DE4004330C2 - Zusatzantrieb für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor - Google Patents

Zusatzantrieb für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor

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Description

Die Erfindung betrifft einen Zusatzantrieb für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei der heutigen Verkehrsdichte entstehen immer wieder Staus oder ähnliche Situationen, bei denen angehalten und nur periodisch weitergefahren werden kann, z. B. vor Ampeln, bei Unfällen, Baustellen, Überlastung der Straße u. dgl. Der Kraftfahrer ist hierbei gezwungen anzuhalten und kann sich nur mit niedriger Geschwindigkeit periodisch fortbewegen. In der Regel wird während des Stillstands der Motor nicht abgeschaltet, weil man die Handhabung zum Wiederanlassen scheut bzw. die Stillstandszeiten zu kurz sind. Das zwischenzeitliche Fortbewegen mit niedriger Geschwindigkeit bietet gewisse Schwierigkeiten, da auch im Leerlauf des Verbrennungsmotors oft die Fahrzeuggeschwindigkeit zu hoch ist, so daß mit schleifender Kupplung und gelegentlichem Gasgeben gefahren werden muß. Dies bedeutet nicht nur ein feinfühliges Betätigen des Gas- und Kupplungspedals, sondern erhöht zusätzlich den Kraftstoffverbrauch und auch den Verschleiß der Kupplungsbeläge. Durch die laufenden Motoren und die im Leerlauf entstehende verschlechterte Verbrennung ergibt sich zudem eine erhöhte Umweltbelastung, die sich bei der großen Zahl von auf engem Raum sich befindlichen Kraftfahrzeugen mit laufenden Motoren besonders schädlich auswirkt. Es ist ferner bekannt, bei kritischen Situationen, z. B. bei plötzlichem Motorstopp auf einer Kreuzung oder einem Bahnübergang, mit geschlossener Kupplung den Anlasser einzuschalten, um sich so aus dem Gefahrenbereich herauszubewegen. Eine derartige Fahrweise kann jedoch nur über wenige Meter durchgeführt werden, da der Anlasser nicht dafür ausgelegt ist, sowohl den Verbrennungsmotor durchzudrehen, als auch das Fahrzeug über das Getriebe fortzubewegen. Im deutschen Gebrauchsmuster G 90 01 139.2 U1 ist daher vorgeschlagen worden, zusätzlich zum Verbrennungsmotor einen nach Art eines Anlassermotors ausgebildeten Elektro-Hilfsmotor anzuordnen, der durch einen eigenen Speiseakkumulator mit elektrischem Strom versorgt wird. Das Antriebsritzel dieses Elektro-Motors kann bei Bedarf in die Verzahnung eines nach dem Getriebe auf der Kardanwelle angeordneten Zahnrades in Eingriff gebracht werden. Mit Hilfe des Elektro-Motors kann so das Fahrzeug unabhängig vom Verbrennungsmotor fortbewegt werden. Die Anordnung eines zusätzlichen Elektro-Motors und eines zusätzlichen Speiseakkumulators verursachen jedoch einen erheblichen Mehraufwand. Zudem muß, da das Zahnrad nach dem Getriebe auf der Kardanwelle angeordnet ist, für die Rückwärtsfahrt ein zweiter Elektro-Hilfsmotor vorgesehen sein, was den Aufwand noch weiter erhöht. Bekannt aus der DE 32 46 230 A1 ist auch die Anordnung einer zusätzlichen elektrischen Maschine zum Verbrennungsmotor. Da diese sowohl als Motor als auch als Generator in günstigen Drehzahlen betreibbar sein soll, ist ein schaltbares Planetengetriebe vorgesehen, das über ein weiteres Übertragungsgetriebe mit dem Schwungrad in Antriebsverbindung steht. Beiderseits des Schwungrades ist je eine Kupplung angeordnet, so daß der Verbrennungsmotor für sich angelassen bzw. die elektrische Maschine unabhängig vom Verbrennungsmotor über das Getriebe das Fahrzeug antreiben kann. Auch bei diesem bekannten Hilfsantrieb ist somit die elektrische Maschine für den Hilfsantrieb des Fahrzeuges zusätzlich vorgesehen, wobei durch deren Verwendung als Motor und als Generator ein erheblicher technischer Aufwand erforderlich ist. Der vorgeschlagene und der bekannte Hilfsantrieb für Kraftfahrzeuge ist somit umfangreich im Aufbau und entsprechend kostenaufwendig.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Zusatzantrieb für Kraftfahrzeuge zu schaffen, der nicht nur vom Verbrennungsmotor unabhängig betreibbar, aber im Aufbau und der Bedienung einfach ist.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angeführten Merkmalen gelöst.
Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Anordnung eines auf der Antriebswelle des Anlassers schaltbar und antreibbar gelagerten Fahrritzels und eines auf der Getriebewelle angeordneten Antriebsrades in vorteilhafter und einfacher Weise bewirkt, daß unabhängig vom Verbrennungsmotor nur mit dem an sich vorhandenen Anlasser gefahren werden kann. Der Elektroantrieb ist dadurch erheblich entlastet, daß der Verbrennungsmotor stillsteht und der Fahrantrieb nur über das Getriebe erfolgt. Selbstverständlich muß dabei die Kupplung entkup­ pelt sein. Dies kann durch Drücken des Kupplungspedals oder aber durch eine besondere Einrichtung, z. B. einer Raste o. dgl., erfolgen, wobei auch an eine teil- oder vollautomatische Steuerung des gesamten Schaltvorgangs gedacht werden kann. Mit einem derartig ausgerüsteten Fahrzeug kann in einer weit größeren Anzahl von Fällen der Verbrennungsmotor ausgeschaltet werden, z. B. bei einem Go- and Stop-Verkehr. Das jeweilige Vorrücken kann so mit dem vorhandenen Anlasser erfolgen. Das Gleiche gilt für Ampelstopps, wenn nur vorgerückt werden soll. Auch in Fußgänger­ zonen mit einer Geschwindigkeitsbegrenzung auf 5 km/h ist das Fahren mit dem Zusatzantrieb von Vorteil, da sich aufgrund der bisherigen Tachometerausführung diese niedrige Geschwindigkeit nur schwer kontrolliert einhalten läßt, davon abgesehen, daß das Fahren mit