DE2513506A1

DE2513506A1 - Fahrzeuggetriebe

Info

Publication number: DE2513506A1
Application number: DE19752513506
Authority: DE
Inventors: Ioannis Papadimitriou
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-06
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-10-23
Also published as: JPS50158030A; IT1034539B; FR2274842B3; FR2274842A1; NL7504032A; GB1494128A

Description

PATENTANWÄLTE PROF. DR. DR. J. REITSTÖTTER DR.-ING. WOLFRAM BUNTE DR. WERNER KINZEBACH

D-aOOO MÜNCHEN 4O. BAUERSTRAS3E 22 · FERNRUF (O89) 37 ββ 83 · TELEX 821S2O8 ISAR D POSTANSCHRIFT: D-βΟΟΟ MÜNCHEN 43, POSTFACH 7ΘΟ

München, den 26. März 1975 M/l6 054

loannis Papadimitriou 20, Yanni Statha street Athen/Griechen land

Pahrzeuggetriebe

Die Erfindung betrifft einen in zwei Richtungen wirkenden Drehmomentwandler bzw. Getriebe zur Energieübertragung in zwei Richtungen für das Antriebssystem eines Kraftfahrzeuges, sowie ein Kraftfahrzeugantriebssystem mit einem derartigen übertragungssystem.

Herkömmliche Übertragungssysteme für Kraftfahrzeuge wirken in einer Richtung, da sie Drehmoment und Energie von der Maschine auf die Pahrzeugräder übertragen sollen.

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, 2513G06

L-ei diesem System findet eine außerordentlich-.· Kraftsto^fve¹-- >2h:;endung statt. Insbesondere bei negativer Bejc.:-.I.-.i.r.:" ^-,r-j •eht die kinetische Energie des Fahrzeugs und der an^etriet - ·· , aen Elemente verloren.

Ferner ist es bei den Antriebssystemen mit derartigen in einer Richtung wirkenden Übertragungssystemen üblich, daß die Maschine die Beschleunigungsenergie unmittelbar an das übertragungssystem abgibt. Aus diesem Grund werden die Masse der rotierenden Maschinenteile und insbesondere das Schwungrad au;" ein Minimum reduziert, bzw. so klein wie möglich gehalten. Daher verursacht eine Beschleunigung des Fahrzeugs ein unökonomisches Ansteigen des Kraftstoffverbrauchs.

'■,i einem Antriebssystem, welches unter Anwendung eines in : ,ei Richtungen wirkenden Übertragungssystems, welches von .iinem Snergiespeicherungsrotor mit relativ großer Trägheit :zw. großem Trägheitsmoment angetrieben wird, arbeitet, Kann Kraftstoff bzw. Antriebsenergie, beispielsweise Elektrizität oder Petroleum, gespeichert und gespart werden.

Gegenstand der Erfindung ist ein Getriebe für die Übertragung von Drehmoment und Energie von einer normalerweise von einem Energiespeicherungsrotor angetriebenen, das Getriebe treibenden Antriebsquelle auf eine normalerweise die zu treibenden Elemente eines Fahrzeuges antreibende Abtriebswelle, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Getriebe auch für eine Übertragung von Energie und Drehmoment in umgekehrter Richtung, nämlich von der normalerweise die zu treibenden Elemente antreibenden Abtriebswelle auf die normalerweise das Getriebe treibende Antriebswelle, wenn der Fahrer das Fahrzeug negativ beschleunigt, ausgebildet ist, wodurch infolge des Zuwachses an Ir dem Rotor gespeicherter Energie kinetische Energie des fahrzeuges gespart wird, und daß eine Regeleinrichtung zur Re-

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gelung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes vorgesehen ist.

Vorzugsweise weist das Getriebe ferner eine Zwischenwelle auf, sowie ein in Antriebsverbindung zwischen die Antriebswelle und die Zwischenwelle geschaltetes variables Getriebeelement;, sowie ein Planetengetriebe zwischen der Antriebswelle, der Zwischenwelle und der Abtriebswelle, wobei die Regeleinrichtung das variable Getriebeelement steuert.

Das variable Getriebeelement kann eine erste auf der Zwischenwelle montierte Keilriemenscheibe, eine zweite auf der Antriebswelle montierte Keilriemenscheibe, sowie einen um diese Keilriemenscheiben laufenden Keilriemen mit trapezförmigem Querschnitt umfassen.

