DE2604472C2

DE2604472C2 - Antriebsanlage für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE2604472C2
Application number: DE2604472A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Susono Shizuoka Kadota
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1975-02-07
Filing date: 1976-02-05
Publication date: 1982-04-08
Also published as: DE2604472A1; GB1532829A; US4062419A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanlage für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Es ist allgemein bekannt, daß herkömmliche Antriebsanlagen für Kraftfahrzeuge nur während eines Bruchteils ihrer Betriebszeit unter Bedingungen arbeiten, bei denen die Brennkraftmaschine günstigsten Wirkungsgrad, d.h. günstigste Kraftstoffausnutzung hat Beispielsweise bei Fahrt mit gleichbleibend niedriger Geschwindigkeit ist der spezifische Kraftstoffverbrauch einer Brennkraftmaschine verhältnismäßig hoch. Dies ist eine Ursache für den verhältnismäßig hohen Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen. Eine andere Ursache für den hohen Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen liegt darin, daß die Brennkraftmaschine auch bei Stillstand des Fahrzeugs, bei Bergabfahrt des Fahrzeuges und bei Schiebebetrieb Kraftstoff verbraucht, ohne daß die Brennkraftmaschine Leistung zum Antrieb des Kraftfahrzeuges zu liefern brauchte. Es ist bereits erkannt worden (Zeitschrift »Umschau«, 1974, Heft 24, Seiten 778 und 779), daü erhebliche Kraftstofftrsparnis erreicht werden kann, wenn die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges pulsierend entweder unter optimaler Last betrieben oder ganz abgeschaltet wird. Es gelang jedoch bisher nicht, diese Idee zu verwirklichen.

Bekanntgeworden sind allerdings Antriebsanlagen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1, bei denen im Stillstand des Fahrzeuges die Brennkraftmaschine abgeschaltet wird und durch Betätigen des Gaspedals die Brennkraftmaschine erneut angelassen wird (DE-OS 21 58 095, DE-OS 22 51 837). Dadurch kann jedoch lediglich unnötiger Kraftstoffverbrauch bei stillstehendem Fahrzeug vermieden werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Antriebsanlage derart auszubilden, daß sie pulsierenden Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auch bei in Bewegung befindlichem Kraftfahrzeug durch Freigeben des Gaspedals der Zündstromkreis geöffnet werden kann und daß die Kupplungseinrichtung einen Freilauf aufweist, der bewirkt, daß ein Drehmoment ausschließlich von der Brennkraftmaschine zu den Rädern, nicht jedoch von den Rädern der Brennkraftmaschine übertragen werden kann, so daß bei in Bewegung befindlichem Kraftfahrzeug die Brennkraftmaschine allein durch Betätigen und Freigeben des Gaspedals über die mit der Brennkraftmaschine verbundene elektrische Schaltung in Betrieb genommen oder stillgesetzt werden kann, ohne daß die stillgesetzte Brennkraftmaschine das Kraftfahrzeug verzögert.

Die erfindungsgemäße Ausbildung führt dazu, daß die Brennkraftmaschine auch bei fahrendem Kraftfahrzeug abgeschaltet bzw. stillgesetzt wird, wenn das Gaspedal freigegeben wird, und daß die Brennkraftmaschine erneut angelassen wird, wenn das Gaspedal erneut betätigt wird. Der Freilauf ermöglicht, daß das Fahrzeug auch nach dem Stillsetzen der Brennkraftmaschine unbehindert weiterrollen bzw. weiterfahren kann. Um diese Betriebsweise zu erreichen, braucht der Fahrer des Fahrzeugs keine zusätzlichen Maßnahmen zu

ergreifen, vielmehr erfolgt das Anlassen und Stillsetzen der Brennkraftmaschine durch die ohnehin erforderliche Betätigung des Gaspedals. Somit wird mit konstruktiv verhältnismäßig einfachen Mitteln pulsierender Betrieb der Brennkraftmaschine und damit optimale Kraftstoffausnutzung ermöglicht. Zudem kann auch bei Bergabfahrt, bei Schiebebetrieb und bei Stillstand des Fahrzeugs die Brennkraftmaschine stillgesetzt werden, indem das Gaspedal freigegeben wird, während sich gleichzeitig das Fahrzeug aufgrund seiner potentiellen und seiner kinetischen Energie weiterbewegen kann, so daß auch während dieser Betriebsphasen Kraftstoff gespart wird.

