DE2204607A1 - VEHICLE DRIVE - Google Patents

Description

B E S C H R E I B U N G Fahrzeugantrieb Seit Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts werden Kraftrahrzeuge mit immer größerer Leitung entwickelt. Der Wunsch nach h8herer Leistung liegt vor allem darin, größere Besohleunlgungen beim Fahren zu ermöglichen. Die einzige Möglichkeit zur Erhöhung der Beschleunigung wurde bisher darin gesehen, die Krafttahrzeuge mit immer größerer Leistung auszustatten. Die Antriebamotore solcher Fahrzeuge haben in letzter Zeit Hubräume von 8 1 und mehr erreicht und damit entsprechend hohe Drehmomente in allen normalerweise auftretenden Antriebsbereichen. Die bisher bei solchen Fahrzeugen zugeführte Leistung liegt insbesondere bei Fahrzeugen in den Vereinigten Staaten weit über der Antriebsleistung, die filr den normalen Fahrbetrieb nötig wäre. Ein wesentliches Problem, das im Zusammenhang mit erhöhter Leistung auftrat ist die Herabsetzung des Wirkungsgrades der Verbrennung des Kraftstoffes und eine wesentliche Zunahme von unverbrannten Kohlenwasserstoffen mit Reitmaterialien, die in Verbindung mit der Luft ernsthaft Luftverschmutzungsprobleme ergeben. Die Wichtigkeit dieses Problemes wurde zwar in den letzten Jahren erkannt, auch die Notwendigkeit, daß dieses Problem bald möglichst befriedigend gelöst wird, wenn die Menschheit Uberleben will, die bisherigen Lösungen hierfUr sind Jedoch nicht befriedigend. Vor allem ist bisher das Problem noch nicht befriedigend gelöst worden, einerseits dem BedUrfnis nach hoher Beschleunigung und andererseits dem gleichzeitigen Bedürfnis im Allgemeininteresse, den Verbrauch von kohlenstoffhaltigen Brennstoffen herabzusetzen, nachzukommen.B E S C H R E I B U N G Vehicle propulsion Since the beginning of the twentieth Century are developed motor vehicles with ever larger power. The desire after a higher performance lies above all in greater accelerations when driving to enable. The only way to increase acceleration has been so far seen in equipping motor vehicles with ever greater performance. the Drive motors of such vehicles have recently displacements of 8 liters and more achieved and thus correspondingly high torques in all normally occurring Drive areas. The power previously supplied in such vehicles is in particular for vehicles in the United States, well in excess of the power required for filr normal driving would be necessary. A major problem related to that occurred with increased power is the decrease in the efficiency of the combustion of fuel and a substantial increase in unburned hydrocarbons with riding materials which, in contact with the air, cause serious air pollution problems result. The importance of this problem has been recognized in recent years, also the need for this problem to be solved as satisfactorily as possible as soon as possible, if humanity wants to survive, the previous solutions therefor However, they are not satisfactory. Above all, the problem is not yet satisfactory been solved, on the one hand the need for high acceleration and on the other hand the simultaneous need in the general interest, the consumption of carbonaceous Lower fuels, comply.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Fahrzeugantrieb aufzuzeigen, der diese Probleme in optimaler Weise list.It is the object of the invention to show a vehicle drive that list these problems in an optimal way.

Hierzu wird der Fahrzeugantrieb nach dem Hauptanspruch vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses erfindungsgemäßen Fahrzeugantriebes ergeben sich aus den Unternsprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.For this purpose, the vehicle drive according to the main claim is proposed. Further advantageous configurations of this vehicle drive according to the invention result from the subordinate claims and the following description.

Gemäß der Erfindung wird zum Antrieb von Kraftfahrzeugen die Speicherung von Energie in einem Schwungrad ausgenutzt.According to the invention, the storage is used to drive motor vehicles exploited by energy in a flywheel.

Das Schwungrad wird dabei vorzugsweise in einem Drehzahlbereich von max. 15 000 Umdrehungen pro Minute und min. 7 500 Umdrehungen pro Minute betrieben. Der zusätzliche noch vorgesehene Motor dient nur zum Aufladen dieses Schwungrades, wenn dieses in der Drehzahl unter den vorbestimmten Wert von beispielsweise 7 500 Umdrehungen pro Minute absinkt und durch welchen das Schwungrad so lange mit Energie versorgt wird, bis es wieder die maximale gewünschte Drehzahl von beispielsweise 15 000 Umdrehungen pro Minute erreicht hat oder einen Zwischenwert von beispielsweise 12 000 Umdrehungen pro Minute. Diese Zufuhr von Aufladungsenergle erfolgt im wesentlichen unabhängig von dem Fahrzeugbenutzer. Der Motor wird ausschließlich durch die Umlaufgeschwindigkeit des Schwungrades gesteuert und der Fahrer des Fahrzeuges steuert nur die Ausgangsleistung des Schwungrades.The flywheel is preferably in a speed range of operated at a maximum of 15,000 revolutions per minute and at least 7,500 revolutions per minute. The additional engine that is still provided is only used to charge this flywheel, if the speed falls below the predetermined value of, for example, 7,500 Revolutions per minute drops and through which the flywheel continues to energize is supplied until it again reaches the maximum desired speed of, for example Has reached 15,000 revolutions per minute or an intermediate value of, for example 12,000 revolutions per minute. This supply of charging energy takes place essentially regardless of the vehicle user. The motor is driven solely by the rotational speed controlled by the flywheel and the driver of the vehicle only controls the output power of the flywheel.

