DE69007797T2

DE69007797T2 - Motor-antriebsgruppe für fahrzeuge.

Info

Publication number: DE69007797T2
Application number: DE69007797T
Authority: DE
Inventors: Rene Larguier
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-12-19
Filing date: 1990-12-17
Publication date: 1994-07-28
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: DE69007797T3; DE69007797D1; LU87644A1; ATE103543T1; EP0506805B1; WO1991008919A1; JPH05502200A; EP0506805A1; EP0506805B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage für Fahrzeuge.
Die meisten zwei- oder vierrädrigen Kraftfahrzeuge werden derzeit von einem Verbrennungsmotor angetrieben, der die Entspannung eines Gemischs aus Brennstoff und einem die Verbrennung bewirkenden Mittel nutzt, um eine Abtriebswelle in Drehung zu versetzen, deren Bewegung über Getriebe- und Untersetzungsvorrichtungen auf die Fahrzeugräder übertragen wird.
Dieser Verbrennungsmotor wird von einem elektrischen Anlasser gestartet, der von einer Batterie versorgt wird. Beim Starten liefert die Batterie Strom in den Motor des Anlassers, der über ein Untersetzungsgetriebe und ein geeignetes Kupplungssystem ("Bendix") den Kranz einer Schwungscheibe oder eines Schwungrads antreibt, die bzw. das mit der Welle des Motors fest verbunden ist. Sobald der Verbrennungsmotor läuft, entkuppelt die Bendix-Kupplung den Motor des Anlassers von der Schwungscheibe, und der Antrieb der Welle erfolgt allein durch den Verbrennungsmotor.
Der Verbrennungsmotor treibt über eine Getriebevorrichtung, die gewöhnlich Antriebsscheiben und Treibriemen umfaßt, einen Wechselstromerzeuger an. Dieser Wechselstromerzeuger liefert über eine elektronische Steuerungsvorrichtung einen elektrischen Strom, mit dem die Batterie geladen werden kann.
Die vorstehend genannten Anordnungen einer elektromechanischen Kombination zwischen der Batterie und dem Verbrennungsmotor sind relativ kompliziert und bilden eine nicht unerhebliche Fehlerquelle.
Ihr Einsatz ist auf die vorstehend beschriebenen Zwecke des Startens und des Ladens der Batterie beschränkt.
Aus der US-A-4 148 192 ist eine Antriebsanlage für ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor bekannt, der ohne mechanisches Abkuppeln von dem Verbrennungsmotor arbeiten kann, wenn sich letzterer mit seiner Betriebsdrehzahl dreht.
Eine derartige Antriebsanlage ist jedoch auf einen Verbrennungsmotor mit geringer Leistung beschränkt, die für sich allein nicht ausreicht, um das Fahrzeug zu beschleunigen. Sie reicht lediglich aus, um dieses auf einer angemessenen Reisegeschwindigkeit zu halten.
Aufgrund der Fortschritte der Elektrotechnik und der Elektronik kann das Problem völlig neu gelöst und eine größtmögliche Einfachheit in der Ausführung erreicht werden.
Die Erfindung hat die Aufgabe, eine neuartige Verbindung eines Verbrennungsmotors mit einem Elektromotor anzugeben, um diese elektromechanischen Vorrichtungen zu vereinfachen, damit diese zusätzliche Funktionen wahrnehmen können.
Erfindungsgemäß ist die Antriebsanlage für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor, der ohne mechanisches Abkuppeln von dem Verbrennungsmotor arbeiten kann, wenn sich letzterer mit seiner Betriebsdrehzahl dreht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor bei niedriger Drehzahl ein höheres Antriebsmoment als das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors aufweist, und daß der Verbrennungsmotor kein Schwungrad besitzt und der Elektromotor eine Schwungmasse aufweist, die ausreicht, um das Schwungrad des Verbrennungsmotors zu ersetzen.
Vorzugsweise ist der Rotor des Elektromotors derart bemessen, daß er das Schwungrad des Verbrennungsmotors ersetzen kann.
Mit Widerstandsmoment des Motors ist das Moment gemeint, das nötig ist, um die Reibungskräfte in dem Motor und die Kompression, die in den Zylindern aufgebaut wird, zu überwinden.