Wenn der Freilauf vor einem zur Übertragungseinrichtung gehörenden Getriebe eingebaut ist und die Übertragungseinrichtung ferner einen Drehmomentwandler aufweist, besteht die Gefahr, daß das Getriebe festläuft, weil nicht ausreichend Schmiermittel zugeführt wird, wenn bei stillgesetzter Brennkraftmaschine die Schmiermittelpumpe ebenfalls stillgesetzt ist. Um dies zu verhindern, kann in vorteilhafter Ausbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß der Freilauf zwischen der Ausgangswelle des Getriebes der Übertragungseinrichtung und der Gabelmuffe einer Kardanwelle angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind an den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Freilauf gemäß einer ersten Ausführungsfonn der erfindungsgemäßen Antriebsanlage,

F i g. 2 einen Schnitt gemäß A-A in F i g. 1,

F i g. 3 eine elektrische Schaltung für eine erfindungsgemäße Antriebsanlage,

Fig. 4 ein Diagramm, das eine Fahrweise in wiederholten Zyklen aus einer Beschleunigungsphase und einer Schiebebetriebsphase zeigt, wie sie möglich ist, wenn ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanlage ausgerüstet ist,

F i g. 5 den allgemeinen Aufbau eines Kraftstoffverbrauch-Kennlinienfeldes für einen Benzinmotor,

Fig.6 ein Kraftstoffverbrauch-Kennlinienfeld eines bestimmten Benzinmotors,

F i g. 7 einen Längsschnitt durch einen Freilauf gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanlage,

F i g. 8 einen Schnitt gemäß B-B in F i g. 7 und

Fig.9 eine elektrische Schaltung für eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsanlage·

In Fig. 1 sind Teile einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsanlage dargestellt. Fig.2 zeigt eine Schnittdarstellung gemäß A-A in Fig. 1. Bei der dargestellten Ausführungsform befindet sich ein Freilauf hinter einer herkömmlichen Kupplung und vor einem herkömmlichen Getriebe einer Übertragungseinrichtung. Dieser Freilauf kann auc h an anderer Stelle eingebaut werden. Wenn der Freilauf jedoch nach dem Getriebe eingebaut ist, muß seine Kapazität höher sein, da das Drehmoment in den niedrigen Gängen größer wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Freilauf daher vor dem Getriebe eingebaut. In Fig. 1 ist lediglich der Bereich um den Freilauf herum dargestellt. Ein Beispiel für die übrigen Teile einer solchen Antriebsanlage ist in der GB-PS 10 78 720 dargestellt.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Auofuhrungsform bildet ein Teil einer Eingangswelle 1 einen äußeren Laufring 2 des Freilaufs. Der äußere Laufring 2 kann jedoch auch auf andere Weise ausgebildet sein und muß nicht zusammen mit der Eingangswelle 1 eine Einheit bilden, sondern kann auch ein getrenntes Teil sein, das dann in die Eingangswelle 1 eingepaßt wird. Auf der Außenseite des äußeren Laufringes 2 befinden sich zahlreiche Keilnuten 3, die über einen Kupplungsring 6

mit Keilnuten 5 auf der Außenseite eines Rotors 4 des Freilaufs trennbar gekuppelt werden können. Der Kupplungsring 6 kann mittels einer Gabel 9 verschoben werden, wodurch er in und außer Eingriff mit den Keilnuten 5 gebracht wird. Mit dem Rotor 4 des Freilaufs ist auf geeignete Weise eine Getriebeeingangswelle 7 verbunden. Gegen den äußeren Laufring 2 werden von Federn 12 über Zwischenelemente 11 Kupplungsrollen 10 gedrückt. An geeigneter Stelle zwischen der Eingangswelle 1 und der Getriebeein-

2ü gangswelle 7 befindet sich ein Lager 13.

Fig.3 zeigt einen Schaltplan einer elektrischen Schaltung zun; Anlassen bzw. Inbetriebsetzen und Anhalten bzw. Stillsetzen der Brennkraftmaschine, die im folgenden kurz als Motor bezeichnet wird. An einen Anlasserschalter 15, der von einem Gaspedal 14 gesteuert wird, ist ein Anlasserrelais 16 angeschlossen, das nach dem Anlassen des Motors einen Anlasser 22 abschaltet. Mit dem Anlasserrelais 16 ist ein Vergleicher 17 verbunden, der feststellt, ob der Motor läuft, und das Anlasserrelais 16 steuert. Ein Wandler 18 wandelt die Impulsfolge einer Zündspule in eine Spannung um. Bei geöffnetem Anlasserschalter 15 kann der Zündstromkreis auch von einem Zündrelais 19 geschlossen bzw. geschlossen gehalten werden. Ein Wassertemperaturfühler 20 erfühlt die Wassertemperatur und steuert das Zündrelais 19 beim Warmlaufen des Motors. Ein Druckfühler 21 erfühlt den Druck einer Unterdruckbremse und kann ebenfalls das Zündrelais 19 steuern. Ferner sind ein Anlasser 22, eine Batterie 23, eine Zündspule 25 sowie ein Zündverteiler 26 vorgesehen.

