DE2204607C3 - Arrangement of a motor vehicle drive with a flywheel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kraftfahrzeugantriebes mit einem Schwungrad, das in einer Vakuumkammer drehbar gelagert ist und das über eine aus der Vakuumkammer herausgeführte Welle und eine Trennkupplung mit dem Wechselgetriebe des Fahrzeugs und mit dessen Antriebsmotor verbunden ist.The invention relates to an arrangement of a motor vehicle drive with a flywheel which is rotatably mounted in a vacuum chamber and which has a Shaft led out of the vacuum chamber and a separating clutch with the change gear of the vehicle and is connected to its drive motor.

Eine Anordnung dieser Art ist bekannt (DE-PS 8 91 503). Die Trennkupplung ist hierbei außerhalb der Vakuumkammer angeordnet. Dies bedeutet, daß auch bei stillstehendem Fahrzeug die aus der Vakuumkammer herausgeführte Welle, die das Schwungrad trägt, bei rotierendem Schwungrad mitgedreht wird und dadurch das die Schwungradwelle aufnehmende Lager mit Dichtung, das eine ständig relativ hochtourig rotierende Welle aufzunehmen hat, relativ aufwendig konstruiert sein muß, wenn Leckverluste der Vakuumkammer vermieden werden sollen.An arrangement of this type is known (DE-PS 8 91 503). The clutch is here outside the Vacuum chamber arranged. This means that even when the vehicle is at a standstill, the vacuum chamber Outgoing shaft that carries the flywheel is rotated when the flywheel rotates and as a result, the bearing with a seal that accommodates the flywheel shaft, one that is always relatively high-speed Has to accommodate rotating shaft, must be constructed relatively complex if leakage losses of the vacuum chamber should be avoided.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung dieser Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß bei einfacherer Konstruktion Leckverluste an dem Wellenlager auf ein Minimum beschränkt bleiben.It is the object of the invention to develop and improve an arrangement of this type so that at simpler construction leakage losses at the shaft bearing are kept to a minimum.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Anordnung der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Trennkupplung innerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist.This object is achieved according to the invention on the basis of an arrangement of the type mentioned at the beginning solved that the clutch is arranged within the vacuum chamber.

Hierdurch ist eine wesentlich einfachere Konstruktion des Lagers möglich, durch welches die Antriebswelle des Schwungrades aus der Vakuumkammer herausgeführt ist, dieses Lager kann damit wesentlich billiger gestaltet werden und es werden vor allem Leckverluste auf ein Minimum gehalten, da bei stillstehendem Fahrzeug nur das in der Vakuumkammer gelagerte aufgeladene Schwungrad rotiert, nicht jedoch die aus der Vakuumkammer herausgeführte Welle, da die Trennkupplung vor diesem Lager angeordnet ist. Bei stillstehendem Fahrzeug rotieren also nur noch die innerhalb der Vakuumkammer angeordneten Teile.This enables a much simpler construction of the bearing through which the drive shaft of the flywheel is led out of the vacuum chamber, this bearing can therefore be much cheaper be designed and there are above all leakage losses kept to a minimum, since at standstill Vehicle only rotates the charged flywheel stored in the vacuum chamber, but not the flywheel off The shaft led out of the vacuum chamber, since the separating clutch is arranged in front of this bearing. at When the vehicle is at a standstill, only the parts arranged within the vacuum chamber rotate.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Vakuumkammer um eine quer zur Fahrzeuglängsachse verlaufende Horizontalachse gegenüber dem Fahrzeug begrenzt kippbar zu lagern. Hierdurch wird erreicht, daß die durch das sehr schnell drehende Schwungrad erzeugten Drehkräfte nicht die Rollkräfte des Fahrzeuges beeinflussen. Das Fahrzeug liegt deshalb wesentlich ruhiger und kann besser gelenkt werden.According to a further development of the invention, it has been found to be advantageous to move the vacuum chamber transversely to the vehicle longitudinal axis extending horizontal axis relative to the vehicle to store limited tiltable. This ensures that the rotational forces generated by the very rapidly rotating flywheel do not affect the Influence the rolling forces of the vehicle. The vehicle is therefore much quieter and easier to steer will.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to schematic drawings explained. It shows