Gemäß der Erfindung genügt ein relativ kleiner Motor von beispielsweise 20 bis 40 PS> durch welchen die kinetische Energie im Schwungrad gespeichert wird. Ein solcher Motor ist nicht nur kleiner, sondern er kann flir jede gewählte Leistung jeweils in seinem vorbestimmten Drehzahlbereich arbeiten, wofUr er optimal ausgelegt ist und dieser Drehzahlbereich kann sehr schmal gewählt werden. Der Motor kann nach entsprechender Getriebeuntersetzung berspLelsweiße so auagelegt werden, daß er im wesentlichen nur 1 Bereich zwischen 7 500 und 15 000 Umdrehungen pro Minute arbeitet und dies macht es durch Zwischenschalten eines entsprechenden Untersetzungsgetriebes möglich, daß die eigentliche Motordrehzahl nur etwa zwischen 2000 und 4060 Umdrehungen pro Minute liegt.According to the invention, a relatively small motor of, for example, suffices 20 to 40 HP> through which the kinetic energy is stored in the flywheel will. Such an engine is not only smaller, but it can be used for any chosen one Power each work in its predetermined speed range, for which it is optimal is designed and this speed range can be selected very narrow. The motor can be laid out so that after appropriate gear reduction that it is essentially only 1 range between 7,500 and 15,000 revolutions per minute works and it does this by interposing a corresponding reduction gear possible that the actual engine speed is only approximately between 2000 and 4060 revolutions per minute.

Dieser Bereich kann, wenn nötig noch weiter eingeengt werden, wenn beispielsweise das Schwungrad nur im Bereich von 10 000 bis 15 000 Umdrehungen pro Minute arbeiten soll.If necessary, this area can be narrowed even further if For example, the flywheel only in the range of 10,000 to 15,000 revolutions per Minute should work.

Wenn das Schwungrad mit einer solchen Masse und kinetischen Energie ausgestattet wird, daß es ein relativ leichtes Kompakt-Fahrzeug von etwa 1000 kg in einem Bereich von etwa 10 bis 15 km ohne der Notwendigkeit des Startens des Motors antreiben kann, wird vorzugsweise noch ein kleiner Elektromotor vorgesehen, der in Reihe angeordnet ist und der silber das IIaushalts-Stromnetz betrieben werden kann, wenn das Fahrzeug in der Garage abgestellt ist, um so das Schwungrad auf seiner maximalen Drehzahl zu halten. Unter diesen Umständen können die meisten Kurz fahrten, wie sie am häufigsten nötig sind, oftmals ausgeführt werden, ohne daß die Verbrennungskraftmaschine des Fahrzeuges überhaupt g-stgrtet wird. Wenn bei solchen Fahrten di. Verbrennungskraftmaschine trotzdem einmal eingeschaltet werden muß,- so wird sie in den meisten Fällen nur einen kurzen Moment laufen. Die daraus resultierende Herabsetzung der Luftverschmutzung und der Verbrauch der nationalen Krartstoffreserven Ist damit gewaltig.When the flywheel with such a mass and kinetic energy is equipped so that it is a relatively light compact vehicle of around 1000 kg in a range of about 10 to 15 km without the need to start the engine can drive, a small electric motor is preferably provided that is arranged in series and operated by the silver household electricity network can, when the vehicle is parked in the garage, so as to put the flywheel on its to maintain maximum speed. Under these circumstances, most of the short trips can as they are most often necessary, are often carried out without the internal combustion engine of the vehicle is g-grted at all. If on such journeys di. Internal combustion engine nevertheless has to be switched on once - like this it will be in most Cases only run for a brief moment. The resulting reduction in Air pollution and the consumption of national fuel reserves is with it enormous.

Das zwischen dem Schwungrad und den Antriebsrädern vorgesehene Getriebe muß deshalb stufenlos verstellbar sein, da das Schwungrad ja mit extrem hohen Drehzahlen rotiert und jede abrupte Verbindung damit die Antriebseinrichtungen des Fahrzeuges zerstören wUrde. Ein Schwungrad von beispielsweise 60 cm Durchmesser und nur ca. 8 cm Dicke am Rand und einem Gewicht von etwa 100 kg spelchert beispielsweise eine Energie von etwa 120 PS pro Minute in einem Drehzahlbereich von 7 500 bis 15 000 Umdrehungen pro Minute. In diesem Bereich treibt diese Energie beispielsweise das Fahrzeug etwa 10 bis 15 km mit einer Durchschnittgeschwindigkeit von 50 km4i oder es kann damit ein etwa 1 000 kg schweres Fahraug aus dem Stillstand auf etwa 290 km/h beschleunigt werden.The transmission provided between the flywheel and the drive wheels must therefore be infinitely adjustable, since the flywheel has extremely high speeds rotates and any abrupt connection with it the drive systems of the vehicle would destroy. A flywheel with a diameter of 60 cm and only approx. 8 cm thick at the edge and a weight of about 100 kg, for example, spelchert one Energy of around 120 hp per minute in a speed range from 7,500 to 15,000 Revolutions per minute. In this area, for example, this energy drives that Vehicle approximately 10 to 15 km with an average speed of 50 km4i or a driver weighing around 1,000 kg can move from a standstill to around 290 km / h can be accelerated.

