DE2350337A1 - Schwungradgetriebe - Google Patents

Description

Messerschmitt-Bölkow-Blohm Ottobrunn, 27. August 1973

Gesellschaft mit BS 62 dN/th

beschränkter Haftung, 7601 München

Schwunqradqetriebe

Die Erfindung betrifft ein Schwungradgetriebe zur Speicherung von Antriebsenergie mit einem Differentialgetriebe, dessen Käfig mit dem motorischen Antrieb gekoppelt ist, dessen eines Abtriebsteil unmittelbar mit der Abtriebswelle und dessen zweites Abtriebs-

509816/0524

teil mit einem Schwungrad verbunden ist·

Schwierigkeiten bei der Beschaffung ausreichender Treibstoffmengen und das Bestreben, im Interesse einer Reinerhaltung der Luft geringstmögliche Mengen an Schadstoffen in die freie Atmosphäre abzublasen, führen zu immer neuen Anstrengungen, die Leistungsfähigkeit relativ kleiner Verbrennungsmotoren zu steigern bzw. stärkere Motoren mit einem größeren Hubraum durch kleinere zu ersetzen. Sowohl bei spurgebundenen als auch bei anderen Fahrzeugen werden Leistungsspitzen in der Regel nur beim Anfahren aus dem Stand sowie bei Beschleunigungen nach erfolgten Bremsungen benötigt, so daß sich in all diesen Fällen anbietet, die bei der Normalbe— lastung freie Energie unter Benützung eines Schwungrades zu speichern.

Bekannt ist die Speicherung von Energie in Schwungrädern beim Anlassen von Notstromaggregaten zur Verhütung von Unterbrechungen der Stromzufuhr (US-PS 3 141 096). Die genannten Einrichtungen arbeiten mit hohen Schwungraddrehzahlen über die gesamte Betriebszeit des Hauptaggregates. Die dabei auftretenden Kreiselmomente sind im Fahrzeug in der Regel unerwünscht.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist darin zu sehen, bei Vermeidung der vorbeschriebenen Unvollkommenheiten bekannter Schwungradgetriebe eine Verbesserung der Beschleunigungscharakteristik von

509816/0524

Motoren, insbesondere von Fahrzeugmotoren zu erreichen, so daß tiberbelastungen beim Anfahren und beim Beschleunigen nach Bremsungen vermieden werden und z· B· jeder Verbrennungsmotor ohne Energiespeicher durch einen leichteren Motor mit Schwungrad-Energiespeicher ersetzbar ist, wobei beide Motoren nahezu gleiches Gewicht haben.

Zur Lösung der Erfindungsaufgabe wird ein Schwung— radgetriebe der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei welchem zwischen Schwungrad und Abtriebs— welle mindestens ein regelbares Kuppelglied nach Art einer graduell greifenden Differentialsperre angeordnet ist.

Bei der gekennzeichneten Lösung der Erfindungsaufgabe können unterschiedliche Komponenten eines Schwungradgetriebes besonders günstig angeordnet werden, sodaß je nach den geforderten Kenndaten eines speziellen Schwungradgetriebes das eine oder andere oder mehrere der nachfolgend genannten Merkmale bei der Konstruktion bevorzugt berücksichtigt werden: Schwerpunktmäßig unterschiedlich zu berücksichtigende Merkmale sind vor allems

1. Die Aufladung des Energiespeichers, d. h. das Übersetzungsverhältnis des ungleichen Differentials, also eines solchen, bei welchem auf die beiden Abtriebe ungleich große Drehmomente ausgeübt werden, und damit im Zusammenhang stehend die maximale Drehzahl des Schwungrades und daraus resultierend das benötigte Trägheitsmoment des Schwungrades.

5098 16/0524

2. die Entladung des Energiespeichers, d. h. die Überführung der gespeicherten Energie in einen Fahrzeugantrieb bei Kleinhaltung der Reibungsverluste?

