DE2444564A1

DE2444564A1 - Antriebsaggregat

Info

Publication number: DE2444564A1
Application number: DE19742444564
Authority: DE
Inventors: Helmut Koerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-09-18
Filing date: 1974-09-18
Publication date: 1976-04-01

Description

Antriebsaggregat Gegenstand der Erfindung ist ein Antriebsaggregat, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge aller Art, mit einem drehzahlsteuerbaren Primärmotor, zwei wechselweise zum Speichern und Antreiben ein- und umstellbaren Maschinen in Leitungsverbindung miteinander und mit Einstellbarkeit gleichzeitig auf Nalldurchsatz von leistung sowie mit einem Energiespeicher zu diesen elektrisch oder hydrostatisch wirkenden Maschinen, von denen eine Maschine in Antriebsverbindung mit der abtreibenden Welle des Aggregates steht. Dieses Antriebsaggregat bietet besondere Eignung, die für die Volkswirtschaft und die Volksgesdndheit wesentlichen Anforderungen zur Geringaaltung des Kraftstoffverbrauches und des Schadstoffausstoßes umfassend und wirkungsvoll zu erfüllen.
Stufenlos steuerbare Antriebsaggregate mit Energiespeichern zur Aufnahme von Uberschuß- und Bremsenergie sind bereits in verschiedenen Konstruktionen vorgeschlagen worden, um den genannten Anfordertingendes Gesamtenergiehaushaltes und des Umweltschutzes gerecht zu werden. Neben Akkumulatoren und hydrostatischen Speichern sind dabei auch schon Schwungräder als Energiespeicher fur diese Antriebsaggregate in Vorschlag gekommen. Die bekannten Antriebe mit Snergiespeichern haben durchweg aber noch den Nachteil hoher Baukosten und eines großen Antriebsgewichtes und Bauvolumens, besonderß bei den mit Akkumulatoren als Energiespeicher versehenen Antrieben. Einige der bekannten Konstruktionen haben außerdem noch den Nachteil eines mangelhaften Ubertragungswirkungsgrades. Auch der Aktionsradius ist bei manchen Antriebsaggregaten der angetührten Art noch zu gering. Die bekannten Antriebsaggregate mit einem Schwungrad als Ehergiespeicher arbeiten ebenfalls mit einer mangelhaften Wirtschaftlichkeit und haben in den vorliegenden Lösungen keine volle eignung für den Antrieb von leistungsstarkenPKW.
Es bereitet bei diesen Aggregaten auch erhebliche Schwierigkeiten und Aufwendungen, die erforderliche hohe Speicher-Drohz*hl des Schwungrades zu erzielen und zu wandeln, ohne daß die Betriebssicherheit und lebensdauer der übertragenden Aggregatteile gefährdet sind. Dem Schwungrad angeschlossene Blektromaschinea können ohne eine Drehzahluntersetzung für diese Maschinen der auf tretenden großen Fliehkräfte wegen leicht Schaden nehmen.
Die angeführten Mängel vermeidet die Lösung nach der Erfindung, die dadurch ein leistungsstarkes und sehr wirtschaftlich arbeitendes Antriebsaggregat von geringem Gewicht und Raumbedarf gegenüber den bekannten Bonstruktionen der einleitend bezeichneten Art darstellt, das sich diesen Konstruktionen gegenüber auch durch geringere Bau- und Rerstellkosten auszeichnet. Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Schaltkupplung für eine Durchleitung der Antriebaleistung des Primärmotors auf direktem Wege in die abtreibende Welle des Aggregates vorgesehen ist, die bei Trennung dieser Verbindung eine Verbindung des Primarmotors mit der nicht dieser Welle zugeordneten einstellbaren Maschine heretellt bzw. beläßt, und daß diese Maschine mit einem Schwungrad als Energiespeicher dieses Aggregates durch ein die Drehzahl für diese Maschine untersetzendes Getriebe in Antriebsverbindung steht, vorzugsweise durch ein Planetengetriebe mit einem gehäusefesten Innenzahnkranz und einem mit dem Schwungrad verbundenen Zentralrad im Eingriff mit Planetenrädern, deren gemeinsamer Träger drehfest mit der Welle der Maschine verbunden ist.
