DE102008021889A1

DE102008021889A1 - Fahrzeug, insbesondere mobile Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102008021889A1
Application number: DE102008021889A
Authority: DE
Inventors: Seppo Dr. Tikkanen; Sebastian Oschmann; Matthias Dr. Beck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-02
Filing date: 2008-05-02
Publication date: 2009-11-05
Also published as: WO2009132765A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug, insbesondere von einer mobilen Arbeitsmaschine, die einen Antriebsmotor, ein Arbeitshydrauliksystem, das eine Hydropumpe zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit Druckmittel umfasst, und einen Fahrantrieb besitzt, der eine antriebsmotorseitige Primäreinheit und eine Sekundäreinheit, von den zumindest eine verstellbar ist, und einen Energiespeicher aufweist, der leitungsmäßig unmittelbar mit der Primäreinheit und/oder der Sekundäreinheit verbindbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Fahrzeug so weiterzuentwickeln, dass der Aufwand für die Rückgewinnung von Energie beim Betrieb der Arbeitshydraulik und des hydraulischen Fahrantriebs, der auch mit einem mechanischen Getriebe kombiniert sein kann, und für die Wiederverwendung der rückgewonnenen Energie verringert ist. Das wird dadurch erreicht, dass das Arbeitshydrauliksystem eine als Hydromotor betreibbare Hydromaschine zur Energierückgewinnung aufweist und dass eine Einheit des Fahrantriebs derart ausgebildet ist, dass von ihr, von der Hydromaschine mechanisch angetrieben, Energie aus der Arbeitshydraulik in den Energiespeicher übertragbar ist. Insbesondere ist auch Energie aus dem Energiespeicher des Fahrantriebs in die Arbeitshydraulik übertragbar.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Fahrzeug, insbesondere mobile Arbeitsmaschine, das einen Antriebsmotor, ein Arbeitshydrauliksystem, das eine Hydropumpe zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers mit Druckmittel umfasst, und einen Fahrantrieb umfasst, der eine antriebsmotorseitige Primäreinheit und eine Sekundäreinheit, von denen zumindest eine verstellbar ist, und einen Energiespeicher aufweist, der leitungsmäßig unmittelbar mit der Primäreinheit und/oder der Sekundäreinheit verbindbar ist.
Aus der AT 395 960 ist ein Fahrzeug mit einem hydraulischen Fahrantrieb mit einer hydraulischen Primäreinheit und einer hydraulischen Sekundäreinheit bekannt, deren Niederdruckanschlüsse dauernd miteinander und mit einem Niederdruckhydrospeicher fluidisch verbunden sind. An die hochdruckseitige Verbindung der beiden Hydroeinheiten ist ein Hochdruckhydrospeicher angeschlossen. Die hydraulische Primäreinheit und die hydraulische Sekundäreinheit des Fahrantriebs werden insofern in einem offenem hydraulischen Kreis betrieben, als die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Einheiten immer dieselbe. Der Niederdruckspeicher ersetzt im Prinzip einen Tank, führt aber zu einem besseren Betriebsverhalten der Hydroeinheiten. Mit dem bekannten hydraulischen Fahrantrieb gelingt es, beim Bremsen des Fahrzeugs durch Laden bzw. durch weiteres Aufladen des Hochdruckspeichers Energie zu speichern und diese Energie beim Beschleunigen und Fahren des Fahrzeugs wieder zu nutzen. Die Sekundäreinheit des Fahrantriebs ist dabei eine sogenannt sekundärgeregelte Hydromaschine, deren Schwenkwinkel sich bei Vorgabe einer bestimmten Drehzahl durch die Regelung so einstellt, dass sich bei dem gegebenem Druck auf der Hochdruckseite, genauer gesagt, bei gegebener Druckdifferenz zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite das zum Erreichen oder zum Halten der gewünschten Drehzahl notwendige Drehmoment ergibt. Man spricht auch von einem Netz mit einem eingeprägten Betriebsdruck, wobei aber der Druck nur quasi konstant ist und sich durchaus verändern kann. Eine Druckänderung wird, sofern sich das notwendige Drehmoment nicht geändert hat, durch eine Änderung des Schwenkwinkels ausgeglichen.