3. die leichte Montagefähigkeit der Anlage, d. h. größtmögliche Einfachheit der Konstruktion;

4. einfache Konstruktion bei Inkaufnahme eines niedrigen Wirkungsgrades sowie verminderter Regelfähigkeit in der Rückgabe der gespeicherten Schwungradenergie;

5. anspruchsvollere Konstruktion unter Einsatz von Verfeinerungen und Verbesserungen bei steigendem Wirkungsgrad sowie bei verbesserter Regelfähigkeit in der Rückgabe der gespeicherten Schwung— radenergie;

6. Verbesserung der Wirtschaftlichkeit, insbesondere im Falle von längeren Energiespeicherungszeiten.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung kann das Kupplungsglied (Differentialsperre) als eine Reibkupplung mit feineinstellbarem Anpreßdruck ausgebildet sein und mit Vorrichtungen zur beschleunigten Wärmeabgabe, ζ. B. mit Kühlrippen und/oder Kanälen ausgerüstet sein·

Diese an sich einfachste Bauweise des Schwungradge-

509816/0524

235033?

triebes hat als besondere Vorteile Wirtschaftlichkeit in der Herstellung, Kleinheit in der Anordnung, leichten Ein-*· und Ausbau etc. im Gefolge.

Hierbei wird ein Teil des Schwungradgewichtes durch den Wegfall des an sich bei Brennkraftmaschinen üblichen Schwungrades ausgeglichen· Die für den Aufladebzw. Entladevorgang des Energiespeichers benötigte Kupplung kann so eingesetzt werden,, daß sie die zum normalen Fahrzeugantrieb gehörende Kupplung ersetzt. Ebenso kann für die Rückleitung der gespeicherten Energie in den Antrieb ein Schaltgetriebe verwendet werden, das zum Teil oder ganz das zum normalen Antrieb gehörende Schaltgetriebe ersetzt.

Nach einer weiteren Fortentwicklung des Schwungradgetriebes nach der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Kupplungsglied (Differentialsperre) als hydraulische Kupplung oder als hydraulisches Getriebe ausgelegt und nach Hinzuschaltung einer Reibkupplung ausschaltbar sein kann.

Bei normaler Fahrt sind beide Kupplungen eingeschaltet, d. h. der Antrieb erfolgt über das blockierte Differentialgetriebe, die Hauptkupplung, die Gangschaltung etc. auf die Antriebsräder. Im Augenblick einer Bremsung oder eines Leerlaufes wird die am Schwungrad anliegende Reibkupplung gelöst, d. h. die Blockierung des Differentials wird aufgehoben. Das Schwungrad wird über seine bisherige Kurbei-

509816/0524

wellendrehzahl hinaus beschleunigt, während der Ge· triebeteil über die Antriebsräder allmählich zum Stillstand kommt. Beim Stillstand des Fahrzeuges läuft das Schwungrad,bei Verwendung eines gleichen Differentialen mit doppelter Kurbelwellendrehzahl weiter und hält die zum nächsten Anfahren benutzte Speicherungsenergie bereit. Wird jetzt zum Anfahren die Bremse gelöst, so wird auch gleichzeitig die Kupplung am Schwungrad eingerückt, wobei die Hydraulik eine besonders sanfte Übertragung der Schwungradenergie auf den Antrieb bewirkt.

Im Endstadium laufen Kurbelwelle, Differential und Schwungrad mit der gleichen Drehzahl.

Ein gewichtsmäßig besonders leichter Bau des Schwungrades ist dann möglich, wenn dieses zum schnelleren Laufen (ein Mehrfaches der Kurbelwellendrehzahl) veranlaßt werden kann, sobald eine Bremsung erfolgt. Nach einer besonders vorteilhaften AusfUhrungsform gemäß der Erfindung kann das durch den Einbau eines besonders ungleichen Differentiales bewirkt werden. Bei einem Fahrzeug mit ungleichem Differential wird das Antriebsdrehmoment mittels ungleich großer Tellerräder ungleich aufgeteilt auf die Hinterräder übertragen. In solchen Fällen werden oft die Satellitenräder nicht mehr als Kegelräder ausgebildet sondern sie sind Stirnräder, weil parallele Satellitenwellen sich zur Übertragung höherer Drehzahlen besser

509816/0524

eignen, als winklig zueinander stehende Satellitenwellen,

Je schneller das Schwungrad gegenüber der Kurbelwelle läuft, umso größere Sorgfalt ist auf eine weiche Zuführung der Schwungradenergie in das Antriebssystem beim Beschleunigen der Antriebswellen des Fahrzeuges zu legen. Aus diesem Grunde wird vorgeschlagen, die hydraulische Kupplung durch ein hydraulisches Getriebe (Kombinationsgetriebe) zu ersetzen.

