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Die Erfindung betrifft eine hydraulische Vorrichtung für einen wenigstens eine Antriebsmaschine und eine Getriebeeinrichtung umfassenden Fahrzeugantriebsstrang gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der Praxis bekannte mobile Arbeitsmaschinen, insbesondere landwirtschaftliche Traktoren, sind mit einer oder mit mehreren Hydraulikpumpen ausgeführt, die permanent mit einer als Brennkraftmaschine ausgebildeten Antriebsmaschine verbunden sind und direkt vom Motor angetrieben werden. Die Hydraulikpumpen sind entweder Verdrängermaschinen mit konstantem oder veränderlichem spezifischem Fördervolumen und werden als Konstantpumpen oder als Verstellpumpen bezeichnet. Des Weiteren sind die Hydraulikpumpen mit unterschiedlichen hydraulischen Baugruppen und Komponenten im offenen Kreislauf verbunden und stellen die für den Betrieb des hydraulischen Netzwerkes erforderliche Energie zur Verfügung, wobei rotatorische oder translatorische Aktoren von den Hydraulikpumpen mit Hydraulikfluid versorgt werden.
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Über die Aktoren werden üblicherweise im Wesentlichen bestimmte Antriebs- und Stellfunktionen von Arbeitswerkzeugen der mobilen Arbeitsmaschine realisiert, die nicht für die Fahrfunktionen der Arbeitsmaschine eingesetzt werden. Derartige hydraulische Netzwerke werden häufig auch als Arbeitshydrauliken bezeichnet, die nur während eines eigentlichen Arbeitseinsatzes bzw. während eines sogenannten Arbeitsmodus von Arbeitsmaschinen betrieben werden.
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Werden mobile Arbeitsmaschinen, wie landwirtschaftliche Traktoren, zwischen verschiedenen Arbeitseinsatzorten versetzt, befindet sich ein Fahrzeugantriebsstrang einer solchen Arbeitsmaschine in einem sogenannten Transportmodus, während welchem eine Arbeitshydraulik nicht benutzt wird. Im Transportmodus einer Arbeitsmaschine treten im Bereich einer mit dem Fahrzeugantriebsstrang gekoppelten und nicht aktiv betriebenen Arbeitshydraulik oftmals sogar Verlustleistungen auf, die sich nachteilig auf den Kraftstoffverbrauch der Antriebsmaschine des Fahrzeugantriebsstranges auswirken können.
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Elektrische Lösungen, mittels welchen während eines Transportbetriebes kinetische Energie zur Reduzierung eines Kraftstoffverbrauches einer Antriebsmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges rekuperierbar ist, sind für mobile Arbeitsmaschinen, wie landwirtschaftliche Traktoren, die nur gelegentlich im Transportmodus auf festen Fahrbahnen betrieben werden, zu teuer und die hierfür benötigten Bauelemente stehen derzeit nicht in gewünschtem Umfang zur Verfügung.
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Für mobile Arbeitsmaschinen sind aus der Praxis unterschiedliche technische Lösungen zur Speicherung kinetischer und/oder auch potentieller Energie bekannt, wobei unter anderem hydraulische Akkumulatoren zur Energiespeicherung in Kombination mit reinen hydrostatischen Fahrantrieben kombiniert werden.
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In mobilen Arbeitsmaschinen ist in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Einsatzzweckes und den jeweils wechselnden Arbeitsbedingungen kinetische Energie nur in stark eingeschränktem Umfang rekuperierbar und in gewünschtem Umfang nutzbar. Derzeit bekannte technische Lösungen zur hydraulischen Energiespeicherung sind jedoch durch einen hohen konstruktiven Aufwand gekennzeichnet und nachteilhafterweise bei rein mechanischen Fahrantrieben nicht unmittelbar einsetzbar.
