DE19817102A1 - Elektrisch angetriebener Kraftwagen - Google Patents

Elektrisch angetriebener Kraftwagen

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DE19817102A1
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motor
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Hermann Klaue
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Abstract

Der Kraftwagen der Erfindung weist einen kurbelwellenlosen Flugkolbenmotor mit Generatorschwingen zur E-Stromerzeugung, einen elektrischen Antrieb sowie einen Akkumulator auf, wobei letzterer so geschaltet und bemessen ist, daß er bei Verzögerungsvorgängen die Bremsenergie speichert und für den Antrieb zur Verfügung stellt, eine den Antriebswirkungsgrad des Automobils grundlegend verbessernde Maßnahme. DOLLAR A Gegenüber Standard-Kraftwagen ergibt sich dadurch der Vorteil eines verringerten Brennstoffverbrauchs ohne zusätzlichen Gewichtsaufwand; der kurbelwellenlose Motor, der Akkumulator sowie der elektrische Antrieb haben in der Größenanordnung dasselbe Gewicht wie Standardantriebe mit Kurbelwellenmotor, Schaltgetriebe und Achsantrieb. DOLLAR A Der geringere Brennstoffverbrauch des Kraftwagens der Erfindung hat zur Folge, daß der Schadstoffausstoß (CO¶2¶, NO¶x¶ etc.) erheblich geringer und die Bedienung des Automobils auf zwei Pedalbetätigungen (Beschleunigung und Verzögerung) reduziert ist. DOLLAR A Ein weiterer Vorteil des Automobilantriebs der Erfindung besteht darin, daß die Hinterräder des vorderradangetriebenen Kraftwagens mit elektrischen Einzelradantrieben bzw. -bremsen (Anspruch 10) ausgerüstet werden können, welche zur Antriebsunterstützung bei nassen oder vereisten Straßen in der Lage sind, und auch einzeln oder zusammen, als Bremsen oder Antriebe sensorgesteuert Schleudern des Fahrzeugs verhindern können.