F i g. 1 die Draufsicht auf einen üblichen Fahrzeugrahmen mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Antrieb,F i g. 1 the top view of a conventional vehicle frame with a drive designed according to the invention,

F i g. 2 den Schnitt durch die Schwungradanordnung entlang der Schnittlinie 11-11 in Fig. 1F i g. 2 shows the section through the flywheel arrangement along section line 11-11 in FIG. 1

F i g. 3 den Schnitt durch die Schwungradanordnung entlang der Schnittlinie IU-III in Fig. 2F i g. 3 shows the section through the flywheel arrangement along the section line IU-III in FIG. 2

F i g. 4 den Schnitt entlang der Schnittlinie IV-IV in Fig.3F i g. 4 shows the section along the section line IV-IV in Fig. 3

Der in F i g. 1 dargestellte Fahrzeugrahmen 10 ist in bekannter Weise mit Antriebsrädern 11 und gelenkten Rädern 12 ausgestattet. Die Antriebsräder 11 werden über ein konventionelles Ausgleichgetriebe 13 über die Welle 14 angetrieben, die ihrerseits vom Getriebe 15 angetrieben wird. Vom Motor 20 wird ein Schwungrad 25 über ein Kegelradgetriebe 26 und eine in einer Richtung wirkende Kupplung 27 angetrieben.The in F i g. 1 illustrated vehicle frame 10 is in a known manner with drive wheels 11 and steered Wheels 12 equipped. The drive wheels 11 are via a conventional differential gear 13 via the Shaft 14 is driven, which in turn is driven by gear 15. The engine 20 becomes a flywheel 25 driven via a bevel gear 26 and a clutch 27 acting in one direction.

Die Schwungradanordnung 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 Lagern 33 gelagert ist. Die Welle 32 trägt ein Kegelzahnrad 35 das mit einem Ritzel 36 antriebsmäßig in Verbindung steht. Dieses Ritzel 36 ist auf siner Welle 37 angeordnet, die mit dem Schwungrad 38 über eine Trennkupplung 39 in Verbindung steht. Das Schwungrad 38 ist innerhalb einer Vakuumkammer 40 angeordnet,'und zwar so, daß es mit höchster Drehzahl angetrieben werden kann. Es ist über Lager 41 und 42 drehbar gelagert. Wenn die Trennkupplung 39 eingerückt ist, wird die in dem Schwungrad 38 gespeicherte kinetische Energie an die Welle 37 über die Trennkupplung 39 angegeben und damit zurück in den Hauptantriebskreis, nämlich zur Welle 34. Wenn die Trennkupplung 39 ausgerückt ist, dreht sich zwar bei Stillstand des Fahrzeuges das Schwungrad kontinuierlich weiter, jedoch wird die Welle 37, die über das Lager 43 gelagert ist, angehalten und hierdurch werden die Leckverluste an der Dichtung 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 Eintritt von Luft gewährleistet, so daß das Gehäuse evakuiert werden kann, und zwar über die Unterdruckleitung 45, die am Ausgang 46 mit einer Vakuumpumpe über die Verbindung 47 verbunden ist.The flywheel arrangement is shown in more detail in FIGS. The one coming from the coupling 27 Drive shaft 28 is journalled in a bearing 29 of low friction and it drives a bevel gear 30 the is in engagement with a bevel gear 31, which in turn is mounted on a shaft 32 in bearings 33. The shaft 32 carries a bevel gear 35 which is drivingly connected to a pinion 36. This Pinion 36 is arranged on its shaft 37, which with the Flywheel 38 is connected via a separating clutch 39. The flywheel 38 is within a vacuum chamber 40 arranged, 'in such a way that it can be driven at the highest speed. It is rotatably supported by bearings 41 and 42. When the clutch 39 is engaged, the in the Flywheel 38 indicated kinetic energy stored on the shaft 37 via the separating clutch 39 and thus back into the main drive circuit, namely to shaft 34. When the separating clutch 39 is disengaged, Although the flywheel continues to rotate when the vehicle is at a standstill, the Shaft 37, which is supported by the bearing 43, is stopped and this reduces the leakage of the seal 44 kept to a minimum. The seal 44 can be of any known type, it just needs to be designed be that it ensures a good seal against the entry of air so that the housing evacuates can be, via the vacuum line 45, which is connected to the outlet 46 with a vacuum pump via the Connection 47 is connected.

