WO2012142993A1 - Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine mit geteilter kurbelwelle und synchronkupplung zur kopplung zweier kurbelwellenteile einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine mit geteilter kurbelwelle und synchronkupplung zur kopplung zweier kurbelwellenteile einer brennkraftmaschine Download PDF

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Rolf Meinhard
Oswald Friedmann
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    • F16D2500/30408—Relative rotational position of the input and output parts, e.g. for facilitating positive clutch engagement

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine having a first, also exclusively operated main engine with a first crankshaft part and a second, coupled by means of a synchronizer coupling with this supplementary engine with a second crankshaft part, wherein the synchronizer clutch from a predetermined slip speed between the crankshaft parts adjusting friction clutch and one formed when setting the slip speed at a synchronous position with exact rotational angular position of a given firing order of the internal combustion engine with coupled crankshaft parts a positive fit of this adjusting or releasing form-locking coupling, and a corresponding synchronizer clutch for this purpose.
  • a supplementary engine can be decoupled by means of a synchronizer clutch to reduce fuel and then re-coupled at desired full load.
  • the synchronizer clutch is actuated by an axially displaceable crankshaft part of a supplementary motor is provided, which is displaced relative to an axially fixed crankshaft part of the other supplementary engine, wherein a frictional engagement or positive engagement is set to the synchronizer clutch.
  • the displacement of the axially displaceable crankshaft part is effected by means of an actuating device arranged on the opposite side of the synchronizer clutch end face of Kurbelwellenteiis.
  • synchronous clutches and methods for their control for example, from DE 30 05 344 A1 are known in which a combined friction clutch and positive clutch a form fit is adjusted at speed equality between two crankshaft parts of an internal combustion engine with two engine parts.
  • a rotational speed difference between the two crankshafts is set in order to set an angular offset thereof until the synchronizing position at which the positive locking clutch takes place.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for operating an internal combustion engine with a divided internal combustion engine and / or a synchronizer clutch, which generate a reduced impact torque during the synchronous phase.
  • the object is achieved by a method for operating an internal combustion engine with a first, also exclusively operated main engine with a first crankshaft part and a second, coupled by means of a synchronizer clutch with this complementary engine with a second crankshaft part, wherein the synchronizer clutch from a given Slip speed between the crankshaft parts adjusting friction clutch and a setting of the slip speed at a synchronous position with exact rotational angular position of a given firing order of the engine with coupled crankshaft parts formed a positive engagement of this adjusting or releasing form-fitting coupling, during a synchronous operation of the two crankshaft parts with disengaged supplementary engine and initially open synchronizer clutch on via the friction clutch transmitted clutch torque to the predetermined slip speed between the Controlled crankshaft parts, the supplementary engine started and the synchronous position approached by acceleration of the crankshaft part of the supplementary engine and the form-fitting clutch is closed.
  • a reciprocating internal combustion engine which has a predetermined number of cylinders and corresponding displaced therein pistons that drive the crankshaft parts.
  • the arrangement of the cylinders may be V-shaped, a series arrangement and the like.
  • the crankshaft parts may be arranged in series or parallel to one another, in which case a force transmission such as gear pairing, chain connection or the like between the crankshaft parts provides a coaxial supply of the synchronizer clutch.
  • the division of the cylinders on the two Kurbelwe! Lenmaschine can be symmetrical, so that a firing order of the cylinder allows a repetition every 360 °.
  • Particularly advantageous is an asymmetric division of the part motors in a main engine with a first number of cylinders on a crank pin and a supplementary motor with a second (compared to the first number smaller) number of cylinders on a further crank pin proven so that the engine in the partial load range with the Main motor and can be operated in the full load range with main and supplementary motor.
  • the synchronizer clutch is arranged between two crank pins and thus between two crankshaft bearings.
  • the friction clutch is set to a predetermined transmittable clutch torque, for example, 200 Nm, in which the mass and compression moments are transmitted and no slippage of the friction clutch occurs.
  • a predetermined transmittable clutch torque for example, 200 Nm
  • the friction clutch is set to a predetermined transmittable clutch torque, for example, 200 Nm, in which the mass and compression moments are transmitted and no slippage of the friction clutch occurs.
  • crankshaft parts approach in an accelerated manner, however, with decreasing differential speed of the synchronous position and the interlocking elements of the form-locking coupling, for example in recesses latching pawls, axially interlocking teeth with preferably in the axial direction trapezoidal teeth and the like, form the Schuß between the two crankshaft parts in exact position suitable for ignition angle.
  • an activation of a synchronous process can be started exclusively with an angular positioning of the crankshaft components while observing the 720 ° ignition sequence by initiating a synchronization only when completed synchronizing the firing sequence tig is set.
  • information of the position of the angular position to each other by means of corresponding sensors, for example, from information of the angular position of the likewise divided camshafts of the main and supplementary motor to each other can be evaluated.
  • the speed of the starting supplementary engine can be limited in order to avoid, for example, an increase of the maximum differential speed of, for example, 100 l / min associated with noise and increased shock torques.
  • a motor torque after starting the supplementary motor can be regulated to an engine torque value which is dependent on the angular position of the crankshaft parts from the synchronous position. For example, when falling below an angular deviation of the crankshaft parts below a predetermined value, for example 100 °, before the synchronous position, the engine torque of the supplementary engine from the maximum engine torque to a predetermined engine torque value, for example, 30% of the maximum engine torque linearly, stepwise or otherwise decreasing.
  • clutch torque can be regulated after the start of the supplementary engine to a clutch torque value which is dependent on the synchronous position by an angular deviation of the crankshaft parts. Accordingly, such a torque control linear linearly depending on the angular deviation to the synchronous position, stepwise or in a similar manner be increasingly regulated.
  • a synchronous clutch for coupling crankshaft parts of a main engine and a supplemental engine of an internal combustion engine containing a, a predetermined slip speed between the crankshaft parts adjusting, hydraulically actuated friction clutch and a setting of the slip speed at a synchronous position with exact rotational angular position of a predetermined firing order the internal combustion engine with coupled crankshaft parts solved a positive engagement of this adjusting or releasing, hydraulically actuated form-locking coupling, wherein positive-locking elements are spring-loaded against the action of the hydraulic actuator under pressure to form the positive engagement.
  • the synchronizer clutch as a forcibly closed (normally open) or forced open (normally closed) synchronizer clutch may be formed.
  • the actuator to operate force-free in this state by the synchronous clutch is forcibly closed, with a provided on the actuator pressure must be present at full load.
  • the full-load operation can take place without pressure and the synchronizer clutch can be subjected to pressure for opening and disengaging the crankshaft components.
  • the actuating device is provided, for example, as a piston cylinder device accommodated in a corresponding component of one of the crankshaft parts, preferably in the crankshaft part of the supplementary engine, which is acted upon by a single oil channel or separately formed for the friction clutch and the positive clutch and pressurized accordingly oil pressure.
  • the friction clutch and / or preferably the form-locking coupling can be acted upon by a plurality of connected to a pressure oil passage and axially displaced by the applied pressure piston.
  • the friction clutch for example, as a multi-plate clutch can be acted upon by a single annular piston or more distributed over the circumference of individual piston, the interlocking elements of the positive coupling can, for example, as a pawl ring or, for example as pawls in the form of individual arranged over the circumference, for example, in both axial directions of appropriately pressurized Displaced piston.
  • the friction clutch and the form-locking coupling successively, so serially apply.
  • a sprung between the two interlocking elements of the crankshaft parts form-locking is achieved by an additionally tangentially effective energy storage, for example, one or more axially effective springs such as leaf springs, disc springs or the like is stretched against the direction of the moving form-fitting element.
  • a displacement of the interlocking elements to form the positive connection during actuation by means of the actuating Supply device so dampens the underlying pressure of the piston, in particular forcibly closed synchronizer clutches.
  • the reduction of the impact torque is done so by tangentially non-rigid (conditionally resilient) shape, such as a corrugation in leaf springs.
  • an angle-selective orientation of the interlocking elements is provided to each other.
  • the interlocking elements may be arranged on different pitch circles, so that a positive connection is achieved only at the synchronous position with angle-selective agreement of the firing order of the cylinder of the entire internal combustion engine.
  • the actuating device of the synchronizer clutch forms an axially closed power flow, in order to avoid axial loading of the crankshaft bearing adjacent to the synchronizer clutch.
  • the pressure force of the actuator to build a friction torque and to maintain the positive engagement and the abutment of the pressure force on the same crankshaft part from.
  • friction clutch and positive clutch are actuated by means of a single hydraulic actuator.
  • the interlocking elements can be separated from each other by means of an axially coupled with the friction coupling Beabstan- ring in the open state and in a first direction of rotation with differential speed rotating positive locking elements and actuated friction clutch depending on the direction of rotation switching control means are not biased in the direction of rotation axially biased and changed direction of rotation form a positive connection by releasing the preload.
  • this friction clutch and positive clutch can be connected in series, by positive locking elements are not axially braced against each other in the open state of the friction clutch.
  • the interlocking elements for example a pawl ring
  • the spacer ring can control the release of the prestressed positive locking elements against each other depending on the direction of rotation of the positive locking elements. For example, in the case of an overhaul of the crankshaft part of the supplementary engine by the proposed method, the spacer ring can be partially rotated, in this way that this releases the prestressed positive locking elements and the positive connection only then comes about.
  • the positive connection can be effected by an axial actuation in one direction, by an axial actuation in both directions, or by a radial actuation.
