DE102012005299A1

DE102012005299A1 - Nutzfahrzeug mit einem Hybridzapfwellensystem und Fronthydraulik mit Hydraulikmotor

Info

Publication number: DE102012005299A1
Application number: DE201210005299
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und Bauweise für ein definiertes Nebenverbraucherantriebssystem eines Hybridfahrzeuges mit Zapfwellenzusatzantrieb vorzugweise für Nutzfahrzeuge und Traktoren. Das System bestehend aus einem Elektromotor der als Generator arbeiten und Anlasser arbeiten kann und weiteren leistungsintensiven Nebenverbraucher welche durch geeignete Betriebsweisen komfortabel und umweltschonend beeinflusst werden können. Das System zeichnet sich durch eine besonders sichere Betriebsweise, gewichtsoptimierte und energiesparende Bauweise mit vielen vorteilhaften Zusatzfunktionen aus, und ermöglicht den Antrieb von wechselbaren Zusatzgeräten mittels einer elektrisch angetriebenen profilierten Zapfwelle auch bei stehendem Verbrennungsmotor durch fest installierten Elektromotor, in einem mit einer Fronthydraulik ausgerüstetem Nutzfahrzeug. Die profilierte Zapfwelle zum Antrieb schnell wechselbarer Zusatzgeräte ist über hydraulische Verdrängermaschinen angetrieben, welche vom Elektromotor und, oder vom Verbrennungsmotor angetrieben werden können.

Description

Stand der Technik:
Nutzfahrzeuge welche einen zusätzlichen Abtrieb in Form einer Profilwelle für Nebenaggregate wie beispielsweise zum Antrieb von Seilwinden Front-Balken oder Kreisel-Balkenmähwerke oder Bodenfräsen haben sind auch für Landschafts- und Waldpflege einsetzbar.
Nutzfahrzeuge sind im Sinne dieser Erfindung Fahrzeuge die nicht ausschließlich zum Transport von Menschen ermöglichen, sondern zusätzlich Geräte betreiben können, welche für kommunale Zwecke oder Landschaftspflegezwecke verwendet werden können. Nutzfahrzeuge sind auch Doka-Transporter, LKW's und Traktoren oder Baumaschinen.
Diese Profilwellenanschlüsse werden als profilierte Zapfwellen zum aufstecken von schnellwechselbaren Gelenkwellen bezeichnet und sind heute durch den Verbrennungsmotor antreibbar. Sie werden vom Nebenabtrieb des Getriebes durch eine schaltbare Kupplung ein und abgeschaltet. An diese Zapfwellen lassen sich beispielsweise auch Notstromgeneratoren flexibel anstecken und anzuschließen, Nutzfahrzeugantriebe haben einen Verbrennungsmotor der eine Drehzahl von 3000 Upm (Upm = Umdrehungen pro Minute) im Nennbetrieb nicht übersteigt. Vorteilhafterweise werden sparsame Dieselmotoren eingesetzt. Dieselmotoren haben einen elektrischen Gleichstrom-Anlasser zum Motorstart und eine Lichtmaschine zum Aufladen der Autobatterie. Zapfwellenabtriebe sind von der Kurbelwellendrehzahl mit etwa i < 5 untersetzt. Die Zapfwellendrehzahl der Zapfwelle 34 liegt im Standard zwischen 540 Upm, 750 Upm oder 1000 Upm, zusätzliche externe Drehstromgeneratoren können an einen solchen Zapfwellenanschluss mit einer fahrzeugexternen Gelenkwelle angeschlossen aufgesteckt werden, wie auch Mähwerke oder Holzzerkleinerer, Spritz- und Düngegeräte oder Gartenhäcksler aufgesteckt werden können, diese Geräte werden als Anbaugeräte beispielsweise 101 für die Fronthydraulik bezeichnet. Ein gleichzeitiger Betrieb von Stromgeneratoren und ein Antrieb eines Zusatzgerätes z. B. eines Sprühgerätes ist nicht an einer Zapfwelle 34 heute gleichzeitig möglich. Eine vielseitige Verknüpfung mit dem Triebstrang ist heute nicht gegeben. Für die Heckzapfwelle ist im Getriebeblock eines Nutzfahrzeug eine Zapfwellenkupplung integriert die vor dem Umschalten der Drehzahl einer solchen Heckzapfwelle betätigbar ist.
Zusätzliche Frontzapfwellen mit passenden Fronthydrauliksystemen ermöglichen einen zusätzlichen Betrieb von angetriebenen Frontzusatzgeräten vorne am Fahrzeug was den Einsatz von solchen Nutzfahrzeugen 1 in einem Arbeitsgang auch doppelt nutzbringend machen kann.
Aufgabe ist es:
Einen vielseitigen, kompakten, energiesparenden und robusten Zapfwellenantrieb mit einer Zapfwelle 34 zu konzipieren der mit dem Hauptantrieb des Nutzfahrzeugs auch weitere sinnvolle Aufgaben wahrnehmen und das Drehmoment an den Radantriebes nach Möglichkeit erhöhen kann, und sehr kompakt drehmomentstark und robust sowie wasserdicht baut.
Das Zapfwellenmodul sollte für Front- und Heckbetrieb nutzbar sein. Ziel ist es vorzugsweise die frontseitige also die in Fahrtrichtung schauende Zapfwelle 34 in deren Betrieb zu optimieren und zu flexibilisieren. Bei Einsatz im Frontbetrieb soll dies außerdem durch eine sinnvoll adaptierte Fronthydraulik möglich und unterstützt werden, welche einen platzsparenden vielseitigen Einsatz eines solchen Zapfwellensystems mit einigen Funktionen erst ermöglicht und somit zusammen sinnvollen vorteilhaften Zusatzfunktionen gegenüber dem momentanen Stand der Technik solcher Nutzfahrzeuge ermöglicht.
Nutzfahrzeuge 1 dieser betroffenen Kategorie für den Einsatz eines solchen Zusatzabtriebes sind umso wertvoller, sinnvoller und nutzbringender desto vielseitiger diese beispielsweise im Kommunalen-, Handwerker-, Wald oder Feldpflegeeinsatz sind. Ein Umweltschonender und möglichst CO-2 armer Betrieb eines solchen Nutzfahrzeuges 1 mit den dafür anzutreibenden Zusatzgeräten soll zudem hiermit ermöglicht werden. Typische Nutzfahrzeuge sind geräteträger, Traktoren und Lkw's sowie Kleintransporter ab 2,8 Tonnen zulässigem Gesamtgewicht.
Die geforderte funktional flexible Antriebseinheit 36 soll außerdem vormontiert lieferbar sein. Der mit aufgaben stellende Stand der Technik ist in 5 dargestellt.
Lösung der Aufgabe
Die Aufgabe wird hauptsächlich gelöst durch eine Modularisierung eines Elektrozapfwellensystemes. Wobei Gewicht Bauvolumen und Robustheit durch diese Module 45 und 45' verbessert werden.
Das Modul 45' wird durch einen mehrphasigen festinstallierten Elektromotor 78 angetrieben das durch ein Steuergerät 78 ansteuert wird welches zumindest eine elektrische Leitung 107 zur Realisierung des geforderten vielseitigen Einsatzes hat.
Figurenliste
1 : Zeigt eine Ausführung für ein Schema mit einer Hydraulisch angetriebener Fronzapfwelle 34 durch einen Drehfeld Elektromotor 78 und Verbrennungsmotor 6 gegenüber des Schwungrades 265 angeordnet für ein Nutzfahrzeug 1
2 Zeigt ein Nutzfahrzeug mit entsprechender Hydraulischer Anordnung
3 Zeigt eine Ausführung für ein Nutzfahrzeug
4 Zeigt eine Funktionsübersicht des Systems einer Ausführung für ein Nutzfahrzeug 1
5 zeigt den Stand der Technik ein Nutzfahrzeug mit frontzapfwelle und Fronthydraulik angetrieben ohne festinstallierten Elektromotor
6 Zeigt eine detailierte Ausführung für ein Nutzfahrzeug mit Fronthydraulikhubsystem
7 Zeigt einen detailierte Hydraulikschaltplan mit Optionen
8 Zeigt die zutreffende detailierte Funktionsübersicht des Systems einer Ausführung für ein Nutzfahrzeug
9 Zeigt eine Ausführung des Gehäuses 45 mit den Hydraulikpumpenantrieb und der Kupplung 70 und optional einsetzbaren Freilauf „FR”
10
Zeigt die Module 45 und 45' eingebaut in ein Fahrzeug
11
Zeigt einen Teil des Elektromotorensteuergerätes 115
Figurenbeschreibung
Für alle Figuren und Ausführungsbeispiele gilt;
Jedes der systembeteiligten Steuergeräte 5, 115, 231 hat zumindest einen Anschluss 107, vorteilhafterweise hat ein Steuergerät mehrere der Leitungen 107. Die Position 107 ist eine elektrische Leitung zur Übertragung von Signalen, Stellgrößen digital oder analog, Messwerten und Informationen. Steuergeräte ohne zumindest eine elektrische Leitung 107 gehören außer einer Funkfernbedienung „Hz” nicht zum System.
Mehrere Leitungen 107 können auch an einem Leitungsknoten zusammengeführt werden um Leitungen einzusparen. Wenn alle elektrischen Energieträger, akkus und Batterien Leer sind ist kein elektrisches Signal auf der elektrischen Leitung 107 feststellbar.
Bei sehr kurzen Fahrzeugen können die Module 36 mit dem Gehäuse 45 und den Hydraulikmotoren „M” mit dem pumpenseitigen Modul 36' bestehend zumindest aus dem Gehäuse 45' auch zusammengeschraubt und geprüft werden, und dann so zusammengeschraubt dem Fahrzeughersteller dem Produktionsband zugeliefert werden.
Die zwei Module 36 und 36', die das hier vorteilhafte und nachfolgend beschriebene System zusammen mit dem Steuergerät 115 und den damit realisierbaren Funktionen F1 bis F29 bilden, haben auch je ein zugeordnetes Gehäuse 45, 45' sowie je ein zugeordnetes Übersetzungsgetriebe 37 und 37' und je ein elektrisch arbeitender Schmierölstandontrollsensor 186, 186' und vorteilhafterweise auch je einen separaten Drehzahlsensor, was zur Antriebsschlupfdiagnose von zumindest einem Steuergerät benutzt wird Die Übersetzungsgetriebe 37 und 37' sind infolge des wechselnden Drehmomente eines Hydridantriebes vorteilhafterweise als Zahnradgetriebe ölgeschmiert aufgebaut.
Vormontiert sind diese Module 36 und 36' mit je einer zugehörigen Traverse 15 und 15' und mit je zugehörigen Hydraulikventilen des Primärkreises der Hydraulikpumpe ”P” und des Sekundärkreises der Hydraulikmotoren kompakt bauend.
An die frontseitig am Nutzfahrzeug 1 befestigbare Traverse 15 ist zudem eine Fronthydraulik 167, 189 mit den Zylindern 158 vormontierbar, und vorteilhafterweise zusätzlich zumindest ein Ventil „V” dienend zumindest zum Absperren des Ölflusses zum Zylinder 158.
Vorteilhafterweise hat diese Ventil V zusätzlich der Elektromagnetischen Betätigung zur automatischen Senkabschaltung mit einer Handbedienung zum ankuppeln des Zusatzgerätes in diese Fronthydraulik 167, 189, 158. Der Zylinder 158 wird von einer separaten zusätzlichen Ölpumpe „Pz„ mit Hydrauliköl gespeißt. Diese zusätzlich Hydraulikpumpe „Pz„ ist vorzugsweise auch durch den Elektromotor 78 antreibbar.
Die ölgeschmierten Wälzlager von Elektromotor sind vorteilhafterweise in die Gehäuse 45 und 45' einebaut um Lagerdeckel und damit Bauvolumen und Baugewicht einzusparen, und diese mittels der Ölstandsensoren 186, 186' funktional auch über Lebensdauer mit zumindest einem der Steuergeräte 115, 5, 231 oder dem „Display” und deren nachfolgend Beschriebene Funktionen sicherstellen zu können.
Der Elektromotor 78 ist für diese Erfindung ein mehrphasiger und vorteilhafterweise merhpoliger Drehstrom-Elektromotor der vorteilhafterweise zusätzlich einen Permanentmagneten im dessen Rotor eingebaut hat bei diesem folgt der Rotor einem mittels dem Steuergerät 115 drehenden Magnetfeld. Er wird vorteilhafterweise zusätzlich gekühlt, vorteilhafterweise mit Öl- oder Wassergekühlt. Er hat im Vergleich zu Gleichstrommaschinen wenig Verschleiß und hohe Leistungsdichte auch bei hoher Drehzahl und ist mit dem
Steuergerät besonders vorteilhaft kombiniert um einen guten Wirkungsgrad zu erzielen und flexibel genutzt werden zu können.
Beschreibung der Fig. 1
1 Zeigt eine Ausführung für ein Schema mit einer Hydraulisch angetriebenen Fronzapfwelle einer Zapfwelle 34 die durch einen Drehfeld Elektromotor 78 und einen Verbrennungsmotor 5 eines Nutzfahrzeugs 1 angetrieben wird.
Die Antriebseinheit 36 besteht zumindest aus einem Hydraulikmotor „M” und einer profilierten Zapfwelle 34, mit einem Getriebe 37 das ölgeschmiert ist. Und diese ist an der Vorderseite außerhalb der Motorhaube der Nutzfahrzeugs 1 montiert
Die Antriebseinheit 36' besteht aus einem zweiten öldichten Gehäuse 45 in welchem ein ölgeschmiertes Übersetzungsgetriebe 37' eingebaut ist und von einem Elektromotor 38 angetrieben werden kann und zumindest die Hydraulikpumpe P” daran befestigt oder in das Gehäuse 45' integriert ist. Beide Module 36, und 36' sind vormonierbar und zusätzlich können die Ventile der Hydraulikmotorseite M an das Modul 36 vormontiert werden mit der Hydraulik-Verrohrung und der Verkabelung
Gleiches Gilt für das Modul 36 befestigt unter der Motorhaube vorzugsweise direkt am Verbrennungsmotor 4 angetrieben durch die Kurbelwelle 6.
Vorteilhafterweise besteht die Antriebseinheit 36 zusätzlich aus einem Getriebe 37 das dem Hydraulikmotor M und der Zapfwelle 34 vorteilhafterweise zur Reduktion der Drehzahl des Hydraulikmotores „M” auf die langsamerer Zapfwellendrehzahl der Zapfwelle 34 dient.
Vorteilhafterweise ist das Getriebe der Antriebseinheit 36 mit Öl geschmiert und vorteilhafterweise auch eine elektrischer Ölstandstensor 186 eingebaut dessen elektrisches Signal zumindest im Fehlerfall bei reduzierten Ölstand oder fehlendem Öl mittels einer elektrischen Leitung 107 dem Fahrer optisch an einer Leuchte oder einem Display zusätzlich angezeigt wird Vorteilhafterweise wird dessen Informationssignal von zumindest einem Steuergerät 115, bewertet und abhängig davon zumindest einer der elektromagnetischen Aktuatoren 54, 54, 71 und auch Magnetventile V, V1, V2, V3, V4, V5, V6 mit einem elektrischen Steuersignal zur Hydraulikölstromsteuerung beeinflusst.
Vorteilhafterweise ist auch in der Antriebseinheit 36 ein eingebauter Drehzahlsensor 225 vorhanden, dessen elektrisches Signal zumindest im Fehlerfall bei überhöhtem Schlupf oder fehlender Umdrehung mittels einer elektrischen Leitung 107 dem Fahrer optisch, an einer Leuchte oder einem Display zusätzlich angezeigt wird.
Vorteilhafterweise wird dessen Informationssignal von zumindest einem Steuergerät 115, 5, 231, bewertet und abhängig davon zumindest einer der elektromagnetischen Aktuatoren 54, 54, 71 oder Magnetventile V, V1, V2, V3, V4 mit einem elektrischen Steuersignal beeinflusst.
Bei fehlendem Ölstand und oder fehlendem Drehimpuls, Drehzahl, übermittelt über zumindest eine elektrische Leitung 107 an zumindest ein Steuergerät 115, kann das Steuergerät Vorteilhafterweise eine Leistungszugabe in den hydraulikkreislauf verhindern in dem die Kupplung 70 geöffnet wird im Falle diese als schaltbare Kupplung 70 ausgeführt wird, indem der Verbrennungsmotor 4 mittels dem Steuergerät EEC-, dem Verbrennungsmotorensteuergerät EEC 5 die Leistung herabgesetzt wird, beispielsweise dessen Drehzahl begrenzt wird.
Da diese Zapfwelle 34 für den Antrieb und zum Schnellwechseln von mehreren Zusatzgeräten, Häckslern Schneefräsen, Mähwerken, Frontkehrmaschinen gedacht und dieser Antrieb auch Hybrid erfolgen kann, also außer durch den Verbrennungsmotor 4 auch durch den fest eingebauten Drehstrom-Elektromotor 78 angetrieben werden kann, ist es besonders Vorteilhaft das auch der Elektromotor 78 in seiner Stromaufnahme durch dessen Steuergerät 115 im Fehlerfall, bei einer Fehlermeldung eines dieser Sensoren 185, 225 beeinflusst wird. Vorteilhafterweise wird der fest eingebaute Elektromotor 78 und oder der Verbrennungsmotor 4 beim Auftreten von zumindest einem der Fehlersignale;

