DE2515048B2 - Antriebsanordnung mit Energiespeicher, insbesondere für Straßenfahrzeuge - Google Patents
Antriebsanordnung mit Energiespeicher, insbesondere für StraßenfahrzeugeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit instationärer Betriebsweise,
insbesondere für Straßenfahrzeuge, mit mindestens einer Kraftmaschine, einem als Schwungrad ausgeführten
Energiehauptspeicher und einem Ieistungsverzweigenden Umlaufrädergetriebe, über das die Abtriebswelle
der Antriebsanordnung einerseits mit dem Schwungrad und andererseits mit der Kraftmaschine gekoppelt
ist.
Wie hinreichend bekannt, dienen solche Antriebsbaugruppen mit Schwungradspeicher 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 Rädern des Fahrzeugs verbundene Welle aufgrund der Bremswirkung
langsamer werden soll, während aufgrund der entzogenen Bremsenergie ein Schwungrad beschleunigt
werden soll. Beim Abgeben der eingespeicherten Bremsenergie zum Beschleunigen des Fahrzeugs liegen
die Verhältnisse umgekehrt Aufgrund des gegensätzlichen Drehzahlverhaltens von Fahrwerk und Schwungrad
mußte bisher die Bremsenergie 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 Fall, bei Abgabe der Energie vom
Schwungrad an das Fahrzeug tritt dieser geringe Wirkungsgrad noch einmal auf, so daß sich insgesamt
ein entsprechend schlechter Gesamtwirkungsgrad ergab. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß hohe
Leistungen über den elektrischen Generator bzw. den Elektromotor zu führen waren, so daß Fahrzeuge mit
Schwungradspeicher nicht nur aufgrund der Schwungmasse selbst, sondern auch aufgrund der entsprechend
großen Übertragungsmaschinen ein sehr hohes Eigengewicht bekamen.
Aus der DE-OS 23 53 724 ist eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art bekanntgeworden, die zwei
Kraftmaschinen aufweist, wovon die eine über eine Kupplung, über das Leistungsverzweigungsgetriebe und
über einen Drehmomentwandler und die andere über eine Untersetzungsstufe, das Leistungsverzweigungsgetriebe
und den Drehmomentwandler mit der Abtriebswelle verbindbar ist. Bei dieser Ausführung ist eine
direkte mechanische Kopplung zwischen den Kraftmaschinen und der Abtriebswelle also nicht möglich,
wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung nicht die gewünschte Güte erreicht. Ein weiterer
Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Schwungrad, etwa im Fall eines Defekts an einem Lager
nicht von der Antriebsanordnung abkoppelbar ist, ohne
so dadurch gleichzeitig zumindest eine Kraftmaschine abzukoppeln.
Aus der Zeitschrift »Fluid«, Heft 12, Dez. 1969, Seiten 32 bis 34 ist eine elektrohydraulische Antriebsanlage
für Fahrzeuge bekannt, bei der zusätzlich zur Antriebsmaschine eine hydrostatische Wandlergruppe
vorgesehen ist, die eine verstellbare Verdrängermaschine aufweist, die ihrerseits mit einem Hydraulikspeicher
zusammenwirkt. Ein leistungsverzweigendes Umlaufrädergetriebe umfaßt die dort offenbarte Anordnung
jedoch nicht. Dadurch muß jeweils die gesamte Bremsenergie bzw. Beschleunigungsenergie über die
hydraulische Verdrängermaschine geführt werden, um sie speichern zu können. Der Hydraulikspeicher ist der
einzig vorgesehene Energiespeicher, der jeweils die gesamte zu speichernde Energie aufnehmen und
wiederabgeben muß, wodurch sich ein ungünstiger Wirkungsgrad ergibt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Antriebsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Speichern und Wiederabgeben von
Sremsenergie mit geringem baulichen Aufwand und vergleichsweise hohen Wirkungsgrad erfolgen kann
und daß darüber hinaus der in hohem Maß unterschiedliehe
Lastbedarf des anzutreibenden Fahrzeugs sowohl bezüglich Drehmoment als auch bezüglich der Drehzahl