Die Regeleinrichtung kann eine von Hand verstellbare Vorrichtung zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses des Keilriementriebes sein.

Das bevorzugte Planetengetriebe umfaßt ein sich mit der Antriebswelle drehendes Sonnenrad, mit dem Sonnenrad kämmende und von einem Planetenträger, der sich mit der Abtriebswelle dreht, getragene Planetenräder sowie ein Außenrad mit doppeltem Zahnkranz, dessen Innenverzahnung mit den Planetenrädern kämmt und dessen Außenverzahnung mit einem mit der Zwischenwelle gekuppelten Getrieberad kämmt, wobei Antriebswelle und Abtriebswelle koaxial zueinander angeordnet sind.

Vorteilhaft wird das mit der Zwischenwelle gekuppelte Getrieberad von einer Muffe auf der Zwischenwelle getragen, und die Zwischenwelle und die Muffe sind normalerweise über eine Reibungskupplung miteinander gekuppelt, welcher eine doppelte Aufgabe zukommt, einmal das Getriebe gegen abrupte oder harte Hand-

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habungen des Beschleunigungshebels zu schützen (überlastschutz), zum anderen die Antriebswelle von der Abtriebswelle zu trennen, wenn das Fahrzeug abgeschleppt werden muß.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird das Getriebegehäuse von dem Fahrzeugrahmen über einen elastischen Block getragen, der koaxial zu der normalerweise angetriebenen Antriebswelle angeordnet ist, und das Gehäuse weist einen derart hydraulisch betätigbaren Lenker auf, daß das von der Abtriebswelle beim Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeuges auf das Gehäuse übertragene Reaktionsdrehmoment bewirkt, daß die Regeleinrichtung in einem Sinn betätigt wird, gemäß welchem das Reaktionsdrehmoment automatisch verringert wird.

Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Antriebssystem mit einem übertragungssystem gemäß der Erfindung, bei welchem die Antriebswelle mit einem Energiespeicherungsrotor in Antriebsverbindung steht und der Rotor von einem Primärantrieb angetrieben wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Primärantrieb ein Elektromotor. Vorzugsweise wird der Elektromotor während normaler Fahrt von einem Akkumulator mit Energie versorgt, und wirkt als Generator (Dynamo) zur Wiederaufladung des Akkumulators, wenn die Abtriebswelle Energie auf die Antriebswelle überträgt."

Gewünschtenfalls ist eine Hilfsmaschine zur Lieferung zusätzlicher Antriebsenergie für den Rotor für die Fahrt auf freien Straßen außerhalb von Stadtgrenzen vorgesehen, sowie· eine Kupplung zur Hinzuschaltung und Abtrennung dieser Hilfsmaschine.

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Als vereinfachte Ausfuhrungsform kann das System Elektromotor/ Generator/Akkumulator verwendet werden. In diesem Fall wird der Rotor von einem Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung als Primärantrieb angetrieben, und die Kupplung zur Hinzuschaltung und Abtrennung dieser Verbrennungsmaschine arbeitet mit zeitlichen Intervallen, um die Drehzahl des Rotors innerhalb vorbestimmter oberer und unterer Grenzen zu halten.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden als Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:

Fig. 1 schematisch ein Antriebssystem für ein Fahrzeug mit dem erfindungsgemäßen übertragungssystem;

Fig. 2 einen Schnitt durch das übertragungssystem bzw. Getriebe der Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch das übertragungssystem bzw. Getriebe in der Ebene III-III der Fig. 2; und

Fig. 4 ein Planetengetriebe, welches einen Teil des Übertragungssystems bzw. Getriebes der Fig. 2 bildet.

Fig. 1 zeigt ein in zwei Richtungen wirkendes Getriebe bzw. Drehmoment-Übertragungssystem 20, eingebaut in das Antriebssystem eines Fahrzeugs, wobei nur die Fahrzeugteile dargestellt sind, die zur Beschreibung des Antriebssystems notwendig sind. Gemäß der Darstellung hat das System 20 eine normalerweise treibende Antriebswelle 1, die ein Schwungrad bzw. einen Rotor 21 trägt, sowie eine normalerweise zu treibende Abtriebswelle 2, die so angeordnet ist, daß sie die Fahrzeugachse und die Fahrzeugräder über eine herkömmliche übersetzung 23 antreibt. Gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform

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ist der Primärantrieb, welcher zunächst den Rotor 21 antreibt, ein Gleichstrom-Elektromotor 22. Der Motor 22 erhält seine Energie von einem Akkumulator 24 und ist mit diesem mit Hilfe einer Akkumulator-Ladevorrichtung 25 elektrisch verbunden. Der Motor 22 ist so konstruiert, daß er sowohl als Motor zum Antrieb des Rotors 21 arbeiten kann, wie auch als Generator (Dynamo), der von dem Rotor 21 angetrieben wird und elektrische Energie zum Wiederaufladen des Akkumulators 24 erzeugt. Je nach der Drehzahl des Rotors 21 fließt Strom durch die Ladevorrichtung 25 zu dem Akkumulator 24 oder umgekehrt, wie nachfolgend beschrieben wird.

