DE102014213668B3

DE102014213668B3 - Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie

Info

Publication number: DE102014213668B3
Application number: DE102014213668.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel Wolf; Stephan Scharr
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2014-07-15
Publication date: 2015-09-03
Anticipated expiration: 2034-07-16

Abstract

Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) für ein Fahrzeug, das ein reversibel ladbares Speichersystem (5), ein degressives übersetzungsvariables wegbegrenztes Zugmittelgetriebe (4), ein Schaltelement, das mit dem degressiven Zugmittelgetriebe (4) verbunden ist, und eine Sperrvorrichtung (9), die mit dem Speichersystem (5) verbunden ist, umfasst. Das Speichersystem (5) ist ein mechanischer Speicher, durch die von einem Antriebsstrang (41) des Fahrzeugs bereitgestellte Energie aufladbar und speichert diese Energie. Die Energie ist durch das Speichersystem (5) bedarfsgerecht an den Antriebsstrang (41) abgebbar. Das Speichersystem (5) wird durch die Sperrvorrichtung (9) gegen eine unbedarfsgerechte Änderung des Ladezustands gesichert. Das degressive Zugmittelgetriebe (4) ist durch das Schaltelement (7) mit dem Antriebsstrang (41) verbindbar. Das degressive Zugmittelgetriebe (4) ist mit dem Speichersystem (5) mit der Sperrvorrichtung (9) derart wirkverbunden, dass die durch den Antriebsstrang (41) des Fahrzeugs bereitgestellte Energie über das degressive Zugmittelgetriebe (4) auf das Speichersystem (5) übertragen und in diesem gespeichert wird und die in dem Speichersystem (5) gespeicherte Energie über das degressive Zugmittelgetriebe (4) auf den Antriebsstrang (41) des Fahrzeugs übertragbar wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie für ein Fahrzeug mit den oberbegrifflichen Merkmalen nach Anspruch 1.
Um den Verbrauch an fossilen Treibstoffen durch Fahrzeuge und den damit verbundenen CO₂-Außstoß derselben zu senken, können Systeme, welche bislang ungenutzte kinetische, potentielle oder innere Energie rekuperieren und speichern, in einem Antriebsstrang eines Fahrzeug eingesetzt werden. Die gespeicherte Energie kann dann bei Bedarf freigesetzt und in den Antriebsstrang eingebracht werden, beispielsweise zum Anfahren aus dem Fahrzeugstillstand heraus. Das Speichern dieser Energie kann beispielsweise in Akkumulatoren oder mechanischen Speichern wie Schwungrädern erfolgen.
Aus der WO 12175524 A2 ist eine Energiespeicher- und Energieumformvorrichtung bekannt, die mit einer Energiespeichereinrichtung, mit einer Antriebswelle und alternativ dazu mit einem ersten und/oder einem zweiten Getriebe sowie einer ersten und einer zweiten Kupplung verbunden ist. Die vorgesehene Energiespeichereinrichtung ist mechanisch und entweder als Federspeicher oder mit einem Schwungrad ausgeformt. Die Antriebswelle leitet die Energie in die Energiespeichervorrichtung ein oder aus dieser heraus. Die Kupplungen dienen zur Anpassung der Drehzahl und des Drehmoments einer Arbeitswelle, so dass die Energiespeichereinrichtung über die mit der Arbeitswelle verbindbare Antriebswelle entweder langsam mit einem niedrigen Drehmoment oder schnell mit einem hohen Drehmoment aufgeladen werden kann.
Aus WO 11042587 A1 sind ein Energiespeichersystem, welches in Anlassern genutzt wird, und eine Regelung für dieses mechanische System bekannt. Das Energiespeichersystem speichert die Energie mechanisch mittels eines Federspeichers. Der Federspeicher ist mit einer Antriebswelle verbunden, welche die Energie in das Energiespeichersystem ein- oder aus diesem herausleitet. Die Antriebswelle ist mit einem regelbaren Sperrmechanismus versehen, der den Federspeicher sperrt, so dass die Energie gespeichert bleibt und bei Bedarf freigesetzt werden kann. Sperrt der Sperrmechanismus den Federspeicher nicht, kann der Federspeicher entweder mechanische Energie aufnehmen und speichern, wenn sich die Antriebswelle in eine erste Richtung dreht, oder die gespeicherte Energie freisetzen, wenn sich die Antriebswelle in eine zweite, der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung dreht. Zwischen der Antriebswelle und dem Federspeicher kann ein Schaltelement angeordnet und die Antriebswelle kann mit einer Bremse verbunden sein.
Aus der DE 10 2011 104 919 A1 ist ein Antriebsstrang eines Fahrzeugs, insbesondere einer mobilen Arbeitsmaschine bekannt. Der dort beschriebene Antriebsstrang weist einen hydraulischen Druckspeicher und eine mit diesem Druckspeicher in Verbindung stehende Hydromaschine auf. Hydromaschine und Druckspeicher dienen der Energierückgewinnung und der Drehmomentabgabe in den Antriebsstrang. Es wird somit ein hydraulischer Zusatzantrieb für die Arbeitsmaschine zur Verfügung gestellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welches für ein Fahrzeug nutzbar ist. Dieses mechanische System soll Energie, die von einem Antriebsstrang des Fahrzeug bereitgestellt wird, rekuperieren, in ein Speichersystem leiten, diese dort speichern, und bei Bedarf die gespeicherte Energie wieder an den Antriebsstrang des Fahrzeug abgeben. Zudem soll ein mit der Energieabgabe korrespondierendes Moment, das von dem Energiespeicher an den Antriebsstrang des Fahrzeugs weitergeleitet wird, ein konstantes Moment sein. Das mechanische System soll in der Produktion kostengünstig sein und einen geringen Bauraumbedarf sowie eine hohe Effizienz bei dem Laden, Entladen und Speichern der Energie aufweisen.
Ein mechanische System für Rekuperation und Speicherung von Energie für ein Fahrzeug umfasst ein reversibel ladbares Speichersystem, ein degressives übersetzungsvariables wegbegrenztes Zugmittelgetriebe, ein Schaltelement, das mit dem degressiven übersetzungsvariablen wegbegrenzten Zugmittelgetriebe verbunden ist, und eine Sperrvorrichtung, die mit dem reversibel ladbaren Speichersystem verbunden ist. Das reversibel ladbare Speichersystem ist ein mechanischer Speicher und durch die von einem Antriebsstrang des Fahrzeugs bereitgestellte Energie aufladbar. Die Energie ist durch das reversibel ladbare Speichersystem bedarfsgerecht an den Antriebsstrang abgebbar. Das reversibel ladbare Speichersystem wird durch die Sperrvorrichtung gegen eine unbedarfsgerechte Änderung des Ladezustands gesichert. Das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe ist durch das Schaltelement mit dem Antriebsstrang verbindbar. Im Folgenden wird das mechanische System für Rekuperation und Speicherung von Energie kurz als BRS („Boost- und Rekuperationssystem”) bezeichnet.