Ein Fahrzeug mit einem hydraulischen Fahrantrieb, bei dem an die Niederdruckseiten der Hydroeinheiten ein Niederdruckspeicher und an die Hochdruckseiten ein Hochdruckspeicher angeschlossen ist, ist auch aus der WO 2007/005451 A2 bekannt. Dort ist in Reihe zu dem hydraulischen Fahrantrieb noch ein mechanisches Getriebe angeordnet.
Aus der US 6 971 463 B2 ist ein hydraulischer Fahrantrieb bekannt, dessen Primäreinheit und Sekundäreinheit in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben werden können. Es sind zusätzlich ein Tank, ein Hochdruckspeicher und eine Ventilanordnung vorhanden, über die zur Speicherung und Wiederverwendung von Bremsenergie Tank, die beiden hydraulischen Einheiten und der Hochdruckspeicher in Reihe zueinander geschaltet werden.
Aus der WO 2008/033378 A1 ist ein Fahrzeug mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe bekannt, das einen mechanischen Zweig und einen hydraulischen Zweig mit einer hydraulischen Primäreinheit und einer hydraulischen Sekundäreinheit sowie einem Niederdruckspeicher und einem Hochdruckspeicher aufweist, in dem Bremsenergie gespeichert werden kann, die zum Beschleunigen und Fahren wieder verwendbar ist. Die beiden Hydroeinheiten des hydraulischen Zweigs werden in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben, wobei der Hochdruckspeicher immer mit dem einen Zweig und der Niederdruckspeicher immer mit dem anderen Zweig des Kreislaufs verbunden sind. Für einen Vier-Quadrantenbetrieb sind in einem solchen Kreislauf die Hydroeinheiten über null verschwenkbar, das heißt, dass das Drehmoment sein Vorzeichen ändern kann, ohne dass sich die Drehrichtung der Einheit ändert, oder dass sich die Drehrichtung ändern kann, ohne das sich das Vorzeichen des Drehmoments ändert.
Aus der DE 10 2007 012 116 A1 ist ein Radlader mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe bekannt, das einen mechanischen Zweig und einen hydraulischen Zweig mit einer hydraulischen Primäreinheit und einer hydraulischen Sekundäreinheit sowie einem Niederdruckspeicher und einem Hochdruckspeicher aufweist, in dem Bremsenergie gespeichert werden kann, die zum Beschleunigen und Fahren wieder verwendbar ist. Die beiden Hydroeinheiten des Fahrantriebs werden in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben, wobei der Hochdruckspeicher und der Niederdruckspeicher über eine Ventilanordnung wechselweise entweder mit dem einen Zweig oder mit dem anderen Zweig des Kreislaufs verbunden werden können. Für einen Vier-Quadrantenbetrieb des hydraulischen Fahrantriebs, also für einen Betrieb der Welle der Sekundäreinheit in beide Richtungen mit positivem und negativem Drehmoment, können hier Hydroeinheiten verwendet werden, die nicht über null verschwenkbar sind. Radlader sind üblicherweise auch mit einer Arbeitshydrauliksystem ausgestattet, das insbesondere in Form von Hydrozylindern mehrere hydraulische Verbraucher und eine Hydropumpe zur Versorgung wenigstens eines der hydraulischen Verbraucher mit Druckmittel umfasst.
