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Die
Erfindung betrifft einen Antrieb mit einer Speichereinrichtung zur
Rückgewinnung
von Bremsenergie.
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Aus
der
AT 395 960 B ist
es bekannt einen hydrostatischen Motor im Schiebe- bzw. Bremsbetrieb
eines angetriebenen Fahrzeugs zu verwenden, um die frei werdende
kinetische Energie in Form von Druckenergie in einem Speicher zu
speichern. Bei einer anschließenden
Beschleunigung entlädt
sich der Druckspeicher über
den Hydromotor und trägt
so zum Antrieb des Fahrzeugs bei. Auf diese Weise lässt sich
die kinetische Energie zwischenspeichern und reduziert den Kraftstoffverbrauch
einer primären Antriebsmaschine.
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Das
in der
AT 395 960 B vorgeschlagene System
verwendet hierzu einen hydrostatischen Fahrantrieb, in dem eine
Hydropumpe mit dem Hydromotor gekoppelt ist. Der hydraulische Kreislauf
ist mit einem ersten Druckspeicher und einem zweiten Druckspeicher
verbunden. Einer der beiden Druckspeicher ist ein Hochdruckspeicher.
Das beschriebene System hat den Nachteil, dass die Anwendung auf solche
Fahrantriebe beschränkt
ist, welche zum Erzeugen des Abtriebsmoment einen hydraulischen Kreislauf
verwenden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Speicherung von kinetischer
Energie mittels eines Druckspeichers auch für mechanisch angetriebene Fahrzeuge
zu ermöglichen.
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Die
Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Antrieb mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
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Erfindungsgemäß umfasst
der Antrieb einen Antriebsmotor sowie ein damit verbundenes Getriebe.
Das Getriebe weist eine Getriebeausgangswelle und zumindest eine
Kopplungswelle auf. Zur Speicherung von kinetischer Energie während eines
Verzögerungsvorgangs
ist eine hydrostatische Kolbenmaschine vorgesehen, die über die Kopplungswelle mit
dem Antrieb gekoppelt ist. Die Kopplungswelle kann eine Nebenabtriebswelle
oder in das Getriebe integriert sein. Zudem ist ein Speicher vorgesehen, welcher
zur Speicherung der frei werdenden kinetischen Energie eingesetzt
wird.
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Durch
das Verbinden der hydrostatischen Kolbenmaschine mit dem Getriebe
ist im Schiebebetrieb ein Aufladen des Speichers möglich, da über das
Getriebe die hydrostatische Kolbenmaschine aufgrund der Massenträgheit des
Fahrzeugs angetrieben wird. Der Kraftfluss geht dabei von der Getriebeausgangswelle,
die in der Regel mit einem Hinterachsgetriebe verbunden ist, zu
der Kopplungswelle, welche mit der hydrostatischen Kolbenmaschine
verbunden ist. Durch die hydrostatische Kolbenmaschine wird Druckmittel
unter Druckerhöhung
in die Speichereinrichtung gefördert.
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Umgekehrt
kann bei einem anschließenden Beschleunigungsvorgang
der Druckspeicher über
die hydrostatische Kolbenmaschine entspannt werden, wodurch über die
Kopplungswelle ein Drehmoment, das durch die hydrostatische Kolbenmaschine
erzeugt wird, in das Getriebe eingeleitet wird. Das eingeleitete
Drehmoment steht somit zum Antrieb über die Getriebeausgangswelle
zur Verfügung.
Ferner ist es möglich,
beispielsweise während
eines Schaltvorgangs, in dem der Kraftfluss von dem Antriebsmotor zu
der Getriebeausgangswelle unterbrochen ist, zu überbrücken. Damit werden unerwünschte Zugkraftunterbrechungen
während
des Schaltens vermieden.