Unter Rekuperation ist eine Energierückgewinnung zu verstehen, d. h. diejenige Energie, die durch ein System bereitgestellt wird, jedoch ungenutzt oder nur teilweise genutzt ist, wird mittels der Energierückgewinnung derart gewandelt, dass diese nutzbar wird. Die zu rekuperierende Energie kann jegliche Energieart sein, z. B. als kinetische Energie, potentielle Energie, elektrische Energie, magnetische Energie oder innere Energie. Die rekuperierte Energie kann entweder direkt im Anschluss an die Rückgewinnung genutzt werden oder in einem Energiespeichersystem zwischengespeichert werden. Die Speicherung von Energie kann im Allgemeinen mittels unterschiedlicher Speichermöglichkeiten erfolgen, beispielsweise mittels eines mechanischen Speichers, eines Wärmespeichers oder eines Akkumulators.
Die erfindungsgemäß zu rekuperierende Energie ist abhängig von einer Antriebsquelle des Fahrzeugs, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor oder von einem Elektromotor oder von einer andersartigen Antriebsquelle, die geeignet ist Energie bereitzustellen. Z. B. kann diese Energie direkt von der Antriebsquelle als eine kinetische Energie bereitgestellt werden, in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs als eine kinetische Energie übertragen werden, oder aus einem Brems- oder Beschleunigungsvorgang des Fahrzeugs resultieren. Die zu rekuperierende Energie ist vorzugsweise eine mechanische Energie. Der Antriebsstrang des Fahrzeugs weist hierbei unter anderem wenigstens eine Antriebsquelle, wenigstens eine Kurbelwelle, je nach Ausformung des Antriebsstrangs ein Schaltgetriebe oder Automatgetriebe, wenigstens ein Differentialgetriebe, wenigstens eine Getriebeeingangswelle, wenigstens eine Getriebeausgangswelle, wenigstens eine Seitenwelle, mehrere Verbindungswellen und mehrere Schaltelemente auf, mittels welchen die einzelnen Bauelemente des Antriebsstrangs verbunden werden können.
Erfindungsgemäß umfasst das BRS das reversibel ladbare Speichersystem. Hierunter ist ein Speichersystem zu verstehen, in welches die rekuperierte Energie eingebracht wird und welches die rekuperierte Energie speichert. Die gespeicherte Energie wird für eine gewisse Zeitspanne in dem Speichersystem gehalten und bei Bedarf wieder abgegeben, d. h. aus dem Speichersystem entfernt. Dieser Vorgang des Ladens und Entladens des Speichersystems, d. h. der Vorgang einer Ladezustandsänderung ist reversibel und kann alternierend erfolgen. Hierbei kann das Speichersystem entweder vollständig oder teilweise mit der rekuperierten Energie geladen werden. Ebenso kann das Speichersystem entweder vollständig oder teilweise von der gespeicherten Energie entladen werden. Das Speichersystem kann beispielsweise teilgeladen sein und von diesem teilgeladenen Ladezustand ausgehend weiter geladen werden, so dass ein weiterer teilgeladener Ladezustand erreicht wird, welcher eine höhere gespeicherte Energiemenge aufweist als der teilgeladene Zustand. Das Speichersystem ist als ein mechanischer Speicher ausgeführt und in seiner Energieaufnahme und in seiner Energieabgabe begrenzt, d. h. das Speichersystem kann Energie nur bis zu einer durch eine Ausgestaltung und einen Aufbau des Speichersystems vorbestimmten Energiemenge aufnehmen. Durch die Ausgestaltung des Speichersystems als ein mechanischer Speicher ist der Anteil an der zu rekuperierenden vorzugsweise mechanischen Energie, der durch das Laden des Speichersystems unnutzbar wird, geringer als bei einer vorgeschalteten Umwandlung zwischen unterschiedlichen Energiearten, z. B. von mechanischer in elektrische Energie.
Des Weiteren umfasst das BRS das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe. Dabei handelt es sich um ein Zugmittelgetriebe, welches formschlüssig oder reibschlüssig ausgeführt sein kann. Ein Zugmittel des Zugmittelgetriebes kann bei einem formschlüssigen Zugmittelgetriebe beispielsweise eine Kette, eine Zahnkette, ein Synchronriemen, oder bei einem reibschlüssigen Zugmittelgetriebe beispielsweise ein Flachriemen, ein Seil, ein Rundriemen, oder ein Keilriemen sein. Das Zugmittelgetriebe ist wegbegrenzt, d. h. dass das Zugmittel nicht als eine Endlosschlaufe, sondern bandförmig ausgeführt ist. Das Zugmittel umschlingt eine Scheibe oder eine Rolle, auf welche dieses aufgerollt oder von welcher dieses abgerollt werden kann. Diese Rolle oder Scheibe des Zugmittelgetriebes kann eine durch die Länge des Zugmittels begrenzte Anzahl an Umdrehungen durchführen.
Das Zugmittelgetriebe weist eine Antriebs- und eine Abtriebsseite auf. Die Antriebsseite des Zugmittelgetriebes ist diejenige Seite, welche mit dem Antriebsstrang des Fahrzeugs wirkverbunden werden kann. Die Abtriebsseite des Zugmittelgetriebes ist diejenige Seite, welche der Antriebsseite entgegengesetzt ist. Das Zugmittelgetriebe ist degressiv ausgeführt. Mit anderen Worten steigt die Übersetzung des Zugmittelgetriebes mit einer steigenden antriebsseitig auf das Zugmittelgetriebe übertragenen Umdrehungsdrehzahl, d. h. die abtriebsseitige Drehzahl, welche aus dem Zugmittelgetriebe ausgeleitet wird, sinkt mit steigender abtriebsseitiger Umdrehungsdrehzahl. Somit ist die Übersetzung des Zugmittelgetriebes variabel, d. h. die Übersetzung kann sich an das eingeleitete Drehmoment anpassen und kann das ausgeleitete Drehmoment anpassen.
Des Weiteren weist das BRS ein Schaltelement auf. Unter einem Schaltelement ist eine schaltbare Verbindung zwischen zwei Elementen zu verstehen, wobei das zwischen diesen beiden Elementen zu übertragende Drehmoment mittels Kraftschluss oder mittels Formschluss übertragen wird. Kraftschlüssige Schaltelemente sind beispielsweise Lamellenkupplungen, Lamellenbremsen, Konuskupplungen, Konusbremsen oder elektromagnetische Kupplungen. Formschlüssige Schaltelemente sind beispielsweise Klauenkupplungen, Klauenbremsen oder Zahnkupplungen. Das Schaltelement kann entweder als ein formschlüssiges Schaltelement oder als ein kraftschlüssiges Schaltelement ausgeführt sein. Vorzugsweise ist das Schaltelement als eine unter Öl laufende Kupplung ausgeführt.