Die Kosten für den Energie Speicher dieses Antriebsaggregates betragen wie sein Gewicht und Bauvolumen nur einen Bruchteil von dem, was die Esergiespeicher der bekannten Aggregate erfordern; ein Eatsprechendes gilt auch für das Aggregat als Ganzes. Dabei unterliegen die dem energiespeichernden Schwungrad angeschlossenen Aggregatteile - wie insbesondere die eine der beiden einstellbaren Maschinen - keiner solchen Beanspruchung, welche die zu erwartene Betriebssicherheit und Lebensdauer des Aggregates gefährdet.
Gleichwohl gestattet die Lösung nach der Erfindung eine hohe mittlere Drehzahl für das Schwungrad zugunsten der Wirtschaftlichkeit des Antriebsaggregates. Sein erfindungsgemäßer Aufbau erlaubt 80-gar den Einsatz von einstellbaren Hochdruck-»dromaschinen sur Aufnahme und Abgabe der Speicherenergie, ohne daß sich die hohe Drehzahl des Schwungrades auf diese Maschinen ungünstig auswirkt.
Der Einsatz dieser Maschinen an Stelle von Elektromaschinen bietet den Vorteil eines weiter verringerten Leistungsgewichtes und Bauvolumens für das Antriebsaggregat.
Die Zeichnung gibt ein Antrlebsaggtegat nach der Erfindung für ein Kraftfahrzeug schematisch wieder und liegt der folgenden näheren Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels zugrunde, die auch noch auf weitere dem Aufgabenzweck dienende Ausgestaltungen eingeht.
Der drehzahlsteuerbare Primarmotor 1 arbeitet mit zwei als Pumpe und als Motor wechselweise ein- und umstellbaren Hochdruck-Hydromaschinen 2, 3 zusammen, die in Leitungsverbindung miteinander stehen und außer auf jeweils einen bestimmten maximalen leistungsdurchsatz in die eine wie in die andere Richtung stufenlos auf Jede beliebige leistung dazwischen sowie gleichzeitig auf einen Nulldurchsatz von leistung mit Freilauf der Maschinen einstellbar sind. Die eine Hydromaschine 3 steht in direkter Antriebsverbindung mit der abtreibenden Welle 4 des Antriebsaggregates, aus der sich die gesamte Antriebsleistung durch ein Differentialgetriebe 5 auf die beiden Triebräder 6 des Kraftfahrzeuges verteilt.
Zwischenden beiden Hydromaschinen 2, 3 ist eine Schaltkupplung 7 beliebigerBauform angeordnet, die den Brimarmotor 1 in einer Schaltatellung mit der einen Hydromaschine 2 und in einer anderen Schaltstellung mit der anderen Hydromaschine 3 drehfest verbindet.
Indem die Schaltkupplung 7 den Primärmotor 1 mit der der abtreibenden Welle 4 zugeordneten Hydromaschine 3 verbindet, erfolgt eine leistungstibertragung aus dem Primärmotor 1 in diese Welle 4 auf direktem Wege, was immer der Fall ist beim Fahren mit einer Geschwindigkett oberhalb einer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze bis zur Fahrzeug-Höchstgeschwindigkeit. Der tjbertragungswirkungsgrad des Aggregates hat in diesem die längste Dauer der Gesamtbetriebszeit ausmachenden Betriebszustand seinen Bestwert mit nahezu 100%; der Zustand kann bei einem PKW-Antrieb für einen Geschwindigkeitsbereich von etwa 50 bis 150 km/h bestehen. Bei dieser Schaltstellung der lOpplmg 7 ist die Wellenverbindung des Primärmotors 1 mit der zwischen der Schaltkupplung 7 und diesem Motor angeordneten Hydromaschine 2 unterbrochen. Ein in Abhängigkeit von der Drehzahl der abtreibenden Welle 4 wirkendes Schaltmittel - etwa ein Tachogenerator mit Schaltkontakten - bewirkt selbsttätig ein, Umschalten der Verbindung des Frimärmotors 1 von der einen Rydromaschine zu der anderen bei Eintreten einer bestimmten Wellen-Drehzahl. Auch im Zustand der direkten Verbindung des Primärmotors 1 mit der abtreibenden Welle 4 des Aggregates ermöglicht die Steuerbarkeit des Primärmotors 1 über den genannten großen Geschwindigkeitsbereich Fahrzeugbeschleunigungen und ein Befahren ansteigender Strecken, ohne daß dafür Speicherenergie einzusetzen ist.
