DE1812480A1 - Fahrzeugantriebssystem mit verminderter Luftverunreinigung - Google Patents

Description

1S1240Q Patentanwalt Wpl.-ϊηπ/. J. F. WodMnger

MbAn 13, Tesgstr. 39, Td. 371§tt

München, den 3. Dezember 1968 mein Zeichen* M 8268 Wo/He.

McOulloch Corporation, Los Angeles, Oalifornien 90045/Wisconsin

U.S.A.

"Fahrzeugantriebssystem mit verminderter Luftverunreinigung"

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Kraftfahrzeuge mit einem Fahrgestell mit Karosserie, Antriebsrädern und einer die Antriebsräder antreibenden Antriebsmaschine_} welches
die Luftverunreinigung vermindert und / oder die Fahrzeugleistung verbessert.

Beim Antrieb von Kraftfahrzeugen ist es üblich, zwei am Boden angreifende Antriebsräder vorzusehen, die an der Fahrzeug-

karosserie angebracht sind und mit einer Brennkraftmaschine

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ORIGINAL INSPECTED

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in Antriebsverbindung stehen. Um eine ausreichende Beschleunigung des Fahrzeuges zu erreichen, ist es üblicherweise notwendig, eine Antriebsmaschine vorzusehen, die eine erheblich grössere Beschleunigungskraft als sie die für die normale Bewegung des Fahrzeugs mit gleichförmiger Geschwindigkeit bei den üblichen Verkehrsgeschwindigkeiten notwendig ist. In einem derartigen System ist die Antriebsmaschine während vieler Fahrzeiten, z.B. bei Stadtverkehr, nur relativ gering belastet, wodurch die Maschine wesentlich schlechter als bei günstigstem Wirkungsgrad arbeitet.

Bei diesen Betriebsbedingungen der Antriebsmaschine treten in der Regel verschiedene nachteilige Folgen auf, und dabei im wesentlichsten ein vergrösserter Grad der Luftverunreinigungo Diese Luftverunreinigung ist ungleich grosser bei einer Maschine mit grosser Leistung als bei einer kleineren Maschine, infolge der grösseren Abgabe von Verbrennungsprodukten an der grösseren Maschine. Darüber hinaus ist bei Zeiträumen grosser Beschleunigung das Volumen der Abgase, ^tid die von einer grossen Maschine abgegeben werden, erheblicho'^

Weitere Probleme der Luftverunreinigung treten bei der Verwendung von grossen Kraftfahrzeugantriebsmaschinen gelegentlich beim Start auf. Infolge der erheblichen Trägheit der relativ grossen Masse der bewegten Teile einer grossen

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Maschine !kann es bei einigen Gelegenheiten, z.B. bei sehr kaltem Wetter, wenn das umlaufende Schmieröl noch sehr steif ist, schwierig sein, mit dem elektrischen Anlasser die Maschine mit einer für einen schnellen Start ausreichenden Geschwindigkeit durchzudrehen. Das Ergebnis dieser Umstände ist eine ungenügende Verbrennung und eine verlängerte Start-· Periode, die zur Produktion von Abgasen führt, welche einen grossen Anteil an nur teilweise verbranntem Kraftstoff enthalten, unter Begleitung von unerwünschten Mengen Rauch und damit Geruchsbelästigung·

Wenn es bisher auch, möglich war, unzureichende, die Luft verunreinigende Fahrzeugantriebssysteme der beschriebenen Art zuzulassen, so hat doch der Erlass von Gesetzen über die Reinhaltung der Luft in verschiedenen Staaten und eine allgemeine Erkenntnis über die Einwirkung auf Krebs und andere unerwünschte Eigenschaften von fahrzeugbedingten Luftverunreinigungen zu einer Änderung der Situation geführt. { Es ist daher seit einiger Zeit erforderlich, Fahrzeugsysteme zu schaffen, die die gleichen Eigenschaften in Bezug auf die Antriebsleistung wie bisher verwendete Fahrzeuge aufweisen, jedoch eine wesentlich geringere Luftverunreinigung mit sich bringen· .

Ein Weg zur Verminderung dieser Luftverunreinigung liegt selbstverständlich in der Verwendung von -intriebsmaschinen ' 909836/0821

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mit geringerem Hubraum, z.B. die in Europa üblichen Kleinwagen. Jedoch hat dies den erheblichen Nachteil, daß die Maschine keine ausreichende Kräftleistung für eine gute Beschleunigung aufweist.

