Funktionen (Segelbetrieb, ca. 13% der Betriebszelt des Riementriebs 100) besteht in der Funktion des riementriebbasierten Segel-Start-Stopp-Systems als separat, ohne Drehen des Verbrennungsmotors als drehende Einheit, die während des Segelbetriebs mit der Forderung des gleichzeitigen Betriebes der Nebenaggregate am Riementrieb 100 als angeschlossene Verbraucher zur Unterstützung der Bordfunktionen.

Diese Funktionalitäten erfüllt das in der Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung als Getriebe 130, indem es beispielsweise als zentrales Element ein leistungsverzweigendes Getriebeelement umfasst, welches vom Formfaktor so gestaltet wird, dass es innerhalb der Kurbelwellen-Riemenscheibe appliziert werden kann. Als wichtiges oder auch zentrales Element der Funktionsrealisierung des Getriebes ist ein axial verschiebliches Hohlrad vorgesehen, beispielsweise eines stets im Verzahnungseingriff befindlichen Planetengetriebes.

Dazu ist es besonders günstig, wenn das Hohlrad komplett frei laufen kann. Diese Funkti- onen lassen sich durch unterschiedliche Positionen des Hohlrades in der Getriebeeinheit 130 erreichen, die nachfolgend naher beschrieben werden:

1) Startbetrieb: Das Hohlrad ist am Motorgehäuse fixiert.

2) Generatorbetrieb: Das Hohlrad ist am Planetenträger fixiert.