– zu hoher Öldruck in der Öldruckleitung,
– zu hohe Öltemperatur im Hydraulikkreislauf,
– zu geringe Drehzahl an der Zapfwelle 34 gemessen an der Antriebseinheit 36 trotz vorhandenem Ölstrom aus der Hydraulik-Pume-P
– zu geringer Ölstand im Getriebe 37 in dessen Leistungsabgabe und, Stromaufnahme reduziert oder ganz durch ein Steuergerät EEC, 115

Der zumindest eines der Ventile „V” welches von einer separaten vorteilhafterweise kleinen Hydraulikpumpe „P” für Hubzylinder 158 angetrieben wird, sperrt dann vorteilhafterweise den Hubzylinder 158 beim senken des Arbeitsgerätes bzw. des schnellwechselbaren Zusatzgeräte auf die Erde um eine Leistungsabgabe zu verhindern beispielsweise beim Mähen fegen Bodenfräsen, Mulchen, Häckseln kann so eine weitere Zerstörung durch Überhitzung vor einer nötigen Schaden oder einer Serviceleistung verhindert werden.
Ein weiteres senken und heben der Fronthydraulik 158, 167, 189 im Fehlerfall ist dann nur noch bei abgeschalteter Front-Zapfwelle 34 um das angekuppelte Zusatzgerät, Arbeitsgerät beispielsweise beispielsweise ein Besen oder ein Mähwerk vom Fahrzeug 1 abzukoppeln, um danach in die Garage, oder Werkstadt fahren zu können oder den Fahrzeugservice danach einfach realisieren zu können.
1 zeigt ein Magnetventil V ein Wegeventil V4 das es ermöglicht den Ölstrom in beide Richtungen umzulenken. Das Magnetventil „V”, Wegeventil „V4”, hat vorteilhafterweise drei Schaltstellungen I, II und III.

Stellung II- ist vorteilhafterweise die Ruhelage die stromlos ist mit Federkrafthilfe zumindest einer eigebauten Feder zentriert ist und diese ermöglicht einen drucklosen Umlauf des Ölstromes der Ölpumpe P von deren Druckseite d nach deren Saugseite s,
Stellung I- ist vorteilhafterweise eine Stellung die durch Bestromen eines Magneten A ermöglicht wird und ein drehen zumindest eines Hydraulikmotors „M„ in eine Drehrichtung beispielsweise rechts ermöglicht.
Stellung III-, ist vorteilhafterweise eine zusätzliche Stellung die durch Bestromen eines Magneten B ermöglicht wird und ein drehen zumindest eines Hydraulikmotors „M” in eine Drehrichtung beispielsweise links ermöglicht. Es ist von besonderem Vorteil beide Drehrichtungen bei einem solchen Antrieb zu nutzen um des angetriebene Zusatzgerät auch rückwärts betreiben zu können, so kann ein beispielsweise ein Häcksler wenn er verstopft ist auch von der Verstopfung bereinigt werden.

Bei einfacher Anwendung kann auf eine der Schaltstellungen I oder III des Wegeventiles „V4” verzichtet werden. Eine Schaltstellung II ist jedoch sehr vorteilhaft, da die Zapfwelle 34 in dieser Schaltstellung auch von Hand gedreht werden kann und somit ein einfacheres An- und Abkuppeln des Zusatzgerätes 101 durch einfaches aufstecken einer schnellwechselbaren Gelenkwelle 610 möglich ist. Ist dieses Ventil „V4”, mit dieser vorteilhaften Ölflussstellung der Stellung II- so nicht vorhanden, braucht man bedeutend mehr Kraft um ein abgetriebenes Zusatzgerät an die Fronthydraulik mit einer Gelenkwelle für den Arbeitseinsatz anzukoppeln.
Ein ankoppeln bestimmter Zusatzgerätes ist schwerer aber dennoch mit Zusatzaufwand noch möglich.
Eine Schaltstellung II des Magnetventiles „V”, des Wegeventiles „V4” muss dazu immer den Druck- und den Saugeingang aller der Hydraulikmotoren „M” miteinander verbinden. Vorteilhafterweise können mehrere Hydraulikmotoren „M” parallel die Zapfwelle 34 antreiben.
Vorteilhafterweise ist die Ventilstellung 11 auch bei abgeschalteter Zündung und abgeklemmter Stromversorgung 198, 199 noch möglich und wird mit eingebauten Federn im Ventil V4 zumindest so mit realisiert.
Sind mehrere Motoren M zum Antrieb der Zapfwelle 34 eingebaut wie in der 1 dargestellt müssen bei beiden Hydromotoren M mit einem Ventil „V” derart verbunden werden das die Druckkanäle beider Hydraulikmotoren „M” mit den Saugkanälen beider Hydraulikmotoren „M” erden können. Das Ventil „V” muss zumindest eine Ventilstellung aufweisen um diesen freien Öldurchfluss zu realisieren.
Mehrere Hydraulikmotoren „M” sind Vorteilhafterweise in die Antriebseinheit, in das Modul 36 eingebaut um auf einfache und robuste Weise mehrere Drehzahlen der Zapfwelle 34 realisieren zu können und einen verlustarmem Betrieb dieses Antriebes zu ermöglichen und damit die Öltemperatur gering zu halten.
Bei parallelem Betrieb mehrerer Hydraulkmotoren „M” baut die Antriebseinheit mit dem Gehäuse 45 sehr kurz was für dessen Montage und dessen Betrieb vor der Vorderachse der Räder 92 von Vorteil ist.
Verstellbare Ölpumpen „P” und, oder Stromventile die den Ölstrom in dessen Menge verstellen können bei gewissen Anwendungen mit Vorteil beim Antrieb der profilierten Zapfwelle 34 mittels dem Elektromotor 78 und Verbrennungsmotor 4 eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise kann die Hydraulikpumpe „P” durch eine schaltbare Kupplung 70 von der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 abgekuppelt werden mit zumindest einem elektromagnetischen Mittel 64, 54, 71 kann dabei diese zumindest beeinflusst werden.
Bei besonderen Nutzfahrzeugen ist es vorteilhaft diese Kupplung 70 durch einen Freilauf „FR” vereinfachend zu ersetzen der es ermöglicht, dass der fest eingebaute Elektromotor 78 die fest eingebaute Hydraulikpumpe „P” gegenüber dem Schwungrad 265 auch antreiben kann wenn die Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 steht.
Der Elektromotor 78 hat vorteilhafterweise zumindest einen Permanent-Magneten im Rotor des Elektromotors 78. Damit ist es möglich dass der Elektromotor 78 angetrieben durch den Verbrennungsmotor 4 als Generator betrieben werden kann.
Vorteilhafterweise ist der Elektromotor als Synchronmaschine aufgebaut. Vorteilhafterweise kann er zusätzlich am Rotor Schleifringe zur Bestromungs- und Feldveränderung aufweisen. Vorteilhafterweise ist er flüssigkeitsgekühlt. Als Generator betrieben kann der Elektromotor 78 den Strom induzieren um zumindest eine der elektrischen Energieträger einen Akku oder eine Batterie, 199, 198 auch aufzuladen.
Um die Zapfwelle 34 bei geöffneter Kupplung 70 auch längere Zeit elektrisch antreiben zu können kann zusätzlich ein zweiter Generator 224 eingebaut sein der dauernd falls erforderlich Strom nachliefern kann und somit dauernd nicht abkuppelbar von einer Kurbelwelle 6 angetrieben wird, um zumindest einen der elektrischen Energieträger einen Akku oder eine Batterie, 199, 198 aufzuladen.
Vorteilhafterweise ist ein Öl Filter „F” eingebaut der auf der Hydraulikpumpen „P” Saugseite eingebaut angeordnet ist um auch bei längerem Betrieb das Hydrauliköl sauber zu halten. Das Filter ”F” hat vorteilhafterweise ist ein Überdruckventil „V” das parallel zum Filter „F” eingebaut ist derart, dass es in Richtung der Pumpensaugseite öffnet um bei einem verstopften Filter „F” keine Beeinträchtigung des Antriebes der Zapfwelle 34 des Fahrzeugs 1 und keine Kavitation auf der Saugseite auftreten zu lassen.
Beschreibung der Fig. 2
Es ist ein digitales Display „Display” dargestellt vorzugsweise montiert in der Fahrerkabine des Nutzfahrzeugs 1 zur Fahrerinformation zumindest einer der Systemdaten, wie:

– Stromzähler KWh-Zähler akkumulierend den Strom aufgenommen, und abgegeben vom Nutzfahrzeug über die Steckdosen 174, 175
– Energieeinsparungen in KWh in % oder in Liter Kraftstoff pro Arbeitszykluß oder Arbeitstag
– Warnungen beispielsweise Batteriewarnungen 198, 199 Und deren Ladezustände
– Störungen, z. B. für, defekte Bauteile
– Diagnose, Fahrzeugsystemdiagnose
– Sytemeinstellungen
– Statusinfo
– Anweisungen
– Betriebszustände