gedeckt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Kraftmaschine an das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe über eine hydrostatische Wandlergruppe,
bestehend aus einer von der Kraftmaschine angetriebenen, regelbaren Pumpe und einer in beiden
Richtungen als Pumpe und Motor betreibbaren, am Umlaufrädergetriebe vorgesehenen Verdrängermaschine
angeschlossen ist, wobei die Verdrängermaschine an einen Pufferspeicher anschließbar ist, und daß die
Kraftmaschine außerdem über eine Schaltkupplung unmittelbar mit der Abtriebswelle der Antriebsanordnung
verbunden werden kann.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gegenüber bisher bekannten Anordnungen
besteht darin, daß durch die direkte Koppelbarkeit der Kraftmaschine mit der Abtriebswelle
der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung von der Kraftmaschine auf das Fahrzeug erheblich verbessert
wird, da in weiten Betriebsbereichen die Kraftmaschine unmittelbar mit der Abtriebswelle ohne Zwischenschaltung
irgendwelcher weiierer Baugruppen gekoppelt werden kann. Durch die hydrostatische Wandlergruppe,
die mit dem Pufferspeicher zusammenarbeitet, wird eine einfache, in weiten Bereichen mit sehr gutem Wirkungsgrad
arbeitende Regelung der Antriebsanordnung erzielt Ein weiterer Vorteil gegenüber bisher bekannten
Antriebsanordnungen mit Speichervorrichtungen zur Bremsenergierückgewinnung besteht in dem vergleichsweise
einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Anlage.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll zur Reduzierung der hohen Schwungraddrehzahl zwischen
das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe und das Schwungrad ein Planetengetriebe als Übersetzungsgetriebe
geschaltet sein.
Zweckmäßigerweise ist durch Betätigung entsprechender Feststellbremsen im Planetengetriebe in
einfacher Weise das Schwungrad von der Antriebsanordnung an- und abkoppelbar.
Dadurch wird ermöglicht, daß das Schwungrad in jedem beliebigen Fahrzustand ohne Berücksichtigung
der eigenen Drehzahl durch entsprechende Betätigung dieser Feststellbremsen seinen Energieinhalt unverändert
aufrechterhalten kann. Ein solcher Fahrzustand kann z. B. die Rückwärtsfahrt sein oder das Befahren
von langen Steigungen. Durch Betätigen dieser Feststellbremsen ist ein rein hydrostatischer Antrieb des
Fahrzeuges im unteren Geschwindigkeitsbereich möglich.
Zur Erfüllung besonderer Anforderungen, wie z. B. dem rein hydrostatischen Betrieb des Fahrzeugs auch
bei höheren Geschwindigkeiten soll gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung das leistungsverzweigende
Umlaufrädergetriebe eine Ausgleichsperre aufweisen. Durch eine solche Ausgleichsperre kann eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Abtriebswelle und der als Pumpe oder Motor arbeitenden
Verdrängermaschine um einen Faktor 2 bewirkt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll der Pufferspeicher ein Blasenspeicher üblicher Bauart
sein. Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung soll der Pufferspeicher in Einzelspeicher
unterteilt sein, yon denen aus Hilfsaggregate des Fahrzeugs bzw. der Kraftmaschine angetrieben werden.
So kann z. B. einer der Einzelspeicher ausschließlich zur Regelung der Antriebsanordnung selbst, z. B. auch zur
kurzzeitigen Deckung von Energiespitzen des Fahrzeugs herangezogen werden, während andere Einzelspeicher
für die Betätigung der Betriebsbremsen, der Hydrolenkung, der hydropneumatischen Federung des
Fahrzeugs, der Türen und anderer Einrichtungen dienen können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Kraftmaschine ein
Elektromotor ist Die auf diese Art konzipierte Antriebsanordnung eignet sich dann besonders für
Stadtfahrzeuge, wie Straßen-, S- und U-Bahnen.