Description

Fortschritt im Automobilbau bezüglich Brennstoffverbrauch, Beseitigung gesundheitsschädlichen Abgases, sowie Reduktion des Herstellaufwandes wird ausschließlich durch Anwendung eines elektrischen-Antriebes möglich, wenn letzterer gleichzeitig als Energiespeicher von Verzögerungsenergie dient, welche für die Antriebsleistung wieder zur Verfügung steht.
Dies ist die Hauptaufgabenstellung vorliegender Kraftwagenentwicklung.
Als Vorläufer zur Erreichung des genannten Zieles kann die eigene DE 37 25 620 bezeichnet werden, bei der die Verzögerungsenergie durch einen Schwungradspeicher übernommen wird. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß sie einen zu großen Gewichtsaufwand und Einbauraum für die Schwungradmasse erfordert.
Um die Aufgabenstellung der Erfindung ohne Nachteile zu erfüllen und darüber hinaus bei einem Kraftwagen mit weniger Gewichts- und Fertigungsaufwand auszukommen, weist der Kraftwagen der Erfindung die in den Ansprüchen 1 bis 10) angeführten Merkmale auf, wobei besonders die Aufgabe, dem zukünftigen Straßenverkehr angepaßte Antriebs- und Bremseinrichtungen zu schaffen, erfüllt werden.
In den Fig. 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel des Kraftwagens der Erfindung in Seiten- und Draufsicht dargestellt, wobei die erfindungsgemäß gestalteten Fahrzeug- Baugruppen gestrichelt und in Einzeldarstellungen getrennt wiedergegeben sind.
In Fig. 1 und 2 ist mit 1 der schräg nach unten vor der Vorderachse angebrachte kurbelwellenlose, praktisch NOx-frei arbeitende Motor (Aktenzeichen 198 03 160.7) mit beidseits angesetzten, mit 11 und 12 bezeichneten Schwinggeneratoren dargestellt.
Darüber ist der am Wagenkasten befestigte und über die Fahrzeugbreite reichende Akkumulator 2, der bei Verzögerungen Energie speichert, angeordnet.
Der Wagenkasten besteht aus einer Leichtmetall-Bodenplatte, in der die vier Räder 5 bis 8 in umgekehrt wannenförmigen Ausbuchtungen 9-12 untergebracht sind. Oben auf den Außenflächen der Ausbuchtungen sind Rohrfortsätze 14 angegossen, in welche das die Karosserieplatten mit Türen tragende Rohrgitter eingekittet oder - geschweißt ist.
Als in Fig. 3 dargestellter Antrieb dienen die zwei quer und gleichachsig im Wagenvorderteil angeordneten Elektroinotoren 3 und 4, deren Anker in Fahrzeugmitte miteinander durch eine sich bei Kurvenfahrt öffnende Scheibenkupplung 5 verbunden sind.
Unabhängig von den an die Elektromotoren gesetzten Planetengetriebe laufen die beiden mit radialen Lüftungskanälen ausgerüsteten Vorderrad-Bremsscheiben 8 und 9 mit den Wagen-Vorderrädern um. Sie tragen die Reibbeläge, die beim Bremsen dadurch angelegt werden, daß die am E-Motorgehäuse in Umfangsrichtung fest, axial beweglich aufgehängten Bremsscheiben 11 und 12 durch jeweils drei gleichmäßig am Umfang angeordnete elektromagnetische, vom Bremspedal betätigte Druckelemente 13 gegen die Laufflächen der radial verrippten, mit dem E-Motorgehäuse verbundenen Bremsdeckei 14 gedrückt werden.
Bei einer Gefahrbremsung mit Hilfe der beiden Vollscheibenbremsen wird automatisch der Kraftschluß zwischen Elektromotoren und Vorderrädern aufgehoben, ein bremstechnischer Vorteil gegenüber Bremsanlagen bei Standardautomobilen.
Bei dem Kraftwagen der Erfindung braucht der Fahrer beim Verkehr auf Schnellstraßen das Bremspedal nur so weit zu bedienen, wie der Widerstand der dabei als Generatoren arbeitenden Elektroantriebsmotoren reicht. Bei einer Gefahrbremsung, also bei weitergedrücktem Bremspedal, erzeugen bei ausgeschalteten E-Motoren allein die vier durch ABS überwachten Radbremsen die geforderte Verzögerung.
Hierzu ist an beiden Hinterrädern ein durch ein Planetengetriebe übersetzt laufender Scheiben-E-Motor mit Kurzschlußanker angeordnet, über den das betreffende Rad angetrieben oder gebremst werden kann.
Wie bereits erwähnt, sind in der Bodenplatte 13 die beiden gleichachsigen Elektromotoren/-Generatoren 3 und 4 untergebracht. Zusammen tragen sie den schräg nach vorn unten angeordneten kurbelwellenlosen Diesel-Zweitaktmotor 1, mit dem von einem auf beiden Stirnseiten beaufschlagten Kolben angetriebenen Schwinggeneratoren 13 und 14 gemäß AZ 198 03 180.7.
