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Kraftübertragungsanordnung für motorisch -angetriebene Fahrzeuge,
insbesondere Kraftwagen; mit Brennkraftmaschine und Elektromotor Die Erfindung betrifft
eine Kraftübertragungsanordnung für motorisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere
Kraftwagen, mit Brennkraftmaschine und Elektromotor sowie mit Speisebatterie für
letzteren.
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Es sind bereits gemischte Fahrzeugantriebe dieser Art bekannt, bei
denen die Brennkraftmaschine und der Elektromotor an verschiedenen Fahrzeugachsen
angreifen und durch Ausschaltung des Elektromotors die Brennkraftmaschine auch allein
zum Antrieb verwendet werden kann. .Dabei -ist aber die Brennkraftmaschine und der
Elektromotor je fest mit der einen bzw. der anderem Fahrzeugachse gekuppelt und
kann daher nur auf die eine zugehörige Achse wirken. Der gleiche Nachteil ist vorhanden,
wenn man, wie ebenfalls schon bekannt, auf die eine Fahrzeugachse einen Elektromotor
setzt und für den Antrieb der anderen Fahrzeugachse eine Brennkraftmaschine vorsieht,
die entweder unmittelbar über eine Kupplung oder mittelbar über ein Differentialgetriebe
auf diese Achse wirkt und im letzteren Fall auch eine den Elektromotor speisende
Dynamo antreibt. Bei dieser Anordnung besteht außerdem der weitere Übelstand, -daß
der Elektromotor nicht von der zugehörigen-Fahrzeugachse entkuppelt werden kann.
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Nach der Erfindung wird nun eine allen praktischen Anforderungen genügende
Kraftübertragungsänordnung für motorisch angetriebene Fahrzeuge mit Brennkraftmaschine
und Elektromotor sowie Speisebatterie für den letzteren dadurch geschaffen, daß
jeder dieser beiden Motoren möglichst weitgehend
sowohl für den
Einzelantrieb der einen oder der anderen Fahrzeugachse als auch für den gemeinsamen
Antrieb beider Achsen ausgenutzt wird. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäß die Brennkraftmaschine
mit der einen oder der anderen der beiden-Fahrzeugachsen mit Hilfe von Kraftübertragungen
mit verschiedenen Übersetzungsverhältnissen kuppelbar und der Elektromotor an die
eine dieser beiden Kraftübertragungen, vorzugsweise an die nach der Hinterradachse
führende Kraftübertragung, anschließbar.
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Auf diese Weise wird mit einfachen Mitteln erreicht, daß ohne die
Notwendigkeit der Anordnung eines Geschwindigkeitswechselgetriebes der Antrieb des
Fahrzeuges mit zwei verschiedenen Übersetzungen erfolgen und dabei die Brennkraftmaschine
wahlweise zur Einwirkung auf die Vonder- oder .die Hinterachse des Fahrzeuges gebracht
werden kann. Ferner ergibt sich der weitere Vorteil, daß der Elektromotor zum Antrieb
der einen oder der andern Fahrzeugachse dienen kann. Schließlich .läßt sich auch
die Gesamtheit von Brennkraftmaschine und Elektromotor für den Antrieb der Vorder-
oder der Hinterradachse ausnutzen.
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Weiterhin kann man durch Einfügung eines den Übersetzungsunterschied
der beiden Kraftübertragungen ausgleichenden, ein- und ausschaltbaren Getriebes
in die eine oder die andere Kraftübertragung auch den gleichzeitigen Antrieb beider
Fahrzeugachsen durch die Brennkraftmaschine oder den Elektromotor oder die Gesamtheit
dieser beiden Maschinen verwirklichen und auch den Antrieb der einen oder der anderen
Fahrzeugachse allein mit zwei verschiedenen Übersetzungen durch jede Maschine für
sich oder beide Motoren zusammen erreichen. Dieses Ausgleichsgetriebe, das einfach
mit der Vorrichtung für den Wechsel der Fahrzeuglaufrichtung verbünden sein kann,
ermöglicht nicht nur die Erzielung einer großen Zahl v an verschiedenen. Fahrzeugg
eschwindigkeiten, sondern gestattet auch, den Unterschied zwischen der Höchst- und
der Mindestantriebsgeschwindigkeit des Elektromotors und damit dessen Größe und
Gewicht zu verringern sowie seinen Wirkungsgrad zu steigern.