Schließlich soll in weiterer Ausbildung der Erfindung die Antriebsbaugruppe zwei Kraftmaschinen aufweisen,
wovon eine ein Verbrennungsmotor, die andere ein Elektromotor ist
Durch die Anordnung eines geeigneten Kopplungsgetriebes zwischen diesen beiden Kraftmaschinen kann
dann das Fahrzeug wahlweise entweder durch den Verbrennungsmotor oder abgasfrei durch den Elektromotor
angerieben werden, was insbesondere im Hinblick auf den Betrieb eines städtischen Verkehrsmittels
besonders vorteilhaft sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachstehend erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe mit der grundlegenden
Anordnung der Einzelaggregate,
Fig.2 eine Anordnung entsprechend Fig. 1, in der
als Leistungsverzweigungsgetriebe ein Kegelradausgleichsgetriebe üblicher Bauart dargestellt ist und in der
gestrichelten Wirkungslinien eingezeichnet sind, die die Regelung der Antriebsbaugruppe veranschaulichen,
F i g. 3 eine Ausführungsform mit zwei Kraftmaschinen, wovon eine ein Verbrennungsmotor, die andere ein
Elektromotor ist und
Fig.4 ein Zeit-Drehzahldiagramm, in das die Drehzahlen der Abtriebswelle, des Schwungrades und
der Verdrängermaschine für einen vollen Fahrzyklus eingetragen sind.
In der in Fig. 1 gezeigten schematischen Darstellung einer Antriebsbaugruppe, sind die Antriebsräder eines
Fahrzeugs mit 12 bezeichnet. Der Antrieb der Räder 12 erfolgt über ein Ausgleichgetriebe 11 von einer
bezüglich der Antriebsbaugruppe als Abtriebswelle 10 sich nach beiden Seiten des Ausgleichgetriebes 11
erstreckenden im Regelfall geteilten Welle. An einem Ende ist die Abtriebswelle 10 über eine schaltbare
Kupplung 7 mit einer Kraftmaschine 1 gekoppelt, während das andere Ende der Abtriebswelle 10 mit
einem Leistungsverzweigungsgetriebe 4 in Verbindung steht. Von den zwei weiteren Ausgangswellen des
Leistungsverzvveigungsgetriebes 4 ist eine über ein Übersetzungsgetriebe 5 mit einem Schwungrad 6
verbunden, während die andere mit einer in beiden Richtungen als Pumpe und Motor betreibbaren
Verdrängermaschine 3 gekoppelt ist. Die Verdrängermaschine 3 soll also in beiden Drehrichtungen jeweils
als Pumpe oder als Motor betreibbar sein, wobei zusätzlich die Fördermenge regelbar sein soll. Die
Verdrängermaschine 3 arbeitet mit einer von der Kraftmaschine 1 angetriebenen Pumpe 2 zusammen,
deren Fördermenge ebenfalls verstellbar ist. Im Regelfall sieht dieses Zusammenwirken der Pumpe 2
und der Verdrängermaschine 3 so aus, daß die Pumpe 2 von der Kraftmaschine 1 angetrieben wird und
ihrerseits dann die Verdrängermaschine 3 mittels eines geförderten Fluidstromes als Motor betreibt. Zusätzlich
ist die Verdrängermaschine 3 an einen Pufferspeicher angeschlossen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel
einen Hochdruckbehälter 9 und einen Niederdruckbehälter 8 umfaßt. Der Hochdruckbehälter 9 soll dabei ein
Blasenspeicher üblicher Bauart sein, dessen unterstes Druckniveau erheblich über dem Druckniveau des
Niederdruckbehälters 8 liegt. Schließlich ist für die Verdrängermaschine 3 noch ein Kurzschlußkreislauf
vorgesehen, in den eine Drosselstelle 14 eingeschaltet ist. Um das Fahrzeug völlig unabhängig von dem
Schwungrad 6 betreiben zu können, ist in der Verbindungswelle zwischen dem Leistungsverzweigungsgetriebe
4 und dem dem Schwungrad 6 vorgeschalteten Übersetzungsgetriebe 5 eine Feststellbremse
13 eingesetzt.
Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der in Fig. 1 dargestellten. Lediglich
ist schematisiert in Form von strichlierten Linienzügen ein Regelschema angegeben, und es sind
einzelne Komponenten entsprechend der Fig. 1, wie z. B. das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das
Übersetzungsgetriebe 5 im Detail dargestellt Die Regelung der Antriebsbaugruppe erfolgt mit Hilfe eines
Fahrpedals 21. eines Bremspedals 22 und eines Vorwahlhebels 23. für den die Stellungen Anlassen,
Fahren, Stillstand und Rückwärtsfahrt vorgesehen sind.
