DE102004033039A1 - Hybrid drive for vehicle with flywheel for energy storage compensates centrifugal force in turn by continuously adjusting electronically controlled inclination of flywheel axis of via steering angle - Google Patents

Hybrid drive for vehicle with flywheel for energy storage compensates centrifugal force in turn by continuously adjusting electronically controlled inclination of flywheel axis of via steering angle Download PDF

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Abstract

The drive has an internal combustion engine (M) and a flywheel for energy storage that can drive, brake and stabilize the vehicle in a turn. The internal combustion engine with starter/generator drives the drive wheels via a clutch (K1) and gearbox (G1) with a variable ratio and the flywheel is connected to the drive wheels via a clutch and two gearboxes (G1,G2) and can be connected to the engine via a gearbox and a clutch (K2) with a torque converter (K3). The centrifugal force in a turn can be compensated by continuously adjusting the electronically controlled inclination of the axis of the flywheel via the steering angle.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb, der neben dem Verbrennungsmotor ein Schwungrad als Energiespeicher besitzt, welches antreiben, bremsen und das Fahrzeug in der Kurve stabilisieren kann.The The invention relates to a hybrid drive, in addition to the internal combustion engine a flywheel has energy storage, which drive, brake and stabilize the vehicle in the turn.

Es ist bekannt zur Kraftstoff-Einsparung den Verbrennungsmotor im Start-Stop-Betrieb zu betreiben. Der Verbrennungsmotor wird beim Halten an der Ampel ausgeschaltet und beim erneuten Gasgeben automatisch gestartet. Golf Ecomatic von VW, YARIS und PRIUS von Toyota.It is known for fuel-saving the engine in start-stop operation to operate. The internal combustion engine becomes while stopping at the traffic light switched off and automatically started when re-accelerating. Golf Ecomatic from VW, YARIS and PRIUS from Toyota.

Es ist bekannt zur Kraftstoff-Einsparung die Bremsenergie eines Fahrzeugs mit einem Elektrogenerator in eine Batterie zu laden und diese Energie zum Anfahren, Fahren mit einem Elektromotor wieder zu verwenden. PRIUS von Toyota, Civic IMA von Honda.It is known to save fuel, the braking energy of a vehicle with an electric generator in a battery to charge and this energy for Starting to use driving with an electric motor again. PRIUS from Toyota, Civic IMA from Honda.

Es ist bekannt einen Verbrennungsmotor im Puls-Pausen-Betrieb zu verwenden. Wobei kurzzeitig der Verbrennungsmotor antreibt und über den Elektrogenerator die Batterie lädt, sobald diese leer ist (Puls) und nach der Aufladung der Batterie der Verbrennungsmotor abgeschaltet wird (Pause) und der Antrieb danach aus der Batterie durch einen Elektromotor vorgenommen wird. PRIUS von Toyota, Civic IMA von Honda.It It is known to use an internal combustion engine in the pulse-pause mode. Whereby the internal combustion engine drives for a short time and via the electric generator the battery is charging, as soon as it is empty (pulse) and after charging the battery the internal combustion engine is switched off (pause) and the drive is then made from the battery by an electric motor. Toyota PRIUS, Honda Civic IMA.

Alle diese beschriebenen Maßnahmen zur Kraftstoff-Einsparung werden im PRIUS von Toyota, dem Civic IMA von Honda eingesetzt. Dabei werden die Betriebsarten, Start-Stop-Betrieb, Wiedergewinnung der Bremsenergie, Fahren mit Elektromotor im Puls-Pausen-Betrieb des Verbrennungsmotors, Fahren nur mit dem Verbrennungsmotor und den Antrieb durch Verbrennungsmotor plus Elektromotor gleichzeitig, durch den gewählten Betriebsmode oder automatisch vom Computer umgeschaltet. Der Computer entscheidet automatisch über eine Leistungs-Steuerelektronik, welche Betriebsart infolge der Batterieladung, der Gasbetätigung, dem Tempomat und dem Bremsen zu wählen ist.All these measures described to save fuel, Toyota's PRIUS, the Civic IMA used by Honda. The operating modes, start-stop operation, Recovery of braking energy, driving with electric motor in the pulse-pause operation of the Internal combustion engine, driving only with the internal combustion engine and the Drive by internal combustion engine plus electric motor at the same time, through the chosen Operating mode or automatically switched by the computer. The computer decides automatically over a power control electronics, which operating mode as a result of Battery charge, the gas actuation, the cruise control and braking is to choose.

Es ist bekannt ein Navigationssystem einzusetzen um die Straßenverhältnisse, die Steigungen, die Kurven, die Ampeln, den Verkehr vorausschauend zu erkennen.It is known to use a navigation system to the road conditions, gradients, curves, traffic lights, anticipating traffic to recognize.

Es ist bekannt die Zentrifugalkraft der Kurve durch die Neigung des Fahrzeugs zu kompensieren, DE 199 21226.0 .It is known to compensate for the centrifugal force of the curve by the inclination of the vehicle DE 199 21226.0 ,