Wenn der Akkumulator 24 voll aufgeladen ist, so wird jeglicher ferner von dem Motor 22 erzeugter Strom durch einen Widerstand 28 verbraucht, der mit der Ladevorrichtung 25 verbunden ist.

Ist das Fahrzeug nicht in Betrieb, so wird der Akkumulator 24 über einen elektrischen Netzanschluß 26 mit Hilfe einer geeigneten Gleichrichterschaltung 27, die auch mit der Ladevorrichtung 25 elektrisch verbunden ist, wieder aufgeladen.

Die dargestellte Ausführungsform weist auch eine Energiehilfsquelle auf, die jedoch kein notwendiges Merkmal darstellt. Diese Hilfsquelle umfaßt einen Wankelmotor 29, der nach Wunsch durch eine elektromagnetische Kupplung 30 mit der Welle 1 gekuppelt werden kann. Die Betriebsweise der elektromagnetischen Kupplung wird nachfolgend beschrieben.

Bei dem Antriebssystem der Fig. 1 ist es möglich, daß durch die Energie entweder die Welle 1 oder die Welle 2 die zu treibende Welle ist, und das übertragungssystem 20 bzw. Getriebe ist zu diesem Zweck derart konstruiert worden, daß beim Verzögern des Fahrzeugs die kinetische Energie des gesamten Fahr-

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zeugs wie auch der angetriebenen Elemente des Antriebs- und Übertragungssystems auf den Rotor 21 übertragen und dort gespeichert wird.

Nun zu den Figuren 2 bis 4. Gemäß Pig. 2 weist das Übertragungssystem bzw. Getriebe 20 ein Gehäuse 30a auf, in dem die Antriebswelle 1 und die Abtriebswelle 2 koaxial gelagert sind, und in welchem ferner eine Hilfswelle bzw. Zwischenwelle 11 gelagert ist, die im Abstand von jeder der beiden Wellen 1 und 2 angeordnet ist. Die Wellen 1 und 11 sind über ein stufenlos verstellbares Getriebe in Form eines Keilriementriebs miteinander verbunden. Der Keilriementrieb hat im Querschnitt V-förmige Keilriemenscheiben 13 und 14, um die ein Keilriemen mit trapezförmigem Querschnitt geschlungen ist. Die Riemenscheiben 13 und Ik stellen somit eine Antriebsverbindung zwischen den Wellen 11 und 1 her.

Ein von Hand betätigbarer Steuerhebel 3 ist so ausgebildet, daß er das übersetzungsverhältnis des Riementriebs in an sich bekannter Weise verändern kann.

Die Wellen 1, 2 und 11 stehen auch über ein Planetengetriebe, welches in Fig. h dargestellt ist, in Antriebsverbindung. Das Planetengetriebe umfaßt ein Sonnenrad 6, welches auf der Antriebswelle 1 montiert ist und sich mit dieser dreht, drei Planetenräder 7, die von der Abtriebswelle 2 getragen werden und sich bei Drehung der Abtriebswelle 2 um die Achse dieser Welle drehen, sowie ein Außenrad 8. Die Planetenräder 7 kämmen sowohl mit dem Sonnenrad 6 wie auch mit dem inneren Zahnkranz des Außenrades 8. Das Außenrad 8 ist selbst drehbar gelagert, und sein äußerer Zahnkranz 8a (am Außenumfang) kämmt mit einem Zahnrad 9, das auf einer Muffe 10 montiert ist, die um die Zwischenwelle 11 drehbar gelagert ist. Eine Reibungskupplung 11a ist zwischen der Hohlwelle oder Muffe 10 und der

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Welle 11 angeordnet.