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Der Läufer des Elektromotors kann erfindungsgemäß an die von ihm anzutreibende
Welle durch eine Kupplung anschließbar sein, welche die vollständig starre Verbindung
dieser Welle mit dem Elektromotor erst nach einer bestimmten Zeit bewirkt. Um für
das Zusammenwirken von Brennkraftmaschine und Elektromotor eine selbsttätige Regelung
zu erreichen, kann nach der Erfindung eine besondere Steuervorrichtung vorgesehen
sein, die von zwei Faktoren, nämlich der wirksauren Geschwindigkeit des Fahrzeuges
oder der Brennkraftmaschine und der Stellung eines die Speisung dieser Maschine
beherrschenden Hebels, beeinflußt wird. Diese Steuerung wird einerseits durch den
Beschleunigungshebel der Brennkraftmaschine und anderseits durch einen Fliehkraftregler
ausgeführt, der gegebenenfalls mit Verzögerung bei Verlangsamungen der Fahrt, beispielsweise
mit Hilfe einer Langöse oder einer ähnlichen mit Leerhub arbeitenden Bewegungsübertragung,
arbeiten kann.
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Um eine übermäßige Entladung der Batterie zu verhindern, wenn das
Fahrzeug eine starke Steigung nimmt, kann erfindungsgemäß ein Zeitrelais oder eine
ähnlich wirkende Vorrichtung in ,dem Stromkreis des Elektromotors eingeschaltet
sein. Dieses Relais ist so ausgebildet, daß die Zeit, nach der es anspricht, um
so kürzer ist, je höher die Stromstärke ist. Wenn das Relais wirksam wird, setzt
es ein optisches oder akustisches Anzeigegerät in Tätigkeit, das den Fahrer darauf
aufmerksam macht, daß eine Änderung der Geschwindigkeit, d. h. des Übersetzungsverhältnisses
der Kraftübertragung, angebracht ist. Dieses Relais kann auch statt oder neben der
Auslösung eines Zeichens die Unterbrechung des Stromkreises der Kupplung für unmittelbaren
Eingriff und die Einschaltung der Kupplung für verringerte Geschwindigkeit bewirken.
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Die Zeichnung veranschaulicht beispielsweise eine Ausführungsform
der Kraftübertragungsanordnung nach der Erfindung in schematischer Darstellung.
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Gemäß der Zeichnung enthält die z. B. für einen Kraftwagen bestimmte
Kraftübertragungsanordnung als Energiequelle eine Brennkraftmaschine r, die mechanisch
mit einem elektrischen Strornerzeugep2 gekuppelt ist, der zur Stromlieferung *an
den Elektromotor 3 und zur Aufladung einer den Elektromotor im Bedarfsfall speisenden
Pufferbatterie q. dient. Der Elektromotor 3 treibt eine Welle 5 an, die mit der
Brennkraftmaschine r durch die Kupplung 6 verbunden werden kann. An die hintere
Fahrzeugachse i kann die Welle des Elektromotors 3 über das Getriebe 12 mittels
einer elektromagnetischen Kupplung 8 angeschlossen werden, die von der Batterie
q. Strom erhält.
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Diese Kupplung 8 soll die starre Verbindung erst nach einer bestimmten
Zeit herstellen, wenn die gegenelektromotorische Kraft im Elektromotor einen genügenden
Wert erreicht hat, um den Einfluß des Anlaßstromes zu vermindern. Zu diesem Zweck
schließt man an die Klemmen des Ankers des Elektromotors 3 ein kleines Relais 25
an, das den Stromkreis der elektromagnetischen Kupplung
8 erst
schließt, wenn die Spannung an den Ankerklemmen des Elektromotors. 3 einen bestimmten
Wert angenommen hat. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Kupplung 8 nach Einschalten
und Anlaufen des Elektromotors 3 bei Auftreten einer bestimmten. Spannung an den
Klemmen des Motorankers selbsttätig erregt wird und den Motor 3 an die Hinterradachse
7 anschließt.
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Das Relais 215 kann man durch, einen Fliehkraftschalter ersetzen,
der vom Elektromotor 3 angetrieben wird und von einer bestimmten Motordrehzahl ab
die elektromagnetische Kupplung 8 selbsttätig einschaltet. Um zu vermeiden, daß
der Elektromotor 3 mit einer übermäßigen Geschwindigkeit umläuft, wenn die Brennkraftmaschine
i- mit großer Drehzahl allein den Antrieb besorgt, kann zwischen dem Elektromotor
3 und der Hinterradachse 7 ein Freilaufrad 9 eingefügt werden, das die Übertragung
der Drehbewegung der Hinterradachse 7 auf den Motor 3 verhindert.