Diese hybride Antriebstechnik mit Verbrennungsmotor und Elektro-Generator-Motor erfordert eine aufwendige, kostenintensive Steuerungstechnik, welche in Drittweltländern nur in speziellen Fachwerkstätten repariert werden kann.These hybrid drive technology with internal combustion engine and electric generator motor requires a complex, cost-intensive control technology, which in third world countries only in specialized workshops can be repaired.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde diese Kraftstoff-Einsparung mit einem hybriden Antrieb zu realisieren, welcher ein mechanisches, leicht reparierbares Schwungrad als Energiespeicher verwendet, das auf eine komplizierte Leistungselektronik zur Steuerung verzichten kann.Of the Invention is the object of this fuel economy with a hybrid drive, which is a mechanical, easily repairable flywheel used as energy storage, the to dispense with a complicated power electronics for control can.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verbrennungsmotor mit Anlasser-Lichtmaschine M über die Kupplung K1 und das Getriebe mit der variablen Übersetzung V1 das/die Antriebsrad/räder R über das Getriebe G1 antreibt und das Schwungrad S über das Getriebe G2, die Kupplung K2 und das Getriebe mit variabler Übersetzung V2 ebenfalls über das Getriebe G1 mit dem/den Antriebsrad/rädern R verbunden ist, wobei das Schwungrad S zusätzlich über das Getriebe G2 und die Kupplung mit Drehmomentwandler K3 mit dem Verbrennungsmotor M verbunden sein kann und die Steuerung der verschiedenen Betriebsmode durch das Einschalten des Verbrennungsmotors M mit dem Anlaßschalter A und Ausschalten des Verbrennungsmotors M mit der Zündunterbrechung Z, den Kupplungen K1, K2, K3, der Verstellung der Übersetzung der variablen Getriebe V1, V2 entsprechend der Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad/räder D2 und vom Schwungrad D3 mit dem Computer C durch das Bremspedal B, das Gaspedal G, den Tempomat T und die Betriebsmodewahl W gesteuert wird, wobei die Zentrifugalkraft in der Kurve durch die stetige Verstellung der elektronisch kontrollierten Neigung der Achse des Schwungrads S mit dessen Drehzahl D3, dem Lenkwinkel L und der Geschwindigkeit des Drehzahlgebers D2 des Antriebsrads R kompensiert sein kann.These Task is inventively characterized solved, that the Internal combustion engine with starter alternator M via the clutch K1 and the transmission with the variable translation V1 the drive wheel (s) Over the transmission G1 drives and the flywheel S via the transmission G2, the clutch K2 and the transmission with variable ratio V2 also over the Transmission G1 is connected to the / the drive wheel / wheels R, wherein the flywheel S in addition to the Transmission G2 and the clutch with torque converter K3 with the internal combustion engine M can be connected and the control of the various operating modes by switching on the internal combustion engine M with the starter switch A and off the internal combustion engine M with the ignition interruption Z, the clutches K1, K2, K3, the adjustment of the translation of variable transmission V1, V2 according to the speeds of the speed sensor of internal combustion engine D1, of driving wheels / wheels D2 and of flywheel D3 with the computer C by the brake pedal B, the accelerator pedal G, the cruise control T and the operating mode selection W is controlled, the centrifugal force in the curve by the constant adjustment of the electronically controlled Inclination of the axis of the flywheel S with its speed D3, the Steering angle L and the speed of the speed sensor D2 of the drive wheel R can be compensated.

Diese Aufgabe wird erfindungegemäß vereinfacht, indem der Verbrennungsmotor mit Anlasser-Lichtmaschine M über die Kupplung K4 und das Getriebe mit der variablen Übersetzung V3 das/die Antriebsrad/räder R über das Getriebe G1 antreibt und das Schwungrad S über das Getriebe G2, die Kupplung mit Drehmomentwandler K5 und das Getriebe mit variabler Übersetzung V3 ebenfalls über das Getriebe G1 mit dem/den Antriebsrad/rädern R verbunden ist und die Steuerung der verschiedenen Betriebsmode durch das Einschalten des Verbrennungsmotors M mit dem Anlaßschalter A und das Ausschalten des Verbrennungsmotors M mit der Zündunterbrechung Z, den Kupplungen K4, K5, der Verstellung der Übersetzung des variablen Getriebes V3 entsprechend der Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad D2, von Schwungrad D3 mit dem Computer C durch das Bremspedal B, das Gaspedal G, den Tempomat T und die Betriebsmodewahl W gesteuert wird, wobei die Zentrifugalkraft in der Kurve durch die stetige Verstellung der elektronisch kontrollierten Neigung der Achse des Schwungrads S mit dessen Drehzahl D3, dem Lenkwinkel L und der Geschwindigkeit des Drehzahlgebers D2 des Antriebsrads R kompensiert sein kann.This object is erfindungegemäß simplified by the internal combustion engine with starter alternator M via the clutch K4 and the transmission with the variable ratio V3 drives the / the drive wheel / wheels R via the transmission G1 and the flywheel S via the transmission G2, the clutch with Torque converter K5 and the transmission with variable ratio V3 is also connected via the transmission G1 with the / the drive wheels / R and the control of the various operating modes by turning on the engine M with the starter switch A and turning off the engine M with the ignition Z , the clutches K4, K5, the adjustment of the ratio of the variable transmission V3 according to the rotational speeds of the speed sensor of the internal combustion engine D1, of the drive wheel D2, of Flywheel D3 is controlled with the computer C by the brake pedal B, the accelerator pedal G, the cruise control T and the operating mode selection W, wherein the centrifugal force in the curve by the constant adjustment of the electronically controlled inclination of the axis of the flywheel S with its speed D3, the Steering angle L and the speed of the speed sensor D2 of the drive wheel R can be compensated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenOne embodiment The invention is illustrated in the drawing and will be described below described in more detail. Show it

1 Antrieb mit Verbrennungsmotor und, oder Schwungrad mit zwei variablen Getrieben. 1 Drive with combustion engine and / or flywheel with two variable transmissions.

2 Lagerung des Schwungrads im Fahrzeug. 2 Storage of the flywheel in the vehicle.

3 Antrieb mit Verbrennungsmotor oder Schwungrad mit einem variablen Getriebe. 3 Drive with internal combustion engine or flywheel with a variable transmission.

