DE2538923A1 - Electric bus with diesel standby power - has engine directly coupled to wheels via clutch with automatic switched engagement - Google Patents

Electric bus with diesel standby power - has engine directly coupled to wheels via clutch with automatic switched engagement

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DE2538923A1 DE19752538923 DE2538923A DE2538923A1 DE 2538923 A1 DE2538923 A1 DE 2538923A1 DE 19752538923 DE19752538923 DE 19752538923 DE 2538923 A DE2538923 A DE 2538923A DE 2538923 A1 DE2538923 A1 DE 2538923A1
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Abstract

The bus is driven by an electric motor from an overhead pickup and via control circuits. A standby diesel engine drives the wheels directly via a clutch. The electric drive is fed into the transmission by a gearing between the clutch and the wheels. When the main control switch is moved from 'electric' to 'diesel' the starter motor is coupled to the onboard electric supply and the electric traction disconnected. The clutch is automatically engaged and the diesel control linked to the foot pedal by further clutches. The transmission is simple and effective with the changeover controlled by a single switch.

Description

Zweikraftantrieb für Fahrzeuge, insbesondere für Omnibusse Die Erfindung betrifft einen Zweikraftantrieb für Fahrzeuge, insbesondere für Omnibusse, wahlweise aus einer dem Fahrbahnverlauf folgenden elektrischen Energieversorgungsleitung (Netz) mittels mit den Treibachsen der Fahrzeuge gekoppelten Elektromotor(en) oder aus einem mit dem Fahrzeug mitgeführten Vorrat an Treibstoff mittels Verbrennungsmotoren. Two-power drive for vehicles, in particular for omnibuses. The invention relates to a two-power drive for vehicles, in particular for buses, optionally from an electrical power supply line (network) following the course of the road by means of the electric motor (s) coupled to the driving axles of the vehicles or off a supply of fuel carried with the vehicle by means of internal combustion engines.

Ein solcher Zweikraftantrieb ist z. 13. aus der DT-PS 735 lol bekannt. Hierbei wird die mechanische Abtriebsenergie des Verbrennungsmotors über einen Generator in elektrische Energie umgewandelt, die dann durch den mit der Treibachse gekoppelten Elektromotor wieder in mechanische Antriebsenergie umgewandelt wird. Diese Energieumwandlung beim Dieselbetrieb des Fahrzeuges beeinträchtigt nicht nur den ohnehin nicht besonders hohen Wirkungsgrad von Brennkrafttriebwerken, sondern ist auch recht schwer und verursacht eine erhöhte Fahrzeugmasse, was beim Beschleunigen und Verzögern des Fahrzeuges nachteilig ist. Im übrigen ist der Generator sehr platzaufwendig; darüber hinaus wird der Zweikraftantrieb durch die Energieumwandlung beim Dieselbetrieb recht teuer in der Anschaffung.Such a two-power drive is z. 13. known from the DT-PS 735 lol. Here, the mechanical output energy of the internal combustion engine is supplied by a generator converted into electrical energy, which is then coupled with the drive axle Electric motor is converted back into mechanical drive energy. This energy conversion the diesel operation of the vehicle not only does not particularly affect the anyway high efficiency of internal combustion engines, but is also quite heavy and causes an increased vehicle mass, which occurs when accelerating and decelerating the Vehicle is disadvantageous. In addition, the generator is very space-consuming; about that In addition, the two-power drive is made possible by the energy conversion during diesel operation quite expensive to buy.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zweikraftantrieb der eingangs genannten Art dergestalt zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile beseitigt werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die von den Verbrennungsmotoren abgegebene mechanische Energie - wie an sich bekannt - ohne Umformung der Energieart auf die Treibachsen der Fahrzeuge wirkt.The object of the invention is to provide a two-force drive of the initially to improve said type in such a way that the disadvantages are eliminated will. This is achieved according to the invention in that the internal combustion engines given mechanical energy - as known per se - without conversion of the energy type acts on the driving axles of the vehicles.

