DE3308477A1

DE3308477A1 - Fahrzeug mit bremssystem und antriebsanlage

Info

Publication number: DE3308477A1
Application number: DE19833308477
Authority: DE
Inventors: Ernst Lehmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-03-10
Filing date: 1983-03-10
Publication date: 1984-09-13

Description

Fahrzeug mit Bremssystem und
Antriebsanlage Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit Bremssystem und Antriebsanlage gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Beim Bremsen von Fahrzeugen wird die Bremsenergie entweder durch Bremsen mechanisch und durch Wärmeabgabe vernichtet oder durch den Fahrantriebsmotor in Form von Wärme abgegeben. Dies ist nicht nur eine Energieverschwendung, sondern kostet zusätzlich auch Geld in Form der Bremsenabnutzung und, bei Motorbremsung, in Form von unnötig vom Motor angesaugtem Brennstoff.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Bremsenergie von Fahrzeugen zu speichern und später als Energie für den Fahrzeugantrieb wieder zu verwenden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Mehrere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden mit Bezug darauf als Bespiele beschrieben.
Darin zeigen Figur 1 eine schematische Darstellung eines Teiles eines Fahrzeuges gemäß der Erfindung, Figur 2 ein Teil eines Fahrzeuges gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung, und Figur 3 ein Teil eines Fahrzeuges einer nochmals weiteren Ausführungsform nach der Erfindung.
Gleiche oder einander im wesentlichen entsprechende Teile sind in den Zeichnungen jeweils mit gleichen Bezugszahlen versehen.
Gemäß Figur 1 sind von einem Fahrantriebsmotor 2 über ein Getriebe 4, welches vorzugsweise ein Gangwechselschaltgetriebe ist, Fahrzeugräder 6 anteibbar. Eine Energiespeichereinrichtung 8 wird von einer Steuereinrichtung 10 so gesteuert, daß sie wahlweise einerseits bei Fahrzeugbremsungen über eine Kupplung 12 so an die Kardanwelle 14 der Antriebsanlage ankuppelbar ist, daß sie von dieser Bremsenergie aufnimmt, und andererseits zum Fahrzeugantrieb, insbesondere bei Fahrzeugbeschleunigungen, über eine weitere,Kupplung 16 so an den Antriebsstrang 18 zwischen Fahrantriebsmotor 2 und Getriebe 4 ankuppelbar ist, daß sie Antriebsenergie an diesen Antriebsstrang der Antriebsanlage abgibt.Die Steuereinrichtung 10 arbeitet in Abhängigkeit von Signalen des Bremssystems (entweder Gaspedal 20 oder Bremsdruck in den Bremsleitungen 22) und in Abhängigkeit von Betriebsparametern des Fahrantriebsmotors 2 bzw. dessen Betriebseinrichtung (Gaspedal 24 oder Luft-Brennstoff-Saugleitung 26 oder Abgasleitung 28). Die Kupplung 12 zur Aufnahme von Bremsenergie ist stets dann geöffnet, wenn das Fahrzeug beschleunigt werden soll. Dies wird der Steuereinrichtung durch die Betriebsparameter des Fahrantriebsmotors 2 bzw. deren Betriebseinrichtung 24,26,28 und gegebenenfalls durch einen Beschleunigungsmesser 30 mitgeteilt, welch letzterer im Antriebsstrang der Antriebsanlage vor oder nach dem Getriebe 4 angeordnet sein kann.
Beim Fahrzeug nach Figur 2 ist an sich die gleiche Funktion wie bei Figur 1 gegeben. Der Unterschied besteht darin, daß in Figur 2 der Fahrantriebsmotor, welcher in Figur 1 ein Verbrennungsmotor oder eine Turbine sein kann, in Figur 2 ein Elektromotor ist. Die Energiespeichereinrichtung 80 weist ein mit der Kupplung 12 auf die Kardanwelle 14 kuppelbares Schwungrad 32 auf, welches über eine Zahnradübersetzung 34 einenelektrischen Generator 36 antreibt, der eine Batterie 38 speist. Diese kann über einen Stecker 40 auch vom Haushalts-Stromnetz aufgeladen werden. Die Ankuppelung des Schwungrades 32 mittels der Kupplung 12 an die Kardanwelle 14 erfolgt durch eine Steuereinrichtung 100 in Abhängigkeit von der Betätigung des Bremssystems 20,22 und in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Fahrantriebsmotors 2. Der Fahrantriebsmotor 2 ist über einen vom Gaspedal 24 einstellbaren elektrischen Regelwiderstand 42 an die Batterie 38 anschließbar.