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Aus der
DE 32 35 825 A1 ist ein Fahrzeugantriebsstrang bekannt, der mit einer Antriebsmaschine, einem Kennungswandler einer Antriebsachse und zwei über Getriebeeinrichtungen mit der Antriebsmaschine verbundenen Hydroeinrichtungen ausgeführt ist. Über eine der Hydroeinrichtungen sind Arbeitseinrichtungen mit Hydraulikfluid beaufschlagbar. Während eines Pumpenbetriebes der zweiten Hydroeinrichtung ist ein hydropneumatischer Speicher in einem Rekuperationsbetrieb mit Hydraulikfluid befüllbar, welches im motorischen Betrieb der zweiten Hydroeinrichtung zur Erzeugung eines Antriebsmomentes verwendet wird, das für den Antrieb der Arbeitseinrichtungen zur Verfügung stellbar ist oder in den Fahrzeugantriebsstrang zum Beschleunigen des Fahrzeuges einleitbar ist.
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Aus der
DE 10 2006 058 003 A1 ist ein Antriebsstrng bekannt, bei welchem die Antriebsmaschine über ein als Planetengetriebe ausgebildetes Summierungsgetriebe sowohl die Fahrzeugräder als auch eine Hydraulische Antriebsmaschine antreibt, mittels welcher eine Arbeitshydraulik antreibbar ist. Durch das zusätzliche Summierungsgetriebe und die Verstellpumpe ist der Antriebsstrang kostenintensiv.
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Aus der
DE 10 2005 029 540 A1 ist eine Fahrzeugachse bekannt, bei welcher der Achskörper als Druckluftspeicher ausgebildet ist.
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Nachteilhafterweise weist der Fahrzeugantriebsstrang insbesondere im Bereich der Hydroeinrichtungen zur Darstellung der verschiedenen Betriebsmodi des Fahrzeugantriebsstranges einen konstruktiv aufwändigen Aufbau auf und ist durch hohe Herstellkosten sowie ein hohes Eigengewicht gekennzeichnet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache und kostengünstige hydraulische Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher verschiedene Betriebsmodi eines Fahrzeugantriebsstranges, wie ein Rekuperationsbetrieb, ein Boostbetrieb und dergleichen, durchführbar sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer hydraulischen Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung für einen wenigstens eine Antriebsmaschine und eine Getriebeeinrichtung umfassenden Fahrzeugantriebsstrang mit einer sowohl als Pumpe als auch als Motor betreibbaren Hydraulikmaschine und einer hydraulischen Speichereinrichtung, die über eine Ventileinrichtung mit der Hydraulikmaschine in Wirkverbindung bringbar ist, ist die Hydraulikmaschine mit dem Fahrzeugantriebsstrang zum Aufnehmen eines Antriebsmomentes für die Hydraulikmaschine oder zum Einleiten eines Antriebsmomentes in den Fahrzeugantriebsstrang koppelbar, wobei die Hydraulikmaschine im Bereich der Ventileinrichtung entweder mit der hydraulischen Speichereinrichtung oder einer Arbeitshydraulik verbindbar ist.
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Damit besteht auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise die Möglichkeit, während eines Arbeitsmodus einer mobilen Arbeitsmaschine eine Arbeitshydraulik über die Hydraulikmaschine mit Hydraulikfluid zu versorgen und während eines Transportmodus einer mobilen Arbeitsmaschine im Pumpenbetrieb derselben Hydraulikmaschine Bremsenergie im Bereich der hydraulischen Speichereinrichtung zu rekuperieren. Die im Bereich der hydraulischen Speichereinrichtung gespeicherte Energie ist während eines Beschleunigungsvorganges eines mit dem Fahrzeugantriebsstrang ausgeführten Fahrzeuges wiederum im motorischen Betrieb derselben Hydraulikmaschine in Form eines Antriebsmomentes in den Fahrzeugantriebsstrang einleitbar und für den Antrieb des Fahrzeuges zur Verfügung stellbar.
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Dabei ist besonders von Vorteil, dass die vorbeschriebenen Funktionen im Arbeitsmodus und auch im Transportmodus einer mobilen Arbeitsmaschine mit lediglich einer einzigen hydraulischen Maschine realisierbar sind. Sowohl die hydraulische Vorrichtung als auch ein mit der hydraulischen Vorrichtung ausgeführter Fahrzeugantriebsstrang sind somit im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen kostengünstiger herstellbar und weisen einen geringeren Bauraumbedarf sowie ein niedrigeres Eigengewicht auf.
