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1. (WO1991008123) TWIN-AXLE VEHICLE
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

Fahrzeug mit zwei Achsen

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit zwei Achsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Fahrzeug ist aus der DE-A 29 29 497 oder der EP-A 0 004 194 bekannt. Derartige Hybridautos besitzen zusätzlich zu der Brennkraftmaschine einen Elektromotor, wobei entweder der Elektromotor zugeschaltet werden kann, wenn eine bessere Traktion erwünscht ist und damit ein Allradantrieb als Anfahrhilfe erzeugt wird, oder es wird auf ausschließlichen Elektrobetrieb umgeschaltet, wenn der Betrieb mit Brennkraftmaschine unerwünscht ist, z. B. aus Abgasgründen. Auch die Geräuschbelästigung ist bei dem Betrieb mit Elektromotor stark vermindert.

Ein Problem bildet jedoch dabei die Aufrechterhaltung der Servofunktionen, wie beispielsweise Bremskraftverstärker, Servolenkung und ähnliche Betriebshilfen.

Aus der DE-A 23 09 680 ist bekannt, solche Hilfsantriebe über den Elektromotor anzusteuern. Dazu sind jedoch weitere Keilriemenverbindungen notwendig, was zu einem komplizierteren Aufbau führt. Insbesondere bei den gattungsgemäßen Auslegungen, nämlich eine Zuordnung der Brennkraftmaschine zu der vorderen Achse, während der Elektromotor zu der hinteren Achse zugeordnet wird, sind die beiden Motoren, Brennkraftmaschine und Elektromotor, räumlich so weit voneinander getrennt, daß die Aufrecht- erhaltungen der Servofunktionen einen erheblichen Bauaufwand bedeutet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Servofunktionen bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug unter allen Betriebsbedingungen bereitzustellen.

Die Aufgabe wird gelöst durch den Hauptanspruch.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein weiterer Elektromotor im Bereich der Brennkraftmaschine angeordnet ist, der während des Elektrobetriebes zusätzliche Aggregate, wie beispielsweise die Pumpe für Servolenkung und Bremskraftverstärker antreibt. Damit ist sichergestellt, daß für den Fahrer die Bedienung des Fahrzeuges sich im Elektrobetrieb nicht von dem Betrieb durch die Brennkraftmaschine unterscheidet.

In eleganter Weise wird dies dadurch gelöst, daß die Pumpe zwei Riemenscheiben besitzt, während eine über einen Keilriemen von der Brennkraftmaschine angetrieben wird und deren andere über einen Keilriemen von dem Elektromotor angetrieben wird. Ein entsprechender Freilauf sichert, daß bei Antrieb über die Brennkraftmaschine die Riemenscheibe, die die Verbindung zum Elektromotor herstellt, nicht mitdreht, während umgekehrt bei Antrieb über den Elektromotor die Riemenscheibe, die der Brennkraftmaschine zugeordnet ist, abgekoppelt ist.

Im weiteren werden einige Aspekte der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen
Fahrzeuges;

Fig. 2 die Darstellung der Hinterachse des erfindungsgemäßen Fahrzeuges;

Fig. 3 den Antrieb der Servopumpe für das erfindungsgemäße Fahrzeug;

Fig. 4 die Darstellung des Antriebs der Servopumpe in Verbindung mit der Brennkraftmaschine;

Fig. 5 schematisch die Verbindung zwischen Kurbelwelle, Servopumpe und Servomotor in
einer ersten Variante;

Fig. 6 die schematische Darstellung der Verbindung zwischen Kurbelwelle, Servopumpe und
Servomotor in einer zweiten Variante; und

Fig. 7 die schematische Darstellung der Verbindung von Kurbelwelle, Servopumpe und Servomotor in einer dritten Variante.