Das Schaltelement ist mit der Antriebsseite des Zugmittelgetriebes verbunden. Zwei Elemente werden hierbei als miteinander verbunden bezeichnet, wenn zwischen den Elementen eine feste, insbesondere drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche verbundenen Elemente mit der gleichen Drehzahl. Zwei Elemente werden im Gegenzug als verbindbar bezeichnet, wenn zwischen diesen Elementen eine lösbare drehfeste Verbindung besteht. Insbesondere drehen solche Elemente, wenn die Verbindung besteht, mit der gleichen Drehzahl. Die verschiedenen Bauteile und Elemente des Getriebes können dabei über eine Welle oder ein Verbindungselement, aber auch direkt, beispielsweise mittels einer Schweiß-, Press- oder einer sonstigen Verbindung, miteinander verbunden sein. Über das Schaltelement kann eine Wirkverbindung zwischen dem Zugmittelgetriebe und dem Antriebsstrang des Fahrzeugs hergestellt werden, so dass entweder die Energie, welche von dem Antriebsstrang bereitgestellt wird, auf das BRS, oder die Energie, welche von dem BRS bereitgestellt wird, auf den Antriebsstrang übertragen werden kann.
Das BRS weist eine Sperrvorrichtung auf, die mit dem Speichersystem verbunden ist. Die Sperrvorrichtung dient zum Sperren des Speichersystems, so dass dieser gegen eine unbedarfsgerechte Änderung des Ladezustands gesichert wird. Dies heißt, dass das Speichersystem nur dann, wenn die Sperrvorrichtung geöffnet, d. h. unbetätigt ist, entladen oder geladen werden kann. Wenn die Sperrvorrichtung geschlossen, d. h. betätigt ist, kann das Speichersystem weder geladen noch entladen werden, so dass die Energiemenge in dem Speichersystem erhalten bleibt. Das Speichersystem kann hierbei entweder vollständig geladen oder vollständig entladen oder teilgeladen sein. Bei Bedarf kann eine Energiemenge aus dem Speichersystem entladen oder in das Speichersystem geladen werden. Besteht kein Bedarf an der Energie, d. h. soll die Energiemenge in dem Speichersystem erhalten bleiben, sichert diese Sperrvorrichtung das Speichersystem gegen das Entladen oder das Laden ab. Der Ladezustand des Speichersystems kann sich daher nur bei geöffneter Sperrvorrichtung ändern.
Das vorgeschlagene mechanische System für Rekuperation und Speicherung von Energie, kurz BRS, zeichnet sich dadurch aus, dass das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mit dem reversibel ladbaren Speichersystem und mit der Sperrvorrichtung derart wirkverbunden ist, dass die durch den Antriebsstrang des Fahrzeugs bereitgestellte Energie über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe auf das reversibel ladbare Speichersystem übertragen und in diesem gespeichert wird und die in dem reversibel ladbaren Speichersystem gespeicherte Energie über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen wird.
Die Abtriebsseite des Zugmittelgetriebes ist mit dem Speichersystem wirkverbunden. Die Energie, die durch den Antriebsstrang des Fahrzeugs bereitgestellt wird, wird bei dem geschlossenen Schaltelement auf das Zugmittelgetriebe übertragen. Über die bestehende Wirkverbindung wird die Energie von dem Zugmittelgetriebe auf das Speichersystem übertragen und in diesem gespeichert. Das Speichersystem wird in anderen Worten geladen und durch ein Betätigen der Sperrvorrichtung vor einer Ladezustandsänderung gesichert. Ist in dem Speichersystem Energie gespeichert, wird diese Energie bei Bedarf von dem Speichersystem über die bestehende Wirkverbindung an das Zugmittelgetriebe und von dem Zugmittelgetriebe auf den Antriebsstrang übertragen, wozu die Sperrvorrichtung offen geschaltet wird. Das Speichersystem wird entladen. Es kann entweder die gesamte in dem Speichersystem gespeicherte Energie oder nur ein Anteil der in dem Speichersystem gespeicherten Energie über das Zugmittelgetriebe auf den Antriebsstrang übertragen werden. Das Zugmittelgetriebe weist eine dem Speichersystem und dem Antriebsstrang angepasste Übersetzung auf. Durch die Begrenzung des Speichersystems in Bezug auf die darin speicherbare Energiemenge kann das Zugmittelgetriebe beispielsweise eine maximale Zugmittellänge vorhalten, die mit dem vollständig geladenen Speichersystem korrespondiert. Durch die Möglichkeit, die Übersetzung des Zugmittelgetriebes zu variieren, kann die Energie, die in dem Speichersystem gespeichert ist, dem Antriebsstrang in jeder geschalteten Gangstufe zugeführt oder von dem Antriebsstrang in jeder geschalteten Gangstufe in das BRS geleitet werden.
Die Wirkverbindung zwischen dem Zugmittelgetriebe, das eine degressive Übersetzung aufweist, und dem Speichersystem führt dazu, dass mit einer zunehmenden Kraft, welche für das Laden des Speichersystems aufgewendet werden muss, ein Moment, welches antriebsseitig an dem Zugmittelgetriebe wirkt, konstant ist. Weiterhin kann ein Moment, welches durch das Entladen des Speichersystems abtriebsseitig auf das Zugmittelgetriebe übertragen wird, durch das Zugmittelgetriebe gewandelt werden, so dass antriebsseitig ein konstantes Moment an den Antriebsstrang übertragen werden kann. Die Antriebsquelle kann daher bei der Nutzung der in dem Speichersystem gespeicherten Energie in dem Antriebsstrang des Fahrzeugs insgesamt weniger Energie zum Anfahren oder Beschleunigen des Fahrzeugs zur Verfügung stellen.
Nach einer ersten Ausführungsform ist das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe als zumindest eine konische Rolle, auf welche ein Zugmittel reversibel aufrollbar ist, ausgeführt. Die zumindest eine konische Rolle weist die Form eines Kegelstumpfes auf, der eine Grundfläche und eine Deckfläche hat, wobei die Grundfläche einen größeren Durchmesser aufweist als die Deckfläche. Die zumindest eine konische Rolle weist eine Antriebsseite auf, welche derjenigen Seite der zumindest einen konischen Rolle entspricht, die den geringsten Durchmesser aufweist, d. h. die Seite der Deckfläche. Die zumindest eine konische Rolle weist zudem eine Abtriebsseite auf, welche derjenigen Seite der zumindest einen konischen Rolle entspricht, die den größten Durchmesser aufweist, d. h. die Seite der Grundfläche.