Um beim elektrischen Antrieb des Fahrzeuges den ebenfalls an die Treibachse gekoppelten Verbrennungsmotor nicht leer mitlaufen lassen zu müssen, ist zweckmäßigerweise zwischen dem Abtrieb des Verbrennungsmotors und der oder den ihm zugeordneten Treibachse(n) eine von der Wahl der Energieversorgung abhängig betätigbare schaltbare Trennkupplung angeordnet.To the electric drive of the vehicle also to the driving axle It is useful not to have to let the coupled internal combustion engine run idle between the output of the internal combustion engine and the drive axle (s) assigned to it a switchable disconnect clutch that can be actuated depending on the choice of energy supply arranged.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, daß die Treibachse oder eine Gruppe von Treibachsen des Fahrzeuges mit zwei Eintreibwellen ausgestattet ist, von denen eine mit dem Verbrennungsmotor und eine mit dem Elektromotor verbunden ist. Zweckmäßigerweise wird hierzu eine sogenannte Durchtriebachse mit zwei am Differentialgetriebe gegenüberliegend angeordneten Wellenzapfen verwendet.In one embodiment of the invention it can be provided that the drive axle or a group of drive axles of the vehicle with two drive shafts one with the internal combustion engine and one with the electric motor connected is. For this purpose, a so-called through-drive axle is expediently included two shaft journals arranged opposite one another on the differential gear are used.

Der Verbrennungsmotor kann nach einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung auch durch den Elektromotor hindurchtreiben, wenn der Rotor des Elektromotors in den vom Verbrennungsmotor zur Treibachse verlaufenden Kraftflußstrang in dem zwischen der Trennkupplung und der Treibachse liegenden Teil einbezogen ist. Durch diese Ausgestaltung ergeben sich u. U. günstigere Einbau- und Platzverhältnisse.The internal combustion engine can according to another embodiment of the Invention drive through the electric motor when the rotor of the electric motor in the power flow line running from the internal combustion engine to the drive axis in the is included between the clutch and the drive axle lying part. By this configuration may result in more favorable installation and space conditions.

Manchmal machen die vorgegebenen Platzverhältnisse auch noch eine andere Lösungsmöglichkeit erforderlich. Danach kann vorgesehen sein, daß in dem zwischen der Trennkupplung und der Treibachse liegenden Teil des vom Verbrennungsmotor kommenden Kraftflußstranges eine mechanische Einspeiswelle mit Einspeisgetriebe vorgesehen ist und daß der Elektromotor mit der Einspeiswelle gekoppelt ist.Sometimes the given space also makes one other possible solution required. Thereafter it can be provided that in the part of the internal combustion engine located between the separating clutch and the driving axle coming power flow train a mechanical feed shaft with feed gear is provided and that the electric motor is coupled to the feed shaft.

Die Erfindung ist anhand dreier in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele im folgenden näher erläutert; es zeigen: Fig. 1 ein erstes schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel eines Zweikraftantriebes, Fig. 2 + 3 je ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.The invention is based on three exemplary embodiments shown in the drawings explained in more detail below; show it: Fig. 1 shows a first schematic illustrated embodiment of a two-force drive, Fig. 2 + 3 each another Embodiment of the invention.

Grundlage des Vorschlages kann beispielsweise ein serienmäßiger Omnibus mit herkömmlicher Antriebsbestückung sein, so daß ohne Einschränkung der Reichweite ein freiziigiger Einsatz gewährleistet ist. Um mit diesem Fahrzeug wahlweise auch einen emissionsfreien Einsatz realisieren zu können, ist der zusätzliche Elektroantrieb vorgesehen, der auf die gleiche Antriebsachse arbeitet und seine Antriebsenergie aus einem Oberleitungsnetz oder aus Unterleitungen über Stromabnehmer bezieht.The proposal can, for example, be based on a standard omnibus with conventional drive equipment, so that without limiting the range a liberal use is guaranteed. To optionally use this vehicle as well To be able to implement an emission-free application is the additional electric drive provided that works on the same drive axis and its drive energy from an overhead line network or from sub-lines via pantographs.