Dem Primärmotor 1 und der mit der abtreibenden Welle 4 verbundenen Hydromaschine 3 ist eine selbsttatig schaltende 4Uberhol- und Freilaufkupplung 8 zwischengeschaltet. Durch diese Preilaufkupplung 8 kann das Fahrzeug mit einem auf Leerlauf eingestellten Primarmotor 1 im Zustand seiner direkten drehfesten Verbindung mit der abtreibenden Welle 4 kraftstoffsparend über lange Fahrstrecken frei rollen. Ein Schieben des Primärmotors 1 durch das Kraftfahrzeug tritt hierbei somit nicht ein. Aus diesem freien Rollen heraus kann das Fahrzeug mit Hilfe der mit der abtreibenden Welle 4 verbundenen Hydromaschine 3 Jederzeit und sofort abgebremst oder wieder beschleunigt werden. Der Freilaufbetrieb mit diesem Antriebsaggregat bringt ebenfalls erhebliche Vorteile hinsichtlich der Geringhaltung des Kraftstoffverbrauches und des Schadstoffausstoßes mit sich, wie er sonst beim Schieben des Primärmotors 1 durch das Fahrzeug noch stärker auftritt. Messungen haben ergeben, daß ein.solcher Betrieb im Stadtverkehr etwa 50 X und auf landstraßen etwa 20 % der Gesamtstrecke ausmacht. Prinzipiell ist dieser Freilaufbetrieb auch möglich, wenn die Schaltktipplung 7 zwischen den beiden Hydromaschinen 2, 3 so konstruiert ist, daß sie sich mit dem Einstellen des Primärmotors 1 auf leerlauf automatisch auf eine lastfreie Mittelstellung ohne Verbindung dieses Motors mit der einen oder der anderen Rydromaschine einstellt.
Im unteren Geschwindigkeitsbereich des Kraftfahrzeuges, so bei seinem Anfahren aus dem Stand heraus und beim Befahren stärker ansteigender Strecken, besteht durch entsprechende Schaltung der Kupplung 7 zwischen den Hydromasch$nen 2, 3 stets eine drehfeste Verbindung des Priwaraotors 1 mit der dem Motor unmittelbar nachgeschalteten Hydromaschine 2, die in diesen Antriebszuständen immer als Pumpe ihrer Einstellung entsprechend wirkt. Die hierbei bestehende Trennung des Frimärmotors 1 von der abtreibenden Welle 4 des Aggregates läßt eine leistungsübertragung aus dem Frimärmotor 1 in diese Welle nur noch über die beiden Bydromaschinen 2, 3 zu, wobei die dieser Welle 4 zugeordnete Hbdromaschine 3 als eigentlicher Antriebsmotor wirkt. Die stufenlose Einstellbarkeit der beiden Rydromaschlnen 2,3 in weiten Grenzen verhilft zumBewältigen auch starker Fahrwiderstände und befähigt das Antriebsaggregat zum kräftigen Beschleunigen des Fahrzeuges aus dem Stand heraus, ohne daß dafür schon Speicherenergie aufgewendet werden muß. Dieses kräftige Beschleunigen beruht nicht nur auf der starken Durchzugkraftder Hydromaschinen 2, 3, sondern auch auf ihrer Drehmomentwandlung ohne geringste Krastflußunterbrechungen und Schaltpausenüber den ganzen unteren Geschwindigkeitsbereich, die weitgehend der idealen'Drehmoment- und Zugkrafthyperbel entspricht. Die Einstellbarkeit der Rydromaschinen 2, 3 auf Nulldurchsatzvon Leistung läßt das Kraftfahrzeug bei laufendem Primärmotor 1 ohne Schwierigkeit im Stillstand halten, wenn dieser Motor der ihm unmittelbar nachgeschalteten gydromaschine2 angekappeltist, was dieser Zustand aber nicht erfordert. Eine geringe Verstellung der Hydromaschinen2, 3 aus ihrer Einstellung auf Nulldurchsatz läßt das Fahrzeug auch im