Das Zugmittel umschlingt die zumindest eine konische Rolle, welche an einer Drehachse, welche ihrer längsgerichteten Mittelachse entspricht, drehbar gelagert ist. Wird die zumindest eine konische Rolle um die Drehachse in eine Richtung rotiert, wird das Zugmittel auf die zumindest eine konische Rolle aufgerollt. Wird die zumindest eine konische Rolle in eine der erstgenannten Richtung entgegengesetzte Richtung rotiert, wird das Zugmittel von der zumindest einen konischen Rolle abgerollt. Die zumindest eine konische Rolle kann entweder als formschlüssiges oder als reibschlüssiges Zugmittelgetriebeelement ausgeführt sein. Dementsprechend ist das die zumindest eine konische Rolle umschlingende Zugmittel zu wählen. Das Zugmittel des Zugmittelgetriebes kann beispielsweise eine Kette, eine Zahnkette, ein Synchronriemen, ein Flachriemen, ein Seil, ein Rundriemen, oder ein Keilriemen sein.
Das Zugmittelgetriebe kann des Weiteren durch mehrere der zumindest einen konischen Rolle ausgeführt sein, welche parallel geschaltet sind. Die Drehachsen der konischen Rollen sind parallel zueinander. Die parallel geschalteten konischen Rollen sind derart angeordnet, dass das Zugmittel abtriebsseitig z. B. von einer ersten konischen Rolle antriebsseitig auf eine zweite konische Rolle und anschließend abtriebsseitig von dieser zweiten konischen Rolle antriebsseitig auf eine dritte konische Rolle gerollt werden kann. Eine Parallelschaltung von zwei konischen Rollen oder mehr als drei konischen Rollen ist selbstverständlich möglich. In anderen Worten sind die konischen Rollen bei einer Parallelschaltung alternierend zueinander angeordnet, beispielsweise ist eine Deckfläche der ersten konischen Rolle mit einer Grundfläche der zweiten konischen Rolle und wiederum mit einer Deckfläche der dritten konischen Rolle in einer Ebene, und eine Grundfläche der ersten konischen Rolle mit einer Deckfläche der zweiten konischen Rolle und einer Grundfläche der dritten konischen Rolle in einer weiteren Ebene angeordnet. Die zweite konische Rolle ist zu der ersten konischen Rolle punktsymmetrisch angeordnet und weist eine von der ersten konischen Rolle unterschiedliche Orientierung auf, und die dritte konische Rolle ist zu der ersten konischen Rolle achssymmetrisch angeordnet und weist dieselbe Orientierung auf wie die erste konische Rolle. Die konischen Rollen werden bei der Parallelschaltung auf einander gegenüberliegenden Seiten, d. h. alternierend auf der Antriebs- oder der Abtriebsseite, angelenkt, wodurch die auf den Antriebsstrang wirkende Querkraft kompensiert wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem als zumindest eine Drehfeder und die Sperrvorrichtung als ein schaltbarer Freilauf ausgeführt. Eine Drehfeder ist hierbei definiert als eine Feder, welche durch das Einleiten einer äußeren Kraft biegebeansprucht wird. Die Energie, die durch den Antriebsstrang bereitgestellt wird, wird genutzt, um die zumindest eine Drehfeder zu spannen. Die zumindest eine Drehfeder wird in anderen Worten mit der von der Antriebsquelle bereitgestellten Energie geladen. Dabei steigt über einen Federweg der zumindest einen Drehfeder die Federkraft der zumindest einen Drehfeder stetig an. Ist die zumindest eine Drehfeder gespannt, kann die darin gespeicherte Energie bei Bedarf wieder freigegeben, das Speichersystem also entladen werden. Zum Laden der zumindest einen Drehfeder ist eine rotatorische Bewegung nötig, welche von dem Zugmittelgetriebe auf die zumindest eine Drehfeder übertragen wird. Das Entladen der zumindest einen Drehfeder führt zu einer rotatorischen Bewegung, welche auf das Zugmittelgetriebe übertragen wird.
Um die zumindest eine Drehfeder gegen eine unbedarfsgerechte Änderung ihres Ladezustands zu sichern, ist die Sperrvorrichtung als ein schaltbarer Freilauf ausgeführt. Ein Freilauf definiert sich hierbei als drehrichtungsgeschaltete Kupplung, d. h. der Freilauf sperrt eine mögliche Drehung in eine vorbestimmte Richtung. Der Freilauf ist schaltbar. Dies bedeutet, dass der Freilauf lediglich bei Bedarf zum Sperren einer möglichen Drehung genutzt werden kann. Beispielsweise kann der Freilauf geschlossen geschaltet werden, wenn das Speichersystem den maximalen Ladestand erreicht hat, keine weitere Energie mehr aufnehmen kann oder soll oder die gespeicherte Energie für eine Zeitspanne halten soll. Ist der Freilauf offen geschaltet, kann das Speichersystem entweder mit Energie geladen werden oder die Energie abgeben. Der Freilauf kann die zumindest eine Drehfeder entweder bei einem einzelnen vorbestimmten Ladezustand der zumindest einen Drehfeder oder bei verschiedenen wählbaren Ladezuständen sperren. Das Speichersystem kann des Weiteren als ein Federpaket aus mehreren Drehfedern, welche baugleich mit der zumindest einen Drehfeder sind, ausgeführt sein. Das Sperren des Federpakets erfolgt mittels des schaltbaren Freilaufs auf die gleiche Weise wie bei der zumindest einen Drehfeder.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem als ein gasgefüllter Speicherkolben und die Sperrvorrichtung als eine schaltbare Rastierung ausgeführt. Der gasgefüllte Speicherkolben weist hierbei eine ähnliche Ausgestaltung wie ein Pneumatik-Arbeitszylinder auf. Das in einem starren gasdichten Gehäuse befindliche Gas kann durch einen Kolben, der in diesem Gehäuse beweglich geführt wird und dieses gasdicht abschließt, komprimiert oder expandiert werden. Die Energie, die durch den Antriebsstrang bereitgestellt wird, wird, im Gegensatz zu dem Pneumatik-Arbeitszylinder, genutzt, um den Kolben derart in eine erste Richtung zu bewegen, damit das Gasvolumen, das sich in dem Speicherkolben befindet, komprimiert wird. Das Speichersystem wird in anderen Worten mittels des Überdrucks, der sich durch die Gaskomprimierung in dem Speicherkolben aufbaut, geladen und die Energie, die durch den Antriebsstrang bereitgestellt wird, wird gespeichert. Die durch den Überdruck in dem Speicherkolben gespeicherte Energie kann bei Bedarf wieder freigegeben, d. h. auf den Antriebsstrang übertragen werden. Dazu wird der in dem Speicherkolben vorherrschende Überdruck abgebaut und das Gas expandiert, so dass sich der Kolben des Speicherkolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewegt.