3) Segelbetrieb: Das Hohlrad läuft frei ohne Fixierung. Um die genaue Funktionsweise des Getriebes näher zu beschreiben, ist in Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch die Getriebeeinheit 130 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Der Fig. 2 ist dann ersichtlich, dass das Getriebe ein Riemenrad 200 aufweist, über welches der Riemen 140 geführt ist. Ferner weist das Getriebe bzw. die Getriebeeinheit 130 ein Hohlrad 210 auf, welches axial, das heißt in Richtung einer Längserstreckungsachse der Kurbelwelle 150 des Motors 220 des Fahrzeugs, in mehrere Positionen 230a, 230b und 230c beweglich Ist. Die Dimensionen der Darstellung aus Fig. 2 sind dabei nicht maßstabsgerecht, sondern dienen lediglich zur Verdeutlichung des funktionellen Zusammenhangs zwischen den einzelnen Elementen des Getriebes 130. Ferner umfasst das Getriebe 130 einen Planetensatz 240, um eine Übertragung einer Drehbewegung des Riemenrads 200 über den Planetensatz 240 und das Hohlrad 210 auf die Kurbelwelle 150 übertragen. In einem Ruhezustand befindet sich das Hohlrad 210 in einer mittleren Position 230b und wird dort durch eine entsprechende Lagereinrichtung 250 fixiert und/oder stabilisiert, wobei der Aufbau der Lageeinrichtung 250 im folgenden Verlauf der Beschreibung noch naher erläutert wird. In dieser Freilaufposition der Getriebeeinheit 130, in der das Hohlrad 210 sich in der mittleren Position 230b der drei unterschiedlichen axialen Positionen 230a, 230b, 230c befindet, steht das Hohlrad 210 im Eingriff mit den Planentenrädern des Planensatzes 240, die wiederum im Eingriff mit dem Sonnenrad des Planetengetriebes stehen, das drehbar auf dem Ende der Kurbelwelle 51 angeordnet und fest mit dem Riemenrad 200 in Verbindung steht. Bei einer Drehung des Riemenrads 200 durch den Riemen 140 des Nebentriebs 100 dreht sich gleichzeitig das damit verbundene Sonnenrad, das die Drehbewegung auf die drehbar auf dem Planenträger angeordneten Planetenräder überträgt, wobei der Planetenträger fest mit dem Vorsprung 218 der Kurbelwelle 150 verbunden sind. Da der zugeordnete Verbrennungsmotor beim Segelbetrieb außer Betrieb gesetzt ist, sind über die feststehende Kurbelwelle 150 auch der Vorsprung 280 und die zugeordneten Planententräger feststehend, so dass sich neben dem Sonnenrad auf dem Ende der Kurbelwelle 150 auch die Planentenräder auf dem Planenträger positionsgetreu drehen. Durch den Eingriff der Planetenräder in das innen verzahnte Hohlrad 210 dreht sich das Hohlrad 210 mit der Drehung des Riemenrads 200 gegenüber der feststehenden Kurbelwelle 150. Soll nun das Hohlrad 210 aus der mittleren Positionen 230b in eine der beiden Randpositionen 230a oder 230c ausgelenkt werden, kann hierzu von einem Steuergerät 260, welches eine Steuerung des Getriebes 130 durchführt, ein Ansteuersignal 262 an einen der Aktuatoren 265 ausgegeben, die beispielsweise als elektrisches, elektromechanisches, pneumatisches oder hydraulisches Element ausgebildet sind. In der Darstellung aus Fig. 2 sind die Aktuatoren 265 je als Elektromagnet ausgeformt, die eine magnetische Kraft auf ein Hohlradpositionierungselement 270 ausüben. Durch eine solche magnetische Kraft, die auf das Hohlradpositionierungselement 210 wirkt, wird nun das axial bewegliche Hohlrad 210 in Richtung des jeweils aktiven Aktuators 265 gezogen, so dass sich das Hohlrad 210 aus einer mittleren Position 230b in eine der beiden Randpositionen 230a bzw. 230c bewegt. Hat nun das Hohlrad 210 eine der beiden Randpositionen 230a bzw. 230c erreicht, kann es in dieser Position fixiert werden, in dem eine Halteplattenverzahnung 275 des Hohlradpositionierungselements 270, die auf einer dem Hohlrad 210 gegenüberliegenden Seite des Hohlradpositionierungselements 270 angeordnet ist, sich mit einer entsprechenden Verzahnung 277 an einer dem Hohlradpositionierungselement 270 gegenüberliegenden Oberfläche verhakt. Auf diese Welse kann eine sichere und stabile Fixierung des Hohlrads 210 über das Hohlradpositionierungselement 270 mit dem jeweils aktiven Aktuator 265 erreicht werden. Ist beispielsweise der Aktuator 265 durch das Steuergerät 260 aktiviert, der an einem Motorgehäuse 220 des Motors angeordnet oder befestigt ist, wird somit das Hohlrad 210 durch die Aktivierung dieses Aktuators 265 in der in Fig. 2 dargestellten linken Position 230a, das heißt am Gehäuse 220 des Motors fixiert. Durch die Fixierung des Hohlrads 210 am Motorgehäuse 220 des Motors wird ein Startbetrieb des Motors ermöglicht. Das sich mit dem Riemenrad 200 drehende Sonnenrad des Planentengetriebes überträgt die Drehbewegung vom Nebentrieb 100 auf die Planentenräder, die wiederum im Eingriff mit dem Hohlrad 210 stehen. Da das Hohlrad 210 am Motorgehäuse 220 festgelegt ist, stützen sich die Planentenräder am Hohlrad 210 ab, so dass die Drehbewegung der Planetenräder gleichzeitig auch zu einer Drehbewegung des Planetenträgers, dem damit ver- bundenen Vorsprung 280 sowie der Kurbelwelle 150 führt. Da die Zähnezahl des Sonnenrads geringer ist als die Zähnezahl des innenverzahnten Hohlrads 210 erfolgt dabei eine Untersetzung der Drehbewegung des Riemenrads 200 entsprechend dem Verhältnis der Zähnezahl des Sonnenrads zu dem Hohlrad 210. Durch die Untersetzung erfolgt eine Verstärkung des Drehmoments vom Nebentrieb 100, so dass trotz einer geringen Dimen- sionierung der elektrischen Maschine ein Starten des Verbrennungsmotors mittels des Nebentriebs 100 möglich ist.

