DE19501574C2 - Antriebskombination - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebskombination, be­ stehend aus einem Antriebsmotor, einem Schwungrad mit drehzahlabhängigen Schwungmassen-Schwerpunkt und einer stufenlos steuerbaren Magnetkupplung.

Als Stand der Technik in Bezug auf die gesamte Antriebskombination zählt DE 36 02 544 A1, ein Elektromaschinen-Gyro- Hybridantrieb für Kfz, bestehend aus Motor, Schwungrad und stufenlos steuerbarer Magnetkupplung. Als Stand der Tech­ nik für drehzahlabhängige Schwungmassenschwerpunkte zäh­ len DE 35 24 328 C2, DE 42 25 694 A1, DE 43 35 182 A1, DE 33 21 844 A1, DE 21 43 461 C2, DE 41 29 220 A1. Als Stand der Technik für eine stufenlos steuerbare Magnetkupplung zählt DE 41 29 688 A1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Antriebskombination zu schaffen, bei der eine optimale Massenverteilung der Schwungmassen des Schwung­ rades sowie eine Verbesserung des Wirkungsgrades der ge­ samten Antriebskombination erzielt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 ge­ löst. Die Unteransprüche enthalten Weiterbildungen und Ausgestaltungen, wobei die Ansprüche 5 und 6 insbesondere die Ausgestaltung der Magnetkupplung beinhalten.

Im vorerwähnten Stand der Technik für drehzahlabhängige Schwungmassenschwerpunkte werden die Schwungmassen flieh­ kraftbedingt an den äußeren Rand eines Schwungrades ge­ drückt und verharren hier bei vorgegebener Drehzahl des Schwungrades in Abständen voneinander. Sie werden jeweils radial in Kammern, Schienen oder auf Wellen, die senkrecht zur Achse stehen, nach außen gedrückt.

Anders verhält es sich bei vorliegender Erfindung.

Hier liegen die Schwungmassen, hier jeweils zwei axial hinter­ einander um die Achshülse des Schwungrades, die ra­ dial innen dem Achshülsendurchmesser und radial außen der Innenseite des ungefähr diskusförmigen Schwungmassengehäuses angepaßt sind. Hierdurch werden durch eine vorgegebene Drehzahl die Schwungmassen tangential nebeneinander an die Innenseite des Schwungmassengehäuses gedrückt. Auf Grund der Anordnung und Führung der Schwung­ massen kann eine bessere Massenverteilung erfolgen. Durch ohne Abstand tangential nebeneinander liegenden Schwung­ massen an der Innenseite des Schwungmassengehäuses bei hohen Drehzahlen kann ein sehr guter Rundlauf des Schwung­ rades erzielt werden, da ein besserer Unwuchtausgleich ge­ geben ist und durch die optimale Massenverteilung eine Ver­ besserung des Wirkungsgrades erzielt wird.

Im vorerwähnten Stand der Technik für eine stufenlos steuerbare Magnetkupplung ist, bedingt durch die Anord­ nung der Kupplung, die Ausdehnung magnetischer Ströme auf das Axial-Rillenkugellager bei höheren Einspeis­ strömen erkennbar und bewirkt ein Bremseffekt auf das gesamte Lager.

Bei vorliegender Erfindung wird dies gelöst, indem das Elektromagnet umgebende Gehäuse anders konzipiert ist. Zur Unterdrückung von gefährlich werdenden Magnetströmen auf den Wirkungsgrad des Gesamtsystems ist das Axial- Rillenkugellager sehr weit vom Luftspalt versetzt. Außer­ dem werden zur weiteren Absicherung wegen des Übergriffes magnetischer Ströme im Kugellager Kugeln aus Keramik be­ ansprucht.

Zum Stand der Technik auf das Gesamtsystem wird bei DE 36 02 544 A1 ein Elektromaschinen-Gyro-Hybridantrieb gezählt. Dieser Antrieb ist mit einem mechanisch regel­ baren Getriebe bestückt, was sich nachteilig auf den Wirkungsgrad auswirkt. Die Handhabung und Wirkung weicht von vorstehender Erfindung erheblich ab.

Bei vorliegender Erfindung besteht außerdem der Nachteil des Wirkungsgrades nicht, da es sich hier um eine stufen­ los steuerbare, magnetische Kupplung handelt, mit welcher sich durch die berührungslose Antriebskomponente ein weit höherer Wirkungsgrad erzielen läßt.

Die Antriebskombination ist aus Fig. 1 ersichtlich und zeigt einen Elektromotor 1 mit auf gleicher Welle verbundenem Schwungrad 2 und mit gleicher Welle verbundener Magnetkupplung 3. Der Abtrieb erfolgt über den Anker der Magnetkupplung mit der Abtriebswelle 4.

Fig. 2 weist die gleiche Kombination auf, jedoch statt eines Elektromotors 1 ist hier ein Brennstoffmotor 1A ab­ gebildet.

Die Fig. 3 und 4 zeigen ein Beispiel des Schwungrades 2 mit dem Schwungmassengehäuse 15. Die auf der Achse 11 aufgesteckte Achshülse 12 ist ringsum mit Gleitwellen 13 in der Weise bestückt, daß diese mit einem Ende an der Achshülse 12 axial beabstandet hintereinander und mit dem anderen Ende am Innendurchmesser des Schwungradgehäuses 15 tangential beabstandet winkelgleich nebeneinander liegen. Parallel zu den Gleitwellen 13 sind Hilfsgleitwellen 20 angebracht.