Es ist klar, daß ein ruckartiger Stoß im Leistungsilbertragungsweg, beispielsweise bei Stillstand die konventionellen Getriebe be zerstören wUrde, wenn die Leitung nicht allmählich und stufenlos aufgebracht wird. Es ist deshalb unbedingt ein stufenlos veränderbares Getriebe nötig. Solche Getriebe mit einer Leerkupplung sind beispielsweise in den US-Patentschriften 3 554 054 und 3 468 192 des Anmelders beschrieben. Bei den bisher üblichen Fahrzeugen ist ein Getriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von etwa 4:1 vorgesehen. Der Motor solcher bisher üblicher Fahrzeuge arbeitet beispielsweise in einem Drehzahlbereich von 5:1. Durch die Kombination dieser beiden Faktoren wird ein Gesamtdrehzahlbereich in der Grdßenordnung von etwa 20:1 erreicht. Bei dem erftndungsgemäßen Antrieb, der ein Schwungrad mit im wesentlicher konstanter Drehzahl verwendet, muß dieser Drehzahlbereich des Fahrzeuges im wesentlichen allein das Übersetzungsverhältnis des Getriebes erreicht werden. Das Getriebe muß deshalb bei einem erfindungsgemäßen System in einem Übersetzungsbereich von etwa 20:1 bis 40:1 besitzen. Dieser Drehzahlbereich kombiniert mit der Forderung nach einer sturenlosen Einstellung der Geschwindigkeit mit einem unendlichen Übersetzungsverhältnis bei Beginn macht die oben erwähnten Getriebe für diesen Zweck besonders geeignet. Diese für die erfindungsgemäße Kombination besonders geeigneten Getriebe des Anmelders nach den oben erwähnten US-Patentschriften ermöglichen im übrigen einen mechanischen Wirkungsgrad von mehr als 90 % bei Volllast. Sie ermöglichen auch auf einfache Weise die Erhöhung des OesamtUbersetzungsberelohes nur durch einige zusXtzliohe Zahnradpaare. Diese Getriebe umfassen nämlich ein und ausgangsseitig Planetenradsätze, durch welche über die Eingangsplanetenräder die Leistung im Getriebe in zwei Zweige aufgeteilt wird. Die Ausgangsplanetenräder tasse die beiden Zweige wieder in einen einzigen Ausgang zusammen und die Einzelzweige sind jeweils mit Vorgelegewellen bzw. Oegenwellen zur Drehzahländerung ausgestattet. Während des Steuervorganges gibt es Zeitpunkte, in denen die eine oder andere Vorgelegewelle stillstehend ist, wenn nUmlich die zugeordneten Planetenausgangs und Elngangs-Elemente stillstehend sind, und dann wird das Verhältnis an stillstehenden Elementen geändert ohne daß Energie verlorengeht, die Teile unnötig stark abgenutzt werden und/oder ein mechanischer Stoß auf das System Ubertragen wird.It is clear that a sudden shock in the power transmission path, For example, the conventional gearbox would be destroyed at standstill if the line is not applied gradually and continuously. It is therefore imperative a continuously variable transmission is necessary. Such gearboxes with an idle clutch are, for example, in Applicant's U.S. Patents 3,554,054 and 3,468,192 described. In the previously common vehicles there is a transmission with a gear ratio of about 4: 1 is provided. The engine of such previously common vehicles works, for example in a speed range of 5: 1. The combination of these two factors becomes achieves an overall speed range on the order of about 20: 1. With the according to the invention Drive, which is a flywheel with essentially constant speed used, this speed range of the vehicle must essentially be the gear ratio alone of the transmission can be achieved. The transmission must therefore in an inventive Have a system with a gear ratio of around 20: 1 to 40: 1. This speed range combined with the requirement for a controlless speed setting having an infinite gear ratio at the start does the above Gearbox particularly suitable for this purpose. This for the combination according to the invention particularly suitable gear of the applicant according to the above-mentioned US patents enable a mechanical efficiency of more than 90% at full load. They also make it possible to increase the overall translation ratio in a simple manner only by a few additional gear pairs. These transmissions include namely a and planetary gear sets on the output side, through which the Power in the transmission is divided into two branches. The home planet gears mug the two branches together again into a single exit and the individual branches are each equipped with countershafts or counter shafts for changing the speed. During the control process there are times when one or the other countershaft is stationary, if namely the assigned planetary output and input elements are stationary, and then the ratio of stationary elements is changed without energy being lost, the parts being unnecessarily worn and / or a mechanical shock is transmitted to the system.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1 zeigt die Draufsicht auf einen üblichen Fahrzeugrahmen mit einem erfindungsgemäßen Antrieb Fig. 2 bis 4 zeigen Einzelheiten dieses Antriebs und zwar längs der mit römischen Ziffern entsprechend bezeichneten Schnittlinien.Fig. 1 shows the plan view of a conventional vehicle frame a drive according to the invention FIGS. 2 to 4 show details of this drive namely along the cutting lines correspondingly designated with Roman numerals.

Der in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugrahmen 10 ist in bekannter Weise mit Antriebsrädern 11 und Lenkrädern 12 ausgestattet.The vehicle frame 10 shown in Fig. 1 is in a known manner equipped with drive wheels 11 and steering wheels 12.

Die Antriebsräder 11 werden Uber ein konventionelles Differertial 13 über die Welle 14 angetrieben, die ihrerseits vom Getriebe 15 angetrieben wird. Vom Motor 20 wird ein Schwungrad 25 ueber ein Kegelradgetriebe 26 und eine in einer Richtung wirkende Kupplung 27 angetrieben.The drive wheels 11 are via a conventional differential 13 driven via the shaft 14, which in turn is driven by the gear 15. The motor 20 is a flywheel 25 via a bevel gear 26 and one in one Direction acting clutch 27 driven.

Die Schwungradanordnung nach der Erdindung ist in den Fig. 2 und 3 näher dargestellt. Die von der Kupplung 27 kommende Antriebswelle 28 ist in einem Lager 29 von geringer Reibung gelagert und sie treibt ein Kegelzahnrad 30 das mit einem Kegelzahnrad 31 in Eingriff steht, das seinerseits auf einer Welle 32 in Antifriktionslagern 33 gelagert ist. Die Welle 33 trägt ein Kegel zahnrad 35 das mit einem Ritzel 36 antriebsmäßig in Verbindung steht. Dieses Ritzel 36 ist auf einer Welle 37 angeordnet, die mit dem Schwungrad 38 Uber eine Kupplung 39 in Verbindung steht. Das Schwungrad 38 ist innerhalb eines Gehäuses 40 angeordnet und zwar so, daß es mit höchster Drehzahl angetrieben werden kann. Es ist Uber Antifriktionslager 41 und 42 drehbar gelagert, @enn @e Kupnlung 39 eingerückt ist. wird die in dem Schwungrad 38 gespeicherte kinetische Energie an die Welle 37 Uber die Kupplung 39 abgegeben und damit zurück in den Hauptantriebskreis, nEmli¢h zur Welle 34.The flywheel assembly after grounding is shown in Figs shown in more detail. The drive shaft 28 coming from the coupling 27 is in one Bearing 29 supported by low friction and it drives a bevel gear 30 with the a bevel gear 31 is in engagement, which in turn on a shaft 32 in anti-friction bearings 33 is stored. The shaft 33 carries a bevel gear 35 with a pinion 36 is drivingly connected. This pinion 36 is arranged on a shaft 37, which is connected to the flywheel 38 via a coupling 39. The flywheel 38 is arranged within a housing 40 in such a way that it is at the highest speed can be driven. It is rotatably supported by anti-friction bearings 41 and 42, @enn @e Kupnlung 39 is indented. will those in the flywheel 38 stored kinetic energy is delivered to the shaft 37 via the coupling 39 and So back to the main drive circuit, nEmli ¢ h to shaft 34.