Ein derartiger Elektromotor kann somit als Anlasser dienen, um den Verbrennungsmotor zu starten. Im Gegensatz zu herkömmlichen Anlassern kann dieser Elektromotor jedoch ständig mit dem Verbrennungsmotor gekuppelt sein und sich gleichzeitig mit diesem drehen.
Da der Elektromotor ein höheres Moment als das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors hat, kann er in der Lage sein, gleichzeitig einen ausgefallenen Verbrennungsmotor und das Fahrzeug selbst über kleine Entfernungen anzutreiben. Wenn jedoch eine Auskuppelvorrichtung (eine ausrückbare Kupplung oder eine einfache "Klauenkupplung") zwischen den zwei Motoren vorgesehen ist, kann der nicht mehr von dem nichtversorgten Verbrennungsmotor gebremste Elektromotor das Fahrzeug unter günstigen Bedingen antreiben, wobei er den gleichen Betrieb ermöglicht wie ein rein elektrisches Fahrzeug, wenn der Elektromotor und die Batterien ausreichend bemessen sind. Geschwindigkeiten, die mindestens so hoch sind wie die innerorts zugelassenen Geschwindigkeiten, und Reichweiten von einigen Dutzend Kilometern sind leicht erreichbar, wodurch ein Stadtverkehr ohne Lärm und ohne Verschmutzung ermöglicht wird.
Dieser Elektromotor kann jedoch neben der Funktion als Anlasser noch weitere Funktionen ausführen.
Der Elektromotor kann, wenn er von dem Verbrennungsmotor in Drehung versetzt wird, als Stromerzeuger arbeiten, um eine oder mehrere Batterien aufzuladen.
Dieser Elektromotor kann somit sowohl den Anlasser als auch den mit dem Verbrennungsmotor verbundenen Wechselstromerzeuger ersetzen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzt der Rotor des Elektromotors eine Trägheit, die ausreicht, um einen gleichmäßigen Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
Dieser Rotor kann somit das Schwungrad des Verbrennungsmotors ersetzen.
Die Erfindung bietet außerdem weitere Möglichkeiten. Insbesondere kann die Stromflußrichtung zu der Batterie umgepolt werden, wobei der Elektromotor dann ein beachtliches Drehmoment bereitstellen kann, das demjenigen des Verbrennungsmotors hinzugefügt wird, da die Leitungen für den Anlasserstrom ausgelegt sind. Das zusätzliche Drehmoment kann beispielsweise im Stillstand von einer Größenordnung sein, die mit derjenigen des maximalen Drehmoments des Verbrennungsmotors vergleichbar ist, wenn der Verbrennungsmotor bei niedrigen Geschwindigkeiten ein kleines Moment besitzt: somit kann das zusätzliche Drehmoment verhältnismäßig groß sein.
Der Elektromotor ist somit beim Starten, im Stadtverkehr, bei starken Steigungen, bei Geländefahrzeugen usw. ein richtiger "booster". Obwohl dieses Drehmoment mit zunehmender Geschwindigkeit abnimmt, ist es jedoch sehr hilfreich, um die Beschleunigung des Fahrzeugs aus einer sehr niedrigen Geschwindigkeit heraus zu verbessern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung reicht die Leistung des Elektromotors aus, um das Fahrzeug zumindest mit geringer Geschwindigkeit anzutreiben. Dieser Elektromotor kann das Fahrzeug unabhängig von dem Verbrennungsmotor, beispielsweise im Fall einer Panne desselben, oder in Verbindungen mit diesem Motor antreiben. Dabei besteht jedoch der Nachteil, daß der Verbrennungsmotor angetrieben werden muß, der eine Bremse bildet.
Wenn jedoch eine Auskupplungsvorrichtung zwischen der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors und dem Elektromotor vorgesehen ist, wird der vorstehend genannte Nachteil umgangen.
Der Antrieb des Fahrzeugs erfolgt somit beispielsweise in der Stadt ohne Lärm und ohne Verschmutzung allein durch den Elektromotor.
Der Elektromotor kann auch so gesteuert sein, daß er als Verzögerungsvorrichtung des Fahrzeugs und als Energierückgewinnungsvorrichtung bei dessen Abbremsen arbeiten kann, um die Batterie(n) aufzuladen.
Somit kann der Elektromotor auf Gefällstrecken die herkömmlichen Reibungsbremsen des Fahrzeugs entlasten, wobei elektrische Energie zurückgewonnen wird.