1

Die 2 zeigt ein komplettes Nutzfahrzeug 1 mit entsprechender Anordnung in einem Fahrzeug 1 und einen Elektromotoren und eine Baugruppe mit einer Hydraulikpumpe „P” die mit einem Getriebegehäuse 45 fest verbunden Ist und mit dem Verbrennungsmotor 4 der vorzugsweise als „Dieselmotor” gebaut ist verbunden ist.
Desweiteren ist vorteilhafterweise ein Öltank „T” dargestellt mit einer Ölsaugschaltung, wobei wie dargestellt über zumindest eines der zwei antiparralel geschalteten Rückschlagventile „V” Hydrauliköl zur Saugleitung der Pumpe ”P” aus dem Tank „T” nachgesaugt werden kann. Der Hydrostatische Antrieb zwischen der Hydraulikpumpe „P” und dem Hydraulikmotor „M” kann so vorteilhafterweise auch Leckverluste und Spaltverluste aus einem Hydrauliköl Tank „T„ nachsaugen. Da der Ölkreislauf normal geschlossen und hermetisch dicht ist, kann in der Leitung aus dem Tank „T” über ein Rückschlagventil „V” bei sehr kleinen Ölverlusten beispielsweise an einem wellendichtring so ein Vakuum aufgebaut werden das zwangsweise Öl aus dem Tank „T” nachgesaugt.
Eine dargestellte Leckölleitung ist gestrichelt von der Pumpe ”P” dargestellt zum Tank „T” welche optional vorteilhafterweise auch eine vorteilhafterweise entlastete Bauweise der Hydraulikpumpe „P” ermöglicht.
Sind mehrere Leckölleitungen im System vorhanden werden diese vorteilhafterweise zusätzlich miteinander verbunden
Beschreibung der Fig. 3
3 Zeigt eine Ausführung für ein Nutzfahrzeug 1 mit einem Nutzfahrzeug 1 mit einer Fronthydraulik 167, 189 einem Verbrennungsmotor 4 mit einer entgegen der Fahrtrichtung angeordneten Schwungscheibe 265 einem Schwungrad und einem Drehstrom Elektromotor 78 einer Zapfwelle 34 einer Kupplung 70. Anstelle eines Schwungrades 265 kann an der Kurbelwellen abtriebsseite zum Antrieb des Fahrgetriebes im Fahle ein hydrostatischer Fahrantrieb zum Antrieb der Hinterräder 92 auch ein Kurbelwellenflansch an die Kurbelwelle 6 gegenüber der Kupplung 70 angebracht sein.
Am Getriebe 37 zum Antrieb der Zapfwelle 34 das montiert ist vor der Vorderachse der Räder 92 mit der Zapfwelle 34 die darin gelagert ist sind die Unterlenkerarme 167, 189 mittelbar oder unmittelbar mittels der traverse 14 daran befestigt, zur Aufnahme eines antreibbaren Zusatzgerätes beispielsweise eines Frontmähwerkes durch diese Zapfwelle 34.
Vorteilhafterweise ist die Hydraulikpumpe „P„ angetrieben wird von der Welle 17 jedoch direkt von der Kurbelwelle 6 über die schaltbare Kupplung 70 oder einen Freilauf „FR” angetrieben und nicht über eitere Übersetzungen 37'
Somit werden die Zahnräder eine Übersetzung zum schnellaufenden Elektromotor 78 bildend im Gehäuse 45' des Modules 36' nicht zusätzlich damit belastet.
Der Elektromotor 78, zumindest dessen Statorwicklungen werden von einem Steuergerät 115 mehrphasig angesteuert und auch bestromt und erregt. Der Elektromotor 78 ist an einem öldichten Getriebegehäuse 45' mit innenliegenden eingebauten und vorzugsweise wälzgelagerten Zahnrädern fest vormontiert und treibt mit dessen wälzgelagertem Elektromotoren Rotor über wälzgelagerte Zahnräder eine Welle 17 an.
Im Rotor des Elektromotors 78 ist vorteilhafterweise auch zumindest ein Permanentmagnet, ein „Dauermagnet” eingebaut damit der Elektromotor 78 vom Steuergerät 115 auch als Generator zum aufladen zumindest eines der elektrischen Energieträgers 198, 199 einer Batterie und oder eines Akkus eines Fahrakkus zum der zum versorgen des Elektromotors 78 und zum Unterstützen des Verbrennungsmotors 4 oder antreiben der zapfwelle 34 in gewissen Betriebsweisen betrieben werden zu können.
Die im Gehäuse 45' laufenden Zahnräder zum Antrieb einer Welle 17 sind vorteilhafterweise dauernd fest im Eingriff und laufen vorteilhafterweise auch in einem darin befindlichen Schmieröl-Ölbad von diesem als geschlossen dargestellten Gehäuses 45'. Die Hydraulikpumpe „P” ist festgeschraubt an diesem Gehäuse 45'. Der Getriebeölstand des darin befindlichen Schmieröl-Ölbades wird elektrisch sensiert und damit kontrolliert. Die elektrischen Daten oder Messwerte werden über eine Leitung 107 vorteilhafterweise zumindest einem Steuergerät zur Verbreitung und Bewertung übermittelt
Die darin vorteilhafterweise in Wälzgelagerten gelagerte Welle 17 wird über eine schaltbare Kupplung 70 von der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 angetrieben welcher von einer Steuerelektronik 5 dem EDC oder EEC Steuergerät gesteuert wird, das einen elektrischen Leitungsanschluss 107 zumindest zum elektrischen Datenaustausch mit dem Steuergerät 115 hat.
Die mit zumindest einem elektromagnetischen Mittel 64, 54, 71 schaltbare, und betätigbare Kupplung 70 wird vorteilhafterweise im Schmieröl-Ölbad des geschlossenen Gehäuses 45' betriben somit ist eine lange Lebensdauer bei kleiner Bauweise gegeben. Es können vorteilhafterweise mehrere elektromagnetische Schalt-Mittel 64, 54, 71 sogenannte elektromagnetische Aktuatoren in gleicher Bauweise zum Betätigen der Kupplung 70 eingebaut werden.
Alternativ kann vorteilhafterweise bei einfaches Ausführungen des hier beschriebenen Elektro-Zapfwellensystems anstelle der schaltbares Kupplung 70 auch ein Freilauf „F” zwischen der Welle 17 und der Kurbelwelle 6 eingebaut sein.
Derart eingebaut, dass dieser es zumindest ermöglicht, dass der Elektromotor 78 diese vorzugsweise frontseitig eingebaute Zapfwelle 34 über den dargestellten hydrostatischen Antrieb bestehend im wesentlichen aus einer Hydraulikpumpe „P” einem Hydraulikmotor „M” die Zapfwelle 34 auch bei stehender Kurbelwelle 6 antrieben kann. Vorteilhafterweise ist zumindest ein Stromventil eingebaut.
Die dargestellte Hydraulikpumpe „P” ist über Hydraulikleitungen Saug- und Druckseitig mit zumindest einem Hydraulikmotor „M” verbunden. Dargestellt ist vorteilhafterweise zumindest eine der hydraulischen Verdrängermaschinen „P” und „M”. Der Hydraulikmotor „M” ist vorteilhafterweise in zwei Drehrichtungen betreibbar. Vorzugsweise im Hydraulikmotorenölstrom derart eingebaut dass bei einem Überdruck diese entgegen einer Federkraft öffnen und zerstörerische hydraulische Spitzendrücke im Motorkreis der Motoren M angeordnet nach dem Wegeventil „V4” verhindern. Vorteilhafterweise sind diese sind zwei Drucksicherheitsventile an dem Modul 36 vormontiert und verrohrt.
Somit kann die Zapfwelle 34 in beide Drehrichtungen angetrieben werden Das Übersetzungsgetriebe 37 ist vorteilhafterweise in einem öldichten Gehäuse 45 in welchem die Zapfwelle 34 auch vorteilhafterweise robust ölgeschmiert und auch wälzgelagert ist, eingebaut.
Das Übersetzungsgetriebe 37 an der Frontseite des Nutzfahrzeugs 1 vor der Vorderachse angebaut, und der Hydromotor des dargestellten hydrostatischen Antriebs ist daran vormontiert.
Vorteilhafterweise ist im Nutzfahrzeug 1, in diesem Elektrozapfwellensystem, am Getriebegehäuse 45 vor der Vorderachse der Räder 92 zumindest einer der folgenden elektrischen Sensoren, ein Ölstandsensor oder ein Drehzahlsensor an- oder eingebaut dessen elektrisches Signal zumindest dem Fahrer oder zumindest einer Steuerelektronik zur Realisierung einer der Funktionen F1 bis F29 und weiteren Zusatzfunktionen ermöglicht.
3 zeigt eine in Ihrer Bauart typische schnellwechselbare Antriebs-Gelenkwelle 610 die typisch verwendet wird zum Antrieb von Zusatzgeräten in der Fronthydraulik welche durch eine derartige Frontzapfwelle 34 angetrieben werden.
3 zeigt außerdem das Steuergerät 115 das vorteilhafterweise zumindest einen elektrischen Anschluss zu einem elektrischen Energieträger 199, 189 hat und einen elektrischen Anschluss zu einer elektrischen Leitung 107 zur Realisierung zumindest einer der Funktionen F1 ... bis F27 und weiteren Funktionen später beschriebenen Funktionen vorteilhafterweise hat.
Weitere vorteilhafte Funktionen des Elektrozapfwellensystems sind in der 8 tabellarisch gelistet und beschrieben und können vorteilhafterweise realisiert werden.
Beschreibung der Fig. 4
4 Zeigt eine Funktionsübersicht der Funktionen F1 bis F29 des Systems einer Ausführung des Systems für ein Nutzfahrzeug 1 mit einer Hilfe elektrischen Leitung 107 über welche die entsprechend benötigten Signale, Messgrößen und Stellbefehle und Stellsignale übertragen werden können. Beim abklemmen aller Batterien und Akkus im Fahrzeug 1 ist diese Leitung 107 stromlos und kann nicht übertragen und keine Funktionen F1 bis F28 kann funktionierend ausgeführt werden.
Die Leitung hat vorteilhafterweise auch Abzweige und Knotenpunkte die auch innerhalb eine Steuergerätes zum Signalfluss abzweigen können. Eine treffende detailierte Beschreibung ist durch 8 und deren passender Beschreibung gezeigt
Beschreibung der Fig. 5
5 zeigt den Stand der Technik ein Nutzfahrzeug 1 einen Traktor mit Frontzapfwelle 34, und einer Fronthydraulik mit einem Hubzylinder 158, und der Unterarme sogenannte Unterlenker 167, 189, durch den Hydraulik Zylinder 158 verstellbar und einem Oberarm, Oberlenker 166 mit einem Verbrennungsmotor 4 angetrieben.
Montiert ist das dargestellte System in Fahrtrichtung vor der Vorderachse der abgebildeten Räder 92.
Als Position 14 ist auch dort der Nutzfahrzeugrahmen dargestellt ein festinstallierter mehrphasiger Drehstrom Elektromotor 78 mit zumindest einem Permanenntmagneten „N”, ”S” in dessen Rotor ist nicht ersichtlich.
Der Fahrzeugrahmen 14 kann unterschiedlich lang sein, wodurch sich die Aufgabe der Modularisierung in 36 und 36' mit begründet.
Ein Nutzfahrzeug 1 ist dargestellt ohne einen festinstallierten und vorteilhafterweise auch als Hybridantrieb nutzbaren mit Drehstrom versorgtem Elektromotor 78 und den möglichen vorteilhaften Zusatzfunktionen.
Beschreibung der Fig. 6
6 zeigt das Nutzfahrzeug 1 mit einem Getriebesteuergerät 231 auch ETC genannt (Electrical Transmission Controller) der vorteilhafterweise ein stufenloses Getriebe vorteilhafterweise mit einem eingebauten „hydrostatische Antrieb” für das Nutzfahrzeug 1 steuert und über die elektrische Leitung 107 die zur Steuerelektronik 115 führt auch einen Einfluss auf die Größe und das zeitliche Verhalten der Bestromung des Elektromotors 78 nimmt, indem es dem Steuergerät 115 welche die Bestromung des mehrphasigen Drehstrommotors 78 überwacht und Informationen zumindest des aktuellen Übersetzungsverhältnisses übermittelt. Vorteilhafterweise übermittelt das Getriebesteuergerät ETC auch die Drehzahl zumindest einer der Getriebewellen vorteilhafterweise der Getriebeabtriebswelle aus welcher beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit ermittelbar ist, womit das Rekuperationsverhalten des Elektromotors 78 zumindest in der Größe des Ladestromes eines der elektrischen Energieträger 198, 199 anpassbar ist.
Vorteilhafterweise weist ein derartiges stufenloses Getriebe für das Nutzfahrzeug 1 zusätzlich zu den Zahnradsätzen welche die Übersetzung zum Antrieb eines Rades 92 realisieren, eine hydrostatische Antriebseinheit auf welche parallel oder seriell zum diesen Übersetzungsrealisierenden Zahnradsätzen zum Antrieb eines Rades 92 eingebaut sind
Bei besonderen Anwendungsfällen kann das Getriebesteuergerät ETC auch ein automatische schaltbares Schaltgetriebe „ASG ansteuern auch mit einer automatischen Kupplungsbetätigung, und deren Kupplungswegkontrolle, was insbesonders bei schneller laufenden Nutzfahrzeugen 1 mit Geschwindigkeiten bis zu 80 Km/h beispielsweise bei Geräteträgern, oder Lastkraftwagen diene d zur Umweltpflege beispielsweise für den Schneeräumdienst von Vorteil ist.
Bei beiden Getriebeantriebsmöglichkeiten zum Radantrieb 77, 10 einem ASG (Automatischen Schalt-Getriebe) und stufenloser Antrieb mit beispielsweise einem zumindest teilweisen Hydrostatischen Antrieb zumindest eines Fahrzeugrades 92
Kann das Elektrozapfwellensystem mittels bereitgestellter Funktionen und der zusätzlichen Verwendung der EEC Informationen also den Informationen des Verbrennungsmotorsteuergeräts

– den Tempomat
– die Dauerbremse
– die Verbrennungsmotordrehzahl
– die Zapfwellendrehzahl 34 auch selbst,