Die 1 zeigt einen Hybridantrieb, bestehend aus einem Verbrennungsmotor M mit elektrischer Anlasser-Lichtmaschine, einem Getriebe mit variabler Übersetzung V1, dem Getriebe G1 und dem Antriebsrad R Die dabei übliche Fliehkraftkupplung wurde durch eine elektrisch schaltbare Kupplung K1 ersetzt. Dieser Antrieb entspricht dem eines Motorrollers, nur daß die Verstellung der Übersetzung des variablen Getriebes V1 nicht Drehmoment abhängig durch eine Feder erfolgt, sondern vom Computer C elektrisch verstellt wird. Der zweite Antrieb ist ein Schwungrad S, der über das Getriebe G2, die Kupplung K2, das Getriebe mit variabler Übersetzung V2, das Getriebe G1, das Antriebsrad R antreibt. Das Getriebe G1 kann ein Schaltgetriebe mit verschiedenen Übersetzungen sein. Auch die Übersetzung des variablen Getriebes V2 wird vom Computer C gesteuert. Beide Antriebe haben denselben Aufbau und im Computer C dieselbe Steuerung. Das Schwungrad läuft über das Getriebe G2 mit höherer Drehzahl als der Verbrennungsmotor M, weil die gespeicherte Energie m·v2/2 im Schwungrad S mit dem Quadrat der Drehzahl steigt. Das Schwungrad S kann über die Kupplung mit Drehmomentwandler K3 direkt vom Verbrennungsmotor M auf Nenndrehzahl gebracht werden. Der Drehmomentwandler K3 ermöglicht, daß der Verbrennungsmotor M auch bei geringer Drehzahl des Schwungrads S seine günstigste Drehzahl erreicht.The 1 shows a hybrid drive consisting of an internal combustion engine M with electric starter alternator, a transmission with variable ratio V1, the transmission G1 and the drive wheel R The usual centrifugal clutch was replaced by an electrically switchable clutch K1. This drive corresponds to that of a scooter, except that the adjustment of the ratio of the variable transmission V1 is not torque dependent by a spring, but is electrically adjusted by the computer C. The second drive is a flywheel S which drives via the transmission G2, the clutch K2, the variable ratio transmission V2, the transmission G1, the drive wheel R. The transmission G1 may be a manual transmission with various ratios. The translation of the variable transmission V2 is controlled by the computer C. Both drives have the same structure and the same control in computer C. The flywheel runs via the gear G2 at a higher speed than the engine M, because the energy stored m * v 2/2 increases in the flywheel S with the square of the speed. The flywheel S can be brought via the clutch with torque converter K3 directly from the engine M to rated speed. The torque converter K3 allows the internal combustion engine M reaches its lowest speed even at low speed of the flywheel S.

Der Hybridantrieb wird vom Computer C mit den Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad D2, von Schwungrad D3 mit dem Bremspedal B, dem Gaspedal G, dem Tempomat T und der Betriebsmodewahl W gesteuert. Dabei werden folgende Betriebsarten unterschieden:
Start-Stop-Betrieb,
Wiedergewinnung der Bremsenergie,
Fahren nur mit Verbrennungsmotor,
Puls-Pausen-Betrieb des Verbrennungsmotors,
Laden des Energiespeichers des Schwungrads,
Beschleunigen, Fahren mit Verbrennungsmotor plus Schwungrad,
Kompensation der Zentrifugalkraft durch Neigung des Schwungrad.The hybrid drive is controlled by the computer C with the rotational speeds of the engine speed sensor D1, the drive wheel D2, the flywheel D3 with the brake pedal B, the accelerator pedal G, the cruise control T and the operating mode selection W. The following operating modes are distinguished:
Start-stop operation,
Recovery of braking energy,
Driving only with combustion engine,
Pulse-pause operation of the internal combustion engine,
Charging the energy storage of the flywheel,
Acceleration, driving with internal combustion engine plus flywheel,
Compensation of centrifugal force by tilting the flywheel.

Die beiden Übersetzungen der variablen Getriebe V1, V2 werden in gleicher Weise vom Computer C gesteuert, nur daß die Randbedingungen dem augenblicklichen Betriebsmode angepaßt sind. Der Drehmomentwandler K3 wird so gesteuert, daß der Verbrennungsmotor M auch bei geringer Drehzahl des Schwungrads S nicht abgewürgt wird und in seinem günstigsten Betriebsbereich arbeiten kann. Die Achse des Schwungrads S wird nur in der Kurve bei Kompensation der Zentrifugalkraft festgehalten und geneigt, sonst stabilisiert sie sich in ihrer Führung von selbst.The both translations the variable transmission V1, V2 are in the same way from the computer C controlled, only that the Boundary conditions are adapted to the current operating mode. The torque converter K3 is controlled so that the engine M also at low speed of the flywheel S is not strangled and in its most favorable Operating range can work. The axis of the flywheel S is held only in the curve with compensation of the centrifugal force and inclined, otherwise she stabilizes herself in her leadership.

Beim Start-Stop-Betrieb wird der Verbrennungsmotor M z.B. durch völliges Gaswegnehmen des Gaspedals G oder Antippen, Betätigen des Bremspedals B über die Zündunterbrechung Z ausgeschaltet und beim erneuten Gasgeben G mit dem Anlaßschalter A wieder gestartet. Der Motor wird so sofort ausgeschaltet, wenn sein Antrieb nicht erforderlich ist.At the Start-stop operation is the internal combustion engine M, for. by completely removing the gas Accelerator G or touch, press of the brake pedal B over the ignition break Z off and on re-accelerating G with the starter switch A started again. The engine is switched off immediately when his drive is not required.