Ein weiterer möglicher Weg besteht darin» ein fahrzeugantiebssystem zu schaffen_f welches eine Maschine mit gegenüber dem bisher verwendeten kleineren Hubraum hat, wobei jedoch in Zeiträumen geringerer Belastung überschüssige Kraft für darauffolgenden Beschleunigungs- oder Vollastbetrieb verwendet wird® Eine bekannte Einrichtung dieser Art,"wie sie in der USA-Bat ent schrift 2 o62 583 (Krue'zek) beschrieben . ist, besteht aus einer Maschine, die ständig mechanisch mit zwei massiven Schwungrädern Y©rbund©n- ist, di© die Maschine beim Antrieb tee Fahrzeuges in Bergauffahrt unterstützen. Es ist zwar nicht bekannt, ob.diese bekannte Einrichtung jemals benutzt wurde, jedoch sind eine Reihe von lachteilen offensichtlich, ZoB-· ist durch die feste mechanische Verbindung zwischen den Schwungrädern und, der Maschine keine wahlweise Abgabe der in den Schwungrädern gespeicherten Energie zu gewünschten Zeiträumen^ z.B.. beim Überholen eines anderen Fahrzeuges während der Fahrt auf der Ebene möglich. Darüber hinaus kann ein derartiges System, bei dem die gespeicherte Energie automatisch an die Maschine

jedes Mal abgegeben wird, wenn diese in der Drehzahl abfällt, 909836/0821 -5-

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gefährlich. sein, wenn das Fahrzeug schnell abgebremst werden muss. Ein weiterer Nachteil kann beim Start daduroh auftreten, daß der üblicV i?weiae verwendete elektrische Anlassermotor nicht nur die Maschine selbst, sondern auch die beiden mechanisch ständig mit der Maschine verbundenen massiven Schwungräder antreiben muss. Ein anderes bekanntes Fahrzeugsystem, vermeidet zwar den Nachteil einer ständigen mechanischen Verbindung und verwendet Schwungscheiben, die durch einen Elektromotor angetrieben werden, der von einem durch eine !ahrzeugantriebsmaschine angetriebenen elektrischen Generator Strom erhält. Aber auch dieses System zeigt keine Anordnung aur Abgabe von in den Schwungrädern gespeicherter Energie zurück an die Antriebsmaschine in Zeiten zusätzlichen Kraftbedarfs O

Es ist daher die allgemeine der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe, ein Fahrzeugantriebesystem zu schaffen, welches die vorstehend beschriebenen Mangel vermeidet oder vermindert.

Eine wesentliche Aufgabe der Erfindung ist es, ein !Fahrzeugantriebssystem zu schaffen, welches mit verminderter Luftverunreinigung arbeitete

Eine weitere der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, ein !Fahrzeugantriebs sys tem zu schaffen, welches ·

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einerseits eine Maschine mit im Vergleich zu den biaher üblichen Maschinen vermindertem Hubraum verwenden kann? jedoch andererseits eine ausreichende Fahrzeugbesehleunigung ermöglicht«

Der allgemeine der Erfindung zu Grunde liegende Gedanke ist es, ein Fahrzeugantriebs system zu schaff enj, welches einen Teil der Abtriebsleistung der Maschine während Zeiträumen geringer Belastung speichert, aber keine zusätzliche starke Belastung der üblichen Fahrzeugantriebsanlage erfordert»

Eine vorzugsweise Ausführungsfom der Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein fahrzeug mit einem Fahrgestell mit Karosserie und einer kraftangetriebene^ die Bewegung erzeugende Einrichtung an der Karosserie« Das Antriebssystem schliesst dabei eine Antriebsmaschine ein., welche kraft~ schlüssig mit der Bewegungserzeugungseinrichtung verbindbar ist, um auf diese die für die Bewegung des Fahrgestells erforderliche Kraft zu übertragen« Mit der Antriebsmaschine ist gemäss der Erfindung eine Kraftabgabeeinrichtung verbunden, welche einen geringen Anteil der Ausgangskraft der Maschine abzweigt und mit einer Speichersinrichtung verbunden ist <> Die in der Speichereinrichtung gesammelte und gespeicherte Kraft kann durch eine Kraftverbindung wahlweise an die Antriebsmaschine abgegeben werden, um in vorbestimmten Zeiträumen hohen Energiebedarfs die gespeicherte Kraft an die Antriebsmaschine rückzuführen.