Im folgenden wird die Funktionsweise der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Antriebsanlage erläutert. Wenn der Fahrer diese Anlage zunächst durch Schließen eines Zündschalters 24 in Betrieb gesetzt hat und dann auf das Gaspedal 14 tritt, wird der Anlasserschalter 15 geschlossen, so daß der Anlasser 22 in Betrieb gesetzt wird und der Motor angelassen wird. Die Impulsfolge auf der Primärseite der Zündspule 25 wird vom Wandler 18 in eine Spannung umgewandelt,

die vom Vergleicher 17 mit einer vorgewählten Spannung verglichen wird, die einer Drehzahl entspricht, die etwas geringer als die Drehzahl des laufenden Motors ist. Dadurch kann, nachdem der Motor angelaufen ist, dieser Zustand festgestellt

werden, wobei dann der Ausgangsstrom des Vergleichers auf Null sinkt, so daß das Anlasserrelais 16 abfällt und der Anlasser 22 angehalten wird. Wenn kein Druck mehr auf das Gaspedal 14 ausgeübt wird, wird der Schalter 15 geöffnet, so daß der Zündstromkreis geöffnet und dadurch der Motor stillgesetzt wird. Während des Warmlaufens des Motors und wenn der Druckfühler 21 feststellt, daß der Druck der Unterdruckbremse unzureichend ist, wird jedoch das Zündrelais 19 vom Wassertemperaturfühler 20 bzw. Druckfühler 21 so gesteuert, daß der Zündstromkreis geschlossen bleibt. Daher wird dann der Motor selbst dann nicht angehalten, wenn kein Druck auf das Gaspedal 14 ausgeübt wird. Selbst wenn der Motor auf beschriebene

Weise stillgesetzt worden ist und dann entweder der Wassertemperaturfühler 20 oder der Druckfühler 21 betätigt wird, wird dadurch der Motor angelassen.

Wenn der Kupplungsring 6 die Eingangswelle 1 und den Rotor 4 nicht miteinander verbunden hält und wenn die Drehzahl der Eingangswelle 1 nicht niedriger als die der Getriebeeingangswelle 7 ist, sind die Rollen 10 zwischen dem Rotor 4 des Freilaufs und dem äußeren Laufring 2 eingeklemmt, so daß das Drehmoment von der Eingangswelle 1 über den äußeren Laufring 2 des Freilaufs, die Rollen 10 und den Rotor 4 zur Getriebeeingangswelle 7 übertragen wird. Wenn die Drehzahl der Getriebeeingangswelle 7 größer als die der Eingangswelle 1 ist, gelangen die Rollen 10 in einen Bereich größerer Spaltweite zwischen dem Rotor 4 und dem äußeren Laufring 2, so daß daher kein Drehmoment mehr übertragen wird. Wenn der Kupplungsring 6 die Eingangswelle 1 und den Rotor 4 miteinander verbunden hält, wird das Drehmoment von der Eingangswelle 1 über die Keilnuten 3, den Kupplungsring 6, den Rotor 4 des Freilaufs* und die Getriebeeingangswelle 7 übertragen, wobei dann der Freilauf völlig umgangen wird und nicht arbeitet. Der Kupplungsring 6 und die zugeordneten Teile bilden somit eine Überbrükkungskupplung.

Der Freilauf mit dem beschriebenen Aufbau und der beschriebenen Funktion hat folgende Wirkungsweise. Wenn ein Fahrzeug bergab fährt, ohne daß Motorbremsung erforderlich ist. oder wenn das Fahrzeug beispielsweise vor einer Signalanlage ausrollt, wird der Motor stillgesetzt, wenn der Fahrer den Druck vom Gaspedal nimmt, während gleichzeitig der Freilauf in Funktion tritt, so daß das Fahrzeug aufgrund seiner potentiellen und seiner kinetischen Energie weiterfährt. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu stark abgenommen hat, braucht lediglich auf das Gaspedal getreten zu werden, wodurch der Motor wieder in Betrieb gesetzt wird, so daß er in gewünschter Weise kinetische Energie liefert. Dadurch wird während der Stillstandszeit des Motors Kraftstoff gespart.