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In
den Unteransprüchen
sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebs ausgeführt.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, die hydrostatische Kolbenmaschine mittels einer
ersten Kupplung mit der Kopplungswelle zu verbinden. Eine solche abkuppelbare
Anbindung der hydrostatischen Kolbenmaschine an das Getriebe hat
den Vorteil, dass ein Schleppen der hydrostatischen Kolbenmaschine im
reinen Fahrbetrieb nicht erforderlich ist. Damit werden Planschverluste
in der hydrostatischen Kolbenmaschine vermieden. Beispielsweise
bei einer Konstantfahrt lässt
sich durch das Abkuppeln der Kraftstoffverbrauch des erfindungsgemäßen Antriebs weiter
reduzieren.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, den Antriebsmotor über eine Schaltkupplung mit
der Getriebeeingangswelle zu koppeln, so dass die Verbindung zwischen
dem Getriebeeingang und dem Antriebsmotor unterbrochen werden kann.
Damit wird auch die Verbindung zwischen der Kopplungswelle und dem
Antriebsmotor unterbrochen, so dass beim hydrostatischen Bremsen
frei werdende kinetischer Energie vollständig der Speichereinrichtung
zugeführt
wird. Eine Aufnahme der kinetischen Energie durch den meist als
Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmotor
wird vermieden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
bildet eine Getriebeeingangswelle des Getriebes die Kopplungswelle.
Ferner ist eine zweite Kupplung zum Trennen der Getriebeeingangswelle angeordnet.
Mittels der zweiten Kupplung ist es auch ohne Schaltkupplung möglich, den
Antriebsmotor von der Kopplungswelle abzukuppeln und somit verbesserte
Bedingung während
des Speicherns der frei werdenden kinetischen Energie zu schaffen.
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Die
zweite Kupplung ist vorzugsweise zwischen einem ersten Zahnradpaar
für die
höchste Übersetzungsstufe
und einem zweiten Zahnradpaar der zweithöchsten Übersetzungsstufe angeordnet. Wird
durch die Trägheit
des bewegten Fahrzeugs die hydrostatische Kolbenmaschine angetrieben,
so wird hierdurch eine geeignete Untersetzung erreicht, die es erlaubt
die hydrostatische Kolbenmaschine in einem wirtschaftlich vorteilhaften
Drehzahlbereich zu betreiben. Insbesondere werden auch für das Einkuppeln
der hydrostatischen Kolbenmaschine an der Kopplungswelle große Drehzahldifferenzen
vermieden. Eine Erhöhung
der Lebensdauer der Kupplung ist die Folge.
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Bevorzugt
ist das Getriebe als sogenanntes zweistufiges Getriebe ausgebildet,
welches eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle und
eine Zwischenwelle aufweist. Die Zwischenwelle ist dabei sowohl
mit der Kopplungswelle als auch mit der Getriebeausgangswelle über jeweils
eine Getriebestufe verbunden. Damit ist über diese beiden Getriebestufen
die Getriebeausgangswelle mechanisch mit der Kopplungswelle gekoppelt.
Der Antrieb mit dem zweistufigen Getriebe hat den Vorteil, dass
ein Abkuppeln des Antriebsmotors auch durch eine Leerlaufstellung
des Getriebes möglich
ist, bei dem keine Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und
der Zwischenwelle besteht.
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Alternativ
hierzu kann das Getriebe eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle sowie
eine Zwischenwelle aufweisen, wobei die Zwischenwelle die Kopplungswelle
bildet. Auch hier lässt sich
durch Einlegen eines Leerlaufs die Getriebeeingangswelle von der
Zwischenwelle abkuppeln, so dass eine unmittelbare Drehmomentübertragung
von der Getriebeausgangswelle auf die Zwischenwelle und somit die
Kopplungswelle erfolgt. Vorzugsweise ist die Zwischenwelle, die
die Kopplungswelle bildet, mit der Getriebeausgangswelle über zumindest
eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe wechselweise
verbindbar. Durch die Möglichkeit,
zwischen zwei übersetzungsverhältnissen
umzuschalten, lässt
sich eine weiter verbesserte Drehzahlanpassung während des Bremsvorgangs im
Hinblick auf den Wirkungsgrad der hydrostatischen Kolbenmaschine
erreichen.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Antriebs
sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebs;
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2 eine
vereinfachte Darstellung eines ersten Kraftflusses während der
Energierückgewinnung
mittels eines Getriebes einer ersten Bauform;
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3 eine
vereinfachte Darstellung eines Kraftflusses der Energierückgewinnung
mittels eines Getriebes einer zweiten Bauform und
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4 eine
vereinfachte Darstellung eines dritten Kraftflusses während der
Energierückgewinnung
mittels eines Getriebes einer dritten Bauform.
