DE2515048A1

DE2515048A1 - Antriebsbaugruppe mit schwungradspeicher

Info

Publication number: DE2515048A1
Application number: DE19752515048
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Besel; Karl Nikolaus Dipl Ing Regar
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MT Aerospace AG
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1975-04-07
Publication date: 1976-10-21
Also published as: FR2306847A1; GB1528286A; DE2515048B2; DE2515048C3; US4098144A; FR2306847B1

Description

Ι.λΙGi:IiIENi AEhIL AIiGSBLEG-KL¹IiKBEHG 2 5 1 5 Q 4 Ö

Aktiengesellschaft

hünchen, den ^. April 1975

Antriebsbaugruppe mit Schwungradspeicher

Lie Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsbaugruppe für Arbeitsmaschinen mit instationärer Betriebsweise, instesondere für Straßenfahrzeuge, mit mindestens einer Kraftmaschine, einem als Schwungrad ausgeführten Energiehauptspeicher und einem Leistungsverzweigungsgetriebe, über das die Abtriebswelle der Antriebsbaxigruppe mit dem Hauptspeicher und der !reibmaschine gekoppelt ist.

Vie hinreichend bekannt, dienen solche Antriebsbaugruppen mit Lchwungradspeicher in erster Linie dazu, dank der zurückgewinnbaren Bremsenergie die zur Wiederbeschleunigung der Fahrzeuge herangezogen wird, erheblich kleinere .Kraftmaschinen für vergleichbare Beschleunigungsleistungen einbauen zu können. Hierbei tritt das Problem auf, daß eine mit den Eädern des Fahrzeugs verbundene Welle aufgrund der Bremswirkung langsamer werden soll, während aufgrund der entzogenen Bremsenergie ein Schwungrad beschleunigt

7.1517 - 2 -

609843/006?

2 5 1 5 O 4 B

werden soll. Beim Abgeben der eingespeicherten Bremsenergie zum Beschleunigen des Fahrzeugs liegen die Verhältnisse umgekehrt. Aufgrund des gegensätzlichen DrehzahlVerhaltens von I·ehrwerk und Schwungrad mußte bisher die Bremenergie beispielsweise über einen elektrischen Generator in elektrische Energie umgewandelt werden und danach einem Elektroantrieb für das Schwungrad zugeführt werden, wobei ein verhältnismäßig geringer Wirkungsgrad erzielt wurde. Im umgekehrten ITaIl, bei Abgabe der Energie vom Schwungrad an das i'ehrzeug tritt dieser geringe Wirkungsgrad noch einmal auf, so daß sich insgesamt ein entsprechend schlechter Gesamtwirkungsgrad ergab. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß ein hoher Energieanteil über den elektrischen Generator bzw. den Elektromotor zu führen war, so daß iahrzeuge mit Schwungradspeicher nicht nur aufgrund der Schwungmasse selbst sondern auch aufgrund der entsprechend großen übertragungsmaschinen ein sehr hohes Eigengewicht bekamen.

Um bei einem Energieübergang bei einem Fahrzeug oder der installierten Kraftmaschine in das Schwungrad und von dort wieder zurück zum iehrzeug die Verluste klein zu halten, wurde auch vorgeschlagen, zwei im Vierquadrantenbetrieb arbeitende Maschinen an das Leistungsverzweigungsgetriebe anzuschließen und sie über eine Puffereinrichtung zu koppeln. Dadurch war es möglich, einen größeren Teil der aus dem

4.4.1975 - 3 -

609843/OQß?