Dieses System kann durch sein Gegenteil ergänzt werden: Bremsen oder Verzögerung (beispielsweise auf einer Gefällstrecke) mit zusätzlichem Laden der Batterie. Selbstverständlich muß die Batterie für eine derartige Betriebsweise ausgelegt sein. Eine zweite Batterie mit einer gegebenenfalls anderen Spannung kann eingesetzt werden. Somit wird eine Verzögerungsvorrichtung für Schwerlastfahrzeuge bereitgestellt, die Energie liefert, um die Batterie aufzuladen, anstatt auf Gefällstrecken eine starke Wärmeentwicklung hervorzurufen. An Steigungen ist ein zusätzliches Drehmoment verfügbar.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor axial an die Abtriebswelle des Verbrennungsmotors gekuppelt.
Somit dreht sich der Elektromotor mit der gleichen Drehzahl wie der Verbrennungsmotor.
In diesem Fall ist der Elektromotor einfach zwischen den Verbrennungsmotor und die Organe der Kraftübertragung des Fahrzeugs eingefügt. Da dieser Elektromotor gleichzeitig die Funktionen als Anlasser, Schwungrad, Wechselstromerzeuger, zusätzlicher oder unabhängiger Antrieb erfüllt, erhält man eine Antriebsanlage, die sowohl kompakt als auch kostengünstig herzustellen ist und die wesentliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen Bauformen aufweist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor bezüglich der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors seitlich angebracht, wobei die Verbindung zwischen den zwei Motoren über einen Drehzahlminderer erfolgt.
In diesem Fall kann sich der Elektromotor mit einer anderen Drehzahl als derjenigen des Verbrennungsmotors drehen, wobei alle oder nur ein Teil der vorstehend genannten Funktionen ausgeführt werden.
Der Elektromotor arbeitet vorzugsweise nach dem Prinzip des gesättigten variablen magnetischen Widerstandes. Derartige Motoren sind relativ flach und benötigen somit in Axialrichtung wenig Platz.
Ein derartiger flacher Motor kann demzufolge das Schwungrad des Verbrennungsmotors ersetzen, ohne zu einem wesentlich größeren Platzbedarf des Verbrennungsmotors in Axialrichtung zu führen, wobei die vorstehend beschriebenen komplementären Funktionen gewährleistet sind.
Bei all diesen Ausführungsformen können der Anlasser, das Bendix-Getriebe, die Schwungscheibe und deren Zähne für den Betrieb des Anlassers, der Wechselstromerzeuger, die Antriebsscheiben und die zugehörigen Treibriemen weggelassen werden. Des weiteren sind der Kollektor und der Arbeitskontakt des Anlassers, die hohe Ströme tragen, durch eine sehr zuverlässige Leistungselektronik und wenig Leistung verbrauchende Steuerschaltungen ersetzt, die nicht zu Problemen führen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachstehenden Beschreibung hervor. In den beispielhaft zu verstehenden, nichtbeschränkenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Antriebsanlage,
Fig. 2 eine Teilaufsicht eines zur Ausführung der Erfindung einsetzbaren Elektromotors,
Fig. 3 eine erste Ausführungsform einer Antriebsanlage und
Fig. 4 eine zweite Ausführungsform.
In Fig. 1 ist schematisch eine erfindungsgemäße Antriebsanlage dargestellt. Ein Verbrennungsmotor 1 arbeitet auf eine Kurbelwelle 5, um eine Abtriebswelle 3 in Drehung zu versetzen. Das Ende der Welle 3 ist fest mit einer Kupplungsscheibe 7 verbunden. Eine zweite Kupplungsscheibe 8, die mit einer nicht gezeigten Übertragungsvorrichtung verbunden ist, ist mit der ersten Scheibe 7 kuppelbar oder von dieser trennbar, um die herkömmlichen Funktionen des Ein- und Auskuppelns von Übertragungsvorrichtungen durchzuführen.
Zwischen der Abtriebsseite des Verbrennungsmotors 1 und der Kupplungsscheibe 7 ist ein Elektromotor 2 direkt auf der Welle 3 angebracht. Mit "direkt" ist gemeint, daß der Rotor 10 des Elektromotors 2 mit der Welle 3 fest verbunden ist. Dieser Rotor 10 hat genauer gesagt im allgemeinen die Form einer Scheibe, die senkrecht zu der Welle 3 steht und zentrisch auf dieser sitzt. Neben dem Rotor 10 umfaßt der Elektromotor 2 einen Stator 15, der Wicklungen 16 aufweist. Der Stator 15 hat die Form eines Kranzes, der sich um den Rotor 10 herum erstreckt.