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Die beiden Betriebsmodi eines Fahrzeugantriebsstranges sind auch mit geringem Steuer- und Regelaufwand im Bereich der hydraulischen Vorrichtung realisierbar, da die Hydraulikmaschine jeweils in dem für die Darstellung eines Betriebsmodus eines Fahrzeugantriebsstranges erforderlichen Modus, d. h. im Pumpen- oder Motorbetrieb, zu betreiben ist und durch entsprechende Betätigung der Ventileinrichtung entweder mit der hydraulischen Speichereinrichtung oder der Arbeitshydraulik verbunden wird.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung ist die Hydraulikmaschine über ein Schaltelement mit dem Fahrzeugantriebsstrang verbindbar, um die Hydraulikmaschine auf konstruktiv einfache Art und Weise und mit geringem Steuer- und Regelaufwand insbesondere während eines Transportmodus des Fahrzeugantriebsstranges vom Fahrzeugantriebsstrang trennen zu können. Damit besteht die Möglichkeit, ein am Abtrieb des Fahrzeugantriebsstranges über die Antriebsmaschine des Fahrzeugantriebsstranges zur Verfügung stellbares Antriebsmoment durch im Bereich der Hydraulikmaschine während eines Antriebes der Hydraulikmaschine auftretende Verlustleistungen nicht zu beeinträchtigen und die Antriebsmaschine mit geringem Kraftstoffverbrauch zu betreiben.
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Ist zwischen der Ventileinrichtung und der hydraulischen Speichereinrichtung eine hydraulische Kupplungseinrichtung vorgesehen, ist die hydraulische Speichereinrichtung auf einfache Art und Weise mit der Ventileinrichtung verbindbar und vorzugsweise als separate, nicht fahrzeugfeste Komponente ausführbar, die nur bedarfsweise am Fahrzeug installiert wird.
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Ist zwischen dem Fahrzeugantriebsstrang und der Hydraulikmaschine eine Getriebeeinheit vorgesehen, ist ein im Fahrzeugantriebsstrang vorliegendes antriebsmaschinenseitiges oder abtriebsseitiges Drehmoment für den Antrieb der Hydraulikmaschine oder ein im Bereich der Hydraulikmaschine erzeugtes Antriebsmoment für die Einleitung des in den Fahrzeugantriebsstrang in gewünschtem Umfang übersetzbar.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung ist über das Schaltelement eine Wirkverbindung zwischen einem zuschaltbaren Leistungsanschluss und dem Fahrzeugantriebsstrang herstellbar, der vorzugsweise lediglich im Arbeitsmodus des Fahrzeugantriebsstranges eingesetzt wird.
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Eine bauraumgünstige Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung ist mit einer im Bereich einer Fahrzeugachse angeordneten hydraulischen Speichereinrichtung ausgebildet. Damit ist die hydraulische Speichereinrichtung in einem bislang im Wesentlichen ungenutzten Bereich einer Arbeitsmaschine positioniert.
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Bei einer besonders bauraumgünstigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung umgreift die hydraulische Speichereinrichtung die Fahrzeugachse wenigstens bereichsweise, wobei bei letztgenannter Ausführungsform sowohl eine Bodenfreiheit eines mit der hydraulischen Vorrichtung ausgeführten Fahrzeuges als auch ein Bauraum oberhalb einer Fahrzeugachse durch die Anordnung der hydraulischen Speichereinrichtung lediglich in geringem Umfang reduziert werden.
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Ist die hydraulische Speichereinrichtung in einem Gehäuse des Fahrzeugantriebsstranges, vorzugsweise in einem Getriebegehäuse, angeordnet, bildet die hydraulische Vorrichtung mit dem Fahrzeugantriebsstrang ein einfach in einem Fahrzeug montierbares Modul aus.