Die Vakuumkammer 40 ist kippbar gelagert, wie dies in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist, und zwar um eine Achse, die im wesentlichen durch die Drehachse der Kegelzahnräder 31 und 35 verläuft. Sie ist zu diesem Zweck durch zwei diametral gegenüberliegende KugelnThe vacuum chamber 40 is tiltable, as shown in FIG. 2 is indicated by dashed lines, namely by one Axis which runs essentially through the axis of rotation of the bevel gears 31 and 35. She is to this Purpose by two diametrically opposed balls

50 gelagert, die lose und abrollbar in gekrümmten Nuten50 stored, which are loose and rollable in curved grooves

51 und 52 des Gehäuses bzw. der Vakuumkammer 40 eingreift. Die Vakuumkammer 40 wird zusätzlich noch durch einen Vorsprung 53 an der Vakuumkammer 40, der in einem vertikalen Schlitz 54 geführt ist, am Mitdrehen gehindert. Durch diese Möglichkeit zum Hin- und Herschwingen 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.51 and 52 of the housing or the vacuum chamber 40 engages. The vacuum chamber 40 is also added by a projection 53 on the vacuum chamber 40, which is guided in a vertical slot 54 on Also prevented from turning. This possibility of swinging back and forth essentially in one plane, the If the flywheel 38 runs in the longitudinal direction of the vehicle, precession is ensured the vehicle rolls sideways or sways in any direction, such as when cornering occurs.

Die Welle 34 ist die Antriebswelle für das Getriebe 15. Dieses ist in weiten Grenzen stufenlos verstellbar.
Das Schwungrad 38 dreht sich kontinuierlich und esThe shaft 34 is the drive shaft for the transmission 15. This is continuously adjustable within wide limits.
The flywheel 38 rotates continuously and it

wird durch die Abtriebswelle des Motors 20 angetrieben. Wenn das Schwungrad 38 schneller als die Abtriebswelle des Motors 20 sich dreht, wird dies durch eine Kupplung 27 ermöglicht, die eine Drehmomentübertragung nur in einer Drehrichtung gestattet, und zwar im wesentlichen ohne Reibung. Der Betrieb des Motors 20 wird gesteuert durch eine automatische Start- und Stopp-Steuereinrichtung, die auf die Drehzahl des Schwungrades 38 anspricht anstatt in unmittelbarer Beeinflussung des Fahrzeugführers zu stehen wie bei den bisher üblichen Fahrzeugen. Die Funktion des Motors ist nur, das Schwungrad 38 wieder mit Energie aufzuladen und diese Ladung zu halten anstatt das Fahrzeug wie bisher üblich unmittelbar anzutreiben. Ein nicht weiter dargestellter üblicher elektrischer Anlasser wird über einen Drehzahl-abhängigen Schalter 38a eingeschaltet, wenn die Drehzahl des Schwungrades 38 auf die festgelegte Mindestdrehzahl abgefallen ist und der Motor 20 wird auch dadurch wieder durch Unterbrechung der Zündung ausgeschaltet, wenn die Drehzahl des Schwungrades 38 den maximal festgelegten Wert erreicht Die Abgabe der Energie vom Schwungrad 38 erfolgt über die Welle 34 und das Getriebe 15 an die Antriebsräder 11 und sie wird gesteuert durch den Fahrzeugführer in der Weise, daß das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 15 von einem Wert »0«, bei welchem keine Energie übe -tragen wird, bis etwa zu einem Übersetzungsverhältnis von 1 :1 gegenüber der zwischen Schwungrad 38 und Getriebe 15 liegenden Welle 34 eingestellt wird. Wenn das Schwungrad 38 und die Antriebsräder U des Fahrzeugs unmittelbar mit dem verstellbaren Getriebe 15 verbunden sind, besteht beim Herabsetzen des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes 15 eine zunehmende Übertragung von kinetischer Energie vom Schwungrad 38 zu den Antriebsrädern, und zwar in einem linearen Zusammenhang.is driven by the output shaft of the motor 20. If the flywheel 38 is rotating faster than the output shaft of the engine 20, this will go through allows a clutch 27, which allows a torque transmission only in one direction of rotation, and although essentially without friction. The operation of the engine 20 is controlled by an automatic Start and stop control device responsive to the speed of the flywheel 38 instead of in to be able to directly influence the driver of the vehicle, as with conventional vehicles. the The only function of the motor is to recharge the flywheel 38 with energy and to hold this charge instead of driving the vehicle directly, as was previously the case. A common not shown here electric starter is switched on via a speed-dependent switch 38a when the speed of the Flywheel 38 has dropped to the specified minimum speed and the engine 20 is also thereby turned off again by interrupting the ignition when the speed of the flywheel 38 the Maximum specified value reached The output of the energy from the flywheel 38 takes place via the shaft 34 and the transmission 15 to the drive wheels 11 and it is controlled by the vehicle driver in such a way that the transmission ratio of the gearbox 15 from a value "0", at which no energy transfer is, up to about a gear ratio of 1: 1 compared to that between the flywheel 38 and Gear 15 lying shaft 34 is set. When the flywheel 38 and the drive wheels U des Vehicle are directly connected to the adjustable transmission 15, is when reducing the Gear ratio of the transmission 15 an increasing transfer of kinetic energy from Flywheel 38 to the drive wheels, in a linear relationship.