Die Anordnung des zusätzlichen Elektroantriebes kann entsprechend den Beispielen 1 bis 3 erfolgen, wobei die Steuerung des zusätzlichen Elektrofahrmotores (Gleichstrom-Doppelschlußmotor) vorzugsweise in der bekannten Art der Oberleitungsomnibusse durch mehrstufige Widerstands- und Feldschwächungsstufen durchgeführt werden kann.The arrangement of the additional electric drive can be accordingly Examples 1 to 3 take place, with the control of the additional electric drive motor (DC double circuit motor) preferably in the known type of trolleybuses can be carried out through multi-level resistance and field weakening levels.

Diese Art von Elektroantrieben sind in größeren Stückzahlen im Einsatz und stehen auch bei der Elektroindustrie als ausgereifte Komponenten zur Verfügung. Die durch die Widerstandssteuerung auftretenden größeren elektrischen Verluste sind bei dem elektrischen Oberleitungsbetrieb von untergeordneter Bedeutung, so daß auf verlustarm wirkende vollelektronische Thyristorsteuerungen auch verzichtet werden kann, zumal die Kosten fiir die zuerst genannten Antriebssteuerungen wegen ihrer weitgehenden Serienfertigung wesentlich günstiger sind als Antriebe mit Thyristorsteuerung.This type of electric drive is used in large numbers and are also available as well-engineered components in the electrical industry. The larger electrical losses caused by the resistance control are in the electrical overhead line operation of subordinate importance, so that on Fully electronic thyristor controls with low loss can also be dispensed with can, especially the costs for the first-mentioned drive controls because of their extensive Series production are much cheaper than drives with thyristor control.

Die Ausführungsbeispiele weisen viele Ubereinstimmungen auf, auf die zunächst gemeinsam eingegangen werden soll: Zum Antrieb der Treibachse 1 mit Differentialgetriebe 2 ist ein Dieselmotor 3 und ein Elektromotor 4 vorgesehen. Der Diese motor wird aus einem nicht dargestellten Kraftstofftank gespeist, der Elektromotor aus einer Oberleitung oder - genauer gesagt - aus einem Paar von Oberleitungen. Die Stromabnahme ist mit dem Biigel 5dargestellt. Im Fahrzeug ist in der Energieversorgung und zur Steuerung des Elektromotors ein fiauptschü.tz 6 und eine Schützsteuerung 7 vorgesehen. Diese wird beeinflußt von dem Steuerschalter 8, der seinerseits iiber die Welle 9 vom Fahrfußhebel 10 verstellt werden kann.The exemplary embodiments have many similarities to which initially to be discussed together: To drive the driving axle 1 with differential gear 2, a diesel engine 3 and an electric motor 4 are provided. The this engine will fed from a fuel tank, not shown, the electric motor from a Overhead line or - more precisely - from a pair of overhead lines. The power consumption is shown with the lever 5. In the vehicle is in the energy supply and for Control of the electric motor, a fiauptschü.tz 6 and a contactor control 7 are provided. This is influenced by the control switch 8, which in turn controls the shaft 9 can be adjusted by the foot pedal 10.

Zu dem Dieselmotor gehört noch ein Anlasser 11 und ein Schaltgetriebe 12. Der Anlassen wird über den Vorwäillschalter 13, mit dem die Betriebsart Diesel" oder "Oberleitung" wählbar ist, aus dem Bordnetz 14 des Fahrzeuges gespeist.A starter 11 and a manual transmission also belong to the diesel engine 12. Starting is via the pre-selection switch 13, with which the operating mode Diesel " or "overhead line" is selectable, fed from the on-board network 14 of the vehicle.