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Bevor
auf den Kraftfluss anhand dreier Beispiele von unterschiedlichen
Getriebevarianten eingegangen wird, soll zunächst das Grundprinzip anhand
der schematischen Darstellung der 1 erläutert werden.
In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Antrieb 1 dargestellt.
Der erfindungsgemäße Antrieb 1 umfasst
allgemein einen Antriebsmotor 2. Sofern es sich bei dem
erfindungsgemäßen Antrieb 1 beispielsweise
um den Fahrantrieb eines häufig
im Stop-and-Go-Betrieb bewegten Fahrzeugs handelt, ist der Antriebsmotor 2 in
der Regel als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt. Solche Fahrzeuge, bei
denen häufig
Anfahr- und Bremszyklen abwechselnd auftreten, können beispielsweise Müllsammelfahrzeuge,
Radlader im Baustellenbetrieb oder Lieferfahrzeuge sein. Durch den
Antriebsmotor 2 wird ein Getriebe 3 angetrieben,
welches mit einem Hinterachsantrieb 4 verbunden ist. Das
Getriebe 3 ist über eine
Getriebeausgangswelle 5 mit einem Hinterachsdifferential 7 verbunden.
Das Hinterachsdifferential 7 ist über eine erste Halbwelle 8 und
eine zweite Halbwelle 9 mit einem ersten angetriebenen
Rad 10 und einem zweiten angetriebenen Rad 11 verbunden.
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Zur
Rückgewinnung
der während
eines Bremsvorgangs frei werdenden kinetischen Energie ist eine
hydrostatische Kolbenmaschine 12 vorgesehen. Die hydrostatische
Kolbenmaschine 12 ist sowohl als Hydropumpe als auch als Hydromotor
einsetzbar. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist bevorzugt
in ihrem Förder-
bzw. Schluckvolumen einstellbar ausgeführt und zur Förderung
in zwei Richtungen vorgesehen. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist über eine
Kopplungswelle, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Nebenabtriebswelle 6 ist,
ebenfalls mit dem Getriebe 3 verbunden. Im Schiebebetrieb
des Fahrzeugs wird somit aufgrund der Massenträgheit ein Kraftfluss zwischen
dem Hinterachsantrieb 4 und der Nebenabtriebswelle 6 erzeugt,
durch den die hydrostatische Kolbenmaschine 12 angetrieben
wird.
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Während der
Verzögerung
eines Fahrzeugs wird von der hydrostatischen Kolbenmaschine 12, die
in diesem Fall als Pumpe wirkt, Druckmittel aus einem ersten Speicher 13 in
einen zweiten Speicher 14 gefördert. Dabei dient der erste
Speicher 13 als Druckmittelreservoir und ist als Tank bzw.
Niederdruckspeicher ausgebildet. Der zweite Speicher 14 ist
dagegen als Hochdruckspeicher ausgeführt. In dem zweiten Speicher 14 wird
somit durch das Fördern
von Druckmittel der Druck erhöht
und die kinetische Energie des Fahrzeugs in Form von Druckenergie
gespeichert. Der erste Speicher 13 ist über eine erste Speicherleitung 15 mit
einem Anschluss der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 verbunden.
Der zweite Speicher 14 ist über eine zweite Speicherleitung 16 mit
einem zweiten Anschluss der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 verbunden.
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Vorzugsweise
ist in der zweiten Speicheleitung 16 ein Sperrventil 17 angeordnet.
Mit Hilfe des Sperrventils 17 kann der Durchfluss zwischen
dem zweiten Speicher 14 und der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 unterbrochen
werden. Damit wird ein verlustfreies Speichern von Druckenergie
in dem zweiten Speicher 14 ermöglicht, wenn beispielsweise während einer
längeren
Verbindungsfahrt eine Entnahme von gespeicherter Druckenergie nicht
erforderlich ist.