Schleichgang bewegen, sofern erforderlich, auch mit großer Zugkraft. Ein Fahren im Riickwärtsgangmit stufenlos einstellbarer Geschwindigkeit und im Bedarfsfall mit starker Zugkraft erfolgt ebenfalls im Zustand der drehfesten Verbindung zwischen dem Erimärmotor 1 und der diesem nachgeschalteten Hydromaschine 2 mit alleiniger Leistungsübertragung durch die Hydromaschinen2, 3. Die Hydromaschine 3 der abtreibenden Welle 4 arbeitet jetzt als Motor mit gewechselter Drehrichtung, entsprechend ihrer Einstellung dafür, während die Drehrichtung des Primärmotors 1 mit der anderen Hydromaschine 2 unverändert ist.
Diese Hydromaschine 2 steht in Antriebsverbindung mit einem kleinen Schwungrad 9 als Energlespeicherdes Antriebsaggregates. Dafür ist ein Planetengetriebe vorgesehen, das die hohe Drehzahl des Schwungrades 9 für die Hydromaschine2 stark untersetzt. Dieses Planetengetriebe besitzt einen gehäusefesten Innenzahnkranz 10 und ein mit dem Schwungrad 9 verbundene; Zentralrad 11 im Eingriff mit Planetenrädern 12, deren gemeinsamer Träger 13 drehfest mit der Welle der Hydromaschine 2 verbunden ist Mit Rucksicht auf die hohen Drehzahlen im Planetengetriebe ist für alle Zahnräder eine geräuscharm wirkende Doppelschrägverzahnungvorgesehen. Die Steuerorgane der beiden Hydromaschinen 2, 3 sind mit dem Schaltmittel der Schaltkupplung 7 zwischen diesen Maschinen so verbunden, daß beide Maschinen 2, 3 bei drehfester Verbindung des Primärmotors 1 mit der der abtreibenden Welle 4 zugeordneten Hydromaschine 3 auf einen geringen leistungsdurchsatz von dieser Maschine zu der anderen Hydromaschine 2 zum Halten einer hohen Speicher-Drehzahl des Schwungrades 9 eingestellt sind. Die Hydromaschine 3 der abtreibenden Welle 4 arbeitet bei dieser Schaltstellung der Kupplung 7 somit automatisch als Pumpe, während die andere Hydromaschine 2 ohne Verbindung mit dem Primärinotor 1 als Motor zum Antrieb des Schwungrades 9 über das Planetengetriebe 10-13 arbeitet. Die Steuerorgane der beiden Hydromaschinen 2, 3 sind so nach einer nichtlinearen Verstellcharakteristik ausgelegt, daß ein fortschreitendes Verstellen der Endstellung zu das Fördervolumen der Jeweils pumpenden Maschine stärker anwachsen laßt als das der Jeweils antreibenden Maschine, was für beide Richtungen des leistungsdurchsatzes durch die Hydromaschinen 2, 3 gilt. Das bedeutet, daß mit fortschreitender Verstellung dieser Maschinen 2, 3 die Drehzahl der als rotor wirkenden Hydromaschine gegenüber der der pumpenden Eydromaschine zunimmt, gleichgültig, ob Energie dem Schwungrad 9 zugeführt oder entnommen wird. Dad.urch bringt die das Schwungrad 9 antreibende Hydromaschine 2 bei gleichzeitiger Verstellung beider Maschinen 2, 3 eine höhere Drehzahl für das Schwungrad 9 auf als die Drehzahl ist, mit der die Welle 4 die in diesem Zustand als Pumpe wirkende Hydromaschifle 3 antreibt. Die Verstellung durch Betätigung erfolgt nur jeweils an der pumpenden Maschine; die antreibende Maschine verstellt sich selbsttätig druckabhängig mit.
Die Steuerung der beiden Hydromaschinen 2, 3 ist zudem so ausgelegt, daß diese Maschinen nach Verbrauch von Speicherenergie aus dem Schwungrad 9 kurzzeitig auch auf verstärkten leistungsdurchsatz zum schnellen Hochfahren des Schwungrades 9 auf eine bestimmte obere Drehzahl automatisch eingestellt werden. Eine solche automatische Steuerung ist beispielsweise mittels eines Tachogenerators mit Schaltkontakten möglich, welcher die Hydromaschinen 2, 3 in ihrer Einstellung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Schwungrades 9 bzw. der der