DE3725620A1 - Antriebs- und bremskonzeption fuer kraftfahrzeuge - Google Patents
Antriebs- und bremskonzeption fuer kraftfahrzeugeInfo
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- DE3725620A1 DE3725620A1 DE19873725620 DE3725620A DE3725620A1 DE 3725620 A1 DE3725620 A1 DE 3725620A1 DE 19873725620 DE19873725620 DE 19873725620 DE 3725620 A DE3725620 A DE 3725620A DE 3725620 A1 DE3725620 A1 DE 3725620A1
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/22—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs
- B60K6/36—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings
- B60K6/365—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by apparatus, components or means specially adapted for HEVs characterised by the transmission gearings with the gears having orbital motion
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
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- B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/42—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
- B60K6/46—Series type
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- B60K6/20—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
- B60K6/50—Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
- B60K6/52—Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
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- B60L50/30—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power stored mechanically, e.g. in fly-wheels
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
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- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
- B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
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- B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
- B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
- B60T1/06—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels
- B60T1/062—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels acting otherwise than on tread, e.g. employing rim, drum, disc, or transmission or on double wheels acting on transmission parts
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- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
- B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
- B60T8/3215—Systems characterised by having means acting on components of the drive line, e.g. retarder, clutch or differential gear
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
- B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
- B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
- B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
- B60T8/48—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition connecting the brake actuator to an alternative or additional source of fluid pressure, e.g. traction control systems
- B60T8/4809—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K35/00—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit
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- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/04—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of gearing
- B60K17/043—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel
- B60K17/046—Transmission unit disposed in on near the vehicle wheel, or between the differential gear unit and the wheel with planetary gearing having orbital motion
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- B60K2007/0046—Disposition of motor in, or adjacent to, traction wheel the motor moving together with the vehicle body, i.e. moving independently from the wheel axle
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Description
Durch die US-PS 35 10 703 sowie die DE-OS 33 00 727.6 und
35 39 069.7 sind mit Freiflugkolben-Verbrennungsmotoren ver
bundene Schwinganker-Generatoren bekannt, bei denen durch Auf
hebung der Kolben-Seitenkräfte und durch die Direkt-Kopplung
der hin- und hergehenden Teile beider Maschinen der Wirkungs
grad der Kolbenmaschine verbessert und Gewicht sowie Bauaufwand
für die Maschinenkombination reduziert sind.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine unter Verwen
dung einer solchen Schwingkolben-Verbrennungsmotor-Wechselstrom
generator-Kombination sowie elektro-mechanischer Antriebselemente
mit Mikroprozessorsteuerung gestaltete Antriebs- und Bremskon
zeption für Kraftfahrzeuge zu schaffen, durch welche der Wir
kungsgrad weiter verbessert, die Bedienbarkeit vereinfacht und
die aktive Sicherheit des Kraftwagens erhöht wird.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe wird durch eine An
triebs- und Bremskonzeption gemäss den Patentansprüchen gelöst.
Ein Kraftwagen, bei dem die in den Patentansprüchen formulierten
Lehren angewendet sind, weist folgende Eigenschaften auf:
- 1) Mit dem Flugkolben-Verbrennungsmotor/Generator und dem mit durch Frequenzwandlung stufenlos veränderbaren Uebersetzung arbeitenden Antrieb kann ein Gesamtwirkungsgrad verwirklicht werden, welcher mit einem Normalkolbenmotor zusammen mit einem Getriebe mit mechanischer oder hydrodynamisch-mechanischer Stufung nicht erreicht werden kann. Eine zusätzliche Ver besserung des Gesamtwirkungsgrades wird noch durch den Rekupe rativantrieb erzielt, der deshalb wenig Aufwand erfordert, weil sämtliche Kopplungen elektrisch erfolgen.
- 2) Die Antriebsschlupfregelung sorgt bei kritischen Fahrzustän den für eine bestmögliche Anpassung der Antriebskräfte an die Kraftschlussverhältnisse zwischen Reifen und Fahrbahn, wodurch die Fahrzeugstabilität verbessert wird.