Dass auch beim Betrieb der Arbeitshydraulik, nämlich beim Senken einer Last Energie zurückgewonnen werden kann, ist allgemein bekannt. Die WO 2007/071362 A1 offenbart nun, dass für die Energierückgewinnung und Energiespeicherung beim Betrieb der Arbeitshydraulik und beim Fahren mit einem hydraulischen Fahrantrieb gemeinsame hydraulische Komponenten verwendet werden können. Bei dem aus der WO 2007/071362 A1 bekannten Fahrzeug sind die Primäreinheit des hydraulischen Fahrantriebs, die Hydropumpe der Arbeitshydraulik und eine dritte Hydroeinheit auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, die mit dem Primärantriebsmotor des Fahrzeugs, zum Beispiel einem Dieselmotor, verbunden ist. Die dritte Hydroeinheit ist druckseitig mit einem Hochdruckspeicher und saugseitig mit einem Tank oder einem Niederdruckspeicher verbunden. Bei einer Rückgewinnung von Energie wird die dritte Hydromaschine von der dann als Motor arbeitenden Hydropumpe der Arbeitshydraulik oder der dann als Motor arbeitenden Primäreinheit des Fahrantriebs angetrieben und lädt, als Pumpe arbeitend, den Hochdruckspeicher auf. Zum Wiederverwenden der gespeicherten Energie treibt die dritte Hydromaschine, als Motor arbeitend, allein oder zusammen mit dem Primärantriebsmotor die Hydropumpe der Arbeitshydraulik oder die Primäreinheit des Fahrantriebs an. Die Funktion ist dabei diejenige eines Hydrotransformators, dessen eine Seite die dritte Hydromaschine und dessen andere Seite die Hydropumpe der Arbeitshydraulik und die Primäreinheit des Fahrantriebs bilden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzuentwickeln, dass der Aufwand für die Rückgewinnung von Energie beim Betrieb der Arbeitshydraulik und des hydraulischen Fahrantriebs, der auch mit einem mechanischen Getriebe kombiniert sein kann, und die Wiederverwendung der rückgewonnenen Energie verringert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem gattungsgemäßen Fahrzeug das Arbeitshydrauliksystem eine als Hydromotor betreibbare Hydromaschine zur Energierückgewinnung aufweist und dass eine Einheit des Fahrantriebs derart ausgebildet ist, dass von ihr, von der Hydromaschine mechanisch angetrieben, Energie aus der Arbeitshydraulik in den Energiespeicher übertragbar ist. Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug ist also anders als bei dem Fahrzeug nach der WO 2007/071362 A1 keine dritte Hydromaschine, die keine fluidische Verbindung zur Arbeitshydraulik hat, notwendig, um aus der Arbeitshydraulik und aus dem Fahrantrieb Energie rückzugewinnen. Es wird vielmehr eine Einheit des Fahrantriebs, insbesondere die Primäreinheit des Fahrantriebs dafür benutzt, um aus der Arbeitshydraulik rückgewinnbare Energie in einem dem Fahrantrieb zugeordneten Energiespeicher zu speichern. Die gespeicherte Energie kann sowohl für den Fahrantrieb als auch für die Arbeitshydraulik wiederverwendet werden. Der Austausch zwischen der Arbeitshydraulik und dem Fahrantrieb findet über eine Einheit des Fahrantriebs statt. Die Wiederverwendung in der Arbeitshydraulik geschieht dabei gemäß Patentanspruch 2 bevorzugt so, dass die Einheit des Fahrantriebs als Motor und die Hydromaschine des Arbeitshydrauliksystems als Hydropumpe betreibbar sind und dass durch Antrieb der Hydromaschine durch die Einheit der Fahrhydraulik Energie aus dem Energiespeicher in die Arbeitshydraulik übertragbar ist
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs kann man den weiteren Unteransprüchen entnehmen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Hydromaschine des Arbeitshydrauliksystems und die von dieser angetriebene oder diese antreibende Einheit des Fahrantriebs in ihrem Hubvolumen verstellbar sind. Dann kann die Leistung bei unterschiedlichen Drücken und Förderströmen (ein hydraulischer Fahrantrieb vorausgesetzt) nach dem Prinzip des hydraulischen Transformators ohne Drosselverluste und mit hoher Flexibilität in der Geschwindigkeit des hydraulischen Verbrauchers, was bei einer Ausbildung einer der Hydromaschinen oder beider Hydromaschinen als Konstanteinheiten nicht der Fall wäre, übertragen werden.
Bevorzugt sind gemäß Patentanspruch 4 die Hydromaschine des Arbeitshydrauliksystems und die Primäreinheit des Fahrantriebs auf einer gemeinsamen Welle angeordnet sind.