Zum Laden des Speicherkolbens ist eine lineare Bewegung des Kolbens des Speicherkolbens nötig. Dies heißt, die rotatorische Bewegung, welche von dem Antriebsstrang auf das Zugmittelgetriebe übertragen wird, wird durch das Zugmittelgetriebe in eine lineare Bewegung gewandelt. Wird die in dem Speicherkolben gespeicherte Energie entladen, wird die lineare Bewegung des Kolbens des Speicherkolbens durch das Zugmittelgetriebe in eine rotatorische Bewegung gewandelt, welche auf den Antriebsstrang übertragen werden kann. Zum Wandeln der rotatorischen in eine lineare Bewegung und der linearen Bewegung in eine rotatorische dient das Zugmittel des Zugmittelgetriebes, welches auf- oder abgerollt wird. Der Abschnitt des Zugmittels des Zugmittelgetriebes, der die Rolle oder Scheibe des Zugmittelgetriebes nicht kontaktiert, weist eine lineare Bewegung auf. Das Zugmittel ist mit dem Kolben des Speicherkolbens entweder direkt oder über ein Zwischenelement, z. B. eine Kolbenbetätigung zum Bewegen des Kolbens, verbunden, so dass dieses den Kolben des Speicherkolbens in die erste oder in die zweite Richtung bewegen kann.
Um den Speicherkolben gegen eine unbedarfsgerechte Änderung seines Ladezustands zu sichern, ist die Sperrvorrichtung als eine schaltbare Rastierung ausgeführt. Die Rastierung dient dazu, den Kolben des Speicherkolbens in einer vorbestimmten Position zu fixieren, so dass der Ladezustand des Speicherkolbens beibehalten werden kann. Die Rastierung ist schaltbar. Dies bedeutet, dass die Rastierung bei Bedarf zum Sperren einer möglichen Expansion oder Kompression genutzt werden kann. Beispielsweise kann die Rastierung geschlossen geschaltet, d. h. fixiert werden, wenn das Speichersystem den maximalen Ladestand erreicht hat, keine weitere Energie mehr aufnehmen kann oder soll oder die gespeicherte Energie für eine Zeitspanne halten soll. Ist die Rastierung offen geschaltet, kann das Speichersystem entweder mit Energie geladen werden oder die Energie abgeben. Die Rastierung kann den Speicherkolben entweder bei einem einzelnen vorbestimmten Ladezustand des Speicherkolbens oder bei verschiedenen wählbaren Ladezuständen sperren.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem als ein hydraulisch betätigter Membran-Druckspeicher und die Sperrvorrichtung als ein schaltbares Ventil ausgeführt. Der hydraulisch betätigte Membran-Druckspeicher weist einen Membranspeicher und einen hydraulischen Speicherkolben auf, welcher ähnlich dem vorher beschriebenen Speicherkolben ausgeführt ist, wobei der Speicherkolben des hydraulisch betätigten Membran-Druckspeichers mit einem Fluid gefüllt ist und eine mit einer Leitung verbundene Öffnung aufweist, durch welche das Fluid in den Membranspeicher oder aus welcher das Fluid von dem Membranspeicher in den Speicherkolben geführt werden kann. Der Speicherkolben, die Leitung und der Membranspeicher bilden hierbei ein in sich geschlossenes System, in welchem das Fluid transportiert wird. Der Membranspeicher weist beispielsweise eine erste mit einem Gas gefüllte Kammer und eine zweite mit dem Fluid füllbare Kammer auf, die durch eine verformbare fluid- und gasdichte Membran voneinander abgetrennt sind.
Die Energie, die durch den Antriebsstrang bereitgestellt wird, wird genutzt, um den Kolben des hydraulischen Speicherkolbens derart in eine erste Richtung zu bewegen, dass das Fluid, das sich in dem hydraulischen Speicherkolben befindet, durch die Leitung in den Membranspeicher transportiert wird. Der Membranspeicher wird in anderen Worten mittels des Drucks, der sich durch die Komprimierung des Volumens in dem hydraulischen Speicherkolben aufbaut, mit Fluid gefüllt, so dass die in dem Membranspeicher befindliche Membran unter dieser Druckbeaufschlagung verformt wird und das Volumen des Gases, welches sich in der ersten Kammer des Membranspeichers befindet, komprimiert wird. Die durch den Überdruck in der ersten Kammer des Membranspeichers gespeicherte Energie kann bei Bedarf wieder freigegeben, d. h. auf den Antriebsstrang übertragen werden. Dazu wird der in der ersten gasgefüllten Kammer des Membranspeichers vorherrschende Überdruck durch die Expansion des Gases abgebaut, so dass sich die Membran des Membranspeichers derart verformt, dass das Fluid durch die Leitung zurück in den Speicherkolben transportiert wird und sich der Kolben des Speicherkolbens in eine der ersten Richtung entgegengesetzte Richtung bewegt.
Zum Laden des hydraulisch betätigten Membran-Druckspeichers ist eine lineare Bewegung des Kolbens des hydraulischen Speicherkolbens nötig. Dies heißt, die rotatorische Bewegung, welche von dem Antriebsstrang auf das Zugmittelgetriebe übertragen wird, wird durch das Zugmittelgetriebe in eine lineare Bewegung gewandelt. Wird die in dem Membran-Druckspeicher gespeicherte Energie entladen, wird die lineare Bewegung des Kolbens des hydraulischen Speicherkolbens durch das Zugmittelgetriebe in eine rotatorische Bewegung gewandelt, welche auf den Antriebsstrang übertragen werden kann. Zum Wandeln der rotatorischen in eine lineare Bewegung und der linearen Bewegung in eine rotatorische dient das Zugmittel des Zugmittelgetriebes, welches auf- oder abgerollt werden kann. Der Abschnitt des Zugmittels des Zugmittelgetriebes, der die Rolle oder Scheibe des Zugmittelgetriebes nicht berührt, weist eine lineare Bewegung auf. Das Zugmittel ist mit dem Kolben des hydraulischen Speicherkolbens wirkverbunden, so dass dieses den Kolben des hydraulischen Speicherkolbens in die erste oder in die zweite Richtung bewegen kann.
Um den hydraulisch betätigten Membran-Druckspeicher gegen eine unbedarfsgerechte Änderung seines Ladezustands zu sichern, ist die Sperrvorrichtung als ein schaltbares Ventil ausgeführt. Das Ventil dient dazu, eine Fluidmenge in dem Membranspeicher zu halten, so dass der Ladezustand des Membran-Druckspeichers beibehalten werden kann. Das Ventil ist schaltbar. Dies bedeutet, dass das Ventil lediglich bei Bedarf zum Sperren der Leitung zwischen dem hydraulischen Speicherkolben und dem Membranspeicher genutzt wird. Beispielsweise kann das Ventil geschlossen geschaltet werden, wenn das Speichersystem den maximalen Ladestand erreicht hat, keine weitere Energie mehr aufnehmen kann oder soll oder die gespeicherte Energie für eine Zeitspanne halten soll. In diesem Fall kann kein Fluidtransport zwischen dem Membranspeicher und dem Speicherkolben erfolgen. Ist das Ventil offen geschaltet, kann das Speichersystem entweder mit Energie geladen werden oder gespeicherte Energie abgeben. In diesem Fall kann ein Fluidtransport zwischen dem Membranspeicher und dem Speicherkolben erfolgen. Das Ventil kann den Speicherkolben entweder bei einem einzelnen vorbestimmten Ladezustand des Membran-Druckspeichers oder bei verschiedenen wählbaren Ladezuständen sperren.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine mechanische Belastung des reversibel ladbaren Speichersystems sensorisch erfasst und ausgewertet. Einer oder mehrere Sensoren überwachen die mechanische Belastung des Speichersystems, um Beschädigungen, beispielsweise durch Materialüberlastung, an dem Speichersystem zu vermeiden. Die mechanische Belastung des Speichersystems steigt mit zunehmendem Ladezustand an. Eine maximale in dem Speichersystem gespeicherte Energiemenge korrespondiert mit der höchsten mechanischen Belastung, d. h. wenn das Speichersystem vollständig geladen ist, ist die mechanische Belastung des Speichersystems maximal. Die mechanische Belastung des Speichersystems ist hingegen minimal, wenn keine Energie in dem Speichersystem gespeichert ist. Je nach mechanischer Belastungsart, die erfasst und ausgewertet werden soll, können die dafür nötigen Sensoren ausgewählt werden.
