Die Erfindung betrifft einen Zugmitteltrieb eines Verbrennungsmotors, umfassend zwei parallele Triebebenen und:

- ein mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors drehverbindbares erstes Kurbelwellenrad, das in der ersten Triebebene angeordnet ist,

- ein mit der Kurbelwelle drehverbindbares zweites Kurbelwellenrad, das koaxial zum ersten Kurbelwellenrad in der zweiten Triebebene angeordnet ist,

- eine wahlweise als Generator oder als Motor betreibbare Elektromaschine mit einer Maschinenwelle,

- ein mit der Maschinenwelle drehverbindbares erstes Maschinenrad, das in der ersten Triebebene angeordnet ist, um im Generatorbetrieb der Elektromaschine von der Kurbelwelle angetrieben zu werden,

- ein mit der Maschinenwelle drehverbindbares zweites Maschinenrad, das koaxial zum ersten Maschinenrad in der zweiten Triebebene angeordnet ist, um im Motorbetrieb der Elektromaschine die Kurbelwelle anzutreiben,

- einen Klimakompressor mit einer Kompressorwelle,

- ein mit der Kompressorwelle drehverbindbares erstes Kompressorrad, das in der ersten Triebebene angeordnet ist, um im Generatorbetrieb den Klima- kompressor anzutreiben,

- ein endlos umlaufendes erstes Zugmittel, das die in der ersten Triebebene angeordneten ersten Räder umschlingt,

- sowie ein endlos umlaufendes zweites Zugmittel, das die in der zweiten Triebebene angeordneten zweiten Räder umschlingt.

Hintergrund der Erfindung

Ein gattungsgemäßer Doppel-Riementrieb geht aus der nicht vorveröffentlichten DE 10 2010 054 630 A1 hervor. Die dort vorgeschlagene Elektromaschine wird in Kurbelwellendrehrichtung entweder als angetriebener Generator oder als antreibender Motor betrieben. Dabei umfasst der die Kurbelwelle in deren Drehrichtung antreibende Motorbetrieb einen Startmodus zum Anlassen des Verbrennungsmotors und einen sogenannten Boostmodus, bei dem die Kur- beiwelle nicht nur durch den Verbrennungsmotor sondern zwecks Drehmomentsteigerung auch elektromotorisch angetrieben wird.

Ein weiterer Motorbetrieb der Elektromaschine dient der sogenannten Stand- klimatisierung zur Kühlung des vom Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs. In der zitierten Druckschrift treibt die Elektromaschine den für einen Kompressionsbetrieb in beide Drehrichtungen ausgebildeten Klimakompressor in umgekehrter Drehrichtung an, während der Verbrennungsmotor steht. Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen alternative Ausgestaltung eines Zugmitteltriebs der eingangs genannten Art und ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Zugmitteltriebs anzugeben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich vorrichtungsseitig aus den Merkmalen des Anspruchs 1 und verfahrensseitig aus den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Demnach soll ein mit der Kompressorwelle drehverbindbares zweites Kompressorrad vorgesehen sein, das koaxial zum ersten Kompressorrad in der zweiten Triebebene angeordnet ist, um im Motorbetrieb den Klimakompressor anzutreiben. Anders als im eingangs zitierten Stand der Technik erfolgt also die Standklimatisierung nicht durch Drehrichtungsumkehr des Klimakompressors, sondern durch die Einkopplung eines weiteren Kompressorrads in die zweite Triebebene, die auch zum Antrieb der Kurbelwelle dient.

Dasselbe Antriebskonzept kann für eine vom Zugmitteltrieb angetriebene Kühlmittelpumpe zur Kühlung des Verbrennungsmotors vorgesehen sein. So kann die Kühlmittelpumpe, analog zum Klimakompressor, bei stehendem Verbren- nungsmotor von der Elektromaschine angetrieben werden, um den Heizungswärmetauscher des Fahrzeugs mit zuvor erwärmtem Kühlwasser zu versorgen (Standheizung). Für den Betrieb des erfindungsgemäßen Zugmitteltriebs ist zumindest einer der folgenden Betriebsmoden vorgesehen:

- ein Startmodus, bei dem die als Motor betriebene Elektromaschine die Kurbelwelle bis zum Start des Verbrennungsmotors antreibt,

- ein Normalbetriebsmodus, bei dem die als Generator betriebene Eiektroma- schine von der Kurbelwelle des laufenden Verbrennungsmotors angetrieben wird,

- ein Boostmodus, bei dem die als Motor betriebene Elektromaschine bei laufendem Verbrennungsmotor die Kurbelwelle unterstützend antreibt,

- und bei stehendem Verbrennungsmotor ein Standklimamodus, bei dem die als Motor betriebene Elektromaschine den Klimakompressor oder ggfls. die

Kühlmittelpumpe antreibt.