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In der Regel schliesst das Antriebssystem eine Brennkraftmaschine ein, deren Welle kraftschlüssig mit dem Bewegungsantrieb (der Antriebsachse) verbunden ist. Die Kraftabgabeeinrichtung schliesst dabei einen elektrischen Generator ein, welcher von der Motorwelle angetrieben ist und einen elektrischen Strom erzeugt. Der Generator ist elektrisch mit einem Elektromotor verbunden. Die Kraftspeichereinrichtung sohliesst eine Schwungradanordnung ein, die mit dem Elektromotor verbunden ist und die Kraft mechanisch als Rotationsenergie speichert. Die Kraftverbindung schliesst eine wahlweise betätigbare Kupplung zur Verbindung der Schwungradanordnung mit der Motorwelle ein, um die gespeicherte Energie an die Brennkraftmaschine zurückzuliefern.

Ein Verfahren gemäss der Erfindung läuft also so ab, daß bei einem Antrieb für e:..n Fahrzeug mit Fahrgestell und Karosserie, das durch eine kraftangetriebene, eine Bewegung erzeugende Einrichtung bewegbar ist. "

Von der mechanischen Kraft der Maschine, die an die Bewegung erzeugende Einrichtung abgeführt wird, wird ein Teil in elektrische Energie umgewandelt, die auf einen Elektromotor gegeben wird, der die Energie an eine Schwungradanordnung weitergibt, so daß diese durch den Motor zur

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Speicherung mechanischer Energie in Umdrehung gesetzt wird. Die Sohwungradanordnung gibt wahlweise in Torbestimmten Zeiträumen die gespeicherte, meehanieohe Energie an di© Antriebsmaschine zurück.

Die Verwendung eines Fahrzeugantriebesysteme gemäßs der Erfindung bringt eine Reihe erheblicher Torteile· Insbesondere ermöglicht die Verwendung eines Energiespeiohers sur Speicherung überschüssiger Energie? während Fahrzeiten mit Betriebslast geringer als Tollast für den späteren Gebrauch.,· während Zeiten mit Überlastbetrieb, die Verwendung τοη Maschinen mit kleinerem Hubraum ale er biBher verwendet wurde, lind zwar ohne wesentlichen Verlust an Fahrleistung, jedooh mit einer erhebliohen Verminderung

Darüber hinaus-wird eine verbessert© KEaftstoffaueniitaung erreicht. ".""■■»"

Femer gestattet die Verwendung einer wahlweise betätigbaren Kupplung zur Verbindung der Schwungräder mit itf Masoliine die Ausnutzung der gespeicherten Energie- bei besonderen-Belastungsbedingungen unter Steuerung durch.- den Fahrer nur dann, wenn es diesem notwendig erscheint«. Darüber hinaus vermeidet diese Möglichkeit der wahlweieen -Übertragung der ge~»

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speicherten Energie auf die Maschine gefahrvolle Situationen, die auftreten können, wenn die Energierückführung während einer Verzögerung der Maschine, z.B. bei normalen Bremsvorgängen, erfolgt.

Andere Vorteile werden durch Verwendung einer Rutschkupplung erreicht, die eine zu starke Rückführung der gespeicherten Energie zur Maschine und damit eine Überlastung verhindert.

Ferner ermöglicht die Anordnung einer elektrischen Speicherbatterie in Verbindung mit dem die Schwungräder antreibenden Elektromotor ein Anlassen des Motors durch die auf eine hohe Geschwindigkeit gebrachten Schwungräder, sodaß das Anlassen der Maschine sehr schnell und damit eineminimale? !Luftverunreinigung erfolgte Weitere Vorteile werden durch Verwendung von Wälzlagern und einer Wasserstoffatmosphäre an den Schwungrädern erreicht, was minimale Reibungsverluste der in den Schwungrädern gespeicherten Energie ergibt. Dies gestattet zusätzlich, daß die mehrere Stunden nach Anhalten des Fahrzeuges noch laufenden Schwungräder ein schnelles Wiederanlassen der Maschine nach Standzeigen ermöglichen«

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.

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In den Zeichnungen zeigt ι

Fig. 1 ein Bloekdiagramm eines Fahrzeugantrielsseystems gemäss einer vorzugsweisen Ausführungsfona der Erfindung, und

Fig. 2 schematise!! ein spezielles Fahrzeugantriebssystem, welches im wesentlichen dem System nach. Eig« 1 entspricht.