  • a backlash of the positive connection can be achieved by using conical notches.
  • an actuating force connection can be generated within the synchronizer clutch, for example by additional friction elements (FIG. 6) or by axial bearings (FIG. 8).
  • form-fitting elements of the form-locking coupling can be tangentially constrained elastic to reduce the moment of impact when locking, for example by the form-fitting elements are axially displaceable by leaf springs, a shape of the leaf springs allows a tangential suspension.
  • “moderately elastic” means that a minimum stiffness is maintained to avoid additional resonances.This minimum stiffness may be within the crankshaft stiffness of the main and / or supplemental motors.
  • Figure 1 is a diagram for the sequence of a synchronization of two previously separated
  • FIG 2 is another, the diagram of Figure 1 complementary diagram for
  • FIG. 3 is a sectional view of a synchronizer clutch operatively arranged between two crankshaft parts of an internal combustion engine
  • Figure 4 is a slightly modified from the synchronizer clutch of Figure 1
  • FIG. 5 shows a partial development of the synchronizer coupling of FIG. 4,
  • Figure 6 shows a further variant of a compared with the synchronizer clutches of
  • Figure 8 shows a further variant of a compared with the synchronizer clutches of
  • Figure 1 shows the diagram 1 different speeds n, moments against time in the range of milliseconds during synchronization of a main engine, for example, with four cylinders and a first crankshaft part and decoupled from this and during the synchronization shown in diagram 1 again coupled supplementary engine, for example with two cylinders and with a second crankshaft part.
  • the first crankshaft part rotates, for example, in full load operation at the speed n (KW1), for example, 2500 to 3000 / min.
  • n (KW1) for example, 2500 to 3000 / min.
  • few revolutions of the first crankshaft part are shown, as indicated in the same order of magnitude scale of the speed of the first crankshaft part, starting from any time before the start of synchronization angle of rotation a (KW1) of the first crankshaft part indicates.
  • the clutch torque M (K) transmitted via the synchronizer clutch is initially equal to zero, the synchronizer clutch is open.
  • the friction clutch of the synchronizer clutch to a predetermined clutch torque M (K1) - here stepwise - controlled, for example, 200 to 250 Nm, so that the voltage applied to the first part of the crankshaft torque is transmitted to the second crankshaft part and this the moment M (KW2), which adjusts depending on gas and mass moments of the cylinders of the supplementary engine, learns and consequently in rotation with the rotational speed n (KW2) and, the rotational angle a (KW1) trailing rotational angle a (KW2), offset becomes.
  • the supplementary motor is preferably ignited at full load at the beginning of the presentation, so that the rotational speed n (FIG. KW2) of the second crankshaft part overruns the speed n (KW1) of the first crankshaft part and the torque M (KW2) formed in this case exceeds the predetermined clutch torque M (K1) of the friction clutch, so that it slips. Due to the speed increase of the second crankshaft part the angles of rotation a (KW1), a (KW2) become increasingly the same, as can be seen from the difference angle a (Diff).
  • the moment M (KW2) of the supplementary motor is limited again at a time t (R) by specifying the limit torque M (R).
  • the time t (R) can be done, for example, by comparing the differential angle a (Diff) with a predetermined threshold, the differential speed ⁇ with a predetermined threshold, and the like.
  • the predetermined clutch torque M (K1) can be increased in a manner not shown.
  • FIG. 3 shows a detail of the internal combustion engine 3 with the main engine 4 with the first crankshaft part 6 rotating about the rotation axis x and the supplemental engine 5 with the crankshaft part 7.
  • the crankshaft part 7 is mounted in the crankshaft part 6 by means of the needle bearing 16 in the exemplary embodiment shown.
  • a sliding bearing can be provided between the two crankshaft parts.
  • the friction clutch 9 is formed here as a multi-plate clutch 11 may be formed in other embodiments as a single-plate clutch, cone clutch and the like.
  • the friction clutch is used to equalize the rotational speeds of the two crankshaft parts 6, 7 during their synchronization.
  • the form-locking coupling 10 includes the first crankshaft part 6 associated form-fitting elements 12 and the second crankshaft part 7 associated form-locking elements 13, the form-fit coupling by actuation of the form-locking coupling 10 at a predetermined differential speed of, for example 80 to 100 1 / min between the two crankshaft parts 6, 7 by axial meshing between these forms.
  • the form-locking elements 12, 13 are formed in the embodiment shown from trapezoidal in the axial direction aligned claws 14, 15, but may also be formed in recesses latching pawls or detents and the like.
  • the friction clutch 9 and the positive clutch 0 are actuated by two independently formed hydraulic actuators 17, 18.
  • pressure mediums such as engine oil or the like, which are compressed by a pressure supply device such as a pump and by means of a valve device such as a proportional valve depending on the outputs of a control device, are introduced by pressure passages 19, 20 provided separately from one another in the second crankshaft part 7 and corresponding pressure passages (not shown). which controls the synchronizer clutch 8, is passed into the pressure chambers 21, 22.
  • the pressure chambers 21, 22 are each bounded by an axially displaceable piston 23, 24, which actuates the friction clutch 9, or the form-locking coupling 10 by axially displaceable components.
  • an additional cooling oil channel can be provided for cooling and / or lubricating the multi-plate clutch 1.
  • the friction clutch 9 and the Formschiusskupplung 10 of the synchronizer clutch 8 are forcibly opened (normally closed).
  • the friction clutch 9 is in the force-free state of the pressure chamber 21 by the pressure on the pot 25 acting axially, supported on the crankshaft part 7 disc springs 26 closed by the pressure pot 25, the output side and input side fins of the multi-plate clutch 1 1 braces and thus forms a frictional engagement.
  • the friction clutch 9 is opened by the pressure pot 25 axially displaced from the axially displaced under pressure piston 23 against the action of the plate springs 26 and thus - as shown - the lamellae of the multi-plate clutch 11 are relieved.
  • the amount of pressure determines the extent of the transferred via the friction clutch 9 clutch torque.
  • the form-locking coupling 10 is forcibly closed in the same way.
  • the claw 15 containing claw ring 28 is braced by the axially supported on the second crankshaft part 7 plate spring 29 against the jaws 14, as long as the pressure chamber 22 is operated without pressure.
  • the piston 24 moves and biases the jaws 5 against the jaws 14, so that when falling below a determined by the shape of the jaws 14, 15 differential speed of the positive connection by axial engagement of the jaws 14, 15 is formed.
  • the plate spring 29 and the leaf springs 27 serve as elastic elements for damping the engagement of the claws 14, 15 and thereby prevent high impact moments.
  • the stiffness of the spring elements in the form of Disc springs 26 of the friction clutch 9 and the plate spring 29 is thereby limited to a predetermined value in order to limit the overall stiffness of the synchronizer clutch to be provided for supporting the Belleville springs 26, 29 so that any induced vibrations can be prevented or restricted.
  • FIG. 4 shows the upper part of an internal combustion engine 3a arranged around the rotational axis x, only partially shown, with the synchronizer clutch 8a with positively opened friction clutch 9a and positive-locking clutch 10a in section.
  • the positive-locking clutch 10a is formed with positive-locking elements 12a, 13a, which are latches 14a assigned to the second crankshaft part 7a and corresponding recesses 15a introduced in the second crankshaft part 6a.
  • crankshaft part 6a forms on both sides the form-fitting coupling 0a axially flanking ring lugs 30, 31, in which corresponding recesses 15a for receiving pawls 14a to form the positive connection between the crankshaft parts 6a, 7a are provided.
  • the crankshaft part 6a is loaded upon pressurization of the piston 24a of the actuator 18a and applying the pawls 14a in both directions, so that the adhesion is closed within the synchronizer clutch 8a and the crankshaft bearings 32 are not burdened by the actuation of the form-locking coupling with drag torque.
  • radially effective pawls may be provided as interlocking elements, which engage in recesses of the crankshaft part 6a arranged radially outside or radially inside the latter in order to form a positive connection.
  • FIG. 5 shows the construction and the function of the form-locking coupling 10a on the basis of the partial development of the synchronizer coupling 8a of FIG.
  • the second crankshaft part 7a ( Figure 4) associated here split pawl ring 28a are alternately distributed over the circumference pressure chambers 22a provided axially displaceable in each case in an opposite displacement direction piston 24a, act on the pivot bearings 33 rotatably arranged pawls 14a by means of pins 34 ,
  • the pawls 14a are clamped against the action of the pressure piston 24a by means of the leaf springs 28a axially supported against the action of the pressure pistons 24a, so that in the unpressurized state of the pressure chambers 22a, the positive clutch 10a is opened and forcibly closed under pressure, the pawls 14a axially into the recesses 15a of the crankshaft part 6a ( Figure 4) associated ring projections 30, 31 engage and form the positive connection.
  • the leaf springs 35 act on a latch
  • FIG. 6 shows the upper part of the internal combustion engine 3b, which is arranged around the rotational axis x and shown in section, in section.
  • the friction clutch 9b and positive clutch 10b of the synchronizer clutch 8b are actuated in series only by a single actuating device 17b.
  • the pressure channel 19b leading from the pressure medium via the crankshaft part 7b supplies the pressure chamber 21b, which is introduced into the annular cylinder 37.
  • the ring cylinder 37 is axially supported on the ring member 38, which in turn is supported on the fixedly connected to the crankshaft part 6b ring shoulder 31 b. Between ring member 38 and annular shoulder 31 b, the rotary decoupling 39 is provided.