Wenn die Kupplung 39 ausgerückt ist, dreht sich zwar das Schwungrad kontinuierlich weiter, jedoch wird die Welle 37, die über das Antifriktionslager 43 gelagert ist, angehalten und hierdurch werden die Leckverluste an der Abdichtung 44 auf ein Minimum gehalten. Die Dichtung 44 kann von jeder bekannten Art sein, sie muß nur so ausgebildet sein, daß sie eine gute Abdichtung gegen den Austritt von tuft gewShrleistet, so daß das Gehause evakuiert werden kann und zwar über die Unterdruckleitung 45, die am Ausgang 46 mit einer Vakuumpumpe über die Verbindung 47 verbunden ist. Die nicht dargestellte Pumpe kann benalls von üblicher Bauart sein und sie wird vorzugsweise unmittelbar angetrieben durch einen Keilriemen über die Welle 28, wenn auch diese angetrieben wird.When the clutch 39 is disengaged, the flywheel rotates continues continuously, however, the shaft 37, which is over the anti-friction bearing 43 is stored, stopped and thereby the leakage losses at the seal 44 kept to a minimum. The seal 44 can be of any known type, it just needs to be designed so that it provides a good seal against the outlet from tuft ensures that the housing can be evacuated via the Vacuum line 45 connected to the outlet 46 with a vacuum pump via the connection 47 is connected. The pump, not shown, can benalls of conventional design and it is preferably driven directly by a V-belt the shaft 28, if this is also driven.

Das SohwungradgehEuse 40 ist kippbar gelagert, wie dies in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist und zwar um eine Achse, die im wesentlichen durch die Drehachse der Zahnräder 31 und 35 verläuft, Es ist zu diesem Zweck durch zwei diametral gegenüberliegende Kugeln 50 gelagert, die lose und abrollbar in gekrümmten Schlitzen 51 und 52 des Gehäuses bzw. des Schwungrades eingreift. Das Gehäuse wird zusätzlich noch durch einen Vorsprung 53 am Gehäuse 40, der in einem vertikalen Schlitz 54 geführt ist, am Mitdrehen gehindert. Diese hin- und herschwingbare Bewegung im wesentlichen in einer Ebene, die in Längsrichtung des Fahrzeuges verläuft ist eine Präzession des Schwungrades 38 gewährleistet, wenn das Fahrzeug seitlich rollt oder schwankt und zwar in Jeder Richtung, wie dies beispielsweise beim Kurvenfahren auftritt.The flywheel housing 40 is tiltable, as shown in FIG. 2 is indicated by dashed lines and about an axis which is essentially through the The axis of rotation of the gears 31 and 35 runs, It is for this purpose by two diametrically opposing balls 50 mounted, which are loose and rollable in curved slots 51 and 52 of the housing or the flywheel engages. The case is additional nor by a projection 53 on the housing 40, which is in a vertical slot 54 is guided, prevented from turning. This reciprocating movement essentially in a plane that runs in the longitudinal direction of the vehicle there is a precession of the flywheel 38 ensured when the vehicle rolls or sways sideways in any direction, such as occurs when cornering.

Die Welle 34 ist die Antriebswe für das Getriebe 15 ist vorzugsweise in weiten Grenzen stufenlos verstellbar und zwar ist es vorzugsweise im Sinne der oben erwähnten US-Patentschriften als Planetengetriebe auzgebildet mit einem breiten Ubersetzungsbereich. Es ist wichtig, daS dieses Getriebe 15 stufenlos verstellbar ist und zwar beginnend mit im wesentlichen unendlich grossen Übersetzungsverhältnis beim Start oder in der neutralen Stellung. Selbstverständlich kann jedes Getriebe mit diesen Voraussetzungen hierfür verwendet werden. Die Getriebe nach den oben erwähnten US-Patentschriften sind nur deshalb besonders vorteilhaft und gut geeignet, da sie einen extrem hohen mechanischen Wirkungsgrad besitzen und zwar sowohl im belasteten als auch im unbelasteten Zustand. Die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses kann mit jedem von Hand betätigbaren Einrichtungen durchgeführt werden1 beispielsweise durch ein Steuerpedal 60, das mit dem Antriebsmechanismus zum Verändern der Drehzahl verbunden ist und das nach oben in diejenige Stellung vorgespannt ist, in welcher ein unendlich hohes Übersetzungsverhältnis eingestellt ist.The shaft 34 is the drive for the gear 15 is preferably continuously adjustable within wide limits and that is preferably in the sense of above-mentioned US patents as a planetary gear auzgebilden with a wide Translation area. It is important that this gear 15 is continuously adjustable starting with an essentially infinitely large transmission ratio at takeoff or in the neutral position. Of course, every gear can with these prerequisites can be used for this. The gearbox to the top The US patents mentioned are only particularly advantageous and well suited for this reason, because they have an extremely high mechanical efficiency, both in the loaded as well as in the unloaded state. The change in the gear ratio can be performed with any hand-operated device1 for example by a control pedal 60 associated with the drive mechanism for changing the speed is connected and that is biased upward into the position in which an infinitely high gear ratio is set.

Das Schwungrad 38 dreht sich kontinuierlich und es wird durch Abtriebawelle des Motors 20 angetrieben. Wenn das Schwungrad 38 schneller als die Abtriebswelle des Motors 20 sich dreht, wird dies durch eine l-Wegkupplung 27 ermöglicht und zwar im wesentlichen ohne Reibung. Der Betrieb des Motora 20 wird gesteuert durch eine automatische Start- und Stopp-Bteuereinrichtung, die auf die Drehzahl des Schwungrades 38 anspricht anstatt in unmittelbarer BeinRlussung des Fahrzeug ftlhrere zu stehen wie bei den bisher üblichen Fahrzeugen.The flywheel 38 rotates continuously and it is driven by output shaft of the motor 20 is driven. When the flywheel 38 is faster than the output shaft of the motor 20 rotates, this is made possible by an I-way clutch 27 and that essentially without friction. The operation of the Motora 20 is controlled by a automatic start and stop control device based on the speed of the flywheel 38 responds instead of standing in the immediate vicinity of the vehicle driver as with the previously common vehicles.