Das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 ist als Kegelradausgleichgetriebe
ausgeführt, für das eine Ausgleichsperre 19 vorgesehen ist, mittels der die von der
Verdrängermaschine 3 kommende Kegelradeingangswelle mit dem Kegelradgetriebegehäuse starr kuppelbar
ist Das Übersetzungsgetriebe 5 ist als Planetengetriebe ausgeführt, wobei für das Hohlrad eine
Feststellbremse 13' vorgesehen ist, während für den Planetenträger eine Feststellbremse 18 angeordnet ist
Schließlich sind im Vergleich zu Fig.! 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
Straßenfahrzeugs 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 Schwungrades 6 ein Drehzahlsensor 25
und für die Eingabe der Drehzahl der Abtriebswelle 10 ein Drehzahlsensor 26. Schließlich ist am Hochdruckbehälter
9 ein Drucksensor 27 angebracht dessen Wert in den Regelkreis eingegeben werden kann um als
Einflußgröße für die Betätigung entsprechender Zu- und Abströmventile für den Druckbehälter 9 zu dienen.
Nachfolgend wird die Funktion einer Antriebsbaugruppe, ausgehend von der Ausführungsform entsprechend
F i g. 2 beschrieben, wobei insbesondere auf die 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 an der . Kraftmaschine 1 geöffnet wird. Die Kraftmaschine 1 wird durch eine übliche Anlassermaschine gestartet. Der Drehzahlsensor 24 gibt bei einer vorgegebenen Drehzahl der Kraftmaschine 1 ein Steuersignal in den Regelkreis, wodurch die Feststellbremse 13' im
Der Vorwahlhebel 23 wird auf Stellung »Anlassen« gebracht, was bewirkt, daß die Kupplung 7 an der . Kraftmaschine 1 geöffnet wird. Die Kraftmaschine 1 wird durch eine übliche Anlassermaschine gestartet. Der Drehzahlsensor 24 gibt bei einer vorgegebenen Drehzahl der Kraftmaschine 1 ein Steuersignal in den Regelkreis, wodurch die Feststellbremse 13' im
;ü Planetengetriebe 5 gelöst und die Feststellbremse 18
geschlossen wird. Gleichzeitig werden durch dieses Signal die Ventile des Hochdruckbehälters 9 und der
Drosselstelle 14 geschlossen und die Pumpe 2 auf maximale Förderung gestellt, so daß die Verdrängermaschine
3 als Motor betrieben wird. Sie treibt über das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das Planetengetriebe
5 das Schwungrad 6 an (siehe die mit Nullkreisen versehenen Kurven VMo und Gb im Bereich IV der
F i g. 4). Mit zunehmender Drehzahl der Kraftmaschine
jo 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 die Drehzahl des Schwungrades 6 bis zum Erreichen eines maximal
2i zulässigen Wertes erhöht wird. Bei dieser vorgegebenen
Maximaldrehzahl des Schwungrades 6 (in Fig.4 2500 U/min), 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.
Anfahren (siehe Bereich I in F i g. 4)
Um das Fahrzeug in Betrieb zu setzen, wird zunächst
st der Vorwahlhebel 23 auf Stellung »Fahren« gebracht,
wodurch ein Ventil des Hochdruckbehälters 9 geöffnet und gleichzeitig die Feststellbremse des Fahrzeuges
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 Antriebsstelle
zur Verdrängermaschine 3 das Drehmoment an der Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes
4 zur Abtriebswelle 10 erhöht und Energie vom Schwungrad 6 über das Leistungsverzweigungsgetriebe
4 die Abtriebswelle 10 und das Ausgleichgetriebe 11 auf die Antriebsräder 12 übertragen wird, wodurch sich das
Fahrzeug in Bewegung setzt Mit zunehmender Drehzahl der Welle 10 und mit Füllung des Hochdruck-
% behälters 9 sinkt die Drehzahl des Schwungrades 6 ab,
welches dadurch Energie abgibt Diese wird zur Beschleunigung des Fahrzeuges und zur Aufladung des
Hochdruckspeichers 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 10 entsprechend erhöht, kehrt ihre Drehrichtung um und arbeitet dann als Motor, wobei
ihre Drehzahl wieder zunimmt Die Energie zum Betrieb als Motor wird dem Hochdruckspeicher 9 entnommen,
wodurch dieser wieder entleert wird. Auch diese Energie dient zur Beschleunigung des Fahrzeugs.
