DE3501608C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutzlast- oder Schlepp
fahrzeug, mit einem ersten Verbrennungsmotor und ein dadurch angetriebenes
hydraulisches Getriebe enthaltenden Antriebsstrang sowie mit einem wahlweise
anschaltbaren, von einer vom Verbrennungsmotor über einen Generator auf
ladbaren Batterie antreibbaren Elektromotor.
Das hydraulische Getriebe besteht dabei aus einer Verstellpumpe und einem
Ölmotor. Die Verstellpumpe und, falls erforderlich, der Ölmotor können
hierbei automatisch und druckabhängig geregelt werden.
Dieselelektrische Antriebe sind z. B. aus der GB-PS 11 29 709 bekannt.
Auch mit anderen Verbrennungsmotoren angetriebene Fahrzeuge dieser
Art sind aus der US-PS 34 93 068 und der US-PS 18 31 071 bekannt.
Bei modernen Nutzlastfahrzeugen dieser Art besteht oft die Aufgabe, zur
Vermeidung von Umweltbelastungen, sei es innerhalb von Ortschaften,
sei es in geschlossenen Fabrik- oder Werkhallen oder in Wartungs
hallen für Flugzeuge eine abgaslose Antriebsart zur Verfügung zu haben,
so daß man z. B. im Freien mit Dieselmotor, Batterie und Elektromotor und
in der Halle nur mit Batterie und Elektromotor fährt. Außerdem kann man
dann im Freien bei laufendem Dieselmotor die für den Elektromotor benötigte
Batterie aufladen. Ein typisches Beispiel für diese Antriebsart zeigt das
DE-GM 81 37 429. Dabei muß die gesamte Anlage für die maximal benötigte
Antriebsleistung ausgelegt werden, d. h. nicht nur der Dieselmotor, sondern
auch die Batterie und der Elektromotor.
Auch der Antrieb mit Elektromtor läßt sich über die Impulssteuerung
sehr feinfühlig regeln. Vor- und Rückwärtsfahren erreicht man lediglich
durch Umpolen des Elektromotors.
Weiterhin ist aus VDI-Z 117 (1975) Nr. 6 März (II) ein Hybridantrieb mit
Verbrennungskraftmaschine, einem über eine lösbare Kupplung antreibbaren
hydrostatischen Getriebe und einer wahlweise als Generator zum Aufladen
einer Batterie oder als durch diese Batterie angetriebener Elektromotor arbei
tende elektrische Nebenschlußmaschine bekanntgeworden. Mit diesem Antrieb
kann man ebenfalls in der Halle mit Elektromotor und im Freien mit Dieselan
trieb fahren.
Diese Anordnung weist eine Reihe von Nachteilen auf, die sich vor allem
aus der Verwendung einer Gleichstrom-Elektromaschine als Motor und als
Generator ergibt.
Damit ist eine optimale Auslegung des Antriebsstranges einerseits für den Antrieb
und andererseits für die Aufladung der Batterie nicht möglich. Zur Umschaltung
der beiden Antriebe ist eine lösbare Kupplung zwischen dem Motor und dem
hydrostatischen Getriebe bzw. der Elektromaschine erforderlich.
Da aber mit solchen Nutzfahrzeugen, wie sie vor allem auf Flughäfen verwendet
werden, im Freien Geschwindigkeiten bis zu 30 km/h oder mehr gefahren werden,
wofür dann die volle Arbeitsleistung benötigt wird, sind für die Halle oder ein
Werksgelände solche Geschwindigkeiten viel zu hoch. Allgemein gilt, daß dort
nicht schneller als 8 bis 10 km/h gefahren werden darf.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, einen Hybridan
trieb dieser Art zu schaffen, der sich für alle verschiedenen Betriebsverhält
nisse, nämlich Langsamfahrt in der Halle, schnellere Fahrt im Freien und
auch im Leerlauf ausreichende Aufladung der Batterie sowie auch für den
Transport überschwerer Lasten eignet, dabei auf besonders große, für die
maximal mögliche Last ausgelegte und nicht serienmäßige kostspielige
Antriebsaggregate verzichten kann.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß parallel zu diesem
Antriebsstrang an dessen Druckleitungen ein elektrohydraulischer Neben
antriebsstrang angeschlossen ist, der aus einer hydrostatischen Pumpe, dem
die Pumpe antreibenden Elektromotor und der diesen Elektromotor speisen
den Batterie besteht.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind den weiteren Ansprüchen
zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
Das Antriebsaggregat besteht zunächst aus einem Hauptantriebsstrang 1,
bestehend aus einem Verbrennungsmotor 2, vorzugsweise ein Dieselmotor,
dessen Drehzahl in üblicher Weise variabel ist. Von diesem Dieselmotor
wird eine hydrostatische Verstellpumpe 3 angetrieben. Diese Verstellpumpe
kann entweder unmittelbar an den Verbrennungsmotor oder Dieselmotor
angeflanscht sein oder aber über ein Getriebe angetrieben werden. Von
dieser hydrostatischen Verstellpumpe 3 gehen dann zwei besonders hervor
gehobene Druckleitungen 4 aus, die nach einem Hydraulikölmotor 5 führen,
der zum Antrieb einer Antriebsachse 6 dient. Hierbei wird die Hinterachse
angetrieben.