Als Energiequelle des Kraftwagens der Erfindung dient der in Fig. 4 und 5 im Schnitt dargestellte Diesel-Flugkolbenmotor mit beidseitig angeordneten Generatoren gemäß P 44 05 846.2. Der im vorliegenden Beispiel nach dem Selbstzündverfahren betriebene Freiflugkolbenmotor mit einem doppelt beaufschlagten Kolben weist den Arbeitstakt eines Vierzylinder-Viertaktmotors auf. Durch Fortfall einer Kurbelwelle mit einem, den mechanischen Wirkungsgrad verringernden Pleueltriebwerk und beidseitiger, ausgeglichener Kraftübertragung- auf den elektrischen Teil, ist der Wirkungsgrad des Triebwerks des Kraftwagens der Erfindung einem konventionellen Kraftwagenantrieb um mindestens ein Drittel bei zusätzlich verbessertem Schadstoffverhalten überlegen. Weiterhin kann mit dem Flugkolben-Dieselmotor der Erfindung durch eine Common- Rail-Einspritzung in Verbindung mit Katalysatoren und kurzer Nacheinspritzung eine weitere Wirkungsgraderhöhung erzielt werden, weil damit eine gesamtvolumetrische Verbrennung erzielt und in Ergänzung zu der Frischgas-/Abgasberührung laut P 44 05 846.2 eine weitere NOx-Reduktion erreicht wird.
Unabhängig von den an die Elektromotoren gesetzten Planetengetrieben laufen die beiden mit radialen Lüftungskanälen ausgerüsteten Vorderrad-Bremsscheiben 8 und 9 mit den Wagen-Vorderrädern um.
Sie tragen die Reibbeläge, die beim Bremsen dadurch angelegt werden, daß die am Motorgehäuse in Umfangsrichtung fest, axial beweglich aufgehängten Bremsscheiben 11 und 12 durch jeweils drei gleichmäßig am Umfang angeordnete elektromagnetische, vom Bremspedal betätigte Druckelemente 13 gegen die Laufflächen der radial verrippten, mit dem E-Motorgehäuse verbundenen Bremsdeckel 14 gedrückt werden.
Bei einer Gefahrbremsung mit Hilfe der beiden Vollscheibenbremsen wird automatisch der Kraftschluß zwischen Elektromotoren und Vorderrädern getrennt, ein bremstechnischer Vorteil gegenüber Bremsanlagen bei Standardautomobilen.
Bei dem Kraftwagen der Erfindung braucht der Fahrer beim Verkehr auf Schnellstraßen das Bremspedal nur so weit zu bedienen, wie der Widerstand der dabei als Generatoren arbeitenden Elektroantriebsmotoren reicht. Bei einer Gefahrbremsung, also bei weitergedrücktem Bremspedal, erzeugen die vier durch ABS überwachten Radbremsen die geförderte Verzögerung.
Auf der Bodenplatte 15 der Fig. 7 sind die beiden gleichachsigen Wechselstrommotoren/ Generatoren 3 und 4 untergebracht. Zusammen tragen sie den schräg nach vorn unten angeordneten kurbelwellenlosen Diesel-Zweitaktmotor 1 mit dem von einem auf beiden Stirnseiten beaufschlagten Kolben angetriebenen Schwinggeneratoren I3und 14 gemäß AZ 198 03 180.7
Bezüglich Bauaufwand des Antriebsblocks der Erfindung besteht gegenüber einem konventionellen Automobilantrieb mit Mehrzylindermotor, durch Schaltgestänge betätigtes Getriebe mit Synchronisierkupplungen und Achsantrieb ein Aufwands und Gewichtsvorteil.
Durch die schräg vor den Elektromotoren getroffenen Anordnung des Motors mit Schwinggeneratoren, wie sie in Fig. 6 verdeutlicht sind, ergibt sich ein doppelwandiges Leichtmetallgußstück, welches lediglich auf beiden Stirnseiten der Antriebsmotoren sowie dem Flugkolbendieselmotor mit angesetzten Schwinggeneratoren abgedeckt ist.
Zweckmäßigerweise werden die genannten Antriebsgeräte durch ein Ölvolumen gekühlt, welches auch zum Heizen des Passagierraumes dienen kann.-
Der ihn Fig. 1 mit C-D gekennzeichnete Schnitt Fig. 6 zeigt den Kraftschluß zwischen Kolben 15 und den Schwinggeneratoren 1 1 und 1 2.
In Fig. 7 ist die Vorderachsaufhängung mit der in Fig. 8 im Schnitt dargestellten Federung, welche aus einer gekapselten Spiralfeder 16 1 mit einem Elektrodämpfer 18 besteht, der durch Längsbolzen an Vorsprüngen in den Gußausbuchtungen des Wagenbodens schwenkbar aufgehängt wiedergegeben ist. Durch jeweils eine - der Übersichtlichkeit halber nicht mit dargestellte - Dichtmanschette wird Eindringen von Schmutz und Wasser in den Antriebsraum vermieden.
Die Hinterräder sind an zwei Schrägkurbeln mit Torsionsfederung (Fig. 8) aufgehängt und zusätzlich zwecks Schwingungsdämpfung durch die an der Vorderachse verwendeten Dämpfungselemente abgestützt.
In Fig. 8 ist der Querschnitt durch den auf jeder Fahrzeugseite in der Hinterradschwinge angeordnete, einzeln und synchron zum Antrieb, Bremsen dienende elektrische Scheibenmotor (18 bis 21) dargestellt, in den auch eine außen verrippte Feststellbremse (22) mit mechanischer Zuspannung (24) integriert ist.