Sobald die Drehzahl der Abtriebswelle 10 den Wert der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine erreicht hat
wird durch ein entsprechendes Signal des Drehzahlsensors 26 die Kupplung 7 geschlossen, so daß nun
unmittelbar Leistung von der Kraftmaschine 1 auf die Abtriebswelle 10 und von dort auf das Ausgleichsgetrie-
be 11 und die Antriebsräder 12 des Fahrzeugs übertragen werden kann.
Erreicht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorbestimmten Sollwert (z. B. 50 km/h) und damit die
Drehzahl der Abtriebswelle 10 einen entsprechenden Wert, so gibt der Drehzahlsensor 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
Überwindung der Fahrwiderstände notwendige Energie normalerweise ausschließlich von der Kraftmaschine 1
unmittelbar über die Kupplung 7 an die Abtriebswelle
10 gegeben. Dieser Fahrzustand entspricht dem Bereich
11 entsprechend F i g. 4.
Bremsen
Ein Niedertreten des Bremspedals 22 bewirkt das Lösen der Kupplung 7 sowie die Schaltung der
Kraftmaschine 1 auf Leerlauf und der Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb. Gleichzeitig 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 und 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 10 und damit an den
Rädern 12 erhöht. Mit abnehmender Drehzahl der Abtriebswelle 10 steigt die Drehzahl des Schwungrads
6. wodurch Bremsenergie eingespeichert wird. Die Drehzahl der als Pumpe geschalteten Verdrängermaschine
3 nimmt mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Abtriebswelle 10 ebenfalls ab.
Hat die Drehzahl den Wert »Null« erreicht, so kehrt sich die Drehrichtung der Verdrängermaschine 3 um
und sie arbeitet dann als Motor, wobei die erforderliche Energie aus dem Hochdruckspeicher 9 entnommen und
dem Schwungrad 6 zugeführt wird. Sobald das 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 Obersteuerung seiner Wirkung durch das
Bremspedal aufgehoben wird und bei Wiederbetätigung des Fahrpedals 21 folgendes bewirkt wird:
Ist die Drehzahl der Abtriebswelle 10 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 Rädern 12 aufgebracht.
Ist die Drehzahl der Abtriebswelle 10 größer als die Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 1, so wird die
Drehzahl der Kraftmaschine 1 soweit erhöht, bis sie den Wert der Abtriebswelle 10 erreicht (Gasgeben). In
diesem Punkt wird die Kupplung 7 geschlossen und die Verdrängermaschine 3 auf Pump- bzw. Motorbetrieb es
mit entsprechender Fördermenge geschaltet solange die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb
des vorbestimmten SoUgeschwindigkeitswertes liegt.
Für 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 Mitnahmehebel
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 Vorwahlhebels 23 auf »Stillstand« eine
Aufladung mit Hilfe der Kraftmaschine 1 erfolgen (siehe die Kurven VI im Bereich IV der Fig.4). Diese
Aufladung erfolgt, indem der Drehzahlsensor 25 für das Schwungrad 6 in den Regelkreis signalisiert, daß die
Höchstdrehzahl nicht erreicht ist, wodurch gleichzeitig der Hochdruckspeicher 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
Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das Übersetzungsgetriebe 5. Sobald die zulässige Maximaldrehzahl
des Schwungrades 6 erreicht ist (in F i g. 4 2500 U/min), wird durch den Drehzahlsensor 25 mittelbar die Pumpe
2 und die Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung gestellt und die Kraftmaschine auf Leerlauf gebracht
Ist der Fahrer, bevor der Ladevorgang beendet ist gezwungen weiterzufahren, so stellt er den Vorwahlhebel
23 auf Stellung »Fahren« und' kann dann das Fahrpedal 21 betätigen.
Bei Stillstand des Schwungrades 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
Antriebswelle 10 über die Pumpe 2, die Verdrängermaschine 3 und das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 an.