Bei der Wiedergewinnung der Bremsenergie wird durch die Beschleunigung des Schwungrads S das Fahrzeug gebremst, die Energie im Schwungrad S gespeichert. Dazu muß die Übersetzung des freilaufenden, variablen Getriebes V2 beim Fahren, Kupplung K1 Ein, K2, K3 Aus oder Rollen, Kupplung K1, K2, K3 Aus des Fahrzeugs durch den Computer C immer so eingestellt sein, daß beim leichten Betätigen des Bremspedals B das Fahrzeug mit der Kupplung K2 Ein, K1, K3 Aus sanft gebremst wird. Wird das Bremspedal B stärker betätigt, so wird die Übersetzung des variablen Getriebes V2 vom Computer C so verändert, daß eine stärkere Bremswirkung durch das Schwungrad S eintritt. Bei einer sehr starken Bremsung werden zusätzlich die hydraulischen Bremsen der Räder betätigt.at the recovery of braking energy is due to the acceleration of the flywheel S braked the vehicle, the energy in the flywheel S saved. This requires the translation of freewheeling, variable transmission V2 when driving, clutch K1 on, K2, K3 off or on, clutch K1, K2, K3 out of the vehicle by the computer C always be set so that the light Actuate of the brake pedal B, the vehicle with the clutch K2 A, K1, K3 Off gently braked. If the brake pedal B is pressed harder, so the translation of the variable transmission V2 from the computer C changed so that a stronger braking effect by the Flywheel S enters. In a very strong braking in addition to the hydraulic braking of the wheels actuated.

Das Fahren nur mit Verbrennungsmotor M kann mit der Betriebsmodewahl W eingeschaltet werden. Sie ergibt sich bei hoher Geschwindigkeit und längerer bergauf Fahrt von selbst. Beim Bremsen kann die Bremsenergie im Schwungrad S gespeichert werden.The Driving only with internal combustion engine M can with the operating mode choice W are turned on. It results at high speed and longer uphill drive by itself. When braking, the braking energy in the Flywheel S are stored.

Beim Puls-Pausen-Betrieb treibt der Verbrennungsmotor M das Antriebsrad R und das Schwungrad S an (Puls). Dabei sind die Kupplung K1 und die Kupplung mit Drehmomemtwandler K3 Ein geschaltet, die Kupplung K2 Aus geschaltet. Die Übersetzungen der variablen Getriebe V1, V2 sind vom Computer C so eingestellt, daß der Antrieb mit dem variablen Getriebe V1 bei Sollgeschwindigkeit mit dem Tempomat T erfolgt und ein Bremsen mit dem freilaufenden, variablen Getriebe V2 jederzeit mit dem Schwungrad S möglich ist. Hat das Schwungrad S seine Solldrehzahl erreicht, so ist der Energiespeicher geladen, der Verbrennungsmotor M wird durch Zündunterbrechung Z mit den Kupplungen K1, K2, K3 Aus geschaltet. Sobald der Computer C die Übersetzung des variablen Getriebes V2 zum Antrieb durch das Schwungrad S eingestellt hat, bisher war das variable Getriebe V2 zum Bremsen programmiert, wird die Kupplung K2 Ein, K1, K3 bleibt Aus geschaltet und das Antriebsrad R angetrieben, (Pause). Dabei hält das Schwungrad S das Fahrzeug auf der Sollgeschwindigkeit des Tempomat T. Das Schwungrad gleicht dabei die Rollverluste des Fahrzeugs aus. Unterschreitet das Schwungrad S eine bestimmte Mindestdrehzahl, so startet der Verbrennungsmotor M mit dem Anlaßschalter A erneut, siehe oben (Puls).During pulse-pause operation, the engine M drives the drive wheel R and the Flywheel S on (pulse). The clutch K1 and the clutch with torque converter K3 are switched on, the clutch K2 off. The translations of the variable transmission V1, V2 are set by the computer C so that the drive with the variable transmission V1 at target speed with the cruise control T and braking with the free-wheeling, variable transmission V2 at any time with the flywheel S is possible. If the flywheel S has reached its setpoint speed, then the energy store is charged, the internal combustion engine M is switched off by ignition interruption Z with the clutches K1, K2, K3. Once the computer C has set the translation of the variable transmission V2 to drive through the flywheel S, previously was the variable transmission V2 programmed for braking, the clutch K2 Ein, K1, K3 remains switched off and the drive wheel R driven, (Pause) , The flywheel S keeps the vehicle at the target speed of the cruise control T. The flywheel compensates for the rolling losses of the vehicle. If the flywheel S falls below a certain minimum speed, the internal combustion engine M starts again with the starter switch A, see above (pulse).

Das Laden des Energiespeichers des Schwungrads S erfolgt immer dann, wenn für den nächsten Betrieb des Fahrzeugs ein geladener Energiespeicher erforderlich ist. Dies kann vorausschauend durch ein Navigationssystem erfolgen, welches Steigungen, Kurven, Ampeln und den Fahrstil des Fahrers berücksichtigt. Der Verbrennungsmotor M lädt den Energiespeicher des Schwungrads S über die Kupplung mit Drehmomentwandler K3. Damit die Drehzahl des Verbrennungsmotors M beim Beschleunigen des langsam drehenden Schwungrads S nicht zu stark gedrosselt wird, ist ein Drehmomentwandler K3 erforderlich.The Charging the energy storage of the flywheel S is always then if for the next Operation of the vehicle requires a charged energy storage is. This can be done proactively by a navigation system, which slopes, curves, traffic lights and driving style of the driver considered. The internal combustion engine M is charging the energy storage of the flywheel S via the clutch with torque converter K3. So that the speed of the internal combustion engine M during acceleration of the slowly rotating flywheel S is not throttled too much, a torque converter K3 is required.

Beim Beschleunigen, Fahren mit dem Verbrennungsmotor M plus dem Schwungrad S wird dem Fahrzeug für kurze Zeit die maximale Leistung zur Verfügung gestellt. Dabei sind die Kupplungen K1, K2 Ein, K3 Aus geschaltet. Die Übersetzungen der beiden variablen Getriebe V1, V2 sind vom Computer C so eingestellt, daß Verbrennungsmotor M und Schwungrad S jeweils ihren prozentualen Anteil des Drehmoments zum Antriebsrad R leiten.At the Accelerating, driving with the internal combustion engine M plus the flywheel S is the vehicle for short time the maximum power provided. Here are the Couplings K1, K2 on, K3 off. The translations of the two variables Gear V1, V2 are set by the computer C, that internal combustion engine M and flywheel S each have their percentage of torque lead to the drive wheel R.