  • the friction clutch 9b is formed as zwangsintuit depressed friction clutch and in the non-actuated state, the two crankshaft parts 6b, 7b not with each other in frictional connection.
  • the form-fitting coupling 10b is connected downstream of the friction clutch 9b by means of the plate spring 44.
  • this is axially clamped between the plate carrier 43 and recess 45 of the claw ring 28b, which clamps the form-locking elements 13b as claws 15b of the crankshaft part 6b.
  • the claw ring is axially displaceable by means of the leaf springs 27b and the rivets 46 rotatably connected to the radial projection 47 of the crankshaft part 7b.
  • the axially opposite form-fitting elements 12b in the form of recesses 14b are received on the annular projection 30b, which is connected in a rotationally fixed manner to the crankshaft part 6b.
  • the interlocking elements 12b, 13b are arranged on different pitch circles over the circumference in order to ensure a selective rotational angle orientation of the crankshaft parts 6b, 7b corresponding to the ignition sequence of the cylinders of the internal combustion engine 3b.
  • the disc spring 44 takes the claw ring 28b axially with the formation of the frictional engagement on the lamella pact 41 and biases it against the spacer ring 48, which controls the positive connection between the positive-locking elements 12b, 3b.
  • the spacer ring 48 is rotatably connected by means of the sliding teeth 49 with the plate carrier 43 and connected axially displaceable and opposite the claw ring 28b against the action of the circumferentially effective energy storage 50 such as coil springs limited, for example, by an angle of 10 ° rotatable.
  • FIG. 7a shows the crankshaft part 6b with the annular projection 30b containing the form-locking elements 12b like recesses 14b and the claw ring 28b containing the claws 15b.
  • the claw ring 28b is rotatably and axially displaceably connected by means of the leaf springs 27b and the rivets 46, 51 with the radial projection 47 of the Kurbelwe! Lenteils 7b.
  • the annular shoulder 30b is fixedly connected to the crankshaft part 6b, for example screwed or riveted.
  • FIG. 7b shows the spacing ring 48, which is arranged radially inside the claw ring 28b, with axially inserted control openings 52 with circumferentially sloping slide ramps 53 and form-fitting recesses 54 into which lugs 55 of the claw ring 28b which engage complementarily when the claw ring 28b rotates relative to the spacer ring 48 engage ,
  • FIG. 7c shows the energy store 50 which acts in the circumferential direction between the spacing ring 48 and the claw ring 28b.
  • crankshaft part 7b If the supplementary engine is ignited with the crankshaft part 7b, the crankshaft part 7b overtakes the crankshaft part 6b in the direction of the arrow 56. With the crankshaft part 7b, the lamellae 41 and thus the disk carrier 43 are accelerated in the direction of the arrow 56, so that the spacing ring 48 taken by the sliding teeth 49 and twisted under bias of the energy storage 50 relative to the claw ring 28b. In this case, the lugs 55 slide along the slide ramps 53 in the recesses 54.
  • the claw ring 28b follows under bias of the plate spring 44, the axially decreasing distance of the slide ramps 53, wherein the interlocking elements 12b, 13b approximate and with appropriate angular orientation to each other the positive connection between the crankshaft parts 6b, 7b form.
  • the opposing force of the leaf springs 27b of the plate spring 44 counteracts, so that a damped positive connection can be provided.
  • the opposing force of the leaf springs is only the opening of the positive connection when the pressure piston is depressurized and thus the composite [claw ring, plate spring 44, plate carrier, plunger] moves back to the starting position.
  • the leaf springs are tangentially shaped (wavy) so that they allow a tangential cushioning.
  • the spring effect must be designed so stiff that no disturbing additional vibrations (resonances) form during the driving operation of the crankshafts (tangential rigidity approximately> 5000 Nm / degree)
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of an internal combustion engine 3c designed in a simplified manner relative to the internal combustion engine 3b of FIG.
  • the annular cylinder 37c is connected to the pressure chamber 21c of the actuating device 17c on the crankshaft 7c, but supported axially on the crankshaft part 6c, so that a closed within the crankshaft part 6c power flow of the synchronizer clutch 8c is achieved and the crankshaft bearings 32c are relieved.
  • the axial forces resulting from the actuation of the friction clutch 9c and the positive-locking clutch 10c are supported by the axial bearing 58.
  • crankshaft part 6c and the support part 59 of the synchronizer clutch 8c are formed separately from each other and rotatably connected to each other by means of the effective under the axial action of the screw 60 Hirth serration 61 or the like.
  • the crankshaft part 6c and support member 59 may be provided separately from each other and rotatably connected to each other by means of the effective under the axial action of the screw 60 Hirth serration 61 or the like.
  • radially glands between crankshaft part 6c and support member 59 may be provided.
  • the thrust bearing 58 is received between the annular flange 62 accommodated on the screw connection 60 and the annular flange 63c of the annular cylinder 37c extending radially inwards and overlapping the annular flange 62.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem ersten, auch ausschließlich betriebenen Hauptmotor mit einem ersten Kurbelwellenteil und einem zweiten, mittels einer Synchronkupplung mit diesem koppelbaren Ergänzungsmotor mit einem zweiten Kurbelwellenteil, wobei die Synchronkupplung aus einer eine vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen einstellenden Reibungskupplung und einer bei Einstellung der Schlupfdrehzahl an einer Synchronposition mit exakter Drehwinkelposition einer vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine mit gekoppelten Kurbelwellenteilen einen Formschluss dieser einstellenden beziehungsweise lösenden Formschlusskupplung gebildet ist, und eine entsprechende Synchronkupplung hierzu. Um eine Synchronisation schnell und ohne hohe Schaltmomente durchführen zu können, wird während eines Synchronvorgangs der beiden Kurbelwellenteile bei stillgelegtem Ergänzungsmotor und anfangs geöffneter Synchronkupplung insbesondere mit einer angefederten Bildung des Formschlusses ein über die Reibungskupplung übertragenes Kupplungsmoment auf die vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen geregelt, der Ergänzungsmotor gestartet und die Synchronposition durch Beschleunigung des Kurbelwellenteils des Ergänzungsmotors angefahren und die Formschlusskupplung geschlossen.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit geteilter Kurbelwelle und Svn- chronkuppluno zur Kopplung zweier Kurbelwellenteile einer Brennkraftmaschine
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem ersten, auch ausschließlich betriebenen Hauptmotor mit einem ersten Kurbelwellenteil und einem zweiten, mittels einer Synchronkupplung mit diesem koppelbaren Ergänzungsmotor mit einem zweiten Kurbelwellenteil, wobei die Synchronkupplung aus einer eine vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen einstellenden Reibungskupplung und einer bei Einstellung der Schlupfdrehzahl an einer Synchronposition mit exakter Drehwinkelposition einer vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine mit gekoppelten Kurbelwellenteilen einen Form- schluss dieser einstellenden beziehungsweise lösenden Formschlusskupplung gebildet ist, und eine entsprechende Synchronkupplung hierzu.
Aus der DE 31 45 381 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit zwei Teilmotoren bekannt.
Insbesondere bei Fahrten im Teillastbereich kann zur Reduzierung von Treibstoff ein Ergänzungsmotor mittels einer Synchronkupplung abgekoppelt und anschließend bei erwünschter Volllast wieder angekoppelt werden. Hierbei wird die Synchronkupplung betätigt, indem ein a- xial verlagerbarer Kurbelwellenteil eines Ergänzungsmotors vorgesehen wird, der gegenüber einem axial fest gelagerten Kurbelwellenteil des anderen Ergänzungsmotors verlagert wird, wobei an der Synchronkupplung ein Reibschluss oder Formschluss eingestellt wird. Die Verlagerung des axial verlagerbaren Kurbelwellenteils erfolgt mittels einer an der der Synchronkupplung entgegen gesetzten Stirnseite des Kurbelwellenteiis angeordneten Betätigungseinrichtung.
Weiterhin sind Synchronkupplungen und Verfahren zu deren Steuerung beispielsweise aus der DE 30 05 344 A1 bekannt, bei denen eine kombinierte Reibungskupplung und Formschlusskupplung einen Formschluss bei Drehzahlgleichheit zwischen zwei Kurbelwellenteilen einer Brennkraftmaschine mit zwei Teilmotoren eingestellt wird. Während der Drehzahl-An- gleichung der Kurbelwellenteile während einer Synchronphase ausgehend von den voneinander getrennten Kurbelwellenteilen wird eine Drehzahldifferenz zwischen den beiden Kurbelwellen eingestellt, um einen Winkelversatz dieser bis zur Synchronposition, bei der der Formschluss der Formschlusskupplung stattfindet, eingestellt. Ist die Synchronposition erreicht, tritt
|Bestätigungskopie| durch den Formschluss ein Stoßmoment auf, das zu Geräuschen, einer Überbelastung der beteiligten Bauteile, Beschädigungen der den Formschluss bildenden Formschlussteile und dergleichen führen kann.
Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit geteilter Brennkraftmaschine und/oder eine Synchronkupplung vorzuschlagen, die ein verringertes Stoßmoment während der Synchronphase erzeugen.