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Eine wiederum konstruktiv einfach ausgeführte und kostengünstig herstellbare Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung ist mit einer als Blasenspeicher ausgeführten hydraulischen Speichereinrichtung ausgebildet, wobei Hydraulikfluid entgegen der Federkraft einer Gasfeder von der hydraulischen Speichereinrichtung speicherbar ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
- 1 eine schematisierte Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung;
- 2 eine 1 entsprechende Darstellung eines Fahrzeugantriebsstranges mit einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung;
- 3 eine Seitenansicht einer Fahrzeugachse eines Traktors, in deren Bereich eine hydraulische Speichereinrichtung der hydraulischen Vorrichtung gemäß 1 bzw. gemäß 2 bauraumgünstig angeordnet ist; und
- 4 eine Teilschnittansicht einer Getriebeeinrichtung des Fahrzeugantriebsstranges gemäß 1, in deren Gehäuse die hydraulische Speichereinrichtung der hydraulischen Vorrichtung gemäß 1 angeordnet ist.
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In 1 ist ein Fahrzeugantriebsstrang 1 einer mobilen Arbeitsmaschine, wie eines landwirtschaftlichen Traktors, mit mechanischen Nebenabtrieben 2, 3 und hydraulischen Nebenabtrieben 4, 5 dargestellt. Über den hydraulischen Nebenabtrieb 4, der eine Getriebeeinheit 28 umfasst, ist eine hydraulische Maschine 6 einer hydraulischen Vorrichtung 7 mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 gekoppelt, über welche eine vorzugsweise Kraftheber und Wegeventile umfassende Arbeitshydraulik 8 in einem Arbeitsmodus der hydraulischen Vorrichtung 7 mit Hydraulikfluid versorgbar ist.
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Im Gegensatz dazu wird die hydraulische Maschine 6 während eines Transportmodus der hydraulischen Vorrichtung 7 bzw. des Fahrzeugantriebsstranges 1 betriebszustandsabhängig mit einer hydraulischen Speichereinrichtung 9 gekoppelt, um während eines Pumpenbetriebes der hydraulischen Maschine 6 rekuperierte kinetische Energie im Bereich der Speichereinrichtung 9 zu speichern und während eines motorischen Betriebes der Hydraulikmaschine 6 die im Bereich der Speichereinrichtung 9 gespeicherte Energie als Antriebsmoment in den Fahrzeugantriebsstrang 1 einzuspeisen.
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Während des Arbeitsmodus des Fahrzeugantriebsstranges 1 bzw. der hydraulischen Vorrichtung 7 wird die Leistung der Antriebsmaschine 15 in wechselnden Anteilen auf den Fahrantrieb bzw. den Abtrieb 14 und die Nebenabtriebe 2 bis 5 sowie auch über die Hydraulikpumpe 6 verteilt. Im Transportmodus des Fahrzeugantriebsstranges 1 wird die Antriebsleistung der Antriebsmaschine 15 im Wesentlichen nur in Richtung des Abtriebs 14 geführt.
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Die über den Nebenabtrieb 4 und das Schaltelement 18 mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 bzw. der Antriebsmaschine 15 in Wirkverbindung bringbare hydraulische Vorrichtung 7 ist im Bereich einer Ventileinrichtung 19 zwischen dem Arbeits- und Transportmodus umschaltbar, wobei insbesondere im Transportmodus die Bewegungsenergie der mobilen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit verschiedener spezifischer Kriterien im Bereich der hydraulischen Speichereinrichtung 9 speicherbar ist. Diese gespeicherte Energie ist bei Vorliegen vordefinierter Bedingungen bzw. Kriterien wieder in den Fahrantrieb bzw. den Fahrzeugantriebsstrang 1 im motorischen Betrieb der hydraulischen Maschine 6 einleitbar.
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Im Bereich des weiteren hydraulischen Nebenabtriebes 5 werden zwei Hydraulikpumpen 10, 11 angetrieben, wobei die Hydraulikpumpe 10 eine Getriebepumpe einer Getriebeeinrichtung 12 des Fahrzeugantriebsstranges 1 ist. Die weitere Hydraulikpumpe 11 versorgt im Betrieb der mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 ausgeführten mobilen Arbeitsmaschine eine hydraulische Lenkeinrichtung 13.