antreibenden Hydromaschine 2 beeinflußt. Die Mehrbelastung des Primärmotors 1 in diesem Zustand durch denAntrieb des Fahrzeuges und zusätzlich durch das möglichst schnelle Hochfahren des Schwungrades 9 wird durch seine Einstellung auf eine größere Durchzugkraft ausgeglichen, so daß es zu keinem unerwinschten Abbremsen des Fahrzeuges durch das schnelle Hochfahren des Schwungrades 9 kommt. Ein möglichst schnelles Hochfahren des Schwungrades 9 nach vograngegangenem Verbrauch von Speicherenergie ist erforderlich, damit ein plötzlicher neuer Bedarf an Speicherenergie sofort wieder gedeckt werden kann.
Das Hochfahren des Schwungrades 9 wie das Halten seiner hohen Drehzahl erfolgt so gut wie immer unter Teillast des Antriebsaggregates durch das EraftfPhrzeug, ein Zustand, wie er während der Gesamtbetriebszeit des Aggregates erfahrungsgemäß weitaus vorherrscht. Dadurch steht die erforderliche Leistung zum Hochfahren des Schwungrades 9 und damit zum Speichern von überschüssiger Energie reichlich zur Verfügung. Ein Hochfahren des Schwungrades 9 erlaubt dieses Antriebsaggregat allerdings auch schon im Fahrzeugstillstand bei Nulleinstellung der Hydromaschinen 2, 3, bei dem der Frimirinotor 1 durch die Schaltkupplung 7 mit der nachgeschalteten Hydromaschine 2 verbunden ist., Das Hochfahren des Schwungrades 9 auf seine gewünschte Speicher-Drehza4i braucht bei verstärktem Ieistungsaufwand dafür nur mehrere Sekunden zu dauern.
Das Halten dieser Drehzahl für eine ständige Bereitschaft des Schwungrades 9 zur Abgabe von Speicherenergie erfordert eine nur sehr geringe Leistung, die lediglich die unvermeidbaren niedrigen Reibungsverluste in den Lagern und durch fliftreibung auszugleichen hat. Durch eine sehr gute Kapselung und Lagerung des Schwungrades 9 sind diese Reibungsverluste aber so gering gehalten, daß'der hierfür aufgewendete Leistungsteil des Primärmotors n nicht als Verlustleistung rür den Fahrzeugantrieb ins Gewicht fällt.
Ein Drehzahlzurücknehmen am Primärmotor 1 während der Fahrt mit angekuppelter Welle 4 ist durch entsprechende Schaltung und Koppelung der Steuerorgane begleitet von einer Einstellung der beiden Hydromaschinen 2, 3 auf verstärkten Förderstrom zwischen diesen Maschinen zum fortgesetzten Halten der Schwungraddrehzahl oder von einer Einstellung auf Nulldurchsatz mit Preilauf dieser Maschinen, wodurch es ebenfalls zu keinem störenden Abbremsen des Schwutgrades 9 über die Hydromaschinen und das Planetengetriebe durch die Drehzahlverminderung am Primarmotor 1 kommt. Ein solcher Freilauf ist durch zusätzlichen Einsatz dafür vorgesehener Ventile auch hydraulisch zu erreichen. Das Fahrzeugabbremsen mit Speicherung der Bremsenergie aus dem Fahrzeug zur späteren Nutzung erfolgt durch ein Einstellen der beiden Hydromaschinen 2, 3 auf veratärkten Leistungsdurchsatz von der Hydromaschine 3 der abtreibenden Welle 4 zu der des Schwungrades 9. Je nach Stärke des Abbremsens in Abhängigkeit von der Einstellunder Hydromaschinen 2, 3 kann das Schwungrad 9 dabei seine Drehzahl mehr oder weniger stark erhöhen, angetrieben durch die unabhängig von dem Primärmotor 1 mit steigender Drehzahl umlauf ende Hydromaschine 2. Beim Fahren auf abschüssigerStrecke ist der Vorgang zur Speicherung der dabei anfallenden Energie aus dem Kraftfahrzeug in das Schwungrad 9 der gleiche.