Im Falle einer Drehfeder als Speichersystem führt die vollständige Ladung des Speichersystems z. B. zu einer maximalen Spannung in der Drehfeder. Die Spannung kann sensorisch erfasst und anschließend ausgewertet werden. Im Falle eines Speicherkolbens als Speichersystem führt die vollständige Ladung des Speichersystems z. B. zu einem maximalen Druck und einer damit korrespondierenden maximalen Temperatur innerhalb des Speicherkolbens. Der Druck oder die Temperatur können sensorisch erfasst und anschließend ausgewertet werden. Im Falle eines Membran-Druckspeichers als Speichersystem führt die vollständige Ladung des Speichersystems z. B. zu einem maximalen Druck und einer damit korrespondierenden maximalen Temperatur innerhalb des Membranspeichers oder zu einer minimalen Fluidmenge innerhalb des hydraulischen Speicherkolbens. Der Druck oder die Temperatur oder die Fluidmenge können sensorisch erfasst und anschließend ausgewertet werden. Es ist ebenfalls möglich die mechanische Belastung des Speichersystems über andere geeignete Größen sensorisch zu erfassen.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine Ladezustandsänderung des reversibel ladbaren Speichersystems bei einer erfassten und ausgewerteten mechanischen Belastung, welche einen vorbestimmten Belastungsgrenzwert erreicht, unterbunden. Wird von den Sensoren eine mechanische Belastung des Speichersystems erfasst, wird ausgewertet, ob diese mechanische Belastung den vorbestimmten Belastungsgrenzwert erreicht oder überschreitet. Wird der vorbestimmte Belastungsgrenzwert erreicht oder überschritten, kann beispielsweise die Sperrvorrichtung aktiviert und genutzt werden, um ein weiteres Laden des Speichersystems mit Energie zu unterbinden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mittels des Schaltelements mit einem drehrichtungsumkehrenden Getriebe des Antriebsstrangs wirkverbindbar. Das BRS kann mittels des Schaltelements mit dem drehrichtungsumkehrenden Getriebe und somit mit dem Antriebsstrang verbunden werden und das BRS kann von dem drehrichtungsumkehrenden Getriebe abgekoppelt werden, wenn das BRS nicht benötigt wird. Das drehrichtungsumkehrende Getriebe dient z. B. zum Umkehren der Drehrichtung eines Drehmoments, das von dem BRS über das Zugmittelgetriebe auf den Antriebsstrang übertragen wird, oder eines anderen Drehmoments, welches von der Antriebsquelle, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor auf das BRS übertragen wird. Das drehrichtungsumkehrende Getriebe kann andernfalls als ein Teil des Schaltgetriebes oder Automatgetriebes des Antriebsstrangs ausgeführt sein, d. h. das Schaltgetriebe oder Automatgetriebe weist wenigstens eine Getriebestufe auf, welche zum Umkehren der Drehrichtung eines Drehmoments, das von dem BRS über das Zugmittelgetriebe auf den Antriebsstrang übertragen wird, oder eines anderen Drehmoments, welches von der Antriebsquelle, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor auf das BRS übertragen wird, dient.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mittels des Schaltelements mit einem Schaltgetriebe des Antriebsstrangs oder einem Automatgetriebe des Antriebsstrangs wirkverbindbar. Je nach Ausformung des Antriebsstrangs kann das BRS mittels des Schaltelements im Falle eines Antriebsstrangs mit einem Automatgetriebe mit dem Automatgetriebe oder im Falle eines Antriebsstrangs mit einem Schaltgetriebe mit dem Schaltgetriebe wirkverbunden sein. Das BRS kann von dem Schalt- oder Automatgetriebe abgekoppelt werden, wenn das BRS nicht benötigt wird. Das BRS kann mittels des Schaltelements mit einer geeigneten Welle innerhalb des Schaltgetriebes oder innerhalb des Automatgetriebes wirkverbunden werden. Eine geeignete Welle ist hierbei z. B. ein Steg eines Planetenradsatzes des Schalt- oder Automatgetriebes oder eine mit einem Sonnenrad eines Planetenradsatzes des Schalt- oder Automatgetriebes verbundene Welle oder eine mit einem Hohlrad eines Planetenradsatzes des Schalt- oder Automatgetriebes verbundene Welle. Vorteilhafterweise ist die geeignete Welle in jeder Gangstufe an der Drehmomentwandlung beteiligt. Hingegen sind z. B. drehfest gesetzte Wellen innerhalb des Getriebes, welche beispielsweise eine Gehäusekopplung aufweisen, ungeeignet. Die geeignete Welle ist des Weiteren innerhalb eines Getriebegehäuses des Schalt- oder Automatgetriebes angeordnet. Bei einem Antriebsstrang mit Automatgetriebe kann das BRS mittels des Schaltelements mit einem Wandler des Automatgetriebes oder einem Zweimassenschwungrad des Automatgetriebes verbunden werden. Dadurch können Sprünge im Drehmoment, welche durch ein Betätigen des Schaltelements verursacht werden können, minimiert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mittels des Schaltelements mit einer Eingangswelle des Schaltgetriebes des Antriebsstrangs oder des Automatgetriebes des Antriebsstrangs wirkverbindbar. Die Eingangswelle des Schalt- oder Automatgetriebes des Antriebsstrangs ist definiert als diejenige Welle, welche ein Drehmoment, das von der Antriebsquelle, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, bereitgestellt wird, in das Schalt- oder Automatgetriebe einleitet. Das BRS kann bei dem geschlossenen Schaltelement entweder die Energie, welche in dem BRS gespeichert ist, an die Eingangswelle des Schalt- oder Automatgetriebes und somit an den Antriebsstrang abgeben, oder die Energie, welche von dem Antriebsstrang bereitgestellt und über die Eingangswelle des Schalt- oder Automatgetriebes an das BRS übertragen wird, speichern. Das BRS kann von der Eingangswelle abgekoppelt werden, wenn das BRS nicht benötigt wird, wobei dazu das Schaltelement geöffnet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mittels des Schaltelements mit einer Ausgangswelle des Schaltgetriebes des Antriebsstrangs oder des Automatgetriebes des Antriebsstrangs