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Über die Getriebeeinrichtung 12, welche vorliegend als Vorgelegegetriebe ausgebildet ist, werden in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes des Fahrzeugantriebsstranges verschiedene Übersetzungen zur Verfügung gestellt, um die mobile Arbeitsmaschine mit einer fahrerwunschabhängigen Fahrzeuggeschwindigkeit betreiben zu können und im Bereich eines Abtriebes 14 ein jeweils angefordertes Abtriebsmoment zur Verfügung stellen zu können.
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Die Getriebeeinrichtung 12 des Fahrzeugantriebsstranges 1 kann in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles auch jedes andere Getriebe, wie beispielsweise ein stufenlos leistungsverzweigtes Getriebe, ein Planetengetriebe oder dergleichen, sein, um im Bereich der Getriebeeinrichtung über den gesamten Betriebsbereich des Fahrzeugantriebsstranges jeweils geeignete Übersetzungen zur Verfügung stellen zu können.
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Die beiden mechanischen Nebenabtriebe 2 und 3 sind vorliegend über reibschlüssig ausgebildete Schaltelemente 16, 17 mit dem Fahrzeugantriebsstrang 1 bzw. einer vorliegend als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine 15 des Fahrzeugantriebsstranges koppelbar, um mit den mechanischen Nebenabtrieben 2 und 3 verbundene Gerätschaften in gewünschtem Umfang betreiben zu können. Die Schaltelemente 16 und 17 sind standardmäßig geöffnet und werden über eine Steuereinrichtung bedarfsabhängig geschlossen, um im Bereich der Nebenabtriebe 2 und 3 die angeforderte Wirkverbindung zwischen der Antriebsmaschine 15 und entsprechenden Gerätschaften herzustellen.
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Zwischen dem hydraulischen Nebenabtrieb 4 und der Antriebsmaschine 15 ist ein weiteres reibschlüssiges Schaltelement 18 vorgesehen, das im Normalbetriebsfall in geschlossenem Betriebszustand gehalten wird und über welches in geschlossenem Betriebszustand ein im Fahrzeugantriebsstrang 1 geführtes Drehmoment in Richtung der hydraulischen Vorrichtung 7 bzw. der hydraulischen Maschine 6 weitergeleitet wird. Darüber hinaus ist im motorischen Betrieb der Hydraulikmaschine 6 und bei entsprechender Betätigung der Ventileinrichtung 19 ein im Bereich der Hydraulikmaschine 6 erzeugtes Drehmoment über das geschlossene Schaltelement 18 in den Fahrzeugantriebsstrang 1 einleitbar.
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Die zwischen der hydraulischen Maschine 6 und der Arbeitshydraulik 8 sowie der hydraulischen Speichereinrichtung 9 angeordnete Ventileinrichtung 19 umfasst vorliegend eine erste Ventileinheit 20 und eine zweite Ventileinheit 21. Die Ventileinheiten 20 und 21 sind bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der hydraulischen Vorrichtung 7 jeweils als 2/2-Wegeventile ausgeführt, die elektromagnetisch betätigbar sind. Im Bereich der ersten Ventileinheit 20 ist die hydraulische Maschine 6 entweder mit der Arbeitshydraulik 8 oder der zweiten Ventileinheit 21 verbindbar, wobei die hydraulische Vorrichtung 7 im Arbeitsmodus des Fahrzeugantriebsstranges 1 bzw. der damit ausgeführten Arbeitsmaschine die hydraulischen Maschine 6 mit der Arbeitshydraulik 8 verbindet.
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Im Transportmodus des Fahrzeugantriebsstranges ist die hydraulische Maschine 6 im Bereich der ersten Ventileinheit 20 mit der zweiten Ventileinheit 21 wirkverbunden, wobei bei entsprechender Betätigung der zweiten Ventileinheit 21 und der Hydraulikmaschine 6 Hydraulikfluid im Bereich der hydraulischen Speichereinrichtung 9 unter Druck speicherbar ist oder aus der Speichereinrichtung 9 über die zweite Ventileinheit 21 und die erste Ventileinheit 20 in Richtung der dann motorisch betriebenen hydraulischen Maschine 6 führbar ist, um ein Antriebsmoment der Hydraulikmaschine 6 über den hydraulischen Nebenabtrieb 4 in den Fahrzeugantriebsstrang 1 einzuleiten.
