DE69007797T3

DE69007797T3 - Motor-antriebsgruppe für fahrzeuge.

Info

Publication number: DE69007797T3
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: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2010-12-18
Also published as: DE69007797D1; DE69007797T2; LU87644A1; ATE103543T1; EP0506805B1; WO1991008919A1; JPH05502200A; EP0506805A1; EP0506805B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanlage für Fahrzeuge des Typs, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführt ist.
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.
Dieses Patent beschreibt einen Gleichstrommotor, der sein höchstes Drehmoment im Stillstand aufweist. Dies kann nur ein Reihenschlußmotor sein.
Dieses Patent lehrt außerdem den Einsatz dieses Motors als Generator, wenn das Fahrzeug bremst, was nur möglich ist, wenn der Gleichstrommotor kein Reihenschlußmotor ist. Tatsächlich wird, wenn man bei einem Reihenschlußmotor die Stromrichtung ändert, die Feldrichtung und die Richtung des induzierten Stroms invertiert und folglich die Richtung des Drehmoments nicht geändert, so daß man wieder eine Funktion als Motor erhält. Es besteht folglich eine Unvereinbarkeit zwischen diesem Merkmal und dem vorher gesagten.
Außerdem beschreibt der mit "VW GOLF with a compact single shaft Diesel-Electric hybrid propulsion System" betitelte Artikel von R. MIERSCH, S. SCHUSTEK und R. WIRTZ, erschienen in der Zeitschrift "INGENIEURS DE L'AUTOMOBILE", Sonderausgabe zum sechzigjährigen Jubiläum der S.I.A., im Juni 1987, sowie seine deutsche Version "VW GOLF mit kompakten Einwellen-Diesel-Elektro-Hybridantrieb" eine Antriebsanlage für Fahrzeuge gemäß dem Typ, wie er im Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgeführt ist, die einen Verbrennungsmotor ohne Schwungrad und einen Elektromotor umfaßt, der mit dem Verbrennungsmotor koaxial ist, so daß er ohne mechanisches Abkuppeln von dem Verbrennungsmotor arbeiten kann, wenn sich letzterer mit seiner Betriebsdrehzahl dreht. Der Elektromotor weist einen Stator und einen relativ ebenen Rotor auf, der derart bemessen ist, daß er eine Trägheit besitzt, die ausreichend ist, um einen gleichmäßigen Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermöglichen und um dessen Schwungrad ersetzen zu können. Der Elektromotor ist mit Steuerungsmitteln ausgerüstet, die ihm erlauben, als Generator zu arbeiten, wenn er durch den Verbrennungsmotor in Drehung versetzt wird, oder als Motor.
Der beschriebene Dieselmotor, der einen Motorhubraum von 1,6 Litern hat, hat eine gemeinsame Antriebswelle mit einem asynchronen dreiphasigen 6 kW-Elektromotor.
Der Dieselmotor hat eine Höchstleistung von 40 kW und ein maximales Drehmoment von 100 Nm.
Der Elektromotor weist einen Grunddrehzahlbereich von 6 bis 2800 Umdrehungen/min auf, eine maximale Drehzahl von 6000 Umdrehungen/min, eine Leistung am Ausgang der Welle von 6 kW, ein Drehmoment bei der Grunddrehzahl von 21 Nm, ein Gewicht von 8,5 kg, einen äußeren Statordurchmesser von 0,3 m, einen inneren Statordurchmesser von 0,25 m, eine gesamte axiale Länge von 0,068 m und eine axiale Länge des Rotors von 0,028 m.
Der Rotor ist ein Rotor mit Käfigwicklung. Der Elektromotor hat 6 Polpaare, und der Motorstrom wird auf die notwendige Frequenz und Amplitude durch einen einzigen Stromadapter geregelt.
Eine erste Kupplung ist zwischen dem Dieselmotor und dem Elektromotor vorgesehen, und eine zweite Kupplung ist zwischen dem Elektromotor und einem herkömmlichen Getriebe vorgesehen.
Um den Dieselmotor anzulassen, sind die beiden Kupplungen ausgekuppelt, der Elektromotor wird gestartet und er wird laufengelassen, bis er eine Anlaßdrehzahl erreicht hat, die je nach Motortemperatur zwischen 825 und 1300 Umdrehungen/min variieren kann. Anschließend wird die erste Kupplung betätigt, die zwischen dem Dieselmotor und dem Elektromotor angeordnet ist, und der Dieselmotor wird angelassen unter Verwendung der kinetischen Energie des Elektromotors. Der Ablauf ist der gleiche für einen Benzinmotor von 1600 cm³ Motorhubraum, der eine Höchstleistung von 55 kW und ein maximales Drehmoment von 125 Nm aufweist.
Ein solcher Anlaßvorgang ist für ein herkömmliches Fahrzeug, das der Öffentlichkeit verkauft werden soll, nicht akzeptabel.
Das Ziel der Erfindung ist, die Nachteile der bekannten Antriebsanlage zu beseitigen, die in dem oben genannten Artikel beschrieben ist, und eine Antriebsanlage des vorerwähnten Typs vorzuschlagen, die einen Elektromotor umfaßt, der fähig ist, einen Verbrennungsmotor direkt durch sein Drehmoment anzulassen.
Erfindungsgemäß ist die Antriebsanlage vom vorerwähnten Typ dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor des Elektromotors ein Verhältnis des Durchmessers zur Dicke gleich oder größer als vier hat und daß der Elektromotor so bemessen ist, daß er bei einer Drehzahl von Null oder bei niedriger Drehzahl ein Antriebsdrehmoment aufweist, das einerseits höher ist als das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors im Stillstand und andererseits mindestens zweimal höher ist als sein Nenndrehmoment, so daß der Elektromotor als Anlasser dienen kann, um den Verbrennungsmotor selbst bei tiefsten Temperaturen anzulassen.
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 her kömmlichen Anlassern kann dieser Elektromotor jedoch ständig mit dem Verbrennungsmotor gekuppelt sein und sich gleichzeitig mit diesem drehen.
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.
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.
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 verbrau chende 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:
1 eine erfindungsgemäße Antriebsanlage,
2 eine Teilaufsicht eines zur Ausführung der Erfindung einsetzbaren Elektromotors,
3 eine Ausführungsform einer Antriebsanlage und
4 eine weitere Ausführungsform.
In 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 1 gezeigte Anordnung kann die Funktionen ausführen, die gewöhnlich von der Schwungscheibe, dem Anlasser, den 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 2 356 394 beschrieben. In 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 o 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 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 –40°C);
– 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 induziert 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 3 umfaßt die Antriebs anlage 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 dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 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, wo durch in schwierigem Gelände ein Betrieb mit vier angetriebenen Rädern ermöglicht wird.