78

70

115

92

78

115

Zudem wird jedoch vorteilhafterweise auch bei der Rekuperationsfunktion, das Rekuperationsdrehmoment und während der Tempomatphase oder der Dauerbremsphase das Bremsmoment in solchen Fällen zur Fahrkupplungsschonung der automatischen Kupplung des Fahrantriebes reduziert. Beim Umschalten des automatischen Schaltgetriebes, kurz „ASG” reduziert das Steuergerät 115 die Bestromung des Elektromotors um den Schaltvorgang und die Synchronisierung des „ASG” nicht negativ zu beeinflussen die Abstimmung erfolgt zwischen dem Steuergerät 115 und zumindest einem der Steuergeräte 5, 231.
Durch Betätigen eines elektrischen Schalters für das einleiten der Tempomatfase, Tempomatfunktion oder Dauerbremsphase, Dauerbremsfunktion durch den Fahrer, werden diese zwei Funktionen per elektrischem Schalter ausgelost und elektrische Impulse werden davon abgeleitet und beeinflussen die Stromgröße zur Bestromung zumindest einer der Wicklungen im Elektromotor 78 um entsprechend Drehmoment abzugeben oder aufzunehmen also rekuperativ und strominduzierend zu bremsen.
Das Akku oder Batterieladen wird dann vorrangig mit dem Verbrennungsmotor 4 bei geschlossener Kupplung 70 oder über den alternativ eingebauten Freilauf „F” an der Kurbelwelle 6 zum Elektromotor 78 und zur Hydraulikölpumpe ”P” hin realisiert.
Beim Auftreten von ABS ASR Regelfällen sogenannten Fahrzeuginstabilitätsfällen wird von zumindest eines dieser zugeordneten Steuergeräte des ABS, ASR oder des ESP eine Drehmomentabgabe vom Elektromotor 78 an die Kurbelwelle 6 reduziert oder dieser gar ganz mittels der Leitung 107 vom Steuergerät 115 abgeschaltet.
Beim Anfahren der Nutzfahrzeugs 1 mit intakter Fahrantriebskupplung die dem ”ASG” vorgeschaltet ist, ist es von Vorteil das dieser Fahrerwunsch über das ETC dem EEC auch dem Hybridsteuergerät also dem Steuergerät 115 mittgeteilt wird, so das eine zusätzliche Bestromung des Elektromotors 78 durch das Steuergerät 115 bei geschlossener Kupplung 70 erforderlich oder hilfreich ist um beispielweise den Verbrennungsmotor 4 in dessen Drehmomentabgebe zu unterstützen, im Falle dabei der Hydraulikmotor M durch das Ventil V4 abgeschaltet ist und der Akku 189, 199 Energiereserven dazu hat wird dies vom Steuergerät 115 ausgeführt. Ein Anfahren wird dadurch festgestellt dass bei zuvor geschilderten Vorgängen die Fahrgeschwindigkeit und die Gaspedalstellung diesen Wunsch mit definieren. So steht ein Fahrzeug 1 oder rollt langsam wenn es anfahren soll wobei der Fahrer zeitgleich überhöht Gas gibt, woraus ein zusätzlicher Drehmomentwunsch des Fahrers hervorgeht. Unterstützt wird das durch entsprechende Gangvorwahl für das ETC vom Fahrer aus.
Bei einem rollendem Fahrzeug 1 und sehr starker Gaspedalbetätigung spricht man vom sogenannten „Kick-Down”, einem sehr starken Drehmomentwunsch des Fahrers der insbesonders beim Überholen benötigt wird, gekennzeichnet ist er durch einen sehr stellen Betätigungsgardienten also schnelle und starke Betätigung des Gaspedals wird auch hier wird der Elektromotor 78 angesteuert vom Steuergerät 115 um diesen Drehmomentwunsch zu erfüllen indem der Stator des Elektromotors 78 entsprechend stark zur Drehmomentabgabe bestromt wird, im Falle hinreichen Energie im Akku oder der Batterie ist, und das Elektromotorenzapfwellensystem keinen Fehler in einem der Steuergeräte 5, 231, 115 wie beispielsweise fehlendes Schmieröl im Gehäuse 45' gespeichert hat.
Desweiteren ist ein Öl-Kühler „K” im Ölkreislauf zwischen der Pumpe „P” und zumindest einem Öl-Motor ”M” eingebaut er ist vorteilhafterweise unter der Motorhaube in Fahrrichtung eingebaut und er kann vorteilhafterweise durch ein Ventilator mit Luft mit gekühlt werden.
Vorteilhafterweise ist der Ölkühler in der Öl-Saugleitung zu der Hydraulikölpumpe „P” eingebaut die vom Verbrennungsmotor 4 angetrieben wird und in einem Steuergerät EEC (dem Electrical Engine Controller = EEC).
Ein Klimakompressor „KK” ist dargestellt mit einer integrierten vorzugsweise mit elektromagnetisch schaltbarer Kupplung. Er ist mit dem öldichten Getriebegehäuse 45' verbunden dargestellt und er kann mittels dem „Elektromotor 78 über darin umlaufende Zahnräder oder bei kleiner Leistungsübertragung über einen im Schmierölbad laufenden umlaufenden Kettentrieb im Gehäuse 45 angetrieben werden.
Über die elektrische Leitung 107 können die benötigten elektrischen Signale zur Realisierung der Funktionen F1 bis F29 gemäß der 4 und weiter beschriebener vorteilhafter Funktionen realisiert werden.
Der dargestellte Drehfeld Elektromotor 78 und auch vorteilhafterweise mehrphasig aufgebaute mehrpolige Elektromotor 78 treibt mit dessen Rotor welcher in Wälzlagern gelagert ist über eine in einer Richtung umlaufende Kette eine Zahnkette oder Gliederkette oder einen Zahnradtrieb an in einem sichtbar geschlossenen Gehäuse 45' welches auch öldicht ist.
Die Hydraulikölpumpe „P” ist fest am Gehäuse 45 angeschraubt. Sie ist vorteilhafterweise an diesem öldichten Gehäuse festgeschraubt und wird in eine nur in eine dargestellte Richtung angetrieben.
Zusätzlich sind im unteren Bereich des öldichten Getriebegehäuses zwei elektrische Sensoren, dargestellt und eingebaut als elektromagnetische Aktoren eingebaut zur Kupplungsbetätigung 70 und mit einem Anschluss zur elektrischen Leitung 107 versehen. Vorteilhafterweise kann auch eine Dahlanderwicklung im Elektromotor 78 eingebaut sein.
Vorteilhafterweise sind das im unteren Ölvorratsbereich des Getriebegehäuses sogenannte elektrische Getriebeölstandsensoren und/oder Getriebeöltemperatur-Sensoren.
Die Hydraulikpumpe „P” kann außerdem mittels Verbrennungsmotor 4 gesteuert vom dem Verbrennungsmotorensteuergerät 5 dem EDC oder EEC das ein einen Leitungsanschluss 107 hat angetrieben werden vorteilhafterweise durch einen Diesel-Motor angetrieben werden.
Eine „Lichtmaschine „LM” ist eingebaut die außer dem Elektromotor 78 dem „E-Mot” einen der elektrischen Energieträger 189, 199 aufladen kann.
Ein ETC Steuergerät (ein Electrical Transmission Controller) ist dargestellt das der auch eine elektrische Verbindungsleitung 107 aufweist mit zusätzlichen weiteren freien Knotenpunkten zum Anschließen weiterer Steuergeräte. Zum Anschluss elektrischer Sensoren oder Aktoren oder weiteren Steuergeräten. Das ETC und das EEC-Steuergerät ist somit elektrisch leitend verbunden mit den elektrischen Pedalgebern, dem Gaspedal, dem Bremspedal der Motorbremse und elektrischen Schaltern, der Dauerbremse die geforderte Zapfwellendrehzahl, Zapfwellendrehrichtung, der Generatorzuschaltung zur Versorgung einer der Steckdosen 175, 176 also zur Übermittlung des Fahrerwunsches an das Nutzfahrzeug 1 und das Elektrozapfwellensystem.
Gekennzeichnet ist die Funktionalität der elektrischen Leitung 107 durch elektrische Informationsübermittlung und Schaltsignalübermittlung die nach dem Abklemmen aller im Nutzfahrzeug vorhandener elektrischen Energieträger beispielsweise der Batterien 198 und Akkus 199 nicht mehr möglich und vorhanden also messbar sind.
Die elektrische Leitung 107 kann auch eine Funkübertragungstrecke mittels elektromagnetischer oder optischer Wellen beispielsweise, Infrarot Bluethooth, LAN sein, die bei kompletten Stromausfall der Systeme ein gleiches Übertragungsverhalten von Informationen und Stellsignalen aufzeigt Ein Hydraulikmotor „M” ist an einem zweiten Getriebegehäuse 45 im Frontbereich anmontiert, dargestellt als Getriebegehäuse 45, der Hydraulikmotor „M” 45 treibt eine Zapfwelle 34 an, und ist zum Antrieb schnell wechselbarer Zusatzgeräte durch diese Zapfwelle 34 eingebaut.
In dem frontseitigen Getriebegehäuse 45 das auch umlaufend öldicht gebaut ist und vor der Vorderachse am Fahrzeug 1 befestigt ist, ist außerdem ein Zahnradsatz erkennbar wie in 1 auch konkret dargestellt ist die Zapfwelle 34 in Wälzlagern gelagert. Vorteilhafterweise kann der Hydraulikmotor ”M” auch einen Leckölanschluss haben der mit dem Tank ”T” verbunden ist um eine entlastete Hydraulikverdrangerbauweise des Hydraulikmotors „M„ zu ermöglichen.
Die hydraulischen Verdrängermaschinen „P” und „M” können vorteilhafter weise Innenzahnradverdränger oder Außenzahnrad-Verdrängermaschinen sein.
Vorteilhafterweise können auch radial oder axial wirkende Kolbenmaschinen eingesetzt werden.
Um die profilierte Zapfwelle 34 ist ein Schutztopf dargestellt der ein verhindern eines Anfassens bei aufgesteckter Gelenkwelle zum Antrieb von Zusatzgeräten insbesonders bei laufender Zapfwelle 34 auf unfallverhütender Sicht ermöglicht.
Es sind außerdem Unterarme 167, 189 dargestellt welche vorteilhafterweise mit Hydraulikzylinder 158 verstellbar sind wie in 1 auch zu sehen. Der Elektromotor 78 der von einem Steuergerät 115 mit einer elektrischen Leitung 107 verbunden ist, ist in 2 zu sehen.
Eine Einheit zur Übermittlung von Fahrerwünschen über Pedale und Schalter mit einem Anschluss zur Elektrischen Leitung 107 führend zu einem „Hybridsteuergerät „Hybrid-ECU”, definitionsgemäß dem Steuergerät 115 ist dargestellt. Elektrische Energiespeicher sind als eine als „Batt” bezeichnete Batterie und ein Akku der ein Fahrakku zur zumindest zur Versorgung des Elektromotors 78 ist.
Es ist außerdem zumindest ein mit Gleichstrom gespeister Umrichter eingebaut im Steuergerät 115 selbst mit einer Stromgleichrichtung für den induzierten Drehstroms beispielsweise beim bremsen, rekuperieren des Fahrzeugs oder der Drehmomentenanhebung eine Funktion zum Drehmoment- belasten des Verbrennungsmotors 4 mit dem Elektromotor 78 derart dass der Verbrennungsmotor im idealen Wirkungsgrad betrieben werden kann. Während des warmlaufend des Verbrennungsmotors 4 kann der Elektromotor 78 unterstützend wirken um beispielsweise die Rußbildung zu verhindern bis der Verbrennungsmotor auf Betriebstemperatur ist.
Bei der Drehmomentenabgabe des Elektromotors 78 wird das Steuergerät 115 versorgt aus einem Akku oder einer Batterie also zumindest einem elektrischen Energieträger 189, 199 oder vorteilhafterweise auch über eine Drehstromsteckerstromversorgung bei antreiben des Elektromotors 78. Das Elektrozapfwellenmodul 36 ist vorteilhafterweise mit den in Serie geschalteten Akkus 198, 199 verbunden und wird mit höherer auch mit dem Steuergerät 115 hochgetakteter einer modulierter Spannung zumindest durch den Einbau einer Sperrdiode und eine elektrischen Schalters eingebaut im Steuergerät 115 betrieben, um auch möglichst kompakt für das Fahrzeug 1 zu bauen. Ein Temperatursensor im Steuergerät 11 überwacht den betriebszustand dieser Bauteile vorteilhafterweise und sendet im Falle eines Fehlers oder Überlastung durch diese hohe Spannung eine Information über die elektrische Leitung 107 zum digitalen Display im Armaturenbrett.