Bezogen auf eine Steuerung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem ersten, auch ausschließlich betriebenen Hauptmotor mit einem ersten Kurbelwellenteil und einem zweiten, mittels einer Synchronkupplung mit diesem koppelbaren Ergänzungsmotor mit einem zweiten Kurbelwellenteil gelöst, wobei die Synchronkupplung aus einer eine vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen einstellenden Reibungskupplung und einer bei Einstellung der Schlupfdrehzahl an einer Synchronposition mit exakter Drehwinkelposition einer vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine mit gekoppelten Kurbelwellenteilen einen Formschluss dieser einstellenden beziehungsweise lösenden Formschlusskupplung gebildet ist, während eines Synchronvorgangs der beiden Kurbelwellenteile bei stillgelegtem Ergänzungsmotor und anfangs geöffneter Synchronkupplung ein über die Reibungskupplung übertragenes Kupplungsmoment auf die vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen geregelt, der Ergänzungsmotor gestartet und die Synchronposition durch Beschleunigung des Kurbelwellenteils des Ergänzungsmotors angefahren und die Formschlusskupplung geschlossen wird.
Mittels des vorgeschlagenen Verfahrens kann die Differenzdrehzahl zwischen den
Kurbelwellenteilen zum Zeitpunkt der Arretierung der Formschlusskupplung durch das Überrollen des startenden wie zündenden Ergänzungsmotors wesentlich verringert und beispielsweise auf Differenzdrehzahlen kleiner 100 1/min ausgelegt werden. Hierdurch wird das Stoßmoment entscheidend verbessert, da bei geringeren Differenzdrehzahlen die sich unterscheidenden Momentenanteile der beiden Kurbelwellenteile geringer ausfallen. Dabei geht eine Verringerung der Differenzdrehzahl nicht zulasten der Synchronzeiten, da der Ergänzungsmotor durch seinen infolge der Zündvorgänge beschleunigten Kurbelwellenteil die Differenzdrehzahlen der beiden Kurbelwellenteile schnell verringert, wodurch Synchronzeiten kleiner 0,2 sec erzielt werden können. Unter Brennkraftmaschine kann beispielsweise eine Hubkolbenverbrennungsmaschine verstanden werden, die über eine vorgegebene Anzahl von Zylindern und entsprechende darin verlagerter Kolben aufweist, die die Kurbelwellenteile antreiben. Die Anordnung der Zylinder kann V-förmig, eine Reihenanordnung und dergleichen sein. Die Kurbelwellenteile können in Reihe oder parallel zueinander angeordnet sein, wobei in diesem Fall eine Kraftübertragung wie Zahnradpaarung, Kettenverbindung oder dergleichen zwischen den Kurbelwellenteilen eine koaxiale Versorgung der Synchronkupplung bereitstellt. Die Aufteilung der Zylinder auf die beiden Kurbelwe!lenteile kann symmetrisch sein, so dass eine Zündfolge der Zylinder eine Wiederholung alle 360° ermöglicht. Als besonders vorteilhaft hat sich eine asymmetrische Aufteilung der Teilmotoren in einen Hauptmotor mit einer ersten Anzahl Zylindern auf einem Hubzapfen und einem Ergänzungsmotor mit einer zweiten (gegenüber der ersten Anzahl geringeren) Anzahl Zylindern auf einem weiteren Hubzapfen erwiesen, so dass die Brennkraftmaschine im Teillastbereich mit dem Hauptmotor und im Volllastbereich mit Haupt -und Ergänzungsmotor betrieben werden kann. Die Synchronkupplung ist dabei zwischen zwei Hubzapfen und damit zwischen zwei Kurbelwellenlagern angeordnet.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Reibungskupplung auf ein vorgegebenes übertragbares Kupplungsmoment, beispielsweise 200 Nm eingestellt, bei dem die Massen- und Verdichtungsmomente übertragen werden und kein Rutschen der Reibungskupplung auftritt. Während des Synchronvorgangs wie Synchronphase wird der abgekoppelte und durch Anlegen des Kupplungsmoments vom Hauptmotor geschleppte Ergänzungsmotor gezündet, wodurch dieser beispielsweise das maximale Moment aufbaut. Die Momentenspitzen während der Zündung übersteigen dabei bis zu einem Vielfachen das angelegte Kupplungsmoment, wodurch diese zu rutschen wie schlupfen beginnt, wobei der Ergänzungsmotor den Hauptmotor bezüglich der Drehzahl überholt. Durch diesen Vorgang nähern sich die Kurbelwellenteile in beschleunigter Weise jedoch mit sich abbauender Differenzdrehzahl der Synchronposition und die Formschlusselemente der Formschlusskupplung, beispielsweise in Ausnehmungen einrastende Klinken, axial ineinander greifende Verzahnungen mit bevorzugt in axiale Richtung trapezförmigen Zähnen und dergleichen, bilden den Formschiuss zwischen den beiden Kurbelwellenteilen in exakter, zünd- winkelgerechter Position. Beispielsweise kann bei nicht symmetrisch ausgebildetem Haupt- und Ergänzungsmotor mit einer 720°-Zündfolge bei gekoppelten Kurbelwellenteilen eine Aktivierung eines Synchronvorgangs ausschließlich bei einer Winkelpositionierung der Kurbelwellenteile unter Einhaltung der 720°-Zündfolge gestartet werden, indem eine Synchronisierung nur dann eingeleitet wird, wenn nach Abschluss der Synchronisation die Zündfolge rieh- tig eingestellt ist. Hierbei können Informationen der Lage der Winkellage zueinander mittels entsprechender Sensoren, beispielsweise aus Informationen der Winkelstellung der ebenfalls geteilten Nockenwellen von Haupt- und Ergänzungsmotor zueinander ausgewertet werden.
Hierbei kann die Drehzahl des startenden Ergänzungsmotors begrenzt werden, um eine beispielsweise mit Geräuschen und erhöhten Stoßmomenten verbundene Erhöhung der maximalen Differenzdrehzahl von beispielsweise 100 1/min zu vermeiden. Hierzu kann ein Mo- tormoment nach dem Start des Ergänzungsmotors auf einen von einer Winkelabweichung der Kurbelwellenteile von der Synchronposition abhängigen Motormomentenwert geregelt werden. Beispielsweise kann bei Unterschreiten einer Winkelabweichung der Kurbelwellenteile unter einen vorgegebenen Wert, beispielsweise 100°, vor der Synchronposition das Motormoment des Ergänzungsmotors vom maximalen Motormoment auf einen vorgegebenen Motormomentenwert, beispielsweise 30% des maximalen Motormoments linear, stufenweise oder in anderer Weise abnehmend geregelt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann zur Vermeidung einer Drehzahlüberhöhung des Ergänzungsmotors Kupplungsmoment nach dem Start des Ergänzungsmotors auf einen von einer Winkelabweichung der Kurbelwellenteile von der Synchronposition abhängigen Kupp- lungsmomentenwert geregelt werden. Entsprechend kann eine derartige Momentenregelung linear in Abhängigkeit der Winkelabweichung zur Synchronposition linear, stufenweise oder in ähnlicher Weise zunehmend geregelt werden.
Bezogen auf eine Vorrichtung wird die Aufgabe durch eine Synchronkupplung zur Kopplung von Kurbelwellenteilen eines Hauptmotors und eines Ergänzungsmotors einer Brennkraftmaschine enthaltend eine, eine vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen einstellende, hydraulisch betätigte Reibungskupplung und eine bei Einstellung der Schlupfdrehzahl an einer Synchronposition mit exakter Drehwinkelposition einer vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine mit gekoppelten Kurbelwellenteilen einen Formschluss dieser einstellende beziehungsweise lösende, hydraulisch betätigte Formschlusskupplung gelöst, wobei Formschlusselemente zur Bildung des Formschlusses entgegen der Wirkung der hydraulischen Betätigungseinrichtung unter Druck federbeaufschlagt sind.
Es versteht sich, dass das vorgeschlagene Verfahren und die vorgeschlagene Vorrichtung gemeinsam oder jeweils für sich die gestellte Aufgabe lösen können. Je nach erwünschter Ausführung einer im getrennten oder verbundenen Zustand der
Kurbelwellenteile kraftfreien Betätigungseinrichtung kann die Synchronkupplung als zwangsweise geschlossene (normally open) oder zwangsweise geöffnete (normally closed) Synchronkupplung ausgebildet sein. Beispielsweise kann bei bevorzugtem Betrieb der Brennkraftmaschine im Teillastbetrieb vorgesehen sein, die Betätigungseinrichtung in diesem Zustand kraftfrei zu betreiben, indem die Synchronkupplung zwangsweise geschlossen wird, wobei ein an der Betätigungseinrichtung bereitzustellender Druck im Volllastbetrieb anliegen muss. Alternativ kann bei einer zwangsweise geöffneten Synchronkupplung der Volllastbetrieb drucklos erfolgen und die Synchronkupplung zum Öffnen wie trennen der Kurbelwellenteile mit Druck beaufschlagt werden.
Die Betätigungseinrichtung ist beispielsweise als in einem entsprechenden Bauteil einer der Kurbelwellenteile, bevorzugt im Kurbelwellenteil des Ergänzungsmotors aufgenommene Kolbenzylindereinrichtung vorgesehen, die von einem einzigen Ölkanal oder für die Reibungskupplung und die Formschlusskupplung getrennt ausgebildeten und entsprechend mit Druck beaufschlagten Öldruckkanälen beaufschlagt wird. Hierbei können die Reibungskupplung und/oder bevorzugt die Formschlusskupplung mittels mehreren mit einem Druckölkanal verbundenen und vom anliegenden Druck axial verlagerten Kolben beaufschlagt werden. Die Reibungskupplung beispielsweise als Lamellenkupplung kann von einem einzigen Ringkolben oder mehreren über den Umfang verteilten Einzelkolben beaufschlagt werden, die Formschlusselemente der Formschlusskupplung können beispielsweise als Klinkenring oder beispielsweise als Klinken in Form einzelner, über den Umfang angeordneter, beispielsweise in beide axiale Richtungen von entsprechend angeordneten druckbeaufschlagten Kolben verlagert werden. Bei Verwendung eines einzigen Druckölkanals können ein oder mehrere axial unter Druckeinfluss verlagerte Kolben die Reibungskupplung und die Formschlusskupplung nacheinander, also seriell beaufschlagen.