Aus Fig. 2 wird deutlich, daß in der Abtriebswelle 2 bei das getriebeinnere Ende der Antriebswelle 1 gelagert und gegenüber der Abtriebswelle frei drehbar ist. Das getriebeinnere finde der Abtriebswelle 2 trägt auch den Planetenträger 32a, auf welchem die Planetenräder 7 rotationssymmetrisch angeordnet sind.

Das Gehäuse des Getriebes trägt ferner ein Auge 15 (Fig. 2 und 3). Ein hydraulischer Lenker ist zwischen dem von Hand betätigbaren Steuerhebel 3 und dem Auge 15 vorgesehen. Dem Lenker ist gegenüberliegend ein Paar von Zylindern 5 mit Kolben zugeordnet, die mit jeweils einem Ende eines einen Kolben aufweisenden Zylinders U (zur Strömungsmittelübertragung) verbunden sind; der Zylinder ^ steht in Funktionsverbindung mit dem Steuerhebel 3. Diese letztere Verbindung wird nicht näher beschrieben, da sie an sich bekannt ist. Durch sie wird erreicht, daß eine Bewegung des Steuerhebels 3 in Abhängigkeit von einer Bewegung des Auges 15 erfolgt.

Das oben beschriebene Antriebs- und übertragungssystem arbeitet wie folgt. Zunächst dreht sich die Abtriebswelle 2 nicht, wenn sich der Steuerhebel 3 in seiner Nullstellung befindet. Mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Schalters verbindet die Ladevorrichtung 25 den Motor 22 elektrisch mit dem Akkumulator 24. Der Motor 22 treibt die Antriebswelle 1 mit dem Rotor an, und dies wird fortgesetzt, bis die in dem Rotor 21 gespeicherte Energie für den Antrieb, des Fahrzeuges ausreicht. In diesem Stadium ist die Kupplung 30 ausgerückt und die Maschine 29 kann abgeschaltet sein.

Das Fahrzeug bewegt sich, wenn die Abtriebswelle 2 angetrieben wird, und dies wird durch Betätigung des Steuerhebels 3 erreicht.

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Der stufenlos verstellbare Riementrieb 12, 13, I¹J kann ein übersetzungsverhältnis zwischen 1:5 und 5:1 haben. Das Planetengetriebe kann ebenfalls Übersetzungsverhältnisse in Vorwärtsrichtung und Rückwärtsrichtung im Bereich von 1:5 haben, wobei der Totpunkt (d.h. der Punkt, bei welchem das Drehmoment Null auf die Abtriebswelle 2 übertragen wird) innerhalb dieses Bereiches liegt. Der Totpunkt kann bezüglich des Übersetzungsverhältnisses in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung unsymmetrisch liegen, da üblicherweise für die Rückwärtsrichtung nur ein kleiner Bereich erforderlich ist.

Bezeichnet man die Drehzahlen der Wellen 1 und 11 mit N. und N₁₁, und die Zähnezahl der Zahnräder 6, 8, 8a und 9 mit Zg, ^Z8^{J Z}8a^{3 Z}9» ^dann

(a) dreht sich die Abtriebswelle 2 in gleicher Richtung wie die Antriebswelle 1, wenn

Z Z w ^w. 6 ^ 8a

¹¹ ¹ ' h ' S

(b) und dreht sich Abtriebswelle 2 in entgegengesetzter Richtung zur Antriebswelle 1, wenn

H Ha

11 1 7 7 * ^{1 Z}8 ^Z9

ist. . ■

Der Totpunkt befindet sich zwischen diesen beiden Bedingungen.

Wenn der Steuerhebel 3 in Richtung Vorwärtsfahrt geschoben wird,

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so wird ein Drehmoment von der Antriebswelle 1 über den verstellbaren Riementrieb 13, 14 und das Planetengetriebe 9 bis auf die Abtriebswelle 2 übertragen. Die bei der Beschleunigung verbrauchte Antriebsenergie kommt von der gespeicherten Energie des Rotors 21, der eine relativ große Masse im Vergleich zu herkömmlichen Primärantrieben hat. Da die in dem Rotor 21 gespeicherte kinetische Energie die Energie für die Beschleunigung der Abtriebswelle 2 und für das Antriebsdrehmoment für die zugehörigen Räder aufbringt, wird von dem Motor 22 oder dem Motor 29 hierfür keine zusätzliche Energie abgenommen. Worten, die Beschleunigung der Abtriebswelle 2 erfolgt ohne erhärte Energieabnähme von dem Primärantrieb, der nur erforderlich ist, um die normale Betriebsenergie für das Schwungrad 21 zu liefern. Die Beschleunigung erfolgt also unter Verwendung von gespeicherter kinetischer Energie und ohne Ansteigen des Kraftstoffverbrauches, d.h. bei der bevorzugten Ausführungsform ohne Ansteigen der Energieabnähme von dem Akkumulator

Um die Erzeugung von Kräften aus dem Kreiselmoment des Rotors zu vermeiden, kann die Achse des Rotors 21 senkrecht zur Antriebswelle 1 ausgerichtet sein, und sie können über Kegelräder miteinander in Antriebsverbindung stehen.

