DE2933542C3

DE2933542C3 - Hybrid-Antrieb

Info

Publication number: DE2933542C3
Application number: DE2933542A
Authority: DE
Inventors: Yves Jean Birmingham Mich. Kemper
Original assignee: Ipanema Co (eine Gesndgesetzen Des Staates Michigan) Birmingham Mich Us
Current assignee: Ipanema Co (eine Gesndgesetzen Des Staates Michigan) Birmingham Mich Us
Priority date: 1978-09-01
Filing date: 1979-08-18
Publication date: 1985-11-21
Also published as: SE7907046L; GB2031822B; DE2933542A1; BR7905615A; AU535192B2; CA1115218A; AU5016579A; IT7968731A0; IT1192781B; DE2933542B2; NL7906521A; GB2031822A; FR2434935A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybrid-Antrieb mit einer Antriebsmaschine, einem stufenlos einstellbaren Getriebe und einem energiespeichernden Schwungrad, insbesondere für Fahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einem bekannten Hybrid-Antrieb dieser Art (US-PS 38 70 116) ist das Schwungrad zusätzlich zu dem in üblicher Weise unmittelbar auf der Kurbelwelle der Antriebsmaschine befestigten Schwungrad vorgesehen.

Es ist bekannt, daß der Brennstoffverbrauch eines Fahrzeugs unter Stadtfahrbedingungen erheblich größer ist als unter Autobahnbedingungen, weil die Energieverluste beim Verzögern und Anhalten eines Fahrzeugs im Stadtverkehr und beim Leerlauf der Antriebsmaschine, während das Fahrzeug steht, groß sind. Auch wird dabei die Antriebsmaschine meist in einem Drehzahlbereich betrieben, in dem der Wirkungsgrad der Antriebsmaschine nicht optimal ist.

Es sind Hybrid-Antriebe bekannt, mit welchen der Brennstoffverbrauch einer Fahrzeugantriebsmaschine, insbesondere unter Stadtfahrbedingungen, wesentlich verringert werden kann durch Speicherung der kinetischen Energie des Antriebes oder der zur Verfügung stehenden Schubenergie während einer Verzögerung z. B. in einem Schwungrad und Verwendung der gespeicherten Energie als Hilfsenergiequelle, durch die die Energieanforderungen an die Antriebsmaschine herabgesetzt werden. Bei solchen Hybrid-Antrieben kann außerdem überschüssige Energie, die von der Antriebsmaschine abgegeben wird, wenn sie mit gutem Wirkungsgrad arbeitet, zum Schwungrad für nachfolgenden Gebrauch abgeleitet werden. Darüber hinaus kann die brennstoffverbrauchende Antriebsmaschine des Hybrid-Antriebs abgeschaltet werden, wenn das Fahrzeug steht und die im Schwungrad gespeicherte Energie kann sowohl zur Anfangsbeschieunigung des Fahrzeugs aus dem Stand und zum Wiederandrehen der Antriebsmaschine verwendet werden.

Erhebliche Verringerungen des Brennstoffverbrauchs und der Emission von Luftverunrtinigungsstoffen unter Stadtfahrbedingungen können mit einem Hybrid-Antrieb erreicht werden, der ein relativ einfaches Schwungrad verwendet, z. B. eine Stahlscheibe, die einige Zentimeter dick und einen Durchmesser von 40 bis 50 cm aufweist und mit Spitzendrehzahlen in der Größenordnung der maximalen Antriebsmaschinendrehzahlen umläuft

Ein Schwungrad dieser Art weist eine Speicherkapazität für kinetische Energie auf, die nicht nur zum Antrieb eines konventionellen Fahrzeugs für begrenzte Zeitabschnitte, sondern vielleicht noch wichtiger für die Zufuhr von Energie, die dem kontinuierlichen Betrieb von Zusatzeinrichtungen wie Servobremsen, Servolenkung, Klimaanlage und dergleichen, während die brennstoffverbrauchende Antriebsmaschine des Hybrid-Antriebs abgeschaltet ist, angemessen ist.
Im Hybrid-Antrieb wird normalerweise eine bestimmte Form eines stufenlos einstellbaren Getriebes verwendet, um die Drehzahlen des Schwungrades, der Antriebsmaschine und der z. B. durch eine lastantreibende Welle repräsentierten Trägheitslast in Beziehung zu setzen. Während bisher das stufenlos einstellbare Getriebe ein schwaches Glied in Hybrid-Antrieben gewesen ist, sind diese bis zu einem Stand entwickelt worden, in dem Energie, die über die in den Fahrzeugmaschinen erzeugten Energie hinausgeht, mit hohen Wirkungsgraden übertragen werden kann mit stufenlos änderbaren Ausgangs/Eingangs-Drehzahlverhältnissen in einem weiten bis auf Null sich erstreckenden Bereich. Solche stufenlos einstellbaren Getriebe sind z. B. in den DE-ASen 25 33 475 und 26 34 244 beschrieben. Der Stand der Technik in bezug auf stufenlos einstellbare Getriebe schafft daher die Möglichkeit für umfassend einsetzbare Hybrid-Antriebe, mit denen die bekannten Energieeinsparungen verwirklicht werden können.

Um sich Autobahnfahrbedingungen anpassen zu können, sollte eine direkte Antriebsverbindung der Antriebsmaschine und der Trägheitslast oder des Antriebsrades vorhanden sein. In bisherigen Hybrid-Antrieben hat man Autobahnfahrbedingungen durch Auskupplung des energiespeichernden Schwungrades aus dem Antriebszug (vgl. z. B. Scott David »Flywheel Transmission Has Variable-Speed Gear« Automotive Engineering, März 1977, S. 18-19 und US-PS 36 72 244) und durch vollständiges Parallelschalten des Schwungrades und Antriebszuges des stufenlos einstellbaren Getriebes zur unmittelbaren Energieübertragung zur Last (z. B.

US- PS 38 70 116) entsprochen.

Obwohl die Energieeinsparungen und die Betriebsanforderungen von Hybrid-Antrieben erkannt worden sind, sind die bisher vorgeschlagenen Hybrid-Antricbc komplex gewesen in bezug auf die erforderlichen Stcucrungen und die Anordnung der Teile des Antricbs/.ugcs und den Raumbedarf im Vergleich zu konventionellen Fahrzeugantrieben. Sie waren daher eine mögliche zusätzliche Quelle mechanischen Versagens über diejeni-

ge hinaus, die bereits in einem konventionellen Antrieb besteht Die Kombination dieser verschiedenen Faktoren hat die Fachwelt u. a. primär davor abgeschreckt, solche Hybrid-Antriebe in der Praxis zu verwenden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Unzulänglichkeiten der bekannten Hybrid-Antriebe zu vermeiden und einen Hybrid-Antrieb der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und insbesondere durch eine möglichst geringe Anzahl von zu bewegenden Massen eine guten Wirkungsgrad aufweist

Diese Aufgabe wird bei einem Hybrid-Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst daß das energiespeichernde Schwungrad gleichzeitig das Kurbelwellenschwungrad ist Durch Einsparung eines gesonderten Kurbelwellenschwungrades wird ein konstruktiv einfacher Aufbau des Hybrid-Antriebs mit einem guten Wirkungsgrad erzielt.

