DE102007012130A1

DE102007012130A1 - Fahrzeug mit Hydraulikeinrichtung

Info

Publication number: DE102007012130A1
Application number: DE102007012130A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Hänßler; Hans-Christian Prof. Dr. Pflug; Sven Dipl.-Ing. Rauscher (Fh)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-03-14
Filing date: 2007-03-14
Publication date: 2007-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Hydraulikeinrichtung (6) zum Betrieb von Hydraulikverbrauchern (13) und mit einem Antriebsstrang (1), der ein Triebwerk (2) mit einem Hauptabtrieb und einem Nebenabtrieb, ein an den Hauptabtrieb des Triebwerks (2) angeschlossenes Fahrzeuggetriebe (3), eine an das Fahrzeuggetriebe (3) angeschlossene Übertragungseinrichtung (4) und eine an die Übertragungseinrichtung (4) angeschlossene Antriebsachse (5) umfasst, wobei vom Triebwerk (2) bereitgestellte Energie die Verrichtung von Arbeit an der Antriebsachse (5) ermöglicht, und wobei die einzige Hydraulikeinrichtung (6) zusätzlich zum Betrieb der Hydraulikverbraucher (13) wahlweise mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks (2) oder der Antriebsachse (5) in Wirkverbindung bringbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug mit einer Hydraulikeinrichtung zum Betrieb von Hydraulikverbrauchern und mit einem Antriebsstrang, der ein Triebwerk mit einem Hauptabtrieb und einem Nebenabtrieb, ein an den Hauptabtrieb des Triebwerks angeschlossenes Fahrzeuggetriebe, eine an das Fahrzeuggetriebe angeschlossene Übertragungseinrichtung und eine an die Übertragungseinrichtung angeschlossene Antriebsachse umfasst, wobei vom Triebwerk bereitgestellte Energie die Verrichtung von Arbeit an der Antriebsachse ermöglicht.
Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge wie Busse oder Lastkraftwagen, verfügen oftmals über zumindest eine Hydraulikeinrichtung zur Versorgung von Hydraulikverbrauchern. Ein derartiger Hydraulikverbraucher ist beispielsweise der Aufbau eines Müllfahrzeugs, der der Entleerung von Müllbehältern dient, die an eine Hebeeinrichtung gehängt, angehoben und in den auf dem Müllfahrzeug angeordneten Container entleert werden. Die Hebeeinrichtung weist Hydraulikzylinder auf, die den Hebe- und Kippvorgang bewirken und die daher mit druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit zu versorgen sind. Zur Bereitstellung der druckbeaufschlagten Hydraulikflüssigkeit umfasst die Hydraulikeinrichtung üblicherweise einen Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit, eine Hydraulikpumpe zur Befüllung eines Hochdruckspeichers sowie einen Hochdruckspeicher zur Speicherung druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit. Zum Antreiben der Hydraulikpumpe ist diese üblicherweise bedarfsweise oder ständig mit einem Nebenabtrieb des Triebwerks verbunden, da an den Hauptabtrieb des Triebwerks im Allgemeinen das Fahrzeuggetriebe angeschlossen ist, das die vom Triebwerk bereitgestellte Energie über eine Übertragungseinrichtung, beispielsweise eine Gelenkwelle, an die Antriebsachse weiterleitet, wo die zum Antrieb des Fahrzeugs notwendige Arbeit verrichtet wird. Die druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit wird bedarfsweise aus dem Hochdruckspeicher entnommen, um den oder die Hydraulikverbraucher anzutreiben.
Darüber hinaus ist üblicherweise eine weitere Hydraulikeinrichtung beispielsweise zur Unterstützung von häufigen Anfahr- und/oder Bremsvorgängen des Fahrzeugs vorgesehen, welche zu diesem Zweck zuerst die bei Bremsvorgängen von der Antriebsachse zurückgewinnbare Energie zur Druckbeaufschlagung der Hydraulikflüssigkeit nutzt und anschließend diese zwischengespeicherte Energie bei Anfahr- oder Beschleunigungsvorgängen wieder an die Antriebsachse abgibt.