Das Schwungmassengehäuse 15 ist ein ungefähr diskusförmig ausgebildeter Hohlkörper. Die Schwungmassen 16 sind durch eingebaute Kugelhülsen 19 auf die Gleitwellen 13 aufgesteckt und werden durch Druckfedern 14 auf die Achs­ hülse 12 angedrückt. Die Schwungmassen sind mit weiteren Kugelhülsen 19a bestückt, welche auf die Hilfsgleitwellen 20 aufgesteckt werden. Die Hilfsgleitwellen dienen dem ruhigen Gleiten der Schwungmassen 16.

Fig. 6 zeigt die stufenlos steuerbare Magnetkupplung mit dem Magnetkörper 21 und mit dem Anker 22, wo­ bei beide Teile mit Gehäusen aus nichtmagnetischem Material versehen sind 23 und 24. Sie werden durch ein Axial- Rillenkugellager 28, dessen Kugeln aus Keramik beschaffen sind, getrennt. Hierdurch entsteht der Luftspalt 29. Dieser kann durch Justierschrauben eingestellt werden.

Die Antriebskombination funktioniert, indem der Antriebs­ motor 1 mit dem Schwungrad 2 und dem drehbaren Teil der stufenlos steuerbaren Magnetkupplung 3 auf eine be­ stimmte Nenndrehzahl gebracht wird. Während der Drehzahl­ erhöhung des Antriebsmotors 1 werden die Schwungmassen 16 im Schwungrad von der Achshülse 12 fliehkraftbedingt gleichmäßig radial nach außen transportiert, bis sie sich an der Innenseite des Schwungmassengehäuses 15 neben­ einander andrücken, wobei die zusammmengedrückten Druck­ federn 14 in die hier vorgesehene Bohrung 18 in den Schwungmassen 16 aufgenommen werden.

Es drehen sich Schwungrad und drehender Teil der stufen­ los steuerbaren Magnetkupplung konstant in vorgegebener Drehzahl. Über eine Elektronik wird durch ein Potentio­ meter der Magnetkupplung elektrische Spannung zugeführt. Je mehr Spannung dem Magnetkörper zugeführt wird, um so mehr paßt sich die Mitnahmedrehung des Ankers dem drehenden Magnetkörper an.

Der Luftspalt soll möglichst bis zu einem Abstand von 0,2 mm reduziert werden können, um gerade noch einen Kraftschluß zu verhindern. Dieser geringe Abstand zwischen Magnetteil und Anker bewirkt ein magnetisches Kraftfeld im Luftspalt, um je nach Baugröße Fahrzeuge und Maschinen stufenlos fahren zu können.

Claims (6)

1. Antriebskombination, bestehend aus

• - einem Antriebsmotor (1),
• - einem mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors (1) ver­ bundenen Schwungrad (2) mit drehzahlabhängigem Schwung­ massen-Schwerpunkt,
• - einer mit der Antriebswelle des Schwungrades (2) ver­ bundenen stufenlos steuerbaren, elektromagnetischen Kupp­ lung (3), wobei das Schwungrad besteht aus einem ungefähr diskusförmigen Schwungmassengehäuse (15), mehreren, im Stillstand des Schwungrades (2) auf einer Achse (11) oder Achshülse (12) des Schwungrades (2) rota­ tionssymmetrisch tangential nebeneinander liegenden und weiteren, axial hinter diesen liegenden, in Richtung Achse gedrückten Schwungmassen (16), die radial innen dem Achsen- bzw. Achshülsen-Durchmesser und radial außen der In­ nenseite des Schwungmassengehäuses (15) angepaßt sind, wo­ bei sämtliche Schwungmassen (16) ab einer bestimmten Dreh­ zahl tangential nebeneinander an der Innenseite des Schwungmassengehäuses (15) anliegen.

2. Antriebskombination nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - durch Kugelhülsen (19) in den Schwungmassen (16) diese und durch diese führende Gleitwellen (13), die jeweils für die axial hintereinander liegenden Schwungmassen mit einem Ende an der Achse (11) oder Achshülse (12) axial beabstandet hintereinander und mit ihrem anderen Ende am Innendurchmes­ ser des Schwungradgehäuses tangential beabstandet winkel­ gleich nebeneinander liegen, sowie
• - parallel zu den Gleitwellen (13) liegende Hilfsgleitwel­ len (20), die zusätzlich zu den Gleitwellen (13) über wei­ tere Kugelhülsen (19a) in den Schwungmassen (16) diese ebenfalls führen.

3. Antriebskombination nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Gleitwellen (13) Druckfedern (14) aufgesteckt sind.

4. Antriebskombination nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Bohrungen (18) in den Schwungmassen (16), die die zusammen­ gedrückten Druckfedern (14) aufnehmen.

5. Antriebskombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetkörper (21) und Anker (22) der stufenlos steuerba­ ren Magnetkupplung jeweils mit aus nichtmagnetischem Material hergestellten Gehäusen (23, 24) versehen sind und durch ein Axial-Rillenkugellager (28), dessen Kugeln ( 27) aus Kera­ mik beschaffen sind, und den hierdurch entstehenden Luft­ spalt (29) getrennt werden.

6. Antriebskombination nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung zwischen Luftspalt (29) und Lager (28) mindestens die Hälfte der gesamten Kupplung (3) beträgt.