- 3) Bei Bremsungen mit einsetzender Blockierregelung wird durch das sofortige Lösen der Stützbremse das Rad vom Antrieb ge trennt und damit erreicht, dass die Blockierregelung ohne den störenden Einfluss des Massenträgheitsmomentes des An triebes erfolgen kann, d.h. die Regelfrequenz kann erhöht und damit der Bremsweg verkürzt werden. Zudem wird durch die einzeln angetriebenen Räder sowie deren Trennung vom Antrieb bei Bremsungen mit Blockierneigung auch der bei herkömmlichen Allrad-getriebenen Fahrzeugen mit eingeschalteten Differential sperren auftretende Nachteil der Bremskraftbeeinflussung zwischen den Antriebsachsen vermieden.
- 4) Durch die mögliche Veränderung der Antriebsmomentenverteilung zwischen Vorder- und Hinterrädern wird eine jeder Fahrsitua tion gerecht werdende, sichere Antriebskraftbeaufschlagung der Vorder- und Hinterräder erreicht. Bei Beschleunigungen beispielsweise ist es vorteilhaft, eine grössere Leistung über die Antriebsmotoren der Vorderräder zu übertragen und bei Konstantfahrt sämtliche vier Antriebsmotoren gleichmässig zu beaufschlagen.
- Bei Kurvenfahrt kann die Verteilung der Antriebsmomente zwischen Vorder- und Hinterrädern, beispielsweise gesteuert vom Lenkeinschlag, und abhängig von der Fahrgeschwindigkeit bei nicht arbeitender Antriebsschlupfregelung von 60/40 auf bis zu 50/50 verändert werden, um einen guten Kompromiss zwischen Lenkbarkeit und Seitenführung der Hinterräder zu erreichen.
- 5) Durch die Erfassung des Abstützmomentes der Stützbremsen jeder Antriebsseite durch Sensoren kann über den Mikropro zessor durch kurzes Lösen der entsprechenden Stützbremsen eine gleichmässige Verteilung der Antriebskräfte auf die Antriebs räder beider Seiten derart erfolgen, dass auch bei ungünsti gen Kraftschlussverhältnissen zwischen Rad und Fahrbahn keine freien Momente um die Hochachse beim Beschleunigen auftreten können. Das Fahrzeug bleibt dadurch weitgehend schleuderfrei.
- Um ein Beispiel zu nennen: Wenn beim Beschleunigen das rechte Vorderrad wegen eines gegenüber dem linken Vorderrad gerin geren Reibwertes zwischen Fahrbahn und Reifen durch die An triebsschlupfregelung am Durchdrehen gehindert wird, so wird durch dieses Rad eine geringere Antriebskraft auf die Fahrbahn übertragen als auf der linken Seite. Dann sorgt der entsprechend programmierte Mikroprozessor dafür, dass auf der linken Fahrzeugseite die Summe der Antriebskräfte ver kleinert und ebenso gross wie auf der Seite mit dem zum Durch drehen neigenden Rad gehalten wird.
In den Abbildungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
veranschaulicht. In Fig. 1 ist das Schema der Antriebs- und
Bremskonzeption eines Personenkraftwagens dargestellt. In Fig. 2
ist eine Fahrzeugachse mit den Antriebsmotoren der Räder im
Schnitt und in Fig. 3 ein in Fig. 2 mit A-B gekennzeichneter
Querschnitt durch die Antriebs- und Bremsmoment-Messabstützung
wiedergegeben.
In den Abbildungen sind mit 1 und 2 die Vorder- und mit 3 und
4 die Hinterräder gekennzeichnet, die einzeln von den Elektro
motoren 5 bis 8 über Planetentriebe 9 bis 12 mit Stützbremsen
13 bis 16 angetrieben werden. Da die Radaufhängungen, Federun
gen sowie Antriebs- und Bremseinrichtungen sämtlicher Räder im
vorliegenden Beispiel gleich ausgebildet sind, werden nachfol
gend diese Teile nur am Rad 1 gekennzeichnet und beschrieben.