Gegenstand einer älteren, als Offenbgungsschrift 27 48 607 veröffentlichten Patentanmeldung ist ein Antrieb für Fahrzeuge, bei dem das Kurbelwellenschwungrad als energiespeichernde Einheit ausgebildet ist und zum Wiederandrehen der Antriebsmaschine herangezogen wird. Das Kurbelwellenschwungrad ist dabei nicht unmittelbar auf der Kurbelwelle befestigt, sondern mit dieser durch eine schaltbare Kupplung verbindbar. Im Schubbetrieb des Fahrzeuges wird dabei die Antriebsmaschine abgeschaltet

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Hybrid-Antriebs sind in den Unteransprüchen angeführt. Wesentliche Merkmale der Unteransprüche 2 und 4 sind an sich aus der DE-AS 25 33 475 bekannt Der aus der US-PS 38 70116 bekannte zusätzliche Antriebszug, der im Oberbegriff des Unteranspruchs 3 gewürdigt worden ist, treibt keine Zusatzeinrichtungen an.

Da das Schwungrad sowohl als Kurbelwellenschwungrad als auch als Schwungrad zur Speicherung kinetischer Energie funktioniert ist das Schwungrad während des energieerzeugenden Betriebs der Antriebsmaschine immer mit dieser verbunden. Während einer Lastverzögerung oder eines Laststillstandes ist das Schwungrad entweder vollständig außer Eingriff oder teilweise in Eingriff mit der Kurbelwelle, wobei die Antriebsmaschine entweder abgeschaltet oder mit niedrigen Drehzahlen umläuft, während die Brennstoffzufuhr entweder unter ein Niveau reduziert wird, das erforderlich ist, um einen durch Brennstoff erzeugten Leerlaufbetrieb aufrechtzuerhalten oder vollständig abgeschaltet wird. Ein solches Durchdrehen der Antriebsmaschine mit geringer Drehzahl mit geringem oder gar keinem Brennstoffverbrauch dient dazu, die Kontinuität der von der Antriebsmaschine angetriebenen Zusatzeinrichtungen wie z. B. Schmierpumpe, Lichtmaschine und andere Zusatzeinrichtungen wie Servobremsen, Servolenkung, Klimaanlage und dergleichen, aufi echtzuerhalten. Alternativ hierzu können solche Zusatzeinrichtungen derart angeordnet sein, um direkt vom Schwungrad angetrieben zu werden, wobei die Antriebsmaschine vorzugsweise vollständig abgeschaltet wird.

Im nachfolgenden wird der Hybrid-Antrieb nach der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung der Teile des Hybrid-Antriebs nach der Erfindung in Beziehung zu Meß- und Steuerfunktionen, die in Blockform dargestellt sind,

F i g. 2a und 2b Längsquerschnitte des stufenlos einstellbaren Getriebes und des Bereichsschaltgetriebes des Hybrid-Antriebs gemäß der Erfindung,

F i g. 3 einen schematischen Querschnitt der das Zusammenwirken der Zahnräder des Bereichsschaltgetriebes zeigt

F i g. 4 graphische Darstellungen, in welchen quantitative Werte verschiedener Parameter als Ordinaten über eine gemeinsame Abszisse aufgezeichnet sind,
F i g. 5 eine schematische Darstellung der Teile einer

ίο abgeänderten Ausführungsform des Hybrid-Antriebs nach der Erfindung und

F i g. 6 eine ähnliche schematische Darstellung einer anderen abgeänderten Ausführungsform des Hybrid-Antriebs gemäß der Erfindung.

Der in F i g. 1 schematisch dargestellte Hybrid-Antrieb weist eine Antriebsmaschine IO beliebiger Bauart auf mit einer Antriebswelle 12, die mittels einer Reibungskupplung 14 mit einem Schwungrad 16 verbindbar ist, das seinerseits auf einer Getriebeeingangswelle 18 eines stufenlos einstellbaren Getriebes 20 fest angeordnet ist Eine Getriebeausgangswelle 22 des Getriebes 20 treibt über ein Bereichsschaltgetriebe 24 eine lastantreibende Welle 26 an, die über ein nicht gezeigtes Ausgleichsgetriebe mit Antriebsrädern 28 eines Fahrzeugs verbunden ist. Wie im einzelnen noch beschrieben wird, weist das Getriebe zusätzlich eine Direktantriebswelle 30 auf, die in F i g. 1 gestrichelt dargestellt ist und sich von der Getriebeeingangswelle 18 zum Bereichsschaltgetriebe 24 erstreckt. Die Reibungskupplung 14, das Schwungrad 16, das Getriebe 20 und das Bereichsschaltgetriebe 24 bilden die Kraftübertragungseinheit 32, die in F i g. 1 durch ein gestricheltes Rechteck dargestellt ist
In F i g. 1 und der zugehörigen Beschreibung ¹^t eine Ausführungsform des Hybrid-Antriebs für ein F :eug dargestellt und beschrieben. Der Hybrid-Antrieb kann aber auch überall dort angewendet werden, wo Energie zur Beschleunigung benötigt wird und ein Trägheitsimpuls während einer Verzögerung auftritt. Als Antriebsmaschine ist bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 eine Brennkraftmaschine mit Gemischzuführung über einen Vergaser vorgesehen. Es können aber auch andere Antriebsmaschinen vorgesehen werden. Die Antriebsmaschine 10 weist eine Kurbelwelle 34 auf, die unmittelbar in die Antriebswelle 12 übergeht. Auf der Kurbelwelle 34 und der Antriebswelle 12 ist ein Schwungrad oder eine andere zusätzliche Trägheitsmasse befestigt, durch die die Kontinuität und Glätte der Drehung der Antriebswelle 12 aufrechterhalten wird.

Unabhängig vom Typ der Antriebsmaschine ist eine Brennstoffzufuhreinrichtung 36 vorgesehen, von welcher Brennstoff zur Antriebsmaschine unter Steuerung einer Drossel 38 im Normalbetrieb bei Drehzahlen gefördert wird, die von Leerlaufdrehzahlen mit einer im wesentlichen geschlossenen Drossel zu maximalen Drehzahlen mit weit offener Drossel variieren. Die Brennstoffzufuhr wird zusätzlich gesteuert für eine vollständige Abschaltung oder eine Reduzierung auf Zufuhrniveaus, die kleiner sind, als sie für den Antriebsmaschinenbetrieb üblicherweise erforderlich sind. Dazu ist ein Ventil 40 in Reihe zwischen der Brennstoffzufuhreinrichtung und der Antriebsmaschine stromaufwärts vor. der Drossel 38 vorgesehen, so daß die Brennstoffzufuhr durch Schließen des Ventils 40 abgeschaltet oder auf ein Niveau reduziert werden kann, das kleiner als die kleinste Drosseleinstellung ist. Zusätzlich ist ein Zündungsschalter 42 vorgesehen.

