DE102010062784A1

DE102010062784A1 - Hydraulikhybridantriebsstrang

Info

Publication number: DE102010062784A1
Application number: DE102010062784A
Authority: DE
Inventors: Steffen Meyer-Salfeld; Manfred Unger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-10
Filing date: 2010-12-10
Publication date: 2012-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (1) und einer hydraulischen Antriebseinrichtung. Um einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer hydraulischen Antriebseinrichtung zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist, sind die hydraulische Antriebseinrichtung und die Brennkraftmaschine (1) in einer funktionalen Einheit zusammengefasst.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer hydraulischen Antriebseinrichtung.
Aus der internationalen Veröffentlichung WO 2006/038968 A1 ist ein Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer hydraulischen Antriebseinrichtung bekannt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer hydraulischen Antriebseinrichtung zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist.
Die Aufgabe ist bei einem Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine und einer hydraulischen Antriebseinrichtung dadurch gelöst, dass die hydraulische Antriebseinrichtung und die Brennkraftmaschine in einer funktionalen Einheit zusammengefasst sind. Durch eine Integration der Hydraulikhybrid-Funktionalität in die Systemgrenzen der Brennkraftmaschine wird die Konstruktion und Produktion von Hydraulikhybridantriebssträngen vereinfacht. Die Erfindung eignet sich besonders für Einbaumotoren, beispielsweise zur Verwendung in Baumaschinen, wie Bagger, oder Landmaschinen, wie Traktoren.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung an einen Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen ist. Die hydraulische Antriebseinrichtung ist vorzugsweise so an den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine angeschlossen, dass das Schmiermittel aus dem Schmiermittelkreislauf, zum Beispiel Schmieröl, in der hydraulischen Antriebseinrichtung zum Speichern/Abgeben von hydraulischer Energie und/oder zum Umwandeln von hydraulischer in kinetischer Energie, und umgekehrt, verwendet werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung in den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine integriert ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird die hydraulische Antriebseinrichtung mit Schmiermittel aus dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine betrieben. Das liefert den Vorteil, dass kein zusätzliches Betriebsmedium, wie Hydrauliköl, zum Betrieb der hydraulischen Antriebseinrichtung benötigt wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung einen Hydrostaten umfasst. Als Hydrostatik wird die Lehre vom Gleichgewicht der Kräfte in ruhenden, inkompressiblen Flüssigkeiten bezeichnet. Als Hydrostat wird eine technische Einrichtung, wie eine Pumpe beziehungsweise eine Maschine in Verdrängerbauweise, bezeichnet, die mit einer im Wesentlichen inkompressiblen Flüssigkeit betrieben wird.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung eine Flügelzellenmaschine umfasst. Die Flügelzellenmaschine kann auch als Drehschiebermaschine bezeichnet werden. Dabei handelt es sich um eine Verdrängermaschine mit einem Rotor und Flügeln oder Schiebern, die Verdrängerräume begrenzen. Anstelle der Flügelzellenmaschine können auch andere Maschinen beziehungsweise Pumpen in Verdrängerbauweise verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenmaschine in entgegengesetzten Drehrichtungen und/oder verschiedenen Wirkweisen, zum Beispiel als Pumpe oder als Motor, betreibbar ist. Die erfindungsgemäße Flügelzellenmaschine kann, im Unterschied zu einer herkömmlichen Flügelzellenpumpe, nicht nur zum Fördern von Schmieröl verwendet werden, sondern auch durch das Schmieröl angetrieben werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung einen Druckspeicher umfasst. Bei dem Druckspeicher handelt es sich zum Beispiel um einen Hydrospeicher, einen Hydraulikspeicher oder einen hydropneumatischen Speicher. Der Druckspeicher kann als Kolbenspeicher, Blasenspeicher oder Membranspeicher ausgeführt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Hydraulikhybridantriebsstrangs ist dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung antriebsmäßig oder abtriebsmäßig mit der Brennkraftmaschine verbunden ist. Die hydraulische Antriebseinrichtung ist vorzugsweise mit einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine gekoppelt. Dadurch kann die hydraulische Antriebseinrichtung zum einen durch die Brennkraftmaschine angetrieben werden, insbesondere über die Kurbelwelle. Zum anderen kann die hydraulische Antriebseinrichtung die Brennkraftmaschine antreiben, insbesondere über die Kurbelwelle.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine hydraulische Antriebseinrichtung für einen vorab beschriebenen Hydraulikhybridantriebsstrang. Die hydraulische Antriebseinrichtung ist vorzugsweise als hydraulische Maschine in Verdrängerbauweise ausgeführt und besonders vorteilhaft mit einem Druckspeicher kombiniert.
Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung von Schmiermittel einer Brennkraftmaschine zum Betreiben einer hydraulischen Antriebseinrichtung in einem vorab beschriebenen Hydraulikhybridantriebsstrang.