Die Funktion des Motors ist nur, die im Schwungrad 38 gespeicherte kinetische Energie wieder aufzuladen und diese Ladung zu halten anstatt das Fahrzeug wie bisher üblich unmittelbar anzutreiben. Beim erfindungsgemäßen System wird ein nicht weiter dargestellter üblicher elektrischer Anlasser über einen Drehzahl-abhXnglgen Schalter 38a eingeschaltet, wenn die Drehzahl des Schwungrades auf die festgelegte Mindestdrehzahl abgefallen ist und der Motor wird auch dadurch wieder durch Unterbrechung der Zündung ausgeschaltet, wenn die Drehzahl des Schwungrades den maximal festgeleg,ten Wert erreicht. Die Abgabe der Energie vom Schwungrad erfolgt Uber die Welle 34 und das Getriebe 15 an die Räder 11 und sie wird gesteuert duroh den Fahrzeugführer in der Weise, daB das Übersetzungsverhältnis des Getriebes von einem Wert "0", bei welchem keine Energie übertragen wird, bis etwa zu einem ÜbersetzungsverhMltnis von 1:1 gegenüber der Abtriebswelle 34 eingestellt wird. Wenn das Schwungrad und die Räder des Fahrzeuges unmittelbar mit dem veränderbaren Getriebe vorbunden sind, besteht beim Herabsetzen des Ubersetzungsverhältnisses des Getriebes eine zunehmende Übertragung von kinetisoher Energie vom Schwungrad zu den Fahrzeugrädern und zwar in einem linearen Zusammenhang.The only function of the engine is that which is stored in the flywheel 38 to recharge kinetic energy and hold this charge instead of the vehicle as usual immediately to drive. When the invention System becomes a common electric starter, not shown, via a Speed-dependent switch 38a switched on when the speed of the flywheel has dropped to the specified minimum speed and the engine is also thereby turned off again by interrupting the ignition when the speed of the flywheel reached the maximum specified value. The energy from the flywheel is released About the shaft 34 and the gear 15 to the wheels 11 and it is controlled duroh the driver in such a way that the gear ratio of the transmission is from a value "0", at which no energy is transmitted, up to about a gear ratio of 1: 1 with respect to the output shaft 34 is set. When the flywheel and the wheels of the vehicle are directly connected to the variable transmission, there is an increasing when the transmission ratio of the transmission is reduced Transfer of kinetic energy from the flywheel to the vehicle wheels, namely in a linear context.

Duroh Niederdrücken des Pedales 60 wird das Übersetzungsverhältnis herabgesetzt und beim Freigeben des Pedales 60 wird dieses Verhältnis erhäht. Die Geschwindigkeit dieser Xnderung des UbersetzungsverhEltnlsses bestimmt die Beschleunigung des Fahrzeuges. Die Stellung des Pedales 60 bestimmt damit die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und zwar relativ zur Drehzahl des Schwungrades. Mit diesem System kann damit sehr genau und einfach die Geschwindigkeit des Fahrzeuges gesteuert werden und das Schwungrad liefert die nötig Energie zur Beschleunigung bzw. für die vom Fahrzeugführer gewünschte Geschwindigkeit.Duroh depressing the pedal 60 becomes the gear ratio decreased and when releasing the pedal 60 this ratio is increased. the The speed of this change in the transmission ratio determines the acceleration of the vehicle. The position of the pedal 60 thus determines the speed of the Vehicle and relative to the speed of the flywheel. With this system you can so that the speed of the vehicle can be controlled very precisely and easily and the flywheel provides the necessary energy for acceleration or for the from Vehicle driver desired speed.

Wenn das Fahrzeug beim Zurücknehmen des Pedales verzögert wird, wird die freiwerdende Energie durch das Schwungrad absorbiert und unter normalen üblichen Fahrbedingungen ist deshalb die Benutzung der Bremse nicht mehr nötig. Diese Energiespeicherung bringt eine merkliche Kraftstoffersparnis mit sich, vor allem bei Stadtfahrten. Die Bremsen werden nur fUr den notfall benotigt werin schnelle Bremsungen gewünscht werden.If the vehicle is decelerated when the pedal is released, will the energy released is absorbed by the flywheel and under normal usual It is therefore no longer necessary to use the brake under driving conditions. This energy storage brings with it a noticeable fuel saving, especially when driving around town. The brakes are only required for emergencies, when rapid braking is required will.

Zusätzlich ist noch ein Elektromotor 61 vorgesehen, der vorzugsweise koaxial zur Welle 28 angeordnet ist und durch welchen diese Welle 28 antreibbar ist, wenn der Motor 20 nicht wirksam ist. Über eine elektrische 'erbindung 62 kann eine elektrische Verbindung mit dem Haushalts-Netz hergestellt werden. Bei einer derartigen elektrischen Verbindung wird die Welle 28 unabhängig davon, ob die Verbrennungskra£tmaschine 20 in Betrieb ist oder nicht, angetrieben.In addition, an electric motor 61 is also provided, which is preferably is arranged coaxially to the shaft 28 and through which this shaft 28 can be driven is when the engine 20 is inoperative. Via an electrical connection 62 can an electrical connection to the household network can be established. At a Such electrical connection is the shaft 28 regardless of whether the internal combustion engine 20 is in operation or not, driven.