Der Hybrid-Antrieb gemäß F i g. 1 wird durch eine Steuereinrichtung, die in Blockdiagrammform dargestellt ist, mit einem elektronischen Rechner 44 zur Verarbeitung von Eingangssignalen in Ausgangssignale betätigt. Vom Fahrer werden Eingangssignale durch einen Hauptschalter 46, einen Bereichswählhebel 48, ein Gaspedal 50 und ein Bremspedal 52 gegeben. Vom Antrieb abhängige Eingangssignale sind die Antriebsmaschinendrehzahl φ, die Schwungrad- und Getriebeeingangsdrehzahl 8c, die Getriebeausgangsdrehzahl Θ, der im Bereichsschaltgetriebe 24 geschaltete Fahrbereich und das Reaktionsmoment des Getriebes 20. Vom Rechner 44 einstellbare Ausgangssignale beeinflussen den Zündungsschalter 42, die Drossel 38, die Reibungskupplung 14, das Drehzahlverhältnis des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 und das Bereichsschaltgetriebe 24. Rechnergesteuerte Steuereinrichtungen für Fahrantriebe sind allgemein bekannt.

Die Kraftübertragungseinrichtung 32 ist detailliert in den F i g. 2a und 2b dargestellt. Ihre Teile sind innerhalb eines Getriebegehäuses 54 mit einer sich zur Antriebsmaschine hin erweiternden Kupplungsglocke 56 untergebracht, die an der Antriebsmaschine 10 befestigt ist in einer im wesentlichen gleichen Art und Weise wie bei einem herkömmlichen Fahrzeuggetriebe. In der Kupplungsglocke 56 ist das Schwungrad 16 und die Reibungskupplung 14 angeordnet. Der mittlere Abschnitt des Getriebegehäuses 54 nimmt das stufenlos einstellbare Getriebe 20 auf und in einem Endgehäuse 58 ist das Bereichsschaltgetriebe 24 vorgesehen. Das Endgehäuse 58 ist mit dem Getriebegehäuse 54 mittels Schrauben verbunden.

Wie in Fig.2a gezeigt ist, ist an einem am Ende der Antriebswelle 12 befindlichen Flansch eine Kupplungsscheibennabe 62 befestigt, an der eine leichtgewichtige Kupplungsscheibe 64 drehfest, aber axial verschiebbar angeordnet ist. Die Kupplungsscheibe 64 erstreckt sich mit ihrem Außenumfang zwischen einem axial festgelegten Widerlagerring 66 und einem axial verschiebbaren Druckring 68, die beide am Schwungrad 16 angeordnet sind. Der verschiebbare Druckring 68 wird durch eine Reihe von Druckfedern 69 in Eingriff mit der Kupplungsscheibe 64 und dem Widerlagerring 66 vorgespannt, wodurch die Kupplungsscheibe 64 und damit die Antriebswelle 12 mit dem Schwungrad 16 verbunden wird. Der verschiebbare Druckring 68 wird von Bolzen 70 getragen, die an ihrem anderen Ende mit einem Ringkolben 72 verbunden sind, der in einem im Schwungrad 16 vorgesehenen Ringzylinder 74 verschiebbar ist Über einen Durchlaßkanal 76 in den Ringzyüpder 74 geleitetes Druckmittel zieht den Druckring 68 entgegen der Vorspannung der Druckfedern 69 von der Kupplungsscheibe 14 weg.

Die Reibungskupplung 14 wird also durch die Druckfedern 69 eingerückt und durch Druckmittel ausgekuppelt Darüber hinaus können durch eine Einstellung des auf den Ringkolben 72 wirkenden Druckes Zwischenkupplungsstellungen in der Reibungskupplung 14 auftreten, bei denen ein begrenztes Drehmoment zwischen der Antriebswelle 12 und dem Schwungrad 16 übertragen werden kann. Wie aus F i g. 2a hervorgeht, ist das Schwungrad 16 nicht auf der mit der Kurbelwelle 34 fest verbundenen Antriebswelle 12 befestigt, sondern kann gegenüber dieser durch ein Rollenlager 78 Relativdrehzahl haben. Das Schwungrad 16 ist fest mit der Getriebeeingangswelle IiI des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 verbunden.

Im mittleren Abschnitt des Getriebegehäuses 54 ist in Querwänden um die Längsachsen 87 des Getriebes ein drehbarer Antriebskörper 82 in Lagern 84 und 86 gelagert. Ein vom Antriebskörper 82 angetriebener Taumelkörper 90 ist durch Lager 92 und 94 um eine Schrägachse 96 drehbar angeordnet, die in bezug auf die Längsachse 87 um einen Winkel <x geneigt ist. Der Taumelkörper 90 wird durch eine Trägerwelle 98 gebildet, auf der ein Paar Reibkegel 100 und 102 axial verschiebbar gelagert sind. Die Reibkegel 100 und 102 sind auf der Welle 98 durch Kugelrampen 104 auf Abstand gehalten, die eine axiale Verschiebung der Reibkegel 100 und 102 bei Drehmomentbelastung des Getriebes hervorrufen.

Obwohl die Reibkegel 100 und 102 sich relativ zur Trägerwelle 98 drehen können, sind sie an einer Drehung in bezug auf diese bei einer gegebenen Drehmomentbelastung des Getriebes durch die Kugelrampen 104, die mit der Trägerwelle 98 fest drehverbunden sind, gehindert

Die äußeren Reibflächen der Reibkegel 100 und 102 haben veränderlichen Radius Rb und stehen in Reibeingriff mit inneren Reibflächen mit einem Radius R_w auf einem Paar von Reibringen 106 und 108, die in bezug zum Getriebegehäuse 54 drehfest, aber entlang der Längsachse 87 axial in Richtung auf einen Schnittpunkt 5 der Längs- und Schrägachse 87 und % und von diesem weg verschiebbar sind, wobei diese Verschiebung durch eine elektrisch angetriebene Steuerschraube 109 gesteuert wird.
Wenn der Antriebskörper 82 durch die Getriebeeingangswelle 18 des Getriebes 20 angetrieben wird, wird der Taumelkörper 90 um die Längsachse 87 in eine Taumelbewegung versetzt, wodurch eine Drehung des Taumelkörpers 90 und damit der Trägerwelle 98 verursacht wird. Die Dreh- und Taumelbewegung der Trägerwelle 98 wird durch ein auf der Welle 98 befestigtes Kegelrad 110 über ein Zwischenzahnrad 112(Fi g. 3), das am Antriebskörper 82 gelagert ist, auf ein Kegelrad 114 übertragen, das mit der um die Längsachse 87 drehbaren Getriebeausgangswelle 22 des Getriebes fest verbunden ist Die Relativdrehzahl der Zahnräder 110,112 und 114 ergibt sich aus Fig.3. Die jeweiligen Drehzahlen dieser Zahnräder stehen in der nachfolgenden Beziehung:

ω-χ = (α

In dieser Gleichung ist ä die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 18 oder des Antriebskörpers 82, ρ die Drehzahl des Taumelkörpers 90 um die Schrägachse 96, & die Drehzahl der Reibringe 106 und 108 um die Längsachse 87 und ρ das Verhältnis der Radien der äußeren kegelförmigen Oberflächen auf den Reibkegeln 100 und 102 oder Rb zu den Radien auf den inneren Reibflächen der Reibringe 106 und 108 oder R_w(p= RbIRw). Bei dem

dargestellten Getriebe sind die Reibringe 106 und 108 mit dem Getriebegehäuse 54 drehfest verbunden, so daß<8=0ist

Die Gleichung vereinfacht sich daher zu ß=«(i — \/p). Wenn darüber hinaus das Verhältnis der

Zähneanzahl des Kegelrades 110 zu der Zähneanzahl des Kegelrads 114 gleich k ist, steht die Drehzahl der Getriebeausgangswelle 22 (0) zu k,p und a in folgender Beziehung:

Aus dieser Gleichung ergibt sich, daß die Ausgangsdrehrichtung (&) umgekehrt zur Eingangsdrehrichtung

(λ) ist, wenn die Funktion k/p größer als 1 ist, daß die Ausgangsdrehzahl gleich Null wird unabhängig von der Eingangsdrehzahl, wenn k/p gleich 1 ist und daß die Ausgangsdrehrichtung die gleiche wie die Eingangsdrehrichtung ist, wenn k/p kleiner als 1 ist. Wie sich aus der geometrischen Gestaltung des Getriebes 20 in F i g. 2a ergibt, nähert sich der maximale numerische Wert der Funktion ρ oder RbIR_n, dem Wert 1, erreicht diesen jedoch nicht. Der minimale Wert von p, obwohl theoretisch unbegrenzt, hängt von den räumlichen Abmessungen des Getriebes ab und kann in der Praxis einen ungefähren numerischen Wert von z. B. 0,4 annehmen. Der numerische Wert von k kann aus einem relativ großen Bereich von numerischen Werten ausgewählt werden und, wenn der Maximalwert von p, z. B. 0,88 ist, dann ist der Bereich der Eingangs-/Ausgangsdrehzahl-Verhältnisse des Getriebes stufenlos. Darüber hinaus kann eine Drehrichtungsumkehr der Ausgangswelle 22 relativ zur Eingangswelle 18 mit einstellbaren Werten von ρ erzielt werden, welche den mumerischen Wert von k umfassen oder sich über und unter diesen Wert erstrecken. Vorzugsweise wird das Getriebe mit k- und p-Werten entworfen, welche mindestens eine Nulldrehung (0=0) der Ausgangswelle unabhängig von der Eingangswellendrehzahl (λ) ermöglichen.

Obwohl, wie angedeutet, die spezielle Konstruktion des Getriebes 20 von der in F i g. 2a dargestellten Form abweichen kann, bringt das Ausführungsbeispiel verschiedene Vorteile für den gesamten Hybrid-Antrieb mit. So schafft das dargestellte Getriebe z. B. einen großen stufenlos einstellbaren Obersetzungsbereich und erreicht einen guten Wirkungsgrad. Die Lager 84 und 86, in welchen der Antriebskörper 82 drehbar gelagert ist, dienen auch zur Lagerung des Schwungrads Ϊ6 und nehmen auftretende Präzessionskräfte sicher auf. Darüber hinaus rotiert der Antriebskörper 82 direkt mit dem Schwungrad 16 und stellt daher selbst eine Speicherkapazität für kinetische Energie dar, die diejenige des Schwungrades 16 vergrößert Wie erwähnt, kann durch eine bestimmte Auswahl der relativen Größen der Zahnräder 110,112 und 114 auf das Bereichsschaltgetriebe 24 verzichtet werden. Dies ist insbesondere deshalb möglich, weil das Getriebe 20 leicht in die Schaltstellungen »vorwärts«, »neutral« und »rückwärts« geschaltet werden kann.

Es ist nicht zwingend erforderlich, das Bereichsschaltgetriebe vorzusehen, wenn das Getriebe 20 entsprechend ausgebildet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist seine Anordnung vorteilhaft Es ermöglicht eine vollständige Entkupplung des Schwungrades 16 sowie der Antriebsmaschine 10 von der lastantreibenden Welle 26 und eine direkte Kupplung der Antriebswelle 12 mit der lastantreibenden Welle 26. Der konstruktive Aufbau, durch welchen diese Eigenschaften erzielt werden, kann der F i g. 2b entnommen werden.

Die Getriebeausgangswelle 22 des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 ist als Hohlwelle ausgebildet auf der ein Sonnenrad 116 fest angeordnet ist Das Sonnenrad 116 kämmt mit vorzugsweise drei Planetenrädern 118, die auf Planetenachsen 120 drehbar sind, die mit Planetenträgerflanschen 122 und 124 verbunden sind, die drehbar um die Getriebeausgangswelle 22 gelagert sind. Die Planetenräder sind als Doppelzahnräder 118 ausgebildet deren eine Verzahnung mit dem Sonnenrad 116 kämmt und deren andere Verzahnung mit einem Hohlrad 126 in Eingriff steht Das Hohlrad 126 ist an einer Antriebstrommel 128 fest angeordnet die ihrerseits unmittelbar mit der lastantreibenden Welle 26 drehverbunden ist.