iahrzeug freiwerdenden Energie (Bremsenergie) mit gutem Wirkungsgrad unmittelbar in den Schwungradspeicher überzuführen und nur für die Überführung eines kleineren Teils den Weg über zwei im Vierquadrantenbetrieb arbeitende Maschinen wählen zu müssen. Nachteilig bei dieser vorgeschlagenen Anordnung blieb jedoch die Notwendigkeit eines Schaltgetriebes zur Erzielung brauchbarer Wirkungsgrade sowie das verhältnismäßig- hohe Gewicht der zu installierenden Maschinen, was insgesamt zu einem zu großen Eigengewicht des i&hrzeugs führt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ist es deshalb, eine gattungsgemäße Antriebsbaugruppe für Arbeitsmaschinen mit instationärer r>etriebsweise insbesondere für Straßenfahrzeuge zu schaffen, bei der das Speichern und Wiederabgeben von Bremsenergie mit geringem baulichen Aufwand und vergleichsweise hohen Wirkungsgrad erfolgen kann und die darüber hinaus in der Lage ist, den in hohem Heß unterschiedlichen Lastbedarf der anzutreibenden Arbeitsmaschine sowohl bezüglich Drehmoment- als auch bezüglich der Drehzahl decken kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäfc dadurch gelöst, daß die Kraftmaschine unmittelbar über eine Schaltkupplung mit der Antriebswelle verbindbar ist und an das Leistungsverzweigungs-

Λ.4.1975 _ 4 -

£09843/0067

getriebe über eine hydrostatische V.'andlergruppe, bestehend aus einer regelbaren : unrpe und einer weiteren im Vierquadrantenbetrieb betreibbaren Verdrängermaschine angeschlossen ist, wobei die Verdrängermaschine an einen Iufferspeicher anschließbar ist.

Lin wesentlicher Vorteil der erfindungst-ernäf-en Antriebsbau- £;ruppe ce^enülier bisher bekannten /.norrinui"; ^c'-n bestellt darin, daß durch die direkte T.oppelbarkeit der x.raftiaaschine Kit der Abtriebcwelle der Wirkungsgrad der Leistungsübertraeunp von der Ärsftmaschine auf die Arbeitsiaanchine erheblich verbessert wird, da in veiten Betriebsbereicben die iraftiraschine uninittelbar mit der Abtrieth-v.elle ohne Zv/ischenschaltunt" irgendwelcher weiterer Baugruppen gekoppelt werden kann. Lurch die hydrostatische "wandlercruppe, die jiit dein I^:ufferspeicher üueamiEenarbeitet, viri eine einfache in weiten Bereichen mit sehr g-uten V.'irkvngsgrad arbeitende •Regelung- der Antriebsbaupruppe erhielt. Lin weiterer Vorteil pefenüber liisher bekannten Antrieb^baugruppen n,it Epeichervorricl.tunken zur Eremeenertierück^ewinnunf besteht in dem vergleichsweise einfachen Aufbau der erfindung-sgeinäßen Anlape.

In Ausgestaltung der Erfindung; soll das Leistungsverzveic getriebe ein Ilanetendifferentialfetriebe sein. Durch den

75 - ί -

eO9843/OQ67

2b1bÜAB

Linset ζ eines solchen, nach seiner Bauart bekannten und allgemein bewährten Lifferentialgetriebes können nicht nur die Baukosten der Antriebsbaugxuppe niedrig getalten werden, rcndern ee kann durch die Verwendung eines solchen allgemein bekannten Cetrieles euch die Varturie-sfreundlichkeit der Antriebet si.trM-'pe i-esteigert werden. Schließlich liegt der \vikrung£f:red eines ^r'isnet engetrieb es aufgrund der Ltirn- \erzahnung etves jüiir tiger βίε- zum Beispiel der eines I.egerrddifft-rentials, das alternativ ebenfalls eis Leistungsver-

verv:endbar v.äre.

In v/eiterer lushestaltiin^ der Erfindung soll zwischen das Leistung sveriiv/eitT.ngPf et riebe und das Tchvungrad ein Planet engetriebe geschaltet sein.

iJer Linsatz eines Planetengetriebes an dieser Stelle hat nicht nur den Vorteil, daß das t'bersetzungsverhnltnis zwischen dem Gchvung.rad einerseits und der Arbeitsmaschine bEv;. der KraftiDaschine andererseits leicht geändert werden kann, sondern auch, daß das Kchvmngrad durch Betätigung entsprechenderer im Planetengetriebe vorzusehender Feststellbremsen in einfacher Weise von der gesamten Anlage abgekoppelt werden kann.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll der Pufferspeicher ein Blasenspeicher üblicher Bauart sein.

lisch einer weiteren erfindungsgeiEO.fien Ausgestaltung- soll der pufferspeicher in Einzelspeicher unterteilt sein, von denen aus Eilfseggregate der Arbeitsmaschine angetrieben -werden. Lo kann z.B. einer der tin ζ el spei eher ausschließlich zur Kegelung- der Antriebsbaugruppe selbst, z.B. such zur kurzzeitigen Deckung· von Inergiespitzen des .Fahrzeugs herangezogen v/erden, während andere Einzelspeicher für die Betätigung der Betriebsbre;:sen, der Hydrolenkung, der hydropneumatischen federung dec Fahrzeugs, der Türen und anderer Einrichtungen dienen können.