Die Ansteuerung/Regelung der einzelnen Betriebsmoden erfolgt mit Hilfe von diversen Zustandsgrößen, insbesondere des Verbrennungsmotors, der Fahr- zeuginnenraumtemperatur und dem Schaltzustand der ansteuerbaren Kupplungen.

Als bevorzugte Zugmittel sind seitens der ersten Triebebene ein kraftschlüssig wirkender Poly-V-Riemen und seitens der zweiten Triebebene ein formschlüs- sig wirkender Zahnriemen vorgesehen. Ein erfindungsgemäßer Zugmitteltrieb kann dennoch auch ein Ketten-Ketten-Trieb oder ein Riemen-Ketten-Trieb sein. Ebenfalls können weitere Nebenaggregate, gegebenenfalls auch in weiteren Triebebenen, vorgesehen sein. Beschreibung der Zeichnung

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus der einzigen Figur, in der ein erfindungsgemäßer Zugmit- teltrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors schematisch offenbart ist. Die betriebliche Drehrichtung des Verbrennungsmotors entspricht der an dessen Kurbelwelle CR mit positivem Vorzeichen eingezeichneten Richtung.

Der Zugmitteltrieb ist als Doppel-Riementrieb mit zwei zueinander parallelen Triebebenen ausgeführt, wobei die erste Triebebene 1 mit durchgezogener Linie und die zweite Triebebene 2 mit gestrichelter Linie dargestellt ist. Der Zugmitteltrieb umfasst eine wahlweise als Generator oder als Motor betreibbare Elektromaschine M mit einer Maschinenwelle 3 , einen Klimakompressor A/C mit einer Kompressorwelle 4 und eine Kühlmittelpumpe WP mit einer Pumpenwelle 5. Die Kurbelwelle CR ist mit einem darauf angeordneten ersten Kurbelwellenrad 6 und einem dazu koaxialen zweiten Kurbelwellenrad 7 drehverbunden.

Die Maschinenwelle 3 ist mit einem darauf angeordneten ersten Maschinenrad 8 und einem dazu koaxialen zweiten Maschinenrad 9 drehverbunden.

Die Kompressorwelle 4 ist mit einem darauf angeordneten ersten Kompressorrad 10 und einem dazu koaxialen zweiten Kompressorrad 1 1 drehverbunden.

Die Pumpenwelle 5 ist mit einem darauf angeordneten ersten Pumpenrad 12 und einem dazu koaxialen zweiten Pumpenrad 13 drehverbunden.

Die ersten Räder 6, 8, 10 und 12 sind in der ersten Triebebene 1 angeordnet und von einem ersten Zugmittel 14 in Form eines endlos umlaufenden Poly-V- Riemens umschlungen. Die zweiten Räder 7, 9, 1 1 und 13 sind in der zweiten Triebebene 2 angeordnet und von einem zweiten Zugmittel 15 in Form eines endlos umlaufenden Zahnriemens umschlungen. Die Vorspannung der Zugmittel 14, 15 kann jeweils mittels nicht dargestellter Spannvorrichtungen eingestellt werden. Die jeweilige Drehverbindung der Räder mit den zugehörigen Wellen ist folgendermaßen gestaltet. Zwischen dem ersten Kurbelwellenrad 6 und der Kurbelwelle CR ist eine erste Kupplung K1 angeordnet, die in Drehrichtung der Kurbelwelle CR ein Überholen der Kurbelwelle CR gegenüber dem ersten Kurbelwellenrad 6 sperrt. Hierdurch wird im Normalbetriebsmodus die Drehung der antreibenden Kurbelwelle CR in die erste Triebebene 1 eingeleitet. Bei der Kupplung Kl handelt es sich um eine in beiden Drehrichtungen starre Drehverbindung.