Es wird also, wie bei automatischen Getrieben bekannt, ein stationärer Umkehrschaufelsatz zusätzlich in den Ölkrelslauf der hydraulischen Kupplung eingesetzt. Dieser. Umkehr schaufel satz wirkt, wenn und solange die Differenz der Drehzahlen von Schwungrad und Antrieb noch groß ist. Sobald die Differenz genügend abgeklungen ist, verschieben sich die Einströmwinkel in dem stationären Umkehrschaufelsatz so stark, daß er - er ist gemäß einer weiteren Einzelheit der Erfindung auf einem Freilauf gelagert - mit der hydraulischen Turbine zu rotieren beginnt. Das hydraulische Getriebe verwandelt sich also zurück in die ursprüngliche hydraulische Kupplung.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine regelbare Reibkupplung bei hohen Drehzahlendifferenzen zwischen Schwungrad und Abtrieb durch eine elektrische Maschine ergänzt wird.

Die Elektrik bietet gegenüber der Hydraulik vieler-

509816/0524

lei Vorteile: bezüglich ihrer Regelfähigkeit ist die elektrische Maschine dem hydraulischen Getriebe überlegen« Außerdem können bei geeigneter Konstruktion wie noch unten beschrieben Kommutatoren bzw. Schleifringkontakte vermieden werden. Auch können Spannungs- bzw. Stromregelorgane aus dem eigentlichen Getriebekasten herausgehalten und in einem Sonderkasten untergebracht werden·

Die Kupplung, welche elektromagnetisch betätigt wird, hat Stahllamellen. Die Magnetspule ist stationär während die Lamellen und ein seitliches Endstück sich bewegen und den magnetischen doppelringförmigen Stromkreis schließen. Die Außenlamellen werden durch Nasen, die in Schlitzen stecken, vom äußeren Lamellenträger mitgenommen; eine Anordnung, die besondere Vorteile bringt, weil sie für einen starken Kühlöldurchfluß geeignet ist. Der Frage der Kühlung muß im vorliegenden Falle besondere Sorgfalt zuerkannt werden, weil die Kupplung bei jedem Kuppelvorgang eine Zeitlang schleift während sich der Anpreßdruck der Lamellen langsam erhöht. (Ortiinghaus Katalog K 70 S. 102-119)

Hierbei entsteht eine beträchtliche Reibungsleistung, die sich als rasche Erwärmung der Kupplung nachteilig auswirkt, Für die Abführung der Wärme bieten sich mehrere Möglichkeiten an:

Die Kupplung kann entweder überdimensioniert und die Wärme kapazativ verteilt werden. Hierbei ist es jedoch nicht zu vermeiden, daß, sofern die Kupplungsvorgänge in kurzen Intervallen einander folgen,

509816/0524

trotzdem die Kupplungsglieder stark überhitzt werden·

Die Kupplung kann aber auch von einem derart starken Ölstrom gekühlt werden, daß dieser in der Lage Ist, die Wärme sofort bei Entstehen abzubauen. Das Öl läßt sich in einfacher Weise durch die Nabe des Kuppelgliedes über den ganzen Umfang und die ganze Tiefe der Lamellen verteilen, um dann durch die Zentrifugelkraft nach außen getragen zu werden, wo es durch die Schlitze des Außenlamellenträgers die Kupplung verläßt, einen Ölkühler durchfließt, um wieder zum Getriebegehäuse zurückgeführt zu werden.