Eine kinetische Betrachtung des erfindungsgemäßen Systems zeigt, daß ein relativ kleines Schwungrad schon genügend Energie liefern kann, um ein modernes Motorfahrzeug über eine relativ kleine Eraftwelle zu betreiben. Vo einem Schwungrad mit etwa 60 cm Durchmesser und ca. 8,3 cm Dicke und einer Form wie in den Figuren dargestellt sowie einem Gewicht von etwa 98 kg können etwa 120 PS/min abgegeben werden und zwar in einem Drehzahlbereich von etwa 7 500 bis 15 000 Umdrehungen pro Minute. Mit einer derartlgen gespeicherten Energie kann ein leichtes FGlrsug von etwa 900 kg in einem Entfernungsbereich zwischen 10 und 15 km mit einer mittleren Geschwindigkeit von etwa 48 km/h betrieben werden oder es ist eine Beschiennigung des gleichen Fahrzeuges aus dem Stand auf etwa 290 km/h möglich. Solche Geschwindigkeiten liegen im Bereich extremer Sicherheiten vom Standpunkt evtl.A kinetic consideration of the system according to the invention shows that a relatively small flywheel can provide enough energy to run a modern one To operate the motor vehicle over a relatively small power wave. From a flywheel with a diameter of about 60 cm and a thickness of about 8.3 cm and a shape as in the figures shown and a weight of about 98 kg can deliver about 120 hp / min are in a speed range of about 7,500 to 15,000 revolutions per Minute. With such a large amount of stored energy, a slight suction of about 900 kg in a distance range between 10 and 15 km with an average Speed of about 48 km / h can be operated or it is a snowmaking of the same vehicle from a standing start to about 290 km / h possible. Such speeds are in the range of extreme safety from the standpoint Possibly.

Foh.ler des Schwungrades aus gesehen und sie gewährleisten auch einen ausreichenden Betrieb solcher Fahrzeuge.Foh.ler of the flywheel and they guarantee you too adequate operation of such vehicles.

FUr höchste AnsprUche und für schwerere Fahrzeuge kann wenn nötig auch bester und härtester Stahl eingesetzt werden, so daß eine Schwungraddrehzahl von etwa 30 bis 40 000 Umdrehungen pro Minute mit einem etwa 76 cm im Durchmesser großen Schwungrad möglich ist, das dann etwa 640/min liefern kann. Für normale Fahrten mit einem sogenannten Kompaktfahrzeug ist eine extrem gerlnge Leistung erforderlich. Die zur Beschleunigung nötige Energie ist wesentllch größer als diejenige Energie, die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Geschwindigkeit nötig ist. Es kann deshalb ein relativ kleiner Motor 20 vorgesehen sein während das erfindungsgemäße System gleichzeitig sehr extreme BEschleunigungen in kürzester Zeit ermöglicht.For the highest demands and for heavier vehicles, if necessary also the best and hardest steel are used, so that a flywheel speed from about 30 to 40,000 revolutions per minute with a diameter of about 76 cm large flywheel is possible, which can then deliver about 640 / min. For normal journeys with a so-called compact vehicle, extremely low power is required. The energy required for acceleration is much greater than the energy which is necessary to maintain a certain speed. It can therefore a relatively small motor 20 may be provided during the system of the invention at the same time enables very extreme accelerations in a very short time.

Vorzugsweise arbeltet das Schwungrad in einer verdünnten Atmosphäre. Die Luftreibungsverluste eines beispielsweise 60 cm-Schwuigradea bei normaler Luft beträgt einige PS. Bei Verwendung üblicher 36 mm-Lager sind auch die Lagerverluste etwa 0,05 PS und zwar bei Verwendung von Antifriktionslagern.Preferably the flywheel works in a dilute atmosphere. The air friction losses of a 60 cm Schwuigradea, for example, in normal air is some horsepower. When using standard 36 mm bearings, there are also bearing losses about 0.05 hp when using anti-friction bearings.

Diese Gesamtveriuste verbieten sich für einen kontinuierlichen Betrieb des Schwungrades. Wenn das Schwungrad dagegen in einer verdünnten Atmosphäre von utwa 0,02 at betrieben wird, können die Gesamtverluste von den oben erwahnten Werten bis auf etwa 0,1 PS gesenkt werden. Das Schwungrad rotiert daher, wenn es einmal auf seine max. Kapazität aufgeladen ist, über 24 Stujiden, bevor es in seiner Drehzahl auf den untersten Grenzwert abfällt. Der Behälter 40 kann beispielsweise durch eine Pumpe evakuiert werden, die Uber die Welle 28 angetrieben wird. Alternativ kann dann, wenn das Schwungrad kontinuierlich rotieren soll, diese Evakuierung durch eine kleine elektrisch betriebene Pumpe erfolgen, die über die Batterie angetrieben ist.These total failures prohibit continuous operation of the flywheel. If, on the other hand, the flywheel is in a dilute atmosphere of ut about 0.02 at is operated, the total losses can vary from the values mentioned above can be reduced to about 0.1 hp. The flywheel therefore rotates once it does is charged to its max.capacity, about 24 hours before it is in its speed drops to the lowest limit. The container 40 can, for example, by one Pump, which is driven via shaft 28, must be evacuated. Alternatively can then, if the flywheel is to rotate continuously, this evacuation through a small electrically operated pump can be made that is powered by the battery is.