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Zwischen dem Elektromotor 3. und der hinteren Fahrzeugachse 7 ist
ferner ein Gangwechselgetriebe io vorgesehen, das durch den Hebel i i verstellt
wird. Dieser Hebel kann drei Stellungen I, II und III einnehmen, von denen die erste
dem Vorwärtsgang und die dritte dem Rückwärtsgang entspricht und die zweite die
Nullstellung ist. In dieser letzteren Stellung ist der Elektromotor 3 von der Hinterradachse
7 entkuppelt, was seine Verwendung zum Anlassen der . Brennkraftmaschine i gestattet.
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Ein Übersetzungsgetriebe 13 ist zwischen der Brennkraftmaschine
i und dem Elektromotor 3 vorgesehen, kann aber auch zwischen dem Elektromotor 3
und der Hinterradachse7 angeordnet sein. Die Brennkraftmaschine i ist 'mit der Vorderradachse
14 durch eine Welle 15 über ein Getriebe 16 verbunden, und eine Kupplung
17 dient zum Anschluß der Brennkraftmaschine i an die Welle 15. Die Ein,-
und Ausschaltung der Kupplungen i7_ und 6 kann mechanisch von Hand durch den Fahrer
erfolgen. ' Um den Kraftwagen in Gang zu bringen, dreht der Fahrer den Hebel i i
des Gangwechselgetriebes io aus der Nullstellung II in die Vorwärfsgangstellung
I und trennt die Vorderradachse 14 von der Brennkraftmaschine i durch Öffnung der
Kupplung 17, während er den Elektromotor 3 durch Schließen der Kupplung 6 mit der
Brennkraftmaschine verbindet. Wenn. die Spannung an den Klemmen des Ankers des Elektromotors
einen bestimmten Wert erreicht hat, wird durch das Relais 25 die elektromagnetische
Kupplung 8 geschlossen, so daß die Hinterradachse 7 durch die Brennkraftmaschine
i und den Elektropotor 3 angetrieben wird.. Wenn der Kraftwagen in Fahrt ist, kann
der Antrieb nach Schließung der Kupplung 17 durch die Brennkraftmaschine i ällein
an der Vorderradachse 14 erfolgen. Der Elektromotor 3 dient dabei nur zum Ausgleich
der durch Beschleunigungen oder sonstige Leistungsspitzen hervorgerufenen Zunahme
des Energiebedarfs durch Antrieb der Hinterradachse 7.
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Diese Ein- und Ausschaltung des Elektromotors 3 kann dadurch selbsttätig
erzielt werden, daß in dem Motorstromkreis zwei bewegliche Kontakte A und
B vorgesehen werden, von denen der eine, z. B. der Kontakt B, von einem von
der Achse 5 angetriebenen Fliehkraftregler 26 mittels des Zwischengliedes 18 gesteuert
wird, während auf den anderen beweglichen Kontakt B die Drosselklappe 2o, die in
der Gaszufuhrleitung 2 1 der Brennkraftmaschine i liegt und durch den Fußhebel z2
verstellt wird, ihre Bewegungen mittels des Hebels i9 überträgt.
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Bei langsamem Lauf der Brennkraftmaschine i steht die Drosselklappe
2o beinahe senkrecht zum Gasstrom in der Leitung 21 und hält den Kontakt A im Abstand
vom Kontakt B. _ Bei einer Beschleunigung des Laufes der Brennkraftmaschine i nimmt
die Drosselklappe 2o eine Schräglage zur Richtung des. Gasstromes ein und sucht
sich diesem parallel zu stellen, wodurch die beiden Kontakte A und
B in Berührung miteinander gebracht werden.. Die Geschwindigkeit nimmt zü,
so daß der Fliehkraftreglex 26 .zur Wirkung kommt und die zwei Kontakte
A, B
wieder voneinander entfernt. Diese Wirkung des Fliehkraftreglers 26 kann,
wenn gewünscht, mit Hilfe der Langöse 23 mit einer Verzögerung bei Verlangsamungen
erfolgen. Wenn für eine bestimmte Stellung des Gashebels 22 die Geschwindigkeit
unter eine vorbestimmte Geschwindigkeit sinkt, tritt Berührung zwischen den Kontakten
A, B ein, wodurch der Elektromotor 3 eingeschaltet wird, so daß er am Antrieb
des Fahrzeuges durch Einwirkung auf die Hinterradachse 7 teilnimmt und den Kraftwagen
beschleunigt.