In Fig. 1 der Zeichnungen ist eine vorzugsweise Ausführungsform eines Fahr ζ eugantriebs systems gemäss der Erfindung dargestellt. Das nicht dargestellte Fahrzeug hat Antriebs» räder 4» die mechanisch z.B» über ein automatisches Getriebe oder ein von Hand schaltbares Getriebe mit dem Albtrieb einer Antriebsmaschine z»B. einer üblichen Brennkraftmaschine 2 verbunden sind· Ein Seil der Abtrieibskraft der Antriebsmaschine 2 wird bei Betrieb mit weniger als Vollast durch eine Kraftabgabeeinrichtung 12, 16, 2o abgeteilt und an einen Energiespeicher 5o abgegeben, in welchem sie gesammelt und gespeichert wird. Zu Zeiten erhöhter Belastung der Antriebsmaschine 2, z.B» wenn ein anderes Fahrzeug überholt werden soll, kann der Energiespeicher 3o mit der Antriebsmaschine 2 über eine Rutschkupplung 24 o.dgl· verbunden werden, um einen Teil der im Energiespeicher 3o gespeioherten Energie an die Antriebsmaschine 2 abzugeben,

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sodaß diese die erhöhte Eraftanforderung erfüllen kann.

Ein spezielles Fahrzeugantriebe system entsprechend den vorstehend beschriebenen Grundrissen der Erfindung ist in Pig. 2 dargestellt. Die in Fig. 2 dargestellte spezielle Ausführungsform schliesst einen Kraftwagenmotor 2 ein, der mit einem Antriebsradpaar 4 über ein automatisches Getriebe 6 verbunden ist. Die Maschine 2, das Getriebe 6 und die Antriebsräder 4 sind handelsüblich und erfordern keine spezielle Abwandlung für die Anwendung der Erfindung. Jedoch hat die Maschine 2 einen geringeren Hubraem als sie im Hinblick auf das Gesamtgewicht des Fahrzeugs einschliesslich der Maschine bei bisher üblichen Kraftfahrzeugen vorgesehen ist. Die Maschine 2 muss nur soviel Kraft aufbringen, um das Fahrzeug entsprechend Gewicht und Art bei maximaler Verkehrsgeschwindigkeit zu halten, wobei die durch die Maschine 2 aufzubringende zusätzliche Kraft für die Beschleunigung auf diese Geschwindigkeit sehr gering sein kann, wie im folgenden beschrieben.

Die Verwendung einer Maschine mit geringerem Hubraum, als ₍ sie üblicherweise für ein entsprechendes Fahrzeug verwendet wird, bringt eine wesentliche Verminderung der Luftverunreinigung durch das Fahrzeug mit sich. Wenn darüber hinaus die Maschine 2 ein Dieselmotor ist, erfolgt eine noch geringere Abgabe von die Luft verunreinigenden Stoffen im Vergleich J zu initialgezündeten Brennkraftmotoren (Ottomotoren) gleichen

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Hubraums. (Ein Vergleich zwischen Dieselmotoren und initialgezündeten Motoren vom Standpunkt der Luftverunreinigung aus ist in der Literaturstelle "The Diesel Vehicle and Its Hole in Air Pollution" beschrieben, die durch die Abteilung für öffentliche Gesundheit des Staates Californien veröffentlicht wurde.) Jedoch können selbstverständlich ^e nach den besonderen Umständen auch andere Arten von Antriebemaschinen, . kleine Gasturbinen, verwendet werden»

Die Maschine 2 hat einen Turbolader 3, um die Leistung ^u erhöhen. Mit der bekannten, nicht dargestelltem Kurbelwelle des Motors ist eine Weil© 8 verbunden, auf der eine Keilriemenscheibe 1o sitzt· Eine übliche Kraftfahrzeug-Lichtmaschine 12 ist mit einer Änfcriebescheibe 14 von der.Keilriemenscheibe Io angetrieben, "BOdaB die llötorwell© 8 di© Lichtmaechine 12 antreibt lind dies© Wechselstrom erzeugt* Dieser von der Lichtmaschine 12 abgegebene Wechselstrom-wird in einem üblichen Gleichrichter 16 in, Gleichstrom umgewandelte Es kann jede handelsübliche Art von Gleichrichter, z.B. Eotationsgleichrichter oder Selenbrüoken-Vollärellengleiohrichter verwendet werden· Es kann abtr auch eine übliche Kraftfahrzeug-Gleichstromlichtmaeöhina verwendet werden, um den beim Ausführungsbeiepiel benötigten Gliiohetroii eu erzeugen·