Das Rad 1 ist mit seinem Träger 17 an den Querlenkern 18 und 19
am Wagenkasten 20 federnd aufgehängt. Als Feder dient der den
oberen Lenker 18 abstützende Luftfederbalg 21, welcher am Wagen
kasten 20 aufliegt. Der sich ebenfalls an letzterem abstützende
Stossdämpfer 22 ist nur in Fig. 2 dargestellt, um die Uebersicht
lichkeit in Fig. 1 nicht zu beeinträchtigen.
Der Antrieb vom Motor 5 erfolgt über das Planetengetriebe 9
auf die Gelenkwelle 23, dessen radseitiges Gelenk in der am Rad
träger 17 gelagerten Nabe 24 sitzt. Als Bremse dient eine durch
Druckluft betätigte Vollbelagscheibenbremse 25. Die die Reibbe
läge tragenden Bremsscheiben sind am Gehäuse der Stützbremse
des Planetengetriebes in Umfangsrichtung gelagert. Das Planeten
getriebe 9 besteht aus dem Sonnenrad 9 1, welches die sich an der
Glocke 9 2 abstützenden Planetenräder 9 3 antreibt, deren Steg 9 4
das Antriebsmoment über die Gelenkwelle 23 in das Rad 1 leitet.
Die Abstützung der Glocke 9 2 erfolgt durch die Lamelle 13 1 der
Stützbremse 13, welche durch Druckluft über den Ringkolben 13 2
und die in Umfangsrichtung feststehende Drucklamelle 13 3 festge
halten wird. Durch Ablassen der Druckluft wird die Verbindung
zwischen Motor 5 und Rad 1 gelöst. Das gleichzeitig zur Aufnahme
des Bremsmomentes der Bremse 25 dienende Bremsgehäuse 13 4 ist
am Gehäuse des Motors 5 auf einem Wälzlager 26 gelagert und über
beispielsweise Drucksensoren in beiden Drehrichtungen am Gehäuse
des Motors abgestützt. Das Gehäuse der Motoren 5 und 6 ist
am Wagenkasten 20 elastisch gelagert, wobei das Elastikpolster
durch einen Spannbügel 29 gehalten wird.
Im Schema Fig. 1 ist mit 30 der Schwingkolbenmotor/Schwing
anker-Generator und der mit einem Motor/Generator 31 1 ausge
rüstete Schwungradspeicher mit 31 gekennzeichnet. Der Ueber
sichtlichkeit halber ist in vorliegender Prinzipdarstellung
der Frequenzwandler nicht als getrenntes Gerät wiedergegeben,
sondern zusammen mit dem Mikroprozessor als eine mit 32 ge
kennzeichnete, nachfolgend als Steuergerät bezeichnete Einheit
vermerkt. Der Schwingkolbenmotor/Schwinganker-Generator besteht
aus dem Kolbenmotorteil 30 1 und dem Generatorteil 30 2, 30 3.
Der Kolbenteil treibt die entgegengesetzt in den Ständersegmenten
30 3 bewegten Schwinganker 30 2 an. Der durch die in den Ständer
wicklungen induzierte Wechselspannung erzeugte Strom wird über
die Leitung 30 6 zum Frequenzwandler und, gesteuert vom kennfeld-
programmierten Mikroprozessor des Steuergerätes 32, über die
Leitungen 5 1 bis 8 1 zu den Fahrmotoren 5 bis 8 geführt. Die
Stoffwechselsteuerung des Schwingkolbenmotors 30 1, damit die
Einhaltung der gleichbleibenden Lastfrequenz des vom Schwing
generator gelieferten Wechselstroms, erfolgt durch die Steuer
welle 30 4 über eine Magnetbetätigung 30 5, welche über die Steuer
leitung 30 7 mit dem Steuergerät 32 verbunden ist. Die Frequenz
des gelieferten Wechselstroms wird im Steuergerät von einem Sen
sor erfasst.