wirkverbindbar. Die Ausgangswelle des Schalt- oder Automatgetriebes des Antriebsstrangs ist definiert als diejenige Welle, welche ein Drehmoment, das von der Antriebsquelle, beispielsweise von einem Verbrennungsmotor, bereitgestellt wird und in dem Schalt- oder Automatgetriebe übersetzt wird, aus dem Schalt- oder Automatgetriebe ausleitet. Das BRS kann bei dem geschlossenen Schaltelement entweder die Energie, welche in dem BRS gespeichert ist, an die Ausgangswelle des Schalt- oder Automatgetriebes und somit an den Antriebsstrang abgeben oder die Energie, welche von dem Antriebsstrang bereitgestellt und über die Ausgangswelle des Schalt- oder Automatgetriebes an das BRS übertragen wird, speichern. Das BRS kann von der Ausgangswelle abgekoppelt werden, wenn das BRS nicht benötigt wird, wobei dazu das Schaltelement geöffnet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mittels des Schaltelements mit einem Differentialgetriebe des Antriebsstrangs wirkverbindbar. Das Differentialgetriebe ist auf der angetriebenen Achse des Fahrzeugs angeordnet und wandelt das Drehmoment, welches von dem Schalt- oder Automatgetriebe auf das Differentialgetriebe übertragen wird. Das BRS kann bei dem geschlossenen Schaltelement entweder Energie, welche in dem BRS gespeichert ist, an das Differentialgetriebe und somit an den Antriebsstrang abgeben oder Energie, welche von dem Antriebsstrang bereitgestellt und über das Differentialgetriebe an das BRS übertragen wird, speichern. Das BRS kann von dem Differentialgetriebe abgekoppelt werden, wenn das BRS nicht benötigt wird, wobei dazu das Schaltelement geöffnet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist das reversibel ladbare Speichersystem über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe mittels des Schaltelements mit einer Kurbelwelle des Antriebsstrangs wirkverbindbar. Die durch die Antriebsquelle bereitgestellte Energie, die auf die Kurbelwelle übertragen wird, kann bei dem geschlossenen Schaltelement über die Wirkverbindung auf das BRS übertragen und in diesem gespeichert werden. Ebenso kann die in dem BRS gespeicherte Energie bei Bedarf bei dem geschlossenen Schaltelement über die Wirkverbindung auf die Kurbelwelle übertragen und von dieser genutzt werden. Das BRS kann von der Kurbelwelle abgekoppelt werden, wenn das BRS nicht benötigt wird, wobei dazu das Schaltelement geöffnet wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird eine Länge eines Abschnitts des Zugmittels des degressiven übersetzungsvariablen wegbegrenzten Zugmittelgetriebes sensorisch erfasst, in Relation zu der in dem reversibel ladbaren Speichersystem gespeicherten Energie gesetzt und bezüglich dieser als ein Maß für die in dem reversibel ladbaren Speichersystem gespeicherte Energiemenge ausgewertet. Die maximale Länge des Abschnitts des Zugmittels des Zugmittelgetriebes korrespondiert mit einem vollständig geladenen Speichersystem des BRS. Dies heißt, wenn das Speichersystem vollständig mit Energie geladen ist, ist das Zugmittel des Zugmittelgetriebes in einem Abschnitt maximal von der Scheibe oder der Rolle des Zugmittelgetriebes abgerollt. Weist das Zugmittelgetriebe mehr als eine Rolle oder Scheibe auf, ist beispielsweise das Zugmittel des Zugmittelgetriebes bei einer vollständigen Ladung in einem Abschnitt maximal von einer ersten Rolle oder einer ersten Scheibe des Zugmittelgetriebes abgerollt. Ist das Speichersystem vollständig ungeladen, d. h. weist keine gespeicherte Energiemenge auf, ist der Abschnitt des Zugmittels des Zugmittelgetriebes in seiner gesamten Länge auf der Rolle oder der Scheibe des Zugmittelgetriebes oder im Falle eines Zugmittelgetriebes mit mehreren Rollen oder Scheiben auf der ersten Rolle oder der ersten Scheibe aufgerollt.
Es kann sensorisch erfasst werden, welche Länge der bereits von der Rolle oder von der Scheibe des Zugmittelgetriebes abgerollte Abschnitt des Zugmittels aufweist, oder welche Länge der noch auf der Rolle oder Scheibe befindliche Abschnitt des Zugmittels aufweist. Die Sensoren können entweder analog oder digital, optisch oder induktiv oder als jede Art von Sensor ausgeführt sein, die geeignet ist die Länge des Zugmittelabschnitts zu erfassen. Die Länge des Zugmittelabschnitts ist hierbei ein Maß dafür, welche Energiemenge sich in dem Speichersystem befindet, d h. welchen Ladezustand das Speichersystem aufweist. Dazu wird die erfassbare Länge des Zugmittelabschnitts mit dem Ladezustand des Speichersystems, d h. mit der in dem Speichersystem gespeicherten Energie in Relation gesetzt. Diese Auswertung der sensorisch erfassten Länge des Abschnitts des Zugmittels findet fahrzeugintern in einem fahrzeugeigenen Auswertungssystem statt. Die Längenänderung des Zugmittelabschnitts ist hierbei proportional zu der Ladezustandsänderung des Speichers. Somit kann über die Länge des Abschnitts des Zugmittels des Zugmittelgetriebes zu einem gewissen Zeitpunkt festgestellt werden, welche Energiemenge sich in dem Speichersystem befindet, d. h. welchen Ladezustand das Speichersystem zu diesem Zeitpunkt aufweist.
Nach einer weiteren Ausführungsform wird die über die ausgewertete Länge des Abschnitts des Zugmittels ermittelte Energiemenge in dem reversibel ladbaren Speichersystem über eine Benutzerschnittstelle angezeigt wird. Die Anzeige kann beispielsweise visuell über einen Bordcomputer, über ein Armaturen-Display, über ein Head-Up-Display oder akustisch über eine Ansage oder einen Signalton oder über jede andere Ausführung an Benutzerschnittstelle, die geeignet ist den Fahrzeugnutzer die in dem Speichersystem befindliche Energiemenge anzuzeigen, erfolgen. Somit kann der Nutzer des Fahrzeugs über die aktuelle Energiemenge in dem Speichersystem, d. h. über den Ladezustand informiert werden, so dass ein mögliches Unterstützungspotential durch das BRS erfassen werden kann.