Zwischen dem zweiten Kurbelwellenrad 7 und der Kurbelwelle CR ist eine ansteuerbare zweite Kupplung K2 angeordnet, die im geschlossenen Zustand in Drehrichtung der Kurbelwelle CR ein Überholen des zweiten Kurbelwellenrads 7 gegenüber der Kurbelwelle CR sperrt und die im geöffneten Zustand in beiden Drehrichtungen das zweite Kurbelwellenrad 7 von der Kurbelwelle CR entkoppelt. Im Start- und Boostmodus ist die Kupplung K2 geschlossen, und die Drehung der antreibenden Elektromaschine M wird auf die dann angetriebene Kurbelwelle CR übertragen. Im Normalbetriebsmodus ist die Kupplung K2 ge- öffnet, um die zweite Triebebene 2 im Stillstand halten zu können. Im Standklimamodus hingegen ist die Kupplung K2 geöffnet, um die Kurbelwelle CR im Stillstand halten zu können. Die Kupplung K2 ist eine elektrisch ansteuerbare Magnetkupplung, die stromlos geöffnet oder geschlossen sein und einen kraft- oder formschlüssig wirkenden Kupplungseingriff haben kann. Alternativ kann auch eine ansteuerbare Freilaufkupplung vorgesehen sein, die im geöffneten Zustand eine Relativdrehung in beiden Drehrichtungen zulässt.

Zwischen dem ersten Maschinenrad 8 und der Maschinenwelle 3 ist eine als Freilaufkupplung ausgebildete dritte Kupplung K3 angeordnet, die in Drehrich- tung der Kurbelwelle CR ein Überholen der Maschinenwelle 3 gegenüber dem ersten Maschinenrad 8 zulässt und in die entgegengesetzte Drehrichtung sperrt. Ein solcher an sich bekannter Generatorfreilauf verhindert die Übertragung von Kurbelwellendrehschwingungen auf die Elektromaschine M. Zwischen dem zweiten Maschinenrad 9 und der Maschinenwelle 3 ist eine ansteuerbare vierte Kupplung K4 angeordnet, die im geschlossenen Zustand in Drehrichtung der Kurbelwelle CR ein Überholen der Maschinenwelle 3 gegen- über dem zweiten Maschinenrad 9 sperrt und die im geöffneten Zustand in beiden Drehrichtungen das zweite Maschinenrad 9 von der Maschinenwelle 3 entkoppelt. Im Start-, Boost- und Standklimamodus ist die Kupplung K4 geschlossen, um die Drehung der antreibenden Elektromaschine M im Start- und Bo- ostmodus auf die Kurbeiwelle CR und im Standklimamodus auf den Klimakom- pressor A/C und die Kühlmittelpumpe WP zu übertragen. Im Normalbetriebsmodus ist die Kupplung K4 (und auch die Kupplung K2) geöffnet, um die zweite Triebebene 2 im Stillstand halten zu können. Die Kupplung K4 ist als ansteuerbare Freilaufkupplung ausgebildet, die im geöffneten Zustand eine Relativdrehung in beiden Drehrichtungen zulässt. Alternativ kann es sich auch hierbei um eine elektrisch ansteuerbare Magnetkupplung handeln.

Zwischen dem ersten Kompressorrad 10 und der Kompressorwelle 4 ist eine als Freilaufkupplung ausgebildete fünfte Kupplung K5 angeordnet, die in Drehrichtung der Kurbelwelle CR ein Überholen der Kompressorwelle 4 gegenüber dem ersten Kompressorrad 10 zulässt und in die entgegengesetzte Drehrichtung sperrt. Im Standklimamodus verhindert die Freilauffunktion der Kupplung K5, dass die dann stillstehende erste Triebebene 1 über die Kompressorwelle 4 mit angetrieben wird. Zwischen dem zweiten Kompressorrad 1 1 und der Kompressorwelle 4 ist eine ebenfalls als Freilaufkupplung ausgebildete sechste Kupplung K6 angeordnet. Diese lässt in Drehrichtung der Kurbelwelle CR ein Überholen der Kompressorwelle 4 gegenüber dem zweiten Kompressorrad 1 1 zu und sperrt in die entgegengesetzte Drehrichtung. Im Normalbetriebsmodus verhindert die Freilauffunktion der Kupplung K6, dass die dann stillstehende zweite Triebebene 2 über die Kompressorwelle 4 mit angetrieben wird.