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IHSPECTED

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Der Gleichstrom aus dem Gleichrichter 16 wird auf einen Gleichstrommotor 2o aufgegeben, dessen Antriebswelle 22 konzentrisch zur Motorwelle 8 liegt. Die aneinander liegenden Enden der Motorwelle 8 und der Antriebswelle 22 sind miteinander durch eine wahlweise betätigbare bekannte Rutschkupplung 2$ verbindbar. Die Kupplung 24 kann z.B. direkt vom Jahrer des Fahrzeugs zu beliebigen Zeiten betätigt werden. Es kann aber auch die Betätigung der Kupplung über ein . entsprechendes Hebelwerk vom Fahrzeugbeschleunigungspedal aus derart erfolgen, daß die Kupplung jedes Mal automatisch in Eingriff gelangt", wenn das Beschleunigungspedal stark durchgetreten wird und damit ein Zeitraum grösserer Belastung der Maschine eingeleitet wird.

Mit ihrem anderen Ende ist die Welle 22 mit einem Kegelrad verbunden. Zwei Kegelritzel 26, 27 sind am Fahrzeugrahmen um konzentrische rechtwinklig zur Achse der Antriebswelle liegende Achsen drehbar gelagert und greifen an gegenüberliegenden Seiten des Kegelrades 25 in dieses ein* Die Ritzel 26 und 28 sind mit zugeordneten Schwungrädern 3o bezw. 32 fest verbunden, um diesen eine gegenläufige überdrehung gleicher Geschwindigkeit zu übertragen. Schwungräder und Ritzel sind in nicht dargestellten Wälzlagern gelagert.

Die beschriebene Getriebeanordnung mit Kegelrad und Ritzel

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stellt sicher,, daß die Schwungsch®iben 3o raid 32 in entgegengesetzten Richtungen drehen, aodaß gyroakopische Perkusaionskräfte vermieden weiden. Ausserdem ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Kegelrad und dem Hitzel so gewählt, daß bei Drehung der Schwungräder mit vorgesehener Maximaldrehzahl die Drehzahl der Antriebswelle 22 erheblich höher liegt als die maxiiaale Drehzahl der Motorwelle 8 bei normalem ψ Betrieb der Maschine 2.

Die Schwungräder 5ο und 32 haben eine relativ grosse Masse« Zusammen haben aie eine Masse entsprechend einem wesentlichen Teil der Maschine 2· Sie werden durch den Motor 2o angetrieben, der mit einer üblichen Begeleinheit 33 verbunden ist, welche den Motor 2o mit einer vorbestimmten Maximaldrehzahl, aber nicht schneller, antreibt. Bei der vorgesehenen Maximaldrehzahl des Motors 2o haben die Schwungräder soviel Energie fe gespeichert, daß, wenn sie zusätzlich auf die Antriebsräder abgegeben wird, eine schnelle Beschleunigung des Fahrzeuges vom Stand zu seiner maximalen Fahrgeschwindigkeit erfolgt»

Eine Steuereinrichtung kann mit Schwungrädern verbunden sein, die auf deren Drehzahl anspricht und die Stromauf uhr zum Motor 2o selbsttätig imterbricht, wenn die Schwungräder ihre vorbestimmte volle Geschwindigkeit erreicht haben, sodaß eine

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zusätzliche Sicherung gegen Übergeschwindigkeit der Schwungräder gegeben ist· Die Steuereinrichtung stellt automatisch die Stromversorgung wieder her, wenn die Schwungräder unter die vorbestimmte volle Geschwindigkeit kommen.

Es können auch andere als das beschriebene elektrische System zur Übertragung der Kraft von der Maschine 2 an die Schwungräder, ζ·Β· pneumatische oder hydraulische Systeme, verwendet werden. Die Maschine 2 kann z.B. einen iuftkompressor treiben, der Luftdruck auf eine mit den Schwungrädern in Antriebsverbindung stehende Luftturbine gibt.

Die Schwungräder 3o und 33 liegen in einem abgedichteten Gehäuse 34-, welches mit einem Gas mit niederem Molekulargewicht gefüllt ist, um die die Schwungräder beeinflussenden Strömungsverluste zu vermindern und ihre Drehbewegung zu verbessern. In einem bevorzugten Ausftihrungsbeispiel wurde Wasserstoff verwendet, wann auch andere entsprechend niedermolekulare Gase oder Vakuum vorgesehen sein kann.