Dem Schaltgetriebe 12 des Dieselmotors ist in Abtriebsrichtung gesehen noch eine Trennkupplug 15 nachgeordnet, die mittelbar über den Vorwählschalter in Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart betätigbar ist und zwar ist bei Betriebsart "Diesel" die Kupplung 15 geschlossen und bei Betriebsart "Oberleitung" offen. Diese Kupplung dient dem Schutz des Dieselmotors und des Getriebes bei Oberleitungebetrieb. Zu dem Dieselmotor gehört noch ein vom Fahrfußhebel lo verstellbares Energiesteuerungsgestänge 16. In der Welle 9 des Fahrfußhebels ist beiderseits des Hebels lo je eine elektrisch betätigbare Kupplung 17 bzw. 18 angeordnet, die wechselweise betätigt werden und die ebenfalls in Abhängigkeit von der gewählten Betriebsart betätigbar sind.The gearbox 12 of the diesel engine is seen in the output direction still a decoupler 15 downstream, which is indirectly via the preselector in Depending on the selected operating mode can be actuated and that is with operating mode "Diesel" the clutch 15 is closed and open in the "overhead line" operating mode. These Coupling is used Protection of the diesel engine and the transmission Overhead line operation. The diesel engine also includes one that can be adjusted by the foot pedal lo Energy control linkage 16. In the shaft 9 of the drive foot lever is on both sides of the Lever lo an electrically operated clutch 17 and 18 respectively arranged, which alternately operated and also depending on the selected operating mode are operable.

Bei Wahl "Diesel" ist die zum Steuerschalter 8 gekehrte Kupplung 17 geöffnet und die zum Gestänge 16 gekehrte Kupplung 18 geschlossen; bei Wahl "Oberleitung" ist es umgekehrt.When "Diesel" is selected, the clutch 17 facing the control switch 8 is opened and turned towards the linkage 16 clutch 18 closed; when choosing "overhead line" it's the other way around.

Bei dem Ausfiihrungsbeispiel nach Fig. t ist eine sogenannte Durchtriebacse mit zwei gegenüberliegenden Wellenzapfen verwendet. Nach diesem Vorschlag kann also bei einem herkömmlichen Omnibus durch Austauch der Antriebsachse gegen eine Durchtriebsachse der Elektroantrieb gegenüber dem Dieselantrieb angeordnet werden. Die Betriebsart des Fahrzeuges wird durch den Vorwählschalter 13 bestimmt.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, there is a so-called through drive axis used with two opposite shaft journals. So after this suggestion in a conventional bus by replacing the drive axle with a through-drive axle the electric drive can be arranged opposite the diesel drive. The operating mode of the vehicle is determined by the preselection switch 13.

Bei der Wahl "Diesel" wird die Bordnetzspannung über den Vorwahlschalter 13 zum Motoranlasser 11 freigegeben, gleichzeitig wird die kleine elektromagnetische Kupplung 18 zwischen Fahrpedal und Gastetätigungsgestänge kraftschlüssig.If "Diesel" is selected, the on-board power supply voltage is set using the preselection switch 13 released to the motor starter 11, at the same time the small electromagnetic Clutch 18 between the accelerator pedal and the gas actuation linkage frictionally.

Vor Inbetriebnahme ist die zwischen Getriebe 12 und Antriebsachse 1 angeordnete Arbeitskupplung t5 einzulegen. In dieser Betriebsphase ist ein normaler Einsatz mit Dieselantrieb möglich, wobei der Elektromotor 4 zur Schonung des Kollektors und ur Reduzierung des Schwungmomentes des Antriebes durch eine entsprechende Kupplung 19 vom Antriebsstrang mechanisch trennbar sein kann. Komponenten des Elektroantriebes sind in dieser Betriebsphase nicht wirksam.Before commissioning, the one between the gearbox 12 and the drive axle 1 to insert working clutch t5. In this operating phase is a normal Use with diesel drive possible, with the electric motor 4 to protect the Collector and to reduce the moment of inertia of the drive by means of a suitable coupling 19 can be mechanically separable from the drive train. Components of the electric drive are not effective in this operating phase.