In veiterer Ausbildung der erfindungsgemäfien Anordnung soll durch Feststellbremsen im Planetengetriebe das Schwungrad von der Antriebsbaugruppe an- und abkoppelbar sein. Dadurch wird ermöglicht, daß das Lebwungrad in jedem beliebigen Fahrzustand ohne Berücksichtigung der eigenen Drehzahl durch entsprechende Betätigung dieser leststellbremsen seinen Energieinhalt» unverändert aufrechterhalten kann. Ein solcher Fahrzustand kann z.B. die Eückwärtsfahrt sein.

Zur Erfüllung besonderer Anforderungen, wie z.B. dem rein hydrostatischen Betrieb des fahrzeuge auch bei höheren Geschwindigkeiten soll gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung das ale Eeistungsverzweigungsgetriebe verwendete Differential-

4.4.1975 _ - 7 -

609843/0067

getriebe eine Lifferentialsperre aufweisen. Lurch eine solche Lifferentialsperre kann eine '''nderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Abtriebswelle und der im Vierquadrantenbetrieb erbeitenden Verdrängermaschine um einen iaktor 2 bewirkt werden.

Line weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Kraftmaschine ein Elektromotor ist. ijie auf diese Art konzipierte Antriebsbau^ruppe eignet sich dann besonders für ktadtfahrzeuge, wie Ctrf-;.en-, L- und U-Bahnen.

bchlie?licL soll in weiterer Ausbildung der Erfindung die Antriebεbaugruppe zwei r.raf !maschinen aufweisen, wovon eine ein Verbrennungsmotor, die andere ein Elektromotor ist.

Lurch die Anordnung eines geeigneten Kopplungspetriebes zwischen diesen beiden Kraftmaschinen kann denn die Arbeitsmaschine wahlweise entweder durch den Verbrennungsmotor oder abgasfrei durch den Elektromotor angetrieben werden, was insbesondere im Hinblick auf den Betrieb eines innerstädtisciien Verkehrsmittels besonders vorteilhaft sein kann.

Weitere vorteilhefte Ausgestaltungen der Erfindung sollen im Rahmen der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.

7-W7

4.4.197S 609843/006? - ⁸ -

In den Zeichnungen zeilen

!"ig;. 1 eine erste Ausführung^ form einer erfindungs-

g;emi'i?en Antriebsbaugruppe mit der grundlegenden Anordnung· der Zinzelaggregate,

!"ig·. 2 eine Anordnung· entsprechend Tig. 1, in der

als Ieißtungsver2-weigun£^rsgetriebe ein Eegelraddifferential üblicher Bauart dargestellt ist und in der gestrichelt Wirkung, ε linien eingezeichnet sind, die die Regelung der Antriebsbsugruppe veranschaulichen,

?if. t eine Ausführungsform Kit zwei Kraftmaschinen, wovon eine ein Verbrennungsmotor, die andere ein Elektromotor ist und

Fig. ^z; ein Zeit- Lrehzahldiagramin, in das die Drehzahlen der Abtriebswelle, des Schwungrades und der Verdrängermaschine für einen vollen I'ehrzyklus eingetragen sind.

In der in Jig. 1 gezeigten schemetischen Larsteilung einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe, sind die Antriebsräder eines Fahrzeugs mit 12 bezeichnet. Ber Antrieb der Räder

4.4.1975 - 9 -

609843/QQS?