Besonders wenige Komponenten sind notwendig, wenn gemäß Patentanspruch 5 die Hydromaschine identisch mit der Hydropumpe ist, die in einem hydraulischen Kreislauf zur Versorgung des hydraulischen Verbrauchers der Arbeitshydraulik mit Druckmittel dient. Für die Druckmittelversorgung der hydraulischen Verbraucher des Arbeitshydrauliksystems wird also eine Hydromaschine verwendet, die sowohl als Hydropumpe als auch als Hydromotor betrieben werden kann. Wenn dies unter Beibehaltung der Drehrichtung und ohne Vertauschen von Druckseite und Saugseite mit Hilfe von Ventilen möglich sein soll, ist die Hydromaschine so ausgebildet, dass sie über null verschwenkbar ist.
Die Erfindung dürfte überwiegend in Fahrzeugen zum Einsatz kommen, die gemäß Patentanspruch 8 einen hydraulischer Fahrantrieb haben, der eine hydraulische Primäreinheit, eine hydraulische Sekundäreinheit und einen Hydrospeicher aufweist. Werden dabei gemäß Patentanspruch 9 die hydraulische Primäreinheit und die hydraulische Sekundäreinheit in einem offenen hydraulischen Kreis von solcher Art betrieben werden, dass die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Einheiten immer dieselbe ist, so sind die beiden Einheiten über null verstellbar. Werden dagegen die hydraulische Primäreinheit und die hydraulische Sekundäreinheit des Fahrantriebs in einem geschlossenen hydraulischen Kreis von solcher Art betrieben, dass die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Einheiten wechseln, so können im Prinzip Einheiten verwendet werden, die von null aus nur in eine Richtung verstellbar sind. Für die Verbindung des Hochdruckspeichers mit der jeweiligen Hochdruckseite ist eine Ventilanordnung vorhanden.
Gemäß Patentanspruch 11 sind die hydraulische Primäreinheit und die hydraulische Sekundäreinheit des Fahrantriebs als hydrostatisches Getriebe mit einem quasi konstanten Betriebsdruck betreibbar, wobei die Sekundäreinheit entsprechend dem für den Fahrzustand notwendigen Drehmoment verstellt wird. Es ist dann ein Betrieb ohne prinzipbedingte Drosselverluste möglich.
Grundsätzlich ist die Erfindung, wie dies in Patentanspruch 12 angegeben ist, auch bei Fahrzeugen anwendbar, die einen elektrischen Fahrantrieb haben, der eine elektrische Primäreinheit, eine elektrische Sekundäreinheit und einen elektrischen Energiespeicher aufweist
Schließlich ist Nutzung der Erfindung nicht auf Fahrzeuge beschränkt, die einen rein hydraulischen oder einen rein elektrischen Fahrantrieb haben. Vielmehr kann der Fahrantrieb auch einen mechanischen Getriebeteil umfassen. Insbesondere kann das Fahrzeug ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem mechanischen Zweig und einem hydraulischen oder elektrischen Zweig (Fahrantrieb im engeren Sinn) haben. Für den Austausch von Leistung zwischen der Arbeitshydraulik und dem Fahrantrieb wird man dann bevorzugt nur die Primäreinheit des Fahrantriebs verwenden. Grundsätzlich ist jedoch zumindest zusätzlich auch die Sekundäreinheit verwendbar, da über den mechanischen Zweig des Leistungsverzweigungsgetriebes eine mechanische Koppelung zwischen der Hydromaschine der Arbeitshydraulik und der Sekundäreinheit des Fahrantriebs möglich ist.
Mehrere Ausführungsbeispiele von Fahrantrieb und Arbeitshydraulik eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Figuren der Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.
Es zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel, bei dem die Primäreinheit und die Sekundäreinheit eines hydraulischen Fahrantriebs in einem offenen hydraulischen Kreislauf betrieben werden,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die Primäreinheit und die Sekundäreinheit eines hydraulischen Fahrantriebs in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben werden, und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel mit einem elektrischen Fahrantrieb.