Die Lagerung des Schwungrads S zeigt 2a. Die Achse des Schwungrads S steht senkrecht zur Fahrbahn und wird um das Getriebe G2 nach beiden Seiten im Fahrzeug geneigt. Das Schwungrad S beeinflusst so die Lenkung, die Wankbewegung und die Neigung des Fahrzeugs nicht. Der Antrieb des Schwungrads S wird so symmetrisch zur Achse des Schwungrads S vorgenommen, daß die Kräfte von Antreiben und Bremsen die Achse nicht beeinflussen, 2b. Das Gehäuse X in dem das Schwungrad S mit hoher Drehzahl dreht kann zur geringeren Reibung vom Unterdruck des Verbrennungsmotors M evakuiert sein. Die Achse des Schwungrads S wird oben seitlich im Fahrzeug geführt und nur dann festgehalten und geneigt, wenn in der Kurve eine Kompensationn der Zentrifugalkraft durch die Verstellgeschwindigkeit U der Achse des Schwungrad S vorgenommen wird. Der Computer C bestimmt die Verstellgeschwindigkeit U aus der Drehzahl des Schwungrads S mit dem Drehzahlgeber D3, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit dem Drehzahlgeber D2 des Antriebsrads R und dem Lenkwinkel L. Wird die Zentrifugalkraft der Kurve durch eine Neigung des Fahrzeugs z.B. 30° und zusätzlich durch die Neigung der Achse des Schwungrads S kompensiert, so kann das Schwungrad S nur zuletzt kompensieren. Dabei werden die
Zentrifugalkräfte bis g·(tg 30° + Schwungrad) kompensiert,
ein Kippen tritt ab g·(tg 30° + statisch + Schwungrad) ein.The storage of the flywheel S shows 2a , The axis of the flywheel S is perpendicular to the road and is inclined to the transmission G2 to both sides in the vehicle. The flywheel S thus does not affect the steering, the rolling motion and the inclination of the vehicle. The drive of the flywheel S is made so symmetrical to the axis of the flywheel S, that the forces of driving and braking do not affect the axis, 2 B , The housing X in which the flywheel S rotates at high speed can be evacuated for less friction from the negative pressure of the engine M. The axis of the flywheel S is guided above the side of the vehicle and only then held and inclined when compensation in the curve of the centrifugal force by the adjustment speed U of the axis of the flywheel S is made. The computer C determines the adjustment speed U from the speed of the flywheel S with the speed sensor D3, the speed of the vehicle with the speed sensor D2 of the drive wheel R and the steering angle L. The centrifugal force of the curve by an inclination of the vehicle, for example, 30 ° and additionally by the inclination of the axis of the flywheel S compensated so the flywheel S can compensate only last. Here are the
Centrifugal forces up to g · (tg 30 ° + flywheel) compensated,
tilting occurs from g · (tg 30 ° + static + flywheel).

3 zeigt den vereinfachten Hybridantrieb, welcher nur ein einziges Getriebe mit variabler Übersetzung V3 benötigt. Der Verbrennungsmotor mit Anlasser-Lichtmaschine M treibt über die Kupplung K4 und das Getriebe mit der variablen Übersetzung V3 das Antriebsrad R über das Getriebe G1 an. Das Schwungrad S ist über das Getriebe G2, die Kupplung mit Drehmomentwandler K5, das Getriebe mit variabler Übersetzung V3 mit dem Antriebsrad R über das Getriebe G1 verbunden. Nachdem nur ein Getriebe mit variabler Übersetzung V3 vorhanden ist kann entweder der Verbrennungsmotor M oder das Schwungrad S das Antriebsrad R antreiben. Beim Laden des Energiespeichers des Schwungrads S sind die Kupplung K4 und die Kupplung mit dem Drehmomentwandler K5 eingeschaltet. 3 shows the simplified hybrid drive, which requires only a single transmission with variable ratio V3. The internal combustion engine with a starter-generator M drives the drive wheel R via the clutch G4 and the transmission with the variable ratio V3 via the transmission G1. The flywheel S is connected via the transmission G2, the clutch with torque converter K5, the transmission with variable ratio V3 to the drive wheel R via the transmission G1. After only one transmission with variable ratio V3 is present, either the engine M or the flywheel S can drive the drive wheel R. When charging the energy storage of the flywheel S, the clutch K4 and the clutch with the torque converter K5 are turned on.

Die Steuerung des Hybridantriebs erfolgt gleich wie in 1. Der Computer C erfaßt die Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad D2, von Schwungrad D3 und steuert mit dem Bremspedal B, dem Gaspedal G, dem Tempomat T und der Betriebsmodewahl W das Fahrzeug. Da nur ein einziges variables Getriebe V3 vorhanden ist, entsteht beim Übergang vom Fahren zum Bremsen und Bremsen zum Fahren eine kleine Verzögerungszeit, in der die Übersetzung des variablen Getriebes V3 entsprechend angepaßt wird.The control of the hybrid drive is the same as in 1 , The computer C detects the rotational speeds of the engine speed sensor D1, the drive wheel D2, flywheel D3, and controls the vehicle with the brake pedal B, the accelerator pedal G, the cruise control T, and the mode dial W. Since only a single variable transmission V3 is present, arises during the transition from driving to braking and braking for driving a small delay time in which the ratio of the variable transmission V3 is adjusted accordingly.