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Zwischen der hydraulischen Speichereinrichtung 9 und einem drucklosen Hydraulikfluidreservoir 22 ist ein Druckbegrenzungsventil 23 angeordnet, mittels welchem unzulässig hohe Betriebsdrücke in der Speichereinrichtung 9 vermeidbar sind.
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Wird die hydraulische Speichereinrichtung 9 der hydraulischen Vorrichtung 7 mit Hydraulikfluid der Getriebeeinrichtung 12 befüllt, senkt sich im zeitlichen Mittel der Ölstand in der Getriebeeinrichtung 12 ab. Dadurch werden Planschverluste im Bereich der Getriebeeinrichtung 12 reduziert und ein Kraftstoffverbrauch der als Brennkraftmaschine ausgeführten Antriebsmaschine 15 sinkt aufgrund der Wirkungsgradverbesserung im Bereich der Getriebeeinrichtung 12.
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2 zeigt einen Fahrzeugantriebsstrang 1 einer mobilen Arbeitsmaschine, der mit einer zweiten Ausführungsform der hydraulischen Vorrichtung 7 ausgebildet ist. Ansonsten entspricht der konstruktive Aufbau des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 1 im Wesentlichen dem Aufbau des Fahrzeugantriebsstranges 1 gemäß 2, weshalb in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede zwischen der ersten Ausführungsform der hydraulischen Vorrichtung 7 gemäß 1 und der zweiten Ausführungsform der hydraulischen Vorrichtung 7 gemäß 2 näher eingegangen wird.
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Die hydraulische Speichereinrichtung 9 ist bei der in 2 dargestellten hydraulischen Vorrichtung 7 über eine hydraulische Kupplungseinrichtung 24 mit der zweiten Ventileinheit 21 verbunden, womit die hydraulische Speichereinrichtung 9 gemeinsam mit dem Druckbegrenzungsventil 23 auf einfache Art und Weise auf einem mit der mobilen Arbeitsmaschine lösbar verbundenen Arbeitsgerät bzw. auf einem Anhänger als nichtfahrzeugfeste Komponente anordenbar ist und über Hydraulikleitungen mit dem Rest der hydraulischen Vorrichtung 7 verbindbar ist. Damit ist die hydraulische Speichereinrichtung 9 unabhängig von im Bereich der mobilen Arbeitsmaschine vorhandenem Bauraum dimensionierbar und mit der jeweils für den vorliegenden Anwendungsfall erforderlichen Speicherkapazität zur Verfügung stellbar.
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Wird die hydraulische Speichereinrichtung 9 im Bereich der mobilen Arbeitsmaschine als fahrzeugfeste Komponente ausgeführt, besteht beispielsweise die Möglichkeit, die hydraulische Speichereinrichtung 9 in der in 3 dargestellten Art und Weise im Bereich einer Fahrzeugachse 25 des Abtriebs 14 anzuordnen und bislang ungenutzt zur Verfügung stehenden Bauraum für die Anordnung der Speichereinrichtung 9 zu verwenden. Die hydraulische Speichereinrichtung 9 ist als hohlzylindrischer Blasenspeicher ausgeführt, der die Fahrzeugachse 25 bereichsweise umgreift, wobei Hydraulikfluid in der Speichereinrichtung 9 entgegen der Federkraft einer Gasfeder 26A, 26B speicherbar ist.
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Alternativ hierzu oder zusätzlich dazu besteht auch die Möglichkeit, die hydraulische Speichereinrichtung 9 in der in 4 dargestellten Art und Weise bauraumgünstig in einem Getriebegehäuse 27 der Getriebeeinrichtung 12 des Fahrzeugantriebsstranges 1 in einem vorzugsweise eingegossenen Ölraum anzuordnen.