Namentlich bei hoher Dreh2ahlendifferenz zwischen Schwungrad und Abtrieb ist eine Reibkupplung infolge Wärmeentwicklung besonders anfällig« Diese Wärmebelastung läßt sich abbauen durch das Vorsehen eines kurzgeschlossenen Synchrongenerators. Das Polrad ist bei dieser Anordnung stationär und die kurzgeschlossene Drehstromwicklung im Schwungrad untergebracht. Das Polrad sitzt auf dem verlängerten rückwärtigen Kurbellagerende und wird mit Gleichstrom erregt. Der Drehstromtetl, der je nach der Schwungraddrehzahl wechselnde Frequenz besitzt, ist im Schwungrad untergebracht und kann hler gut gekühlt werden.

Das Schwungrad erhält durch den kurzgeschlossenen Generator ein starkes Bremsmoment, welches auf das Sonnenrad auf der Abtriebswelle wirkt. Bei einer solchen

509816/0524

"> O ET Π. "· ^ Π

- ίο - . ■—ι z o ij ϋ j j /

NACHeERBOHTj

Konstruktion kann die Efregung des Polrades leicht geregelt werden und wenn die Geschwindigkeit des Schwungrades entsprechend gesunken und die des Abtriebes entsprechend gestiegen ist, wird langsam der Elektromagnet der Reibkupplung eingeschaltet und die Erregung des Polrades ganz ausgeschaltet.

Man kann aber auch einen Asynchronmotor zwischen Schwungrad und Abtrieb anordnen, der den vom - nun nicht mehr kurzgeschlossenen - Synchrongenerator gelieferten Strom zu seinem eigenen Antrieb benutzt.

Durch entsprechende Wahl der Polpaarzahlen des Synchrongenerators und des Asynchronmotors läßt sich ohne Benutzung der Reibkupplung eine Übersetzung ins Langsame verwirklichen, die wie ein langsamer Gang in Dauerbetrieb gefahren werden kann.

Im vorliegenden Falle handelt es sich vorzugsweise um eine extrem schnelldrehende Wechselstrommaschine mit stark erhöhter Frequenz (etwa 400 bis 1 600 Hz), die sich bedeutend leichter und kleiner bauen läßt, als eine normal langsam laufende Maschine mit etwa 50 Hz. Im Hinblick hierauf wird vorgeschlagen, bei der erwähnten Lösung mit Asynchronmotor einen polumschaItbaren Motor zu wählen, um eventuell noch mehr Gangstufen zu verwirklichen.

- 11 -

509816/0524

Durch Phasenvertauschung läßt sich unter Umständen ein Rückwärtsgang auf elektrischem Wege ermöglichen. Die Rückwärtsbewegung kömmt dabei dadurch zustande, daß zwei gegeneinander wirkende ungleich große Drehmomente elektrisch erzeugt werden, von denen das stärkere die Rückwärtsbewegung bewirkt.

Eine einfache Lösung für die elektrische Übertragung des Drehmomentes .vom Schwungrad auf den Abtrieb bietet bei hohen Differenzen zwischen Schwungdrehzahl und Abtriebsdrehzahl eine Wirbelstromkupplung mit einer Wicklung auf dem Schwungrad. Diese Anordnung ist zwar einfach, aber sie besitzt einen nicht immer ausreichenden Wirkungsgrad.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen und in den nachfolgend beschriebenen Zeichnungen erläutert. In allen Figuren der schematischen Darstellungen sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Fig. 1 zeigt das Schwungradgetriebe gemäß der Erfindung in einfachster Ausführung;

Fig. 2 das Schwungradgetriebe nach Fig. 1 mit Induktionsbremse;

Fig. 3 das Schwungradgetriebe nach Flg. 1 mit einer elektrischen Einrichtung die einen stationären Zwischenradsatz ersetzt;

- 12 -

509816/0524

Fig. 4 das Schwungradgetriebe nach Fig. 3 mit zusätzlichem Freilauf;

Fig. 5 das Schwungradgetriebe mit hydraulischer Ausrüstung;

Fig. 6 eine elektrische Ausführung des Schwungradgetriebes;

Fig. 7 eine Ausführung des Schwungradgetriebes rait der Drehmomentübertragung über Synchrongenerator und Asynchronmotor.