Tritt ein wesentlich erhöhter Leistungsbedarf für den Fahrzeugantrieb wie zum beschleunigten Uberholen eines anderen Kraftfahrzeuges auf, so kommen die Hydromaschinen 2, 3 durch entsprechende Betätigung ihrer Steuerorgane mit zum Einsatz wobei jetzt die angesammelte Speicherenergie des Schwungrades 9 aktiviert wird. Die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges kann sich dabei trotz allmählicher Abnahme der Drehzahl des Schwungrades 9 mit der je nach Einste'llung mehr oder weniger stark als Pumpe wirkenden Eydroaaschine 2 erheblich ateigern, wobei dieser hydraulisch übertragene Leistungsteil aus der Speicherenergie des Schwungrades 9 den Triebradern 6 des Fahrzeuges susätzlich eu der direkt übertragenen Leistiing des Primärmotors 1 zufließt. Bei Einstellung der beiden Hydromaschinen 2, 3 wie im "kick down" auf maximalen Leistungedurohsaite bewirken diese beiden Leistungszweige sogar ein besonders kräftiges Fahrzeugbeschleunigen ohne Unterbrechungen in dem teistungsfluß mit Drehmomentwandlung wie sonst durch Schaltvorgänge.
Bei einem solchen Fahrzeugbeschleunigen vollzieht sich eine Veränderung in der Einstellung der beiden Hydromaschinen 2, 3, die sich zunehmend von ihrer mulleinstellung entfernen, wodurch die Drehzahl der antreibenden Hydromaschine 3 mit der Welle 4 mit Abnahme der Drehzahl des Schwungrades 9 stufenlos anwachst, der nichtlinearen Verstellcharakteristik der Hydromaschinen zufolge. Ist der erhöhte Leistungsbedarf beendet und wieder ein Teillastzustand für das Antriebsaggregat eingetreten, so erfolgt in der angegebenen Weise seltsttätig sofort wieder ein Hochfahren des Schwungrades 9 zur schnellen Aufladung mit neuer Speicherenergie aus dem nicht voll beanspruchten Primärmotor 1.
Ein Antreiben des Kraftfahrzeuges zusätzlich mit Speicherenergie aus dem Schwungrad 9 kann wie ein Abbremsen mit Speicherung der Bremsenergle aus dem Fahrzeug in das Schwungrad 9 auch im unteren Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges bei drehfester Verbindung der dem Priuiärmotor 1 unmittelbar nachgeschalteten Hydromaschine 2 mit diesem Motor erfolgen. Ein Speichern von Energie aus dem Primarsotor 1 im Fahrzeugstillstand bei Nulleinstellung der Rydromaschinen 2, 3 erlaubt den zusätzlichen Einsatz gespeicherter Energie schon in der ersten Phase des Anfahrens. Andererseits ist ein befristetes Einschalten der Hydromaschinen 2, 3 als Hilfsantrieb mit Verbrauch von Speicherenergie aus dem Schwungrad 9 auch beim Fahren mit der regulären Spitzengescbwindigkeit neben der vollen Inanspruchnahme des Primärmotors 1 fiir diese Geschwindigkeit möglich, etwa zum Überholen mit einer für beschränkte Dauer gesteigerten Spitzengeschwindigkeit. Immer besteht dabei zwischen dem hochtourig umlaufenden Schwungrad 9 und den Hydromaschinen 2, 3 durch das Planetengetriebe 10-13 ein solches ginstiges Drehzahlverhältnis, das für eine gute Betriebssicherheit und Lebensdauer des Antriebsaggregates zu keinen Störungen an diesen Maschinen 2, 3 führt.
ur die Bedienung des Antriebsaggregates durch den Fahrer ist eine Betätigungsstange 14 vorgesehen, die zu einem Bedienungshebel oder dgl. gehört und bei Betätigung die verschiedenen Steuerorgane und Scllaltmittel des Aggregates beeinflußt, 80 daß eine Einhebelbedienung möglich ist. Dafür sind diese Organe durch ein Betätigungsgestange 15 miteinander verbunden, durch das über einen waagebalken artig wirkenden Hebel auch der Primarmotor 1 seine Einstellung erhält. Die Steuerung des Antriebsaggregates über den gesamten Geschwindigkeitsbereich mit diesen Mitteln kann in verschiedenen Abschnitten erfolgen, in denen mal der Primärmotor 1, mal die Hydromaschinen 2, 3 und auch beide Aggregatteile zusammen den beschriebenen verschiedenen Abläufen gemäß betätigt werden.