Der mit einem Motor-Generator 31 1 ausgerüstete Schwungradspeicher
31 besitzt zum Ausgleich der Corioliskräfte zwei durch ein Um
kehrgetriebe 31 4 verbundene, gegenläufig umlaufende Schwung
scheiben 31 2 und 31 3. Ein Drehzahlsensor 31 5 gibt über die Lei
tung 31 6 laufend die Schwungraddrehzahl an das Steuergerät 32
weiter, wo der Mikroprozessor feststellt, ob die Schwungraddreh
zahl ein weiteres Aufladen zulässt, bzw. ob Antriebsenergie zur
Fahrzeugbeschleunigung zur Verfügung steht. Diese Energie fliesst
über die Leitung 31 7 über das Steuergerät 32 in die Motoren 5
bis 8 oder umgekehrt.
Die Fahrzeugfederung erfolgt im vorliegenden Beispiel durch
Druckluft, welche auch als Betätigungsmedium für weitere Kompo
nenten, wie Niveausteuerung, Bremsen und gegebenenfalls Lenkung
verwendet wird. Im Schema Fig. 1 ist der mit 33 gekennzeichnete
Druckluftspeicher dargestellt, welcher über die gestrichelt dar
gestellte Leitung 33 1 mit den die einzelnen Komponenten (Bremsen,
Lenkung, Federung) bedienenden Magnetventilen verbunden ist. Die
Federelemente der vier Kraftwagenräder sind mit Hubsensoren 34
bis 37 ausgerüstet, welche die Einfederung über die Signallei
tungen 34 1 bis 37 1 an das Steuergerät 32 weitergeben, von wo
aus in Abhängigkeit des Fahrzustandes der im Mikroprozessor er
mittelte Druckwert über das betreffende, mit einer Leitung 34 2
bis 37 2 mit dem Steuergerät 32 verbundene Magnetventil 34 3 bis
37 3 eingestellt wird. Dabei erhält der Mikroprozessor von dem
im Fahrzeugzentrum angeordneten, gemäss DE-OS 31 34 115 aufge
bauten Signalgeber für die Niveausteuerung 38 über dessen Sen
soren 38 1 bis 38 4 Informationen über den Fahrzustand. Dieses
Gerät besitzt eine in einem flachen Gehäuse in der Fahrzeug
ebene reibungsarm untergebrachte Ringplatte 38 5, deren Aussen
umfang auf die Sensoren einwirkt. Deren über die Leitungen 38 6
bis 38 9 an das Steuergerät weitergemeldeten Informationen geben
Auskunft über Längs- und Querbeschleunigungen des Fahrzeugs.
Erreichen diese Beschleunigungen bestimmte vorgesehene Werte, so
wird die Federrate der Pneumatikfedern erhöht.
Die Veränderung der Antriebsleistung erfolgt in Abhängigkeit
der Stellung des Gaspedals 42, die über einen Wegsensor 42 1
und Leitung 42 2 an das Steuergerät 32 weitergemeldet wird. Vom
Steuergerät aus erfolgen die beschriebenen Leistungsregulierungen.