-9- ^b 1 5048

erfolgt über ein Ausgleichsgetriebe 11 von einer bezüglich der Antriebsbaugruppe als Abtriebswelle 1o sich nach beiden Seiten des Ausgleichsgetriebes 11 erstreckenden im Regelfall geteilten Welle. An einem Ende ist die Abtriebswelle 1o über eine schaltbare Kupplung 7 mit einer Kraftmaschine 1 gekoppelt, während das andere Lnde der Abtriebswelle 1o mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe A- in Verbindung steht. Von den zwei weiteren Ausgsngswellen des Leistungsverzweigungsgetriebes ^l\ ist eine über ein Übersetzungsgetriebe 5 mit einem Schwungrad 6 verbunden, während die andere mit einer im Vierquadrantenbetrieb betreibbaren Verdrängermaschine 3 gekoppelt ist. I'ie Verdrängermaschine 3 soll also in beiden Drehrichtungen jeweils als i'umpe oder als Kotor betreibbar sein, wobei zusätzlich die I-'ör der menge regelbar sein soll. Die Verdrängermaschine J> arbeitet mit einer von der Kraftmaschine angetriebenen Pumpe 2 zusammen, deren Fördermenge ebenfalls verstellbar ist. Im Regelfall sieht dieses Zusammenwirken der Pumpe 2 und der Verdrängermaschine 3 so auF, daß die Pumpe 2 von der Kraftmaschine 1 angetrieben wird und ihrerseits dann die Verdrängermaschine 3 mittels eines geförderten Fluidstromes als frotor betreibt. Zusätzlich ist die Verdrängermaschine 3 an einen Pufferspeicher angeschlossen, der im dargestellten Ausführungsbeiepiel einen Hochdruckbehälter 9 und einen Niederdruckbehälter 8 umfaßt. Der Hochdruckbehälter 9 soll dabei ein Blasenspeicher üblicher Bauart sein, dessen unterstes Druckniveau erheblich über dem

609843/0017 . _1o _

- 1ο -

Druekniveau des Niederdruckbehälters 8 liegt. Schließlich .ist für die Verdrängermaschine 3 noch ein lurzschlußkreis- · lauf vorgesehen, in den eine Drosselstelle 14 eingeschaltet ist. Um das Fahrzeug völlig unabhängig von dem Schwungrad 6 betreiben zu können, ist in der Verbindungsteile zwischen dem Leistnngsverzweigungsgetriebe 4 und dem dem Schwungrad-β vorgeschalteten übersetzungsgetriebe 5 eine feststellbremse 13 eingesetzt.

Die in Pig. 2 gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der in Pig;. 1 dargestellten. Lediglich ist schematisiert in i'orm von strichlierten Linienzügen ein fiegelschema angegeben, und es sind einzelne Komponenten entsprechend der i'ig. 1, wie z.B. das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das übersetzungsgetriebe 5 im Detail dargestellt. Die Regelung der Antriebsbaugruppe erfolgt mit Hilfe eines Pahrpedals 21, eines Bremspedals 22 und eines Vorwahlheb'els 23, für den die Stellungen Anlassen, fahren, Stillstand und .Rückwärtsfahrt vorgesehen sind.

Das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 ist als liegelraddifferentialgetriebe ausgeführt, für das eine Differentialsperre 19 vorgesehen ist« mittel® der die von der ¥erdrängermaschine 3 kommende Kegelradeingangswelle mit dem Kegelradgehäuse starr kuppelbar ist_o Sas übersetzungsgetriebe 5 ist als Planet engetriebe ausgeführte, wobei für das Hohlrad eine

7.1517

4.4.1975 βΟ"9843/00·7

Feststellbremse 13 vorgesehen ist, während für den Planetenträger eine Feststellbremse 18 angeordnet ist.

Schließlich sind im Vergleich zu Fig. 1 anstelle des einen Hochdruckbehälters 9» deren zwei mit den Bezugszeichen 9 und 9a vorgesehen, wobei der Behälter 9a vor allem zur Betätigung von Hilfsaggregaten eines anzutreibenden Fahrzeugs dient. Um eine Betätigung der Antriebsbaugruppe durch einen Fahrer zu ermöglichen, die weitgehend der Betätigung eines herkömmlichen Straßenfahrzeug entspricht, läuft die Regelung halbautomatisch ab, wozu verschiedene Drehzahl- und Drucksensoren vorgesehen sind. Für die Eingabe der Drehzahl der Kraftmaschine 1 in den Regelkreis ist ein Drehzahlsensor 24 angeordnet, für die Eingabe der Drehzahl des Schwungrads ein Drehzahlsensor 25 und für die Eingabe der Drehzahl der Abtriebswelle 1o ein Drehzahlsensor 26. Schließlich ist am Hochdruckbehälter 9 ein Drucksensor 27 angebracht, dessen Vert in den Regelkreis eingegeben werden kann um als Einflußgröße für die Betätigung entsprechender Zu- und Abströmventile für den Druckbehälter 9¹ zu dienen.