Eine besondere Ausgestaltung weist noch die Verbindung zwischen dem Schwungrad 9 und der zugehörigen Hydromaschine 2 auf. Im Prinzip besteht diese Ausgestaltung darin, daß dem Schwungrad 9 und dieser dydromaschine 2 eine Schaltkupplung oder eine andere in Abahängigkeit von der Drehrichtung, der Drehzahl oder/und dem Brehmoment selbsttäti2 einen bestimmten Schlupf der Rydromaschine 2 dem Schwunrad 9 gegenüber zulassende Kupplung so zwischengeschaltet ist, daß sie einen Antrieb der Hydromaschine durch den Primarmotor 1 ermöglicht, ohne daß ein wesentlicher Teil der Leistung dafar aus der Welle des Primarmotors 1 in das Schwungrad 9 fließt.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist daffir eine Fliehkraftkupplung 16 vorgesehen, deren Fliehgewichte 17 mit Reibflächen sich im Eingriff mit der Nabe des Schwungrades 9 befinden. Damit wirkt.diese Kupplung 16 so, daß eine voll belastbare Mitnahmeverbindung zwischen dem Schwungrad 9 und der Rrdron:aschine 2 erst dann selbsttätig gegeben ist, wenn das Schwungrad 9 durch seinen wachsenden Reibschluß mit der Welle der Hydromaschine 2 eine bestimmte Drehzahl erreicht hat. Durch diese Konstruktion wird ein notwendiges plötzliches Anfahren des Fahrzeuges aus dem Stand heraus unter vollem Einsatz der Hydromaschinen 2, 3 zu einem starken Beschleunigen nicht durch die Massenträgheit eines noch zu beschleunigenden Schwungrades 9 beeinträchtigt.
Die Grundkonstruktion dieses Antriebsagregates gestattet noch verschiedene Abwandlungen und weitere Ausgestaltungen. Eine solche Ausgestaltung des Aggregates - etwa bei seinem Einsatz für schwere Fahrzeuge wie zum Beispiel Schienenfahrzeuge - kann durch einen zusätzlichen Energiespeicher zur Vergrößerung der Speicherkapazität für dieses Aggregat gegeben sein, dem die beiden einstellbaren Maschinen durch ihre Leitungen angeschlossen sind. Im Iiinblick auf das große Speichervermögen des 3chwungrades braucht dieser Energiespeicher eine nur relativ geringe Kapazität und deshalb auch nur ein verhältnismäßig geringes Gewicht und Bauvolumen zu haben. An Stelle von Hydromaschinen sind auch einstellbare Elektromaschinen einzusetzen. Die erfindungsgeinäß vorgesehene Schaltkupplung kann in weiterer.Ausgestaltung des Aggregates einem Sonnenrad und einem durch den Primärmotor angetriebenen Planetenträger eines Planetengetriebes zwischengeschaltet sein, dessen Planetenräder ständig mit einem mit der einen einstellbaren Maschine verbundenen Sonnenrad und mit einem mit der anderen einstellbaren Maschine verbundenen Sonnenrad im Eingriff stehen, das über eine Schalt- oder Freilaufkupplung wirkt. Eine solche Konstruktion bietet den Vorteil, daß Antriebsleistung aus dem Primärmotor in direkter Übertragung schon beim Anfahren den Xriebr-idern des Fahrzeuges zufließt. Dadurch ergibt sich eine Verbesserung des Übertragungswirkungsgrades des Aggregates auch für den unteren Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges.
Auger zum Antrieb von Kraftfahrzeugen aller Art, einschließlich Schienenfahrzeugen vorzugsweise aber von PKW, ist ein Antriebsaggregat nach der Erfindung auch für andere, ähnlich gelagerte Aufgaben einsetzbar. Solche Aufgaben sind an stationären Anlagen und Maschinen ebenfalls zu finden, vor allem wenn dabei größere Drehmassen immer wieder zu beschleunigen sind. Als Primärmotor für dieses Aggregat kann für alle Einsatzfälle jeder dem Aufgabenzweck nach geeignete Antriebsmotor verwendet werden, so etwa auch ein Verbrennungsmotor mit äußerer Verbrennung und mit Wärmeaustauscher, der mit Hubkolben oder mit Rotationskolben arbeiten kann.