Bei allen gezeigten Ausführungsbeispielen ist als Primärantriebsmotor des Fahrzeugs ein Verbrennungskraftmotor 10, insbesondere ein Dieselmotor vorgesehen. Das Fahrzeug, das insbesondere dem Güterumschlag mit häufigem Stop and Go und mit Heben und Senken von Lasten dient, zum Beispiel ein Radlader, ein Gabelstapler, Reachstacker oder Straddle-Carrier, besitzt einen Fahrantrieb 11 und ein Arbeitshydrauliksystem 12. Zu letzterem gehören eine Hydromaschine 13, die als Hydropumpe und als Hydromotor betrieben werden kann und über null verstellbar ist. Zum Beispiel ist die Hydromaschine eine Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise, deren Schrägscheibe von einer Nullstellung aus, in der die Axialkolben keinen Hub machen, nach beiden Richtungen verschwenkbar ist. Das Arbeitshydrauliksystem umfasst bei den dargestellten Ausführungsbeispielen weiterhin zumindest einen Hydrozylinder 14 sowie einen Ventilblock 15, mit dem die Druckmittelwege zwischen der Hydromaschine 13 und den hydraulischen Verbrauchern gemäß der gewünschten Bewegung und der gewünschten Bewegungsgeschwindigkeit steuerbar sind. Der Druckanschluss der Hydromaschine 13 ist mit dem Ventilblock 15 verbunden. Angesaugt wird das Druckmittel von der Hydromaschine 13 aus einem Tank 16. Wird nur ein einziger, einfach wirkender hydraulischer Verbraucher von der Hydromaschine mit Druckmittel versorgt, reduziert sich der Ventilblock auf ein Sperrventil zur Lasthaltung oder entfällt ganz.
Das Fahrantriebssystem umfasst bei allen drei Ausführungsbeispielen eine Primäreinheit bzw. eine Sekundäreinheit sowie einen Energiespeicher.
Das Fahrantriebssystem des ersten Ausführungsbeispiels ist ein hydraulisches System, das als Primäreinheit eine Hydromaschine 20, die eine Axialkolbenmaschine sein möge und über null verschwenkbar ist, als Sekundäreinheit eine Hydromaschine 21, die ebenfalls eine Axialkolbenmaschine sein möge und ebenfalls über null verschwenkbar ist, und als Energiespeicher einen Hydrospeicher 22 umfasst. Mit ihrem einen Anschluss sind die beiden Hydromaschinen 20 und 21 mit Tank 16 verbunden. Der Druckanschluss der Hydromaschine 20 ist mit dem Druckanschluss der Hydromaschine 21 verbunden. Die beiden Hydromaschinen 20 und 21 werden also in einem offenem hydraulischen Kreislauf betrieben. Hochdruckseite und Niederdruckseite wechseln nicht. Zwischen den Hydrospeicher 22 und die Druckleitung 23 zwischen den beiden Hydromaschine 20 und 21 ist eine Ventilanordnung 24 eingefügt, über die der Hydrospeicher mit der Druckleitung verbunden oder von der Druckleitung getrennt werden kann.
Die Hydromaschine 21 ist mit ihrer Welle mechanisch mit einer Antriebsachse 25 des Fahrzeugs verbunden. Die Hydromaschine 13 des Arbeitshydrauliksystems und die Hydromaschine 20 des Fahrantriebs sitzen koaxial hintereinander und sind mechanisch an eine Triebwelle 26 des Verbrennungskraftmotors 10 angekoppelt, im Prinzip also auf einer gemeinsamen Welle angeordnet.
Üblicherweise sind die Hydromaschinen 20 und 21 über die Druckleitung miteinander und mit dem Hydrospeicher 22 fluidisch verbunden und werden an einem Drucknetz mit „eingeprägtem” Betriebsdruck betrieben. Die Hydromaschine 21 ist sekundärgeregelt. Das Prinzip der Sekundärregelung ist ausführlich in dem Buch Hydrostatische Antriebe mit Sekundärregelung aus der Buchreihe „Der Hydraulik Trainer", 1996 der Mannesmann Rexroth beschrieben. Mit dem Gaspedal und Bremspedal des Fahrzeugs wird für die Hydromaschine 21 ein Solldrehmoment vorgeben. Die Regelung der Hydromaschine stellt diese dann auf einen solchen Schwenkwinkel, dass das gewünschte Drehmoment erhalten wird. Der Druck in der Druckleitung 23 ist nicht konstant, sondern ändert sich durchaus. Durch Änderung des Schwenkwinkels wird die Druckänderung ausgeglichen. Beim Antreiben des Fahrzeugs arbeitet die Hydromaschine 21 als Hydromotor und entnimmt der Druckleitung 23 und – insbesondere beim Beschleunigen – dem Hydrospeicher 22 Druckflüssigkeit. Je nach Fahrtrichtung ist die Hydromaschine 21 dabei in die eine oder in die andere Richtung ausgeschwenkt. Zum Abbremsen des Fahrzeugs arbeitet die Hydromaschine 21 als Hydropumpe, die über die Achse 25 vom Fahrzeug angetrieben wird und Druckflüssigkeit in den Hydrospeicher 22 fördert. Beim Bremsen ist die Hydromaschine gegenüber dem Beschleunigen in dieselbe Fahrtrichtung in Gegenrichtung ausgeschwenkt.