Die Betriebswahl "Oberleitung" wird. ebenfalls durch den Vorwählschalter 13 bestimmt. Die Stromversorgung für den Dieselbetrieb wird unterbrochen und durch eine elektropneumatische Beeinflussung die Reglerstange der Einspritzpumpe in Nullstellung gebracht. Gleichzeitig wird die Bordnetzspannung zur Hauptschütz 6 geleitet, wodurch die elektrische Verbindung zwischen Oberleitungsnetz und Elektromotor-Steuerung hergestellt wird. Nachdem die Arbeitskupplung 15 für den Dieselbetrieb getrennt wurde, wird die Kupplung 19 zwischen dem Elektromotor und der Antriebsachse 1 eingelegt. Beide Kupplungen i5 und 19 müssen eine mechanische oder elektrische Rückmeldung über die jeweilige Schaltstellung und eine gegenseitige Verriegelung beinhalten. Auch in dieser Betriebsart wird durch eine elektromagnetische Kupplung 17 der Steuerschalter 8 mit doFahrpedal lo verbunden. Der Steuerschalter 8 beeinflußt die mehrstufige Schützsteuerung 7 zum stufenweisen Anfahren des Fahrzeuges.The company choice "overhead line" is. also through the preselector 13 determined. The power supply for diesel operation is interrupted and through an electropneumatic influencing the control rod of the injection pump in the zero position brought. At the same time, the electrical system voltage is conducted to the main contactor 6, whereby the electrical connection between the overhead line network and the electric motor control will be produced. After the working clutch 15 is disconnected for diesel operation the clutch 19 is inserted between the electric motor and the drive axle 1. Both clutches i5 and 19 need mechanical or electrical feedback about the respective switch position and a mutual locking. In this operating mode, too, the control switch is controlled by an electromagnetic clutch 17 8 connected to do accelerator pedal lo. The control switch 8 influences the multi-stage Contactor control 7 for gradually starting the vehicle.

Wird für die Diesel-Antriebskomponenten des hier beschriebenen Zweikraftantriebes generell ein mechanisches Schaltgetriebe vorgesehen, so kann auf die oben erwähnte Arbeitskupplung 15 zur mechanischen Abtrennung des Dieselmotors vom Antriebsstrang auch verzichtet werden. In diesem Falle muß die Stromzufuhr zum jlauptschütz von der Null-Stellung des Schalthebels in Abhängigkeit gebracht werden. Gleichzeitig muß bei Elektrobetrieb die Schalthebel-Null-Stellung verriegelt werden.Used for the diesel drive components of the dual-power drive described here generally a mechanical gearbox is provided, so the above-mentioned Working clutch 15 for mechanical separation of the diesel engine from the Powertrain can also be dispensed with. In this case the power supply must be connected to the main contactor can be made dependent on the zero position of the shift lever. Simultaneously the gearshift lever must be locked in the zero position for electrical operation.

Wenn ausreichender Einbauraum zur Verfügung steht, könnte als weitere Möglichkeit zur Anordnung der Antriebskomponenten entsprechend Fig. 2 verfahren werden. Gegenüber der Variante 1 ist hierbei die normale Antriebsachse verwendet worden und der Elektromotor mit dem Dieselmotor mechanisch in Reihe geschaltet. Auch hier kann wahlweise eine zusätzliche Arbeitskupplung verwendet werden oder die Null-Stellung des Serienschaltgetriebes in den elektrischen Schaltkreis einbezogen werden. Die Ankerwelle des Elektromotors dient hierbei auch im Dieselbetrieb der Kraftübertragung zwischen Dieselmotor und Antriebsachse. Alle übrigen Vorgänge entsprechen dem ersten Vorschlag.If there is sufficient installation space, it could be more Proceed as shown in FIG. 2 for the possibility of arranging the drive components will. Compared to variant 1, the normal drive axle is used here and the electric motor is mechanically connected in series with the diesel engine. Here, too, an additional working clutch can optionally be used or the zero position of the serial gearbox included in the electrical circuit will. The armature shaft of the electric motor is also used in diesel operation Power transmission between the diesel engine and the drive axle. All other operations are the same the first suggestion.