Außerdem wird dann, wenn der Fahrer beim Anhalten eines Fahrzeugs den Druck vom Gaspedal nimmt, der Motor automatisch stillgesetzt, so daß der sonst beim Leerlauf verbrauchte Kraftstoff gespart wird.

Im folgenden wird der Fall beschrieben, daß das Fahrzeug auf einer im wesentlichen ebenen und glatten Straße fährt

Fig. 4 erläutert das Prinzip des Fahrens mit periodischem Beschleunigen und Rollenlassen eines Fahrzeugs, das mit einer erfindungsgemäßen Antriebsanlage zur Verminderung des Kraftstoffverbrauchs mögücii i»t Es sei angenommen, daß die beabsichtigte Fahrgeschwindigkeit bzw. die Sollgeschwindigkeit des Fahrzeugs V ist. Während der Fahrt auf einer ebenen und glatten Straße kann Kraftstoff gespart werden, indem immer wieder ein bestimmter Fahrzyklus wederholt wird. Zu jedem Fahrzyklus gehört ein Abschnitt, während dessen die Geschwindigkeit von einer Geschwindigkeit Vl, die niedriger als die Geschwindigkeit Vist und bei A in F i g. 4 dargestellt ist, bis zur Geschwindigkeit Vu erhöht bzw. das Fahrzeug beschleunigt wird, wobei die Geschwindigkeit Vu höher als die Geschwindigkeit V ist und bei B in F i g. 4 dargestellt ist Während dieser Beschleunigungsphase wird der Motor im Bereich der Kurve Q in Fig.5 betrieben, so daß der Motor mit recht hohem Wirkungsgrad arbeitet Danach wird dann der Druck vom Gaspedal 14 genommen, so daß der Motor zum Stillstand kommt. Während dieser Phase rollt das Fahrzeug, bis die Anfangsgeschwindigkeit Vl erreicht ist. Dadurch gelangt das Fahrzeug zur Stelle C. Dieses Rollen des Fahrzeugs wird durch den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Freilaufs ermöglicht. Danach wird dann wieder das Gaspedal 14 niedergetreten, wodurch ein neuer Fahrzyklus begonnen wird.

Das Diagramm gemäß Fig.5 zeigt ein Beispiel für das Kraftstoffverbrauch-Kennlinienfeld eines üblichen Benzinmotors. Aus diesem Kennlinienfeld ist ersichtlich, daß im Bereich nahe Vollast, d.h. im Bereich mit Unterdrücken in der Saugleitung zwischen ungefähr 0 und 150 mm Hg je nach den speziellen Eigenschaften des Motors der Wirkungsgrad hoch und der spezifische Kraftstoffverbrauch niedrig sind. Die allgemeine Tendenz ist die, daß der Wirkungsgrad um so niedriger ist, je höher der Unterdruck in der Saugleitung ist. Bei Fahrt auf einer ebenen und flachen Straße mit konstanter Geschwindigkeit, beispielsweise bei der üblichen Geschwindigkeit von ungefähr 100 km/h oder weniger, arbeiten jedoch die Motoren praktisch aller Kraftfahrzeuge im Bereich der Kurve Pin F i g. 5, wo der Motor einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad hat.

Die anhand von Fig. 4 erläuterte Fahrweise dient nun speziell dazu, den Motor nur in dem Bereich zu betreiben, in dem er mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, so daß der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Wenn der spezifische Kraftstoffverbrauch bei der anhand von Fig.4 erläuterten Fahrweise mit dem spezifischen Kraftstoffverbrauch bei Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit V beispielsweise anhand eines Kraftfahrzeugs mit einem Gewicht von ungefähr einer Tonne verglichen wird, zeigt sich, daß je nach den Eigenschaften des für den Vergleich gewählten Motors der spezifische Kraftstoffverbrauch bei einer mittleren Geschwindigkeit von 50 km/h um bis zu ungefähr 40 bis 50% verbessert werden kann.

Im folgenden wird ein Beispiel für die Verbesserung des spezifischen Kraftstoffverbrauchs berechnet Es sei angenommen, daß das Gesamtgewicht W des Fahrzeugs 1255 kp beträgt daß das äquivalente Gewicht Δ W der sich drehenden Teile 77,5 kp beträgt, wenn der Freilauf eingerückt ist und Δ W gleich 39 kp beträgt, wenn der Freilauf ausgerückt ist, daß die Projektionsfläche A des Fahrzeugs in Richtung seiner Längsachse 1,78 m² beträgt, daß der Luftwiderstandskoeffizient Cd— 0,431 beträgt, daß der Rollwiderstandskoeffizient μ_Γ=0,022 beträgt daß der wirksame Radius R des

so angetriebenen Rades 0,285 m beträgt, daß das Übersetzungsverhältnis Zd des Differentialgetriebes 4,1 beträgt und daß die gesamte Übertragungseinrichtung einen mechanischen Wirkungsgrad t\_d von 0,95 hat Zwischen dem Fahrwiderstand und dem Motordrehmoment Te gelten dann die folgenden Beziehungen.
Während der Beschleunigung gilt:

T_En_dE_d/R =u,W+C_dpAf/2 + (W + AW) a/g

(1)

Darin sind ρ die Luftdichte, ν die Fahrzeuggeschwmdigieit, ff die Beschleunigung und g die Erdbeschleunigung. Während der Fahrt mit konstanter Geschwindig-

lceit gilt:

T_En_d Cj/R = p_rW + C_dpAv /2

Daraus ergibt sich Pur die Beschleunigung:

a = (.TeH₁IC₁₁ZR - μ,\Υ - C_dpAtIl) g/(W + A W)

(3)
Während des Rollens ergibt sich für die Verzögerung:

a = (ji_rW+C_dpAtl2)gl{W + AW') (4)

Es sei angenommen, daß V= 42 km/h, Vl=40 km/h und Vy=45 km/h beträgt, dann gilt zudem, daß im Bereich von 40 bis 45 km/h die Leistung des Motors und der Fahrwiderstand jeweils konstant sind. Für diesen Bereich wird dabei ein Mittelwert von 42,5 km/h als repräsentativer Wert angenommen. Für eine näherungsweise Berechnung eines der in F i g. 4 dargestellten Fahrzyklen ergibt sich somit bei dieser Geschwindigkeit von 42,5 km/h während der beschleunigten Fahrt ein Kraftstoffverbrauch von 5,2 l/h am Punkt N in F i g. 6. Dies entspricht einem spezifischen Kraftstoffverbrauch von ungefähr 210g/PSh. Bei konstanter Fahrgeschwindigkeit von 42,5 km/h beträgt der Kraftstoffverbrauch 2,5 l/h am Punkt M in F i g. 6, was einem spezifischen Kraftstoffverbrauch von 330 g/PSh entspricht. Wenn angenommen wird, daß die Beschleunigung und die Verzögerung jeweils konstant sind, können die Fahrstrecke S und die dafür erforderliche Zeit t mit Hilfe der Gleichungen S=[V*_υ- V¹CjHa. und r=(Vy— Vl)Ik berechnet werden, wobei οι sowohl für die Beschleunigung als auch für die Verzögerung steht. Beim gewählten Beispiel gilt für die Beschleunigungsphase

<x = 0,53 m/s, 5= 30,5 m, f=2,62 s
und für die Verzögerungsphase

α = 0,26 m/s, S= 62,1 m, t = 5,34 s.

Damit ergibt sich für zyklische Fahrweise als Fahrleistung je Liter Kraftstoff

(30,5 m- 62,1 m)/(2,62 s · 5,2 l/h)=24,4 km/1.
Ferner ergibt sich als mittlere Geschwindigkeit

(30,5 m + 62,1 m)/(2,62 s + 5,34 s)
=41,9 km/h «42 km/h.

Dagegen ergibt sich bei einer konstanten Geschwindigkeit von 42 km/h eine Fahrleistung von 17,2 km/1.

Dies zeigt, daß sich durch die zyklische Fahrweise mit Beschleunigung und Ausrollen, wie sie in Fig.4 dargestellt ist, eine Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs um (24,4-17,2)/17,2=42% ergibt Wenn auf gleiche Weise für mittlere Geschwindigkeiten V= 47 km/h (Vl=45 km/h, Vy= 50 km/h), V= 52 km/h (V_L =50 km/h, Vy= 55 km/h), V= 57 km/h

fH=55km/h, Vy=60km/h) und V=49km/h (Vi=40km/h, Vy=60km/h) die prozentualen Verbesserungen des Kraftstoffverbrauchs berechnet werden, so ergeben sich 47% bzw. 44% bzw. 32% bzw. 40%. Wenn ein mit einer beschriebenen Antriebsanlage ausgerüstetes Kraftfahrzeug unter üblichen Betriebsbedingungen fährt, kommt zu den durch obige Berechnungen nachgewiesenen Verbesserungen des Kraftstoffverbrauchs bei Fahrt auf glatter und ebener Straße noch die oben erläuterte Einsparung beim Bergabfahren, Ausrollen und Anhalten hinzu, so daß sich insgesamt eine erhebliche Kraftstoffersparnis ergibt Wenn diese Betriebsweise während mehrerer Stunden angewendet wird, muß allerdings berücksichtigt werden, daß eine der vom Anlasser verbrauchten elektrischen Energie entsprechende Kraftstoffmenge zusätzlich benötigt wird.