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Mit der vorgeschlagenen erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung besteht auf einfache Art und Weise die Möglichkeit die in mobilen Arbeitsmaschinen ohnehin vorhandene Arbeitshydraulik in Kombination mit zusätzlichen Bauelementen während eines Transportmodus bzw. während Transportfahrten der Arbeitsmaschine auch zum Zwischenspeichern von kinetischer Energie zu verwenden. Diese wird dann zu einem späteren Zeitpunkt wieder gezielt in Form eines Drehmomentes in den Fahrantrieb eingeleitet, um antriebsmaschinenseitige Beschleunigungsvorgänge der Arbeitsmaschine zu unterstützen und einen Kraftstoffverbrauch der Arbeitsmaschine zu reduzieren.
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Hierfür werden bereits in mobilen Arbeitsmaschinen zur Verfügung stehende hydrostatische Bauelemente mehrfach genutzt und mit zusätzlichen Bauteile kombiniert, die für die Energiespeicherung und deren Steuerung benötigt werden, wobei für die Energiespeicherung hydraulische Akkumulatoren und für die Steuerung unter anderem Ventile, entsprechende elektronische Einrichtungen, Druckschalter bzw. Drucksensoren und dergleichen vorzusehen sind.
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Hydraulikpumpen, welche zur Versorgung einer Arbeitshydraulik vorgesehen sind, sind üblicherweise permanent mit der Brennkraftmaschine bzw. der Antriebsmaschine eines Fahrzeugantriebsstranges einer mobilen Arbeitsmaschine bzw. eines landwirtschaftlichen Traktors verbunden und daher ohne zusätzliche konstruktive Maßnahmen zur Einspeisung von Leistung eines hydraulischen Speichers in den Fahrantrieb einsetzbar. Während einer Verzögerung bzw. während Bremsphasen von mobilen Arbeitsmaschinen ist jeweils kinetische Energie über solche Arbeitshydraulikpumpen in einem hydraulischen Akkumulator zwischenspeicherbar.
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Die im Akkumulator zwischengespeicherte Energie ist betriebszustandsabhängig über dieselbe Hydraulikpumpe in vorbeschriebener Art und Weise wieder in den Fahrantrieb zurück einleitbar, wobei die Kriterien für die Aktivierung der Energiespeicherung und die Rückspeisung in den Fahrantrieb in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Fahrzustandes und verschiedener Betriebszustandsgrößen der mobilen Arbeitsmaschine bzw. der Baugruppen eines Fahrzeugantriebsstranges der Arbeitsmaschine ermittelt und in einem geeigneten Steuer- bzw. Regelalgorithmus ausgewertet werden können.
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Das vorgeschlagene System ist sowohl in Verbindung mit einer Konstantpumpe bzw. einer Ventilsteuerung oder mit einer Verstellpumpe bzw. einer Verdrängersteuerung mit einfachen hydraulischen Speicherschaltungen umsetzbar. Mit der erfindungsgemäßen hydraulischen Vorrichtung sind Betriebsmodi eines Fahrzeugantriebsstranges, wie die Phlegmatisierung eines Dieselmotors, eine Betriebspunktverschiebung der Brennkraftmaschine, ein kurzzeitiges Boosten oder eine Drehmomentstütze im Antrieb für zugkraftunterbrechungsfreies Schalten von Synchrongängen und dergleichen, mit geringem Aufwand realisierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeugantriebsstrang
- 2, 3
- mechanischer Nebenabtrieb
- 4, 5
- hydraulischer Nebenabtrieb
- 6
- hydraulische Maschine
- 7
- hydraulische Vorrichtung
- 8
- Arbeitshydraulik
- 9
- hydraulische Speichereinrichtung
- 10,11
- Hydraulikpumpe
- 12
- Getriebeeinrichtung
- 13
- hydraulische Lenkeinrichtung
- 14
- Abtrieb
- 15
- Antriebsmaschine
- 16, 17, 18
- Schaltelement
- 19
- Ventileinrichtung
- 20
- erste Ventileinheit
- 21
- zweite Ventileinheit
- 22
- Hydraulikfluidreservoir
- 23
- Druckbegrenzungsventil
- 24
- hydraulische Kupplungseinrichtung
- 25
- Fahrzeugachse
- 26A, B
- Gasfeder
- 27
- Getriebegehäuse
- 28
- Getriebeeinheit