Bremsungen werden durch das Bremspedal 45 ausgelöst. Der ge
wünschte Sollwert der Bremskraft wird dem Steuergerät 32 durch
den den Pedalweg und die Pedalgeschwindigkeit erfassenden Sen
sor 42 1 über die Leitung 42 2 mitgeteilt. In Abhängigkeit vom
eingestellten Pedalweg und dem Ladezustand des Schwungrad
speichers 31 übernimmt die Steuereinrichtung 32 nach einem vor
gegebenen Kennfeld die Aufteilung der Bremskraft in einen von
den Radbremsen 25, 39, 40, 41 und einen vom Schwungradspeicher
31 aufzubringenden Anteil. Die Radbremsen betätigt die Steuer
einrichtung durch Schaltung der ihnen zugeordneten Magnetventile
25 1, 39 1, 40 1, 41 1 über die Leitungen 25 2, 39 2, 40 2, 41 2, wo
durch Druckmittel zu den Radbremsen geleitet und das anteilige
Bremsmoment aufgebaut wird. Der Istwert der an den Rädern wirk
samen Bremskraft, d.h. die Summe der vom Speicher und den Rad
bremsen aufgebrachten Bremskraft,wird der Steuereinrichtung über
die die Abstützkraft, d.h. die Reaktionskraft der Bremskraft
aufnehmenden Drucksensoren 27, 43, 50, 52 über die Leitungen 27 1,
43 1, 50 1, 52 1 mitgeteilt.
Die Aufteilung der Bremskraft in einen von den Radbremsen und
einen vom Schwungradspeicher aufzubringenden Anteil wird immer
bei normalen Verzögerungsbremsungen sowie bei Gefälle-Dauerbrem
sungen vorgenommen, sofern die Ladekapazität des Schwungrad
speichers nicht ausgeschöpft ist. Als normale Verzögerungs- und
Gefälle-Dauerbremsungen erkennt die Steuereinrichtung mittels
des die Geschwindigkeit des Bremspedals 42 aufnehmenden Sensors
42 1 Bremsungen, die mit einer kleineren als vorgegebenen Pedal
geschwindigkeit eingeleitet werden. Ueberschreitet die Pedal
geschwindigkeit einen bestimmten Wert, wie dies bei Ausführung
von Gefahrbremsungen der Fall ist, so werden über die Steuer
einrichtung nur die Radbremsen beaufschlagt und gleichzeitig
durch sofortiges Oeffnen der Stützbremsen 13 bis 16 über deren
Magnetventile 13 1 bis 16 1 die leer umlaufenden, rotierenden
Massen der Elektromotoren 5 bis 8 von den Fahrzeugrädern getrennt.
Dadurch werden die Voraussetzungen geschaffen, dass bei einer
während der Bremsung auftretenden Blockierneigung die Blockier
regelung der Räder ohne die Massen des Antriebs erfolgen kann.
Bei einer normalen Verzögerungsbremsung sowie bei einer Gefälle-
Dauerbremsung, zu deren Einleitung das Bremspedal mit kleiner
Geschwindigkeit betätigt wird, werden die Stützbremsen 13 bis
16 nicht geöffnet, die Verbindung zwischen Rad und Antriebs
motor, der dann als Generator arbeitet, bleibt also erhalten.
Dann wird der Schwungradspeicher über seinen als Motor betrie
benen Generator durch die eingeleitete Leistung aufgeladen.
Sollte bei einer mit geringer Pedalgeschwindigkeit ausgeführten
Bremsung die Antiblockierregelung einsetzen, beispielsweise bei
vereister Fahrbahn, dann wird durch Lösen der Stützbremsen 13
bis 16 sofort die Verbindung zwischen Rad und Antriebsmotor ge
trennt und auch die Verbindung zum Schwungradspeicher geöffnet
und die Antiblockierregelung kann ohne die dafür nachteiligen
Antriebsmassen erfolgen.
Sollte während einer dieser Bremsarten die Ladekapazität des
Schwungradspeichers ausgenutzt sein, so wird der Speicher eben
falls vom Bremsstrang abgekoppelt. Die von ihm aufgebrachte
Bremskraft entfällt, wodurch der Steuereinrichtung 32 über die
Drucksensoren 27, 43, 50, 52 ein kleinerer Istwert der Abstütz
kraft angezeigt wird. Die Steuereinrichtung veranlasst sofort
so lange eine Druckerhöhung in den Radbremsen, bis der am Brems
pedal eingestellte Sollwert und der gemessene Istwert wieder
übereinstimmen und somit die fehlende Bremskraft des Speichers
durch die Radbremsen ergänzt ist.