Aus den oben angeführten Drehzahlverhältnisgleichungen geht hervor, daß das größte Übersetzungsverhältnis im stufenlos einstellbaren Getriebe 20 dann auftritt, wenn die Drehrichtung der Getriebeausgangswelle 22 entgegengesetzt zur Drehrichtung der Getriebeeingangswelle 18 ist. Um eine Direktantriebsverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 18 und der lastantreibenden Welle 26 zu erleichtern, wird in der Schaltstellung »vorwärts« die Drehrichtung der lastantreibenden Welle 26 der Getriebeausgangswelle 22 umgekehrt. Um diesen Bereich zu schalten, ist eine Schaltbremse Cl vorgesehen, durch die der Planetenträger 122, 124 festgehalten wird. Hierdurch wird das Drehmoment vom auf der Getriebeausgangswelle 22 sitzenden Sonnenrad 116 über die Fianetenräder IiS zum Hohlrad 126 und über die Antriebstrommel 128 zur lastantreibenden Welle 26 übertragen. Zürn Schalten des Bereichs »rückwärts« wird die Schaltbremse C1 ausgerückt und eine Schaltkupplung C 2 eingerückt, wodurch der Planetenträger 122, 124, die Planetenräder 118, das Sonnenrad 116 und das Hohlrad 126 als Einheit verriegelt werden.
In diesem Bereich wird die lastantreibende Welle 26 direkt von der mit veränderbarer Drehzahl antreibbaren Getriebeeingangswelle 22 angetrieben. Um den Bereich »Direktantrieb« zu schalten, ist eine weitere Schaltkupplung C3 vorgesehen. Die Direktantriebswelle 30, die sich durch die hohle Getriebeausgangswelle 22 erstreckt, ist mit dem Antriebskörper 82 des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 fest verbunden (vgl. F i g. 2a). An ihrem dem Antriebskörper 82 entgegengesetzten Ende der Direktantriebswelle 30 ist ein Kupplungsflansch 130 vorgesehen. Der Kupplungsflansch 130 ist durch die Kupplung C3 mit der Abtriebstrommel 128 verbindbar, wodurch ein direkter Antrieb von der Getriebeeingangswelle 18 zur lastantreibenden Welle 26 erfolgt.
Die Schaltstellung »neutral« der Bereichsschaltung 24 wird durch Ausrücken der Schaltbremse Cl sowie der Schaltkupplungen C 2 und C 3 eingestellt. Die Schaltbremse C1 und die Schaltkupplungen C2 und C3 sind wechselweise einrückbar, so daß immer nur eines der drei Schaltmittel eingerückt ist, während die beiden anderen ausgerückt sind, um die verschiedenen Bereiche zu schalten.

Die Wirkungsweise des in den Fig. 1—3 dargestellten Hybrid-Antriebs ist folgende: Im Ruhezustand des Hybrid-Antriebs ist das Bereichsschaltgetriebe 24 in den Bereich »neutral« geschaltet und die Reibungskupplung 14 durch die Druckfedern 69 eingerückt. Die Antriebsmaschine 10 wird durch Betätigung des Hauptschalters 46, Schließen des Zündungsschalters 42 und Erregung eines nicht gezeigten elektrischen Andrehmotors, der das Schwungrad 16 antreibt gestartet. Die Drehung des Schwungrades dreht die Antriebsmaschine 10 durch, wodurch diese in Gang gesetzt wird. Dabei arbeitet das Schwungrad 16 in der gleichen Weise wie ein mit der Kurbelwelle fest verbundenes Schwungrad.

Eine Beschleunigung des Fahrzeugs oder einer anderen durch den Hybrid-Antrieb anzutreibenden Last wird durch Niederdrücken des Gaspedals 50 erreicht wobei mit Hilfe des Rechners 44 das Bereichsschaltgetriebe 24 so betätigt wird, daß die Schaltbremse C1 eingerückt ist. Gleichzeitig wird die Drehzahl der Antriebsmaschine durch Betätigung der Drossel 38 erhöht und das Übersetzungsverhältnis des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 eingestellt wodurch die lastantreibende WeI-

le 26 und die Antriebsräder 28 beschleunigt werden. Das stufenlos einstellbare Getriebe wird wie ein herkömmliches Fahrzeuggetriebe geschaltet. Durch die stufenlose Einstellung von Drehzahl und Drehmoment kann eine gute Anpassung an eine vorgegebene Beschleunigung erreicht werden. Die Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine 10 und das stufenlos einstellbare Getriebe 20 können so eingestellt werden, daß der Brennstoffverbrauch optimiert wird. Beim Antrieb durch die Antriebsmaschine 10 befindet sich die Reibungskupplung 14 in voll eingerücktem Zustand, um das Schwungrad 16 und die Kurbelwelle 34 der Antriebsmaschine 10 zu verbinden.

Eine Verzögerung des Fahrzeugs oder der Last kann entweder mit oder ohne Nutzbremsung oder Speicherung der kinetischen Energie im Schwungrad 16 und den mit diesem drehbaren Bestandteilen des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 erfolgen. Vorausgesetzt das Schwungrad 16 läuft mit einer geringeren als seiner maximal zulässigen Drehzahl um, wird, um das Fahrzeug mit einer höheren Verzögerungsgeschwindigkeit abzubremsen als dies durch Freilauf geschehen würde, das Bremspedal 52 niedergedrückt, wodurch die Reibungskupplung 14 entweder teilweise oder vollständig ausrückt und das stufenlos einstellbare Getriebe 20 auf eine große Übersetzung schaltet. Dadurch wird die Energie des Fahrzeugimpulses durch Erhöhung der Drehzahl des Schwungrades 16 gespeichert. Der Antrieb der Antriebsmaschine wird während einer solchen Verzögerung durch öffnen des Zündungsschalters 42 und Schließen des Ventils 40 für einen solchen Zeitraum abgeschaltet, in dem die Drehzahl des Schwungrades 16 über derjenigen Drehzahl bleibt, die einen Betrag gespeicherter kinetischer Energie repräsentiert, die erforderlich ist, um die Antriebsmaschine durch Wiedereinrükken der Reibungskupplung 14 und Umschalten des Zündungsschalters 42 und des Ventils 40 für die Brennstoffzufuhr wieder anzudrehen.

Die im Schwungrad gespeicherte Energie kann die von der Antriebsmaschine abgegebene Energie beim Beschleunigen der Last entsprechend der Stellung des Gaspedals 50 in dem Maße erhöhen, wie kinetische Energie im Schwungrad 16 verfügbar ist. Wenn das Schwungrad z. B. mit Drehzahlen oberhalb der Antriebsmaschinendrehzahl umläuft und beschleunigt werden soll, wird die Beschleunigungsenergie vom Schwungrad 16 durch das stufenlos einstellbare Getriebe 20 zugeführt, bis das Schwungrad mit einer Drehzahl umläuft, die ungefähr gleich der Drehzahl ist, bei welcher die Antriebsmaschine 10 antreibt Wenn die im Schwungrad verfügbare Energie groß ist, kann die Antriebsmaschinendrehzahi der Leerlaufdrehzahi entsprechen oder nur geringfügig über dieser liegen. In diesem Falle würde die Brennstoffzufuhr zur Antriebsmaschine erst dann wieder erfolgen, wenn die Drehzahl des Schwungrades auf die Leerlaufdrehzahl der Antriebsmaschine abgefallen ist Wenn andererseits maximal beschleunigt werden soll in einem Zeitpunkt, in dem das Schwungrad mit seiner maximal zulässigen Drehzahl umläuft und außerdem die Antriebsmaschine abgeschaltet ist, wird das Ventil 40 für die Brennstoffzufuhr geöffnet und der Antrieb durch die Antriebsmaschine 10 angedreht Dabei wird die zur Last übertragene Energie sowohl vom Schwungrad 16 als auch von der Antriebsmaschine 10 geliefert Insbesondere wird die Reibungskupplung 14 während dieser Periode maximaler Beschleunigung voll eingerückt Gleichzeitig wird das stufenlos einstellbare Getriebe 20 auf eine größere Übersetzung eingestellt. Die im Schwungrad gespeicherte kinetische Energie kann entweder auf die Last durch das stufenlos einstellbare Getriebe 20 oder/und auf die Antriebsmaschine 10 durch die Reibungskupplung 14 übertragen v/erden, wodurch die Zeit verringert wird, die Antriebsmaschine 10 wieder auf Volleistung erzeugende Drehzahlen zu bringen. Die genaue Verteilung der Schwungradenergie zu irgendeinem Augenblick maximaler Beschleunigung kann durch Steuern des Einrükkens der Reibungskupplung 14 und des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 optimiert werden. In jedem Fall verringert sich die Schwungraddrehzahl, wohingegen die AntriebsmaschinenH-?¹. ihl ansteigt bis Antriebsmaschinen- und Schwungraddrehzahlen gleich sind.