Damit kann das Versorgungsspannungsniveau für den Elektromotor 78 um bis zu 30% über dem Nenn-Spannungsniveau eines Akkus oder Batterie zumindest zeitweise angehoben werden. Dies um beispielsweise zum Boosten oder zum Verbrennungsmotorstarten ein besonders starkes Drehmoment des Elektromotors 78 zur Verfügung zu stellen.
Für Nutzfahrzeuge die als Traktoren bauen ist ein automatisches Boosten des Verbrennungsmotors bei geöffneter Kupplung 70 mit dem Elektromotor 78 und damit ein verhindern des Abwürgens auch bei kleiner Verbrennungsmotorendrehzahl beim rangieren hilfreich und somit beim ständigem wechseln des Vorwärts- und Rückwärtsfahrens beispielsweise im Wald oder Hof sehr hilfreich.
Das gemeinsame gegebenenfalls modulare Gehäuse 45 und das Gehäuse 45' mit zumindest der teilweise integrierten Lagerung oder eingebauten Gehäuseteile beispielsweise des vorderen falsches des Elektromotors 78 begünstigt eine kompakte Bauweise der Baugruppe mit dem Gehäuse 45 In einigen Sonderfällen, bei besonders kurzen Nutzfahrzeugen 1 können vorteilhafterweise beide Gehäuse 45 und 45' auch als Modul 45, 45' zu einem Gehäuse zusammengeschraubt und vormontiert und geprüft werden werden.
So ist in einem Gehäuse 45, 45' dann ein kompletter integrierter hydrostatischer Antrieb mit zumindest einer Hydraulikpumpe „P” und einem Hydraulikmotor „M” fest eingebaut wobei die Hydraulikpumpe „P„ elektromotorisch 78 und auch vorteilhafterweise verbrennungsmotorisch mit dem Verbrennungsmotor 4 angetrieben werden kann
Vorteilhafterweise wird dafür zumindest eines der Modulgehäuse 45, 45' aus Stahlguss oder Gusseisen gefertigt um Bauraum einzusparen zu können und auch sehr hohe Drehmomente auf kleinem Bauraum sicher realisieren zu können, wodurch auch vorteilhafterweise mehr Einbauraum für beispielsweise zumindest einen größeren elektrischen Energieträger 198, 199 einen Akku oder einer Batterie bereitgestellt werden kann, um so vorteilhafterweise den elektrischen Hybridisierungsgrad auch für große Verbrennungsmotoren 4 solcher Nutzfahrzeuge 1, beispielsweise Traktoren oder Geräteträger zu erhöhen und darstellen zu können, wodurch dessen Wirkungsgrad verbessert wird und die Abgasbelastung durch NOx, CO2, HC, CO reduziert wird.
Der Bauraum vor der Kurbelwelle 6 im Bereich des Lüfterrades gegenüber des Schwungrades 265 oder des Kurbelwellenflansches ist bei einem solchen Nutzfahrzeug 1, beispielsweise einem Traktor oder einem Geräteträger äußerst begrenzt da auch noch zusätzliche Bauteile beispielsweise für AGR und weitere Kühler mit untergebracht werden müssen. Insbesonders bei Nutzfahrzeugen 1 als einem Traktor oder einem Geräteträger aufgebaut zum Betrieb mit einer frontseitig betreibbaren Zapfwelle 34 und einer Fronthydraulik 167, 189, 158 spielt die Baulänge des Nutzfahrzeugs 1 eine besondere Rolle da vom Führerhaus aus der Betrieb von Zusatzgeräten betrieben in einer solchen Fronthydraulik angetrieben von einer Frontzapfwelle 34 beobachtet und sichergestellt werden können muss. Und auch die Vorderachslast möglichst gering gehalten werden muss sowie der Wendekreis auf ein Minimum reduziert werden muss.
Vorteilhafterweise wird das Pumpengehäuse der Hydraulikpumpe „P” und das Motorengehäuse des Hydraulikmotors „M” direkt in das Getriebe oder das Modulgehäuse 45 und oder 45' eingebaut wodurch die sonst als Standard zusätzlichen Gehäuse einer Hydraulikpumpe ”P” und zumindest eines Hydraulikmotores „M” komplett entfällt.
Vorteilhafterweise entfallen dann auch die Hydraulikleitungen und werden durch Kanäle in zumindest einem der Gehäuse 45, 45' dargestellt oder dort gebohrt.
Das erspart dann vorteilhafterweise zusätzlich Gewicht und erhöht die Betriebssicherheit.
Öl-Druck, Öl-Temperatur und Drehzahlsensoren können in ein derartiges Gehäuse 45 und 45' vorteilhaftwerweise auch mit angebaut und vormontiert und vorteilhafterweise im System vorgeprüft werden.
Somit kann dann vorteilhafterweise das Übersetzungsgetriebe 37 die Hydraulikölpumpe „P” der Hydraulikmotor „M” mit der Zapfwelle 34 in einem Gehäuse untergebracht und der Elektromotor 78 vorteilhafterweise auch daran vorteilhafterweise ohne dessen Flansch eingebaut zur Platz und Gewichtseinsparung eingebaut werden.
Vorteilhafterweise werden radial arbeitende hydraulische Verdrängermaschinen als Hydraulikpumpe „P” und Hydraulikmotor „M” verwendet.
Zumindest der vordere Befestigungsflansch der Pumpe P kann auch vorteilhafterweise in das Gehäuse 45' integriert werden so das dieser als separates Bauteil mit entfällt und damit die Baulänge der Hydraulikpumpe P” um dessen Flanschhöhe reduziert wird.
Die vorteilhafterweise so sehr gedrungene kurze Bauweise ist auch aufgezeigt wenn die Rotoren und deren Rotormantel dieser hydraulischen vorteilhafterweisen als radialen Verdrängermaschinen „P” oder „M” aufgebauten Maschinen in zumindest einem der zugehörigen Gehäuse 45, 45' eingearbeitet ist.
Zusätzlich kann zumindest ein Wegeventil „V” oder Druckbegrenzungsventil „V” beispielsweise eines der Ventile „V1” bis „V4” im dieses Gehäuse 45' mit eingebaut werden, was noch mehr Gewicht einspart und auch sicherheitstechnisch hochwertiger und robuster mit weniger Bauteilen baut.
Zusätzlich kann es eine vereinfachende Option darstellen wenn der Drehfeld-Elektromotor 78 für diesen Antrieb anstelle der Kupplung 70 ein Freilauf „F” eingebaut wird.
Beziehungsweise vorteilhafterweise zumindest in das Gehäuse 45 integriert wird die schaltbare Kupplung 70 und oder der Freilauf „F” kann mit einem Drehzahlsensor montiert am Gehäuse 45' auf seine Funktionalität mit überwacht werden. Elektromagnetische Stellglieder, Aktuatoren zur Kupplungsbetätigung der Kupplung 70 können ebenfalls mit angeschraubte und Eingebaut werden ins Gehäuse 45' was von weiterem Vorteil ist.
Beschreibung der Fig. 7
7 Zeigt eine Ausführung für ein Schema mit hydraulisch angetriebener Zapfwelle 34 mit und einem Öl-Hydraulikölkühler „K” eingebaut im Ölkreislauf zwischen der Hydraulikpumpe „P” und zumindest einem Hydraulikmotor ”M” eingebaut. Er ist vorteilhafterweise unter der Motorhaube in Fahrtrichtung eingebaut und er kann vorteilhafterweise durch ein Ventilator mit Luft mit gekühlt werden. Vorteilhafterweise ist der Hydraulikölkühler „K” in der Öl-Saugleitung zu der Hydraulikpumpe „P” eingebaut die vom Verbrennungsmotor 4 angetrieben wird und einem Steuergerät EEC (dem Electrical Engine Controller = EEC).
Das automatische Schaltgetriebe ASG ist auch beim Traktor das Hauptgetriebe zudem ist ein hydrostatischer Antrieb und als Zusatzantrieb parallel oder seriell zu diesem ASG Hauptgetriebe geschaltet.
Eine trockene Kupplung entfällt da die Planetenstufen vorwiegend dauernd im Eingriff sind und mit Magnetventilen „Nass-Umgekupppelt und Umgeschaltet” werden.
Die Schaltgetriebekupplungen zum Antrieb der Räder 92 sind also nasser Bauart.
7 Zeigt eine Ausführung für ein Schema mit Hydraulisch angetriebener Fronzapfwelle durch einen Drehfeld Elektromotor 78 und Verbrennungsmotor für ein Nutzfahrzeug
Die Antriebseinheit 36 besteht zumindest aus einem Hydraulikmotor M und einer profilierten Zapfwelle 34.
Vorteilhafterweise besteht die Antriebseinheit 36 zusätzlich aus einem Getriebe 37 das dem Hydraulikmotor M und der Zapfwelle 34 vorteilhafterweise zur Reduktion der Drehzahl des Hydraulikmotors „M” auf die langsamerer Zapfwellendrehzahl der Zapfwelle 34 dient, Die Hydraulikmotoren „M” haben vorteilhafterweise eine Leckölleitung zum Tank „T”. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei bei den Verdrängermaschinen „P” und „M” um eine entlastete bauweise mit entlasteten axialen Flächen, Platten, um besonders leistungsstark und energieeinsparend für dieses System zu funktionieren. Vorteilhafterweise ist des Getriebe 37 der Antriebseinheit 36 mit Öl geschmiert und vorteilhafterweise auch eine elektrischer Schmierölstandsensor eingebaut dessen elektrisches Signal zumindest im Fehlerfall bei reduzierten Ölstand oder fehlendern Öl mittels einer elektrischen Leitung 107 dem Fahrer optisch an einer Leuchte oder einem Display zusätzlich angezeigt wird Vorteilhafterweise wird dessen Informationssignal von zumindest einem Steuergerät 115, bewertet und abhängig davon zumindest einer der elektromagnetischen Aktuatoren 54, 54, 71 oder eines der Magnetventile V, V1, V2, V3, V4, V5, V6 mit einem elektrischen Steuersignal beeinflusst.
Vorteilhafterweise ist auch in der Antriebseinheit 36 ein eingebauter Drehzahlsensor 225 vorhanden, dessen elektrisches Signal wird zumindest im Fehlerfall bei überhöhtem Schlupf oder fehlender Umdrehung der Zapfwelle 34 oder der Welle 17 mit deren eigenem zusätzlichen Drehzahlsensor mittels einer elektrischen Leitung 107 dem Fahrer optisch, an einer Leuchte oder einem „Display” mit angezeigt wird.
Vorteilhafterweise wird dessen Informationssignal von zumindest einem Steuergerät 115, 5, 231, bewertet und abhängig davon zumindest einer der elektromagnetischen Aktuatoren 54, 54, 71 oder Magnetventile V, V1, V2, V3, V4, V5, V6 mit einem elektrischen Steuersignal beeinflusst. Bei fehlendem Ölstand im Hydrostatischen Antrieb der Pumpe „P” und oder fehlendem Drehimpuls, Drehzahl, übermittelt über zumindest eine elektrische Leitung 107 an zumindest ein Steuergerät 115, kann das Steuergerät vorteilhafterweise eine Leistungszugabe in den Hydraulikkreislauf verhindern in dem die Kupplung 70 geöffnet wird im Falle diese als schaltbare Kupplung 70 ausgeführt wird, indem der Verbrennungsmotor 4 mittels dem Steuergerät EEC-, dem Verbrennungsmotorensteuergerät EEC die Leistung herabgesetzt wird, beispielsweise dessen Drehzahl begrenzt wird.
Da diese Zapfwelle 34 für den Antrieb und zum Schnellwechseln von unterschiedlichen Zusatzgeräten, Häckslern Schneefräsen, Mähwerken, Frontkehrmaschinen gedacht und dieser Antrieb auch Hybrid erfolgen kann, also außer durch den Verbrennungsmotor 4 auch durch den fest eingebauten Drehstrom-Elektromotor 78 angetrieben werden kann, ist es besonders Vorteilhaft das auch der Elektromotor 78 in seiner Stromaufnahme durch dessen Steuergerät 115 im Fehlerfall, bei einer Fehlermeldung eines dieser Sensoren 185, 225 beeinflusst wird,
Vorteilhafterweise wird der fest eingebaute Elektromotor 78 und oder der Verbrennungsmotor 4 beim Auftreten von zumindest einem der Fehlersignale