Der Eingang 44 des Fahrantriebsmotors 2 ist elektrisch auch an die Steuereinrichtung 100 angeschlossen und liefert ihr damit die Betriebswerte des Fahrantriebsmotors 2.
Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist der Fahrantriebsmotor 2 ein Verbrennungsmotor oder eine Turbine und ein Elektromotor 50 ist über die Kupplung 16 an den Antriebsstrang 18 ankuppelbar.
Die Ausführungsform nach Fig.3 ist an sich eine Kombination der Ausführungen von Figur 1 und 2.
Eine Steuereinrichtung 110 arbeitet in gleicher Weise in Abhängigkeit vom Fahrantriebsmotor 2 und dessen Betriebseinrichtung 24,26,28 sowie in Abhängigkeit vom Bremssystem 20,22 wie die Steuereinrichtung 10 von Fig.1. Die Speichereinrichtung 88 von Figur 3 hat, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig.2, einen Generator 36, welcher eine Batterie 38 speist und über eine Zahnradverbindung 34 von einem Schwungrad 32 antreibbar ist, welches über eine Kupplung 12 mit der Kardanwelle 14 verbunden werden kann. Bei starken Abbremsungen kann mehr Bremsenergie auftreten, als vom Schwungrad 32 wirtschaftlich aufgenommen werden kann. Deshalb weist die Zahnradverbindung 34 ein zusätzliches Zahnrad 35, welches ein Zahnrad 37 antreibt, welch letzteres über eine Fliehkraftkupplung 39 mit einem weiteren Schwungrad 41 kuppelbar ist, welches frei drehbar auf der Kardanwelle 14 sitzt. Dadurch wird ab einer bestimmten Drehzahl des einen Schwungrades 32 auch das andere Schwungrad 41 zur Bremsenergieaufnahme mit angetrieben. Dadurch kann das Schwungrad 32 kleiner und gewichtsmäßig leichter ausgebildet werden, wodurch der Bremsstoß beim Einkuppeln und Auskuppeln dieses Schwungrades 32 verringert wird. Die beiden Zahnräder 35 und 37 bilden zusammen ein Wendegetriebe, durch welches das Schwungrad 41 mit entgegengesetzter Drehrichtung zum Schwungrad 32 angetrieben wird. Dadurch wird vermieden, daß durch die Schwungräder eine nachteilige Fliehkraft auf das Fahrzeug ausgeübt wird.
Anstatt Reibungskupplungen 12 und 16 können auch Strömungskupplungen oder hydrodynamische Drehmomentwandler verwendet werden. Damit können auf einfache Weise Bremsstöße und Beschleunigungsstöße beim Einkuppeln und Auskuppeln der Kupplungen 12 und 16 vermieden werden.
Die beiden Kupplungen 12 und 16 können auch vertauscht werden, also von der Kardanwelle 14 zum Antriebsstrang 18 verlegt werden und umgekehrt.
Ferner ist es möglich, beide Kupplungen 12 und 16 im gleichen Getriebestrang anzuordnen, also beide entweder auf der Kardanwelle 14 oder auf dem Antriebsstrang 18. Dabei werden die Schwungräder 32 und 41 jeweils auf der Welle angeordnet, auf welcher auch die Kupplung 12 sitzt. Eine weitere, nicht im einzelnen dargestellte Ausführungsform kann darin bestehen, daß die Schwungräder 32 und 41 mit zugehörigen Kupplungen auf den Fahrzeugachsen oder den Fahrzeugfelgen angeordnet sind, wie dies in Figur 3 durch Teile 60 schematisch angedeutet ist.
Wie Fig.3 zeigt, ist die Steuereinrichtung 110 an einen Computer 70 an Bord des Fahrzeuges angeschlossen, der die Funktion, insbesondere den Brennstoffverbrauch, des Fahrantriebsmotors 2 regelt, die Schaltungen des Getriebes 8 steuert, und die Funktionen der Steuereinrichtung 110 überwacht, optimiert und steuert.
- Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. fahrzeug mit Bremssystem und Antriebsanlage, welch letztere einen Fahrantriebsmotor aufweist, der über ein Getriebe mit den anzuteibenden Fahrzeugrädern verbindbar ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Energiespeichereinrichtung (8;80;88) vorgesehen ist, welche wahlweise einerseits bei Fahrzeugbremsungen so an die Antriebsanlage (z.B. bei 14) ankuppelbar (12) ist, daß sie deren Bremsenergie aufnimmt, und andererseits zum Antreiben des Fahrzeuges, insbesondere bei Fahrzeugbeschleunigungen so an die Antriebsanlage (z.B. bei 18) ankuppelbar (16) ist, daß sie Antriebsenergie an die Antriebsanlage abgibt.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energiespeichereinrichtung eine Schwungradanordnung (32;41) aufweist, welche zur Aufnahme von Bremsenergie an die Antriebsanlage ankuppelbar ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Schwungradanordnung (32) antreibbarer elektrischer Generator (37) und eine von diesem gespeiste elektrische Batterie (38) vorgesehen sind, und daß der Fahrantriebsmotor (2 ein an die Batterie anschließbarer Elektromotor ist (Fig.2).