Bei einem Fahrzeug, das sowohl eine erste Hydraulikeinrichtung zur Versorgung von Hydraulikverbrauchern als auch eine zweite Hydraulikeinrichtung zur Unterstützung von Anfahr- und Beschleunigungsvorgängen aufweist, ergibt sich jedoch ein hoher Aufwand an Komponenten zur Realisierung der parallel vorhandenen Systeme dadurch, dass einige der benötigten Baugruppen doppelt oder mehrfach vorhanden sind. Hierdurch ergeben sich neben einem hohen Aufwand im Aufbau des Fahrzeugs und hohen Herstellungskosten auch Gewichtsnachteile, die zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs beitragen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Fahrzeug mit einem vereinfachten Hydrauliksystem anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Fahrzeug mit einer Hydraulikeinrichtung zum Betrieb von Hydraulikverbrauchern und mit einem Antriebsstrang, der ein Triebwerk mit einem Hauptabtrieb und einem Nebenabtrieb, ein an den Hauptabtrieb des Triebwerks angeschlossenes Fahrzeuggetriebe, eine an das Fahrzeuggetriebe angeschlossene Übertragungseinrichtung und eine an die Übertragungseinrichtung angeschlossene Antriebsachse umfasst, wobei vom Triebwerk bereitgestellte Energie die Verrichtung von Arbeit an der Antriebsachse ermöglicht, wobei die zum Betrieb der Hydraulikverbraucher vorgesehene Hydraulikeinrichtung zusätzlich wahlweise mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks oder mit der Antriebsachse in Wirkverbindung bringbar ist.
Durch eine derartige Anordnung und zusätzlich wahlweise Verbindbarkeit einer einzigen Hydraulikeinrichtung mit dem Triebwerk oder der Antriebsachse des Fahrzeugs können mit nur einer Hydraulikeinrichtung mehrere Funktionen wie die Versorgung von Hydraulikverbrauchern, Rückgewinnung von Energie bei Bremsvorgängen und Befüllen eines Hochdruckspeichers der Hydraulikeinrichtung, Unterstützung von Startvorgängen des Triebwerks, Unterstützung von Anfahr- und Beschleunigungsvorgängen des Fahrzeugs und Entleeren des Hochdruckspeichers usw. realisiert werden.
Vorzugsweise umfasst die einzige Hydraulikeinrichtung mindestens einen Vorratsbehälter für Hydraulikflüssigkeit, eine Hydraulikpumpe zur Befüllung eines Hochdruckspeichers sowie mindestens einen Hochdruckspeicher zur Speicherung druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit, wobei die Hydraulikpumpe durch vom Triebwerk bereitgestellte Energie antreibbar ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist für einen einfachen Aufbau die Hydraulikpumpe wahlweise mittels einer ersten Kupplung mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks oder mittels einer zweiten Kupplung mit der Antriebsachse in Wirkverbindung bringbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Wirkverbindung zwischen der Hydraulikpumpe und der Antriebsachse durch die Übertragungseinrichtung realisiert ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, die Hydraulikpumpe in der Nähe des Nebenabtriebs des Triebwerks anzuordnen und so auf zusätzliche Übertragungseinrichtungen zu verzichten.
Vorteilhaft kann vorgesehen sein, dass zwischen der Antriebsachse und der Hydraulikpumpe ein Hilfsgetriebe vorgesehen ist. Dadurch kann die Hydraulikpumpe, die sowohl mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks als auch mit der Antriebsachse in Wirkverbindung bringbar ist, stets mit der für ihren Betrieb günstigsten Drehzahl betrieben werden.
Weiter vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Hilfsgetriebe zwischen dem Fahrzeuggetriebe und der Übertragungseinrichtung angeordnet ist. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht darin, dass die Realisierung der Wirkverbindung zwischen der Hydraulikpumpe und der Antriebsachse durch die Übertragungseinrichtung wesentlich erleichtert wird.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Betriebsbremseinrichtung mit einem ersten Betätigungselement vorgesehen, das gleichzeitig mit der ersten Kupplung und der zweiten Kupplung so in Wirkverbindung steht, dass bei Betätigung des ersten Betätigungselements die erste Kupplung auskuppelt und die zweite Kupplung einkuppelt. Dadurch wird erreicht, dass bei jedem Bremsvorgang die Bremsenergie zurückgewonnen und in Form druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit zur späteren Verwendung zwischengespeichert werden kann.