Eine ständige Drehung des Schwungrades 38 zusammen mit der Welle 37 würde hohe Leckveflhste an der Dichtung 40 bedeuten, wenn diese Dichtung genügend eng ausgebildet ist, um die verdünne Atmosphäre innerhalb des Behälters 40 aufrechtzuerhalten. Daher ist die Kupplung 39 vorgesehen, die beispielsweise von einfacher-Flachbauweise ist. Diese Kupplung 39 trennt im ausgerückten Zustand und ermöglicht eine kontinuierliche Drehung des Schwungrades ohne gleichzeitiger Mitdrehung der Welle 37 und damit auch vollst-;ndlg unabhängig vvn dem Motor 20 bzw. der Abtriebswelle 28. Wenn das System zum Antrieb geschaltet werden soll, wird die Kupplung 39 eingerückt, bevor das Getriebe 15 betätigt wird. Das Fahrzeug kann anfahren und unmittelbar angetrieben werden vom Motor 20, wenn die Kupplung 39 ausgerückt ist. Ein derartiger unmittelbarer Antrieb ist beispielsweise dann mögliche wenn das Schwungrad ausgefallen oder beschädigt ist oder stillstehend ist oder wenn es eine zu geringe Drehzahl für einen Antrieb besitzt. In solchen Fällen wird das Fahrzeug wie ein bisher übliches Auto bedient und betrieben, nur mit einem etwas unterbemessenen Motor. Pur solche Fälle ist ein getrennt von Hand betätigbarer Hebel vorgesehen, durch den das Drosselventil des Motors steuerbar ist und durch welchen die automatische Steuerung in Abhängigkeit vom Schwungrad abgeschaltet wird.A constant rotation of the flywheel 38 together with the shaft 37 would mean high leakage rates at the seal 40, if this seal is sufficient is narrow to maintain the dilute atmosphere within the container 40. The coupling 39 is therefore provided, which has a simple, flat design, for example is. This clutch 39 separates in the disengaged state and enables a continuous Rotation of the flywheel without simultaneous rotation of the shaft 37 and thus also Completely independent of the motor 20 or the output shaft 28. If the system is to be switched to drive, the clutch 39 is engaged before the transmission 15 is actuated. The vehicle can start up and be driven immediately from engine 20 when clutch 39 is disengaged. Such an immediate one Drive is possible, for example, if the flywheel fails or is damaged is or is at a standstill or if the speed is too low for a drive owns. In such cases, the vehicle is operated like a conventional car and operated, only with a slightly undersized engine. Pur such cases is a separately manually operable lever provided through which the throttle valve of the Motor can be controlled and by which the automatic control is dependent is switched off by the flywheel.

Der neuartige Fahrzeugantrieb bringt eine merkliche Verbesserung des Wirkungsgrades mit sich. Ubliche Maschinen hoher Leistung arbeiten im allgeneinen im Bereich von etwas weniger als 10 % der ausgelegten Motorleistung bei normalen Stadt fahrten und zwar mit einem resultierenden mechanischen Wirkungsgrad von etwa weniger als 10 %, in welchem auch noch die Verluste von Hilfsmitteln eingeschlossen sind. Ein erfindungsgemEßer Antrieb erlaubt den Einsatz eines Motors bei einem Wirkungsgrad über 85 ffi und zwar im wesentlichen unter allen Bedingungen und während der gesamten Betriebszeit. Diese Zahlen werden bestätigt beispielsweise durch die Verffentlichung 'The Automobile and Air PoMhtion" Teil 1, United States Department of Commerce vom Oktober 1967. Aus dieser Veröffentlichung ergibt sich, daß beispielsweise für Stadt fahrten mit einem 1000 kg-Kompakt-Fahraug und einer Durohschnittsgeschwindigkeit von 48 km/h eine Leistung von annähernd nur 5 PS nötig ist und bei etwa 100 km/h nur 30 PS. Unter der Annahme idealer Betriebsbedingungen des Motors ist der Kraftstoffverbrauch bei etwa 100 kmZh etwa sechsmal so groß wie bei 48 km/h bei einem üblichen Fahrzeug. Unter Einbeziehung der Entfernungen, die zurückgelegt werden, ist der Verbrauch pro Kilometer immer noch dreimal 60 groß wie bei der Fahrzeuggeschwindigkeit von etwa 100 km/h. Der mittlere KraRstoffverbrauch für amerikanische Kompakt-Autos wurde mit etwa 7 km/l im Stadtverkehr und etwa 9 km/l auf Autobahnen bei 100 km/h festgestellt. Wenn die Motorbetriebsbedingungen für den Stadtverkehr identisch gemacht werden könnten mit den wirkungsmäßig besseren bei höheren Geschwindigkeiten, wie dies mit dem erfindungsgemäßen Antrieb möglich ist, wird die Kilometerleistung in der Stadt etwa )5 km/h . 3, d.h. 27 km/l. Damit kann erheblich Kraftstoff gespart werden und gleichzeitig kann auch die Luftverschmutzung wesentlich verringert werden und zwar vor allem durch die Möglichkeit zur besseren Bemessung der Motore, die in einem relativ schmalen Bereich betrieben werden kannen. Auch schwerere Fahrzeuge können wesentlich sparsamer betrieben werden, da beim Bremsen des Fahrzeuges die Bremsenergie ebenfalls im Schwungrad gespeichert wird und mit die Energie gespart wird, die sonst auf den Motor aufgebracht wird.The new type of vehicle drive brings a noticeable improvement in the Efficiency with itself. Usual machines higher Performance work generally in the range of slightly less than 10% of the designed engine power driving in normal city with a resulting mechanical efficiency of about less than 10%, which also includes the loss of resources are. A drive in accordance with the invention allows a motor to be used at one level of efficiency over 85 ffi essentially under all conditions and throughout Operating time. These figures are confirmed, for example, by the publication 'The Automobile and Air PoMhtion' Part 1, United States Department of Commerce dated October 1967. This publication shows that for example for city drove with a 1000 kg compact driving eye and a Duroh cutting speed from 48 km / h an output of almost only 5 HP is necessary and at around 100 km / h only 30 hp. Assuming ideal engine operating conditions, fuel consumption is at about 100 kmZh about six times as great as at 48 km / h for a conventional vehicle. Taking into account the distances that are covered is consumption per kilometer still three times 60 as large as the vehicle speed of about 100 km / h. The mean fuel consumption for American compact cars was at around 7 km / l in city traffic and around 9 km / l on highways at 100 km / h. When the engine operating conditions are made identical for city driving could with the more effective at higher speeds like this with the drive according to the invention is possible, the mileage in the city about) 5 km / h. 3, i.e. 27 km / l. This can save a lot of fuel and at the same time, air pollution can also be reduced significantly mainly due to the possibility of better dimensioning of the motors that are in a operated in a relatively narrow area can be. Even heavier ones Vehicles can be operated much more economically because when the vehicle is braked the braking energy is also stored in the flywheel and this saves energy which is otherwise applied to the engine.