– zu hoher Öldruck in der Öldruckleitung,
– zu hohe Öltemperatur im Hydraulikkreislauf,
– zu geringe Drehzahl an der Zapfwelle 34 gemessen an der Antriebseinheit 36 trotz vorhandenem Ölstrom aus der Hydraulik-Pumpe-P
– zu geringer Ölstand im Getriebe 36

115

Der zumindest eines der Ventile V welches von einer separaten vorteilhafterweise kleinen Hydraulikpumpe p für Hubzylinder angetrieben wird, sperrt dann vorteilhafterweise den Hubzylinder 158 beim senken des Arbeitsgerätes bzw. des schnellwechselbaren Zusatzgeräte auf die Erde um eine Leistungsabgabe zu verhindern, beispielsweise beim Mähen fegen Bodenfräsen, Mulchen, Häckseln kann so eine weitere Zerstörung durch Überhitzung vor einer nötigen Schaden oder einer Serviceleistung verhindert werden.
Ein weitere senken und heben der Fronthydraulik 158, 167, 189 im Fehlerfall ist dann nur bei abgeschalteter Front Zapfwelle noch möglich um das angekuppelte Zusatzgerät, Arbeitsgerät beispielsweise ein Besen oder ein Mähwerk noch vom Fahrzeug 1 abzukoppeln um in die Garage, Werkstadt zu fahren oder den Service danach einfach realisieren zu können.
Die Zusatzhydraulikpumpe „Pz” ist vorteilhafterweise der Kupplung 70 nachgeschaltet und angetrieben und kann auch bei stehendem Verbrennugsmotor 4 elektrisch mit dem Elektromotor 78 bei geöffneter Kupplung 70 oder über im Falle ein Freilauf F an der Stelle der schaltbaren Kupplung 70 eingebaut wird angetrieben werden.
7 zeigt ein Magnetventil „V” ein Wegeventil „V4” das es ermöglicht den Ölstrom in beide Richtungen umzulenken. Das Magnetventil „V”, Wegeventil „V4”, hat vorteilhafterweise zumindest zwei Schaltstellungen I, II und idealerweise sogar drei Schaltstellungen I, II, III zur Drehrichtungsumkehr der Zapfwelle 34.
Stellung II- ist vorteilhafterweise die Ruhelage stromlos ist mit Federkrafthilfe zentriert und ermöglicht einen drucklosen Umlauf de Ölstromes der Ölpumpe P von deren Druckseite d nach deren Saugseite s.
Stellung I- ist vorteilhafterweise eine Stellung die durch Bestromen eines Magneten a ermöglicht wird und ein drehen zumindest eines Hydraulikmotors M in eine Drehrichtung beispielsweise rechts ermöglicht.
Stellung III-, ist vorteilhafterweise eine zusätzliche Stellung die durch bestromen eines Magneten b ermöglicht wird und ein drehen zumindest eines Hydraulikmotors M in eine Drehrichtung beispielsweise links ermöglicht. Es ist von besonderem Vorteil beide Drehrichtungen bei einem solchen Antrieb zu nutzen um das angetriebene Zusatzgerät auch rückwärts betreiben zu können, so kann ein beispielsweise ein Häcksler wenn er verstopft ist auch von der Verstopfung bereinigt werden.
Bei einfacher Anwendung kann auf eine der zwei Schaltstellungen I oder III des Wegeventiles V4 verzichtet werden.
Eine Schaltstellung II in welcher die Saug- und Druckseiten aller Hydraulik, motoren „M” welche die Zapfwelle 34 verbindet ist hilfreich und ist sehr vorteilhaft,.
Da die Zapfwelle 34 in dieser Schaltstellung auch von Hand gedreht werden kann und somit ein einfacheres An- und Abkuppeln des Zusatzgerätes 101 durch einfaches aufstecken einer schnellwechselbaren Gelenkwelle 610 möglich ist. Ist dieses Ventil V4, mit dieser vorteilhaften Ölfluss-Stellung II- so nicht vorhanden, braucht man bedeutend mehr Kraft um ein abgetriebenes Zusatzgerät an die Fronthydraulik mit einer Gelenkwelle für den Arbeitseinsatz anzukoppeln.
Vorteilhafterweise können in der Schaltstellung II alle ventilanschlüsse miteinander vorhanden werden. Die drosseln D1 und D2 verhindern dass sich die zapfwelle 34 dann dreht sie kompensieren den Strömungsimpuls in der Flüssigkeit von der Hydraulikpumpe „P„ kommend.
Ein ankoppeln bestimmter Zusatzgerätes ist schwerer aber dennoch mit Zusatzaufwand noch möglich.
Eine Schaltstellung II des Magnetventiles V, des Wegeventiles V4 muss dazu immer den Druck- und den Saugeingang aller der Hydraulikmotoren „M” miteinander verbinden.
Vorteilhafterweise ist diese Ventilstellung II auch bei abgeschalteter Zündung und abgeklemmter Stromversorgung 198, 199 nach möglich und mit eingebauten Federn im Ventil V4 zumindest mit realisiert.
Sind mehrere Hydraulikmotoren ”M” zum Antrieb der Zapfwelle 34 eingebaut wie in der 1 dargestellt müssen bei beiden Hydromotoren M mit einem Ventil V derart verbunden werden das die Druckkanäle beider Motoren mit den Saugkanälen beider Motoren M erden können. Das Ventil V muss zumindest eine Ventilstellung aufweisen um diesen freien Öldurchfluss zu realisieren.
Mehrere Hydraulikmotoren „M sind vorteilhafterweise in die Antriebseinheit 36 eingebaut um auf einfache und robuste Weise mehrere Drehzahlen der zapfwelle 34 realisieren zu können und einen verlustarmem betrieb dieses Antriebes zu ermöglichen und damit die Öltemperatur gering zu halten. Verstellbare Hydraulikpumpen „P” und Stromventile die den Ölstrom in dessen Menge verstellen können hier aber auch bei gewissen Anwendungen mit Vorteil beim Antrieb der profilierten Zapfwelle 34 durch Elektromotor 78 und Verbrennungsmotor 4 eingesetzt werden, Die Hydraulikmotoren „M” haben vorteilhafterweise einen Leckölanschluss die vorteilhafterweise untereinander verbunden werden und der zumindest zu einem Tank „T” führt.
Vorteilhafterweise kann die hydraulikpumpe durch eine Kupplung 70 von der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 abgekuppelt werden mit elektromagnetischen Mitteln 64, 54, 71 kann dabei die vorzugsweise schaltbare Kupplung 70 beeinflusst werden.
Bei besonderen Fahrzeugen ist es vorteilhaft diese Kupplung 70 durch einen Freilauf F zu ersetzen der es ermöglicht, dass der im Fahrzeug 1 fest eingebaute Elektromotor 78 die fest eingebaute Hydraulikpumpe „P” gegenüber dem Schwungrad 265 auch antreiben kann wenn die Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 steht.
Der Elektromotor 78 hat vorteilhafterweise zumindest einen Permanent-Magneten im Rotor des Elektromotors 78. Damit ist es möglich dass der Elektromotor 78 angetrieben durch den Verbrennungsmotor 4 als Generator betrieben werden kann.
Vorteilhafterweise ist der Elektromotor als Synchronmaschine aufgebaut. Vorteilhafterweise kann er zusätzlich am Rotor Schleifringe zur Bestromungs- und magnetische Feldveränderung aufweisen. Als Generator betrieben kann der Elektromotor 78 den Strom induzieren um zumindest eine der elektrischen Energieträger einen Akku oder eine Batterie, 199, 198 damit aufzuladen.
Um die Zapfwelle 34 bei geöffneter Kupplung 70 auch längere zeit elektrisch antreiben zu können kann zusätzlich ein zweiter Generator 224 eingebaut sein der dauernd Strom nachliefert um zumindest einen der elektrischen Energieträger Akku oder Batterie 199, 198 auch aufzuladen.
Beschreibung der Fig. 8
Die Zusatzfunktionen F7 bis F25 eines solchen Systems bestehend aus einem Elektrozapfwellenmodul 36, gemäß den zugehörigen Ansprüchen, vorteilhafterweise in Kombination mit einem Fronthydrauliksystem 203, gemäß den zugehörigen Patentansprüchen beim Betrieb in einem Nutzfahrzeug 1 sind nachfolgend kurz beschrieben.
Funktion F1-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und der Diagnosedaten, Motordaten, Getriebedaten und Fahrerwünsche über beispielsweise einen Fahrzeugführungsrechner oder vom sogenannten Instrument einem zentralen Rechner der den Service und die Instrumente, also das Display und auch Sonderfahrerwünsche aufnimmt und an Steuergeräte sendet die nicht über das EDC ETC übersetzt werden müssen. Sowie Messwerte zur Realisierung von Notfunktionen im Falle ein Steuergerät beispielsweise ausfällt
Funktion F2-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und der Daten der Drehmomente und Drehzahlen und der Kupplungsstellung der Kupplung 70 als Anfrage-Request an das Elektrozapfwellensystem, vorteilhafterweise über das Steuergerät 115 steuernd das Elektrozapfwellensystem sowie rückwärtige Übertragung des Zustandsprotokoll 5, sogenanntes Status-Protokoll, an die Triebstrangsteuergeräte 5, 231 (231 elektronische Getriebesteuerung beispielsweise ein ASG der ETC) und an das 5-Elektronische Motormanagement EDC- oder EEC) des Nutzfahrzeuges 1. Die Daten werden bidirektional übertragen, zur feinfühligen Abstimmung des Nutzfahrzeuges ist die Verbindung 107 vom Steuergerät 115 zu dem EDC und/oder dem AG von Vorteil.
Funkton F3-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten mittels der elektrischen Verbindung 107 bezüglich der Fahrgeschwindigkeit v vom Tachograph oder ABS oder einem GPS-gestützten Steuergerät sendet an das das Elektrozapfwellensystems, vorteilhafterweise über das Steuergerät 115 zur weg und geschwindigkeitsabhängigen Einstellung des Elektrozapfwellensystems.
Funktion F4-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der Zugkraftmesswerte von Sensoren eingebaut in die Fahrzeugheckseitig montierten Unterlenker um beispielsweise eine Pflug zu ziehen. Und beim Pflügen den Verbrennungsmotor 4 mit Drehmoment zu unterstützen. Hierdurch ist es möglich eine konstante Pflugtiefe in der Erde zu halten und keine Pflugtiefe zu reduzieren auch wenn die Zugkraft, gemessen durch den Zugkraftsensor, kurzzeitig zunimmt. Dies kann beispielsweise durch eine Bodenwelle oder zeilenartig leimigen Boden hervorgerufen werden. Dabei verlangt die gemessene erhöhte Zugkraft zwischen dem zu ziehenden Zusatzgerät beispielsweise ein Pflug, Egge, Grubber, Fräse und dem Nutzfahrzeug 1 hier auch Fahrzeug genannt ein zusätzliches Drehmoment von dem Verbrennungsmotor 1 kann der Verbrennungsmotor diese Zugkraft nicht aufbringen so unterstütz der Elektromotor 78 den Verbrennungsmotor 1. Ist der elektrische Energieträger 189, 199 und oder beide Antriebsmaschinen nicht in der Lage diese geforderte Zugkraft aufzubringen, so wird die Fahrgeschwindigkeit zurückgenommen und oder die Pflugtiefe durch betätigen der Zylinder 158 verändert.
Funktion F5-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten des Kick down Befehls. Anforderung für unterstützendes Anfahren aus dem Stand (V0=) und oder bei gewünschten schnellen beschleunigen beispielsweise beim gewünschten Überholen eines Fahrzeugs oder bei kurzfristig über kurze Zeit erforderlicher Zugleistung vom Fahrer gewünscht Der Kick Down Befehl zum Boosten durch den Elektromotor 78 wird durch einen Schalter S der vorteilhafterweise programmierbar ist am Gaspedal ausgelöst.
Funktion F6-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten von zusätzlichem Drehmoment oder Funktionen von einem Anbaugerät beispielsweise durch Verdrehen eines Schalters oder durch einen Sensormesswert (gewünschtes Drehmoment oder – Drehzahl vom Elektromotor 78 bei beispielsweise einer geöffneter Zapfwellenkupplung 70). Von einem Anbaugerät können diese Daten können auch per Funk übertragen werden, beispielsweise von einer Funkseilwinde und betreffen auch die Funktionalität des Fronthydrauliksystems 203, beispielsweise das Schalten der Elektromagnetventile verstellend die Zylinder 158 der Unterlenker 167, 189.
Funktion F7-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und der Daten für den Kennfeldoptimierungsbetrieb für den Verbrennungsmotor 4, die Abstimmung bei geschlossener Zapfwellenkupplung 70 ermöglicht ein Belasten der Kurbelwelle 6 im Falle diese zu wenig Last hat durch Laden einer der Elektrischen Energiespeicher 198, 199 indem der Elektromotor 78 als Generator gepolt wird, und ein Entlasten des Verbrennungsmotors 4 im Falle der Verbrennungsmotor 4 zumindest kurzzeitig überlastet wird, indem bei geschlossener Kupplung 70 Drehmoment vom Elektromotor 78 vorzugsweise gespeist aus einem elektrischen Energiespeicher 189, 199 an die Kurbelwelle 6 abgegeben wird. Der Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 4 ist damit verschiebbar und der Wirkungsgrad des Nutzfahrzeugs ist damit optimierbar. Das EDC Steuergerät 5 verwertet dabei bei vorteilhafter Funktion den gemessenen Ladedruck am Ansaugstutzen gemessen durch den Ladedrucksensor, ist der Ladedruck zu gering infolge zu geringer Abgastemperatur oder Abgaßvolumenstrom beispielsweise bei kaltem oder untertourigem fahren so ist das ein Indiz dass der Verbrennungsmotor 1 das gewünschte Gas des Fahrers ohne Schaltvorgang im Schaltgetriebe nicht verarbeiten kann, das EDC sendet nun dies feststellend eine Drehmomentanfrage an das Elektrozapfwellenmodul, welches bei hinreichender Stromversorgung die Verbrennungsmaschine 4 unterstützt, hierdurch ist die Elastizität bei Nutzfahrzeugen 1 mit Schaltgetrieben ”ASG” wesentlich verbessert. Bei zu geringer Last des Verbrennungsmotors 4 und dadurch bedingtem schlechten Wirkungsgrad, beispielsweise bei gleichzeitig gewünschter langsamer Fahrgeschwindigkeit des leeren Nutzfahrzeuges 1 auf dem Ebenen wird der Elektromotor 78 vorzugsweise als Generator zur Betriebspunktanhebung des Verbrennungsmaschine vom Steuergerät 115 gepolt um die elektrischen. Energiespeicher 198, 199 aufzuladen. Zusätzlich kann die Zapfwelle 34 mechanisch oder über den Drehstromstecker 175, 176 hierbei noch ein Anbaugerät antreiben um beispielsweise einen Spritzbehälter auf der Fahrt zu durchmischen bzw. zu homogenisieren.
Funktion F8-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und der Daten für einen wegabhängigen Betrieb beispielsweise beim Spritzen werden die Daten vom Tachograph, ABS oder GPS verwendet um die Drehzahl des Elektromotors 78 derart anzupassen, dass bei fast beliebiger wechselnder Fahrgeschwindigkeit v immer die gleiche Menge an Schädlingsbekämpfungsmittel oder Düngemittel pro Quadratmeter ausgebracht wird. Dafür kann die Kupplung 70 auch abhängig der erforderlichen Leistung des Zusatzgerätes (z. B. Spritze) zumindest zeitweise geöffnet werden.
Funktion F9-: Übertragung und/oder Abstimmung der Daten zur Drehschwingungsdämpfung. Vorrangig kann in Abstimmung mit dem Verbrennungsmotorensteuergerät 5, einem EDC Steuergerät oder einem EEC Steuergerät auch der Elektromotor 78 Drehschwingungen dämpfen. Insbesonders durch die Übersetzung im Getriebe 45' an der Kurbelwelle kann der Elektromotor 78 sehr präzise zeitgerecht reagieren, und die Welle 17 beschleunigen oder abbremsen. Dabei wirkt sich die in Getriebe 45' gespeicherte potentielle kinetische Drehenergie infolge der rotierenden Elemente vorteilhafterweise der Zahnräder die darin im Ölbad laufend die Welle 17 antreiben zusätzlich dampfend sehr positiv aus, Vorteilhafterweise ist die Kupplung 70 spielarm ausgeführt, gebaut und dafür zuvor geschlossen worden.
Zusätzlich kann das Steuergerät 115 vorteilhafterweise auch die Zapfwelle 34 auch Drehschwingungen zumindest der Drehschwingungen 2-ten grades dämpfen durch entsprechende Bestromung des Elektromotors 78, hierbei ermittelt des Steuergerät 115 einen mittleren Drehzahlverlauf und glättet diesen auf die vorgegebene Soll-Mittelwertdrehzahl durch entsprechende Bestromung des Elektromotors 78, vorteilhaft ist hierbei die Übersetzung zwischen dem Elektromotor 78 und der welle 17 die eine entsprechende Zeitkonstante der elektrischen Maschine 78 zulässt.
Funktion F10-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der elektrischen Stellefehle für Rechts und Linkslauf. Beispielsweise im Windenbetrieb oder beim Häckslerbetrieb oder Pumpenbetrieb kann so eine verstopfte Anbau-Maschine durch den Rückwärtsbetrieb wieder geleert und gesäubert werden, das Wegemagnetventil V4 ermöglicht vorteilhafterweise zusätzlich die Drehrichtungsumkehr der zapfwelle 34 Sind zwei oder mehrere Hydraulikmotoren M eingebaut so können damit zwei oder mehrere unterschiedliche Zapfwellendrehzahlen der profilierten Zapfwelle 34 vom Fahrer elektrisch mittels einer elektrischen Schalterbetätigung vorgegeben und eingeschaltet werden. Die Hydraulikmotoren können vorteilhafterweise mit Magnetventilen V entsprechend dem Fahrerwunsch zu- und abgeschaltet werden.
Funktion F11-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten, für die manuell eingestellten Vorgabedrehzahl,
Funktion F12-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten des Ausschaltbefehles oder weiterer Betriebsmodi an das Elektrozapfwellenmodul 36 beispielsweise das Einschalten des Generators bzw. der Generatorfunktion der elektrischen Maschine 78 welche Vorzugsweise zusätzlich auch als Elektromotor 78 arbeiten kann.
Funktion F13-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten des Stromverbrauches und der Stromabgabe an zumindest einer der Steckdosen 175, 176 und Berechnung der Energieeinsparung pro Arbeitstag oder Arbeitszyklus automatisch oder auf Fahrerwunsch.
Funktion F14-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der elektrischen Daten zum einschalten und abstimmen der Range-Extender-Funktion. Durch das Elektrozapfwellenmodul wird bei einschalten dieser Funktion die Elastizität des Antriebes vom Nutzfahrzeug 1 wesentlich erhöht indem die Fahrzeuggeschwindigkeit auch bei zusätzlicher geforderter Zugbelastung wesentlich konstanter gehalten werden kann insbesonders in der Kombination mit einem ASG einem Automatischen Schalt Getriebe mit einer elektrisch gesteuerten automatischen Getriebe-Schaltkupplung zum Antrieb des Rades 92 muss dieses automatische Schaltgetriebe weniger umschalten die Schaltverluste und Zugkaftverluste in dieser zeit des Umschaltens werden dadurch vorteilhafterweise reduziert. Je nach Antrieb muss nicht so oft geschaltet werden wodurch sich zusätzlich die Schaltschlupfverluste reduzieren können
Funktion F15-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der Diagnosedaten beispielsweise Ölstand Temperaturen Spannungen und Ströme die ermittelte Kraftstoffeinsparung pro Arbeitstag durch das Hybride Elektrozapfwellenmodul 36 beispielsweise die Summe aus Kennfeldoptimierungsvorgänge der Verbrennungsmaschine 4 proArbeitstag.
Funktion F16-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der elektrischen Betriebsdaten wie die Drehzahl oder zum Steuern einer Leuchte „Hybrid Aktiv” für den Fahrer oder zur Kontrolle des Generators 78 und der Zapfwelle 34
Funktion F17-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten von Zustandswerten zumindest eines der elektrischen Energieträger 198, 199 beispielsweise Ladezustand, Spannungen, Baugröße, deren Temperaturen, maximal zulässiger Strom und Defekte.
Funktion F18-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der Schaltstellung der Kupplung 70 und manuelle elektrische Vorgaben zum Öffnen oder Schließen dieser Kupplung 70
Funktion F19-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der elektrischen Befehle zur Vorgabe des Betriebsmodus Generator, Elektromotor-Hybridfunktion Standbetrieb bei stehendem Fahrzeug Fernsteuerung aktiv/Inaktiv vom Fahrer des Nutzfahrzeuges 1.
Funktion F20-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten und Abstimmung der elektrischen Signale vom Steuergerät 115 mit dem EDC zur Schlupfreduzierung der Kupplung 70, im Falle diese kraftschlüssiger Bauart ist.
Wird bei einer geschlossener Kupplung 70 und direktem Antrieb der Zapfwelle 70 vom Verbrennungsmotor 4 durch Vergleich dieser Drehzahlen gemessen mittels dem Drehzahlsensors 119 im, am Modul sowie der durch das EDC gemessenen Drehzahl des Verbrennungsmotoren 4 eine Differenz festgestellt so ist das ein Hinweis dass die Kupplung schleift, was dem Fahrer über die elektrische Verbindung mitgeteilt wird. Der Elektromotor 78 kann nun mit Drehmoment unterstützend ein weiterarbeiten ermöglichen indem er aus einem Akku oder einer Steckdose gespeist die zapfwelle weite abtreiben kann.
Stellt das EDC und oder das Steuergerät 115 eine Überlastung der Zapfwellenkupplung schlechthin fest kann diese elektrisch beeinflussbare Kupplung 70 vorbeugend geöffnet werden um dies zu schützen und/oder Drehmoment vom Elektromotor zu deren Entlastung anfordern.
Funktion F21-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der Synchronisationsdaten zum Schalten der Kupplung 70 im Falle diese Formschlüssig funktioniert. Hierbei werden die Zapfwelle 34 und die Kurbelwelle 6 bzw. die Welle 17 auf eine annähernd gleiche Drehzahl gebracht, wobei der Elektromotor 78 vorteilhafterweise die Zapfwelle 34 beschleunigt und danach wird die formschlüssige Kupplung 70 geschlossen. Derartige Kupplungen haben ein hohes Übertragungsmoment und Bauen sehr Kompakt was sehr von Vorteil ist. Typische formschlüssige Kupplungen sind beispielsweise Synchronkupplungen oder Klauenkupplungen.
Funktion F22-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und der Daten zur Dauerbremse und oder der Motorbremsfunktion des Nutzfahrzeugs 1. Dabei bremst das Elektrozapfwellenmodul 78 zumindest zeitweise mit fast 20 KW zusätzlich der Motorbremse der Verbrennungsmotorbremsfunktion das Fahrzeug 1 ab, vorteilhafterweise schont dies die Radbremsen der Nutzfahrzeugs 1. Der Elektromotor 78 kann die Bremsenergie in einen der Akkus 198, 199 laden und oder ein Zusatzgerät z. B. einen Mischer in einem Düngegerät oder einer Spritze durch die Zapfwelle während dieser Bremszeit antreiben.