In einer anderen Weiterbildung ist eine Starteinrichtung zum Starten des Triebwerks mit einem zweiten Betätigungselement vorgesehen, das mit der Hydraulikeinrichtung so in Wirkverbindung steht, dass bei Betätigung des zweiten Betätigungselements die im Hochdruckspeicher gespeicherte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit die Hydraulikpumpe antreibt und die Hydraulikpumpe über die erste Kupplung das Starten des Triebwerks bewirkt oder unterstützt. Durch eine derartige Unterstützung des Startvorgangs des Triebwerks wird eine Einsparung von Kraftstoff erzielt.
Darüber hinaus kann in einer weiteren Ausführungsform vorgesehen sein, dass eine dritte Betätigungseinrichtung zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Triebwerk und dem Fahrzeuggetriebe vorgesehen ist, die mit der Hydraulikeinrichtung so in Wirkverbindung steht, dass bei Betätigung des dritten Betätigungselements die im Hochdruckspeicher gespeicherte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit die Hydraulikpumpe antreibt und die Hydraulikpumpe über die zweite Kupplung das Anfahren des Fahrzeugs bewirkt oder unterstützt. Durch eine derartige Unterstützung des Anfahrvorgangs des Fahrzeugs wird eine zusätzliche Einsparung von Kraftstoff erzielt.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuerungseinrichtung vorgesehen, die bei Abfall des Drucks im Hochdruckspeicher unter einen vorgebbaren Wert das Starten des Triebwerks, das Einkuppeln der ersten Kupplung und das Auskuppeln der zweiten Kupplung bewirkt, wenn das Triebwerk zu diesem Zeitpunkt stillsteht. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Hydraulikverbraucher auch dann versorgt werden, wenn die im Hochdruckspeicher zwischengespeicherte Energie erschöpft ist.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige
1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
In der 1 ist schematisch ein Antriebsstrang 1 eines Fahrzeugs dargestellt. Der Antriebsstrang 1 umfasst ein Triebwerk 2 mit einem Hauptabtrieb und einem Nebenabtrieb, ein an den Hauptabtrieb des Triebwerks 2 angeschlossenes Fahrzeuggetriebe 3, eine an das Fahrzeuggetriebe 3 angeschlossene Übertragungseinrichtung 4 und eine an die Übertragungseinrichtung 4 angeschlossene Antriebsachse 5. Der Antriebsstrang 1 ermöglicht die Verrichtung von Arbeit an der Antriebsachse 5.
Das Fahrzeug weist ferner eine Hydraulikeinrichtung 6 zum Betrieb von Hydraulikverbrauchern 13 auf. Für einen lediglich eine einzelne Hydraulikeinrichtung 6 aufweisenden Aufbau des Fahrzeugs ist die einzige im Allgemeinen zum Betrieb der Hydraulikverbraucher 13 vorgesehene und mit diesen in einer Wirkverbindung stehende Hydraulikeinrichtung 6 zusätzlich auch mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks 2 oder mit der An triebsachse 5 in Wirkverbindung bringbar. Somit dient die einzelne Hydraulikeinrichtung 6 sowohl zum Betrieb der Hydraulikverbraucher 13 als auch zur Unterstützung von Anfahr-, Beschleunigungs-, Brems- und/oder Stoppvorgängen des Fahrzeugs.
Dabei weist die Hydraulikeinrichtung 6 zumindest die nachfolgend miteinander in Wirkverbindung stehenden Hydraulikkomponenten, wie mindestens einen Vorratsbehälter 7 für Hydraulikflüssigkeit, eine Hydraulikpumpe 8 zur Befüllung eines Hochdruckspeichers 9 und den Hochdruckspeicher 9, der insbesondere zur Speicherung druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit dient, auf. Zusätzlich ist die Hydraulikpumpe 8 wahlweise mittels einer ersten Kupplung 10 mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks 2 oder mittels einer zweiten Kupplung 11 mit der Antriebsachse 5 in Wirkverbindung bringbar.
Die Wirkverbindung zwischen der Hydraulikpumpe 8 und der Antriebsachse 5 ist durch die Übertragungseinrichtung 4, zum Beispiel eine Gelenkwelle, realisiert. Zwischen der Antriebsachse 5 und der Hydraulikpumpe 8 ist ein Hilfsgetriebe 12 zur Drehzahlangleichung angeordnet. Das Hilfsgetriebe 12 ist zwischen dem Fahrzeuggetriebe 3 und der Übertragungseinrichtung 4 angeordnet.