Über die beiden Hydromaschinen 13 und 20 ist beim Betrieb der Arbeitshydraulik zurückgewonne Energie in dem Hydrospeicher 22 der Fahrhydraulik speicherbar und Energie für den Betrieb der Arbeitshydraulik entnehmbar. Beim Absenken einer Last wirkt die Hydromaschine 13 als Hydromotor. Geschieht dies im Stillstand oder während des Abbremsens des Fahrzeugs treibt die Hydromaschine 13 als Hydromotor über die gemeinsame Welle 26 die als Hydropumpe arbeitende Hydromaschine 20 an. Da von der Hydromaschine 21 keine Leistung abgenommen wird, lädt die Hydromaschine 20 den Hydrospeicher 22 auf. Wird während des Fahrens eine Last gesenkt, dann wird das an der Hydromaschine 13 zurückgewonnene Moment über die gemeinsame Welle auf die als Pumpe arbeitende Hydromaschine 20 übertragen und treibt diese an. Dadurch wird das von der Verbrennungskraftmaschine aufzubringende Moment reduziert. Eine Energiespeicherung ist hier nicht notwendig. Wird während eines Abbremsens eine Last gehoben, fördert einerseits die als Hydropumpe arbeitende Hydromaschine 21 Druckmittel in das Drucknetz. Andererseits entnimmt die als Hydromotor arbeitende Hydromaschine 20 dem Drucknetz Druckmittel und treibt zusammen mit der Verbrennungskraftmaschine 10 die als Hydropumpe arbeitende Hydromaschine 13 an. Die Verbrennungskraftmaschine wird im aufzubringenden Moment entlastet.
Übliche Hydrospeicher sind auf Maximaldrücke im Bereich von 330 bar ausgelegt. Übliche Hydromaschine können mit Drücken bis zu 450 bar betrieben werden. Reicht nun das Drehmoment, das die Hydromaschine bei maximaler Verschwenkung und einem Druck von 330 bar aufbringen kann, momentan nicht für den Fahrbetrieb des Fahrzeugs aus, so ermöglicht es der Ventilblock 24, den Hydrospeicher 22 von der Druckleitung zu trennen und mit einem höhern Druck zu arbeiten. Die beiden Hydromaschinen 20 und 21 sind dann volumenstromgekoppelt.
Bei einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach 1 können die Niederdruckseiten der beiden Hydromaschine auch miteinander und mit einem Niederdruckspeicher verbunden sein.
Auch das Ausführungsbeispiel nach 2 weist einen hydraulischen Fahrantrieb 11 mit einer primären Hydromaschine 20, die über null verschwenkbar ist, und mit einer mit der Antriebsachse 25 mechanisch gekoppelten sekundären Hydromaschine 31 auf. Die beiden Hydromaschinen werden in einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf betrieben und sind über die beiden Zweigleitungen 32 und 33 fluidisch miteinander verbunden, die wechselweise Hochdruck oder Niederdruck führen. Wegen des Wechsels der Hochdruck- und der Niederdruckseite kann hier als Hydromaschine 31 eine solche verwendet werden, die nicht über null verstell bar ist. Neben dem Hochdruckhydrospeicher 22 ist ein Niederdruckhydrospeicher 34 vorhanden. Über einen Ventilblock 35 sind die beiden Hydrospeicher 22 wechselweise mit den Zweigleitungen 32 und 33 verbindbar, wobei der Ventilblock auch Komponenten zum Einspeisen von durch Leckage dem Kreislauf verlorengegangene Druckflüssigkeit enthalten kann. Für ein besonders hohes von der Hydromaschine 31 aufzubringendes Drehmoment ist der Hydrospeicher 22 wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 gegen die Zweigleitungen absperrbar. Die beiden Hydromaschinen 20 und 31 sind dann volumenstromgekoppelt.