Wenn die Abtriebswelle 10 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 10 mechanisch übertragen.
Rückwärtsfahrt
Zum Rückwärtsfahren wird der Vorwahlhebel 23 auf Stellung »Rückwärts« gebracht, wodurch der Hochdruckspeicher
9 geschlossen 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 Antriebsbaugruppe nach Fig.3 ist dadurch gekennzeichnet daß das Fahrzeug
wahlweise entweder durch einen Verbrennungsmotor
als Kraftmaschine 1 oder abgasfrei durch einen Elektromotor 15 (z. B. als Oberleitungsomnibus) angetrieben
werden kann. Ein Betrieb des Fahrzeugs durch den Verbrennungsmotor erfolgt bei geschlossener
Kupplung 17 und gelöster Kupplung 7 über die Pumpe 2 ohne Benutzung des Schwungrades 6. Ab einer
vorgegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann durch Schließen der Kupplung 7 das Fahrzeug auch
direkt vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben werden, wobei der Elektromotor 15 leer mitläuft.
Um völlig abgasfrei fahren zu können, ist die Kupplung 17 zu lösen, der Verbrennungsmotor 1
abzustellen, die Kupplung 7 zu schließen und eine
10
weitere Kupplung 16, die zwischen dem Elektromotor
15 und der Antriebswelle 10 eingeschaltet ist, zu öffnen. Der Elektromotor 15 treibt dann die Pumpe 2 an, wobei
die erforderliche Energie z. B. über eine Oberleitung zugeführt werden kann. Hat das Fahrzeug eine
vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, so ist die Pumpe 2 auf Nullförderung zu stellen und die Kupplung
16 zu schließen. Das Fahrzeug kann dann rein elektrisch angetrieben werden. Dabei bleibt die Ankoppelbarkeit
to des Schwungrades 6 voll erhalten, so daß wie oben beschrieben, jederzeit Bremsenergie eingespeichert
werden kann.
Claims (8)
1. Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit instationärer Betriebsweise, insbesondere für Straßenfahrzeuge,
mit mindestens einer Kraftmaschine, einem als Schwungrad ausgeführten Energiehauptspeicher
und einem Ieistungsverzweigenden Umlaufrädergetriebe, über das die Abtriebswelle der Antriebsanordnung
einerseits mit dem Schwungrad und andererseits mit der Kraftmaschine gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (1) an das leisiungsverzweigende Umlaufrädergetriebe
(Leistungsverzweigungsgetriebe 4) über eine hydrostatische Wandlergruppe, bestehend
aus einer von der Kraftmaschine (1) angetriebenen, regelbaren Pumpe (2) und einer in beiden Richtungen
als Pumpe und Motor betreibbaren, um Um'aufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe
4) vorgesehenen Verdrängermaschine (3) angeschlossen ist, wobei die Verdrängermaschine (3)
an einen Pufferspeicher (Hochdruckbehälter 9) anschließbar ist, und daß die Kraftmaschine
außerdem über eine Schaltkupplung (Kupplung 7) unmittelbar mit der Abtriebswelle (10) der Antriebsanordnung
verbunden werden kann.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das leistungsverzweigende
Umlaufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe 4) und das Schwungrad (6) ein
Planetengetriebe (5) als Übersetzungsgetriebe geschaltet ist.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher
(Hochdruckbehälter 9) ein Blasenspeicher üblicher Bauart ist.
4. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der Pufferspeicher (Hochdruckbehälter 9) in Einzelspeicher unterteilt ist, von denen aus Hilfsaggregate
des Fahrzeugs bzw. der Kraftmaschine angetrieben werden.
5. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß durch Feststellbremsen im Planetengetriebe (Übersetzungsgetriebe 5) das Schwungrad (6)
von der Antriebsanordnung an- und abkoppelbar ist.
6. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leistungsverzweigende
Umlaufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe 4) eine Ausgleichssperre aufweist.
7. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraftmaschine (1) ein Elektromotor ist.
8. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
zwei Kraftmaschinen vorgesehen sind, wovon eine ein Verbrennungsmotor (Kraftmaschine 1), die
andere ein Elektromotor (15) ist.
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