Ist dagegen der Aktuator 265 durch das Steuergerät 260 aktiviert, der an einem Vorsprung 280 der Kurbelwelle 150 angeordnet ist, wird folglich das Hohlrad 210 in der in Fig. 2 dargestellten rechten Position 230c an der Kurbelwelle 150 fixiert. In dieser Position ist eine direkte Drehmomentübertragung von der Kurbelwelle 150 an den Nebentrieb 100 möglich, da das mit dem Vorsprung 280 der Kurbelwelle 150 verbundene Hohlrad 210 über die Festlegung der Planetenräder auch das Sonnenrad des Planentengetriebes festlegt. Da sich das Sonnenrad des Planetengetriebes im Verhältnis 1 :1 mit der Kurbelwelle 150 mitdreht, erfolgt auch eine entsprechend nicht übersetzte Übertragung der Drehbe- wegung an das Riemenrad 200 und damit an den Nebentrieb 100. Der Nebentrieb 100 kann dann entsprechend die Drehbewegung über das Antriebsrad 110 an die Elektroma- schine übertragen, die in diesem Betriebszustand als Generator eingesetzt wird. Um das Ansteuersignal 262 auf die sich drehende Kurbelwelle 150 übertragen zu können, wird eine nachfolgend näher erläuterte Übertragungseinrichtung 285 verwendet, die eine Übertragung von Energie für die Aktivierung des an der Kurbelwelle 150 angeordneten Aktuators 265 ermöglicht (in der Fig. 2 gestrichelt dargestellter Signalverlaufspfad). Die Stellung dieses Hohlrades hat somit drei markante axiale Positionen:

Position 1 (Position 230a): Das Hohlrad ist fixiert gegen Gehäuse. Diese Fixierung neben der Fixierung am Aktuator 265 kann auch momentenabhängig sein. Sie ist dann beispielsweise zum einen selbsthaltend, wenn ein Moment vom Hohlrad 210 zur Kurbelwelle 150 übertragen werden soll, und ist zum anderen selbstlösend, wenn ein Moment von der Kurbelwelle 150 zum Hohlrad 210 übertragen werden soll. Die Aktuierung dieser Position 1 erfolgt günstigerweise, wie zuvor beschrieben, durch geeignete elektromagnetische Aktuatoren. Die Selbsthaltung und Lösung erfolgt, wie vorstehend ebenfalls naher beschrieben, durch Verzahnungsgeometrien 275 bzw. 277 in Kombination mit einem der elektromagnetischen Aktuatoren 265. Position 2 (Position 230c): Das Hohlrad ist fixiert am Planetenträger. Nachdem der Startvorgang abgeschlossen ist und die Verbrennungsmaschine gezündet hat, dreht sich das Moment zwischen Hohlrad 210 und Kurbelwelle 150 um. Damit erfolgt die in Position 1 (230a) beschriebene Lösung des elektromagnetischen Aktuators 265 und das Hohlrad 210 wird in die freilaufende Segel-Position gedrückt, die in der Fig. 2 die mittlere Position 230b darstellt.

Position 3 (Position 230b): Das Hohlrad ist freilaufend ohne Fixierung. Bei Segelwunsch sollte die Elektromaschine dafür Sorge tragen, die Nebenaggregate zu betreiben.

Zur Fixierung von den bewegten Teilen der Getriebeeinheit 130 ist anzumerken, dass als Voraussetzung die zu fixierenden Teile vor der Fixierung synchronisiert werden sollten. Ferner können die zu fixierenden Teile des Getriebes auch einen Hinterschnitt aufweisen, der einer Selbsterhaltung der Fixierung dient. Für eine solche Fixierung ist beispielsweise eine Kraft von 300 N vorgesehen. Bei einer Momentumkehr kann somit auch ein Freischieben von gegeneinander fixierten Teilen des Getriebes 130 erfolgen.