Durch Niederdrücken eines Pedales 60 wird das Übersetzungsverhältnis herabgesetzt und beim Freigeben des Pedales 60 wird dieses Verhältnis erhöht. Die Geschwindigkeit dieser Änderung des Übersetzungsverhältnisses 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 nötige Energie zur Beschleunigung bzw. für die vom Fahrzeugführer gewünschte Geschwindigkeit.By depressing a pedal 60, the transmission ratio is reduced and when it is released of the pedal 60 this ratio is increased. The speed of this change in the gear ratio determines the acceleration of the vehicle. The position of the pedal 60 thus determines the speed of the vehicle, relative to the Speed of the flywheel. With this system, the speed of the The vehicle can be controlled and the flywheel provides the necessary energy for acceleration or for the speed desired by the driver.

Wenn das Fahrzeug beim Zurücknehmen des Pedales verzögert wird, wird die frei werdende Energie durch das Schwungrad 38 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 für den Notfall benötigt wenn schnelle Bremsungen gewünscht werden.
Zusätzlich ist noch ein Elektror/iotor 61 vorgesehen, der koaxial zur Antriebswelle 28 angeordnet ist und durch welche diese Antriebswelle 28 antreibbar ist, wenn der Motor 20 nicht wirksam ist Über eine elektrische Verbindung 62 kann eine elektrische Verbindung mit dem Haushalts-Netz hergestellt werden. Bei einer derartigen elektrischen Verbindung v/ird die Antriebswelle 28 unabhängig davon, ob der als Verbrennungskraftmaschine ausgebildete Motor 20 in Betrieb ist oder nicht, angetrieben.If the vehicle is decelerated when the pedal is released, the energy released is absorbed by the flywheel 38 and, therefore, the use of the brake is no longer necessary under normal normal 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 fast braking is required.
In addition, an electric motor 61 is provided, which is arranged coaxially to the drive shaft 28 and through which this drive shaft 28 can be driven when the motor 20 is not active. An electrical connection 62 can be used to establish an electrical connection with the household network. With such an electrical connection, the drive shaft 28 is driven regardless of whether the engine 20, which is designed as an internal combustion engine, is in operation or not.

Das Schwungrad arbeitet zur Herabsetzung der Luftreibungsverluste in einer verdünnten Atmosphäre. Die Vakuumkammer 40 kann durch eine Pumpe evakuiert werden, die über die Antriebswelle 28 angetrieben wird. Alternativ kann dann, wenn das Schwungrad 38 kontinuierlich rotieren soll, diese Evakuierung durch eine kleine elektrisch betriebene Pumpe erfolgen, die über die Batterie angetrieben ist.The flywheel works to reduce air friction losses in a dilute atmosphere. The vacuum chamber 40 can be evacuated by a pump which is operated via the drive shaft 28 is driven. Alternatively, if the flywheel 38 is to rotate continuously, it can Evacuation is done by a small electrically operated pump that is powered by the battery.