Für das Fahren außerhalb der Stadt, wo höhere Geschwindigkeiten erforderlich sein können, kann ein Hilfsmotor 29 vorgesehen sein. Durch Einrücken der elektromagnetischen Kupplung 30 kann der Hilfsmotor 29 nach Wunsch mit der Antriebswelle gekuppelt werden, um die- gespeicherte Energie des Rotors 21 auf einen hohen Wert zu erhöhen, der es erlaubt, das Fahrzeug außerhalb der Stadt mit höheren Geschwindigkeiten zu fahren. Auch bei Fahrzeugbeschleunigungen in höheren Geschwindigkeitsbereichen können die Beschleunigungen ohne Ansteigen des Kraftstoffverbrauches des Hilfsmotors durchgeführt werden, vorausgesetzt, daß die in dem Rotor 21 gespeicherte Energie ausreicht.

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Bei der bevorzugten Ausführungsform wurde unterstellt, daß der Hilfsmotor ein Wankelmotor ist. Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, daß stattdessen auch andere Arten von Motoren vorgesehen sein können. Wichtig ist bei den Rotationskolbenmaschinen in diesem Zusammenhang, daß sie eine relativ geringe träge Masse im Vergleich zu dem Rotor 21 haben, und daß demzufolge das Starten des Motors durch direktes Einrücken der Kupplung 30 erfolgen kann.

Der Betrieb der Kupplung 30 und des Motors 29 kann manuell oder automatisch gesteuert werden. Dabei wird angenommen, daß der Fahrer den Hilfsmotor 29 in Betrieb setzt, wenn er außerhalb der Stadt fahren will. Ein Drehzahlmesser, der die Drehzahl des Rotors 21 anzeigt, kann für das manuelle oder automatische Einrücken der Kupplung 30 nützlich sein, wenn dies nur erfolgen soll bei einem vorbestimmten höheren Drehzahlbereich des Rotors 21.

Die oben beschriebene Betriebsweise beschränkte sich auf die Darstellung von Beschleunxgungsvorgängen bei Vorwärtsfahrt des Fahrzeugs. Grundsätzlich gilt das gleiche für die Rückwärtsfahrt.

Bei Verzögerungen oder beim Bremsen wird ein Drehmoment in umgekehrter Richtung von dem Getriebe übertragen. Es ist klar, daß/ausgehend von der Grundbedingung des Getriebes, ein Drehmoment von der Abtriebswelle 2 auf die Antriebswelle 1 in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerhebels 3 übertragen werden kann.

Wenn die Antriebswelle 1 die Abtriebswelle 2 antreibt, so kann eine Verlangsamung oder Verzögerung durch Bewegen des Steuerhebels 3 in seine Nullstellung erreicht werden. Das durch das Getriebe 20 zurückübertragene Drehmoment wird verkleinert und

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auf die Antriebswelle 1 über die Planetenräder 7 und den Planetenträger 32a übertragen.

Die übertragung des Reaktionsdrehmoments erfolgt durch die Befestigung des Getriebegehäuses 30a an dem Fahrzeugrahmen mit Hilfe eines elastischen Blockes 3¹I, der koaxial zu der Abtriebswelle 2 angeordnet ist und hierdurch wird bewirkt, daß das Reaktionsdrehmoment eine Verdrehung des Gehäuses 30a und Verschiebung des Auges 15 bewirkt. Das Reaktionsdrehmoment wirkt daher auf das Gehäuse 30a, wenn das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, und hat zur Folge, daß der hydraulische Lenker in einer Richtung bewegt wird, in welcher das Reaktionsdrehmoment automatisch verkleinert wird.