Die Versorgung der Wicklungen 16 des Stators 15 erfolgt über elektronische Schaltungen, die in einer Steuerschaltung 4 enthalten sind. Diese Steuerschaltung 4 ist auch mit der Batterie 50 verbunden, und sie kann vom Benutzer über einen Knopf 40 oder eine beliebige andere Einrichtung betätigt werden.
Die Steuerschaltung 4 und die entsprechenden elektronischen Schaltkreise sind vorgesehen, damit der Motor 2 in verschiedenen Betriebsarten arbeiten kann:
- als Anlasser; ein Strom fließt in den Wicklungen 16, um den Rotor 10 anzutreiben. Dieser Rotor 10 übt ein Drehmoment aus, das ausreicht, um den Verbrennungsmotor zu starten;
- als Zusatzdrehmomenterzeuger; wenn der Verbrennungsmotor 1 die Welle 3 antreibt, wird ein Strom in den Stator 15 geleitet, um ein Drehmoment auf die Welle 3 zu bringen, das die gleiche Richtung wie das Drehmoment des Verbrennungsmotors 1 hat;
- als Wechselstromerzeuger; der Verbrennungsmotor 1 treibt die Welle 3 an, und ein Teil der mechanischen Rotationsenergie des Rotors 10 wird von dem Elektromotor 2 in Strom umgewandelt, der in den Wicklungen 16 entsteht; mittels eines in der Steuerschaltung 4 enthaltenen Ladereglers kann die Batterie 50 aufgeladen werden;
- als Verzögerungs-/Bremsvorrichtung; bei laufendem Verbrennungsmotor 1 wird ein Strom in die Wicklungen 16 des Stators 15 geschickt, so daß der Elektromotor 2 ein gegensinniges Drehmoment erzeugt, das die Drehung der Welle 3 hemmt.
Die in Fig. 1 gezeigte Anordung kann die Funktionen ausführen, die gewöhnlich von der Schwungscheibe, dem Anlasser, dem Wechselstromerzeuger sowie den elektrischen Schaltkreisen und den zugeordneten mechanischen Getriebevorrichtungen ausgeführt werden. Sie kann dem Verbrennungsmotor 1 des weiteren ein zusätzliches Drehmoment zur Verfügung stellen, was insbesondere bei niedrigen Drehzahlen wünschenswert ist. Sie kann auch das Bremsen des Fahrzeugs unterstützen, ohne eine übermäßige Aufheizung hervorzurufen, da die im Verlauf dieser Abbremsung umgewandelte mechanische Energie in elektrische Energie überführt werden kann und zum Aufladen der Batterie dienen kann. Für die letztgenannte Anwendung kann es sich als nützlich erweisen, die Batterie 50 anders aufzubauen als herkömmliche Batterien oder eine zweite Batterie vorzusehen. Bei allen anderen Anwendungen kann der Elektromotor 2 in allen vorstehend genannten Funktionen mit einer herkömmlichen Batterie eingesetzt werden.
Ein Motor mit gesättigtem variablem magnetischen Widerstand ist besonders gut für die Ausführung dieser Erfindung geeignet. Diese Motoren sind ausführlich in den französischen Patenten 1 445 572, 2 109 144 und 2 356 304 beschrieben. In Fig. 2 ist ein Beispiel dargestellt, bei dem der Rotor 10 scheibenförmig ist und der Stator 15 einen Kranz auf dem Umfang des Rotors 10 bildet. In dieser Figur ist ein Viertel des Stators 15 und des Rotors 10 abgebildet. Die Anordnung ist im Punkt 0 zentriert, der sich im Zentrum der Welle 3 befindet und mit dem Rotor 10 fest verbunden ist.
Der äußere Umfang des Rotors 10 weist Zähne 11 auf, die gleichmäßig beabstandet sind und aus einem magnetischen Werkstoff bestehen. Der Stator 15 weist, dem Rotor 10 gegenüberliegend, eine Reihe von gleichmäßig beabstandeten Vorsprüngen 17 auf. Jeder Vorsprung 17 ist von einer Wicklung 16 umgeben. Der Rotor 10 wird durch die Wirkung des magnetischen Flusses in Drehung versetzt, der von dem in den Wicklungen 16 zirkulierenden Strom in den Vorsprüngen 17 erzeugt wird und die Zähne 11 des Rotors 10 durchsetzt. Die Stromversorgung der Wicklungen 16 erfolgt durch elektronische Steuerschaltungen, die in dem Beispiel in Fig. 1 in der Steuereinrichtung 4 enthalten sind.