Eine ständige Drehung des Schwungrades 38 zusammen mit der Welle 37 würde hohe Leckverluste an der Dichtung 44 bedeuten, wenn diese Dichtung genügend eng ausgebildet ist, um die verdünnte Atmosphäre innerhalb der Vakuumkammer 40 aufrechtzuerhalten. Daher ist die Trennkupplung 39 vorgesehen, die beispielsweise von einfacher Flachbauweise ist. Die Trennkupplung 39 trennt im ausgerückten Zustand und ermöglicht eine kontinuierliche Drehung des Schwungrades ohne gleichzeitige Mitdrehung der Welle 37 und damit auch vollständig unabhängig von dem Motor 20 bzw. der Abtriebswelle 28. Wenn das System zum Antrieb geschaltet werden soll, wird die Trennkupplung 39 eingerückt, bevor das Getriebe 15 betätigt wird. Wenn die Trennkupplung 39 ausgerückt ist, kann das Fahrzeug unmittelbar vom Motor 20 angetrieben werden. Ein derartiger unmittelbarer Antrieb ist beispielsweise dann möglich wenn das Schwungrad 38 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 übliches Auto bedient und betrieben. Für 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 result in high leakage losses on the seal 44 mean when this seal is made sufficiently tight to the thinned Maintain atmosphere within the vacuum chamber 40. Therefore, the disconnect clutch is 39 provided, which is for example of simple flat design. The 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 that If the system is to be switched to the drive, the separating clutch 39 is engaged before the transmission 15 is operated. When the disconnect clutch 39 is disengaged, the vehicle can be operated directly from the engine 20 are driven. Such a direct drive is possible, for example, if that Flywheel 38 has failed or is damaged or has stopped or if it is rotating too low for a drive owns. In such cases, the vehicle is operated and operated like a normal car. For such cases, a separately manually operable lever is provided through which the throttle valve of the Motor is controllable and through which the automatic control depending on the flywheel is switched off.

Die Welle 32 ist auch noch mit einem verzahnten Fortsatz 32a versehen, an welchem eine äußere Energiequelle in einer Wartungsstation od. dgl. für Notfälle angebracht werden kann.The shaft 32 is also provided with a toothed extension 32a, on which an outer Energy source in a maintenance station or the like. Can be attached for emergencies.

Teile der Beschreibung, die nicht den in den Ansprüchen niedergelegten Erfindungsgedanken betreffen, dienen nur zur Erläuterung.Parts of the description that do not relate to the inventive concept laid down in the claims, are for explanatory purposes only.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anordnung eines Kraftfahrzeugantriebes mit einem Schwungrad, das in einer Vakuumkammer s drehbar gelagert ist und das über eine aus der Vakuumkammer herausgeführte Welle und eine Trennkupplung mit dem Wechselgetriebe des Fahrzeugs und mit dessen Antriebsmotor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkupplung (39) innerhalb der Vakuumkammer (40) angeordnet ist.1. Arrangement of a motor vehicle drive with a flywheel, which s is rotatably mounted and via a shaft led out of the vacuum chamber and a Separating clutch connected to the change gear of the vehicle and its drive motor is, characterized in that the separating clutch (39) is inside the vacuum chamber (40) is arranged. 2. Anordnung eines Kraftfahrzeugantriebes nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammer (40) um eine quer zur Fahrzeuglängsach- ι $ se verlaufende Horizontalachse gegenüber dem Fahrzeug begrenzt kippbar gelagert ist (Kugel 50, Nuten 5! und 52).2 arrangement is that the vacuum chamber (40) is mounted limitedly tiltable about a transverse to Fahrzeuglängsach- ι $ se extending horizontal axis relative to the vehicle of a motor vehicle drive according to claim I, characterized in that (ball 50, grooves 5! And 52).