Wenn die Räder in herkömmlicher Weise gebremst werden, so tritt an der Abtriebswelle 2 ein Reaktionsdrehmoment auf, welches dem Antriebsdrehmoment entgegengesetzt ist, das über die Planetenräder 7 und den Planetenträger 32a übertragen wird. Dieses Reaktionsdrehmoment wird über die Planetenräder 7, die Außenradzahnkränze 8, 8a und das Zahnrad 9 auf die Hohlwelle oder Muffe 10 übertragen und bewirkt durch die auf die Kugellager 33 ausgeübte Kraft eine proportionale Verschiebung des Gehäuses und des Auges 15. Diese Verschiebung des Auges 15 in Abhängigkeit von dem Reaktionsdrehmoment wird durch den Lenker 15 und die Kolben der hydraulischen Zylinder 5 auf den hydraulischen Zylinder ¹J übertragen, der auf den Steuerhebel 3 wirkt.

Sowohl beim Bremsen wie auch bei jeder beliebigen Beschleunigung oder Verzögerung der Abtriebswelle 2 infolge plötzlicher Bewegungen des Steuerhebels 3 ist die Funktionsweise des hydraulischen Lenkers auf den Steuerhebel 3 derart, daß der Steuerhebel 3 in seine Anfangsstellung, in welcher das auf die Abtriebswelle 2 wirkende Antriebsdrehmoment Null ist, zurück-

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gestellt wird. Auf diese Weise spürt der Fahrer bei einer plötzlichen Bewegung des Steuerhebels 3 das Reaktionsdrehmoment und betätigt daher den Steuerhebel 3 in einer Weise, die ein entgegen seiner manuellen Handhabung des Steuerhebels 3 wirkendes Reaktionsdrehmoment vermeidet. Mit anderen Worten, der hydraulische Lenker bewirkt ein Zurückleiten bzw. Feedback des Reaktionsdrehmoments auf den Steuerhebel 3> wodurch der Fahrer in die Lage versetzt wird, das Getriebe so zu bedienen, daß starke Reaktionsdrehmomente nur durch Bewegung des Steuerhebels 3 vermieden werden, derart, daß es keine starken Gegenkräfte oder Gegenausschläge des hydraulischen Lenkers gibt.

Wenn während der Fahrt des Fahrzeugs eine plötzliche Bremswirkung auf die Fahrzeugräder ausgeübt wird, dann werden Antriebs drehmoment und Reaktionsdrehmoment durch die Sicherheitskupplung in Form der Reibungskupplung 32a abgeleitet. In diesem Fall hört die Reibungskupplung 32a auf, die Zwischenwelle 11, auf welche das Antriebsdrehmoment wirkt, mit der Hohlwelle oder Muffe 10, auf welche das Reaktionsdrehmoment wirkt, zu kuppeln, und das Bremsen vollzieht sich ohne Beschädigung des Getriebes bzw. Übertragungssystems 20.

Damit das Getriebe außer Betrieb gesetzt werden kann, wenn das Fahrzeug abgeschleppt wird, ist die Reibungskupplung 32a mit einer manuell betätigbaren Ausrückeinrichtung versehen, um sie auszurücken.

Während des Verzögerns und Bremsens wird anstatt eines Antriebsdrehmoments, das von der normalerweise treibenden Antriebswelle auf die normalerweise getriebene Abtriebswelle 2 übertragen wird, ein Drehmoment in umgekehrter Richtung übertragen. In dieser Phase wirkt das auf die Abtriebswelle 2 wirkende Drehmoment in umgekehrter Richtung, und das Getriebe bzw. übertragungs-

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system 20 überträgt Energie von der Abtriebswelle 2 auf die Antriebswelle 1. Es wird dann die normalerweise getriebene Abtriebswelle 2 die treibende Welle und die normalerweise ■treibende Antriebswelle 1 die getriebene Welle. Demzufolge erhöht das auf die Antriebswelle 1 wirkende Drehmoment die Drehzahl des Rotors 21 und hierdurch wird kinetische Energie gespeichert. Beim Verzögern und Bremsen wird daher die kinetische Energie des Fahrzeugs selbst und seiner angetriebenen Teile zu dem Rotor 21 zurückgegeben und geht nicht verloren.'