Im folgenden wird eine weitere Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die F i g. 7, 8 und 9 erläutert. F i g. 7 zeigt den Bereich eines Freilaufs, der räch anders als bei der ersten Ausführungsform zwischen der Ausgangswelle eines Getriebes und der Kardanwelle befindet. Wenn ein niedriger Gang

ίο eingelegt ist, ist das Drehmoment auf der Ausgangswelle des Getriebes hoch. Daher sollte der Freilauf normalerweise vor dem Getriebe angeordnet sein. Häufig wird jedoch die Schmiermittel- bzw. Hydraulikpumpe eines automatischen Getriebes vom Motor angetrieben. In einem solchen Fall ist es günstiger, wenn der Freilauf hinter dem Getriebe angeordnet ist damit auch das Getriebe stillgesetzt wird, wenn der Motor angehalten wird.

Ein inneres Kupplungsteil 102 des Freilaufs ist über zahlreiche Keilnuten 130 mit einer Ausgangswelle 101 verbunden. Am Außenumfang des inneren Kupplungsteils 102 sind Keilnuten 103 eingeschnitten, die in Eingriff mit einem Kupplungsring 104 treten können. Am Außenumfang eines äußeren Kupplungsteils 107 des Freilaufs sind ebenfalls Keilnuten 108 eingeschnitten, die mit dem Kupplungsring 104 in Eingriff treten können. Zwischen dem inneren Kupplungsteil 102 und dem äußeren Kupplungsteil 107 befinden sich Rollen 106. An einem Ende 131 des äußeren Kupplungsteils 107 sind Keilnuten 132 ausgebildet. Eine Gwbelmuffe 109 einer Kardanwelle wird von einem Lager 110 in Stellung gehalten. Mittels einer Gabel 112 kann der Kupplungsring 104 nach rechts und nach links (in F i g. 7) verschoben werden.

F i g. 8 zeigt einen Schnitt B-B durch den in F i g. 7 dargestellten Freilauf.

F i g. 9 zeigt einen Schaltplan einer weiteren elektrischen Schaltung zum Anlassen bzw. Inbetriebsetzen und Anhalten bzw. Stillsetzen des Motors. Ein Anlasserschalter 115, über den auch der Zündstromkreis geschlossen wird und der von einem Gaspedal 114 betätigt wird, ist mit einem Anlasserrelais 116 verbunden, das den Anlasser abschaltet nachdem der Motor angelaufen ist Mit dem Anlasserrelais 116 ist ein Vergleicher 117 verbunden, der feststellen kann, ob der Motor angelaufen ist und dementsprechend das Anlasserrelais 116 steuert Die Impulsfolge einer Zündspule wird von einem Wandler 118 in eine Spannung umgewandelt Wenn der Anlasserschalter 115 geöffnet ist kann der Zündstromkreis von einem Zündrelais 119 geschlossen bzw. geschlossen gehalten werden. Ein Wassertemperaturfühler 120 stellt die Wassertemperatur fest und steuert das Zündrelais 119 währen des Warmlaufens des Motors. Ein Druckfühler bzw. -schalter 121 erfühlt den Druck einer Unterdruckbremse und steuert dementsprechend das Zündrelais 119. Ferner sind in F i g. 9 ein Anlasser 122, eine Batterie 123, ein Zündschalter 124, eine Zündspule 125, ein Zündverteiler 126, ein Spannungsfühler 127 und ein Schalter 128 dargestellt

Im folgenden wird die Funktionsweise der beschriebenen Schaltung erläutert:

Wenn der Fahrer den Zündschalter 124 schließt und auf das Gaspedal 114 tritt, wird der Anlasserschalter 115 geschlossen, so daß der Anlasser 122 in Betrieb gesetzt wird und der Motor angelassen wird. Sobald der Motor anläuft, wird die Impulsfolge der Zündspule 125 mittels des Frequenz-Spannungs-Wandlers 118 in eine Span-