– Außerdem kann bei vom EDC, der elektrischen Dieseleinspritzung, festgestellter Matorbremsfunktionsanforderung vom Fahrer auch eine der Heckzapfwelle zuordenbare Kupplung vorteilhafterweise elektrisch betätigt werden, damit das Nutzfahrzeug 1 auch im Fahrzeugcheck angeschlossene Rührgerät oder Mischer eines Anbaugerätes oder gar eines Anhängers bei Aktivierung der Dauer- oder Motorbremse zeitweise mit antreibt und dadurch Bremsmoment für das Nutzfahrzeug erzeugt.

Funktion F23-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten und der Signale für die Anlasserfunktion. In Abstimmung mit dem Steuergerät 5 des Verbrennungsmotors 4 kann der Elektromotor 78 den Verbrennungsmotor 5 auch aus der Batterie 198, 199 und/oder der Steckdose 175, 176 starten. Voraussetzung ist das Nutzfahrzeug 1 steht die Parkbremsleuchte an ist und der Leerlauf im Getriebe eingelegt ist, die Zündung eingeschaltet ist und der Motorstart auch durch betätigen eines weiteren Starter-Schalters erwünscht ist. Der Abgleich erfolgt über die elektrische Verbindung 107 mit dem Steuergerät 115 auf Anfrage vom Verbrennungsmotorensteuergerät 5, auch EDC oder EEC genannt. Nach dem erfolgreichem Start des Verbrennungsmotors 4 kann die schaltbare Kupplung 70 dann wieder falls vom Fahrer gewünscht erforderlich geöffnet werden.
Funktion F24-: Übertragung und/oder Abstimmung der Daten zur Strom-Frequenz „f” und Spannungsvorgabe ”u” für den Betrieb der elektrischen Maschine 78 als Generator und oder beim Betrieb als Elektromotor. Dabei kann eine länderspezifische Drehfrequenz einprogrammiert, vorgegeben werden. So beispielsweise 110 V oder 55–70 Hz. Es kann aber auch die Drehfeldfrequenz des Stromes abgebend an zumindest eine der Steckdosen 175, 176 variiert werden. Dies ermöglicht einen drehzahlgesteuerten Antrieb eines an der Steckdose 175, 176 extern angesteckten Drehstrommotors ohne zusätzlichen Umrichter der auch Maschinenrichter genannt wird. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise von Zusatzarbeitsgeräten da eine extern angesteckte elektrische Drehstrommaschine bei gleicher Baugröße und Gewicht zeitlich begrenzt bis zu 70% mehr Leistung bringt. Beispielsweise kann ein elektrisch angetriebener Besen an der Steckdose 175, 176 betrieben werden und stufenlos in dessen Drehzahl über die verstellbare Frequenz de Generators 78 wirken.
Funktion F25-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Impulse und Daten der elektrischen Impulse zum Ein- und Ausschalten des Trennrelais 129 zum abschalten zumindest einer der Stromphasen an zumindest einer der Steckdosen 175, 176 beispielsweise im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 78, also des Elektromotors 78.
Funktion F26-: Übertragung und/oder Abstimmung von GPS Daten über die zum weg und/oder der geschwindigkeitsabhägigen Drehzahleinstellung und eines passenden Ortsstempels beispielsweise zur Dokumentation der Ausbringung von reduzierter Düngermenge in einem örtlichen Wasserschutzgebiet.
Hilfe elektrischen Leitung 107 und/oder Abstimmung des manuellen ein und Abschalten der Frontzapfwelle und oder des Generatorbetriebes. Manuelles einschalten von Betriebsarten des Elektrozapfwellenmodules 36.
Funktion F27-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Daten elektrischen Sensormesswerte und elektrischen Stellbefehle zum Öffnen und Schließen der Kupplung 70 welche die Kurbelwelle 6 von der Welle 17 und damit von der Hydraulikpumpe P und dem Elektromotor 78 abtrennt falls kein Freilauf „F” frontseitig der Kurbelwelle 6 zum Antrieb der Welle 17 eingebaut ist.
Funktion F28-: Übertragung und/oder Abstimmung der elektrischen Daten elektrischen Sensormesswerte und elektrischen Stellbefehle zum öffnen und zum Schließen des Ölkreislaufes durch Umschalten des Wege-Magnetventiles V4 in eine Stellung I oder II zum Öffnen des Öldurchflusses von der, durch eine Welle 17 angetriebene Hydraulikpumpe „P”, zu zumindest einem Hydraulikmotor ”M” welcher die Zapfwelle 34 antreibt.
Weitere vorteilhafte Funktionen F des bisher erläuterten und bisher beschriebenen Elektrozapfwellensystems sind beispielsweise das reduzieren des Drehmomentes zur Hydraulikpumpe „P” zumindest einer der Antriebsmaschine des Elektromotors 78 oder des Verbrennungsmotors 4 der im Falle eine Fehler im Hydrauliksystem von einem Hydrauliköldruck oder Hydrauliköltemperatur oder einem elektrischen Schmierölstandsensor gemeldet wird. Oder vorteilhaft ist die Filterüberwachung des Hydraulikölfilters ”F” wenn vorteilhafterweise in die Saugleitung zu Hydraulikpumpe P ein Hydraulikölfilter eingebaut ist. Diese Hydraulik-Filterüberwachung misst die Betriebszeit in welcher das Magnetventil „V4” in einer Stellung I, oder II geschaltet ist und multipliziert dies mit der Drehzahl der Hydraulikpumpe „P” und deren Schluckvolumen der Hydraulikpumpe P pro Umdrehung.
Ist eine geförderte Ölmenge größer als ein vorgegebener gespeicherter Wert von der Pumpe „P„ gefördert worden, so wird beim Fahrer vorteilhafterweise akustisch oder optisch ein Warnsignal am Display des Armaturenbretts ausgegeben auf den Filterwechsel hingewiesen.
Im Falle ein Fehler im System gespeichert ist das ein Antrieb der Zapfwelle 34 nicht erlaubt beispielsweise fehlendes Hydrauliköl kann vorteilhafterweise ein absenken der Fronthydraulik durch den Zylinder 158 verhindert werden indem zumindest ein daran angeschlossenes Ventil „V” der Ölfluß bei einer eingeschalteter Zapfwelle 34 absperrt.
Zusätzlich kann zumindest eines der elektronischen Steuergeräte beispielsweise das Steuergerät 115 dem Fahrer mittels einer elektrischen Datenleitung 107 im Display anzeigen wie viel Kraftstoff er bei einem Arbeitsvorgang, oder nach einem Arbeitstag wirklich eingespart hat durch den Einsatz des hier beschriebenen hybridantriebsunterstützenden zuvor beschriebenen Elektrozapfwellensystems.
Das Steuergerät 115 errechnet den Energiesparwert aus den Strommesswerten der fliesenden Stromrichtung und der Zeit in welcher der Strom in den Elektromotor 78 mit negativem Vorzeichen floss und addiert dazu den Werterrechnet aus Zeit und Stromgröße in der der Elektromotor 78 als Generator betrieben wurde dazu und in einen elektrischen Energieträger 189, 199 wirklich rein geladen wurde aus.
Zudem, in einer zusätzlichen Funktion, errechnet vorteilhafterweise eines der Steuergeräte 115, „Display” des Nutzfahrzeugs 1, beispielsweise hier das Steuergerät 115 aus der Nenn-Kapazität (in Amperestunden ”Ah” oder in Kilowattstunden ”KWh„) dieser vom Elektromotor 7 zu ladenden und zu entladenden elektrischen Energieträger 198, 199- akkumulativ die Ladephasen und subtraktiv die Entladephasen mit den wechseln der Spannungsniveaus und errechnet so die erzielte Energieeinsparrechnung für den Fahrer.
Dazu wird zuvor in dessen elektrischen Lese und Schreib-Datenspeicher beispielsweise dessen Flash Rom oder EE-Prom Speicher die Nennkapazität der Energieträger 199, 198 zuvor gespeichert oder diese Daten werden dem Steuergerät über die Leitung 107 mitgeteilt.
Die Temperatur der betreffenden elektrischen Energieträger 198, 199 wird für diesen Rechenalgorhytmus mitberücksichtigt.
Das Steuergerät 115 verwendet dazu die dort eingebaute eingebauten Stromesssensoren und die Elektromotorendrehzahl sowie die gemessenen und Ihm mitgeteilten Spannungspegel der elektrischen Energierträger 189, 199 und akkumuliert die Ladephasen in denen es den Elektromotor 78 als Generator Betrieb um Energie in die elektrischen Energieträger 198, 199 speicherte und subtrahiert die Stromentnahme zur Elektromotorenversorgung 78 von der errechneten Spar-Ladesumme ab.
Die zeitanteiligen Rekupertionsphasen, und die zeitanteilige geforderte Kennfeldanhebung für den Verbrennungsmotor 4, angefordert vom EEC, EDC über eine elektrische Leitung 107 wird bei dieser Berechnung mitberücksichtigt.
Beschreibung der Fig. 9
9 zeigt eine detailierte Ausführung des am Verbrennungsmotor 4 befestigten Antriebssystemes des Elektrozapfwellensystems das antreibbar ist mit einem Elektromotor 78 auch bei stehender Kurbelwelle 6, Das Modul baut auf dem Gehäuse 45 auf und baut sehr schmal was von grossem Vorteil ist. Ein Lüfterrad „L” mit Viskokupplung wird vorteilhafterweise damit angetrieben, ein Luftpresser ”LP” der über einen Druckregler „DR” vom verdichten behindert werden kann. Auch eine hydraulische Lenkhilfepumpe „LHP” und ein Klimakompressor „KK” mit einer in ihm integrierten elektromagnetischen Kupplung wird durch das Modul 36 aufbauend mit dem Gehäuse 45' angetrieben.
Alle diese zuvor genannten Verbraucher können auch bei stehendem Verbrennungsmotor 4 angetrieben werden, wodurch auch eine Standklimatisierung möglich ist, und eine Lenkunterstützung unabhängig der Verbrennungsmotorendrehzahl 4.
Ein Druckluftfördern mittels des Luftpressers „LP” in der Garage ist ohne Abgasentwicklung ist bei geöffneter Kupplung 70 auch möglich.
Die schaltbare Kupplung 70 ist das bei vorteilhafterweise in das hohle Riemenrad frontseitig der Kurbelwelle 6 welches eine zusätzliche Lichtmaschine „LM” antreiben kann eingebaut. Ein radiales Ausgleichelement ermöglicht einen radialen Versatz ohne Schaden. Die Kupplung 70 läuft im Ölbad und wird auf schlupf überwacht. Vorzugsweise Ist es ein formschlüssige Kupplung. Alternativ kann der Freilauf „F” eingebaut werden.
Die Welle 17 wird bei geöffneter Kupplung 70 mit den Antriebselementen und Nebenverbrauchern „LHP”, „LP”, „KK” und die Hydraulikpumpe „P” im Gehäuse 45' vom Elektromotor 78 angetrieben.
Die Welle 17 mit den durch diese antreibbaren Nebenverbrauchern „LHP”, „LP”, „KK”, wird bei geschlossener Kupplung 70 vom Verbrennungsmotor 4 und dem Elektromotor 78 auch in hybrider Weise angetrieben.
Das Gehäuse 45' weist mit dem Motorengehäuse des Verbrennungsmotors 4 vorteilhafterweise mehrere formschlüssige Verbindungen zur Zentrierung des Getriebegehäuses 45 auf um die Welle 17 mit der Kurbelwelle 6 zu zentrieren.
Dargestellt sind als Beispiel Zapfen „Z” die in das Gehäuse des Verbrennungsmotors 4 hineinragen und so den Rundlauf der Welle 17 zur Kurbelwelle 6 sicherzustellen. Insbesonders durch das wechselnde Drehmoment und Drehschwingungen, ist diese Ausführung sehr hilfreich.
Die Kupplung 70 oder der Freilauf „FR” kann vorteilhafterweise z auch mittels einer formschlüssigen Wellen Naben Verbindung, die zumindest radiale Toleranzen von der Welle 17 zur Kurbelwelle 6 ausgleicht, von der Kurbelwelle 6 angetrieben werden.
Die Welle 17 ist vorteilhafterweise mit Wellendichtringen abgedichtet. Alle im Gehäuse 45' laufenden drehenden Antriebselemente sind alle wälzgelagert und ölgeschmiert.
Eine Schmierölstandsensor, 186' überwacht den Ölstand im Gehäuse 45'. Bei reduziertem Schmierölstand wird der Fahrer am Armaturenbrett im Display darauf hingewiesen und vorteilhaftweise wird die Kupplung 70 mit den Mitteln 54, 64, 71 zumindest nach einigen Betriebsstunden danach nicht mehr geschlossen so dass zumindest die Zapfwelle 3 die Hauptlast nicht mehr eingeschaltet werden kann, dies kann auch durch abschalten in Neutralstellung II des Wegeventiles „V2” erfolgen- die Hydraulikmotoren „M” bleiben dann stehen.
Für alle zuvor beschriebenen Ausführungen und die 9 gilt, dass es von Vorteil ist wenn die Hydraulikmotoren „M” einen Leckanschluß haben die zumindest eine Verbindung zum Hydrauliköl-Tank „T” haben.
Und die hydraulischen Verdrängermaschinen „P” und oder ”M„ einen guten Wärmeübergang von deren Gehäuse zum zugehörenden Getriebegehäuse 45 oder 45' haben um wenig Ölverluste, Spaltölverluste bei geringer Temperatur und somit auch der Öl Kühler K möglichst klein gehalten werden kann.
Was den Wirkungsgrad des Ölkreislaufs verbessert und damit insbesonders für kurze Nutzfahrzeuge 1, Traktoren und Geräteträgern mit einer kurzen Motorhaube auch ein großes Blickfeld auf die Arbeitsgeräte ermöglicht, welche von der beschriebenem frontseitigen Zapfwelle 34 angetrieben werden und befestigt sind in der Fronthydraulik 158, 187, 189.
Desweiterne sind vorteilhafterweise Öl-Kanäle „K'” in Gehäuse 45' für den saug seitigen Öldurchfluss zur Hydraulikpumpe „P” darin eingebaut. Dies um das der Hydraulikpumpe ”P” saugseitig zufließende Hydrauliköl im Gehäuse 45' zuvor abzukühlen. Ein zusätzlicher Hydraulikölkühler „K„ kann dann klein gebaut werden oder ganz durch den integrierten Hydraulikölkühler „K'„ substituiert werden.
Von Vorteil ist dabei dass die Hydraulikpumpe „P” immer auf einer Saugseite drucklos ist, was eine einfache Bauweise des integrierten Hydraulikölkühler „K'„ auch in das Getriebegehäuse 45' ermöglicht.
Zur zusätzlichen Kühlung der Hydraulikmotoren „M„ werden bei diesem Elektrozapfwellensystem vorteilhafterweise Aluminiumgehäuse für die Hydraulikmotoren „M” verwendet was einen besonders guten Wärmeübergang auf das Getriebegehäuse 45 mit dem Übersetzungsgetriebe 37 ermöglicht.
Vorteilhafterweise ist die Übertragungsfläche und Kontaktfläche zum Getriebegehäuse 45 dabei möglichst groß.
Dies ermöglicht so das System sehr robust und kompakt zu bauen und einen guten hydraulischen Wirkungsgrad zu erzielen und zusätzlich das Nutzfahrzeug 1 auch übersichtlich und kurz zu gestalten.
Dies macht einen Betrieb der Fronthydraulik und der Zapfwelle 34 sinnvoll.
Das Lüfterrad ”L” zum Kühlen des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 4 wird vorteilhafterweise auch im Getriebegehäuse 45 gelagert und angetrieben, was es ermöglicht Bauteile für dessen Befestigung und dessen Antrieb einzusparen.
Zusätzlich kann das Lüfterrad zum Kühlen des Kühlwassers schneller als bisher angetrieben werden, was das Lüfterrad „L„ auch kleiner bauen lässt und das bei sehr großem verdrängbarem Luft-Volumenstrom.
Insbesonders kann zudem die Drehzahl des Lüfterrades „L„ auch bei geöffneter Kupplung 70 stark beschleunigt werden, was es ermöglicht je nach Fahrtwind auf dem Feld und je nach der Kühlwassertemperatur dieses Lüfterrad „L„ individuell auch unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 4 anzutreiben.
Das Lüfterrad „L„ ist vorzugsweise zusätzlich mit einer Viscokupplung bei tiefen Temperaturen abschaltbar.
Ein zusätzlicher Nebenabtrieb kann in des Gehäuse 45' mit wenig Aufwand eingebaut werden der es ermöglicht beispielsweise auch eine Lenkhilfepumpe „LHP” oder einen Luftpresser „LP” zur Anhängerdruckluftversorgung mit gutem Antriebswirkungsgrad auch bei stehender Kurbelwelle 6 anzutreiben.
Vorteilhafterweise kann hat der Elektromotor 78 des Elektrozapfwellenmoduls auch eine durchgehende Rotorwelle, um auch auf der seite gegenüber des Getriebegehäuses 45' durch sehr schnell zu drehende Nebenverbraucher mit bis zu 10 000 Upm ohne Übersetzung antreiben zu können. Das in 7 dargestellte Modul 36' kann vormontiert und getestet geliefert werden und findet aufgrund der kompakten und gedrungenen Bauweise auch bei kurzen Nutzfahrzeugen unter der Motorhaube Platz. Antreibbar ist damit beispielsweise ein Zusatzluftverdichter ”VD”, von dem schnellaufenden Elektromotor 78, welcher zusätzlich Luft in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors beim anfahren, überholen oder nach dem Motorstart pumpt und somit den Schadstoffaustoß reduziert. Der Zusatzluftverdichter „VD” saugt die Luft vorteilhafterweise aus dem gleichen Luftfilter aus welchem auch der Turbolader die Luft entnimmt im Falle ein solcher eingebaut ist, was den Service des Nutzfahrzeugs zusätzlich vereinfacht.
Die elektrischen intermittierenden Spitzenantriebleistungen des Modules liegen zwischen 18 KW bis 33 KW. Der Elektromotor 78 ist vorteilhafterweise auch Flüssigkeitsgekühlt. Die Steckdosen 174, 175 sind vorteilhafterweise wie zumindest auch Teile der Hybrid-ECU, des Steuergerätes 115 im Führerhaus des Nutzfahrzeugs 1 untergebracht.
Am Gehäuse 45 ist vorteilhafterweise eine Traverse 15' befestigt zur Aufnahme zur Vormontage, Prüfung von zumindest einem weiteren Hydraulikbauelement dem Ölkreis der Hydraulikpumpe „P” zugehörend beispielsweise einem Hydraulikventil „V2”, einem Hydraulikölfilter „F”, ein Ölkühler „K” oder ein kleiner Öltank T der zumindest das Lecköl eines der hydraulischen Verdrängermaschinen „P” oder „M” kompensiert.
Das Wegeventil V2 kann mechanisch oder elektrisch beispielsweise mit Elektromagneten umgeschaltet werden und hat zumindest eine Schaltstellung in welcher die Hydraulikpumpe „P” das Hydrauliköl von deren Druckausgang wieder drucklos zurück in den Tank „T” fördert.
Und eine Schaltstellung II die im Wirkprinzip zumindest einen drucklosen Umlauf der Zapfwelle 34 ermöglicht, durch welche auch vorteilhafterweise die Ab- oder Umschaltdruckstöße entstehend durch nach abschalten noch nachlaufendes Zusatzgerät in der Fronthydraulik und an der Zapfwelle 34 vermieden werden können.
Bei stehendem und im Getriebeleerlauf des Hauptgetriebes geparktem Nutzahrzeug 1, beispielsweise in einer Parkanlage und einem stehendem Verbrennungsmotor 4 kann also beim Drücken eines Schalters an einer Fernbedienung „Hz” also der Elektromotor 78 bei betätigter geöffneter Kupplung 70 nach drücken des Tasters und eine Hebebühne nach oben bewegen zum Dachrinnensäubern.
Nach diesem Vorgang kann durch drücken eines weiteren Tasters der Fernbedienung die Kupplung 70 schließen und der Verbrennungsmotor 4 starten und nach den Startvorgang durch Umschalten, umpolen des Elektromotors 78 in den Generatorbetrieb ein dampfstrahlgerät auf der Hebebühne zum Säubern der Dachrinne mit Strom versorgt werde.
Bleibt die Kupplung 70 immer geschlossen so kann der fest installierte Elektromotor 78 der als Generator betrieben werden kann den Dampfstrahler mit Strom versorgen und die Hebebühne bewegen. Eine zuvor beschriebene Autostart-Funktion bei welcher der Verbrennungsmotor 4 bei gewünschter Stromentnahme auf der Hebebebühne erwünscht ist bleibt also ausgeschaltet.
Die beschriebene „Autostart-Funktion” für umweltfreundliche leises Arbeiten mit einem Nutzfahrzeug 1 in Wohngebieten ohne eine Festnetz-Drehstromversorgung mit vorteilhafterweise durch Schalter fernbedienbarer hydraulischen Ventilen zumindest zum bewegen eines Zusatzgerätes am Nutzfahrzeug 1 beinhaltet also zumindest, dass in Abhängigkeit des Ladezustandes von zumindest einem elektrischen Energieträger 198, 199 im Fall es erforderlich ist das Nutzfahrzeug 1 zum hydraulischen Betätigen des Zusatzgerätes auch automatisch bei ein gelegter Feststellbremse, detektiert mit elektrischem Signal und mit eingelegtem Leelauf im Hauptgetriebe detektiert mit elektrischem Signal, und stehendem Rad 92 auch automatisch gestartet werden kann.
Die Zusatzhydraulikpumpe „Pz” zumindest für die Hebe- und Senkzylinderölversorgung 158 der Fronthydraulik oder eines Hebesystemes wird auch von der Welle 17 über eine schaltbare Kupplung 70 oder einen Freilauf „FR” von der Kurbelwelle 6 mittelbar oder unmittelbar angetrieben und bei stehendem Verbrennungsmotor 4 vom Elektromotor 78 angetrieben.
Vor dem Lüfterrad „L” ist ein Kühlwasserkühler zu Kühlung des Kühlwassers des Verbrennungsmotors 4 dargestellt der vorteilhafterweise auch die Temperatur des wassergekühlten Elektromotors 78 mit reduziert.
Beschreibung der Fig. 10
10 zeigt die Module 45 und 45',
Das Modul 45 zuvor beschriebener Bau und funktionsweise ist unter der Motorhaube des Nutzfahrzeugs 1 montiert.
Das Modul 45 beschriebener Bau- und Funktionsweise, dieses Systems ist im Frontbereich mit einer Traverse 15 und einer Fronthydraulik 167, 189 vorne am Nutzfahrzeug 1 befestigt.
In sehr seltenen besonderen Fällen ist es auch vorteilbar daß, das Modul 45 mit dem zumindest angeschraubten Ölmotor „M„ am Nutzfahrzeug 1 entgegen der Fahrtrichtung im Heck des Nutzfahrzeuges montiert wird dann müssen die Hydraulikschläuche nach hinten geführt werden, die Bauweise bleibt gleich und die Funktionen F1 bis F29 sind auch bei derart eingebautem System mit dem Nutzfahrzeug 1 realisierbar.
Beschreibung der Fig. 11
Zeigt einen Teil des Elektromotorensteuergerätes 115 und vorteilhafterweise eingebaut zur Ansteuerung des Elektromotors 78.
Die Drehfeldbrücke „BR” ist beispielsweise vorteilhafterweise dreiphasig dargestellt die Anschlüsse u, v, w, sind mit dem Elektromotor 78 verbunden.
Verschiedene Signale gehen dem Steuergerät 115 zur Verarbeitung und zur Realisierung der beschschrieben Funktionen zu, beispielsweise der Hydrauliköltankinhalt T, die Hydrauliköltemperatur „theta” zum Präventativen abschalten der zur Anzeige im „Display” des Amaturenbretts, der Drehzahlen n6, n17, n34 der Schmierölstände in den Gehäusen 45 und 45' der elektrischen Sensoren 186 und 186'. Serielle Daten über Can und Lin werden gesendet und empfangen vom Display, der Steuerelektronik 115 über eine Leitung 107. Stellbefehle an die Ventile der Hydraulik. Und an Kupplungsaktuatoren 64, 54, 71. Ein mehrphasiges elektromagnetisches Schutzrelais „S” zum abschalten und abtrennen zumindest einer der Steckdosen 174, 175 mit den Phasen L1, L2, L3. Signale wie das Parkbremslichtbremslicht und der Hauptgetriebeleerlaufschalter beeinflussen die Betriebsweise der Steuerelektronik 115 zusätzlich in der Bestromung und der Betriebsweise des Elektromotors 78.