Daraus folgt, daß das vorliegende Getriebe bzw. Antriebssystem eine, bemerkenswerte Kraftstoffersparnis mit sich bringt, ob es sich jetzt um elektrische Energie oder um Petrokraftstoff handelt. Bei herkömmlichen Getrieben für Verbrennungsmaschinen mit innerer Verbrennung ist ein erheblicher Anteil des Kraftstoffverbrauchs für das Beschleunigen erforderlich und wird beim Bremsen und Verzögern vergeudet. Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe bzw. übertragungssystem ergibt sich ein gleichmäßiger Kraftstoffverbrauch ohne plötzlichen Mehrverbrauch. Da ferner die zum Beschleunigen des Fahrzeugs erforderliche Energie aus der gespeicherten Energie des Rotors stammt, kann für ein bestimmtes Fahrzeug vorgegebener Konstruktion die Motorleistung auf das Maß herabgesetzt werden,' welches notwendig ist, um in dem Rotor die erforderliche kinetische Energie zu speichern. Diese beiden Vorteile gehen noch deutlicher aus den folgenden Rechenbeispielen hervor, die natürlich nur beispielhaft sind.

Es seien ein Fahrzeuggewicht von 1000 kg, ein Rotorgewicht von 100 kg und ein mittlerer Durchmesser von 0,65 m angenommen. Die Drehzahl der Welle betrage bis zu 9OOO U/min. Dann ergeben sich folgende Berechnungen:

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(1) Die in dem Rotor bei einer Drehzahl von 9OOO U/min gespeicherte Energie beträgt 1,25 KWh.

(2) Der Rotor kann durch Verringerung seiner Drehzahl auf i*5OO U/min 0,9^75 KWh abgeben.

(3) Die kinetische Energie des. Fahrzeugs bei einer Geschwindigkeit von 80 km/h beträgt 0,069 KWh.

Hieraus ergibt sich, daß die kinetische Energie des Fahrzeugs bei 80 km/h ein Dreizehntel der kinetischen Energie beträgt, die der Rotor bei Verringerung seiner Drehzahl von 9OOO U/min auf 4500 U/min abgeben kann.

Drückt man das ganze in Dimensionen für die Leistung aus, so ergibt sich bei Ausführung dieser Stufen in 10 Sekunden,daß die \cn dem Rotor theoretisch erzeugte Leistung 337 KW ist, während die theoretische Leistung, die zur Beschleunigung des Fahrzeugs erforderlich wäre, nur 25 KW betragen würde.

Es wurde oben davon gesprochen, daß der Motor 22 den Akkumulator 24 wieder auflädt. Dies geschieht, wenn die Antriebswelle 1 die getriebene Welle ist, wie oben beschrieben', und wenn die kinetische Energie des Rotors derart ist, daß seine Drehzahl größer ist als die maximale Antriebsgeschwindigkeit des Motors 22, so daß der Motor 22 von dem Rotor 21 angetrieben wird.

Bei der oben beschriebenen Ausfuhrungsform ist der Primärantrieb für den Rotor 21 ein Elektromotor 22, mit dem der Rotor verbunden ist. Das oben beschriebene übertragungssystem bzw. Getriebe kann jedoch mit vielerlei Primärantrieben zusammen verwendet werden, beispielsweise mit Wechselstromelektromotoren oder mit Verbrennungsmaschinen mit innerer Verbrennung. Notwendig ist ein Rotor 21; dies kann ein Schwungrad sein. Bei

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herkömmlichen Getrieben ist die Masse des Schwungrades reduziert, um die Trägheit der Maschinenteile kleinzuhalten, damit die Motorleistung wirkungsvoll für das Beschleunigen des Fahrzeugs verwendet werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Getriebe wird die Masse des Schwungrades groß gewählt, um einen Energiespeicher für den direkten Antrieb und leichte Beschleunigung des Fahrzeuges zu erhalten.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Getriebe für die übertragung von Drehmoment und Energie von einer normalerweise von einem Energiespeicherungs- · rotor angetriebenen das Getriebe treibenden Antriebswelle auf eine normalerweise die zu treibenden Elemente eines Fahrzeuges antreibende Abtriebswelle, dadurch gekennzeichnet , daß das Getriebe (20) auch für eine übertragung von Drehmoment in umgekehrter Richtung, nämlich von der normalerweise die zu treibenden Elemente (23) antreibenden Abtriebswelle (2) auf die normalerweise das Getriebe (20) treibende Antriebswelle (1) bei negativer Beschleunigung des Fahrzeuges ausgebildet ist, und daß eine Regeleinrichtung (3, 4, 5, 12, 13, 14, 15) zur Regelung des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes (20) vorgesehen ist.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß es ferner eine Zwischenwelle (11), sowie ein in Antriebsverbindung zwischen die Antriebswelle (1) und die Zwischenwelle (11) geschaltetes variables Getriebeelement (12, 13, 14), sowie ein Planetengetriebe (6, 7, 8, 8a) zwischen der Antriebswelle (1), der Zwischenwelle (11) und der Abtriebswelle (2) aufweist, wobei· die Regeleinrichtung (3, 4, 5) das variable Getriebeelement (12, 13, 14) steuert.