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Wird
bei gefüllten
zweiten Speicher 14 das Fahrzeug anschließend wieder
beschleunigt, so wirkt die hydrostatische Kolbenmaschine 12 als
Hydromotor. Das unter Druck stehende Druckmittel des zweiten Speichers 14 wird über die
hydrostatische Kolbenmaschine 12 entspannt und strömt in den
ersten Speicher 13. Die beiden Speicher 13, 14 bilden
somit gemeinsam mit der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 eine
hydraulische Wiege. Beim Entspannen des Druckmittels aus dem zweiten
Speicher 14 wird durch die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ein Drehmoment
erzeugt, welches über
die Nebenabtriebswelle 6 dem Getriebe 3 zugeführt wird.
Das dem Getriebe 3 zugeführte Drehmoment kann entweder
ergänzend
zu dem Drehmoment des Antriebsmotors 2 zur Beschleunigung
des Fahrzeugs eingesetzt werden oder aber zum überbrücken der Schaltpause, während beispielsweise
der Antriebsmotor 2 von dem Getriebe 3 durch eine
Schaltkupplung abgetrennt ist.
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Um
während
des Bremsvorgangs bzw. der Rückgewinnung
der gespeicherten Energie das erzeugte Drehmoment bzw. die erzeugte
Bremskraft einstellen zu können,
ist die hydrostatische Kolbenmaschine 12 einstellbar ausgeführt. Zur
Verstellung der Förder-
bzw. Schluckmenge der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 ist
eine Verstellvorrichtung 18 vorgesehen. Verstellvorrichtung 18 umfasst
einen Hydraulikzylinder, in dem ein Stellkolben 19 angeordnet
ist. Der Stellkolben 19 unterteilt den Hydraulikzylinder
in eine erste Stelldruckkammer 20 und eine zweite Stelldruckkammer 21.
In den Stelldruckkammern 20, 21 ist mittels eines
Regelventils 23 ein geeignetes Druckverhältnis einstellbar.
Aufgrund des sich einstellenden Stelldrucks in der ersten Stelldruckkammer 20 und
der zweiten Stelldruckkammer 21 wird auf den Stellkolben 19 eine
resultierende Kraft in axialer Richtung ausgeübt, durch die der Stellkolben 19 verschoben
wird. Die Stellbewegung des Stellkolbens 19 wird über ein
Gestänge 22 auf
einen Verstellmechanismus der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 übertragen.
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Das
Regelventil 23 ist über
eine erste Stelldruckleitung 24 und eine zweite Stelldruckleitung 25 mit
dem ersten Stelldruckraum 20 bzw. dem zweiten Stelldruckraum 21 verbunden.
In einer ersten Position wird durch das Regelventil 23 eine
durchströmbare
Verbindung zwischen einer Druckleitung 26, in der ein beispielsweise
durch eine Speisepumpe erzeugter Druck herrscht, und der zweiten
Stelldruckleitung 25 erzeugt. Gleichzeitig wird die erste
Stelldruckleitung 24 über
eine Entspannungsleitung 27 mit einem Tankvolumen 28 verbunden.
In dieser ersten Position des Regelventils 23, die der
Ruheposition des Regelventils 23 entspricht, wird das Regelventil 23 durch eine
Druckfeder 29 gehalten. In entgegengesetzter Richtung kann
das Regelventil 23 durch einen Aktuator gebracht werden,
der im dargestellten Ausführungsbeispiel
durch ein Proportionalmagnet 30 gebildet wird.
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Zur
Ansteuerung des Proportionalmagneten 30 ist ein Steuergerät 31 vorgesehen.
Das Steuergerät 31 wirkt
vorzugsweise auch mit einer Einspritzpumpe 32 des Antriebsmotors 2 zusammen.
Die Ansteuerung des Regelventils 23 sowie der Einspritzpumpe 32 wird
durch das Steuergerät 31 in
Abhängigkeit
beispielsweise von Signalen eines Fahrpedals und eines Bremspedals
durchgeführt,
die dem Steuergerät 31 über eine
Signalleitung 35 zugeführt werden.
Das Steuergerät 31 ist
mit dem Proportionalmagneten 30 über eine erste Steuerleitung 33 und mit
der Einspritzpumpe 32 über
eine zweite Steuerleitung 34 verbunden.