Mit der Erfindung können preisgünstige Fahrzeuge hergestellt werden, welche hinsichtlich der Kraftstoff-Einsparung kaum übertroffen werden können. Die Leistungselektronik elektrisch betriebener Hybridfahrzeuge entfällt. Die Verstellung der Übersetzung der variablen Getriebe erfordert keine große Leistung. Dies gilt insbesondere für leichte Stadtfahrzeuge für ein bis 2 Personen und häufigem Stop und Go. Ein Fahrzeug mit ca. 100 kg Leergewicht speichert bei einem Schwungrad von 20 kg Gewicht mit 30 cm Durchmesser und 18000 Umdrehungen pro Minute immerhin eine Energie von 1000 KWsec. Bei einer Geschwindigkeit von 108 km/h kann das Schwungrad im Puls-Pausen-Betrieb bis zu 80 Sekunden lang einen Fahrwiderstand von 10 KW überwinden. Das Schwungrad kann auf der Autobahn 2 km, in der Stadt 5 km lang ganz alleine, geräuschlos, ohne Abgase, antreiben. An der Ampel oder sonstwo kann gut 10 Sekunden lang mit 40 KW beschleunigt werden. Sind das nicht die Werte eines Motorrads? Dieser Hybridantrieb ist äußerst sparsam und trotzdem kostengünstig herstellbar. Im Bedarfsfalle verfügt er über enorme Leistungsreserven, was eine große Beschleunigung erlaubt. Wenn das nicht überzeugt! Dieser Hybridantrieb ist auch für schwerere Fahrzeuge geeignet. Dabei wird zweckmäßiger Weise die Drehzahl des Schwungrads erhöht.With the invention, low-cost vehicles can be produced, which can hardly be exceeded in terms of fuel economy. The power electronics of electrically powered hybrid vehicles deleted. The adjustment of the ratio of the variable transmission does not require much power. This is especially true for light city vehicles for one to two people and frequent stop and go. A vehicle with about 100 kg empty space With a flywheel of 20 kg weight with 30 cm diameter and 18,000 revolutions per minute, the weight saves an energy of 1000 KWsec. At a speed of 108 km / h, the flywheel can overcome a driving resistance of 10 kW for up to 80 seconds during pulse-pause operation. The flywheel can drive on the highway 2 km, in the city for 5 km all alone, noiselessly, without exhaust fumes. At the traffic light or anywhere else it can be accelerated for 10 seconds with 40 KW. Are not these the values of a motorcycle? This hybrid drive is extremely economical and yet inexpensive to produce. If necessary, he has enormous power reserves, which allows a large acceleration. If not convinced! This hybrid drive is also suitable for heavier vehicles. In this case, the speed of the flywheel is expediently increased.

Claims (9)