4. Fahrzeug 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 ein von der Schwungradanordnung (32,41 ) antreibbarer elektrischer Generator (36) und eine von diesem gespeiste elektrische Batterie (38) sowie ein an die Batterie anschließbarer Elektromotor (50) vorgesehen sind, welcher zusätzlich zum Fahrantriebsmotor (2) zu dessen Unterstützung beim Antrieb des Fahrzeuges, insbesondere bei der Fahrzeugbeschleunigung, ab einer bestimmten Antriebsleistung des Fahrantriebsmotors (2) und/oder ab einer bestimmten erforderlichen Beschleunigungsenergie an die Antriebsanlage ankuppelbar ist.
(Fig.3) 5. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem (20,22) an die Energiespeichereinrichtung (8;80;88) angeschlossen ist und in Abhängigkeit von der Bremssystembetätigung (Bremspedalstellung oder Bremsdruck) die Energiespeichereinrichtung zur Aufnahme von Bremsenergie an die Antriebsanlage ankuppelt.
6. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrantriebsmotor (2) oder dessen Betriebseinrichtung (Gaspedal 24, Luft-Brennstoff-Saugleitung 26, oder Abgasleitung 28) an die Energiespeichereinrichtung (8;80;88) angeschlossen ist und in Abhängigkeit von der Motorbremsung die Energiespeichereinrichtung zur Aufnahme von Bremsenergie an die Antriebsanlage (z.B.bei 14) ankuppelt (12).
7. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrantriebsmotor (2) oder dessen Betriebseinrichtung (Gaspedal 24, Luft-Brennstoff-Saugleitung 26, oder Abgasleitung 28) an die Energiespeichereinrichtung (8;80;88) angeschlossen ist und ein Ankuppeln der Energiespeichereinrichtung zur Aufnahme von Bremsenergie an die Antriebsanlage jeweils dann verhindert oder, falls bereits angekuppelt ist, wieder abkuppelt, wenn der Fahrantriebsmotor (2) auf eine Antriebsleistung eingestellt wird, die über seiner Lehrlaufstellung liegt.
8. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrantriebsmotor (2) oder dessen Betriebseinrichtung (Gaspedal 24, Luft-Brennstoff-Saugleitung 26, oder Abgasleitung 28) an die Energie speichereinrichtung (8;80;88) angeschlossen ist und diese Energiespeichereinrichtung jeweils dann so an die Antriebsanlage ankuppelt (bei 16), daß sie an die Antriebsanlage Energie abgibt, wenn der Fahrantriebsmotor (2 ) von einer niedrigeren Leistungsabgabe auf eine höhere Leistungsabgabe eingestellt wird.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ankuppelung zur Energieabgabe an die Antriebsanlage (bei 16,18) jeweils nur dann erfolgt, wenn der Fahrantriebsmotor (2;21) schnell, also innerhalb einer kurzen Zeit, von einer niedrigeren Leistungsabgabe auf eine höhere Leistungsabgabe eingestellt wird.
10. Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Leistungsabgabe an die Antriebsanlage angekuppelte Energiespeichereinrichtung (8;80;88) automatisch wieder abgekuppelt wird, wenn die Fahrzeugbeschleunigung und die hierfür vom Fahrantriebsmotor (2;21) aufgebrachte Leistung unter einen bestimmten Mindestwert abfallen.
11. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwungradanordnung (32,39) mehrere in Abhängigkeit vom geforderten Bremsmoment zeitlich verzögert nacheinander zuschaltbare Schwungräder aufweist
12. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Schwungradanordnung mindestens zwei gegenläufig rotierend antreibbare Schwungräder (32,41) aufweist.
13. Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Microcomputer (70) vorgesehen ist, der die Funktionen der Energiespeichereinrichtung (88) bezüglich der Ein- und Auskuppel-Zeitpunkte bei der Bremsenergieaufnahme und der Energieabgabe steuert und optimiert.