Nachfolgend wird die Funktion einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe, ausgehend von der Ausführungsform entsprechend Fig. 2 beschrieben, wobei insbesondere auf die

7.1517

4.4.1975 - 12 -

609843/Q067

im wesentlichen einen Fahrzyklus darstellenden Abschnitte Beschleunigung, Stationärfahrt, Bremsen und Halt an einer Haltestelle, wie sie in dem Drehzahl-Zeitdiagramm gemäß Fig. 4 aufgezeichnet sind, Bezug genommen wird.

Anlassen der Kraftmaschine bei Betriebsbeginn und Aufladen des Schwungradspeichers:

Der Vorwahlhebel 23 wird auf Stellung "Anlassen" gebracht, was bewirkt, daß die Kupplung 7 sn der Kraftmaschine 1 geöffnet wird. Die Kraftmaschine 1 wird durch eine übliche Anlassermaschine pestartet. Der Drehzahlsensor 24- gibt bei einer vorgegebenen Drehzahl der Kraftmaschine 1 ein Steuersignal in den Regelkreis, wodurch die Feststellbremse 15 im Planetengetriebe 5 gelöst und die Feststellbremse 18 geschlossen wird. Gleichzeitig werden durch dieses Signal die Ventile des Hochdruckbehälters 9 und der Drosselstelle geschlossen und die Pumpe 2 auf maximale lörderung gestellt, so daß die Verdrängermaschine 3 als Motor betrieben wird. Sie treibt über das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das Planetengetriebe 5 des Schwungrad 6 an,(siehe die mit NuIlkreisen versehenen Kurven VM und G₀ im Bereich IV der Fig. 4), Kit zunehmender Drehzahl der Kraftmaschine 1, die vom Drehzahlsensor 24 gemessen und in den Regelkreis signalisiert wird, wird das Schluckvolumen der als Motor arbeitenden Verdrängermaschine 3 verstellt, so daß deren Drehzahl und damit

4.4·.1975 - 15 -

609843/0067

die Drehzahl des Schwungrades 6 bis zum Erreichen eines maximal zulässigen Wertes erhöht wird. Bei dieser vorgegebenen Keximaldrehzahl des Schwungrades 6 (in Fig. 4 ?5oo jrr:)» die vom Drehzahlsensor 25 abgetastet und als Signal in den Regelkreis eingegeben wird, wird sowohl die Pumpe 2 als auch die Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung gestellt und die Kraftmaschine 1 auf Leerlauf.

Anfnhren: (siehe Bereich 1 in Pig. 4) Um das Fahrzeug in Betrieb zu setzen, wird zunächst der Vorwahlhebel 23 auf Stellung "Fahren" gebracht, wodurch ein Ventil des Hochdruckbehälters 9 geöffnet und gleichzeitig die Feststellbremse des Fahrzeugs gelöst werden. Mittels des Fahrpedals 21 wird die Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb geschaltet, was zur Folge hat, daß sich gleichzeitig mit einer entsprechenden Drehmomenterhöhung an der Antriebestelle zur Verdrängermaschine 3 das Drehmoment an der Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes 4 zur Abtriebswelle 1o erhöht und Energie vom Schwungrad 6 über das Differentialgetriebe 4 die Abtriebswelle und das Ausgleichsgetriebe 11 auf die Antriebsräder 12 übertragen wird, wodurch sich das Fahrzeug in Bewegung setzt. Kit zunehmender Drehzahl der Welle 1o und mit Füllung des Hochdruckbehälters 9 sinkt die Drehzahl des Schwungrads 6 ab, welches dadurch Energie abgibt. Diese wird zur Beschleunigung des Fahrzeugs und zur Aufladung des Hochdruck-

B09843/OQ67

Speichers verwendet. Aufgrund des Widerstandes im Hochdruckbehälter 9 und an der Verdrängermaschine 3 sinkt die Drehzahl der Verdrängermaschine bis auf Null ab, wobei sich die Drehzahl der Abtriebswelle 1o entsprechend erhöht, kehrt ihre Drehrichtung um und arbeitet dann als Motor, wobei ihre Drehzahl wieder zunimmt. Die Energie zum Betrieb als Kotor wird dem Hochdruckspeicher 9 entnommen, wodurch dieser wieder entleert wird. Auch diese Energie dient zur Beschleunigung des Fahrzeugs.