Claims

Antriebsanlage für ein Fahrzeug, mit einem Verbrennungsmotor (1) ohne Schwungrad und einem Elektromotor (2), der mit dem Verbrennungsmotor koaxial ist, so daß er ohne mechanisches Abkuppeln von dem Verbrennungsmotor (1) arbeiten kann, wenn sich letzterer mit seiner Betriebsdrehzahl dreht, wobei der Elektromotor (2) aus einem Stator (15, 26) und einem relativ ebenen Rotor (10, 28) besteht, der derart bemessen ist, daß er eine Trägheit besitzt, die ausreicht, um einen gleichmäßigen Betrieb des Verbrennungsmotors zu ermöglichen und um dessen Schwungrad ersetzen zu können, wobei der Elektromotor (2) mit Steuerungsmitteln ausgerüstet ist, die dem Elektromotor erlauben, daß er als Generator arbeitet, wenn er von dem Verbrennungsmotor (1) in Drehung versetzt wird, oder als Motor, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (10, 28) des Elektromotors (2) ein Verhältnis des Durchmessers zu der Dicke gleich oder größer vier hat und daß der Elektromotor (2) so bemessen ist, daß er bei einer Drehzahl von Null oder bei niedriger Drehzahl ein Antriebsdrehmoment aufweist, das einerseits höher ist als das Widerstandsmoment des Verbrennungsmotors (1) im Stillstand und andererseits mindestens zweimal höher ist als seines Nenndrehmoment, so daß der Elektromotor (2) als Anlasser dienen kann, um den Verbrennungsmotor (1) selbst bei den tiefesten Temperaturen anzulassen.
Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Elektromotors (2) ausreicht, um das Fahrzeug zumindest mit verringerter Geschwindigkeit anzutreiben.
Antriebsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) als Verzögerungsvorrichtung des Fahrzeugs und als Energierückgewinnungsvorrichtung bei dessen Abbremsen arbeiten kann, um die Batterie(n) (50) aufzuladen.
Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) axial an die Abtriebswelle (3) des Verbrennungsmotors (1) gekuppelt ist.
Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abtriebswelle (3) des Verbrennungsmotors (1) und dem Elektromotor (21) eine Auskupplungsvorrichtung (20) vorgesehen ist.
Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (26) des Elektromotors (27) direkt auf der Stirnfläche (1a) des Verbrennungsmotors angebracht ist.
Antriebsanlage nach Anspruch 6, 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 Fahr zeugs angebracht ist.
Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (2) nach dem Prinzip des gesättigten variablen magnetischen Widerstandes arbeitet.
Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.
Antriebsanlage nach Anspruch 9, 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.
Antriebsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
Antriebsanlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Signal den Betrieb einer Auskupplungsvorrichtung steuert.