Beim Schwungradgetriebe nach Fig. 1 wird die Motorleistung durch die Antriebswelle 1 eingeleitet. Diese treibt über einen Kegeltrieb 2 den Differentialkorb 3 eines ungleichen Differentials an.

Eine als Differentialsperre wirkende regulierbare elektromagnetische Lamellenkupplung 4 ist beim normalen Betrieb in der gezeichneten Stellung eingerückt, so daß das Schwungrad 5 auf der Schwungradwelle 6, der Abtriebszahnkranz 7 und die Abtriebswelle 8, da sie mit dem Differentialkorb 3 zusammengekuppelt ist, mit gleicher Drehzahl rotieren. Die Satellitenräder 9 und 10 stehen im Differentialkorb 3 dabei still.

Wenn Energie in das Schwungrad 5 eingespeichert werden soll, wird die Differentialsperre bzw. die Lamellenkupplung 4 gelöst. Damit tritt die Wirkung des ungleichen Differentials in Erscheinung: Nimmt die Geschwindigkeit der Abtriebswelle 8 infolge des Fahrwiderstandes des Fahrzeuges bzw. infolge einer Bremsung des Fahrzeuges ab,

- 13 -

509816/0524

so läuft die Schwungradseite des Differentials mit Abtriebszahnkranz 7 der Schwungradwelle 6 und dem Schwungrad 5 entsprechend der Drehzahl des nicht dargestellten Motors schneller und demzufolge wird Energie gespeichert.

Die gespeicherte Energie wird wieder an die Abtriebswelle 8 abgegeben, sobald am Ende der Speicherungsperiode die als Differentialsperre wirkende Lamellenkupplung 4 wieder eingelegt wird* denn dann gleichen sich die Drehzahlen von Schwungrad 5 und Abtriebswelle 8 aneinander an und beginnen mit gleicher Drehzahl zu rotieren.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Reibarbeit der als Differentialsperre wirkenden Lamellenkupplung 4 teilweise von der Induktionsbremse 11 übernommen. Diese ist nur schematisch dargestellt und besteht üblicherweise aus einem Schwungkranz mit stationären darum angeordneten elektrisch erregten Bremsmagneten (Markos Mechanical Engineer's Handbook Fourth Edition /Mc Graw-Hill Book Company S. 947 Figure 98). Es kann mit dem gleichen Zweck und ähnlichem Erfolg auch eine mechanische Bremse angewendet werden.

Die Anordnung nach Fig. 2 erlaubt eine weitere Betriebsmöglichkeit, da nach Lösen der Lamellenkupplung 4 (Differentialsperre) das Schwungrad 5 mittels der Induktionsbremse 11 bis zum Stillstand abgebremst werden kann. In einem solchen Fall läuft die Abtriebswelle 8 mit erhöhter Geschwindigkeit weiter, so daß

- 14 - ■

5098*6/0524

hierdurch eine Art "Schnellgang" erzeugt wird, wobei sich die Speicherenergie verbraucht·

Bei normalem, d. h. gleichem Differential tritt ein ähnlicher Schnellgaftg auch in Erscheinung; in der Praxis aber wäre das Verhältnis der Übersetzungen vom normalen Antrieb zum Schnellgang zu groß, um zum Einsatz zu gelangen. Bei ungleichem Differential dagegen und bei besonders schnelllaufendem Schwungrad während eines Stillstandes eines Fahrzeuges wird das Verhältnis besser. Die gewählte Anordnung gewinnt daher besonderes Interesse für eine Anwendung bei leichten Fahrzeugen. ··

In Fig. 3 ist mit mechanischen Äquivalenten dargestellt, welche technischen Wirkungen mit der Einführung der Elektrik zu verwirklichen sind: Es ist dies in erster Linie die Energieabnahme vom Schwungrad 5 solange dieses noch mit hoher Drehzahl läuft, dargestellt durch eine Vorgelegewelle 12 mit einem kombinierten schaltbaren Kegelrad-Umkehrgetriebe 13, 14 und einem normalen Stirnradpaar 15, 16.