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem Hydrostatkreislauf, in den eine vorab beschriebene hydraulische Antriebseinrichtung eingebunden ist. Dadurch kann die Drehzahloptimierung durch eine Drehmomentoptimierung erweitert werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der einzigen beiliegenden Figur ist ein erfindungsgemäßer Hydraulikhybridantriebsstrang stark vereinfacht in Form eines Hydraulikschaltplans dargestellt.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Kurbelwelle 4 stark vereinfacht dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst einen Schmiermittelkreislauf 5 mit einem Schmiermittelreservoir 6, das Schmiermittel, wie Schmieröl, enthält. Das Schmiermittelreservoir 6 kann als Ölwanne ausgeführt sein.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist in den Schmiermittelkreislauf 5 der Brennkraftmaschine 1 ein Hydrostat 10 integriert. Der Hydrostat 10 wird, wie durch einen Strich angedeutet ist, aus dem Schmiermittelkreislauf 5 mit Schmieröl versorgt, mit welchem der Hydrostat 10 betrieben wird. Die Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine 1 ist mechanisch so mit dem Hydrostat gekoppelt, dass der Hydrostat 10 die Kurbelwelle 4 antreiben kann, oder umgekehrt, dass der Hydrostat 10 von der Kurbelwelle 4 angetrieben werden kann.
Der Hydrostat 10 ist unter Zwischenschaltung von Ventileinrichtungen 11, 12 hydraulisch mit einem Druckspeicher 15 verbunden. Die Ventileinrichtungen 11, 12 sind als elektromagnetisch betätigte 2/2-Wegeventile ausgeführt. Der Druckspeicher 15 ist, wie durch Pfeile angedeutet ist, mit weiteren Verbrauchern verbunden.
Der Hydrostat 10 ist besonders vorteilhaft als Flügelzellenpumpe beziehungsweise Flügelzellenmaschine ausgeführt. Die Flügelzellenmaschine umfasst einen Rotor, der drehfest mit der Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Die Ventileinrichtungen 11, 12 werden, zum Beispiel mit Hilfe einer Motorsteuerung, angesteuert. Dabei ist es zweckmäßig, Sensoren in dem Schmiermittelkreislauf 5 und in dem Druckspeicher 15 anzuordnen.
Die Ventileinrichtungen 11, 12 können als Speicherladeeinheit mit entsprechender Sicherheitseinrichtung in einem Steuerblock zusammengefasst werden. Anstelle der dargestellten Ventileinrichtungen 11, 12 können auch andere Ventileinrichtungen verwendet werden.
Durch die Kopplung des Druckspeichers 15 über den Hydrostaten 10 mit der Kurbelwelle 4 kann auf einfache Art und Weise ein hydraulisches Starten der Brennkraftmaschine 1 aus dem Druckspeicher 15 ermöglicht beziehungsweise unterstützt werden. Dadurch wird die Darstellung einer Start-Stopp-Funktionalität vereinfacht.
Zwischen den Druckspeicher 15 und den Schmiermittelkreislauf 5 der Brennkraftmaschine 1 ist eine Einrichtung zur Druckminderung geschaltet. Die Druckmindereinrichtung kann als Druckminderventil ausgeführt sein und dient dazu, den Öldruck vom Speicherdruckniveau auf ein niedrigeres Druckniveau abzusenken, wie es im Schmiermittelkreislauf 5 benötigt wird beziehungsweise sinnvoll ist.
Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine Versorgung von Schmierstellen der Brennkraftmaschine unmittelbar vor einem Startvorgang aus dem Druckspeicher 15 ermöglicht. Dadurch kann die Reibung beim Starten der Brennkraftmaschine minimiert werden. Das wiederum führt dazu, dass der Energieaufwand für den Startvorgang geringer wird. Die damit verbundene Verschleißminimierung ist für einen Start-Stopp-Betrieb vorteilhaft. Darüber hinaus wird durch die Erfindung eine Rekuperation von Bremsenergie vereinfacht. Je nach Anwendung kann eine Motorbremse auf einfache Art und Weise kurzfristig unterstützt werden.
Die Erfindung ermöglicht auch die Versorgung hydraulischer Verbraucher, zum Beispiel in Form einer Zentralhydraulik. Die Erfindung ist geeignet zur Einbindung in ein Motormanagement zur optimalen Drehmomentausnutzung beziehungsweise Drehmomentbereitstellung. Die Erfindung stellt eine optimale Erweiterung von Leistungsverzweigungsgetrieben dar. Die Erfindung ermöglicht zusätzlich zur kraftstoffoptimierten Drehzahl noch eine Drehmomentoptimierung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2006/038968 A1 [0002]

Claims

Hydraulikhybridantriebsstrang mit einer Brennkraftmaschine (1) und einer hydraulischen Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung und die Brennkraftmaschine (1) in einer funktionalen Einheit zusammengefasst sind.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung an einen Schmiermittelkreislauf (5) der Brennkraftmaschine (1) angeschlossen ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinheit in den Schmiermittelkreislauf (5) der Brennkraftmaschine (1) integriert ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung einen Hydrostaten (10) umfasst.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung eine Flügelzellenmaschine umfasst.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelzellenmaschine in entgegengesetzten Drehrichtungen und/oder verschiedenen Wirkweisen als Pumpe oder Motor betreibbar ist.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung einen Druckspeicher (15) umfasst.
Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Antriebseinrichtung antriebsmäßig und/oder abtriebsmäßig mit der Brennkraftmaschine (1) verbunden ist.
Hydraulische Antriebseinrichtung für einen Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Verwendung von Schmiermittel einer Brennkraftmaschine (1) zum Betreiben einer hydraulischen Antriebseinrichtung in einem Hydraulikhybridantriebsstrang nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Leistungsverzweigungsgetriebe mit einem Hydrostatkreislauf, in den eine hydraulische Antriebseinrichtung nach Anspruch 9 eingebunden ist.