Wie bereits zuvor genannt, kann durch die Lagereinrichtung 250 das Hohlrad 210 in der mittleren Position 230b gehalten werden. Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine solche Lagereinrichtung 250. Die Lagereinrichtung 250 weist dabei eine Kugel 300 auf, die in einer Ausnehmung 310 angeordnet ist. Die Ausnehmung 310 ist dabei als Nut oder ringförmige Mulde in einer Drehachse 320 ausgebildet, um die sich das Hohlrad 210 gedreht. Dabei sollte zur Sicherstellung der korrekten Fixierung bzw. Stabilisierung des Hohlrads 210 in der mittleren Position 230b die Ausnehmung oder Mulde mit einer ausreichenden Präzision gefertigt sein. Weiterhin mit ist ein Federelement 330 in einer Feder- elementausnehmung 340 in dem Hohlrad 210 angeordnet, wobei das Federelement 330 auf die Kugel 300 drückt, um das Hohlrad 210 in der durch die Ausnehmung 310 vorgegebenen Position zu halten. Durch eine solche Lagereinrichtung 250 lässt sich gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Diagramm ein Kraftverlauf F in Abhängigkeit von der Entfernung der Position 230b realisieren, wie er für das Auslenken des Hohlrades 210 um eine Entfernung x aus der mittleren Position 230b erforderlich ist.

Zu Übertragung eines Akturierungssignals 262 an einen Aktuator 265b, der mit der Kurbelwelle 150 verbunden ist, wird entsprechend den Ausführungen zur Fig. 2 eine induktive Übertragungseinrichtung 285 verwendet. Als Alternative zu der in Fig. 2 dargestellten induktiven Übertragungseinrichtung 285 wäre auch ein Schleifring, beispielsweise mit Kohlebürsten denkbar, der jedoch wegen hoher Drehzahlen der Kurbelwelle 150 einem starken Verschleiß ausgesetzt wäre.

Um nun einen Betrieb der Getriebeeinheit 130 näher zu beschreiben, wird in Fig. 5 ein Zustandsdiagramm 600 dargestellt, das den Übergang von unterschiedlichen Betriebs- Zuständen des Getriebes repräsentiert. Ein solches Zustandsdiagramm 600 kann beispielsweise in dem Steuergerät 260 aus Fig. 2 hinterlegt sein und als Basis für die Ausgabe der Ansteuersignale 262 dienen. In einem initialen Zustand A befindet sich das Getriebe 130 in einer Ruhelage, wobei in dieser Ruhelage das Hohlrad 210 sich in der mittle- ren Position 230b befindet, die auch diejenige Position des Hohlrads 210 bildet, in der sich das Hohlrad 210 im Segelbetrieb des Fahrzeugs befindet. Soll nun der Fahrzeugmotor in Betrieb genommen werden, muss die Kurbelwelle 150, welche sich bisher nicht dreht, gedreht werden, um den Fahrzeugmotor anzulassen. Hierzu wird in einem Zu- standsübergang 210 das Getriebe in einen Zustand B gebracht, indem eine Untersetzung einer Drehbewegung vom Riementrieb 140 auf die Kurbelwelle 150 erfolgt. Hierzu wird im Getriebe 130 das Hohlrad 210 zum Stillstand gezwungen, wobei eine Aktivierung eines der Aktuatoren 265, genauer gesagt des linken Aktuators 265a erfolgt, um das Hohlrad 210 am Gehäuse des Motors 220 zu fixieren. Nun kann die Elektromaschine betrieben werden und bei der Lieferung eines Drehmoment von 50 Nm und einem Übersetzungsverhältnis von 1 :5 ein Drehmoment von 250 Nm die Kurbelwelle 150 zum Anlassen des Motors 220 drehen. Ist der Motor 220 wieder befeuert, kann ein Zustandsübergang 620 in den Zustand A erfolgen, in dem das Hohlrad 210 durch ein automatisches Lösen der Fixierung am Gehäuse des Motors 220 bei einer Momentenumkehr wieder in die mittlere Position 230b gebracht wird.