Diese Elektromotoren mit gesättigtem variablem magnetischen Widerstand können bei geringem Platzbedarf ein hohes Nenndrehmoment liefern. Ein Merkmal, das sie besonders geeignet für die Verwendung in einer erfindungsgemäßen Antriebsanlage macht, ist, daß sie bei niedriger Drehzahl ein hohes Drehmoment aufweisen. So kann das Drehmoment im Stillstand mehr als zweimal größer als das Nenndrehmoment sein. Dies gibt ihnen eine maximale Effizienz beim Starten und beim Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen.
Diese Motoren sind relativ flach (das Verhältnis des Durchmessers zur Dicke beträgt mindestens 4, oft 6).
Diese Motorenart bereitet hinsichtlich des mechanischen Spiels keinerlei Toleranzschwierigkeiten. Der Luftspalt zwischen Rotor und Stator entspricht einem Radiusunterschied von einigen Zehntelmillimetern, während das Spiel der Kurbelwelle 5 typischerweise in der Größenordnung von einigen Hundertstelmillimetern liegt.
Die Wicklungen 16 des Stators 15 können vorteilhafterweise in mehreren Gruppen angeordnet sein, die von unabhängigen Steuerkreisen unabhängig versorgt werden.
Auf diese Weise hat der Ausfall eines Steuerkreises nicht einen völligen Ausfall des Elektromotors 2 zur Folge, da er die den anderen Gruppen zugeordneten Kreise nicht beeinträchtigt.
Als Beispiel für ein Auto mit kleinem Hubraum (maximales Drehmoment von 150 Nm), dessen Schwungscheibe bei 22 mm Dicke einen Durchmesser von 280 mm aufweist und dessen "Anfahrdrehmoment" ebenfalls 150 Nm erreichen muß, können folgende Daten angegeben werden:
- Rotordurchmesser: 280 mm wie die Schwungscheibe;
- Dicke des magnetischen Kreises: 40 mm;
- Anfahrdrehmoment: 150 Nm, selbst wenn die Batterie sich auf der tiefsten zulässigen Temperatur befindet (beispielsweise -40ºC);
- Außendurchmesser 350 mm;
- Änderung der Ausgangsspannung praktisch bis auf Null durch gesteuerte Selbsterregung;
- Anzahl der Wicklungen des Stators: 36;
- aus Gründen der Betriebssicherheit sind die Wicklungen in drei Gruppen zu je 12 angeordnet, die getrennt versorgt werden. Demzufolge können bei einer Unterbrechung eines Kreises 100 Nm mit den zwei anderen erreicht werden, und es kann, außer in Extremfällen, gestartet werden;
- Versorgung jeder Gruppe von Wicklungen durch 4 Transistoren oder Thyristoren und 4 Dioden;
- Anzahl der Zähne des Rotors: 51;
- aufgrund von Steuerkreisen können die gleichen Halbleiter beim Betrieb als Wechselstromerzeuger verwendet werden;
- der Rotor kann massiv oder in seinem Zentrum hohl sein (maximaler Durchmesser dieses Hohlraums 240 mm), um auf einen Zylinder aus gewöhnlichem Stahl aufgesteckt werden zu können.
Ohne in Details gehen zu wollen, ist festzuhalten, daß in vielen Fahrzeugen die Kupplung oder der Drehmomentwandler an die Schwungscheibe anschließt. Die Gegenwart einer elektrisch aktiven Komponente an der Stelle dieser Scheibe ermöglicht es, bestimmte Schwierigkeiten bei der Steuerung der Kupplung neu zu lösen, indem es möglich ist, der sich mit dem Motor drehenden Untereinheit Strom zuzuleiten.
Hierzu können gemäß der Erfindung auf dem Rotor 10 Kurzschlußschleifen angeordnet werden, in denen ein Strom fließt, der von dem durch die Wicklungen 16 des Stators 15 erzeugten Magnetfeld induzuiert wird. Auf diese Weise erhält man aktive elektrische Stromkreise auf dem umlaufenden Teil, die insbesondere dazu benutzt werden können, eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Kupplungsscheiben 7 und 8 herzustellen. Dies führt zu einer beträchtlichen Vereinfachung der Kupplungsmechanik, die gewöhnlich kompliziert und nur beschränkt zuverlässig sind.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Elektromotor 2 derart ausgebildet, daß er eine Momentanmessung der Drehzahl oder der Winkelstellung des Rotors 10 und somit der Welle 3 und der Kurbelwelle 5 liefern kann.