In Fig. 1 ist die Seitenansicht des Hybridfahrzeuges 10 dargestellt, das im vorderen Motorraum eine Brennkraftmaschine 12 mit einem daran angeflanschten Getriebe 14 besitzt. Die Motor-Getriebe-Einheit 12 und 14 treibt die Vorderachse 16 an.

An der Hinterachse ist ein Elektromotor 18 vorgesehen, der über einen eigenen Satz von Akkumulatoren 20 mit Strom versorgt wird. Der Elektromotor 18 treibt die Hinterachse 22 an.

Der Hinterachsaufbau ist in Figur 2 detailliert dargestellt, der Elektromotor 18, versorgt aus den Akkumulatoren 20, treibt über ein Differential die Antriebswellen 22 an.

Mit 24 sind die entsprechenden Halterungen für den Elektromotor 18 dargestellt, die den Elektromotor 18 in geeigneter Weise am Rahmen aufhängen, so daß er die auf die Hinterachse einwirkenden Stöße in entsprechender Form mitmachen kann.

Figur 3 zeigt die Anordnung zum Antrieb der Servopumpe.

Eine Riemenscheibe 30 wird von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angetrieben, die Mitte der Kurbelwelle ist mit 32 angedeutet. Die Drehung der Riemenscheibe 30 wird über einen Keilriemen 34 auf eine Riemenscheibe 36 übertragen, die auf der Achse der Servopumpe 38 sitzt und diese antreibt. Die Riemenscheibe 36 besitzt einen Freilauf, so daß die Kraftübertragung von der Riemenscheibe 30 auf die Riemenscheibe 36 die Servopumpe 38 antreibt, wohingegen eine Übertragung von der Riemenscheibe 36 auf die Riemenscheibe 30 aufgrund des Freilaufes nicht möglich ist.

Die Antriebswelle für die Servopumpe 38 besitzt eine weitere Riemenscheibe 40, die über einen Keilriemen 42 mit einer Riemenscheibe 44 eines Elektromotors 46 verbunden ist.

Wenn das Hybridfahrzeug 10 nun im Elektromotorbetrieb, also mit stillgelegter Brennkraftmaschine 12, betrieben wird, wird über den Elektromotor 46 und den Keilriemen 42 die Riemenscheibe 40 angetrieben und somit die Servopumpe 38 zur Erhaltung der Funktion der Servolenkung und der Bremskraftverstärkung angetrieben.

Auch die Riemenscheibe 40 kann als FreilaufScheibe ausgelegt werden, so daß bei Antrieb der Servopumpe 38 über die Brennkraftmaschine und dementsprechend über die Riemenscheibe 30 die Riemenscheibe 40 nicht mitläuft und dementsprechend keine Drehung auf die Riemenscheibe 44 und den Elektromotor 46 übertragen wird.

Alternativ dazu kann jedoch in bevorzugter Weise auch bei Betrieb der Brennkraftmaschine der Motor 46 mitlaufen über die Keilriemen 34 und 42, nur wird dann der Elektromotor 46 als Generator geschaltet und verwendet, um die Akkumulatoren 20 wieder aufzuladen.

Die Aufladung der Akkumulatoren 20 kann in bevorzugter Weise dadurch geschehen, daß diese in Zellen zu 12 Volt aufgeteilt werden, die parallel geschaltet sind und dementsprechend mit einer Spannung von 12 Volt aufgeladen werden.

Bei Antrieb des Elektromotors 18 über die Akkumulatoren 20 werden fünf solche Zellen hintereinandergeschaltet um eine Betriebsspannung von 60 Volt zu erreichen, die an den Elektromotor 18 angelegt werden.