Durch die Ausbildung einer angefederten formschlüssigen Arretierung der Kurbeiwellenteile kann das Stoßmoment verringert werden. Hierbei wird eine zwischen den beiden Formschlusselementen der Kurbelwellenteile angefederte Formschlussbildung erzielt, indem ein zusätzlich tangential wirksamer Energiespeicher, beispielsweise eine oder mehrere axial wirksame Federn wie Blattfedern, Tellerfedern oder dergleichen gegen die Richtung des sich bewegenden Formschlusselements gespannt wird. Hierbei wird eine Verlagerung der Formschlusselemente zur Bildung des Formschlusses während der Betätigung mittels der Betäti- gungseinrichtung, also der dieser zugrunde liegenden Druckkraft der Kolben insbesondere bei zwangsweise geschlossenen Synchronkupplungen bedämpft. Die Reduzierung des Stoßmomentes geschieht also durch tangential nicht starre (bedingt federnde) Formgebung, wie zum Beispiel einer Wellung bei Blattfedern.
Um eine winkelselektive Zuordnung der Kurbelwellenteile am Synchronpunkt zu ermöglichen, ist eine winkelselektive Orientierung der Formschlusselemente zueinander vorgesehen. Hierzu können die Formschlusselemente auf verschiedenen Teilkreisen angeordnet sein, so dass ein Formschluss erst an der Synchronposition bei winkelselektiver Übereinstimmung der Zündfolge der Zylinder der gesamten Brennkraftmaschine erzielt wird.
Weiterhin hat sich als vorteilhaft gezeigt, wenn die Betätigungseinrichtung der Synchronkupplung einen axial geschlossenen Kraftfluss bildet, um eine axiale Belastung der der Synchronkupplung benachbarten Kurbelwellenlager zu vermeiden. Hierzu stützen sich die Druckkraft der Betätigungseinrichtung zum Aufbau eines Reibmoments und zur Aufrechterhaltung des Formschlusses und das Widerlager der Druckkraft an demselben Kurbelwellenteil ab.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel werden Reibungskupplung und Formschlusskupplung mittels einer einzigen hydraulischen Betätigungseinrichtung betätigt. Hierzu können die Formschlusselemente mittels eines mit der Reibungskupplung axial gekoppelten Beabstan- dungsrings im geöffneten Zustand und in eine erste Drehrichtung mit Differenzdrehzahl drehenden Formschlusselementen voneinander getrennt sein und bei betätigter Reibungskupplung abhängig von der Drehrichtung schaltender Steuermittel bei nicht geänderter Drehrichtung axial vorgespannt werden und bei geänderter Drehrichtung unter Aufhebung der Vorspannung einen Formschluss bilden. Beispielsweise können hierbei Reibungskupplung und Formschlusskupplung hintereinander geschaltet sein, indem Formschlusselemente im geöffneten Zustand der Reibungskupplung nicht gegeneinander axial verspannt sind. Wird die Reibungskupplung betätigt, indem beispielsweise ein Lamellenträger axial verlagert wird, können die Formschlusselemente, beispielsweise ein Klinkenring, gegen die komplementären Form- schiusselemente vorgespannt werden, wobei der Beabstandungsring deren axiale Freigabe sperrt. Der Beabstandungsring kann die Freigabe der vorgespannten Formschlusselemente abhängig von der Drehrichtung der Formschlusselemente gegeneinander steuern. Beispielsweise kann bei einem durch das vorgeschlagene Verfahren erfolgenden Überholen des Kurbelwellenteils des Ergänzungsmotors der Beabstandungsring teilweise verdreht werden, so dass dieser die vorgespannten Formschlusselemente freigibt und der Formschluss nur dann zustande kommt.
Der Formschluss kann durch eine axiale Betätigung in eine Richtung, durch eine axiale Betätigung in beide Richtungen, oder durch eine radiale Betätigung bewirkt werden.
Weiterhin kann eine Spielfreiheit des Formschlusses durch Verwendung von konischen Rasten erreicht werden.
Zudem kann ein Betätigungskraftschluss innerhalb der Synchronkupplung, beispielsweise durch zusätzliche Reibelemente (Fig. 6) oder durch Axiallager (Fig. 8) erzeugt sein.
Außerdem können Formschlusselemente der Formschlusskupplung tangential bedingt elastisch zur Reduzierung des Stossmomentes beim Einrasten angebunden sind, beispielsweise indem die Formschlusselemente axial durch Blattfedern verlagerbar sind, wobei eine Form der Blattfedern eine tangentiale Federung erlaubt. „Bedingt elastisch" meint in diesem Zusammenhang, dass eine Mindeststeifheit beibehalten wird zur Vermeidung von zusätzlichen Resonanzen. Diese Mindeststeifigkeit kann im Bereich der Kurbelwellensteifigkeit der Haupt- und/oder Ergänzungsmotoren liegen.
Die Erfindung wird anhand der in den Figuren 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Figur 1 ein Diagramm zum Ablauf einer Synchronisation zweier zuvor getrennter
Kurbelwellenteile einer Brennkraftmaschine,
Figur 2 ein weiteres, das Diagramm der Figur 1 ergänzendes Diagramm zum
Ablauf der Synchronisation,
Figur 3 eine zwischen zwei Kurbelwellenteilen einer Brennkraftmaschine wirksam angeordnete Synchronkupplung im Schnitt,
Figur 4 eine gegenüber der Synchronkupplung der Figur 1 leicht abgeänderte
Synchronkupplung im Schnitt,
Figur 5 eine Teilabwicklung der Synchronkupplung der Figur 4,
Figur 6 eine weitere Variante einer verglichen mit den Synchronkupplungen der
Figuren 3 und 4 ähnlichen Synchronkupplung im Teilschnitt,
Figuren 7a-c Teilabwicklungen der Synchronkupplung der Figur 6 an verschiedenen Umfängen und
Figur 8 eine weitere Variante einer verglichen mit den Synchronkupplungen der
Figuren 3, 4 und 6 ähnlichen Synchronkupplung im Teilschnitt,
Figur 1 zeigt das Diagramm 1 verschiedener Drehzahlen n, Momente gegen die Zeit im Bereich von Millisekunden während der Synchronisation eines Hauptmotors beispielsweise mit vier Zylindern und mit einem ersten Kurbelwellenteil und eines von diesem abgekoppelten und während der in Diagramm 1 gezeigten Synchronisation wieder angekoppelten Ergänzungsmotors beispielsweise mit zwei Zylindern und mit einem zweiten Kurbelwellenteil.
Der erste Kurbelwellenteil dreht beispielsweise im Volllastbetrieb mit der Drehzahl n(KW1), beispielsweise 2500 bis 3000 /min. In Anbetracht der sehr gestreckten Zeitskala sind hierbei wenige Umdrehungen des ersten Kurbelwellenteils dargestellt, wie der in derselben Größenordnungsskala der Drehzahl des ersten Kurbelwellenteils dargestellte, von einem beliebigen Zeitpunkt vor Beginn der Synchronisation startende Drehwinkel a(KW1) des ersten Kurbelwellenteils andeutet.
In der Momentskala ist anfangs das über die Synchronkupplung übertragene Kupplungsmoment M(K) gleich Null, die Synchronkupplung ist geöffnet. Am Startpunkt t(S) der Synchronisation wird die Reibungskupplung der Synchronkupplung auf ein vorgegebenes Kupplungsmoment M(K1 ) - hier stufenweise - gesteuert, beispielsweise 200 bis 250 Nm, so dass das an dem ersten Kurbelweilenteil anliegende Moment auf den zweiten Kurbelwellenteil übertragen wird und dieser das Moment M(KW2), das sich abhängig von Gas- und Massenmomenten der Zylinder des Ergänzungsmotors einstellt, erfährt und demzufolge in Drehung mit der Drehzahl n(KW2) und dem, dem Drehwinkel a(KW1) nachlaufenden Drehwinkel a(KW2), versetzt wird.
Figur 2 zeigt das Diagramm 2 verschiedener Drehzahlen n, Momente M gegen die Zeit im Bereich von Millisekunden bei bereits geschlossener Reibungskupplung der Synchronkupplung als Fortsetzung des Diagramms 1. Hierbei wird zu Beginn der Darstellung der Ergänzungsmotor bevorzugt unter Volllast gezündet, so dass die Drehzahl n(KW2) des zweiten Kurbelwellenteils die Drehzahl n(KW1) des ersten Kurbelwellenteils überholt und das hierbei gebildete Moment M(KW2) das vorgegebene Kupplungsmoment M(K1) der Reibungskupplung übersteigt, so dass diese schlupft. Durch die Drehzahlerhöhung des zweiten Kurbelwellenteils gleichen sich die Drehwinkel a(KW1), a(KW2) zunehmend an, wie aus dem Differenzwinkel a(Diff) hervorgeht. Abhängig von der geometrischen Ausbildung der Formschlusselemente der Formschlusskupplung der Synchronkupplung findet bei einer vorgegebenen Differenzdrehzahl Δη der Drehzahlen n(KW1) und n(KW2) an der Synchronposition SP der Form- schluss zwischen den beiden Kurbelwellenteilen statt.