Eine (nicht dargestellte) Betriebsbremseinrichtung mit einem (nicht dargestellten) ersten Betätigungselement steht gleichzeitig mit der ersten Kupplung 10 und der zweiten Kupplung 11 so in Wirkverbindung, dass bei Betätigung des ersten Betätigungselements die erste Kupplung 10 auskuppelt und die zweite Kupplung 11 einkuppelt, so dass Bremsenergie zurückgewonnen werden kann.
Eine (nicht dargestellte) Starteinrichtung zum Starten des Triebwerks 2 mit einem (nicht dargestellten) zweiten Betätigungselement steht mit der Hydraulikeinrichtung 6 so in Wirkverbindung, dass bei Betätigung des zweiten Betätigungselements die im Hochdruckspeicher 9 gespeicherte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit die Hydraulikpumpe 8 antreibt und die Hydraulikpumpe 8 über die erste Kupplung 10 das Starten des Triebwerks 2 bewirkt oder unterstützt.
Eine (nicht dargestellte) dritte Betätigungseinrichtung zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Triebwerk 2 und dem Fahrzeuggetriebe 3 steht mit der Hydraulikeinrichtung 6 so in Wirkverbindung, dass bei Betätigung des dritten Betätigungselements die im Hochdruckspeicher 9 gespeicherte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit die Hydraulikpumpe 8 antreibt und die Hydraulikpumpe 8 über die zweite Kupplung 11 das Anfahren des Fahrzeugs bewirkt oder unterstützt.
Eine (nicht dargestellte) Steuerungseinrichtung bewirkt bei Abfall des Drucks im Hochdruckspeicher 9 unter einen vorgebbaren Wert das Starten des Triebwerks 2 das Einkuppeln der ersten Kupplung 10 und das Auskuppeln der zweiten Kupplung 11, wenn das Triebwerk 2 zu diesem Zeitpunkt stillsteht, so dass die Versorgung der Hydraulikverbraucher 13 auch in diesem Fall gesichert ist.
Nachfolgend wird der Betrieb des oben beschriebenen Fahrzeugs mit der erfindungsgemäßen einzelnen Hydraulikeinrichtung 6 beispielhaft an einem als Müllfahrzeug ausgebildeten Fahrzeug näher erläutert. Beim Abbremsen des Fahrzeugs wird über die Hydraulikpumpe 8 und geschlossener zweiter Kupplung 11 zum Hilfsgetriebe 12 sowie offener erster Kupplung 10 zum Nebenabtrieb des Triebwerks 2 der Hochdruckspeicher 9 gefüllt. Wenn das Fahrzeug zum stehen kommt und steht, wird das Trieb werk 2, zum Beispiel ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Diesel- oder Ottomotor, abgeschaltet. Die als Müllaufbaukomponenten hydraulisch betätigbaren Hydraulikverbraucher 13, beispielsweise eine Presse oder Schütte, werden mit Hydraulikleistung vom Hochdruckspeicher 9 zur Behälterleerung versorgt. Wenn ein Restdruck im Hochdruckspeicher 9 verblieben ist, so kann dieser beispielsweise zum Motorstarten mittels der Hydraulikpumpe 8, die als so genannte Pumpen-Motor-Einheit ausgeführt ist, und geschlossener erster Kupplung 10 zum Nebenabtrieb des Triebwerks 2 verwendet werden. Ist ein weiter Restdruck im Hochdruckspeicher 9 verblieben, so kann dieser Restdruck zur Unterstützung eines Anfahrvorgangs und gegebenenfalls zur Unterstützung von Beschleunigungsvorgängen durch eine zur Übertragungseinrichtung 4 geschlossene zweite Kupplung 11 genutzt werden. Die Übertragungseinrichtung 4 ist beispielsweise als Gelenkwellengetriebe ausgebildet. Bei einem leeren Hochdruckspeicher 9 wird automatisch das Triebwerk 2 gestartet und über die Hydraulikpumpe 8, die mit dem Nebenabtrieb über die geschlossene erste Kupplung 10 gekoppelt ist, angetrieben, um beispielsweise die Müllaufbaukomponenten zu versorgen.
Durch die Verwendung einer einzelnen Hydraulikeinrichtung 6 sowohl zum Betreiben von Hydraulikverbrauchern 13 als auch zur Unterstützung von Start-, Anfahr-, Beschleunigungs-, Brems- und/oder Stoppvorgängen sind die Herstellungskosten und das Gewicht erheblich reduziert. Durch das Abschalten des Triebwerks 2 beispielsweise beim Leeren von Behältern wird eine weitere Kraftstoffersparnis erzielt.