Sobald die Drehzahl der Abtriebswelle 1o den Wert der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine erreicht hat, wird durch ein entsprechendes Signal des Sensors 26 die Kupplung 7 geschlossen, so daß nun unmittelbar Leistung von der Kraftmaschine 1 auf die Abtriebswelle 1o und von dort auf das Ausgleichsgetriebe 11 und die Antriebsräder 12 des Fahrzeugs übertragen werden kann.

Erreicht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorbestimmten Sollwert (z.B. 5o km/h) und damit die Drehzahl der Abtriebswelle 1o einen entsprechenden Wert, so gibt der Sensor 26 in den Regelkreis ein entsprechendes Signal zur Schaltung der Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung, wodurch das Schwungrad 6 ohne Energieabgabe mit konstanter Drehzahl leer läuft. In diesem Fahrzustand wird die zur

4.4.1975 - 15 -

tberwindung der Fahrviderstände notwendige Energie normalerweise ausschließlich von der Kraftmaschine 1 unmittelbar über die Kupplung 7 an die Abtriebswelle 1o gegeben. Dieser Fahrzustand entspricht dem Bereich Il entsprechend Fig. 4.

Bremsen:

Ein Niedertreten des Bremspedals 22 bewirkt das Lösen der Kupplung 7 sowie die Schaltung der Kraftinas chine 1 auf Leerlauf und der Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb. Gleich, eitig wird bei Niedertreten des Bremspedals die Wirkung des sich noch auf Stellung "Fahren" befindlichen Vorwahlhebels 23 übersteuert. Das Bremspedal 22 steht in Wirkverbindung mit der Fördermengenregelung der als Pumpe geschalteten Verdrängermaschine 3 "mid zwar so, daß mit zunehmenden Niedertreten des Bremspedals 22 die Fördermenge an der Verdrängermaschine 3 vergrößert wird und dadurch der Widerstand zum Antrieb entsprechend erhöht wird, wodurch sich auch die Bremskraft an der Abtriebswelle 1o und damit an den Hadern 12 erhöht. Mit abnehmender Drehzahl der Abtriebswelle 1o steigt die Drehzahl des Schwungrads 6, wodurch Bremsenergie eingespeichert wird. Die Drehzahl der als Pumpe geschalteten Verdrängermaschine 3 nimmt -· t abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Drehzahl der -".ebswelle 1o ebenfalls ab. Hat die Drehzahl den Wert ^M erreicht, so kehrt sich die Drehrichtung der Ver-

7.1517

4.u.1975 - 16 -

B09843/OQ67

drängermeechine 3 um und sie arbeitet dann als-Motor, wobei die erforderliche Energie aus dem Hochdruckspeicher entnommen und dem Schwungxed 6 zugeführt wird. Sobald dae Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, wird der Vorwahlhebel 23 auf die Stellung "Stillstand" gebracht, wodurch die Feststellbremse (nicht gezeichnet) des Fahrzeugs angezogen wird und die Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung geschaltet wird.

Wird das Bremspedal 23 losgelassen bevor das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, so befindet sich der Vorwahlhebel 23 weiterhin auf Stellung "Fahren", so daß die Übersteuerung seiner Wirkung durch das Bremspedal aufgehoben wird und bei Wiederbetätigung des Fahrpedals 21 folgendes bewirkt wird:

Ist die Drehzahl der Abtriebswelle 1o geringer oder höchstens gleich der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 1, so wird die Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb geschaltet und Je nach Stellung des Fahrpedals eine entsprechende Zugkraft an den Hadern 12 aufgebracht.