Ferner ist eine handelsübliche elektrische gleichstrombatterie 36 mit dem Anschluss des Elektromotors 2o zu einem noch weiter unten erläuterten Zweck verbunden. Die Batterie 36 ist mit dem Gleichrichter 16 parallel geschaltet, sodaß sie bei Drehung der lüchtmaschine 12 aufgeladen wird. Die verschiedenen

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Bauteile sind nach, dem bei elektrischen Schaltungen üblichen Schema mit Masse, z.B. dem Chassis verbunden·

Das System kann auoh mit einer visuellen Anzeige, z.B» einem Zeigergerät ausgestattet sein, um den Fahrer über die tatsächliche gespeicherte Energie der Schwungräder, z.B. tatsächliche Drehzahl in Prozent zur vorbestimmten maximalen Drehzahl zu informieren· Dies zeigt ihm, welche zusätzliche Kraftreserve er zur Beschleunigung zu jedem Zeitpunkt verfügbar hat ^ sodaß er überlegen kann, ob z.B. ein Überholvorgang durchgeführt werden soll oder nicht.

Beim Fahrbetrieb wird das Fahrzeug nach Lösen der Kupplung zur Trennung der Antriebswelle 22 von der-Motorwelle 8 gestartet. Die Batterie 36 wird dann so lange elektrisch mit dem Motor 2o verbunden, bis die Schwungräder 3o und 32 mit wenigstens zum Anlassen ausreichender Geschwindigkeit drehen. Zu diesem Zeitpunkt wird die Kupplung 24 eingerückt, sodaß die Welle 22 mit der Motorwelle 8 in Antriebaverbindung steht und die kinetische Energie der Schwungräder wenigstens teilweise mechanisch auf die Maschine 2 übertragen wird, sodaß diese in schnelle Umdrehung gesetzt wird und schnell startet. Dann wird das automatische Getriebe 6 In Eingriff gebracht und das Fahrzeug rollt an·

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Wenn die gewiinschte Fahrgeschwindigkeit erreicht ist, gibt die Maschine 2 allein soviel Kraft ab, um das Fahrzeug auf der Ebene kontinuierlich mit gleicher Geschwindigkeit anzutreiben, wobei die Maschine 2 mit geringerer Last als mit Vollast arbeitet. Ein zusätzlicher Anteil der Abtriebskraft der Maschine 2 wird auf die Lichtmaschine 12 abgegeben, und in Wechselstrom umgesetzt. Der elektrische Strom wird durch den Gleichrichter 16 in Gleichstrom umgewandelt und auf den Elektromotor 2o aufgegeben, der die Schwungräder 3o und auf ihre vorbestimmte volle Betriebsdrehzahl bringt ο Ψθϊώι die Schwungräder ihre volle Betriebsdrehzahl erreicht haben, verhindert die Steuereinheit 33 eine weitere Erhöhung der Drehgeschwindigkeit der Schwungräder durch den Elektromotor« Zu diesem Zeitpunkt vermindert sich die Abtriebsleistung der Maschine 2 etwas, wobei der Fahrer die gleiche Fahrgeschwindigkeit auf der Strasse einhält, wenn er mit der Kraftstoffzuführung durch Verminderung des Fußdruckes auf das Beschleunigungspedal etwas zurückgeht.

Wenn der Fahrer ein anderes Fahrzeug überholen will oder eine Steigung fährt, betätigt er die-Kupplung 24, sodaß die Schwungräder 3o und 32 an die Maschine über die Wellen 22 und 8 angekuppelt werden und die Maschine eine für die Beschleunigung in entsprechendem Umfang erforderliche erhöhte Belastung aufnehmen kann. Da die Schwungräder 3o und 32 in ihrer vorbestimmten

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Arbeitsgeschwindigkeit laufen, dreht sich, wie oben-..beschrieb en, die Welle 22 mit höherer Geschwindigkeit als die Motorwelle 8 und es muss ein gewisser Rutsch in der Kupplungsverbindung zwischen der Antriebs- und der Motorwelle auftreten können. Dadurch wird die in den Schwungrädern gespeicherte Energie nicht in einem solchen Umfang auf den Motor aufgegeben, daß die Maschine überdreht und . beschädigt wird oder das Fahrzeug in eine gefährliche Situation gelangt« Wenn die Beschleunigungsperiode beendet ist, wird die Kupplung 24 wieder ausgerückt und die Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit fortgesetzt. Zu gleicher Zeit werden die Schwungräder 5o und 52 wieder auf ihre vorbestimmte volle Drehzahl gebracht»