Hiernach wird die Last ausschließlich von der Antriebsmaschine 10 beschleunigt. Die Energie zum Beschleunigen eines Fahrzeugs oder einer Trägheitslast kann im allgemeinen eine Kombination von im Schwungrad 16 gespeicherter Energie und von der Antriebsmaschine 10 entwickelter Energie sein.

Soll die Trägheitslast, insbesondere ein Fahrzeug, durch die Antriebsmaschine 10 abgebremst werden, wird das Ventil 40 für die Brennstoffzufuhr abgeschaltet und die Reibungskupplung 14 vo'l pingerückt, wodurch die Antriebsmaschine und die Räder 28 antriebsverbunden sind. Außerdem wird die Drossel 38 geschlossen, u.n das Bremsmoment der Antriebsmaschine zu erhöhen. Das stufenlos einstellbare Getriebe wird auf eine Übersetzung geschaltet die dem gewünschten Bremsmoment entspricht.

Um das Fahrzeug oder die Last mit relativ konstanten Drehzahlen anzutreiben, wozu eine kontinuierliche Energieerzeugung durch die Antriebsmaschine 10 erforderlich ist, wie z. B. beim Fahren auf einer Autobahn, wird das Bereichsschaltgetriebe 24 in den Schaltbereich »Direktantrieb« geschaltet, wozu die Schaltkupplung C 3 eingerückt sowie die Schaltbremse Cl und die Schaltkupplung C2 ausgerückt werden. In diesem Betriebszustand treibt die Antriebswelle 12 die lastantreibende Welle 26 unter Umgehung des stufenlos einstellbaren Getriebes 20. Die Oberflächen der Reibkegel 100 und 102 können dabei in Berührung mit den Reibflächen der Reibringe 106 und 108 stehen, weil durch Wegfall einer Drehmomentbelastung keine Normalkraftbelastung dieser Bauteile auftritt. Die Reibflächen dieser Teile können auch außer Eingriff gebracht werden.

Im Schaltbereich »Direktantrieb« arbeitet der Hybrid-Antrieb wie ein herkömmlicher Fahrzeugantrieb, wobei das Schwungrad und die mit ihm umlaufenden Teile wie ein herkömmliches Kurbelwellenschwungrad wirken. Durch die Möglichkeit, einen Direktantrieb zu schalten, wird der Gesamtsystemwirkungsgrad gegenüb3r einem Antrieb verbessert, der nur ein stufenlos einstellbares Getriebe aufweist Es ist z. B. bekannt daß der Brennstoffverbrauch eines herkömmlichen Fahrzeugantriebs bei »Direktantrieb« und gleichbleibenden mittleren bis hohen Drehzahlen recht gut ist Dies wird auch bei »Direktantrieb« mit dem Hybrid-Antrieb erreicht, weil ein Wirkungsgradverlust im stufenlos einstellbaren Getriebe 20 nicht auftritt Wird das stufenlos einstellbare Getriebe 20 für einen Übersetzungsbereich bis zu 1 :1 ausgelegt, dann kann eine wahlweise Verbindung der lastantreibenden Welle 26 'mit der Getriebeausgangswelle 22 und der Direktantriebswelle 30 synchron ohne Energieverlust beim Einrücken der Schaltkupplung C3 erfolgen. Die Eigenschaften des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 sind derart, daß sein Wirkungsgrad bei großer Übersetzung auf sein Maximum

ansteigt. Das Bereichsschaltgetriebe 24, insbesondere die Anordnung der Schaltkupplung C3, erlaubt eine Auslegung des stufenlos einstellbaren Getriebes mit einem Übersetzungsbereich, der sich von Null bis weniger 1 :1 erstreckt, wodurch der Wirkungsgrad des stufenlos einstellbaren Getriebes verbessert wird, wenn intermittierende oder Stadtfahrbedingungen vorliegen, unter denen die energiespeichernde Kapazität des Schwungrades wesentlich für einen verringerten Brennstoffverbrauch ist. Das Umschalten der lastantreibenden Welle 26 von der Getriebeausgangswelle 22 zur Direktantriebswelle 30 kann asynchron erfolgen, d. h. mit Kupplungsschlupf der Schaltkupplung C3 und einem entsprechenden Energieverlust kleiner als dem, der durch den erhöhten Wirkungsgrad beim Betrieb des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 gewonnen wird. Das Bereichsschaltgetriebe 24 trägt somit wesentlich zur Flexibilität des Hybrid-Antriebs bei.

Zum Verständnis des in den F i g. 1 — 3 gezeigten Hybrid-Antriebs bei intermittierenden oder Stadtfahrbedingungen wird auf die 8 Diagramme der F i g. 4 Bezug genommen, in denen Kurven unterschiedlicher Parameter über die Zeit aufgetragen sind.

im Diagramm A der Fi g. 4 ist die Fahrgeschwindigkeit über die Zeit während eines normalen Stadtfahrzyklus graphisch dargestellt. Im Diagramm B ist die an die Antriebsräder zu liefernde Energie in Joules als Ordinate aufgetragen, um die Fahrzeugmasse gegen den Luft- und Rollwiderstand auf die Fahrgeschwindigkeit gemäß dem Diagramm A zu beschleunigen. Negative Werte auf der Kurve des Diagramms B stellen die Energie dar, die während der Verzögerung wiedergewinnbar ist.

Im Diagramm C ist die von der Antriebsmaschine aufzubringende Leistung in PS aufgetragen. Das Diagramm D zeigt die Energie in Joule, die vom Schwungrad und von Teilen, die mit diesem direkt umlaufen, abgegeben werden kann. Wie oben erwähnt worden ist, wird bei Wiederbeschleunigung des Fahrzeugs aus dem Stand zunächst Energie aus dieser Quelle verwendet, wobei die restliche Energie, die erforderlich ist, um die erforderliche Radenergie zu liefern, von der Antriebsmaschine zugeführt werden muß.