Es ist also möglich, von der Schwungradwelle 6 aus über das Zahnrad 17 das schaltbare Kegelradgetriebe 13, 14 und das Stirnradpaar 15, 16 in die Welle 8 Rotationsenergie in beiden Drehrichtungen einzuleiten.

Diese AusfUhrungsstufe entspricht der Anwendung eines Synchrongenerators gekoppelt mit einem Asynchronmotor.

Wird die Ausführung mit einer Wirbelstromkupplung ••(Chevrolet Shop Manual für 1942/1948 Passengercars und 1942/1946 Trucks)

- 15 -

509816/0524

(dargestellt in Fig. 6) gewählt, so entspricht dieser Ausführung das mechanische Äquivalent nach Fig. 3 unter Fortlassung des Kegelradutnkehrgetriebes 13,

Fig. 4 ist eine Wiederholung der Fig. 3 unter Hinzufügung eines Freilaufes 18.. Der Freilauf kuppelt das Schwungrad 5 in der Drehrichtung des Abtriebszahnkranzes 7 ab, solange die Lamellenkupplung 4 gelöst ist und das Schwungrad 5 schneller läuft als der Abtriebszahnkranz 7. Der Freilauf 18 gestettet es, bei stehendem oder langsam fahrendem Fahrzeug das Schwungrad 5 mit hoher Drehzahl (mit großer gespeicherter Energie) laufen zu lassen, während der Motor langsam läuft.

Der Freilauf 18 kann auch zum Anlassen des Motors benützt werden, wobei bei stehendem Motor das Schwungrad 5 mittels nicht gezeichnetem elektrischem Hilfsmotor (Anlasser) auf hohe Drehzahl gebracht wird und anschließend die Kupplung eingerückt wird (z. B. Eclipse-Schwung-Kraftanlasser der Fa. Robert Bosch für Flugmotoren).

Die Fig. 5 zeigt ein Getriebe nach der Erfindung in gedränger Bauweise, wobei zur Entnahme der Energie vom Schwungrad 5 eine hydraulische Kupplung mit dem Pumpenrad 19 und dem Turbinenrad 20 sowie eine Zusatzreibkupplung 21 verwandt wird. Die als Antriebswelle 1 wirkende Welle ist das getriebeseitige Ende der Motorkurbelwelle 22. Das gesamte Getriebe wird vom stationären Gehäuse 23 umgeben.

In normaler Fahrt läuft das gesamte Getriebe einschließlich Schwungrad 5 mit Kurbelwellendrehzahl

- 16 509818/0524

235033?

um. Soll in das Schwungrad 5 Energie eingespeichert werden, so wird die Kupplung 21 ausgeschaltet, wodurch das aus dem Differentialkorb 3, den Satellitenrädern 9 und 10, dem Abtriebszahnkranz 7 und dem Abtriebszahnrad 24 - in dieser Konstruktion ebenfalls als Zahnkranz ausgebildet - bestehende Differential freigegeben wird. Das in Funktion tretende ungleiche Differential bewirkt, daß bei langsamer laufendem Fahrzeug das Schwungrad 5 entsprechend schneller läuft als die Kurbelwelle.

Soll Energie vom Schwungrad 5 entnommen werden, so wird die Reibkupplung 21 eingerückt, wodurch die Schwungradenergie vom Schwungrad 5 über die hydraulische Kupplung 19, 20 und die Kupplungen 21 und 4 wieder in die Abtriebswelle 8 zurückgespeist wird. Die Kupplung 4 wird nur benutzt, um den Motor und das Getriebe von der Abtriebswelle 8 zu trennen, also beim Anlassen bzw. beim Gangwechsel.

Fig. 6 zeigt ein Getriebe nach der Erfindung in gedrängter Bauweise, wobei zur Entnahme der Energie vom Schwungrad 5 eine Wirbelstrombremse, bestehend aus dem Blechpaket 25 mit Wirbelstromwicklung 36 auf dem Schwungrad 5 und Wirbelstromkranz 26 verbunden über die Keile 28, 29 mit der Abtriebswelle 8, dient.