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Wenn die Brennkraftmaschine i langsam läuft und das Fahrzeug stillsteht,
sind die Kontakte A und B um eine bestimmte Strecke voneinander entfexnt,
und der Stromkreis des Elektromotors 3 ist unterbrochen. Wenn der Fahrer leicht
auf den Gashebel 22 drückt, läuft dse Brennkraftmaschine i schneller, und die Kontakte
A und B berühren sich, so daß der Elektromotor 3 eingeschaltet wird,
und der Kraftwagen läuft nach Schließung der Kupplungen 6 und 8 bei gleichzeitig
offener Kupplung 17 an. Infolge der Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit verstellt
der durch die Brennkraftmaschine i angetriebene Fliehkraftregler
26
das Zwischenglied 18 in der Pfeilrichtung X und trennt nach einem Hub y dieses Zwischengliedes
18 den Kontakt B von .dem Kontakt A, so daß :der Stromkreis des Elektromotors 3
wieder unterbrochen wird.
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Drückt der Fahrer noch stärker auf den Gashebel 2a, so kommen die
Kontakte A und B
von neuem in gegenseitige Berührung und der Elektromotor
wieder zur Wirkung, so daß eine weitere Steigerung der Fahrzeuggeschwindigkeit eintritt,
was neuerdings eine Trennung der Kontakte A und B hervorruft. Wenn
das Fahrzeug z. B. beim Nehmen einer starken Steigung langsamer läuft und diese
Geschwindigkeitsverringerung hinreichend ist, den Fliehkraftregler 26 zur Verstellung
des Kontaktes B und zur Schließung des Stromkreises des Elektromotors 3 zu veranlassen,
kommt dieser von neuem zur Unterstützung des Antriebes zur Wirkung.
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Im Stromkreis des Elektromotors 3 kann ein Zeitrelais eingeschaltet
sein, das in der Zeichnung nicht näher dargestellt ist und zur Begrenzung der Laufdauer
des Elektromotors dient. Diese Vorrichtung kann mit einem Anzeigegerät verbunden
sein, das den Fahrer anhält, die Geschwindigkeit im Bedarfsfall zu verändern, oder
unmittelbar eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Brennkraftmaschine
und den beiden Wagenachsen hervorruft.
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Wie diese Schilderung der Kraftübertragung nach der Zeichnung erkennen
läßt, kommt der Elektromotor 3 absatzweise zur Wirkung, so oft der Bedarf hierfür
vorliegt, um das Fahrzeug rasch in Gang zu bringen oder nach einer Geschwindigkeitsabnahme
schnell zu beschleunigen. Gleichzeitig ist die Möglichkeit sowohl des Vorderradantriebes
wie auch des Antriebes beider Kraftwagenachsen 7 und 1q. von der Brennkraftmaschine
i aus gewahrt. Auch ist es dem Fahrer mit Sicherheit unmöglich gemacht, die Batterie
q. übermäßig zu belasten. Auf diese Weise wird allen Anforderungen genügt, welche
beim Antrieb von Fahrzeugen mittels einer Brennkraftmaschine und eines mit einer
Batterie verbundenen Elektromotors zu erfüllen sind, wenn dieser gemischte Maschinensatz
technisch und wirtschaftlich günstig arbeiten und vorteilhaft für den Vierradantrieb
von Kraftwagen nutzbar gemacht werden soll.
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Statt den Elektromotor jedesmal, wenn er nicht wirksam sein soll,
von der Batterie abzuschalten, kann man auch eine dauerndeVerbindung zwischen Batterie
und Elektromotor vorsehen, wenn man einen Verbundmotor verwendet, der mit einem
Regler ausgerüstet ist, der die Nebenschlußerregung und den von der Batterie gelieferten
Strom nach der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert und seinerseits durch den Beschleunigungshebel
der Brennkraftmaschine beeinflußt wird. Man kann hierfür einen Fliehkraftregler
verwenden, der vom Elektromotor angetrieben wird und in die Erregung dieses Motors
Widerstände im Maße der Zunahme der Motorgeschwindigkeit einschaltet. Der Beschleunigungshebel
der Brennkraftmaschine lmnu gleichfalls auf diese Widerstände oder den Fliehkraftregler
selbst einwirken.
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Der Regler kann auch in der Bauart der sog. Zitterregler ausgeführt
sein, wie sie zur selbsttätigen Steuerung der Aufladung von Batterien durch Dynamos
auf Kraftwagen verwendet werden. 'In diesem Fall wird der Regler durch die Spannung
der Batterie und den von dieser gelieferten Strom beeinflußt. Der Beschleunigungshebel
wirkt dabei im Sinne einer geeigneten Änderung der Konstanten des Reglers. Auf diese
Weise wird der Strom im Elektromotor selbsttätig jedesmal dann auf ungefähr den
Nullwert gebracht, wenn der Elektromotor nicht mehr zur Unterstützung der Brennkraftmaschine
wirksam zu werden braucht.