nung umgewandelt, die vom Vergleicher 114 mit einer vorgewählten Spannung verglichen wird, die einer Drehzahl entspricht, die etwas geringer als die Leerlaufdrehzahl des Motors ist. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob der Motor angesprungen ist. Wenn dies der Fall ist, sinkt der Ausgangsstrom des Vergleichers auf Null, so daß das Anlasserrelais 116 abfällt und der Anlasser 122 außer Betrieb gesetzt wird. Wenn nicht mehr auf das Gaspedal 114 gedrückt wird, wird der Anlasserschalter 115 geöffnet, so daß der Motor in der Regel stillgesetzt wird. Allerdings ist das Zündrelais 119 so geschaltet, daß es vom Wassertemperaturfühler 120 geschlossen gehalten wird, während der Motor warmläuft daß es vom Druckfühler 121 geschlossen gehalten wird, wenn der Druck der Unterdruckbremse unzureichend ist, daß es vom Spannungsfühler 127 geschlossen gehalten wird, wenn die Spannung der Batterie unter einem bestimmten Wert liegt und daß es vom auf die Stellung der Gabel 112 ansprechenden Schalter 128 geschlossen gehalten wird, wenn der Freilauf überbrückt ist. Unter den genannten Bedingungen wird jeweils der Zündstromkreis geschlossen gehalten, so daß der Motor nicht stillgesetzt werden kann, auch wenn nicht mehr auf das Gaspedal 114 gedrückt wird.

Wenn der Motor bei geschlossenem Zündschalter 124 stillsteht, wird er automatisch wieder angelassen, sofern entw'.-der der Wassertemperaturfühler 120 und/oder de^r Druckfühler 121 und/oder der Spannungsfühler 127 und/oder der Schalter 128 schließt bzw. schließen.

Wenn das innere Kupplungsteil 102 und das äußere Kupplungsteil 107 nicht über den Kupplungsring 104 miteinander gekuppelt sind und wenn die Drehzahl des äußeren Kupplungsteils 107 nicht höher als die Drehzahl der Ausgangswelle 101 des Getriebes ist, sind die Rollen 106 zwischen dem inneren Kupplungsteil 102 und dem äußeren Kupplungsteil 107 verkeilt, so daß das Drehmoment über die Ausgangswelle 101, das innere Kupplungsteils 102, die Rollen 106 und das äußere Kupplungsteil 107 übertragen wird. Im umgekehrten Fall laufen die Rollen 106 frei zwischen dem inneren Kupplungsteil 102 und dem äußeren Kupplungsteils 107, so daß das innere Kupplungsteil 102 nicht mitgedreht wird. Wenn das innere Kupplungsteil 102 und das äußere Kupplungsteil 107 über den Kupplungsring 104 miteinander verbunden sind, ist die Einwegkupplung überbrückt so daß sich die Kupplungsteile nicht unabhängig voneinander drehen können.

Aufgrund der vorstehend erläuterten Konstruktion und Funktion des Freilaufs wird der Motor angehalten, wenn auf das Gaspeda* kein Druck ausgeübt wird, während das Fahrzeug bergab fährt oder rollt d. h. während das Fahrzeug eine solche Neigung hinabfährt daß keine Motorbremsung erforderlich ist, oder während das Fahrzeug vor einem Verkehrssignal oder dergleichen ausrollt. Dabei tritt der Freilauf in Funktion, was dazu führt, daß das Fahrzeug aufgrund seiner potentiellen und seiner kinetischen Energie, die im Fahrzeug gespeichert sind, seine Fahrt fortsetzen kann. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs unter einen vernünftigen Wert abgesunken ist, kann dieser Zustand auf einfache Weise dadurch behoben werden, daß auf

ίο das Gaspedal gedrückt wird, wodurch der Motor wieder in Betrieb gesetzt wird, so daß er kinetische Energie liefert. In einem solchen Fall kann die der Zeit, während der der Motor stillsteht, entsprechende Kraftstoffmenge gespart werden.

Wenn das Kraftfahrzeug stillsteht, wird der Motor durch Freigabe des Gaspedals automatisch angehalten, was dazu führt, daß der sonst bei Leerlauf im Stillstand benötigte Kraftstoff eingespart wird.