Claims (11)

1. Elektrisch angetriebener Kraftwagen mit quer zur Fahrtrichtung angeordneten Motoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsleistung entweder durch von einem im Zweitakt arbeitenden, kurbelwellenlosen Schwingkolben-Diesel- oder Ottomotor (1) angetriebene Schwinggeneratoren (1 1 und 1 2) oder von einem bei Fahrtverzögerungen oder Gefälleabfahrten von den als Generatoren dienenden Antriebselektromotoren erzeugte, in einem Akkumulator (2) gespeicherte elektrische Energie einzeln oder zusammen zur Verfügung gestellt wird.
2. Kraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Vorderrad ein Elektromotor/-Generator (3, 4) zugeordnet ist und beide durch eine elektrisch zugespannte Kupplung (5) verbunden sind, wobei letztere bei Kurvenfahrt automatisch gelöst wird.
3. Kraftwagen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektromotor/Generator eine Planetentrieb-Übersetzung für An- und Abtrieb aufweist, wobei zur Verbindung zwischen Elektromotor/Generator mit An- und Abtrieb ein- und abschaltbare, zusammenwirkende, elektromagnetische Druckelemente (6 1, 7 2) vorgesehen sind.
4. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (1) mit Schwinggeneratoren (11 und 12) schräg nach vorn unten auf die Gehäuse der beiden Elektromotor-Generatoren (3, 4) gesetzt ist und zusammen mit letzteren durch umgebende, zusammenhängende Räume mit Öl oder Wasser gekühlt, wird.
5. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder, (7, 8) an je einer schräg zur Fahrzeugmittenachse schwenkbaren Kurbel (15, 16) aufgehängt und mit je einem übersetzt laufenden Elektromotor (17) ausgerüstet sind, welche als zusätzliche Fahr- und Lenkunterstützungsbremsen dienen, und am Ende jeder Hinterradwelle eine radial verrippte Bremsscheibe (18) angebracht ist, die über einen Bremssattel (1) mit Bremssegment (15) mit in Schrägbahnen angeordneten Betätigungsrollgliedern (25) zum Feststellen des Fahrzeugs dient.
6. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch oberhalb der beidseitigen oberen Vorderradschwingen (19, 20) angeordnete Federungen, welche aus in einem gestuften Zylinder (29) mit einer oder mehreren Druck-Spiralfedern (22) und einer im Zentrum angeordneten Druckstange (23) bestehen, an der auch die, die Druckfeder haltende Platte (28) abgestützt ist und die Stange (23) an ihrem oberen Ende mit einem Weicheisenzylinder (24) ausgerüstet ist, der sich zwischen Ringzylinder-Spulen (25, 26) bewegt und durch deren Induktion eine Stoßdämpferfunktion ausgeübt sowie eine Niveausteuerung vorgenommen werden kann.
7. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus einem Stück Leichtmetall gegossene, tragende Unterteil des Kraftwagens vier, die Räder oben umfassende, wannenförmige Ausbuchtungen (3 1 bis 3 8) aufweist, welche nach oben reichende, angegossene Rohrfortsätze (3 5 bis 3 8) besitzen, in welchen die, die Karosserie tragenden Metallbügel (3 9 bis 3 13) durch Kitten, Kleben oder Schweißen befestigt sind.
8. Kraftwagen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Dach in einem viereckigen Ausschnitt (26) aus Stahl, Leichtmetall oder Kunststoff hergestellte Schiebeplatten (27) trägt, von denen eines mit Solarelementen ausgerüstet ist, um eine Batterieaufladung vornehmen zu können.
9. Kraftwagen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Batterie ein Lithium- oder Ni/Cd-Akkumulator verwendet wird.
10. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinterräder des Kraftwagens über je ein an der Nabe befestigtes Planetengetriebe (29) den scheibenförmigen Kurzschlußanker (30) durch den Ständer eines Drehfeld- Wechselstrommotors (31, 32, 33) angetrieben und abgebremst werden kann.
11. Kraftwagen nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des gekapselten Planetengetriebe/Wechselstrommotors eine Bremsscheibe (22) umläuft, welche zusammen mit einer Teilscheibenbremsbetätigung (24) als Haltebremse dient.
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