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Elektrischer Drehmomentwandler für Kraftfahrzeuge Die Erfindung bezieht
sich auf einen elektrischen Drehmomentwandler, der zwischen dem Antriebsmotor und
der getriebenen Achse von Fährzeugen angeordnet ist.
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Bekanntlich besteht das Triebwerk von Kraftfahrzeugen heute in der
Regel aus dem Antriebsmotor, einer Kupplung, einem Wechselgetriebe und einem Differentialgetriebe,
wobei das letztere zum Ausgleich der verschiedenen Drehzahlen der angetriebenen
Räder in der Kurve dient. Diese Teile stellen bei einem Kraftfahrzeug ein erhebliches
Totgewicht dar. Die komplizierte Maschinerie der ganzen Antriebsanlage bedingt eine
erhöhte Reparaturanfälligkeit und eine schwierige Bedienung. Ein nicht geringer
Teil der Antriebskraft wird hier aufgefangen. Eine solche Antriebsanlage fordert
hohe Anschaffungs- und hohe Instandhaltungskosten. Schon seit Jahrzehnten ist man
daher bemüht, die Leistungsfähigkeit des Motors durch geritge Reibung und leichteres
Material (Leic'htmetall) zu erhöhen, was jedoch durch Verwendung von Leichtmetall,
durch selbsttragende Karrosserien und durch kleinere, aber hochtourige Motoren in
bezug auf Kraftersparnis erreicht wurde, ging meistens zu Lasten eines frühzeitigen
Verschleißes.
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Man hat zwar schon vorgeschlagen, .einen elektrischen Drehmomentwandler
zwischen den An: triebsmotor und der getriebenen Achse eines Fahrzeuges anzuordnen
und diesen als Differentialgetriebe wirken zu lassen. Diese Anordnung ist aber ausschließlich
darauf abgestellt, daß der Drehmomentwandler aus einer Dynamomaschine einerseits
und einem Elektromotor andererseits besteht, wobei der in der Dynamomaschine erzeugte
Strom den Elektromotor antreibt. Der Aufbau dieser Anordnung isst sehr umständlich
und, kann den
hohen Anforderungen im Automobilbau heute nicht mehr
genügen.
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Gemäß der Erfindung werden lediglich elektrische Motoren verwendet,
die mit dem Antriebsmotor des Fährzeuges gekuppelt sind, und zwar derart, daß eine
Kupplung über ein Zwischengetriebe mit dem Stator der Dynamomaschine erfolgt, während
mindestens ein Läufer der letzteren auf den Fahrzeugachsen aufgekeilt ist. Hierdurch
ist die Möglichkeit gegeben, ein zusammenhängendes Getriebeelement zu schaffen,
das in der Größenordnung eines heute üblichen Differentialgetriebes eines Fahrzeuges
ausgeführt werden kann :, wobei ein solches und eine Fahrzeugkupplung entfallen
können.
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Die neue Anlage ermöglicht :die Verwendung eines schwächeren Motors
als Antriebsmaschine, da eine wesentliche Kraftersparnis mit der Neuerung erzielt
wird, die bisher verwendeten Zwischentriebe beanspruchen bekanntlich eine nicht
unbeachtliche Reibung.
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Ferner kann die Anlage gleichzeitig als Lichtmaschine und eventuell
als Anlasser verwendet werden, und für Notfälle stellt sie sogar eine stationäre
Kraft- und Lichtanlage dar. Die Gesamtkonstruktion des Fahrzeuges kann vereinfacht
werden, da die obenerwähnten, bisher unbedingt erforderlichen Organe einen nicht
unwesentlichen Anteil des Gesamtgewichtes ausmachten. Ferner ist auch die Bedienung
der neuartigen Anlage einfacher als bei den bisher gebräuchlichen, da außer der
Gashebelbetätigurng weitere Schaltungsmaßnahmen nicht erforderlich sind.
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In weiterer Ausbildung der Erfindung kann noch ein Winkeltrieb zwischengeschaltet
werden, der als Übersetzungsgetriebe ausgebildet sein kann.