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Durch
die entsprechende Ansteuerung des Proportionalmagneten 30 sowie
der Einspritzpumpe 32 ist es nicht nur möglich, Bremsenergie
zu speichern und anschließend
durch Erzeugen eines zusätzlichen
Drehmoments an der Nebenabtriebswelle 6 durch die hydrostatische
Kolbenmaschine 12 zurückzuführen, sondern
es ist auch eine zugkraftunterbrechungsfreie Beschleunigung des
Fahrzeugs möglich,
obwohl in dem mechanischen Getriebe 3 ein Gangwechsel durchgeführt wird.
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Die
möglichen
Kraftflüsse
innerhalb des Getriebes 3 werden nachfolgend noch unter
Bezugnahme auf die 2 bis 4 näher erläutert.
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In
der 1 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel unter Verwendung
eines ersten Speicher 13 und eines zweiten Speicher 14 dargestellt.
Ebenso ist es jedoch auch möglich
lediglich einen Hochdruckspeicher vorzusehen. Die Verwendung des
ersten Speichers als Niederdruckspeicher hat den Vorteil, dass auf
der Saugseite der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 stets
ein definierter Eingangsdruck vorliegt.
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In
nicht dargestellter Weise kann beispielsweise auch das Sperrventil 17 elektromagnetisch
angesteuert werden. Hierzu ist vorzugsweise auch ein Steuersignal
durch das Steuergerät 31 vorgebbar, welches
z.B. bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit, die in erster
Linie zu einer Verbindungsfahrt gewählt wird, das Sperrventil 17 ansteuert und
somit eine Unterbrechung der zweiten Speicherleitung 16 bewirkt.
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In
der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Getriebes 3 in
stark vereinfachter Weise dargestellt. Das Getriebe 3 ist
als einstufiges Getriebe ausgebildet, so dass lediglich zwei Getriebewellen in
dem Getriebe 3 angeordnet sind.
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Das
Getriebe 3 umfasst eine Getriebeeingangswelle 37 sowie
eine Getriebeaungangswelle 5. Mit der Getriebeeingangswelle 37 ist über eine
erste Kupplung 38 eine Triebwelle 39 der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 verbindbar.
Während
die hydrostatische Kolbenmaschine 12 über ihre Triebwelle 39 und
die erste Kupplung 38 mit der Getriebeeingangswelle 37 verbunden
ist, die in dem ersten Ausführungsbeispiel
die Nebenabtriebswelle 6 bildet, ist mit dem in der 2 links
dargestellten Wellenende der Getriebeeingangswelle 37 der
Antriebsmotor 2 verbunden. Um eine Unterbrechung der Verbindung
zwischen dem Antriebsmotor 2 und der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 erzeugen
zu können,
ist eine zweite Kupplung 40 vorgesehen, die das mit dem
Antriebsmotor 2 verbundene Ende der Getriebeeingangswelle 37 von
dem mit der Triebwelle 39 verbindbaren Ende der Getriebeeingangswelle 37 trennt.
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Die
Getriebeeingangswelle 37 wirkt über insgesamt drei Zahnradpaare 41, 42 und 43 mit
der Getriebeausgangswelle 5 zusammen, die jedoch eine Getriebestufe
bilden. Dabei handelt es sich um Festrad-Losrad-Paarungen, bei denen
jeweils zwischen einem Losrad und der Getriebeeingangswelle 37 bzw.
der Getriebeausgangswelle 5 eine drehfeste Verbindung durch
eine Schaltmuffe erzeugt wird. Zum Erzielen einer geringen Fahrgeschwindigkeit
ist das erste Zahnradpaar 41 vorgesehen. Wenn eine höhere Fahrgeschwindigkeit
mit der ersten Zahnradpaarung 41 erreicht ist, wird die
Schaltmuffe so verschoben, dass sich das Losrad der Zahnräder des ersten
Zahnradpaars 41 frei drehen kann und gleichzeitig beide
Zahnräder
der zweiten Zahnradstufe 42 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 37 bzw.
der Getriebeausgangswelle 5 verbunden sind. Dementsprechend
wird die drehfeste Verbindung des Losrads der zweiten Zahnradpaarung 42 getrennt
und das Losrad des dritten Zahnradpaars 43 zum Einlegen
des höchsten
Gangs mit der Getriebeeingangswelle 37 bzw. der Getriebeausgangswelle 5 verbunden.