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das variable Getriebeel'ement eine

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erste auf der Zwischenwelle (11) montierte Keilriemenscheibe (13), eine zweite auf der Antriebswelle (1) montierte Keilriemenscheibe (14), sowie einen um diese Keilriemenscheiben laufenden Keilriemen (12) mit trapezförmigem Querschnitt umfaßt.

4. Getriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Regeleinrichtung eine von Hand verstellbare Vorrichtung (3, 4, 5) zur Veränderung des " Übersetzungsverhältnisses des Keilriementriebes (12, 13, 14) ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Planetengetriebe ein sich mit der Antriebswelle (1) drehendes Sonnenrad (6), mit dem Sonnenrad (6) kämmende und von einem Planetenträger, der sich mit der Abtriebswelle (2) dreht, getragene Planetenräder (7), und ein Außenrad (8) mit doppeltem Zahnkranz umfaßt, dessen innerer Zahnkranz mit den Planetenrädern (7) kämmt und dessen äußerer Zahnkranz (8a) mit einem mit der Zwischenwelle (11) gekuppelten Getrieberad (9) kämmt, wobei Antriebswelle (1) und Abtriebswelle (2) koaxial zueinander angeordnet sind.

6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das mit der Zwischenwelle (11) gekuppelte Getrieberad (9) von einer Muffe bzw. Hohlwelle (10) auf der Zwischenwelle (11) getragen wird, und daß die Zwischenwelle (11) und die Hohlwelle (10) normalerweise über eine Reibungskupplung (32a) miteinander gekuppelt sind.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse (30a) des "Getriebes

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bzw. Übertragungssystems (20) von dem Fahrzeugrahmen über einen elastischen Block (3¹I) , der koaxial zu der normalerweise getriebenen Abtriebswelle (2) ist, getragen wird, und ein Auge (15) aufweist, welches mit der Regeleinrichtung (3, 4, 5) durch einen hydraulisch betätigbaren Lenker derart verbunden ist, daß eine Winkelverstellung des Gehäuses (30a) um die Abtriebswelle (2) infolge eines Reaktionsdrehmoments beim Beschleunigen oder Verzögern des Fahrzeugs die Regeleinrichtung (3, 4, 5) derart be-. tätigt, daß das Reaktionsdrehmoment verkleinert wird und die Regeleinrichtung wieder in ihre der Beschleunigung Null entsprechende Stellung zurückgestellt wird.

Antriebssystem für ein Fahrzeug mit dem Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (1) mit einem Energiespeicherungsrotor oder Schwungrad (21) in Antriebsverbindung steht, und daß der Rotor von einem Primärantrieb (22) angetrieben wird.

9. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Primärantrieb (22) ein Elektromotor ist.

10. Antriebssystem nach Anspruch 9, dadurch, g e kennzei.chnet , daß der Elektromotor (22) während normaler Fahrt von einem Akkumulator (24) mit Energie versorgt wird und als Generator (Dynamo) zur Wiederaufladung des Akkumulators wirkt, wenn die Antriebswelle (2) Energie auf die Antriebswelle (1) überträgt und wenn die Drehzahl des Rotors (21) ihren oberen Grenzwert überschreitet.

11. Antriebssystem nach Anspruch 8 oder 10, d a .d u r c h gekennzeichnet , daß eine Hilfsmasohine

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(29) zur Lieferung zusätzlicher Antriebsenergie für den Rotor (21) für die Fahrt auf freier Straße außerhalb von Stadtgrenzen vorgesehen ist, sowie eine Kupplung (30) zur Hinzuschaltung und Abtrennung dieser Hilfsmaschine (29).

12. Antriebssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß als Haupt-Primärantrieb ein Verbrennungsmotor mit innerer Verbrennung vorgesehen ist, daß ferner eine Kupplung zur Hinzuschaltung und Abtrennung dieser Verbrennungsmaschine vorgesehen ist, welche mit zeitlichen Intervallen arbeitet, um die Drehzahl des Rotors (21) innerhalb vorbestimmter oberer und unterer Grenzen zu halten.

- 20 509843/0605

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