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Im übrigen kann die Anordnung auch umgekehrt, wie oben angegeben;
erfolgen, so daß der Antrieb mit dem Rotor und die Laufräder mit dem geteilt ausgebildeten
Stator verbunden sind. Es kann ferner noch zweckmäßig sein, den Stator mit einer
Bremseinrichtung zu versehen.
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In den Zeichnungen sind drei. Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. I einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Anordnung, wobei
der Stator über einen Winkeltrieb mit dem Antriebsmotor verbunden ist, Fig. 2 einen
Querschnitt durch eine gleiche Ausführungsform mit etwas anders angeordnetem Winkeltrieb,
Fig.3 eine weitere Ausführungsform, die dem Prinzip nach dem Bisherigen gleicht,
mit dem Unterschied, daß die Kraftübertragung von dem Motor auf den Stator zwischen
den Rotoren erfolgt.
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Der Drehmomentwandler ist nach dem Prinzip eines elektrischen Generators
aufgebaut, der einen drehbar gelagerten Stator 2 und zwei unabhängig voneinander
drehbar gelagerte Rotoren 3 enthält, wobei die letzteren mit den Statorwicklungen
4 zusammenwirken. Der Stator 2 ist über eine Kupplungsscheibe und einem Winkeltrieb
Iª, Ib mit der Antriebswelle I gekuppelt, während die beiden Rotoren mit den Treibachsen
5 direkt verbunden sind. Die Anordnung ist durch ein geschlossenes Gehäuse 7 umgeben
und wird in einem Kraftfahrzeug an der Stelle des bisherigen Differentialgetriebes
eingebaut. Die beiden Rotoren sind sowohl mittels der Achsen 5 in dem Stator 2 als
auch durch zentrisch ineinander geführte Wellenstummel 6 drehbar gelagert.
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Das Beispiel gemäß der Fig.2 ist in ähnlicher Weise aufgebaut, d.
h., auch hierbei findet der Antrieb durch die Welle I, die mit der Kardanwelle des
Fahrzeuges verbunden sein kann, auf einer Seite des Stators bzw. der beiden Rotoren
3 statt.
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Wird der Stator 2 durch die Kardanwelle über den Winkeltrieb ja und
Ib angetrieben, so wird ein starkes elektromagnetisches Kraftfeld erzeugt, durch
welches die Rotoren in Drehung versetzt werden. Die Größe der Kraft richtet sich
unter anderem hauptsächlich nach der Drehzahl des Stators. Die hierdurch erreichte
Kraftübertragung bewirkt im Gegenteil zu den seitherigen Ausführungsform-en mittels
Wechselgetriebe und Kupplung eine stoßfreie Übertragung der Antriebskraft.
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Bei hohem Kraftbederf kann, wie aus dem Beispiel der Fig. 3 zu ersehen
ist, die Anzahl der Rotoren pro Radseite erhöht werden. Bei diesem Beispiel ist
auch eine andere Anordnung getroffen, derart, daß der Antrieb in der Fahrzeugmittelebene
erfolgt, indem ein geteilter Stator 2 verwendet wird und zwischen den beiden Teilen
das Getrieberad Ib des Winkeltriebes angeordnet ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind besondere Vorrichtungen zum
Ausgleich der Drehzahlunterschiede der Hinterräder beim Durchfahren einer Kurve
nicht erforderlich, da sich die Rotoren, wie schon beschrieben, unabhängig voneinander
drehen können.
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Die Erfindung ist nicht auf die veranschaulichten Ausführungsbeispiele
beschränkt, sondern in dem Rahmen, der durch die gleichzeitige Ausbildung eines
elektrischen Drehmomentwandlers als Differentialgetriebe umrissen werden kann, sind
die verschiedensten praktischen Lösungsformen denkbar.
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Die elektrischen Vorgänge innerhalb eines Generators sind als bekannt
anzusehen.
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Größe und Anzahl der Rotoren werden dem jeweiligen Kraftbedarf angepaßt.
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Die Lagerung der einzelnen beweglichen Teile sind rein schematisch
gezeichnet.
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Zusätzlich zur Vierradbremse ist eine energische Bremsmöglichkeit
durch Gegenstrom zu erreichen.