Beim Antreiben des Fahrzeugs arbeitet die Hydromaschine 31 als Hydromotor und entnimmt je nach Fahrtrichtung der Zweigleitung 32 oder der Zweigleitung 33 und – insbesondere beim Beschleunigen – dem über den Ventilblock an die entsprechende Zweigleitung angeschlossenen Hydrospeicher 22 Druckflüssigkeit. Zum Abbremsen des Fahrzeugs arbeitet die Hydromaschine 31 als Hydropumpe, die über die Achse 25 vom Fahrzeug angetrieben wird und Druckflüssigkeit über die entsprechende Zweigleitung in den Hydrospeicher 22 fördert. Beim Bremsen sind die Zweigleitungen 32 und 33 gegenüber dem Beschleunigen in dieselbe Fahrtrichtung hinsichtlich Hoch- und Niederdruckleitung vertauscht.
Beim Absenken einer Last wirkt die Hydromaschine 13 als Hydromotor. Geschieht dies im Stillstand des Fahrzeugs treibt die Hydromaschine 13 als Hydromotor über die gemeinsame Welle 26 die als Hydropumpe arbeitende Hydromaschine 20 an. Dabei müssen die Förderrichtung, also die Schwenkstellung der Hydromaschine 21 und die durch den Ventilblock vorgenommene Wahl einer Zweigleitung als Hochdruckleitung aufeinander abgestimmt sein. Da von der Hydromaschine 31 keine Leistung abgenommen wird, lädt die Hydromaschine 20 den Hydrospeicher 22 auf. Geschieht das Absenken der Last während des Abbremsens des Fahrzeugs, ist die Hochdruckseite und damit auch die Schwenkstellung der Hydromaschine 20 bezüglich null durch die Fahrtrichtung festgelegt. Wird während des Fahrens eine Last gesenkt, dann wird das an der Hydromaschine 13 zurückgewonnene Moment über die gemeinsame Welle auf die als Pumpe arbeitende Hyd romaschine 20 übertragen und treibt diese an. Die Fahrtrichtung gibt wiederum die Hochdruckseite und damit die Schwenkstellung der Hydromaschine 20 vor. Das von der Verbrennungskraftmaschine aufzubringende Moment wird reduziert. Eine Energiespeicherung ist hier nicht notwendig. Wird während eines Abbremsens eine Last gehoben, fördert einerseits die als Hydropumpe arbeitende Hydromaschine 31 Druckmittel in das Drucknetz. Andererseits entnimmt die als Hydromotor arbeitende Hydromaschine 20 dem Drucknetz Druckmittel und treibt zusammen mit der Verbrennungskraftmaschine 10 die als Hydropumpe arbeitende Hydromaschine 13 an. Die Verbrennungskraftmaschine wird im aufzubringenden Moment entlastet. Die Schwenkrichtung der Hydromaschine 20 ist durch die Fahrtrichtung während des Abbremsens vorgegeben.