Durch die Verwendung eines zusätzlichen Umlenk- bzw. Einspeisgetriebes 20 ist bei günstigerer Raumausnützung die Anordnung des Elektroantriebes nach Fig. 3 möglich. Auch hierbei ist die normale Antriebsachse verwendbar. Die Funktionseinleitung sowie die Betriebsvorgänge stimmen mit dem Vorschlag 2 überein.By using an additional deflection or feed gear 20 is the arrangement of the electric drive according to Fig. 3 possible. The normal drive axle can also be used here. The introduction of the function and the operating procedures are in accordance with proposal 2.

Claims (5)

Anspnlch e Anspnlch e y Zweikraftantrieb für Fahrzeuge, insbesondere für Omnibusse, wahlweise aus einer dem Fahrbahnverlauf folgenden elektrischen Energieversorgungsleitung (Netz) mittels mit den Treibachsen der Fahrzeuge gekoppelten Elektromotor(en) oder aus einem mit dem Fahrzeug mitgefiihrten Vorrat an Treibstoff mittels Verbrennungsmotoren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die von den Verbrennungsmotoren (3) abgegebene mechanische Energie - wie an sich bekannt - ohne Umformung der Energieart auf die Treibachsen (1) der Fahrzeuge wirkt.y Dual-power drive for vehicles, especially for buses, optional from an electrical power supply line (network) following the course of the road by means of the electric motor (s) coupled to the driving axles of the vehicles or off a supply of fuel carried with the vehicle by means of internal combustion engines, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that the combustion engines (3) given mechanical energy - as known per se - without conversion of the energy type acts on the driving axles (1) of the vehicles. 2. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen dem Abtrieb des Verbrennungsmotors (3) und der oder den ihm zugeordneten Treibachse(n) (1) eine von der Wahl der Energieversorgung abhängig betätigbare schaltbare Trennkupplung (15) angeordnet ist. 2. Vehicle drive according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that between the output of the internal combustion engine (3) and the or the drive axle (s) assigned to it (1) depends on the choice of energy supply actuatable switchable disconnect clutch (15) is arranged. 3. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Treibachse (1) oder eine Gruppe von Treibachsen des Fahrzeuges mit zwei Eintreibwellen ausgestattet ist, von denen eine mit dem Verbrennungsmotor (3) und eine mit dem Elektromotor (4) verbunden ist. 3. Vehicle drive according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the driving axle (1) or a group of driving axles of the vehicle is equipped with two drive shafts, one of which is connected to the internal combustion engine (3) and one is connected to the electric motor (4). 4. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der Rotor des Elektromotors (4) in den vom Verbrennungsmotor (3) zur Treibachse (1) verlaufenden Kraftflußstrang in dem zwischen der Trennkupplung (15) und der Treibachse (1) liegenden Teil einbezogen ist.4. Vehicle drive according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the rotor of the electric motor (4) in the internal combustion engine (3) to the drive axis (1) running power flow line in the one between the separating clutch (15) and the driving axle (1) lying part is included. 5. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß in dem zwischen der Trennkupplung (15) und der Treibachse (1) liegenden Teil des vom Verbrennungsmotor (3) kommenden Kraftflußstranges ein mechanisches Einspeisgetriebe (20) mit Einspeiswelle vorgesehen ist und daß der Elektromotor (4) mit der Einspeiswelle gekoppelt ist.5. Vehicle drive according to claim 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that in the one between the separating clutch (15) and the drive axle (1) lying part of the power flow train coming from the internal combustion engine (3) is a mechanical one Feed gear (20) with feed shaft is provided and that the electric motor (4) is coupled to the feed shaft.
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