Ist die Drehzahl der Abtriebswelle 1o größer als die Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 1, so wird die Drehzahl der Kraftmaschine 1 soweit erhöht, bis sie den Wert der Abtriebswelle 1o erreicht (Gasgeben). In diesem Funkt wird die

4.4.1975 - 17 -

BÜ9843/0Ü67

Kupplung 7 geschlossen und die Verdriingermaschine 3 auf Pump- bzw. Kotorbetrieb mit entsprechender Fördermenge geschaltet solange die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb des vorbestimmten Sollgeschwindigkeitsvrertes liegt.

F¹Ur den Fall einer Notbremsung, bei der die Verzögerungen so groß sein müssen, daß die freiwerdende Bremsenergie nicht schnell genug gespeichert werden kann, ist am Bremspedal 22 ein Mtnahmehebel 29 vorgesehen, der bei vollständigem Niedertreten des Bremspedals 22 eine Betriebsbremse üblicher Bauart des Fahrzeugs betätigt. Diese zusätzliche Betriebsbremse üblicher Bauart kommt auch dann zum Einsatz, wenn das Fahrzeug von einer hohen Geschwindigkeit heruntergebremst werden soll und die Speicherkapazität des Schwungrades 6 nicht ausreicht, um die freiwerdende Bremsenergie des sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Fahrzeugs aufzunehmen.

Stillstand des Fahrzeugs:

Ist das Fahrzeug an einer Haltestelle, einer Verkehrsampel oder einem Verkehrsstau zum Stillstand gekommen und das Schwungrad durch die Bremsenergie noch nicht auf seine maximale Drehzahl aufgeladen, so kann bei Stellung des Vorwahlhebele 23 auf "Stillstand" eine Aufladung mit Hilfe der Kraftmaschine Λ erfolgen (siehe die Kurven VI im Bereich IV der Fig. 4). Diese Aufladung erfolgt, indem der Dreh-

S09843/OOS7

,zehlsenBor 25 für das Schwungrad 6 in den Regelkreis signalisiert, daß die Höchstdrehzahl nicht erreicht ist, wodurch gleichzeitig der Hochdruckepeicher 9 abgeschlossen, an der Pumpe 2 eine Fördermenge eingestellt und die Verdrängermaschine 3 auf Motorbetrieb geschaltet wird. Schließlich wird die Kraftmaschine 1 bei dieser Schaltstellung auf eine erhöhte Drehzahl gebracht. Die Aufladung des Schwungrades 6 erfolgt dann von der Kraftmaschine 1 über die Pumpe 2, die Verdrängermaschine 3» das Differentialgetriebe 4 und das Untersetzungsgetriebe 5· Sobald die zulässige ftaximaldrehzahl des Schwungrades 6 erreicht ist (in Fig. 4 25oo 577;)» wird durch den Drehzahlsensor 25 mittelbar die lumpe 2 und die Verdrängermaschine 3 auf Uullförderung gestellt und die Kraftmaschine auf Leerlauf gebracht.

Ist der Fahrer, bevor der Ladevorgang beendet ist, gezwungen weiterzufahren, so eteilt er den Vorwahlhebel 23 auf Stellung "Fahren" und kann dann das Fahrpedal 21 betätigen.

Bei Stillstand des Schwungrads 6 ist Anfahren, Beschleunigen und Fahren möglich, wenn die Schwungradwelle durch die Feststellbremse 13 blockiert und die Kupplung 7 geöffnet ist. Die Kraftmaschine 1 treibt die Abtriebewelle 1o über

7.1517

4-.4.1975 - 19 -

609843/0087

251bü48

die Pumpe 2, die Verdrängermaschine J und das Getriebe 4 an. Venn die Abtriebswelle 1o eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat, wird die Pumpe 2 auf Nullförderung geschaltet, die Kupplung 7 geschlossen und die ganze Energie der Kraftmaschine 1 wird direkt auf die Abtriebswelle io mechanisch übertragen.

Rückwärtsfahrt:

Zum Rückwärtsfahren wird der Vorwahlhebel 25 auf Stellung "Rückwärts" gebracht, wodurch der Hochdruckspeicher 9 geschlo.. ?en wird und die Verdrängermaschine 3 durch Schalten von hydraulischen Ventilen (nicht näher dargestellt) auf eine für Rückwärtsfahrt geeignete Drehrichtung gebracht wird. Die Pumpe 2 wird bei Betätigung des Fahrpedals 21 auf Förderung gestellt, so daß das Fahrzeug, angetrieben von der Kraftmaschine 1, sich rückwärts bewegt.