Claims

Elektrozapfwellensystem für den Antrieb einer profilierten Zapfwelle 34 für ein Nutzfahrzeug 1 zum Antrieb von wechselbaren Zusatzgeräten bestehend aus zumindest: – einer profilierten Zapfwelle 34 – zumindest einer an der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 angeordneten Kupplung 70 – einer der profilierten Zapfwelle 34 vorgeschalteten Kupplung 70 welche in geöffneter Schaltstellung diesen mehrphasigen Elektromotor 78 und die Zapfwelle 34 von der Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 trennt. dadurch gekennzeichnet, dass der mehrphasige Elektromotor 78 fest mit dem Nutzfahrzeug 1 verbunden ist und der mehrphasige Elektromotor 78 auch bei stehender Kurbelwelle 6 des Verbrennungsmotors 4 drehen kann.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach dem Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet dass der Elektromotor 78 eine Hydraulikpumpe „P” antreibt und zumindest ein Elektromagnetventil „V2” diese Hydraulikpumpe ”P” auch drucklos umlaufen lassen kann.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach dem Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet dass der Elektromotor 78 eine Hydraulikpumpe P antreibt und die Zapfwelle 34 von zumindest einem Hydraulikmotor „M” angetrieben wird welcher von der vom Elektromotor 78 und oder vom Verbrennungsmotor 6 angetriebenen Hydraulikpumpe mit Drucköl versorgt wird.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach dem Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet dass der Elektromotor 78 Hydraulikpumpe antreibt und die Zapfwelle 34 von mehreren Hydraulikmotoren „M” angetrieben wird. Und zumindest ein elektrisch betätigbares Hydraulikventil V zumindest eine dieser Hydraulikmotoren „M” vom Hydrauliköldurchluss der Hydraulikpumpe „P” abschalten kann.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, dadurch gekennzeichnet dass zumindest ein Überdruckventil „V3”, ”V4” eingebaut ist dass es ermöglicht bei einem Schaden des von der Zapfwelle 34 anzutreibenden Zusatzgerätes in der Fronthydraulik 167, 189 entgegen einer Federkraft zu öffnen.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, gekennzeichnet dadurch das zumindest ein elektrisches Fahrersignal den Zustand der Zapfwelle 34 zumindest eines der Magnetventile V im Führerhaus optisch anzeigt, und dieses Signal durch einen elektrischen Hydrauliköldruckschalter „Ps” erzeugt wird.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, gekennzeichnet dadurch das zumindest eine Drossel „D” im Ölkreislauf zwischen Hydraulikpumpe „P” und Hydraulikmotor „M” druckseitig eingebaut ist.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, gekennzeichnet dadurch das ein Ölkühler im Hydraulikreislauf eingebaut ist.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, gekennzeichnet dadurch das zumindest ein Elektromagnetventil „V” im Hydraulikreislauf eingebaut ist das es ermöglicht die Zapfwelle 34 im Leerlauf von Hand zu drehen.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, gekennzeichnet dadurch dass die Zapfwelle 34 elektromotorisch vom Elektromotor 78 und von einem Verbrennungsmotor 4 angetrieben werden kann, und die Antriebsleistung von zumindest einem dieser zwei Antriebsmaschinen 78, 4 mittels zumindest einer hydraulischen Verdrängermaschine „M” zur Zapfwelle 34 übertragen wird.
Elektrozapfwellensystem für ein Nutzfahrzeug 1 nach einem Anspruch der Ansprüche zuvor, gekennzeichnet dadurch das die Kupplung 70 als ein Freilauf „FR” eingebaut wird, der derart eingebaut ist dass der Elektromotor 78 die Hydraulikpumpe „P” auch bei stehendem Verbrennungsmotor 4 antreiben kann.
Elektrozapfwellensystem nach einem der Ansprüche zuvor, dadurch gekennzeichnet dass das Steuergerät 115 zur Realisierung zumindest einer der Funktionen F1 bis F29 die Bestromung des als Drehstrommotors aufgebauten Elektromotors verändert, und dazu zumindest einen elektrischen Anschluss 107 hat.
Elektrozapfwellensystem nach einem der Ansprüche zuvor, dadurch gekennzeichnet dass das der Elektromotor 78 auch bei stehendem Verbrennungsmotor 4 zumindest einen weiteren Nebenverbraucher, den Druckluftkompressor „LP”, die Lenkhilfepumpe „LHP”, den Klimakompressor „KK”, die Hydraulikzusatzpumpe „Pz” antreiben kann.