Verbrennungsmotor in derartig niedrigen Geschwindigkeiten schwierig ist. Auch beim Einparken ist der Zusatzantrieb vorteilhaft, da mit dem Schaltgetrieb auf Vorwärts- und auf Rückwärtsfahrt geschaltet werden kann. Gleiches gilt für das zudem geräuscharme Einfahren in die Garage, insbesondere nachts, wenn das Fahrzeug nur von der Straße in die Garage gefahren werden muß. Selbstverständlich hängt die mögliche Fahr­ strecke mit dem Zusatzantrieb von der Auslegung des Anlassers, vor allem von der Kapazität der Batterie ab, jedoch läßt sich mit den heutigen Mitteln ohne nennenswerten Aufwand eine zufriedenstellende Lösung erreichen. Die Umweltbelastung läßt sich durch den erfindungsgemäßen Zusatzantrieb merklich vermindern, da der Verbrennungsmotor längere Zeit außer Betrieb sein kann und das wiederholte kurzzeitige Anlassen entfällt. Das Ingangsetzen des Verbrennungsmotors kann so z. B. direkt aus der Fahrweise mit dem Zusatzantrieb erfolgen, indem während der Fahrt nach Einschalten der Zündung eingekuppelt wird und nach dem Anspringen des Verbrennungsmotors der Zusatzantrieb ausgekuppelt und ausgeschaltet wird. Bei zunächst nicht anspringendem Verbrennungsmotor nach längerem Stillstand kann auf diese Weise auf das Anschieben durch weitere Personen verzichtet werden. Der Zusatzantrieb nach der Erfindung bietet somit eine Reihe von Vorteilen sowohl in der einfach zu bedienenden Fahrweise als auch in der Verminderung der Umweltbelastung, sowie durch die einfache und kostengünstige Ausbildung durch Verwendung von an sich serienmäßig vorhandenen Aggregaten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt.
Eine vom nicht dargestellten Verbrennungsmotor ausgehende Motorwelle 1 ist durch ein Lager 2 in ein Gehäuse 3 geführt und trägt am Ende ein Motorschwungrad 4, das gleichzeitig als Antriebsteil einer Kupplung 5 ausgebildet ist. Koaxial zur Motorwelle 1 ist gegenüberliegend eine mit einem ebenfalls nicht dargestellten Getriebe verbundene Getriebewelle 6 durch ein Lager 7 in das Gehäuse 3 geführt, welche an ihrem Ende das antreibbare Rad 8 der Kupplung 5 trägt. Die Kupplung 5 kann beliebig ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungs­ beispiel soll das angetriebene Rad 8 aus der mit ausgezogenen Linien dargestellten Entkupplungsstellung axial auf der Ge­ triebewelle 6 durch eine nicht dargestellte Stellein­ richtung in die strichpunktiert angedeutete Kupplungsstellung gestellt werden, in der die Getriebewelle 6 und damit das nachgeschaltete Getriebe und so das Fahrzeug angetrieben werden. Zum Anlassen des der Motorwelle 1 vorgeschalteten Verbrennungsmotors dient ein Anlasser 9 mit einem batterie­ gespeisten Elektromotor 10, auf dessen Antriebswelle 11 ein drehfest, aber axial verschiebbares Antriebsritzel 12 gela­ gert ist. Zum Verschieben des Antriebsritzels 12 dient eine Schaltgabel 13, die durch einen Elektromagneten 14 aus einer mit ausgezogenen Linien dargestellten Leerlaufstellung in eine strichpunktiert angedeutete Antriebsstellung 13′ in der Verzahnung 4′ des Motorschwungrades 4 stellbar ist.
Nach der Erfindung ist nach dem antreibbaren Rad 8 der Kupplung 5 auf der Getriebewelle 6 ein mit einer Außenver­ zahnung 15′ versehenes Antriebsrad 15 fest gelagert. Dieses Antriebsrad 15 dreht sich somit mit der Getriebewelle 6 und sollte daher möglichst leicht ausgebildet und gut ausgewuchtet sein, um die Beschleunigungswerte des Kraftfahrzeuges nicht zu vermindern und keine Unwucht in das Aggregat zu bringen. Die Außenverzahnung 15′ entspricht der des Antriebsritzels 12. Der Elektromagnet 14 ist mit einer weiteren Schaltstellung 13′′ ausgebildet, in der das Schaltritzel 12 in die Außenver­ zahnung 15′ des Antriebsrades 15 eingreift und bei Einschalten des Elektromotors 10 die Getriebewelle 6 und damit über das Getriebe das Fahrzeug antreibt. Während dieser Phase wird die Kupplung ausgekuppelt, so daß der Verbrennungsmotor still­ steht. Das Auskuppeln kann in einfachster Weise durch Treten des Kupplungspedals durch den Fahrer erfolgen. Es könnte auch eine Raste oder dgl. vorgesehen sein, die das antreibbare Rad 8 der Kupplung 5 in der entkuppelten Stellung arretiert. Selbst­ verständlich darf diese Raste nur aktiv werden, wenn sich die Schaltgabel 13 in der zweiten Schaltstellung 13′′ befindet. Um eine genaue Axialführung des Antriebsritzels 12 zu erreichen ist das Ende der Antriebswelle 11 in einem Lager 16 des Ge­ häuses 3 geführt.
Das Antriebsritzel 12 kann in weiterer Ausgestaltung auch als Doppelritzel ausgebildet sein, von denen das eine oder das andere in Eingriff ist bzw. beide außer Eingriff sind. Dabei könnte auch das Übersetzungsverhältnis zwischen Motor­ schwungrad 4 und Antriebsrad 15 unterschiedlich sein. Denkbar ist es auch, zwei Antriebsritzel 12 vorzusehen, die von zwei Elektromotoren angetrieben werden. Bei der Ausstattung mit der Batterie kann zunächst von der üblich vorhandenen ausge­ gangen werden. Vorteilhaft ist ein Ladezustandsanzeiger, damit der Fahrer über den Ladezustand der Batterie und damit über die Fahrmöglichkeit mit dem Zusatzantrieb unterrichtet ist. Natürlich könnte auch eine kapazitätsstärkere Batterie ein­ gebaut werden bzw. bei Anordnung von zwei Elektromotoren auch zwei Batterien, also für jeden Elektromotor eine eigene Batterie.
Die Betätigung bei der Fahrt mit dem Zusatzantrieb kann zunächst rein manuell erfolgen, also Entkupplung und Zusatzan­ trieb einschalten. Durch eine zusätzliche Schalteinrichtung könnten auch die Vorgänge teilweise oder vollständig automa­ tisiert werden.