Das Fahrzeug gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 3 besitzt nicht einen hydraulischen, sondern einen elektrischen Fahrantrieb mit einer primären sowohl als Motor als auch als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 40, mit einer sekundären als Motor als auch als Generator betreibbaren elektrischen Maschine 41 und mit einem elektrischen Energiespeicher 42. Die elektrische Maschine 40 hat mit der Hydromaschine 13 der Arbeitshydraulik eine gemeinsame Welle 26, ist also mechanisch mit der Verbrennungskraftmaschine 10 gekoppelt. Die elektrische Maschine 41 ist mechanisch mit einer Antriebsachse 25 des Fahrzeugs verbunden. Der Energiespeicher 42 kann durch eine Batterie oder durch große Kondensatoren realisiert sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- AT 395960 [0002]
- WO 2007/005451 A2 [0003]
- US 6971463 B2 [0004]
- WO 2008/033378 A1 [0005]
- DE 102007012116 A1 [0006]
- WO 2007/071362 A1 [0007, 0007, 0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- „Der Hydraulik Trainer”, 1996 der Mannesmann Rexroth [0027]

Claims

Fahrzeug, insbesondere mobile Arbeitsmaschine, mit einem Antriebsmotor (10), mit einem Arbeitshydrauliksystem (12), das eine Hydropumpe (13) zur Versorgung eines hydraulischen Verbrauchers (14) mit Druckmittel umfasst, und mit einem Fahrantrieb (11), der eine antriebsmotorseitige Primäreinheit (20; 40) und eine Sekundäreinheit (21; 31; 41), von denen zumindest eine verstellbar ist, und einen Energiespeicher (22; 42) aufweist, der leitungsmäßig unmittelbar mit der Primäreinheit (20; 40) und/oder der Sekundäreinheit (21; 31; 41) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitshydrauliksystem (12) eine als Hydromotor betreibbare Hydromaschine (13) zur Energierückgewinnung aufweist und dass eine Einheit (20; 40) des Fahrantriebs (11) derart ausgebildet ist, dass von ihr, von der Hydromaschine (13) mechanisch angetrieben, Energie aus dem Arbeitshydrauliksystem (12) in den Energiespeicher (22; 42) übertragbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einheit (20; 40) des Fahrantriebs (11) als Motor und die Hydromaschine (13) des Arbeitshydrauliksystems (12) als Hydropumpe betreibbar sind und dass durch Antrieb der Hydromaschine (13) durch die Einheit (20; 40) der Fahrhydraulik (11) Energie aus dem Energiespeicher (22; 42) in die Arbeitshydraulik (12) übertragbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromaschine (13) des Arbeitshydrauliksystems (12) in ihrem Hubvolumen verstellbar ist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromaschine (13) des Arbeitshydrauliksystems (12) und die Primäreinheit (20; 40) des Fahrantriebs (11) auf einer gemeinsamen Welle (26) angeordnet sind.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromaschine identisch mit der Hydropumpe (13) ist, die in einem hydraulischen Kreislauf zur Versorgung des hydraulischen Verbrauchers (14) des Arbeitshydrauliksystems (12) mit Druckmittel dient.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäreinheit (20, 40) des Fahrantriebs (11) verstellbar ist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundäreinheit (21; 31; 41) des Fahrantriebs (11) verstellbar ist.
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb (11) ein hydraulischer Fahrantrieb ist, der eine hydraulische Primäreinheit (20), eine hydraulischen Sekundäreinheit (21; 31) und einen Hydrospeicher (22) als Energiespeicher aufweist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Primäreinheit (20) und die hydraulische Sekundäreinheit (21) des Fahrantriebs (11) in einem offenem hydraulischen Kreis von solcher Art betrieben werden, dass die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Einheiten (20, 21) immer dieselbe ist.
Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Primäreinheit (20) und die hydraulische Sekundäreinheit (31) des Fahrantriebs (11) in einem geschlossenen hydraulischen Kreis von solcher Art betrieben werden, dass die Hochdruckseite und die Niederdruckseite der Einheiten (20, 31) wechseln.
Fahrzeug nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Primäreinheit (20) und die hydraulische Sekundäreinheit (21; 31) des Fahrantriebs (11) als hydrostatisches Getriebe mit einem quasi konstanten Betriebsdruck betreibbar sind, wobei die Sekundäreinheit (21; 31) entsprechend dem für den gewünschten Fahrzustand notwendigen Drehmoment verstellt wird.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb (11) ein elektrischer Fahrantrieb ist, der eine elektrische Primäreinheit (40), eine elektrische Sekundäreinheit (41) und einen elektrischen Energiespeicher (42) aufweist
Fahrzeug nach einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Fahrantrieb der eine Zweig eines Leistungsverzweigungsgetriebes ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kupplung vorhanden ist, durch die die Primäreinheit des Fahrantriebs von dem mechanischen Zweig des Leistungsverzweigungsgetriebes trennbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Übertragung von Energie zwischen der Arbeitshydraulik und dem Energiespeicher des Fahrantriebs beide Einheiten des Fahrantriebs betrieben werden.