Wenn also die zur Beschleunigung des Fahrzeuges in einem Beschleunigungsgrad benötigte Kraft über der Vollast-Äbtriebsleistung der Maschine 2 liegt, wird der zusätzliche Bedarf durch von den rotierenden Schwungrädern über die Kupplung 24 und die Wellen 22 an die Maschine 2 abgegebene Kraft gedeckt. Wenn die Kraftverteilung derart vorgesehen ist, daß fast die gesamte Beschleunigungsleistung durch Rüokspeisung der in den Schwungrädern gespeicherten EnergM-^ erfolgt, braucht die Maschine 2 des Fahrzeugs nur die für^{s :}----" ■-" die Aufrechterhaltung der Fahrgeschwindigkeit und die Beschleunigung der Schwungscheiben während dieser Normal-

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faiirperioden erforderliche Leistung aufbringen. Da jedoch in Beschleunigungeperioden durch die bisher verwendeten Kraftfahrzeuge der Hauptanteil der abgegebenen Luftverunreinigungen erzeugt wird, benötigt die erfindungsgemässe Verwendung der Schwungscheibenι durch die eine Erzeugung von zusätzlichen Abgasen bei Beschleunigung entfällt, eine erhebliche Verminderung der Luftverunreinigung. Tfena. das Fahrzeug verlangsamt werden eoll, wird die Kupplung 24 ausser Eingriff gehalten und das Fahrzeug in üblicher Weise gebremst, sodaß die in * den Schwungrädern gespeicherte Energie nicht gegen die gewünschte Verzögerung arbeitet, wie es bei ständig mit der Maschine gekuppelten Schwungrädern der Pail ist. Nachdem das Fahrzeug angehalten ist, laufen die Schwungräder 3o und 32 infolge der sehr geringen Eeibung der oben beschriebenen Wälzlagerung und des Vorsehens einer die Schwungräder umgebenden Wasserstoffatmosphäre noch einige Stunden. Das Wiederanlassen des Fahrzeuges nach kurzer Standzeit, z.B. nach einer kurzen Unterbrechung in einem Hasthaus, wenn die |

Schwungräder 3o und 32 noch drehen, ist erheblich erleichtert.

Als eine beispielsweise Darstellung der relativen Abmessungen der verschiedenen Bauteile ist die Anwendung des erfindungsgemässen Antriebssystems auf einen üblichen viertürigen amerikanischen Sedan im folgenden beschrieben.

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Ublicher Sedans

Gewicht (voll beladen mit Passagieren

und Gepäck): ...,.,,.,,... 2 2oo kg

Standardantriebsmaschine t

Type ·.··.·.· ··.·· .· Ottomotor.

Gewicht ■... 365 kg

Hubraum .······...· 7 Liter

Abtriebs leistung .· · 42o PS/6ooo U/min.

Beschleunigung bei dem obengenannten

Gewichts .. ·.·....···.....··. ₀ 0 - 105 km/h

in 16 sek.

Umgebautes Fahrzeugs ·

Gewicht (voll beladen) ..··.·..·...··.·.«.···»· 2 2oo kg

Maschines

Type *·.··.··..<,·..·. Diesel

Gewicht ..·.····.... 226 kg

Abtriebsleistung *·.......... 59 £S/42oo U/min.

Schwungräder 12 Stück .....···....···..··.····· 3o5 mm 0

Srehssahl ....·...·· 24oodU/min

Umfangsgeschwindigkeit .··.··· «···· 335 m/sec

Elektromotors ··.·»· .·....·· » 4> 9 PS

Beschleunigungens··········.»»····.·.··».···.·· a) 5 mal in 3 min.

von 0-100 km/h in 11 see«

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b) 15 mal in 3 min. von 0-50 km/h in 1o,5 see.

e) 8 mal in 3 min. von 5o-1oo km/h normale Beschleunigung

Fahr geschwindigkeit ι » _o 135 km/h ständige

Geschwindigkeit bei ebener Straße.