Läuft nun der Motor 220 zum Antrieb des Fahrzeugs, kann in einem Zustandsübergang 630 eine Aktivierung des Aktuators 265b an der Kurbelwelle 150 erfolgen, um die Fixie- rung des Hohlrads 210 des Getriebes 130 am Planetenträger einzuleiten, um das Getriebe 130 in einen Zustand C zu bringen, in dem eine 1 :1-Übertragung der Drehbewegung von der Kurbelwelle 51 auf den Riementrieb 100 erfolgt. In diesem Zustand C erfolgt ein Generieren von elektrischer Energie in der Elektromaschine. Wird nun beispielsweise der Motor 220 im Start-Stopp-Betrieb ausgeschaltet und das Fahrzeug geht in den Segelbe- trieb über, erfolgt ein Zustandsübergang 640, in dem beispielsweise ein kurzzeitiges Lösen der Fixierung zwischen dem Hohlrad 210 und der Kurbelwelle 150 durch ein Variieren der Drehzahl der Elektromaschine erfolgt, so dass eine Momentenumkehr am Hohlrad 210 auftritt, welche die Fixierung zwischen dem Hohlrad 210 und der Kurbelwelle 150 löst. In diesem Fall wird das Hohlrad 210 wieder in die mittlere Position 230b gelangen, in der die Getriebeeinheit 130 freiläuft. Um den Zustandsübergang 640 anzusteuern, kann beispielsweise das Steuergerät 260 aus Fig. 2 über eine Schnittstelle 287 ein Erkennungssignal 290 erhalten, dass nun der Segelbetrieb des Fahrzeugs eingeleitet wird oder wurde, wobei dann das Steuergerät 260 auch die Elektromaschine mittels einer Ansteuerein- heit 292 und ein Elektromaschinensteuersignal 295 entsprechend ansteuert, um durch eine solche Variation der Drehzahl der Elektromaschine die Fixierung des Hohlrads 210 mit der Kurbelwelle 150 zu lösen.

Alternativ kann beispielsweise auch durch das Steuergerät 260 ein jeweils zuvor aktivierter Aktuator 265 mit einem umgekehrten Signal beaufschlagt werden, wodurch eine Fixierung des Hohlrads 210 mit einem der Aktuatoren 265 bzw. an einem Gehäuse des Motors 220 oder der Kurbelwelle 150 gelöst wird erfolgt. Hierzu wird in der Getriebeeinheit 130 das Hohlrad 210 zum Stillstand gezwungen, wobei eine Aktivierung eines der Aktuatoren 265, genauer gesagt des linken Aktuators 265a erfolgt, um das Hohlrad 210 am Gehäuse des Motors 220 zu fixleren. Nun kann die Elektromaschine betrieben werden und bei der Lieferung eines Drehmoment von 50 Nm und einem Übersetzungsverhältnis von 1 :5 ein Drehmoment von 250 Nm die Kurbelwelle 150 zum Anlassen des Motors 220 drehen. Ist der Motor 220 wieder befeuert, kann ein Zustandsübergang 620 in den Zustand A erfol- gen, in dem das Hohlrad 210 durch ein automatisches Lösen der Fixierung am Gehäuse des Motors 220 bei einer Momentenumkehr wieder In die mittlere Position 230b gebracht wird.

Läuft nun der Motor 220 zum Antrieb des Fahrzeugs, kann In einem Zustandsübergang 630 eine Aktivierung des Aktuators 265b an der Kurbelwelle 150 erfolgen, um die Fixie- rung des Hohlrads 210 der Getriebeeinheit 130 am Planetenträger einzuleiten, um das Getriebe in einen Zustand C zu bringen, in dem eine 1 :1-Übertragung der Drehbewegung von der Kurbelwelle 51 auf den Riementrieb 100 erfolgt. In diesem Zustand C erfolgt ein Generieren von elektrischer Energie in der Elektromaschine. Wird nun beispielsweise der Motor 220 im Start-Stopp-Betrieb ausgeschaltet und das Fahrzeug geht in den Segelbe- trieb über, erfolgt ein Zustandsübergang 640, in dem beispielsweise ein kurzzeitiges Lösen der Fixierung zwischen dem Hohlrad 210 und der Kurbelwelle 150 durch ein Variieren der Drehzahl der Elektromaschine erfolgt, sodass eine Momentenumkehr am Hohlrad 210 auftritt, welche die Fixierung zwischen dem Hohlrad 210 und der Kurbelwelle 150 löst. In diesem Fall wird das Hohlrad 210 wieder in die mittlere Position 230b gelangen, in der das Getriebe freiläuft. Um den Zustandsübergang 640 anzusteuern, kann beispielsweise das Steuergerät 260 aus Fig. 2 über eine Schnittstelle 287 ein Erkennungssignal 290 erhalten, dass nun der Segelbetrieb des Fahrzeugs eingeleitet wird oder wurde, wobei dann das Steuergerät 260 auch die Elektromaschine mittels einer Ansteuereinheit 292 und ein Elektromaschinensteuersignal 295 entsprechend ansteuert, um durch eine solche Variati- on der Drehzahl der Elektromaschine die Fixierung des Hohlrads 210 mit der Kurbelwelle 150 zu lösen.