Um das Stoßmoment bei der Bildung des Formschlusses der Formschlusskupplung zu verringern und hierdurch Geräusche und Materialbelastungen einzuschränken, wird bereits zu einem Zeitpunkt t(R) das Moment M(KW2) des Ergänzungsmotors durch Vorgabe des Grenzmoments M(R) wieder beschränkt. Der Zeitpunkt t(R) kann beispielsweise durch Vergleich des Differenzwinkels a(Diff) mit einer vorgegebenen Schwelle, der Differenzdrehzahl Δη mit einer vorgegebenen Schwelle und dergleichen erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann zum Zeitpunkt t(R) das vorgegebene Kupplungsmoment M(K1) in nicht dargestellter Weise erhöht werden.
Figur 3 zeigt ausschnittsweise die Brennkraftmaschine 3 mit dem Hauptmotor 4 mit dem um die Drehachse x drehenden ersten Kurbelwellenteil 6 und dem Ergänzungsmotor 5 mit dem Kurbelwellenteil 7. Der Kurbelwellenteil 7 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel mittels des Nadellagers 16 in dem Kurbelwellenteil 6 gelagert. Alternativ kann eine Gleitlagerung zwischen beiden Kurbelwellenteilen vorgesehen sein.
Zwischen den Kurbelwellenteilen 6, 7 ist die Synchronkupplung 8 angeordnet, die aus der Reibungskupplung 9 und der Formschlusskupplung 10 gebildet ist. Die Reibungskupplung 9 ist hier als Lamellenkupplung 11 ausgebildet, kann in weiteren Ausführungsbeispielen auch als Einscheibenkupplung, Konuskupplung und dergleichen ausgebildet sein. Die Reibungskupplung dient der Angleichung der Drehzahlen der beiden Kurbelwellenteile 6, 7 während deren Synchronisation. Die Formschlusskupplung 10 enthält dem ersten Kurbelwellenteil 6 zugeordnete Formschlusselemente 12 und dem zweiten Kurbelwellenteil 7 zugeordnete Formschlusselemente 13, die bei Betätigung der Formschlusskupplung 10 bei einer vorgegebenen Differenzdrehzahl von beispielsweise 80 bis 100 1/min zwischen den beiden Kurbelwellenteilen 6, 7 durch axiales Ineinandergreifen den Formschluss zwischen diesen bildet. Die Formschlusselemente 12, 13 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel aus trapezförmig in axiale Richtung ausgerichtete Klauen 14, 15 gebildet, können jedoch auch aus in Ausnehmungen einrastende Klinken oder Rasten und dergleichen gebildet sein. Die Reibungskupplung 9 und die Formschlusskupplung 0 werden von zwei unabhängig voneinander ausgebildeten hydraulischen Betätigungseinrichtungen 17, 18 betätigt. Hierbei wird durch jeweils getrennt voneinander in dem zweiten Kurbelwellenteil 7 vorgesehenen Druckkanälen 19, 20 und entsprechenden - nicht dargestellten - Druckdurchführungen Druckmedium wie Motoröl oder dergleichen herangeführt, das von einer Druckversorgungseinrichtung wie Pumpe verdichtet und mittels einer Ventileinrichtung wie Proportionalventil abhängig von den Ausgaben einer Steuerungseinrichtung, die die Synchronkupplung 8 steuert, in die Druckkammern 21 , 22 geleitet wird. Die Druckkammern 21 , 22 sind jeweils durch einen axial verlagerbaren Kolben 23, 24 begrenzt, der die Reibungskupplung 9, beziehungsweise die Formschlusskupplung 10 durch axial verlagerbare Bauteile betätigt. Optional kann zur Kühlung und/oder Schmierung der Lamellenkupplung 1 ein zusätzlicher Kühlölkanal vorgesehen sein.
In dem aufgeführten Ausführungsbeispiel sind die Reibungskupplung 9 und die Formschiusskupplung 10 der Synchronkupplung 8 zwangsweise geöffnet (normally closed). Hierbei ist die Reibungskupplung 9 im kraftfreien Zustand der Druckkammer 21 durch die auf den Drucktopf 25 axial wirkenden, sich an dem Kurbelwellenteil 7 abstützenden Tellerfedern 26 geschlossen, indem der Drucktopf 25 die ausgangsseitigen und eingangsseitigen Lamellen der Lamellenkupplung 1 1 verspannt und damit einen Reibeingriff ausbildet. Die Reibungskupplung 9 wird geöffnet, indem der Drucktopf 25 von dem unter Druck axial verlagerten Kolben 23 entgegen der Wirkung der Tellerfedern 26 axial verlagert und somit - wie dargestellt - die Lamellen der Lamellenkupplung 11 entlastet werden. Die Höhe des Drucks legt dabei das Maß des über die Reibungskupplung 9 übertragenen Kupplungsmoments fest.
Die Formschlusskupplung 10 ist in gleicher Weise zwangsweise geschlossen. Hierbei wird der mittels der Blattfedern 27 mit dem zweiten Kurbelwellenteil 7 drehfest und axial verlagerbare, die Klauen 15 enthaltende Klauenring 28 von der sich an dem zweiten Kurbelwellenteil 7 axial abstützenden Tellerfeder 29 gegen die Klauen 14 verspannt, solange die Druckkammer 22 drucklos betrieben wird. Wird die Druckkammer 22 vorgespannt, verlagert sich der Kolben 24 und spannt die Klauen 5 gegen die Klauen 14 vor, so dass bei Unterschreiten einer durch die Gestalt der Klauen 14, 15 bestimmten Differenzdrehzahl der Formschluss durch axiales Ineinandergreifen der Klauen 14, 15 ausgebildet wird. Hierbei dienen die Tellerfeder 29 und die Blattfedern 27 als elastische Elemente zur Dämpfung des Einrastens der Klauen 14, 15 und verhindern dadurch hohe Stoßmomente. Die Steifigkeit der Federelemente in Form der Tellerfedern 26 der Reibungskupplung 9 und der Tellerfeder 29 wird dabei auf einen vorgegebenen Wert begrenzt, um eine zur Abstützung der Tellerfedern 26, 29 bereitzuhaltende Ge- samtsteifigkeit der Synchronkupplung zu begrenzen, so dass gegebenenfalls eingeleitete Schwingungsanregungen unterbunden beziehungsweise eingeschränkt werden können.
Figur 4 zeigt den oberen Teil einer um die Drehachse x angeordneten, lediglich ausschnittsweise dargestellten Brennkraftmaschine 3a mit der Synchronkupplung 8a mit zwangsweise geöffneter Reibungskupplung 9a und Formschlusskupplung 10a im Schnitt. Im Unterschied zur Formschlusskupplung 10 der Figur 3 ist die Formschlusskupplung 10a mit Formschlusselementen 12a, 13a, die aus dem zweiten Kurbelwellenteil 7a zugeordneten Klinken 14a und entsprechenden, in dem zweiten Kurbelwellenteil 6a eingebrachten Ausnehmungen 15a gebildet sind. Das Kurbelwellenteil 6a bildet dabei beidseitig die Formschlusskupplung 0a axial flankierend Ringansätze 30, 31 auf, in denen entsprechende Ausnehmungen 15a zur Aufnahme von Klinken 14a, um den Formschluss zwischen den Kurbelwellenteilen 6a, 7a zu bilden, vorgesehen sind. Hierbei wird das Kurbelwellenteil 6a bei Druckbeaufschlagung des Kolbens 24a der Betätigungseinrichtung 18a und Anlegen der Klinken 14a in beide Richtungen belastet, so dass der Kraftschluss innerhalb der Synchronkupplung 8a geschlossen wird und die Kurbelwellenlager 32 nicht durch die Betätigung der Formschlusskupplung mit Schleppmomenten belastet werden. Alternativ können zur Vermeidung einer axialen Belastung der Kurbelwellenlager radial wirksame Klinken als Formschlusselemente vorgesehen sein, die in radial außerhalb oder radial innerhalb dieser angeordnete Ausnehmungen des Kurbelwellenteils 6a einklinken, um einen Formschluss zu bilden.
Figur 5 zeigt anhand der Teilabwicklung der Synchronkupplung 8a der Figur 4 den Aufbau und die Funktion der Formschlusskupplung 10a. In dem, dem zweiten Kurbelwellenteil 7a (Figur 4) zugeordneten, hier geteilten Klinkenring 28a sind über den Umfang wechselweise verteilt Druckkammern 22a mit axial jeweils in eine gegensätzliche Verlagerungsrichtung darin verlagerbaren Kolben 24a vorgesehen, die mittels Stiften 34 an Drehlagern 33 verdrehbar angeordnete Klinken 14a beaufschlagen. Die Klinken 14a sind mittels der sich an dem Klinkenring 28a axial abstützenden Blattfedern 35 entgegen der Wirkung der Druckkolben 24a verspannt, so dass im drucklosen Zustand der Druckkammern 22a die Formschlusskupplung 10a geöffnet und zwangsweise unter Druck geschlossen wird, wobei die Klinken 14a axial in die Ausnehmungen 15a der dem Kurbelwellenteil 6a (Figur 4) zugeordneten Ringansätze 30, 31 eingreifen und den Formschluss bilden. Die Blattfedern 35 wirken bei einem Einklinken der Klinken 1 a in die Ausnehmungen 15a dämpfend, so dass die Stoßmomente während der Bildung des Formschlusses verringert werden.