Dies ist eine an sich völlig normale übliche Anordnung, bei der die gesam
te Antriebsleistung immer auf den maximalen Leistungsbedarf ausgelegt sein
muß, unabhängig davon, ob diese Leistung immer und in jedem Fall be
nötigt wird.
Gemäß der Erfindung ist nun parallel zu diesem Hauptantriebsstrang 1 ein
Nebenantriebsstrang 7 vorgesehen, der über T-Glieder und über zwei beson
ders hervorgehobene Druckleitungen 8 an die Druckleitungen 4 angeschlossen
ist. Irgendwelche Umlenkventile oder Abzweigventile sind hierbei nicht er
forderlich.
Diese Druckleitungen 8 führen zu einer hydrostatischen Konstantpumpe 8, die
auch im Bedarfsfall für eine noch weitere Regelung eine hydrostatische Verstell
pumpe sein kann. Diese hydrostatische Pumpe 9 wird durch einen Elek
tromotor 10, vorzugsweise ein Reihenschluß-Gleichstrommotor, ange
trieben, der aus einer Batterie 11 gespeist wird. Zwischen Elektromotor
10 und Batterie 11 ist eine Impulssteuerung 12 vorgesehen, deren Zweck
noch näher erläutert wird. Ferner ist ein Generator 13 vorgesehen, der
antriebsmäßig mit dem Verbrennungsmotor 2 gekuppelt ist. Dieser Gene
rator 13 liefert Strom über einen Batterieregler 14 zum Aufladen der
Batterie. Zum Betrieb der Anlage ist ein elektrischer Fahrgeber 15 rein
schematisch angedeutet, der mit dem Gaspedal 16 mechanisch gekuppelt
ist. Mit Hilfe des Gaspedals 16 wird die Einspritzpumpe 17 des Dieselmo
tors zur Drehzahlregelung betätigt.
Da erfahrungsgemäß das Verhältnis von einer Fahrt in der Halle zur Fahrt
im Freien etwa 1 : 5 beträgt, und in der Halle nur eine geringe Geschwin
digkeit von etwa 8 bis 10 km/h zugelassen werden kann, ist diese neue An
triebsart allen bisher bekannten Antriebssystemen überlegen. Der Antrieb
während der Fahrt im Freien erfolgt in üblicher Weise über den Verbrennungs
motor 4 mit angeflanschter hydrostatischer Verstellpumpe und dem an der Hin
terachse 6 angeflanschten Ölmotor 5. In den Druckleitungen 4 des Hochdruck
kreislaufs ist über T-Verzweigungen die hydrostatische Pumpe 9 angeschlos
sen, die durch den Reihenschluß-Gleichstrommotor angetrieben wird.
Dieses elektrisch angetriebene hydrostatische Aggregat kann nunmehr für
die geringere Fahrgeschwindigkeit entsprechend klein ausgelegt werden,
so daß die Fahrgeschwindigkeit, die ölmengenabhängig ist, in Verbindung
mit dem bereits vorhandenen Ölmotor 5 nur 10 km/h beträgt. Desgleichen
kann auch die Batterie kleiner sein.
Da aber die Zugkraft des Fahrzeuges rein druckabhängig ist und die we
sentlich kleinere hydrostatische Pumpe 9 bei entsprechend geringerer
Menge den gleichen Druck liefert wie die große Pumpe, ist die Anfahr
zugkraft in beiden Betriebsarten gleich. Der Reihenschluß-Gleichstrom
motor wird über eine bei diesen Fahrzeugen übliche Impulssteuerung in
seiner Drehzahl geregelt. Außerem wird der Verstellwinkel der hydro
statischen Verstellpumpe hochdruckabhängig automatisch geregelt. Da
die mit stabilisiertem Schieber arbeitenden hydrostatischen Verstellpum
pen in der Nullstellung absolut dicht schließen, können zusätzliche
Umschaltventile entfallen.
Während der Fahrt im Freien wird also der normale Antrieb über Diesel
motor, hydrostatische Verstellpumpe und Ölmotor verwendet, während
gleichzeitig der Generator über den elektronischen Batterieregler die
Batterie speist, die beispielsweise bei einer Batteriespannung von 80
Volt eine Kapazität von 200 Ah aufweist.