Wie sich aus vorstehender Beschreibung ergibt ermöglicht die beschriebene Antriebsanlage, daß ein Kraftfahrzeug seine Fahrt bei stillgesetztem Motor fortsetzt, ohne daß der Fahrer irgendwelche Kupplungen oder dergleichen ausrücken muß. Wenn der Fahrer das Gaspedal freigibt wird der Motor angehalten, und wenn auf das Gaspedal Druck ausgeübt wird, wird der Motor über einen speziell zu diesem Zweck vorgesehenen Schalter angelassen, so daß durch automatisches Stillsetzen des Motors während einer Bergabfahrt während des Rollens und beim Stillstand des Fahrzeugs Kraftstoff eingespart wird. Ferner kann bei Fahrt auf glatter und ebener Straße durch zyklische Fahrv/eise Kraftstoff eingespart werden. Jeder Fahrzyklus umfaßt dabei, daß der Motor bzw. das Fahrzeug auf eine höhere Geschwindigkeit als die beabsichtigte Mittelgeschwindigkeit beschleunigt wird, wobei der Motor währenddessen mit hohem Wirkungsgrad arbeitet, daß danach der Druck vom Gaspedal genommen wird, wodurch der Motor angehalten wird, so daß dann das Kraftfahrzeug unangetrieben rollt, bis eine Geschwindigkeit unterhalb der gewünschten Mittelgeschwindigkeit erreicht ist, wonach dann der Fahrer durch Betätigen des Gaspedals ■und Beschleunigen des Motors einen neuen Fahrzyklus beginnt. Die Fahrt wird so fortgesetzt, daß der Mittelwert der Fahrgeschwindigkeit der gewünschten Geschwindigkeit entspricht. Dabei wird der Unterschied zwischen dem Wirkungsgrad beim Beschleunigen bzw. Hochfahren des Motors und dem niedrigen Wirkungsgrad, der bei Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit vorliegen würde, in geschickter Weise dazu

so ausgenutzt Kraftstoff einzusparen. Dies führt ferner dazu, daß die Verunreinigung der Luft geringer ist da weniger Abgas abgegeben wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Antriebsanlage für ein Kraftfahrzeug, mit einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, einer Obertragungseinrichtung zum Verbinden der Brennkraftmaschine mit angetriebenen Rädern, einer Kupplungseinrichtung in der Übertragungseinrichtung, einer elektrischen Schaltung mit einem Zündstromkreis und einem Anlasserstromkreis, sowie einem zur Laststeuerung der Brennkraftmaschine dienenden Gaspedal, wobei durch Betätigen des Gaspedals der Anlasserstromkreis geschlossen und die Brennkraftmaschine angelassen werden kann, sofern sie davor stillsteht, und wobei ferner bei stillstehendem H Kraftfahrzeug und freigegebenem Gaspedal der Zündstromkreis geöffnet werden kann, so daß die Brennkraftmaschine ohne Zf'ndstrom ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch bei in Bewegung befindlichem Kraftfahrzeug durch Freigeben des Gaspedals (14; 114) der Zündstromkreis geöffnet werden kann und daß die Kupplungseinrichtung einen Freilauf (2, 4; 102, 107) aufweist, der bewirkt, daß ein Drehmoment ausschließlich von der Brennkraftmaschine zu den Rädern, nicht jedoch von den Rädern zur Brennkraftmaschine übertragen werden kann, so daß bei in Bewegung befindlichem Kraftfahrzeug die Brennkraftmaschine allein durch Betätigen und Freigeben des Gaspedals über die mit der Brennkraftmaschine verbundene elektrische Schaltung (Fig.3; Fig.9) in Betrieb genommen oder stillgesetzt werden kann, ohne daß die stillgesetzte Brennkraftmaschine das Kraftfahrzeug verzögert.

2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (102,107) zwischen der Ausgangswelle (101) eines Getriebes der Übertragungseinrichtung und der Gabelmuffe (109) einer Kardanwelle angeordnet ist.

3. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung eine normalerweise ausgerückte Überbrückungskupplung (3, 5, 6, 9; 103, 104,, 108, 112) aufweist, die im eingerückten Zustand den Freilauf (2, 4; 102,107) so blockiert, daß er ein Drehmoment auch von den Rädern zur Brennkraftmaschine überträgt.

4. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung (F i g. 3; Fi g. 9) einen mittels des Gaspedals (14; 114) betätigten Anlasserschalter (15; 115) aufweist, der bei betätigtem Gaspedal geschlossen ist und sowohl im Zündstromkreis als auch im Anlasserstromkreis liegt, und daß parallel zum Anlasserschalter die Arbeitskontakte eines Zündrelais (19; 119) geschaltet sind, das mittels eines Wassertemperaturfühlers (20) erregt gehalten wird, wenn die Kühlwassertemperatur unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt.

5. Antriebsanlage nach Anspruch 3 und 4, dadurch w gekennzeichnet, daß parallel zum Wassertemperaturfühler (20) ein Spannungsfühler (127) für die Batteriespannung des Kraftfahrzeuges sowie ein Schalter (128) geschaltet sind, der bei eingerückter Überbrückungskupplung (103, 104, 108, 112) geschlossen ist, so daß die Brennkraftmaschine trotz Freigabe des Gaspedals nicht stillgesetzt wird, wenn die Batteriespannung unterhalb eines vorgegebenen Grenzwertes liegt und/oder die Überbrückungskupplung eingerückt ist.