Figur 6 zeigt den oberen Teil der um die Drehachse x angeordneten, ausschnittsweise dargestellten Brennkraftmaschine 3b im Schnitt. Im Unterschied zu den Brennkraftmaschinen 3, 3a der Figuren 3 und 4 werden die Reibungskupplung 9b und Formschlusskupplung 10b der Synchronkupplung 8b lediglich durch einen einzige Betätigungseinrichtung 17b hintereinander betätigt. Der von dem über den Kurbelwellenteil 7b Druckmedium heranführende Druckkanal 19b versorgt die Druckkammer 21 b, die in den Ringzylinder 37 eingebracht ist. Der Ringzylinder 37 stützt sich axial an dem Ringteil 38 ab, das seinerseits an dem fest mit dem Kurbelwellenteil 6b verbundenen Ringansatz 31 b abgestützt ist. Zwischen Ringteil 38 und Ringansatz 31 b ist die Drehentkopplung 39 vorgesehen.
Der den Kolben 23b der Betätigungseinrichtung 17b bildende, die Druckkammer 21 b einseitig verschließende und axial entgegen der Tellerfeder 40 verlagerbare Drucktopf 25b verspannt das Lamellenpaket 41 und stellt bei Druckbeaufschlagung der Druckkammer 21b einen Reib- schluss zwischen dem mit dem Kurbelwellenteil 6b verbundenen Lamellenträger 42 und dem mit dem Kurbelwellenteil 7b drehfest verbundenen Lamellenträger 43 her. Im drucklosen Zustand der Druckkammer 21b beabstandet die zwischen dem Lamellenträger 43 und dem Drucktopf 25b verspannte Tellerfeder 40 den Drucktopf 25b vom Lamellenpaket 41, so dass die Reibungskupplung 9b als zwangsweise zugedrückte Reibungskupplung ausgebildet ist und im nicht betätigten Zustand die beiden Kurbelwellenteile 6b, 7b nicht miteinander in reibschlüssiger Verbindung stehen.
Die Formschlusskupplung 10b ist der Reibungskupplung 9b mittels der Tellerfeder 44 nachgeschaltet. Hierzu ist diese axial zwischen dem Lamellenträger 43 und Rücksprung 45 des Klauenrings 28b, der die Formschlusselemente 13b wie Klauen 15b des Kurbelwellenteils 6b verspannt. Hierbei ist der Klauenring axial verlagerbar mittels der Blattfedern 27b und der Niete 46 mit dem radialen Ansatz 47 des Kurbelwellenteils 7b drehfest verbunden. Die axial gegenüberliegenden Formschlusselemente 12b in Form von Ausnehmungen 14b sind an dem drehfest mit dem Kurbelwellenteil 6b verbundenen Ringansatz 30b aufgenommen. Die Formschlusselemente 12b, 13b sind über den Umfang auf unterschiedlichen Teilkreisen angeordnet, um eine selektive, der Zündfolge der Zylinder der Brennkraftmaschine 3b entsprechenden Drehwinkelorientierung der Kurbelwellenteile 6b, 7b zu gewährleisten. Wird bei Druckbeaufschlagung der Druckkammer 21b der Lamellenträger 43 axial
beaufschlagt, nimmt bei Ausbildung des Reibschlusses am Lamellenpakt 41 die Tellerfeder 44 den Klauenring 28b axial mit und spannt diesen gegenüber dem Beabstandungsring 48 vor, der den Formschluss zwischen den Formschlusselementen 12b, 3b steuert. Der Beabstandungsring 48 ist mittels der Schiebeverzahnung 49 mit dem Lamellenträger 43 drehfest und axial verlagerbar verbunden und gegenüber dem Klauenring 28b entgegen der Wirkung der in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher 50 wie Schraubenfedern begrenzt beispielsweise um einen Winkel von 10° verdrehbar.
Die detaillierte Erläuterung der Steuerfunktion des Beabstandungsrings 48 erfolgt anhand der Figur 6 in Verbindung mit den in den Figuren 7a bis c dargestellten Teilabwicklungen der Formschlusskupplung 10b. Figur 7a zeigt hierbei den Kurbelwellenteil 6b mit dem die Formschlusselemente 12b wie Ausnehmungen 14b enthaltenden Ringansatz 30b sowie den die Klauen 15b enthaltenden Klauenring 28b. Der Klauenring 28b ist mittels der Blattfedern 27b und den Nieten 46, 51 mit dem radialen Ansatz 47 des Kurbelwe!lenteils 7b drehfest und axial verlagerbar verbunden. Der Ringansatz 30b ist mit dem Kurbelwellenteil 6b fest verbunden, beispielsweise verschraubt oder vernietet.
Die Figur 7b zeigt den radial innerhalb des Klauenrings 28b angeordneten Beabstandungsring 48 mit axial eingebrachten Steueröffnungen 52 mit in Umfangsrichtung abfallenden Gleitrampen 53 und einen Formschluss bildenden Ausnehmungen 54, in die bei Verdrehung des Klauenrings 28b gegenüber dem Beabstandungsring 48 komplementär ausgebildete Nasen 55 des Klauenrings 28b einrasten.
Die Figur 7c zeigt die zwischen dem Beabstandungsring 48 und dem Klauenring 28b in Umfangsrichtung wirksamen Energiespeicher 50.
Aus der Zusammenschau der Figuren 6, 7a bis 7c ergibt sich für die Formschlusskupplung 10b folgende Funktion: wird von dem druckbeaufschlagten Drucktopf 25b der Lamellenträger 42 beaufschlagt und ein vorgegebener Kupplungsmoment über die Reibungskupplung 9b ü- bertragen, wird zugleich mittels der Tellerfeder 44 der Klauenring 28b gegen den Beabstandungsring 48 vorgespannt und damit ein sofortiger Formschluss der Formschlusselemente 12b, 13b verhindert. Hierbei wird bei einer Verdrehung des Klauenrings 28b entgegen der Richtung des Pfeils 56, also bei gegenüber dem Kurbelwellenteil 7b schneller drehendem Kurbelwellenteil 6b der Beabstandungsring 48 durch den Anschlag 57 vom Klauenring 28b mitgenommen. Wird der Ergänzungsmotor mit dem Kurbelwe!lenteil 7b gezündet, überholt das Kurbelwellenteil 7b das Kurbelwellenteil 6b in Richtung des Pfeils 56. Dabei wird mit dem Kurbelwellenteil 7b das Lametlenpaket 41 und damit der Lamellenträger 43 in Richtung des Pfeils 56 beschleunigt, so dass der Beabstandungsring 48 durch die Schiebeverzahnung 49 mitgenommen und sich unter Vorspannung der Energiespeicher 50 gegenüber dem Klauenring 28b verdreht. Hierbei gleiten die Nasen 55 entlang der Gleitrampen 53 in die Ausnehmungen 54. Hierbei folgt der Klauenring 28b unter Vorspannung der Tellerfeder 44 dem axial abnehmenden Abstand der Gleitrampen 53, wobei sich die Formschlusselemente 12b, 13b annähern und bei entsprechender Winkelorientierung zueinander den Formschluss zwischen den Kurbelwellenteilen 6b, 7b bilden. Dabei wirkt die gegengerichtete Kraft der Blattfedern 27b der Tellerfeder 44 entgegen, so dass ein gedämpfter Formschluss vorgesehen werden kann.
Die gegengerichtete Kraft der Blattfedern dient nur der Öffnung des Formschlusses, wenn der Druckkolben drucklos wird und damit der Verbund [Klauenring, Tellerfeder 44, Lamellenträger, Druckkolben] wieder in die Ausgangsstellung rückt. Die Blattfedern sind aber tangential so geformt (gewellt), dass sie eine tangentiale Abfederung ermöglichen. Die Federwirkung muss aber so steif ausgeführt sein, dass sich im Fahrbetrieb der Kurbelwellen keine störenden zusätzlichen Schwingungen (Resonanzen) ausbilden (tangentiale Steifigkeit etwa > 5000 Nm/Grad)
Die Aufhebung des Formschlusses erfolgt bei entspannter Druckkammer 21 b durch
Entlastung der Tellerfeder 44 und die Rückstellkraft der Blattfedern 27b, so dass der Klauenring 28b zurückstellt und der Beabstandungsring bei axialer Entlastung mittels der Energiespeicher 50 in seine Ursprungslage zurückgestellt wird. Durch die Abstützung der Axialkräfte der Synchronkupplung 8a zwischen den Ringansätzen 30b, 31 b des Kurbelwellenteils 6b ist ein geschlossener Kraftfluss innerhalb des Kurbelwellenteils 6b gegeben, so dass die Kurbelwellenlager 32b der Brennkraftmaschine 3b nicht axial belastet werden und keine Schleppmomente ausbilden.