Bei normaler Fahrt läuft das in einem Gehäuse 23 untergebrachte und am Kurbelgehäuse 27 angeflanschte Getriebe mit Kurbelwellendrehzahl um.

Zur Beschleunigung des Schwungrades 5 über die Kurbelwellendrehzahl hinaus wird die Lamellenkupplung 4 gelöst,

- 17 -

509816/0524 BAD ORiQiNAL

NACKGEREICHT

wodurch das den Differentialkorb 3, die Satellitenräder 9 und 10, den Abtriebszahnkranz 7 - bei dieser Konstruktion als Rad ausgebildet - enthaltende Differentialgetriebe freigegeben wird und nunmehr das langsamer laufende Fahrzeug infolge des ungleichen Differentials bewirkt, daß- das Schwungrad 5 entsprechend schneller läuft als die Kurbelwelle.

Soll Energie vom Schwungrad 5 entnommen werden, so wird die WirbeIstromwicklung 36 erregt und ein Drehmoment im Wirbelstromkranz 26 erzeugt, das über die Keile 28, 29 auf die Abtriebswelle 8 übertragen wird. Haben sich die Drehzahlen von 26 und 5 genügend genähert, so wird die Lamellenkupplung 4 wieder eingerückt, womit der normale Fahrzustand wieder erreicht wird.

Auch in diesem Getriebe ist, ähnlich der Anordnung nach Fig. 2, am Schwungrad 5 eine Bremstrommel 38, gelagert über die Leerlaufbüchse 39 auf der Abtriebswelle 8, mit Bremsband 30 vorgesehen, die die Verwirklichung eines Scnnellganges gestattet, wenn mittels der Bremstrommel 38 das Schwungrad 5 zum Stillstand gebracht wird; bei dieser Schaltung bleibt die Lamellenkupplung 4 ausgeschaltet.

Fig. 7 schließlich zeigt die praktische Ausführung mit elektrischer Drehmomentübertragung, wobei ein Synchrongenerator und ein vorzugsweise polumschaltbarer Asynchronmotor benutzt wird.

Nach der Zeichnung ist das stationäre Polrad 31 eines Synchrongeneratorsauf dem vorgezogenen getriebeseitigen Kurbelwellenlager 35 befestigt. Die.mit dem Schwungrad

- 18 -

509816/0524

BAD ORIGINAL

verbundene Wechsel strotnwicklung 32 des Synchrongenerators läuft mit demselben um. Die von der Wechselstromwicklung gespeiste drehfelderzeugende Wicklung 33 sitzt auf dem Schwungrad 5 und induziert die Kurzschlußwicklung 34, wodurch im zugehörigen Radkranz 37 ein Drehmoment erzeugt wird. Dieser wird über die Keile 28 und 29 auf die Abtriebswelle 8 weitergeleitet.

Bei normaler Fahrt läuft das in dem Gehäuse 23 untergebrachte und am Kurbelgehäuse 27 angeflanschte Getriebe mit Kurbelwellendrehzahl um.

Zur Beschleunigung des Schwungrades 5 über die Kurbelwellendrehzahl hinaus wird die Lamellenkupplung 4 gelöst, wodurch das den Differentialkorb 3, die Satellitenräder 9 und 10, den Abtriebszahnkranz 7 - bei dieser Konstruktion als Rad ausgebildet - enthaltende Differentialgetriebe freigegeben wird. Nunmehr bewirkt das Differentialgetriebe beim langsamer laufendem Fahrzeug, daß das Schwungrad 5 entsprechend schneller läuft als die Antriebswelle 1.

Soll Energie vom Schwungrad 5 entnommen werden, so wird die Wicklung des stationären Polrades 31 erregt und über die Wechselstromwicklungen 32, 33 und 34 ein Drehmoment über den Radkranz 37, die Keile 28 und 29 in die Abtriebswelle 8 gegeben. Durch Wahl der Polpaarzahl des Asynchronmotors (Wicklungen 33, 34) läßt sich die Größe des Drehmomentes bzw. der Synchrondrehzahl dieses Antriebsdetails festlegen. Bei einem polumschaltbaren

- 19 -

509816/0524

Asynchronmotor lassen sich mehrere Synchrondrehzahlen bzw. ein Rückwärtsgang verwirklichen: Haben z. B. der Synchrongenerator (Polrad 31 und Wechselstromwicklung 32) und der Asynchronmotor, bestehend aus der ein Drehfeld erzeugenden Wicklung. 33 sowie einer Kurzschlußwicklung 34, die gleiche Polpaarzahl, so steht das Drehfeld des Asynchronmotors im Räume still, der Radkranz 27 bleibt also stehen.