Die Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe nach Fig. 3 ist dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug wahlweise entweder durch einen Verbrennungsmotor 1 oder abgesfrei durch einen Elektromotor 15 (z.B· als Oberleitungsomnibus) angetrieben werden kann. Ein Betrieb des Fahrzeugs durch den Verbrennungsmotor 1 erfolgt bei geschlossener Kupplung 17 und gelöster Kupplung 7 über die Pumpe 2 ohne Benutzung des Schwungrades 6. Ab einer vor-

7.1517

4.4.1975 - 2o -

609843/0087

- 2ο -

gegebenen Geschwindigkeit des I-ahrzeugs kann durch Schließen der Kupplung 7 das fahrzeug auch direkt vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben v/erden, wobei der Elektromotor 15- leer mitläuft.

Um völlig abgasfrei fahren zu können, ist die Kupplung 17 zu lösen, der Verbrennungsinotor 1 abzustellen, die kupplung zu schließen und eine weitere Kupplung 16, die zwischen dem Elektromotor 15 und der Abtriebswelle 1o eingeschaltet ist, zu öffnen. Der Elektromotor 15 treibt dann die lumpe 2 an, wobei die erforderliche Lnergie z.B. über eine Oberleitung zugeführt werden kann. Hat das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, so ist die Pumpe 2 auf KuIlförderung zu stellen und die Kupplung 16 zu schließen. Das Fahrzeug kann dann rein elektrisch angetrieben werden. Dabei bleibt die Ankoppelbarkeit des Schwungrades 6 voll erhalten, so daß wie oben beschrieben, jederzeit Bremsenergie eingespeichert werden kann.

7.1517
4.4.1975

Claims

MASCHINENFABRIK AUGSBTJEG-NÜKNBERG
Aktiengesellschaft

München, den 4. April 1975

j.· a t e η t a η s ρ r ü c h e

Antriebsbaugruppe für Arbeitsmaschinen mit instationärer Betriebsweise, insbesondere für Straßenfahrzeuge, mit mindestens einer Lraftmaschine, einem als Schwungrad ausgeführten .Energiehauptspeicher und einem Le is tungs verzweigungsgetriebe, über das die Abtriebsv/elle der Antriebsbaugruppe mit dem Hauptspeicher und der Kraftmaschine gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (1) unmittelbar über eine Schaltkupplung (7) mit der Abtriebswelle (1o) verbindbar ist und an das Leistungsverzweigungsgetriebe (^, 5) über eine hydrostatische Wandlergruppe, bestehend aus einer regelbaren Pumpe (?) und einer weiteren im Vierquadrantenbetrieb betreibbaren Verdrängermaschine (3) angeschlossen ist, wobei die Verdrängermaschine (3) an einen Pufferspeicher (9) enschließbar ist.

. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leistungsverzweigungsgetriebe ein Planetendifferentialgetriebe (4) ist.

7.1517 _o/ ο /nnci7 - 2 -

609843/0067

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder ?, dadurch gekennzeichnet _t daß zwischen das Leistungsverzweigungsgetriebe (4) und das Schwungrad (G) ein Planetengetriebe (5) geschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche Λ

bis *>, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (9) ein Blasenspeicher üblicher Bauart ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1

bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (9) in Einzelspeicher unterteilt ist, von denen aus Eilfsaggregate der Arbeitsmaschine angetrieben werden.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Feststellbremsen im Planetengetriebe (5) das Schwungrad (G) von der Antriebsbaugruppe an- und abkoppelbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

das als Leistungsverzweigungsgetriebe verwendete Differentialgetriebe eine Differentialsperre aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (1) ein Elektromotor ist.

> 6098A3/O067 - 3 -

9. Vorrichtung; nach einen, oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß zvei Kraftmaschinen (1, 1^) vorgesehen sind, v.Ovon eine ein Verbrennungsmotor (1), die andere ein ivlektromotor (15) ist.

7.1517
A.4.1975

609843/0067