Bei der Fahrt in einer Halle wird der Verbrennungsmotor 2 abgeschaltet
und die hydrostatische Verstellpumpe 3 auf Null gestellt. Damit wird
über die Impulssteuerung 12 gleichzeitig die wesentlich kleinere hydro
statische Pumpe 9 eingeschaltet, die dann über das normale Gaspedal
und den elektrischen Fahrgeber 15 durch den Elektromotor 10 über die
Impulssteuerung 12 mit Batteriestrom stufenlos angetrieben wird.
Die Umschaltung von einer auf die andere Antriebsart kann sogar wäh
rend der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung erfolgen.
Außerdem ist es möglich, beide Antriebsstränge gleichzeitig einzuschal
ten, was eine Geschwindigkeitserhöhung entsprechend der von beiden
Aggregaten geförderten Ölmenge zur Folge hätte.
Durch die Erfindung ergeben sich dabei zusammengefaßt folgende Vorteile:
Bei einem Betrieb mit Dieselmotor werden Fahrleistungen wie bei einem
rein hydrostatisch angetriebenen Fahrzeug ohne Umweg über Generator
stromerzeugung, Batterie und Elektromotor erreicht. Da jedoch der Haupt
antriebsstrang mit Dieselmotor und der Nebenantriebsstrang mit Elektromo
tor tatsächlich vollständig voneinander getrennt sind, ergibt sich eine hohe
Betriebssicherheit, da dieses Fahrzeug zwei voneinander unabhängige An
triebssysteme aufweist.
Auch bei Elektrobetrieb erhält man die gleich hohe Anfahrzugkraft wie bei
Dieselbetrieb, nur bei niedrigerer Geschwindigkeit. Da der elektrische
Antrieb nur für den Hallenbetrieb ausgelegt werden muß, können relativ
kleine und damit preiswertere elektrische Bauteile aus vorhandenen Serien
verwendet werden. Entsprechend kleiner kann auch die Fahrbatterie ausge
legt werden, ohne daß eine sich auf die Lebensdauer auswirkende Beein
trächtigung zu erwarten ist.
Sollte es in einzelnen Fällen erforderlich sein, ein Fahrzeug zu bauen,
mit dem in der Halle höhere Geschwindigkeiten gefahren werden können,
so ist es konstruktiv ohne weiteres möglich, durch Einsatz einer größeren
hydrostastischen Pumpe 9 und durch einen größeren Elektromotor 10 dieses
Ziel zu erreichen, ohne daß die gesamte Fahrzeugkonstruktion geändert
werden müßte.
Von besonderem Vorteil ist es, daß man bei dieser neuen Antriebsart bei
der Anordnung von Motor, hydrostatischer Pumpe und Elektromotor in der
Anordnung völlig frei ist. Dadurch ergeben sich sehr große Vorteile bei der
räumlichen Anordnung der einzelnen Aggregate und somit Möglichkeiten
für eine äußerst platzsparende Bauweise.
Claims (5)
1. Fahrzeug, insbesondere Nutzlastfahrzeug oder Schleppfahrzeug, mit
einem einen Verbrennungsmotor (2) und ein dadurch angetriebenes
hydraulisches Getriebe (3, 5) enthaltenden Antriebsstrang (1), sowie
mit einem wahlweise anschaltbaren, von einer vom Verbrennungs
motor (2) über einen Generator (13) aufladbaren Batterie (11) antreib
baren Elektromotor (10), dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu
diesem Antriebsstrang (1) an dessen Druckleitungen (4) ein elektro
hydraulischer Nebenantriebsstrang (7) angeschlossen ist, der aus
einer hydraulischen Pumpe (9), dem die Pumpe antreibenden Elek
tromotor (10) und der diesen Elektromotor speisenden Batterie (11) besteht.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen
Batterie (11) und Elektromotor (9) eine durch einen elektrischen
Fahrgeber (15) umsteuerbare Impulssteuerung (12) vorgesehen ist,
durch die der Elektromotor (10) ein- und ausschaltbar und umsteuer
bar ist.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß
der Hauptantriebsstrang (1) für die volle Leistung des Fahrzeuges,
der elektrohydraulische Nebenantriebsstrang (7) vorzugsweise nur
für eine geringere Antriebsleistung ausgelegt ist.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Antriebsstränge (1, 7) jeweils für sich alleine betätig
bar sind.
5. Fahrzeug nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden Antriebsstränge (1, 7) gemeinsam betätigbar sind.
Priority Applications (1)
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DE19853501608 DE3501608A1 (de) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | Fahrzeug, insbesondere nutzlastfahrzeug mit diesel-hydraulischem antriebsstrang |
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Publications (2)
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DE3501608C2 true DE3501608C2 (de) | 1989-11-30 |
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ID=6260171
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
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DE (1) | DE3501608A1 (de) |
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Publication number | Publication date |
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DE3501608A1 (de) | 1986-07-24 |
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