Claims (6)

1. Zusatzantrieb für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor, einem batteriegespeisten Anlasser, einem auf der Antriebswelle des Anlassers gelagerten Antriebsritzel, das wahlweise zum Eingriff in die Verzahnung eines Motorschwungrades auf der Motorwelle des Verbrennungsmotors und in eine Leerlaufstellung stellbar ist, einer Kupplung zwischen Motorwelle und Getriebewelle zum Getriebe sowie einem schaltbaren und antreibbaren Fahrritzel, welches in die Verzahnung eines auf der Getriebewelle nach der Kupplung angeordneten Antriebsrades einrastbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrritzel auf der Antriebswelle (11) des Anlassers (9) axial verschiebbar und von dieser antreibbar gelagert ist und daß eine Schaltstellung vorgesehen ist, in der das Fahrritzel in Eingriff mit der Verzahnung (15′) des Antriebsrades (15) und das Antriebsritzel (12) außer Eingriff mit der Verzahnung (4′) des Motorschwungrades (4) ist.
2. Zusatzantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (12) des Anlassers (9) auch als Fahrritzel vorgesehen ist.
3. Zusatzantrieb nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kupplung (5) eine Raste zum Feststellen in der Entkupplungsstellung vorgesehen ist.
4. Zusatzantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel (12) und das Fahrritzel als Doppelritzel ausgebildet ist, von dem das Antriebsritzel (12) dem Motorschwungrad (4) und das Fahrritzel dem Antriebsrad (15) zugeordnet ist.
5. Zusatzantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrritzel und das Antriebsrad (15) ein gegenüber dem Antriebsritzel (12) und dem Motorschwungrad (4) unterschiedliches Übersetzungsverhältnis aufweist.
6. Zusatzantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die mit Einrasten des Fahrritzels in das Antriebsrad (15) die Kupplung (5) ausrastet und den Antrieb des Fahrritzels einschaltet.
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