Claims

Patentansprüche

1.Antriebsafz:gres:at, vorzugsweise für Kraftfahrzeuge aller Art, mit einem drehzahlsteuerbaren Primärmotor, zwei wechselweise zum speichern und Antreiben ein- und umstellbaren Maschinen in Leitungsverbindung miteinander und mit Einstellbarkeit gleichzeitig auf Nulldurchsatz von Leistung sowie mit einem Energiespeicher zu diesen elektrisch oder hydrostatisch wirkenden Maschinen, von denen eine Maschine in Antriebsverbindung mit der abtreibenden Welle des Aggregates steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schaltkupplung (7) für eine Durchleitung der Antriebsleistung des Primärmotors (1) auf direktem Wege in die ab treibende Welle (4) des Aggregates vorgesehen ist, die bei Trennung dieser Verbindung eine Verbindung des Primärmotors (1) mit der nicht dieser Welle (4) zugeordneten einstellbaren Maschine (2) herstellt bzw. beläßt, und daß dieseMaschine (2) mit einem Schwungrad (9) als Energiespeicher dieses Aggregates durch ein die Drehzahl für diese Maschine (2) untersetzendes Getriebe (10-13) in Antriebsverbindung steht, vorzugsweise durch ein Planetengetriebe mit einem gehäusefesten Innenzahnkranz (io) und einem mit dem Schwungrad (9) verbundenen Zentralrad (11) im Eingriff mit Planetenrädern (12), deren gemeinsamer Träger (13) drehfest mit der Welle der Maschine (2) verbunden ist.

2. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Getriebe (10-13) und dem Schwungrad (9) eine Schaltkupplung oder eine andere in Abhängigkeit; von der Drehrichtung, der Drehzahl oder/und dem Drehmoment selbsttätig einen bestimmten Schlupf der dem Schwungrad (9) zugeordneten Maschine (2) gegenüber diesem Schwungrad zulassende Eupplung (16) so zwischengeschaltet ist, daß sie einen Antrieb dieser Maschine durch den Primärmotor (1) ermöglicht, ohne daß ein wesentlicher Teil der Leistung dafür aus der Welle des Primärmotors (1) in das Schwungrad (9) fließt.

3. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Primärmotor (1) und der mit der abtreibenden Welle (4) verbundenen einstellbaren Maschine (3) eine selbsttätig schaltende Oberhol- und Freilaufkupplung (8) zwischengeschaltet ist.

4. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Abhängigkeit von der Drehzahl der abtreibenden Welle (4) des Aggregates wirkendes Schaltmittel - etwa ein Tachogenerator mit Schaltkontakten - vorgesehen ist, das ein Umschalten der Verbindung des Primärmotors (1) von der einen einstellbaren B schine zu der anderen bei Eintreten einer bestimmten Wellen-Drehzahl selbsttätig bewirkt.

5. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Steuerorgane von zwei Rydromaschinen (2, 3) als einstellbare zJXschinen so nach einer nichtlinearen Verstellcharakteristik ausgelegt sind, daß ein fortschreitendes Verstellen der kdstellung zu das Fördervolumen der jeweils pumpenden Maschine stärker anwachsen läßt als das der jeweils antreibenden Maschine, was für beide Richtungen des Ieistungsdurchsatzes durch die Hydromaschinen (2, 3) gilt, wobei die Steuerung vorzugsweise so gestaltet ist, daß eine Verstellung durch Betätigung nur jeweils an der pumpenden Maschine erfolgt, während sich die antreibende Maschine dabei selbsttätig druckabhängig mit verstellt.

6. Antrieb6aggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerorgane der einstellbaren Maschinen (2, 3) mit dem Schaltmittel der Schaltkupplung (7) so verbunden sind, daß beide Maschinen (2, 3) bei drehfester Verbindung des Primärmotors (1) mit der der abtreibenden Welle (4) zugeordneten Maschine (3) auf einen geringen Leistungsdurchsatz von dieser Maschine (3) zu der anderen Maschine (2) zlnft Halten einer hohen Speicher-Drehzahl des Schwungrades (9) eingestellt sind, kurzzeitig gegebenenfalls auch auf verstärkten Ieistungsdurchsatz zum Hochfahren des Schwungrades (9) auf eine bestimmte obere Drehzahl.

7. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkupplung einem Sonnenrad und einem durch den Primärmotor angetriebenen Planetenträger eines Planetengetriebes zwischengeschaltet ist, dessen Planetenräder ständig mit einem mit der einen einstellbaren Maschine verbundenen Sonnenrad und mit einem mit der anderen einstellbaren Maschine verbundenen Sonnenrad im Eingriff stehen, das über eine Schalt- oder Freilaufkupplung wirkt.

8. Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden einstellbaren Maschinen(2, 3) einem zusätzlichen Energiespeicherdes Aggregates durch ihre Leitungen angeschlossen sind.