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In
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist
die zweite Kupplung 40 zwischen dem zweiten Zahnradpaar 42 und
dem dritten Zahnradpaar 43 angeordnet. Gerät das Fahrzeug
in den Schiebebetrieb, so wird bei einer nicht trennbaren Verbindung
des Antriebsmotors 2 mit dem antriebsmotorseitigen Ende
der Getriebeeingangswelle 37 die zweite Kupplung 40 geöffnet, so
dass der Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor 2 und der
hydrostatischen Kolbenmaschine 12 unterbrochen ist. Aufgrund
der Massenträgheit
des Fahrzeugs wird an den Antriebsrädern 10, 11 ein
Antriebsmoment erzeugt, welches über
die Getriebeausgangswelle 5 und das dritte Zahnradpaar 43 auf
die Getriebeeingangswelle 37 an ihrem kolbenmaschinenseitigen
Wellenende übertragen
wird. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 wird somit im
Schiebebetrieb über
die Getriebeausgangswelle 5 und die die Nebenabtriebswelle 6 bildende
Getriebeeingangswelle 37 angetrieben. Dies ist in der 2 schematisch
durch die Pfeile angedeutet. Hierzu ist die erste Kupplung 38 geschlossen. Während einer
anschließenden
Beschleunigung wird aufgrund des Drucks in dem zweiten Speicher 14 durch
die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ein Drehmoment übertragen,
welches durch die Triebwelle 39 und die geschlossenen Kupplung 38 auf
das kolbenmaschinenseitige Ende der Getriebeeingangswelle 37 übertragen
wird. Durch die im Eingriff befindlichen Zahnräder des dritten Zahnradpaars 43 wird
das von der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 erzeugte
Drehmoment zur Hinterachse 4 weitergeleitet. Während der
Beschleunigung kann dabei auch die zweite Kupplung 40 geschlossen
sein und es kann zusätzlich
ein Antriebsmoment durch den Antriebsmotor 2 erzeugt werden.
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Die
zweite Kupplung 40 ist entbehrlich, wenn auf der Eingangsseite
des Getriebes 3 eine Schaltkupplung vorgesehen ist, mit
der beispielsweise während
eines Schaltvorgangs der Antriebsmotor 2 vollständig von
der Getriebeeingangswelle 37 abgekuppelt werden kann. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
der 2 bildet die Getriebeeingangswelle 37 gleichzeitig
die Nebenabtriebswelle 6.
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Im
Unterschied dazu ist das Getriebe 3', wie es in der 3 schematisch
dargestellt ist, als zweistufiges Getriebe ausgeführt. Die
Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 37' und der Getriebeausgangswelle 5 erfolgt
dabei über
eine Zwischenwelle 45. Wie schon bei dem Ausführungsbeispiel
der 2 ist ein erstes, ein zweites und ein drittes
Zahnradpaar 41', 42' und 43' vorgesehen,
um verschiedene Übersetzungsstufen
zum Reduzieren der Eingangsdrehzahl der Getriebeeingangswelle 37 auswählen zu
können.
Zusätzlich
ist ein weiteres Zahnrad 46 vorgesehen, über welches
die Nebenabtriebswelle 6 bzw. in der vereinfachten Darstellung
die erste Kupplung 38 mit dem dritten Zahnradpaar 43' verbunden ist.
Das zusätzliche
Zahnrad 46 ist über
die erste Kupplung 38 mit der Triebwelle 39 verbindbar. Die
Zahnradpaare 41', 42' und 43' wiederum jeweils über ein
Losrad, das mit der Getriebeeingangswelle 37, der Zwischenwelle 45 bzw.
der Getriebeausgangswelle 5 beispielsweise durch eine Schaltmuffe drehfest
verbindbar ist.