Die Bestimmung der Drehzahl der Welle kann ausgewertet werden, um dem Fahrzeuglenker auf dem Drehzahlmesser und dem Kilometerzähler eine zuverlässige Information zu liefern. Die Bestimmung der Winkelstellung kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, die Vorgänge im Verbrennungsmotor 1 zu synchronisieren, wie beispielsweise die Zufuhr des Kraftstoff-Luft-Gemisches, das Abführen der durch die Verbrennung erzeugten Gase und/oder den Zündzeitpunkt im Fall eines Motors mit Zündkerzen. Eine derartige Synchronisation ist mit einfachen elektronischen Schaltanordnungen durchführbar.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 umfaßt die Antriebsanlage des weiteren zwischen dem Verbrennungsmotor 1 und dem Rotor 10 des Elektromotors 2 eine Auskupplungsvorrichtung 20, beispielsweise eine ausrückbare Kupplung.
Wenn diese Vorrichtung ausgekuppelt ist, kann das Fahrzeug einzig mit dem Elektromotor 2 betrieben werden. Das Fahrzeug kann dadurch ohne Lärm und Verschmutzung mit einer von der Batterie abhängigen Reichweite in der Stadt gefahren werden.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 4 ist der Elektromotor 21 nicht axial mit dem Verbrennungsmotor 1 verbunden, sondern er ist diesem gegenüber seitlich versetzt angebracht. Die Verbindung mit der Abtriebswelle 3 des Verbrennungsmotors 1 wird von zwei ineinandergreifenden Zahnrädern 23, 24 hergestellt, die ein bestimmtes Untersetzungsverhältnis aufweisen. Abtriebseitig von dem Zahnrad 23 sind die Kupplung 22 und das Getriebegehäuse 25 oder der Regelantrieb angeordnet, mit welchen ein Fahrzeug mit ausschließlichem Verbrennungsmotorantrieb normalerweise ausgerüstet ist.
Zwischen der Abtriebswelle 3 des Verbrennungsmotors 1 und den diese Welle mit dem Elektromotor 21 verbindenden Zahnrädern 23, 24 ist eine zweite Kupplung 20 vorgesehen, mit deren Hilfe der Verbrennungsmotor 1 ausgekuppelt werden kann, so daß das Fahrzeug einzig vom Elektromotor 21 angetrieben wird. In diesem Fall besitzt das Fahrzeug eine verminderte Reichweite, kann sich jedoch in der Stadt bewegen, ohne die Umwelt zu verschmutzen.
Wenn der Elektromotor 21 mit dem Verbrennungsmotor 1 gekuppelt ist, führt er, wie vorstehend beschrieben ist, folgende Funktionen aus:
- das Starten des Verbrennungsmotors in der gleichen Weise wie durch den Anlasser eines normalen Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor,
- das Laden der Batterie wie durch einen Gleich- oder Wechselstromerzeuger,
- einen zusätzlichen Antrieb, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen des Verbrennungsmotors, aufgrund der Tatsache, daß der Elektromotor bei niedrigen Drehzahlen ein höheres Drehmoment als der Verbrennungsmotor aufweist,
- das Verzögern und das Abbremsen des Fahrzeugs, indem der Motor als Generator betrieben wird, der die Batterie lädt.
All diese Funktionen können entweder auf Wunsch des Fahrers oder automatisch ausgeführt werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist der Stator 26 des Elektromotors 27 direkt auf der rückseitigen Stirnfläche 1a des Verbrennungsmotors befestigt, während der Rotor 28, der das Schwungrad des Verbrennungsmotors ersetzt, axial und direkt auf einer der Kupplungsscheiben 29 befestigt ist. Aufgrund dieser Anordnung ist die Antriebsanlage kompakter und deutlich kostengünstiger herzustellen.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; zahlreiche Änderungen sind möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
So kann beispielsweise der Rotor des Elektromotors einen Meßwandler aufweisen, womit ein von der Drehung des Rotors abhängiges elektrisches Signal übertragen werden kann, dessen Leistung ausreicht, um eine Steuerungsfunktion, wie den Betrieb einer Auskupplungsvorrichtung, zu steuern.
Der Elektromotor kann auch so ausgebildet sein, daß er eine andere Antriebsachse antreibt als der Verbrennungsmotor, wodurch in schwierigem Gelände ein Betrieb mit vier angetriebenen Rädern ermöglicht wird.