In Figur 4 sind die Elemente Servopumpe und Servomo-tor/Servogenerator in lagerichtigem Einbau in ihrer An- bringung an der Brennkraftmaschine dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 50 ist eine Brennkraftmaschine bezeichnet, deren Kurbelwelle eine erste Riemenscheibe 30 und eine zweite Riemenscheibe 56 dreht. Die Riemenscheibe 56 ist über einen Keilriemen 54 mit der herkömmlichen Lichtmaschine 52 verbunden. Die zweite Riemenscheibe 30 dreht über einen Keilriemen 34 die Riemenscheibe 36 der Servopumpe 38, auf der gleichen Achse sitzt eine zweite Riemenscheibe 40 der Servopumpe, die über den Keilriemen 42 mit der Riemenscheibe 44 des Elektromotors 46 verbunden ist.

Diese Riemenscheiben und die zugehörigen antreibenden und angetriebenen Wellen sind schematisch zur Erläuterung in den Figuren 5, 6 und 7 nochmals dargestellt.

Figur 5 zeigt einen der Riemenscheibe 36 zugeordneten Freilauf 70, der in Figur 5a gesperrt ist. Dieser Betrieb entspricht dem Betrieb mit Brennkraftmaschine, so daß die der Kurbelwelle zugeordnete Welle 60 über die Riemenscheibe 30 und den Keilriemen 34 die Riemenscheibe 36 antreibt, die bei gesperrtem Freilauf 70 wiederum die Welle 62 der Servopumpe dreht. Der Elektromotor 46 ist gleichzeitig als Generator geschaltet, so daß die ihm zugeordnete Welle 46 über die Riemenscheibe 40, die mit der Welle 62 verbunden ist, und den Keilriemen 42 sowie Riemenscheibe 44 angetrieben wird. Damit wird der Servomotor/Generator 46 als Generator betrieben und erzeugt Strom zum Nachladen der Batterieeinheit 20.

In der Betriebsweise gemäß Figur 5b ist der Freilauf 70 nicht gesperrt, so daß zwischen Riemenscheibe 36 und Welle 62 keine Verbindung ist. Diese Betriebsweise ent- spricht dem Elektrobetrieb, wobei der Servomotor 46, der nunmehr als Motor und nicht als Generator arbeitet, über seine Riemenscheibe 44 und den Keilriemen 42 die Riemenscheibe 40 antreibt, so daß die Servopumpe zur Aufrechterhaltung der Servofunktionen angetrieben ist.

In Figur 6 ist eine weitere Variante gezeigt, in der der Servomotor 46 abgekoppelt werden kann. Diese Lösung ist so vorgesehen, wenn entweder der Elektromotor 46 nicht als Generator zum Aufladen der Batterie herangezogen wird, sondern diese beispielsweise über die Lichtmaschine 52 geladen werden, oder aber ein Mitlaufen des Elektromotors 46, der als Generator geschaltet ist, dann überflüssig ist, wenn das Hybridfahrzeug im Betrieb mit der Brennkraftmaschine angetrieben wird und der Akku-Satz 20 voll aufgeladen ist. Dazu ist ein zweiter Freilauf 72 vorgesehen, der bei Betrieb über die Brennkraftmaschine, wie er in der Figur 5 abermals dargestellt ist, aktiv ist und somit den Antrieb von Riemenscheibe 40 auf Riemenscheibe 44 aufhebt, so daß die Welle 64 des Elektromotors 46 nicht gedreht wird.

Wird bei dieser Ausführungsvariante auf Elektrobetrieb umgeschaltet, wird der Freilauf 70, ähnlich wie in Figur 5b, aktiviert, so daß die Antriebsverbindung zwischen den Wellen 60 und 62 unterbrochen ist, der Freilauf 72 wird gesperrt und der Elektromotor 46 kann über seine Welle 64, die Riemenscheibe 44, den Keilriemen 42 und die Riemenscheibe 40 die Welle 62 der Servopumpe antreiben.

Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, den Freilauf 72 nicht der Riemenscheibe 40, sondern der Riemenscheibe 44 zuzuordnen, diese Variante ist in Figur 7 dargestellt. Die Betriebsarten nach Figur 7 entsprechen den Betriebsarten nach Figur 6.