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Während kinetische
Energie durch Antreiben der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 im
Schiebe- oder Bremsbetrieb gespeichert wird, ist die Trennung zwischen
der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 und dem Antriebsmotor 2 daher
durch entsprechendes Ausrücken
der Schaltmuffe möglich.
Bezüglich der
Getriebeeingangswelle 37 befindet sich das Getriebe 3 dann
im Leerlauf.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
ist in der 4 dargestellt. Wie schon das
Ausführungsbeispiel
der 3 ist das Getriebe 3'' der 4 als zweistufiges
Getriebe ausgeführt
und umfasst daher neben der Getriebeeingangswelle 37' und der Getriebeausgangswelle 5 eine
Zwischenwelle 45'.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel
der 3 bildet in diesem Fall die Zwischenwelle 45' auch die Nebenabtriebswelle 6.
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Die
hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist wie schon bei dem
Ausführungsbeispiel
der 3 über
eine erste Kupplung 38 zuschaltbar. Über die erste Kupplung 38 wird
die Nebenabtriebswelle 6 mit der Triebwelle 39 drehfest
verbunden. Zwischen der Zwischenwelle 45 und der Getriebeausgangswelle 5 erfolgt
die Kraftübertragung über das
dritte Zahnradpaar 43' oder
ein viertes Zahnradpaar 44. Die beiden Zahnradpaare 43' und 44 verfügen jeweils
wiederum über
ein Losrad, so dass wechselweise zwischen dem Übersetzungsverhältnis des
dritten Zahnradpaars 43' und
dem Übersetzungsverhältnis des
vierten Zahnradpaars 44 umgeschaltet werden kann. Während der
Speicherung von kinetischer Energie befinden sich dagegen die Schaltmuffen
der Zahnradpaare 41' und 42' in ihrer Leerlaufposition.
Durch entsprechendes Umschalten zwischen den Übersetzungsverhältnissen
des dritten Zahnradpaars 43' und des
vierten Zahnradpaares 44 lässt sich die Drehzahl der Nebenabtriebswelle 6 so
anpassen, dass die hydrostatische Kolbenmaschine 12 in
einem optimierten Wirkungsgradbereich arbeitet. Das bedeutet, dass
beispielsweise bei höherer
Fahrgeschwindigkeit die dritte Zahnradstufe 43' zur Kraftübertragung verwendet
wird. Wird das Fahrzeug dagegen langsamer und fällt somit die Drehzahl der
hydrostatischen Kolbenmaschine 12 ab, so wird durch Verschieben der
Schaltmuffe auf das vierte Zahnradpaar 44 umgeschaltet,
so dass nunmehr die hydrostatische Kolbenmaschine 12 wieder
in einem höheren
Drehzahlbereich arbeitet. Damit lässt sich die Effizienz der
Energierückgewinnung
weiter steigern.
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Das
in den Ausführungsbeispielen
vereinfacht dargestellte Schaltgetriebe kann beispielsweise ein
synchronisiertes Getriebe, ein Lastschaltgetriebe oder ein Klauenkupplungsgetriebe
sein. Bei der Nebenabtriebswelle 6 kann es sich entweder
um eine ohnehin vorhandene Nebenabtriebswelle eines eingesetzten
Getriebes handeln, oder aber es kann eine zusätzliche Nebenabtriebswelle
als Ergänzung
zu weiteren Nebenabtriebswellen vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Lösung hat
insbesondere den Vorteil, dass bestehende Fahrantriebe, bei denen das
Getriebe mit einer Nebenabtriebswelle ausgerüstet ist für den regenerativen Bremsbetrieb
nachgerüstet
werden können.
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In
den dargestellten und ausführlich
beschriebenen Ausführungsbeispielen
ist die Kopplungswelle als Nebenabtriebswelle 6 ausgeführt. Ein höherer Grad
der Integration wird dagegen erreicht, wenn innerhalb des Getriebes
auch die hydrostatische Kolbenmaschine angeordnet wird. In diesem Fall
ist die Kopplungswelle unmittelbar mit der Pumpenwelle der hydrostatischen
Kolbenmaschine verbunden oder durch diese gebildet.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr
lassen sich die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch in abgewandelter
Form miteinander kombinieren.