Figur 8 zeigt ein gegenüber der Brennkraftmaschine 3b der Figur 6 vereinfacht ausgestaltetes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 3c. In Abänderung zu dieser ist der Ringzylinder 37c mit der Druckkammer 21c der Betätigungseinrichtung 17c an dem Kurbelwel- lenteil 7c aufgenommen, jedoch axial an dem Kurbelwellenteil 6c abgestützt, so dass ein innerhalb des Kurbelwellenteils 6c geschlossener Kraftfluss der Synchronkupplung 8c erzielt wird und die Kurbelwellenlager 32c entlastet werden. Die bei der Betätigung der Reibungskupplung 9c und der Formschlusskupplung 10c entstehenden Axialkräfte werden durch das Axiallager 58 abgestützt. Hierzu sind der Kurbelwellenteil 6c und der Trägerteil 59 der Synchronkupplung 8c voneinander getrennt ausgebildet und mittels der unter der axialen Wirkung der Schraubverbindung 60 wirksamen Hirth-Verzahnung 61 oder dergleichen drehfest miteinander verbunden. Alternativ können neben der gezeigten axialen Zentralverschraubung radial Verschraubungen zwischen Kurbelwellenteil 6c und Trägerteil 59 vorgesehen sein. Das Axiallager 58 ist dabei zwischen dem an der Schraubverbindung 60 aufgenommenen Ringflansch 62 und dem nach radial innen erweiterten und den Ringflansch 62 übergreifenden Ringflansch 63 des Ringzylinders 37c aufgenommen.
Bezuqszeichen liste
Diagramm
Diagramm
Brennkraftmaschine
a Brennkraftmaschine
b Brennkraftmaschine
c Brennkraftmaschine
Hauptmotor
Ergänzungsmotor
Kurbelwellenteil
a Kurbelwellenteil
b Kurbelwellenteil
c Kurbelwellenteil
Kurbelwellenteil
a Kurbelwellenteil
b Kurbelwellenteil
c Kurbelwellenteil
Synchronkupplung
a Synchronkupplung
b Synchron kupplung
c Synchronkupplung
Reibungskupplung
a Reibungskupplung
b Reibungskupplung
c Reibungskupplung
0 Formschlusskupplung
0a Formschlusskupplung
0b Formschlusskupplung
0c Formschlusskupplung
1 Lamellenkupplung
2 Formschlusselement
2a Formschlusselement b Formschlusselement
Formschlusselementa Formschlusselementb Formschlusselement
Klaue
a Klinke
b Ausnehmung
Klaue
a Ausnehmungb Klaue
Nadellager
Betätigungseinrichtungb Betätigungseinrichtungc Betätigungseinrichtung
Betätigungseinrichtunga Betätigungseinrichtung
Druckkanalb Druckkanal
Druckkanal
Druckkammerb Druckkammerc Druckkammer
Druckkammera Druckkammer
Kolben
b Kolben
Kolben
a Kolben
Drucktopfb Drucktopf
Tellerfeder
Blattfederb Blattfeder
Klauen ringb Klauenring Tellerfeder
Ringansatzb Ringansatz
Ringansatzb Ringansatz
Kurbelweltenlagerb Kurbelwellenlagerc Kurbelwellenlager
Drehlager
Stift
Blattfeder Ringzylinderc Ringzylinder
Ringteil Drehentkopplung Tellerfeder Lamellenpaket Lamellenträger Lamellenträger Tellerfeder Rücksprung Niet
radialer Ansatz Beabstandungsring Schiebeverzahnung Energiespeicher Niet
Steueröffnung Gleitrampe Ausnehmung Nase Pfeil Anschlag Axiallager
Trägerteil - i 9 ¬
60 Schraubverbindung
61 Hirth-Verzahnung
62 Ringflansch
63 Ringflansch
M Moment
M(K) Kupplungsmoment
M(K1 ) vorgegebenes Kupplungsmoment
M(KW2) Moment zweiter Kurbelwellenteil
M(R) Grenzmoment
n Drehzahl
n(KW1 ) Drehzahl erster Kurbelwellenteil n{KW2) Drehzahl zweiter Kurbelwellenteil
SP Synchronpunkt
t(R) Zeitpunkt
t(S) Startpunkt
x Drehachse
a(KW1) Drehwinkel erster Kurbelwellenteil a(KW2) Drehwinkel zweiter Kurbelwellenteil a(Diff) Differenzwinkel
Δη Differenzdrehzahl

Claims

Patentan sprüche
Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (3, 3a, 3b, 3c) mit einem ersten, auch ausschließlich betriebenen Hauptmotor (4) mit einem ersten Kurbelwellenteil (6, 6a, 6b, 6c) und einem zweiten, mittels einer Synchronkupplung (8, 8a, 8b, 8c) mit diesem koppelbaren Ergänzungsmotor (5) mit einem zweiten Kurbelweifenteil (7, 7a, 7b, 7c), wobei die Synchronkupplung (8, 8a, 8b, 8c) aus einer eine vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) einstellenden Reibungskupplung (9, 9a, 9b, 9c) und einer bei Einstellung der Schlupfdrehzahl an einer Synchronposition (SP) mit exakter Drehwinkelposition einer vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine (3, 3a, 3b, 3c) mit gekoppelten Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) einen Formschluss dieser einstellenden beziehungsweise lösenden Formschlusskupplung (10, 10a, 10b, 10c) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Synchronvorgangs der beiden Kurbelwellenteile (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) bei stillgelegtem Ergänzungsmotor (5) und anfangs geöffneter Synchronkupplung (8, 8a, 8b, 8c) ein über die Reibungskupplung (9, 9a, 9b, 9c) übertragenes Kupplungsmoment ( (K)) auf die vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) geregelt, der Ergänzungsmotor (5) gestartet und die Synchronposition (SP) durch Beschleunigung des Kurbelwellenteils (7, 7a, 7b, 7c) des Ergänzungsmotors (5) angefahren und die Formschlusskupplung (10, 10a, 10b, 10c) geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Motormoment nach dem Start des Ergänzungsmotors (5) auf einen von einer Winkelabweichung der Kurbelwellenteile (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) von der Synchronposition (SP) abhängigen Motormomentenwert geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmoment (M(K)) nach dem Start des Ergänzungsmotors (5) auf einen von einer Winkelabweichung der Kurbelwellenteile (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) von der Synchronposition (SP) abhängigen Kupplungsmomentenwert geregelt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei nicht symmetrisch ausgebildetem Haupt- und Ergänzungsmotor (4, 5) mit einer 720°-Zünd- folge bei gekoppelten Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) eine Aktivierung eines Synchronvorgangs ausschließlich bei einer Winkelpositionierung der Kurbelwellenteile (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) unter Einhaltung der 720°-Zündfolge gestartet wird.
5. Synchronkupplung (8, 8a, 8b, 8c) zur Kopplung von Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) eines Hauptmotors (4) und eines Ergänzungsmotors (5) einer Brennkraftmaschine (3, 3a, 3b, 3c) enthaltend eine, eine vorgegebene Schlupfdrehzahl zwischen den Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) einstellende, hydraulisch betätigte Reibungskupplung (9, 9a, 9b, 9c) und einer bei Einstellung der Schlupfdrehzahl an einer Synchronposition (SP) mit exakter Drehwinkelposition einer vorgegebenen Zündfolge der Brennkraftmaschine (3, 3a, 3b, 3c) mit gekoppelten Kurbelwellenteilen (6, 6a, 6b, 6c, 7, 7a, 7b, 7c) einen Formschluss dieser einstellenden beziehungsweise lösenden, hydraulisch betätigten Formschlusskupplung (10, 10a, 10b, 10c), dadurch gekennzeichnet, dass Formschlusselemente (12, 12a, 12b, 13, 13a, 13b) zur Bildung des Formschlusses entgegen der Wirkung der hydraulischen Betätigungseinrichtung (17, 17a, 17b, 17c) unter Druck federbeaufschlagt sind.
6. Synchronkupplung (8, 8a, 8b, 8c) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (12, 12a, 12b, 13, 13a, 13b) über den Umfang verteilt auf verschiedenen Teilkreisen angeordnet sind.
7. Synchronkupplung (8a, 8b, 8c) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (17a, 17b, 17c) der Synchronkupplung (8a, 8b, 8c) einen axial geschlossenen Kraftfluss bildet.
8. Synchronkupplung (8b, 8c) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Reibungskupplung (9b, 9c) und Formschlusskupplung (10b, 10c) mittels einer einzigen hydraulischen Betätigungseinrichtung (17b, 17c) betätigt werden.
9. Synchronkupplung (8b) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlusselemente (12b, 13b) mittels eines mit der Reibungskupplung (9b) axial gekoppelten Beabstandungsrings (48) im geöffneten Zustand und in eine erste Drehrichtung mit Differenzdrehzahl (Δη) drehenden Formschlusselementen (12b, 13b) voneinander getrennt sind und bei betätigter Reibungskupplung (9b) abhängig von der Drehrichtung schaltender Steuermittel bei nicht geänderter Drehrichtung axial vorgespannt werden und bei geänderter Drehrichtung unter Aufhebung der Vorspannung einen Form- schluss bilden.
10. Synchronkupplung (8a) nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einem Kurbelwellenteii (7a) in beide Richtungen axial mittels der Betätigungseinrichtung (18a) verlagerbare Formschlusselemente (13a) zugeordnet sind, die in komplementäre, dem anderen Kurbelwellenteil (6a) zugeordnete Ausnehmungen (14b) eingreifen.
11. Synchronkupplung (8a) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass Formschlusselemente der Formschlusskupplung tangential bedingt elastisch zur Reduzierung des Stossmomentes beim Einrasten angebunden sind, beispielsweise indem die Formschlusselemente axial durch Blattfedern verlagerbar sind, wobei eine Form der Blattfedern eine tangentiale Federung erlaubt, wobei eine Mindeststeifheit beibehalten wird zur Vermeidung von zusätzlichen Resonanzen.
12. Synchronkupplung (8a) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Betätigungskraftschluss innerhalb der Synchronkupplung, beispielsweise durch zusätzliche Reibelemente (Fig. 6) oder durch Axiallager (Fig. 8) erzeugt ist.
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