Die Blockierverhinderung der gebremsten Fahrzeugräder wird in
bekannter Weise durch Erfassung der Raddrehzahlen mittels Sen
soren und Druckmodulation des Betriebsmittels der Radbremsbe
tätigungen bei Erreichen von bestimmten Radverzögerungs- oder
Radschlupfschwellen vorgenommen. In den Abbildungen sind die
Sensoren, welche die Raddrehzahlen aufnehmen, mit 46 bis 49
und deren Verbindungsleitungen zu dem Steuergerät 32 mit 461
bis 491 gekennzeichnet. Die Druckmodulation des Betriebsmittels
der Radbremsbetätigungen veranlasst das Steuergerät 32 durch
Schaltung der den entsprechenden Radbremsen 25, 39, 40, 41 zu
geordneten Magnetventile 25 1, 39 1, 40 1, 41 1 über die Leitungen
25 2, 39 2, 40 2, 41 2 in die Stellungen "Druck senken, Druck kon
stant halten oder Druck erhöhen". Setzt die Antiblockierregelung
eines Rades ein, so veranlasst das Steuergerät zudem das sofor
tige Lösen der diesem Rad zugeordneten Stützbremse und veran
lasst auch die Abkoppelung des Schwungradspeichers 32, falls
dieser für die Bremsung mitbenutzt wurde. Das Fahrzeugrad ist
dadurch von den rotierenden Massen des Antriebsmotors und des
Schwungradspeichers gelöst und die blockiergeregelte Bremsung
kann ohne Beeinflussung durch das Trägheitsmoment dieser mit
umlaufenden Massen erfolgen.
Befindet sich das Fahrzeug im angetriebenen Fahrzustand, welcher
das Steuergerät 32 durch das betätigte Gaspedal 45 erkennt, so
dienen ihm die von den Sensoren 46 bis 49 gemeldeten Raddrehzah
len zur Antriebsschlupfregelung der Räder 1 bis 4. Durch Dreh
zahlvergleiche der einzelnen Räder erkennt das Steuergerät das
oder die zum Durchdrehen neigenden Räder und vermindert dem
entsprechend durch kurzzeitiges Absenken des Stützmomentes
der diesen Rädern zugeordneten Stützbremsen die Leistungsüber
tragung vom Antriebsmotor zum Fahrzeugrad. Die Absenkung des
Stützmomentes erfolgt dabei durch Druckverminderung des Betä
tigungsmittels über die vom Steuergerät betätigten Magnetven
tile 13 1 bis 16 1. Um die durch die Antriebskraftverminderung
an einzelnen Rädern auftretenden Giermomente auf das Fahrzeug
zu verhindern, wird über das Steuergerät auch die Leistungs
übertragung an die augenblicklich grössere Antriebskräfte über
tragenden Räder abgesenkt, d.h. die Stützmomente der diesen
Rädern zugeordneten Stützbremsen werden ebenfalls verringert.
Die Anpassung der Stützmomente erfolgt dabei auf die Weise,
dass jeweils die Summe der Radantriebskräfte einer Fahrzeug
seite so gross gehalten wird wie die Summe der Radantriebs
kräfte der anderen Fahrzeugseite. Hierzu werden die Abstütz
momente der einzelnen Stützbremsen, welche sich linear zu den
übertragenen Radantriebskräften verhalten, durch die Drucksen
soren 28, 44, 51, 53 gemessen und dem Steuergerät über die Lei
tungen 28 1, 44 1, 51 1, 53 1 mitgeteilt. Aufgrund dieser Messwerte
regelt das Steuergerät die Abstützmomente der einzelnen Stütz
bremsen und damit die Antriebskraft der einzelnen Fahrzeugräder
derart, dass ein Durchdrehen der Räder und Momente um die Fahr
zeughochachse verhindert werden.