Die Drehverbindung zwischen den beiden Pumpenrädern 12, 13 und der Pum- penwelle 5 umfasst eine siebte Freilaufkupplung K7 bzw. eine achte Freilaufkupplung K8 und ist mit der Drehverbindung am Klimakompressor A/C kinematisch identisch. Der Zugmitteltrieb ermöglicht folgende Betriebsmoden: a) einen Startmodus, bei dem die als Motor betriebene Elektromaschine M die Kurbelwelle CR aus dem Stillstand heraus bis zum Start des Verbrennungsmotors antreibt:

- die Kupplungen K2 und K4 sind geschlossen;

- die Kurbelwelle CR wird von der Elektromaschine M angetrieben und treibt ihrerseits über die Kupplung K1 und das erste Kurbelwellenrad 2 die erste Triebebene 1 an;

- die Übersetzungsverhältnisse sind mit jeweiligen Durchmesserverhältnis- sen zwischen den ersten Rädern 6, 8, 10, 12 und den zweiten Rädern 7,

9, 1 1 , 13 so gewählt, dass bei geschlossener Kupplung K1 die ersten Räder jeweils langsamer als die zweiten Räder drehen und sich dementsprechend die Kupplungen K3, K5 und K7 in Freilaufstellung befinden. Folglich werden der Klimakompressor A/C und die Kühlmittelpumpe WP über die zweite Triebebene 2 angetrieben;

- der Verbrennungsmotor startet und die Elektromaschine M wechselt in den Generatorbetrieb, während die Kupplungen K2 und K4 geöffnet werden und die zweite Triebebene 2 zum Stillstand kommt. b) einen Normalbetriebsmodus, bei dem die als Generator betriebene Elektromaschine M von der Kurbelwelle CR des laufenden Verbrennungsmotors angetrieben wird:

- die Kupplungen K2 und K4 sind geöffnet und die zweite Triebebene 2 befindet sich im Stillstand;

- der Antrieb der Elektromaschine M, des Klimakompressors A/C und der Kühlmittelpumpe WP erfolgt bei sperrenden Kupplungen K3, K5 und K7 über die erste Triebebene 1. c) einen Boostmodus, bei dem die als Motor betriebene Elektromaschine M bei laufendem Verbrennungsmotor die Kurbelwelle CR unterstützend antreibt:

- die Kupplungen K2 und K4 werden in der Weise geschlossen, dass die zweite Triebebene 2 mit mechanisch und akustisch akzeptablen Be- schleunigungen aus dem Stillstand heraus auf die momentane Kurbelwellendrehzahl hochdreht;

- die vom Verbrennungsmotor angetriebene Kurbelwelle CR wird zusätzlich von der Elektromaschine M über die zweite Triebebene 2 angetrieben. d) einen Standklimamodus/Standheizmodus, bei dem die als Motor betriebene Elektromaschine M bei stehendem Verbrennungsmotor den Klimakompressor A/C bzw. die Kühlmittelpumpe WP antreibt:

- die erste Triebebene 1 befindet sich im Stillstand;

- die Kupplung K2 ist geöffnet und die Kupplung K4 ist geschlossen;

- die Kupplungen K4, K6 und K8 befinden sich in Klemmstellung, und das zweite Maschinenrad 9, das zweite Kompressorrad 1 und das zweite Pumpenrad 13 werden von der Elektromaschine M angetrieben;

- zum Starten des Verbrennungsmotors aus dem Standklimamodus heraus wird die Kupplung K2 in der Weise geschlossen, dass die unterschiedli- chen Drehzahlen der (zunächst stillstehenden) ersten Triebebene 1 und der zweite Triebebene 2 mechanisch und akustisch akzeptabel miteinander synchronisiert werden. Auch im Hinblick auf die Drehzahlsynchronisation im Boostmodus kann hierzu die Kupplung K2 beispielsweise einen Federmechanismus aufweisen, der einen schlagartigen Drehmomentauf- bau verhindert. Die Kupplung K2 kann alternativ oder optional auch eine

Reibungskupplung sein, deren Reibpartner zur Beschränkung des übertragbaren Drehmoments intermittierend und/oder schleifend geschlossen werden. Liste der Bezugszeichen

1 erste Triebebene

2 zweite Triebebene

3 Maschinenwelle

4 Kompressorwelle

5 Pumpenwelle

6 erstes Kurbelwellenrad

7 zweites Kurbelwellenrad

8 erstes Maschinenrad

9 zweites Maschinenrad

10 erstes Kompressorrad

1 1 zweites Kompressorrad

12 erstes Pumpenrad

13 zweites Pumpenrad

14 erstes Zugmittel

15 zweites Zugmittel

CR Kurbelwelle

M Elektromaschine

A/C Klimakompressor

WP Kühlmittelpumpe

K1-K8 Kupplung