Claims

1. Antriebsanlage für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (1) und einem Elektromotor (2), der ohne mechanisches Abkuppeln von dem Verbrennungsmotor (1) arbeiten kann, wenn sich letzterer mit seiner Betriebsdrehzahl dreht, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) bei niedriger Drehzahl ein höheres Antriebsdrehmoment als das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors (1) aufweist, und daß der Verbrennungsmotor kein Schwungrad besitzt und der Elektromotor (2) eine Schwungmasse aufweist, die ausreicht, um das Schwungrad des Verbrennungsmotors (1) zu ersetzen.

2. Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des Elektromotors derart bemessen ist, daß er das Schwungrad des Verbrennungsmotors (1) ersetzen kann.

3. Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2), wenn er von dem Verbrennungsmotor (1) in Drehung versetzt wird, als Stromerzeuger arbeiten kann, um eine oder mehrere Batterien (50) aufzuladen.

4. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) des Elektromotors (2) eine Trägheit besitzt, die ausreicht, um einen gleichmäßigen Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.

5. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Elektromotors (2) ausreicht, um das Fahrzeug zumindest mit verringerter Geschwindigkeit anzutreiben.

6. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) als Verzögerungsvorrichtung des Fahrzeugs und als Energierückgewinnungsvorrichtung bei dessen Abbremsen arbeiten kann, um die Batterie(n) (50) aufzuladen.

7. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) den elektrischen Anlasser des Verbrennungsmotors (1) ersetzt.

8. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) den Wechsel- oder den Gleichstromerzeuger des Verbrennungsmotors (1) ersetzt.

9. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) axial an die Abtriebswelle (3) des Verbrennungsmotors (1) gekuppelt ist.

10. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (21) bezüglich der Abtriebswelle (3) des Verbrennungsmotors (1) seitlich angebracht ist, wobei die Verbindung zwischen den zwei Motoren über einen Drehzahlminderer (23, 24) erfolgt.

11. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abtriebswelle (3) des Verbrennungsmotors (1) und dem Elektromotor (21) eine Auskupplungsvorrichtung (20) vorgesehen ist.

12. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (26) des Elektromotors (27) direkt auf der Stirnfläche (1a) des Verbrennungsmotors angebracht ist.

13. Antriebsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (28) des Elektromotors (27) direkt und axial auf einem Abschnitt der Vorrichtung (29) zum Auskuppeln oder zum Übertragen der Drehzahl auf die Antriebsräder des Fahrzeugs angebracht ist.

14. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) nach dem Prinzip des gesättigten variablen magnetischen Widerstandes arbeitet.

15. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10) des Elektromotors (2) mindestens eine Kurzschlußwindung umfaßt, in der ein elektrischer Induktionsstrom entstehen kann, wenn der Elektromotor (2) versorgt wird.

16. Antriebsanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der induzierte Strom, der in der Kurzschlußwindung auf dem Rotor (10) entsteht, ausgenutzt wird, um eine elektromagnetische Kupplung der Welle (3) mit Übertragungsvorrichtungen zu erhalten.

17. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Gesamtdurchmessers des Elektromotors (2) zu seiner Dicke mindestens 4 beträgt.

18. Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des Elektromotors (2) einen Meßwandler aufweist, womit ein von der Drehung des Rotors abhängiges elektrisches Signal übertragen werden kann, dessen Leistung ausreicht, um eine Steuerungsfunktion zu erfüllen.

19. Antriebsanlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal den Betrieb einer Auskupplungsvorrichtung steuert.