Claims (10)
1. Antriebs- und Bremskonzeption für Kraftfahrzeuge mit einem
Verbrennungsmotor-Wechselstromgenerator als Kraftquelle und
mit über einen zur Erzeugung der Antriebsübersetzung dienen
den Frequenzwandler mit dem Verbrennungsmotor-Wechselstrom
generator verbundenen Antriebsmotoren der Fahrzeugräder,
gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender
Merkmale:
- a) Der Verbrennungsmotor-Wechselstromgenerator (30) wird durch Betätigung des Gaspedals (42) in einen vorbestimmten Last-Betriebspunkt und bei Stellung des Gaspedals am Rück anschlag in den Leerlauf-Betriebspunkt geschaltet
- b) Die vom Wechselstromgenerator (30 2, 303) über Frequenz wandler gelieferte Stromfrequenz des an die Antriebsmotoren (5 bis 8) der Fahrzeugräder geleiteten E-Stromes wird von einem kennfeld-programmierten Mikroprozessor entsprechend der Fahrgeschwindigkeit und der Gashebelstellung einge stellt.
2. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor als Schwingkolben
motor (30 1) mit linear schwingenden Kolben ausgebildet ist,
dessen freie Kolben- und Triebwerks-Massenkräfte durch die
Massenkräfte der Schwinganker (30 2) des Generators ausgegli
chen sind.
3. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass ein mit einem Motor/Generator (31 1) aus
gerüsteter Schwungradspeicher (31) zur Rekuperation der
Bremsenergie verwendet und die vom Schwungradspeicher in
den Generator geführte Energie beim Beschleunigen den An
triebsmotoren (5 bis 8) zugeführt wird.
4. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass die angetriebenen Fahrzeugräder über
Einstegplanetengetriebe (9 bis 12) mit den Antriebsmotoren
(5 bis 8) verbunden sind.
5. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1 und 4, da
durch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (9 2) des Einstegpla
netengetriebes zur Leistungsübertragung durch eine Stütz
bremse (13 1 bis 13 4) abgestützt wird, deren Abstützmoment
zur Veränderung der übertragenen Leistung veränderbar ist.
6. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, 4 und 5,
mit Drehzahlerfassung aller Fahrzeugräder durch Sensoren
(46 bis 49), welche in bekannter Weise über einen Mikropro
zessor und das die betreffende Radbremse bedienende Magnet
ventil (25 1, 39 1, 40 1, 41 1) beim Bremsen eine Blockierver
hinderungsregelung und beim getriebenen Zustand der Räder
die Antriebsschlupfregelung der Räder auslösen, dadurch
gekennzeichnet, dass bei Einsetzen der Anti
blockierregelung die dem bremskraftgeregelten Rad zugeord
nete Stützbremse (13 bis 16) gelöst wird und während der
Antiblockierregelung gelöst bleibt und die Antriebsschlupf
regelung über die Veränderung des Abstützmomentes der Stütz
bremse erfolgt.
7. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, 4 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützmoment der Stütz
bremse (13 bis 16) durch einen, eine geeignete physikalische
Grösse aufnehmenden Sensor erfasst wird.
8. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass während der Antriebsschlupf
regelung die Summe der Abstützmomente der Stützbremsen (13
bis 16) der einen Fahrzeugseite gleich gross gehalten wird
wie diejenige der anderen Fahrzeugseite.
9. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, dass die Antriebsmomentenverteilung zwischen
Vorder- und Hinterrädern in Abhängigkeit von der Fahrsitua
tion durch Leistungsregelung der Antriebsmotoren von Vorder-
und Hinterrädern verändert wird.
10. Antriebs- und Bremskonzeption, nach Anspruch 1, 4 und 5,
dadurch gekennzeichnet, dass bei Ueberschreitung einer vor
gegebenen Geschwindigkeit des Bremspedals (45) sämtliche
Stützbremsen (13 bis 16) gelöst werden.
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