Wenn auch aus dem Beispiel zu ersehen ist, daß die Anzahl der durchführbaren Beschleunigungsvorgänge in einem gegebenen Zeitraum beschränkt ist, so ist doch zu sehen, daß gemäss der Erfindung eine Antriebsmaschine mit weniger als einem Drittel des Hubraumes der üblicherweise verwendeten ,Antriebsmaschine möglich ist, ohne daß unzumutbare Beschränkungen der Fahrgeschwindigkeit oder der Beschleunigung, wie sie für die mittleren Fahrbedingungen benötigt werden, in Kauf genommen werden müssen.

Die angegebenen Werte können durch Änderung der Oharakteristika der Schwungräder oder des elektrischen Antriebsmotors beeinflusst werden.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben, jedoch sind selbstverständlich Änderungen, Zusätze, Abwandlungen und ein Austausch von Teilen möglich, ohne daß dadurch der Schutzbereich der Erfindung verlassen wird. 9 0 9 8 3 6/0821

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Claims (1)

Ansprüche

1.) Antriebssystem für Kraftfahrzeuge mit einem Fahrgestell mit Karosserie» Antriebsrädern und einer die Antriebsräder antreibenden Antriebsmasohine, gekennzeichnet durch eine in

einer Sichtung wirkende Kraftabgabeeinrichtung (1ο, 12, 14, 16 und 2o) in Verbindung mit der Antriebsmaschine (2) zur Abzweigung eines Teiles der Abtriebskraft der Antriebsmaschine, durch eine in Verbindung mit der Kraftabgabeeinrichtung stehende Kraftspeichereinrichtung, bestehend aus einer Schwungradanordnung (3o, 32) zum Sammeln und Speichern der durch die Kraftabgabeeinrichtung abgezweigten Kraft, und eine wahlweise einrückbare Kupplung (24) ο«dgl. zum Verbinden der Antriebsmaschine (2) mit der Kraftspeichereinrichtung (3o, 32) für die Rückführung der gespeicherten Kraft zur Maschine (2) zu vorbestimmten Zeiträumen.

2o) Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftabgabeeinrichtung einen von der Antriebsmaschine (2) zur Erzeugung elektrischer Energie antreibbaren elektrischen Generator (12) und einen elektrisch mit dem Generator (12) verbundenen Elektromotor..CgP.)., einsohliesst.

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3·) Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftspeichereinrichtung eine Welle (22) zum Übertragen der Kraft auf die Schwungräderanordnung (3o, 32) und einen Geschwindigkeitsregler (33) zur Begrenzung der Geschwindigkeit der Welle (22) und der Schwungräder (3o, 32) in einem vorbestimmten Verhältnis zur Geschwindigkeit der Antriebsmaschine einschliesst.

4·) Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung o.dgl. zum Verbinden der Antriebsmaschine (2) mit der Kraftspeichereinrichtung (3o, 32) eine wahlweise einrückbare Rutschkupplung (24) zwischen der Welle (8)der Antriebsmaschine (2) und der Welle (22) einschliesst, die zu bestimmten Zeitpunkten eine relative Eutschbewegung zwischen beiden ermöglicht.

5·) Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungradanordnung zwei Schwungräder (3o, 32) einschliesst, die gegenläufig um konzentrische Drehachsen drehbar gelagert sind, wobei die Schwungräder (3o, 32) eine so grosse Masse aufweisen und durch den Elektromotor (2o) mit einer solchen Geschwindigkeit gedreht werden, daß Bie ein für eine für die gewünschte mehrmalige Beschleunigung des Fahrzeuges in üblichen Fahrgeschwindigkeitsbereichen ausreichendes Drehmoment aufweisen.

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6·) Antriebssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftspeichereinrichtung ein die- Schwungräder (3o, 32) umgebendes gasdichtes Gehäuse (34) einsohliesst, das eine Atmosphäre eines Gases mit niedrigem Molekulargewicht enthält*

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7·) Verfahren zum Zuführen der Kraft an die Antriebsräder eines Kraftfahrzeuges von einer Antriebsmaschine, die mit den Antriebsrädern mechanisch in Verbindung steht, gekennzeichnet durch Abteilen eines Teiles der mechanischen Abtriebskraft der Antriebsmaschine für den Antrieb einer · Schwungmasse für die Speicherung von Energie und wahlweise Rückführung der gespeicherten Energie an die Maschine zu vorbestimmten Zeiträumen.

8«) Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abteilen eines Teiles der Abtriebskraft der Maschine der abgeteilte Teil der mechanischen Kraft in elektrische Kraft umgewandelt und diese auf einen Elektromotor zum Antrieb der Schwungmasse aufgegeben wird.

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