Ist die Polpaarzahl des Asynchronmotors größer.als die des Synchrongenerators,, so läuft das Drehfeld des Asynchronmotors im Räume vorwärts, und zwar umso schneller je größer die Polpaarzahl ist·

Ist dagegen die Polpaarzahl des Asynchronmotors kleiner als die des Synchrongenerators, so läuft das Drehfeld des Asynchronmotors im Räume rückwärts, und zwar umso schneller je kleiner die Polpaarzahl ist.

Nähert sich die Drehzahl der Abtriebswelle 8 der der Kurbelwelle 22, so wird die Lamellenkupplung 4 wieder eingerückt, womit der normale Fahrzustand erreicht wird.

- Patentansprüche -

- 20 -

509816/0524

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Schwungradgetriebe zur Speicherung von Antriebsenergie mit einem Differentialgetriebe, dessen Käfig mit dem motorischen Antrieb gekoppelt ist, dessen eines Abtriebsteil unmittelbar mit der Abtriebswelle und dessen zweites Abtriebsteil mit einem Schwungrad verbunden ist, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen Schwungrad (5) und Abtriebswelle (8) mindestens ein regelbares Kupplungsglied nach Art einer graduell greifenden Differentialsperre angeordnet ist.

   Schwungradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differentialsperre als eine Reibkupplung (4) mit einstellbarem Anpreßdruck ausgebildet ist:·

   3. Schwungradgetriebe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Reibkupplung (4) mit Mitteln zur beschleunigten Wärmeabgabe %. B. mit Kühlrippen und/oder Kanälen ausgestattet ist.

   - 21 -

   509816/0524

   4. Schwungradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Differential sperre als hydraulische Kupplung (19, 20) oder als hydraulisches Getriebe ausgelegt ist.

   5. Schwungradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch, gekennzeichnet , daß eine hydraulisch wirkende Differentialsperre nach Hinzuschaltung einer Reibkupplung (21) ausschaltbar i#t·

   6. Schwungradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch g e k e-η η ζ e 1 c h η β e t , daß die Reibkupplung (4) regelbar ist und bei hohen Tourendifferenzen Schwungrad (5)/Abtrieb (8) durch eine elektrische Maschine (.3"I-35) ergänzt wird.

   7. Schwungradgetriebe nach Anspruch 6, . gekennzeichnet durch einen zwischen Schwungrad (5) und Differentialkorb (3) eingeschalteten und eine die Motorendrehzahl übersteigende Schwungraddrehzahl zulassenden Freilauf (18).

   8. Schwungradgetriebe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch das Schwungrad (5) bis zum Stillstand abbremsende Mittel (Bremsband 30).

   9. Schwungradgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwungrad (5) mittels einer hydraulischen Kupplung (19, 20) und mittels einer Reibkupplung (21) nach Art einer Differentialsperre mit dem motorseitigen Abtriebszahnrad (24) des Differentials· verbunden, ist·.

   - 22 -509816/0524

   10. Schwungradgetriebe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung eines kurzgeschlossenen Synchrongenerators (Wicklung 25, Kranz 26) zwischen Schwungrad (5) und Abtrieb (8).

   11. Schwungradgetriebe nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anordnung eines mit einem vorzugsweise polumschaltbaren Asynchronmotor (Wicklungen 33 und 34, Kranz 26)gekuppelten Synchrongenerators (Polrad 31, Wicklung 32) zwischen Schwungrad (5) und Abtrieb (8).

   12. Schwungradgetriebe nach den Ansprüchen 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Verwendung eines in hohem Maße ungleichen Getriebes.

   509816/0524