1: Antriebsstrang
2: Triebwerk
3: Fahrzeuggetriebe
4: Übertragungseinrichtung
5: Antriebsachse
6: Hydraulikeinrichtung
7: Vorratsbehälter
8: Hydraulikpumpe
9: Hochdruckspeicher
10: Erste Kupplung
11: Zweite Kupplung
12: Hilfsgetriebe
13: Hydraulikverbraucher

Claims

Fahrzeug mit einer Hydraulikeinrichtung (6) zum Betrieb von Hydraulikverbrauchern (13) und mit einem Antriebsstrang (1), der ein Triebwerk (2) mit einem Hauptabtrieb und einem Nebenabtrieb, ein an den Hauptabtrieb des Triebwerks (2) angeschlossenes Fahrzeuggetriebe (3), eine an das Fahrzeuggetriebe (3) angeschlossene Übertragungseinrichtung (4) und eine an die Übertragungseinrichtung (4) angeschlossene Antriebsachse (5) umfasst, wobei vom Triebwerk (2) bereitgestellte Energie die Verrichtung von Arbeit an der Antriebsachse (5) ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung (6) zusätzlich zum Betrieb der Hydraulikverbraucher (13) wahlweise mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks (2) oder der Antriebsachse (5) in Wirkverbindung bringbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikeinrichtung (6) einen Vorratsbehälter (7) für Hydraulikflüssigkeit, einen Hochdruckspeicher (9) zur Speicherung druckbeaufschlagter Hydraulikflüssigkeit sowie eine Hydraulikpumpe (8) zur Befüllung des Hochdruck speichers (9) umfasst, wobei die Hydraulikpumpe (8) durch vom Triebwerk (2) bereitgestellte Energie antreibbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikpumpe (8) wahlweise mittels einer ersten Kupplung (10) mit dem Nebenabtrieb des Triebwerks (2) oder mittels einer zweiten Kupplung (11) mit der Antriebsachse (5) in Wirkverbindung bringbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkverbindung zwischen der Hydraulikpumpe (8) und der Antriebsachse (5) durch die Übertragungseinrichtung (4) realisiert ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebsachse (5) und der Hydraulikpumpe (8) ein Hilfsgetriebe (12) vorgesehen ist.
Fahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hilfsgetriebe (12) zwischen dem Fahrzeuggetriebe (3) und der Übertragungseinrichtung (4) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betriebsbremseinrichtung mit einem ersten Betätigungselement vorgesehen ist, das gleichzeitig mit der ersten Kupplung (10) und der zweiten Kupplung (11) so in Wirkverbindung steht, dass bei Betätigung des ersten Betätigungselements die erste Kupplung (10) auskuppelt und die zweite Kupplung (11) einkuppelt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Starteinrichtung zum Starten des Triebwerks (2) mit einem zweiten Betätigungselement vorgesehen ist, das mit der Hydraulikeinrichtung (6) so in Wirkverbindung steht, dass bei Betätigung des zweiten Betätigungselements die im Hochdruckspeicher (9) gespeicherte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit die Hydraulikpumpe (8) antreibt und die Hydraulikpumpe (8) über die erste Kupplung (10) das Starten des Triebwerks (2) bewirkt oder unterstützt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Betätigungseinrichtung zur Herstellung der Wirkverbindung zwischen dem Triebwerk (2) und dem Fahrzeuggetriebe (3) vorgesehen ist, die mit der Hydraulikeinrichtung (6) so in Wirkverbindung steht, dass bei Betätigung des dritten Betätigungselements die im Hochdruckspeicher (9) gespeicherte druckbeaufschlagte Hydraulikflüssigkeit die Hydraulikpumpe (8) antreibt und die Hydraulikpumpe (8) über die zweite Kupplung (11) das Anfahren des Fahrzeugs bewirkt oder unterstützt.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungseinrichtung vorgesehen ist, die bei Abfall des Drucks im Hochdruckspeicher (9) unter einen vorgebbaren Wert das Starten des Triebwerks (2), das Einkuppeln der ersten Kupplung (10) und das Auskuppeln der zweiten Kupplung (11) bewirkt, wenn das Triebwerk (2) zu diesem Zeitpunkt stillsteht.