Der zuätzlich noch vorgesehene kleine Elektromotor 61 mit einer Leistung vn etwa 1 bis 2 PS kann zu Hause an einen üblichen Steckkontakt des Stromnetzes angeschlossen werden, wenn das Fahrzeug silber Nacht in der Garage abgestellt ist, so daß das Schwungrad auf seiner vollen Energiespeicherung gehalten werden kann. Mit einem so voll aufgeladenem Schwungrad kann das Fahreug mehrere Meilen gefahren werden ohne daß Überhaupt der Benzinmotor chgeschaltet wird, also bei üblichen kurzen inkaufsfahrten und es ist zweckmäßig, ein solches Fahrzeug überhaupt ohne Betrieb des Verbrennungsmotors 20 zu betreiben. Die Welle 32 kann, wenn nötig, auch noch mit einem verzahnten Fortsatz 32a vJrversehen sein, an welchem eine äußere Energiequelle in einer Wartungsstation oder dgl. für Notfälle angebracht werden kann.The additionally provided small electric motor 61 with a power vn about 1 to 2 HP can be connected to a standard plug contact in the mains at home be connected when the vehicle is parked in the garage silver night, so that the flywheel can be kept at its full energy storage. With such a fully charged flywheel, the vehicle can go several miles are switched on without the petrol engine at all, i.e. with the usual short shopping trips and it is useful to have such a vehicle without any operation at all of the internal combustion engine 20 to operate. The shaft 32 can, if necessary, also be provided with a toothed extension 32a, on which an external energy source Can be installed in a maintenance station or the like for emergencies.

Der Elektromotor 61 lädt das Schwungrad auch dann wieder auf, wenn es zum Stillstand gekommen ist oder wenn seino Drehzahl unterhalb des Betriebsbereiches absinkt. Das Schwungrad hat beispielsweise bei 20 % seiner ausgelegten Drehzahl nur noch 4 % der kinetischen Er1ergie, die vom Schwungrad bei der ausgelegten Drehzahl zur Verfugung steht.The electric motor 61 also charges the flywheel again when it has come to a standstill or if its speed is below the operating range sinks. For example, the flywheel is at 20% of its designed speed only 4% of the kinetic energy of the flywheel at the designed speed is available.

PaF,entansprUche PaF, corresponding claims

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Fahrzeugantrieb, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h die Kombination eines Schwungrades (38) mit einem das Schwungrad mit den Fahrzeugantriebsrädern (11) verbindenden stufenlos verstellbaren Getrieb (15). P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vehicle drive, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h the combination of a flywheel (38) with a flywheel continuously variable transmission connecting the vehicle drive wheels (11) (15). 2. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schwungrad (38) über eine Kupplung (27) mit einem Motor (20) antriebsmäßig verbunden ist. 2. Vehicle drive according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the flywheel (38) via a coupling (27) with a motor (20) is drivingly connected. 3. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Schwungrad (38) um eine im wesentlichen vertikale Achse am Fahrzeug (10) drehbar gelagert ist. 3. Vehicle drive according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e It is noted that the flywheel (38) is about a substantially vertical axis is rotatably mounted on the vehicle (10). 4. Fahrzeugantrieb nach einem der Anspruche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Getriebe (15) Uber ein FuBpedal (60) stufenlos verstellbar ist, derart, daß beim Niederdrücken dieses Pedals das Übersetzungsverhältnis erniedrigt und beim Freigeben desselben erhöht wird. 4. Vehicle drive according to one of claims 1 to 3, d a d u r c it is noted that the transmission (15) is continuously variable via a foot pedal (60) is adjustable, such that when this pedal is depressed, the gear ratio is decreased and increased when releasing the same. 5. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Getriebe (15) in einem i!bersetzungsverhältnis zwischen unendlich und eins stufenlos verstellbar ist. 5. Vehicle drive according to one of claims 1 to 4, d a d u r c it is noted that the transmission (15) is in a transmission ratio is continuously adjustable between infinity and one. 6. F hrzeugantrieb nach eine der Ansprüche 1 bis 5, g r, k e n n Z e 1 o h n e t d u r o h eine aur die Drehzahl des Schwungrades (38) ansprechende Einrichtung zum Erhöhen der Motorausgangsleistung beim Abfallen der Schwungraddrchzahl unter einem vorbestimmten Minimalwert zwecks aufladung des Schwungrades und zum Erniedrigen der Motorausgangsleistung beim Erreichen eines vorbestimmten Maximalwertes der Schwungraddrchzahl zwecks Unterbrechung dieser Schwungradaufladung.6. Vehicle drive according to one of claims 1 to 5, g r, k e n n Z e 1 o h n e t d u r o h an aur the speed of the flywheel (38) appealing Device for increasing the engine output power when the flywheel speed drops below a predetermined minimum value for the purpose of charging the flywheel and for Decreasing the engine output when a predetermined maximum value is reached the flywheel speed to interrupt this flywheel charging. 7. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r o h g e k e n n z C i o h n e t, daß die Schwungradachse (37) um eine quer zur Längsachze des Fahrmuges (10) verlaufende Achse begrenzt kippbar gelagert ist (Lager 50).7. Vehicle drive according to one of claims 1 to 6, d a d u r o h G e k e n n n z C i o h n e t that the flywheel axis (37) around a transverse to the longitudinal axis of the Fahrmuges (10) extending axis is mounted tiltable to a limited extent (bearing 50). 8. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k g n n z e i c t n e t, daß das Schwungrad (38) in einem Gehäuse (40) mit herabgesetztem atmospärischem Innendruck gelagert ist und innerhalb dieses Gehäuses eine das Schwungrad mit dem Getriebe verbindende ein- und ausrückbare Kupplung (39) angeordnet ist.8. Vehicle drive according to one of claims 1 to 7, d a d u r c h g e k g n nn z e i c t n e t that the flywheel (38) in a housing (40) with a lowered Atmospheric internal pressure is stored and within this housing a flywheel is arranged with the transmission connecting engageable and disengageable clutch (39). 9. Fahrzeugantrieb nach eines der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r o h £ g e k e n n 2 * i o h n e t, daß mit des Schwungrad (38) ein Elektromotor (61) antriebemäßig verbunden ist.9. Vehicle drive according to one of claims 1 to 8, d a d u r o h £ g e k e n n 2 * i o h n e t that with the flywheel (38) an electric motor (61) is connected in terms of drive. L e e r s e i t eL e r s e i t e