Die Erfindung betrifft einen Hybridantrieb, der neben dem Verbrennungsmotor ein Schwungrad als Energiespeicher besitzt, welches antreiben, bremsen und das Fahrzeug in der Kurve stabilisieren kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor mit Anlasser-Lichtmaschine M über die Kupplung K1 und das Getriebe mit variabler Übersetzung V1 das/die Antriebsrad/räder R über das Getriebe G1 antreibt und das Schwungrad S über das Getriebe G2, die Kupplung K2 und das Getriebe mit variabler Übersetzung V2 ebenfalls über das Getriebe G1 mit dem/den Antriebsrad/räder R verbunden ist, wobei das Schwungrad S zusätzlich über das Getriebe G2 und die Kupplung mit Drehmomentwandler K3 mit dem Verbrennungsmotor M verbunden sein kann und die Steuerung der verschiedenen Betriebsmode durch das Einschalten des Verbrennungsmotors M mit dem Anlaßschalter A und Ausschalten des Verbrennungsmotors M mit der Zündunterbrechung Z, den Kupplungen K1, K2, K3, der Verstellung der Übersetzung der variablen Getriebe V1, V2 entsprechend den Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad/räder D2 und vom Schwungrad D3 mit dem Computer C durch das Bremspedal B, das Gaspedal G, den Tempomat T und die Betriebsmodewahl W gesteuert wird, wobei die Zentrifugalkraft in der Kurve durch die stetige Verstellung der elektronisch kontrollierten Neigung der Achse des Schwungrads S durch den Lenkwinkel L kompensiert sein kann.The invention relates to a hybrid drive, which in addition to the internal combustion engine has a flywheel energy storage, which can drive, brake and stabilize the vehicle in the curve, characterized in that the internal combustion engine with starter alternator M via the clutch K1 and the transmission with variable ratio V1 drives the drive wheel (s) R via the transmission G1 and the flywheel S is connected via the transmission G2, the clutch K2 and the variable ratio transmission V2 likewise via the transmission G1 to the drive wheel (s) R, wherein the Flywheel S can be additionally connected via the gear G2 and the clutch with torque converter K3 with the engine M and the control of the various operating modes by turning on the engine M with the starter switch A and turning off the engine M with the ignition Z, the clutches K1, K2, K3, the adjustment of the translation of the var iable transmission V1, V2 is controlled according to the rotational speeds of the speed sensor of internal combustion engine D1, the drive wheel / wheels D2 and the flywheel D3 to the computer C by the brake pedal B, the accelerator pedal G, the cruise control T and the operating mode selection W, wherein the centrifugal force in the curve can be compensated by the constant adjustment of the electronically controlled inclination of the axis of the flywheel S by the steering angle L. Erfindung nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor mit Anlasser-Lichtmaschine M über die Kupplung K4 und das Getriebe mit variabler Übersetzung V3 das/die Antriebsrad/räder R über das Getriebe G1 antreibt und das Schwungrad S über das Getriebe G2, die Kupplung mit Drehmomemtwandler K5, und das Getriebe mit variabler Übersetzung V3 ebenfalls über das Getriebe G1 mit dem/den Antriebsrad/räder R verbunden ist und die Steuerung der verschiedenen Betriebsmode durch das Einschalten des Verbrennungsmotors M mit dem Anlaßschalter A und das Ausschalten des Verbrennungsmotors M mit der Zündunterbrechung Z, den Kupplungen K4, K5, der Verstellung der Übersetzung des variablen Getriebes V3 entsprechend den Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad/räder D2, von Schwungrad D3 mit dem Computer C durch das Bremspedal B, das Gaspedal G, den Tempomat T und die Betriebsmodewahl W gesteuert wird, wobei die Zentrifugalkraft in der Kurve durch die stetige Verstellung der elektronisch kontrollierten Neigung der Achse des Schwungrads S durch den Lenkwinkel L kompensiert sein kann.Invention according to claims 1 and 2, characterized that the Internal combustion engine with starter alternator M via the clutch K4 and the Gearbox with variable ratio V3 the drive wheel (s) Over the transmission G1 drives and the flywheel S via the transmission G2, the clutch with torque converter K5, and the gearbox with variable ratio V3 also about the Gear G1 is connected to the / the drive wheels / R and the Control of the different operating modes by switching on the Internal combustion engine M with the starter switch A and off of the internal combustion engine M with the ignition break Z, the clutches K4, K5, the translation adjustment of the variable transmission V3 according to the rotational speeds of the speed sensor of Internal combustion engine D1, of drive wheels / wheels D2, of flywheel D3 with the computer C by the brake pedal B, the accelerator pedal G, the cruise control T and the operating mode selection W is controlled, the centrifugal force in the curve by the constant adjustment of the electronically controlled Inclination of the axis of the flywheel S compensated by the steering angle L. can be. Erfindung nach Anspruch 1 + 2 dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad S senkrecht zur Fahrbahn in einem sparaten Gehäuse X dreht und um das antreibende Getriebe G2 zur Seite des Fahrzeugs drehbar gelagert ist, sodaß das Schwungrad S auf die Lenkung, die Wankbewegung und Neigung des Fahrzeugs keinen Einfluß hat, wobei der Antrieb des Getriebes G2 so symmetrisch zur Achse des Schwungrads vorgenommen wird, daß die Kräfte von Antreiben und Bremsen die Achse des Schwungrads S nicht beeinflussen und die elektronisch gesteuerte Verstellgeschwindigkeit U die Achse des Schwungrads S so neigt, daß die Zentripedalkraft der Kurve kompensiert wird, indem aus der Drehzahl des Schwungrads S mit Drehzahlgeber D3, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs mit Drehzahlgeber D2 des Antriebsrads R und dem Lenkwinkel L der Computer C diese Verstellgeschwindigkeit bildet und die Achse des Schwungrads S oben nur in der Kurve, während der Kompensation der Zentrifugalkraft festgehalten wird.Invention according to claims 1 and 2, characterized that this Flywheel S rotates perpendicular to the carriageway in a sparse housing X. and rotatable about the driving gear G2 to the side of the vehicle is stored, so that the Flywheel S on the steering, the rolling motion and inclination of the vehicle has no influence wherein the drive of the transmission G2 so symmetrical to the axis of the flywheel is made that the personnel of driving and braking the axis of the flywheel S does not affect and the electronically controlled adjustment speed U the axis the flywheel S tends so that the Centripedal force of the curve is compensated by the speed of the flywheel S with speed sensor D3, the speed of the Vehicle with speed sensor D2 of the drive wheel R and the steering angle L the computer C forms this adjustment speed and the axis of the flywheel S above only in the curve, during the compensation of Centrifugal force is held. Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß beim Fahren mit dem Verbrennungsmotor M die Kupplungen K1 Ein, K2 und K3 Aus sind und die Übersetzung des variablen Getriebes V1 den gewünschten Antrieb mit dem Gaspedal G sichert und die Übersetzung des freilaufenden, variablen Getriebes V2 immer so eingestellt ist, daß mit leichten Betätigen des Bremspedals B die Kupplungen K1 Aus und K2 Ein geschaltet werden und das Fahrzeug durch den Antrieb des Schwungrads S sanft gebremst wird und mit stärkerem Druck auf das Bremspedal B die Übersetzung des variablen Getriebes V2 so verstellt wird, daß die durch die Beschleunigung des Schwungrads S hervorgerufene Bremskraft vergrößert wird und so die Bremsenergie im Schwungrad S gespeichert wird, wobei die hydraulischen Bremsen der Antriebsräder R und die weiterer Räder nur im Notfall, bei stärkerer Betätigung des Bremspedals, bremsen, sodaß die Bremsenergie wiedergewonnen wird.Invention according to claim 1, characterized that at Driving with the internal combustion engine M, the clutches K1 Ein, K2 and K3 are out and the translation of the variable transmission V1 the desired drive with the accelerator pedal G backs up and the translation of the freewheeling variable transmission V2 is always set that with easy operation of the brake pedal B, the clutches K1 Off and K2 are switched on and the vehicle is gently braked by the drive of the flywheel S. will and with stronger Pressure on the brake pedal B the translation of the variable transmission V2 is adjusted so that by the acceleration the flywheel S caused braking force is increased and so the braking energy is stored in the flywheel S, wherein hydraulic brakes of drive wheels R and other wheels only in an emergency, with stronger ones activity the brake pedal, brake, so that the Braking energy is recovered. Erfindung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß beim Fahren mit dem Verbrennungsmotor M die Kupplungen K4 Ein und K5 Aus geschaltet sind und die Übersetzung des variablen Getriebes V3 den gewünschten Antrieb mit dem Gaspedal G sichert und mit leichten Betätigen des Bremspedals B die Kupplung K4 Aus geschaltet wird und die Übersetzung des variablen Getriebes V3 so verstellt wird, daß mit verzögertem Einschalten der Kupplung K5 das Fahrzeug durch die Beschleunigung des Schwungrads S sanft gebremst wird und mit stärkerem Druck auf das Bremspedal die Übersetzung des variablen Getriebes V3 so verstellt wird, daß die durch die Beschleunigung des Schwungrads S hervorgerufene Bremskraft vergrößert wird und so die Bremsenergie im Schwungrad S gespeichert wird, wobei die hydraulischen Bremsen der Antriebsräder R und die weiterer Räder nur im Notfall, bei stärkerer Betätigung des Bremspedals, bremsen, sodaß die Bremsenergie wieder gewonnen wird.Invention according to claim 2, characterized that at Driving the combustion engine M, the clutches K4 and K5 Off are switched and the translation of variable transmission V3 the desired drive with the accelerator pedal G secures and with light presses of the brake pedal B, the clutch K4 is switched off and the translation of the variable transmission V3 is adjusted so that with delayed switching on the clutch K5 the vehicle by the acceleration of the flywheel S gently is slowed down and with stronger Pressure on the brake pedal the translation of the variable transmission V3 is adjusted so that by the acceleration the flywheel S caused braking force is increased and so the braking energy is stored in the flywheel S, wherein hydraulic brakes of drive wheels R and other wheels only in an emergency, with stronger activation of the Brake pedal, brake, so that the braking energy is won again. Erfindung nach Anspruch 1–5 dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor M durch die Zündunterbrechung Z und alle Kupplungen K1–K3 bzw. K4 und K5 z.B. beim völligen Loslassen des Gaspedals G oder Antippen, Betätigen des Bremspedal B ausgeschaltet werden, sodaß das Fahrzeug gebremst oder ungebremst rollt und beim erneuten Gasgeben des Gaspedals der Verbrennungsmotor M automatisch wieder mit dem Anlaßschalter A gestartet wird und die Kupplung K1 bzw. K4 Ein geschaltet werden, sodaß das Fahrzeug im Start-Stop-Betrieb arbeitet.Invention according to claims 1-5, characterized that the Internal combustion engine M through the ignition break Z and all couplings K1-K3 or K4 and K5 e.g. when complete Release the accelerator pedal G or tapping, depress the brake pedal B be, so the vehicle braked or unrestrained rolls and when re-accelerating the accelerator pedal the internal combustion engine M automatically returns to the starter switch A is started and the clutch K1 or K4 are switched on, so that Vehicle is working in start-stop mode. Erfindung nach Anspruch 1–6 dadurch gekennzeichnet, daß beim Erreichen einer Geschwindigkeit durch Gasgeben G und Betätigen des Tempomat T diese Geschwindigkeit gehalten wird, indem der Verbrennungsmotor M die Antriebsräder R und das Schwungrad S mit den Kupplungen K1, K3 Ein, K2 Aus bzw. K4, K5 Ein und dem variablen Getriebe V1 bzw. V3 so antreibt (Puls), daß das Schwungrad S seine Drehzahl trotz gleichbleibender Geschwindigkeit der Antriebsräder R erreicht und bei Erreichen dieser Drehzahl des Schwungrads S der Verbrennungsmotor M mit der Zündunterbrechung Z ausgeschaltet und die Kupplungen K1, K3 Aus, K2 Ein bzw. K4 Aus, K5 Ein geschaltet werden, so daß das Schwungrad S danach das Fahrzeug antreibt und die gewählte Geschwindigkeit zeitweise hält (Pause), bis der Verbrennungsmotor M mit dem Anlaßschalter A erneut gestartet wird, sodaß das Fahrzeug im Puls-Pausen-Betrieb arbeitet.Invention according to claims 1-6 characterized in that that at Reaching a speed by accelerating G and pressing the Cruise T This speed is maintained by the internal combustion engine M the drive wheels R and the flywheel S with the clutches K1, K3 on, K2 off or K4, K5 On and the variable transmission V1 or V3 so drives (pulse), that this Flywheel S its speed despite constant speed the drive wheels R reaches and upon reaching this speed of the flywheel S of Internal combustion engine M with the ignition break Z switched off and the clutches K1, K3 off, K2 on or K4 off, K5 to be switched so that the flywheel S then the vehicle drives and the selected speed temporarily stops (pauses), until the engine M is restarted with the starter switch A. is, so that Vehicle is working in the pulse-pause mode. Erfindung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor M plus das Schwungrad S zusammen kurrzeitig das Fahrzeug antreiben, indem die Kupplungen K1, K2 Ein, K3 Aus geschaltet sind und die Übersetzungen der variablen Getriebe V1, V2 vom Computer C mit den Drehzahlen der Drehzahlgeber von Verbrennungsmotor D1, von Antriebsrad/räder D2 und vom Schwungrad D3 so verstellt werden, daß beide Antriebe ihren prozentuell vorgesehenen Anteil übernehmen, sodaß das Fahrzeug im Boostbetrieb arbeitet.Invention according to claim 1, characterized that the Combustion engine M plus the flywheel S together kurrzeitig the Drive the vehicle by switching the clutches K1, K2 On, K3 Off are and the translations the variable transmission V1, V2 from the computer C with the speeds the speed sensor of internal combustion engine D1, of drive wheels / wheels D2 and be adjusted by the flywheel D3 so that both drives their percentage take over the proposed share, so the vehicle works in boost mode. Erfindung nach Anspruch 1–8 dadurch gekennzeichnet, daß vorausschauend mittels Navigationssystems der Energiespeicher des Schwungrads S so aufgeladen wird, daß die bevorstehende Wegstrecke mit den Steigungen, Ampeln, Kurven bei dem Fahrstil des Fahrers am meisten Energie spart und das Fahrzeug mit dem Schwungrad S stabilisiert werden kann.Invention according to claims 1-8, characterized in that looking ahead by means of navigation system, the energy storage of the flywheel S is charged so that the upcoming route with the slopes, traffic lights, curves at The driving style of the driver saves the most energy and the vehicle can be stabilized with the flywheel S.
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