Alternativ kann beispielsweise auch durch das Steuergerät 260 ein jeweils zuvor aktivierter Aktuator 265 mit einem umgekehrten Signal beaufschlagt werden, wodurch eine Fixierung des Hohlrads 210 mit einem der Aktuatoren 265 bzw. an einem Gehäuse des Motors 220 oder der Kurbelwelle 150 gelöst wird.

Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 700 zum Betreiben einer Variante eines vorstehend näher dargestellten Getriebes in einem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren 700 einen Schritt des Einlesens 710 eines Erkennungssignals aufweist, das einen Segelbetrieb des Fahrzeugs repräsentiert. Ferner weist das Verfahren 700 ansprechend auf das Erkennungssignal einen Schritt des Vorbringens 720 des Hohlrades in eine der Positionen, in der das Getriebe freiläuft. Der hier vorgestellte Ansatz lässt ferner auch eine Integration des Getriebes in Start- Stopp-Systemen zu, wo unterschiedliche Übersetzungen notwendig sind, vorzugsweise im Kurbelwellenriemenrad. Ferner ist durch den hier vorgestellten Ansatz eine Reduzierung hoher Fertigungskosten herkömmlicher Planetengetriebe möglich, da statt fünf verzahnten Stirnrädern lediglich zwei verzahnte Kettenräder benötigt werden. Zusätzlich ist der Bau von einfachen Planetengetrieben z. B. Leistungsmischgetriebe mit Freilauffunktion und deren Integration in ein Start-Stopp-System einfach möglich.

Claims

Ansprüche

Getriebeeinheit (130) zur Kopplung einer Kurbelwelle (150) eines Kraftfahrzeugmo- tors (220) mit einem Nebentrieb (100), wobei die Getriebeeinheit (130) zur Übertragung einer Kraft oder eines Drehmoments zwischen dem Nebentrieb (100) und der Kurbelwelle (150) ein schaltbares Planentengetriebe aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass ein Hohlrad (210) des Planetengetriebes axial verschiebbar gelagert ist und in mindestens drei unterschiedliche axiale Positionen (230a, 230b, 230c) anordbar ist, wobei jede der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen (230a, 230b, 230c) des Hohlrades (210) jeweils einen unterschiedlichen Betriebszustand der Getriebeeinheit (130) definiert, wobei die erste und zweite Position (230a), 230c)) zwei sich unterscheidende Übersetzungsverhältnisse für eine wechselseitige Übertragung einer Drehbewegung zwischen dem Nebentrieb (100) und der Kurbelwelle (150) definieren und die dritte Position (230b) einen Freilauf der Getriebeeinheit (130) definiert.

Getriebeeinheit (130) nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (130) zur Untersetzung einer Bewegung von dem Nebentrieb (100) zur Kurbelwelle (150) ausgebildet ist, wenn sich das Hohlrad (210) in einer ersten Position (230a) befindet, wobei die erste Position (230a) bevorzugt eine ausgelenkte Position des Hohlrades (210) ist.

Getriebeeinheit (130) nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (130) zur direkten Übertragung einer Bewegung von der Kurbelwelle (150) zum Nebentrieb (100) ausgebildet ist, wenn sich das Hohlrad (210) in einer zweiten Position (230c) befindet, wobei die zweite Position (230c) bevorzugt eine ausgelenkte Position des Hohlrades (210) ist.

Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (210) des Planetengetriebes frei läuft, wenn sich das Hohlrad (210) in einer dritten Position (230b) befindet, wobei die dritte Position (230b) bevorzugt die mittlere Position der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen (230a, 230b, 230c) des Hohlrades (210) ist. Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe einen mit der Kurbelwelle (150) verbundenen Planententräger (280) mit Planetenrädern (240) und ein mit einer Kurbelwellenscheibe (200) des Nebentriebs (100) verbundenes Sonnenrad aufweist, wobei das Sonnenrad auf der Kurbelwelle (150) drehbar gelagert ist und das Hohlrad (210) axial verschiebbar auf der Kurbelwelle (150) gelagert ist.

Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (210) zur Stabilisierung in einer mittleren Position (230b) der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen (230a, 230b, 230c) des Hohlrades (210) eine Kugel (300) aufweist, die mittels mindestens eines Federelementes (330) in einer Ausnehmung (310) an der Kurbelwelle (150) gedrückt ist.

Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Aktuator (265) und mindestens ein Hohlradpositionierungselement (270) vorgesehen sind, wobei das mindestens eine Hohlradpositionierungselement (270) am Hohlrad (210) angeordnet ist, um eine Kraft von dem mit dem mindestens einen Hohlradpositionierungselement (270) zusammen wirkenden Aktuator (265) aufzunehmen und das Hohlrad (210) in zumindest eine Position der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen (230a, 230b, 230c) axial zu bewegen und/oder das Hohlrad (210) in der zumindest einen Position zu fixieren.

Getriebeeinheit (130) nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlradpositionierungselement (270) eine geeignete Halteplattenverzahnung (275) auf mindestens einer Oberfläche des Hohlrades (210) aufweist.

Getriebeeinheit (130) nach Anspruch 7 oder 8,

dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (265) an der Kurbelwelle (150) und/oder an einem Gehäuse der Getriebeeinheit (130) und/oder an einem Gehäuse des Kraftfahrzeugmotors (220) befestigt ist.

0. Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 7 bis 9,

dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (265) das Hohlrad (210) in eine zweite Position der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen (230a, 230b, 230c) axial bewegt und/oder in der zweiten Position fixiert.

1. Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 7 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (265) ein elektromagnetischer, elektrischer, mechanischer, pneumatischer und/oder hydraulischer Aktuator ist.

2. Verfahren (700) zum Betreiben einer Getriebeeinheit (130) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Kraftfahrzeug, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

Einlesen (710) eines Erkennungssignals (290), auf das ein Segelbetrieb des Kraftfahrzeugs oder ein Startbetrieb des Kraftfahrzeugs oder ein Generatorbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt;

Ansprechen auf das Erkennungssignal und Verbringen (720) des Hohlrads (210) in eine der mindestens drei unterschiedlich axialen Positionen (230a, 230b, 230c), in der die Getriebeeinheit (130) frei läuft oder in der die Getriebeeinheit (130) die untersetzte Übertragung einer Bewegung des Nebentriebs (100) an die Kurbelwelle (150) vornimmt oder in der die Getriebeeinheit (130) eine direkte Übertragung der Bewegung der Kurbelwelle (150) an den Nebentrieb (100) vornimmt.

3. Steuergerät (260) zum Ansteuern einer Getriebeeinheit (130) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Kraftfahrzeug, wobei das Steuergerät (260) folgende Merkmale aufweist:

eine Schnittstelle (287) zum Einlesen eines Erkennungssignals (290), auf das ein Segelbetrieb, ein Startbetrieb oder ein Generatorbetrieb des Kraftfahrzeugs erfolgt; und

eine Ansteuereinheit (292) um auf das Erkennungssignal (290) hin mit einer entsprechenden Ansteuerung das Hohlrad (210) in die dem Segelbetrieb, dem Startbetrieb oder dem Generatorbetrieb entsprechende Position der mindestens drei unterschiedlichen axialen Positionen (230a, 230b, 230c) zu verbringen.

14. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens (700) gemäß Anspruch 12, wenn das Computerprogramm auf einem Steuergerät (260) nach Anspruch 13 ausgeführt wird.