Die Kurven der Diagramme E und F illustrieren jeweils, ob die Antriebsmaschine aus- oder eingeschaltet ist, und deren Drehzahl im eingeschalteten Zustand. Die Schwungraddrehzahl wird in der Kurve des Diagramms G dargestellt und das Übersetzungsverhältnis zwischen der Ausgangs- und der Eingangswelle des stufenlos einstellbaren Getriebes ist in Kurve H des stufenlos einstellbaren Getriebes dargestellt

Die in F i g. 4 dargestellten Kurven wurden durch eine Computersimuiation eines Fahrzeugs f ^rrfiitielt Daraus ergibt sich ein geringerer Brennstoffverbrauch und ein geringeres Emissionsniveau insbesondere von NO_x, CO und HC. Obwohl die in der Praxis erzielbaren Ergebnisse schlechter als diese Ergebnisse sein werden aufgrund von Faktoren, die bei einer Computersimulation nicht in Rechnung gestellt werden können, ergeben auch die tatsächlich erzielbaren Ergebnisse eine erhebliche Verbesserung des Brennstoffverbrauchs.

Die Reibungskupplung 14 ist vollständig eingerückt, wenn die Antriebsmaschine 10 die Antriebsräder antreiben soll oder die Antriebsmaschine zum Bremsen mit herangezogen werden soll. Dadurch ist die Kurbelwelle 34 mit dem Schwungrad 16 und der Getriebeeingangswelle 18 des stufenlos einstellbaren Getriebes 20 verbunden. Wenn eine solche Verbindung vorliegt, läuft das Schwungrad 16 mit der gleichen Drehzahl wie die Kurbelwelle 34 um und wirkt in jeder Beziehung wie ein herkömmliches, auf der Kurbelwelle angeordnetes Schwungrad.

Ist die Reibungskupplung 14 nur teilweise eingerückt, so daß sie nur ein begrenztes Drehmoment überträgt, kann die Antriebsmaschine 10 mit abgeschalteter oder reduzierter Brennstoffzufuhr 36 und mit Drehzahlen, die wesentlich unterhalb der Schwungraddrehzahlen liegen, aber ausreichen, um die Kontinuität der Schmierung, der Zusatzantriebe und dergleichen aufrechtzuerhalten, umlaufen. Als »Leerlaufdrehzahl« soll die minimale Drehzahl verstanden werden, bei der die Antriebsmaschine 10 bei abgekuppelter Last den Betrieb allein mit Brennstoff aufrechterhält. »Durchdreh-Drehzahl« soll die Drehzahl bedeuten, bei der das Bremsmoment und die Reibungsverluste der Antriebsmaschine rninimal sind und bei der Zusatzeinrichtungen wie z. B. Kühlmitlei- und Schmiermittelpumpen, elektrische Ladesysteme für Speicherbatterien sowie servoangetriebene Zusatzeinrichtungen wie Servolenkung, Servobremsen und Klimaanlage angetrieben werden. Drehmomentverluste beim Durchdrehen der Antriebsmaschine 10, nämlich Bremsmoment und Reibungsverluste, nähern sich einem Minimum nahe der Leerlaufdrehzahl, nehmen aber weiter ab bei einer geringeren Durchdreh-Drehzahl. Da die Durchdreh-Drehzahl eine Funktion des durch die Reibungskupplung 14 übertragenen Drehmoments ist, kann die genaue Drehzahl, bei der die Antriebsmaschine durchdreht, durch Einstellung des Drukkes eingestellt werden, mit dem der Druckring 68 gegen die Kupplungsscheibe 64 angepreßt wird. Die Verluste eines solchen Durchdrehens der Antriebsmaschine 10 können durch Öffnen der Drossel 38 und weiterhin durch Schließen der nicht gezeigten Ventile herabgesetzt werden.

Wenn die Antriebsmaschine durch im Schwungrad gespeicherte Energie durchgedreht wird, kann das Ventil 40 für die Brennstoffzufuhr vollständig geschlossen oder auf einen teilweise geschlossenen Zustand eingestellt werden, so daß die Brennstoffzufuhr auf ein Niveau verringert wird, das geringer als dasjenige ist, das zur Aufrechterhaltung des Antriebs durch Brennstoffzufuhr allein erforderlich ist. Während eine maximale Energie- oder Brennstoffersparnis sich oft bei vollständig geschlossenem Ventil 40 ergibt, kann der Brennstoffverbrauch des Hybrid-Antriebs verbessert werden durch Brennstoffzufuhr auf reduzierten Niveaus unterhalb des zur Aufrechterhaltung der Leerlaufdrehzahlen erforderlichen Niveaus, aber ausreichend zur Aufrechterhaltung der Temperatur der Antriebsmaschine.

Bei voll ausgerückter Reibungskupplung 14 kann die Antriebsmaschine vollständig abgeschaltet werden, wenn ausreichend kinetische Energie im Schwungrad zum Zwecke des Wiederandrehens der Antriebsmaschine gespeichert ist. In diesem Fall ist der Hybrid-Antrieb mit einem gesonderten Zusatzantrieb versehen, der sich vom Schwungrad 16 zu den verschiedenen durch das Schwungrad während der Zeitabschnitte, in denen die Antriebsmaschine 10 nicht in Betrieb ist, anzutreibenden Zusatzeinrichtungen erstreckt

In F i g. 5 ist eine abgeänderte Ausführungsform des Hybrid-Antriebs schematisch dargestellt Diese Ausführungsform weist die gleichen Antriebsbestandteile auf, wie der Hybrid-Antrieb nach F i g. 1, ausgenommen, daß das Schwungrad 16' mit der Getriebeeingangswelle 18' in einem festen Übersetzungsverhältnis durch einen Kegelrädertrieb 132 verbunden ist und so ausgelegt ist, daß es größere Beträge kinetischer Energie speichern kann

als das Schwungrad 16 gemäß Fig. 1. Das Obersetzungsverhältnis des Kegelrädergetriebes 132 wird so ausgelegt daß das S.-Jrwungrad mit einer größeren Drehzahl als die Getriebeeingangswelle 18' umläuft Das Schwungrad 16' ist in einem evakuierten Schwungradgehäuse 134 angeordnet um Luftreibungsverluste weitgehend auszuschließen. Die Antriebsmaschine 10' des in Fig.5 gezeigten Hybrid-Antriebs arbeitet mit konstanter Betriebsdrehzahl, wobei eine Änderung der Leistung und des Drehmomentes durch Änderung der eingespritzten Brennstoffmenge erreicht wird. Das Bereichsschaltgetriebe 24' kann gegenüber dem des Hybrid-Antriebs gemäß F i g. 1 bezüglich des Übersetzungsverhältnisses abgeändert sein. Der Hybrid-Antrieb gemäß der F i g. 5 soll in großen Fahrzeugen wie Bussen oder Lastwagen, in denen das Verhältnis Leistung zu Gewicht klein ist relativ zu Personenfahrzeugen zum Beispiel, bei denen hohe Beschleunigungen gefordert werden, eingebaut werden.

Bei dem Hybrid-Antrieb gemäß F i g. 5 liegt die Drehzahl des Schwungrades über der konstanten Betriebsdrehzahl der Antriebsmaschine 10'. Die Reibungskupplung 14' des Hybrid-Antriebs der Fig.5 wirkt wie beschrieben, um die volle Leistung der Antriebsmaschine auf die Antriebsräder zu übertragen. Nach dem Andrehen liefert die Antriebsmaschine 10' daher so lange kinetische Energie an das Schwungrad, bis die Drehzahl des Schwungrades 16' die gleiche wie die konstante Betriebsdrehzahi der Antriebswelle 12 der Antriebsmaschine ist Die Antriebsräder werden nach dem Schalten des Bereichsschaltgetriebes 24' und durch Einstellung des stufenlos einstellbaren Getriebes 20' beschleunigt

Bei Lastverzögerung wird das Schwungrad 16' mit Drehzahlen angetrieben, die wesentlich über der konstanten Betriebsdrehzahl der Antriebsmaschine liegen. Dies wird durch Herunterschalten des stufenlos einstellbaren Getriebes 20' erreicht Während einer nachfolgenden Beschleunigung der Last, vorausgesetzt, daß das Schwungrad 16' mit maximalen Drehzahlen von z. B. dem zwei- bis dreifachen der Betriebsdrehzahl der Antrjebc"'~i'_c i2' der Antriebsmaschine umläuft, kann die im Schwungrad gespeicherte kinetische Energie zur Last zur Antriebsmaschine oder zu beiden in einer Weise geleitet werden, die mit der im Zusammenhang mit der Ausführungsform nach F i g. 1 beschriebenen Art und Weise vergleichbar ist. Aufgrund der Relativdrehzahl von Antriebsmaschine und Schwungrad wird jedoch die von der Antriebsmaschine abgegebene Energie nicht zum Schwungrad 16' geleitet und durch dieses gespeichert werden. Von der Antriebsmaschine abgegebene Energie wird natürlich minimale Schwungraddrehzahlen aufrechterhalten durch Zufuhr einer ausreichenden Energiemenge zur Überwindung von Reibungsverlusten und anderen Verlusten, die die Drehzahl der Schwungraddrehung verringern. In ieder anderen Beziehung ist die Betriebsweise der Ausführungsform der F i g. 5 die gleiche wie die in bezug auf F i g. 1 beschriebene Betriebsweise.

In F i g. 6 ist der Hybrid-Antrieb in einen Antriebsblock eingebaut, wobei die Antriebsmaschinenachse im wesentlichen parallel zu der Achse der lastantreibenden Welle oder der Wellen ist. Solche Antriebsblöcke sind besonders für den Frontantrieb von Fahrzeugen geeignet Die in F i g. 6 gezeigte Antriebsmaschine 210 weist eine Antriebswelle 212 auf, die, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen, eine direkte Verlängerung der Kurbelwelle ohne konventionelles Kurbelwellenschwungrad ist. Wie bei der Ausführungsform nach den F i g. 1 und 2 trägt die Antriebswelle 212 eine leichtgewichtige Kupplungsscheibe 264 zum lösbaren Kupplungseingriff mit Kupplungsbestandteilen, die direkt von einem Schwungrad 216 getragen werden. Bei dieser Ausführungsform ist das Schwungrad 216 durch Lager 217 und 219 in einem Gehäuseteil 221 und auf einer Verlängerung 223 der Antriebswelle 212 gelagert Das Schwungrad 216 ist mit der Getriebeeingangswelle 218 des stufenlos einstellbaren Getriebes 220 antriebsverbunden. Bei dieser Ausführungsform erfolgt die Antriebsverbindung durch ein Zahnrädervorgelege mit einem Antriebszahnrad 225, das vom Schwungrad getragen wird, einem Zwischenzahnrad 227 und einem angetriebenen Zahnrad 229, das auf der Getriebeeingangswelle 218 befestigt ist Die Getriebeausgangswelle 222 des stufenlos einstellbaren Getriebes 220 ist durch ein Zahnrad 23Ϊ direkt mit dem Eingangszahnrad eines Achsgetriebes 233 verbunden, von welchem sich ein Paar von Achswellen 226 zu den Antriebsrädern 228 erstrecken.

Das Zwischenzahnrad 227 ist über eine Zwischenradwelle 235 direkt mit Zusatzeinrichtungen 237 wie dem Generator, der Benzinpumpe, Ölpumpe, Klimaanlage, Servolenkungseinhelt und Servobremseinheit verbunden, wobei alle oiese Einrichtungen normalerweise von der Antriebsmaschine 210 angetrieben werden. Durch die Anordnung des Zusatzantriebs im Zahnrädervorgelege zwischen dem Schwungrad 216 und der Getriebeeingangswelle 218 des stufenlos einstellbaren Getriebes ist ein Antrieb der Zusatzeinrichtungen durch das Schwungrad 216 möglich, wobei das Schwungrad vollständig außer Eingriff mit der Kupplungsscheibe 264 ist und die Antriebsmaschine 210 vollständig abgeschaltet sein kann.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hybrid-Antrieb mit einer Antriebsmaschine, einem stufenlos einstellbaren Getriebe und einem energiespeichernden Schwungrad zum Antrieb einer Trägheitslast, insbesondere eines Fahrzeuges, wobei die Trägheitslast allein durch das Schwungrad antreibbar ist, wenn die Antriebsmaschine abgekuppelt ist, und wobei die bei Abbremsung der Trägheitslast frei werdende kinetische Energie durch Erhöhung der Drehzahl des Schwungrads über das stufenlos einstellbare Getriebe in diesem gespeichert wird, und mit einer Einrichtung zum Steuern von Antriebsmaschine, stufenlos einstellbarem Getriebe und Schwungrad, dadurch gekennzeichnet, daß das energiespeichernde Schwungrad (16, 16', 216) gleichzeitig das Kurbelwellenschwungrad ist

2. Hybrid-Antrieb nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet daß das Schwungrad (16) mit der Eingangswelle (18) des stufenlos einstellbaren Getriebes verbunden ist.

3. Hybrid-Antrieb nach Anspruch 1, mit einem zusätzlichen Antriebszug, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzliche Antriebszug (235), der zwischen dem Schwungrad (216) und der Eingangswelle (218) des stufenlos einstellbaren Getriebes angeordnet ist, zum Betrieb von Zusatzeinrichtungen vorgesehen ist.

4. Hybrid-Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (16) mit einem Anlaßkörper (82) des stufenlcs einstellbaren Getriebes (20) drehfest verbunden ist, der im Eingangs- und Ausgangsbereich des Getriebes gelagert ist und das Schwungrad und die Eingangswelle (18) trägt.