Anhand der im Folgenden erläuterten Figuren werden verschiedene Ausführungsbeispiele und Details der Erfindung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Übersicht des mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie,
2 ein schematisches Systemlayout eines Antriebsstrangausschnitts mit einer Anbindungsmöglichkeit für das BRS an einem drehrichtungsumkehrenden Getriebe,
3 ein schematische Systemlayout eines Antriebsstrangausschnitts mit fünf alternativen Anbindungsmöglichkeiten für das BRS,
4 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines degressiven übersetzungsvariablen wegbegrenzten Zugmittelgetriebes mit zwei konischen Rollen,
5 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie mit einem Drehfederpaket und einem Zugmittelgetriebe mit zwei konischen Rollen,
6 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie mit einem Speicherkolben und einem Zugmittelgetriebe mit einer konischen Rolle, und
7 ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie mit einem Membran-Druckspeicher mit einem Zugmittelgetriebe mit einer konischen Rolle.
1 zeigt eine schematische Übersicht des mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS, das im Folgenden verkürzt als BRS bezeichnet wird. Das BRS umfasst ein degressives übersetzungsvariables wegbegrenztes Zugmittelgetriebe 4, ein reversibel ladbares Speichersystem 5, ein Schaltelement 7 und eine Sperrvorrichtung 9. Das Zugmittelgetriebe 4 ist an seiner Antriebsseite mit dem Schaltelement 7 verbunden. Mittels dieses Schaltelements 7 kann das Zugmittelgetriebe 4 und somit das gesamte BRS an verschiedenen Positionen des Antriebsstrangs angebunden und mit den entsprechenden Bauelementen des Antriebsstrangs an diesen Positionen wirkverbunden werden. Dies wird in 2 und in 3 näher dargestellt. Das Zugmittelgetriebe 4 ist abtriebsseitig wirkverbunden mit dem Speichersystem 5. Das Speichersystem 5 dient zum Speichern von Energie, welche von dem Antriebsstrang über das Zugmittelgetriebe 4 mittels des Schaltelements 7 auf das Speichersystem 5 übertragen wird. Das Speichersystem 5 kann mit Energie geladen werden, diese Energie speichern und bei Bedarf wieder über das Zugmittelgetriebe 4 mittels des Schaltelements 7 an den Antriebsstrang abgeben. Das Speichersystem 5 ist mit einer Sperrvorrichtung 9 wirkverbunden. Diese Sperrvorrichtung 9 dient dazu das Speichersystem 5 gegen eine unbedarfsgerechte Ladezustandsänderung zu sichern. Ist das Speichersystem 5 beispielsweise vollständig geladen und soll oder kann keine weitere Energie mehr aufnehmen oder abgeben oder speichern, wird die Sperrvorrichtung 9 genutzt, um das Speichersystem 9 zu sperren. Nur, wenn die Sperrvorrichtung 9 geöffnet ist, kann eine Ladezustandsänderung erfolgen. Das Zugmittelgetriebe 4 und das Speichersystem 5 weisen jeweils eine weitere Anbindungsmöglichkeit auf, welche z. B. genutzt werden kann, um das jeweilige Bauelement drehfest zu setzten oder zu lagern, jedoch nicht um eine Wirkverbindung zwischen dem BRS und dem Antriebsstrang herzustellen.
2 zeigt ein schematisches Systemlayout eines Antriebsstrangausschnitts 41 mit einer Anbindungsmöglichkeit für das BRS an einem drehrichtungsumkehrenden Getriebe 2. Das mechanische System für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS, das in 1 beschrieben wurde und hier vereinfacht als ein gesamtes BRS-Bauelement 4, 5, 9 mit dem Schaltelement 7 dargestellt ist, ist mittels des Schaltelements 7 an das drehrichtungsumkehrende Getriebe 2 angebunden, d. h. es besteht eine Wirkverbindung zwischen dem Zugmittelgetriebe 7 des BRS und dem drehrichtungsumkehrenden Getriebe 2. Das gesamte BRS-Bauelement 4, 5, 9 ist aus den in 1 dargestellten einzelnen Bauelementen, welche die dort dargestellte Reihenfolge und Verbindungen aufweisen, ausgeformt.
Das drehrichtungsumkehrende Getriebe 2 ist des Weiteren abtriebsseitig je nach Ausformung des Antriebsstrangs entweder mit einem Schaltgetriebe 3 oder einem Automatgetriebe 3 wirkverbunden. Antriebsseitig ist das drehrichtungsumkehrende Getriebe 2 mit einem Schaltelement 8 verbunden, welches eine Wirkverbindung zwischen dem drehrichtungsumkehrenden Getriebe 2 und einer Antriebsquelle 1 herstellen kann. Die Antriebsquelle 1 ist beispielsweise als ein Verbrennungsmotor oder als ein Elektromotor ausgeführt. Die Antriebsquelle 1 stellt Energie bereit, die diese bei dem geschlossenen mit der Antriebsquelle 1 verbundenen Schaltelement 8 in den gezeigten Ausschnitt des Antriebsstrangs 41 einleitet. Das BRS weist zusätzlich zu der Verbindung mittels des Schaltelements 7 mit dem drehrichtungsumkehrenden Getriebe 2 eine Verbindung zu einem Gehäuse 6 auf, d. h. dass ein Element des BRS, hier das Speichersystem 4, drehfest gesetzt ist, und eine Verbindung zu einer schaltbaren Bremse 16, welches eine Verbindung zu dem Gehäuse 6 herstellen kann und somit ein Element des BRS, hier das Zugmittelgetriebe 4 drehfest setzen kann.
3 zeigt ein schematisches Systemlayout eines Antriebsstrangausschnitts 41 mit fünf alternativen Anbindungsmöglichkeiten für das BRS. Jede weitere zu der in 2 dargestellten Anbindungsmöglichkeit ist in dieser 3 gezeigt, wobei jede der fünf weiteren Anbindungsmöglichkeiten eine mögliche Alternative ist. Der gesamte Antriebsstrang 41 und die einzelnen Bauelemente des Antriebsstrangs 41 sind hier der Übersichtlichkeit halber stark vereinfacht dargestellt. Das mechanische System für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS ist hier vereinfacht als ein gesamtes BRS-Bauelement 4, 5, 9 mit dem Schaltelement 7 dargestellt und ist aus den in 1 dargestellten einzelnen Bauelementen, welche die dort dargestellte Reihenfolge und Verbindungen aufweisen, ausgeformt. Der Ausschnitt des Antriebsstrangs 41 zeigt einen größeren Überblick über die möglichen einzelnen Bauelemente des Antriebsstrangs 41. Die Antriebsquelle 1 ist, wie bereits in 2 gezeigt mit dem mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelement 8 verbunden. Diese Verbindung erfolgt über eine Kurbelwelle 37. Die Kurbelwelle 37 leitet das Drehmoment, welches von der Antriebsquelle 1 bereitgestellt wird, aus der Antriebsquelle 1 heraus. Mittels des Schaltelements 7 kann das BRS mit der Kurbelwelle 37 wirkverbunden werden, wenn das BRS an dieser Kurbelwellenposition an den Antriebsstrang 41 angebunden wird.
Mittels des mit der Antriebsquelle 1 verbundenen Schaltelements 8 kann eine Wirkverbindung zwischen der Antriebsquelle 1 und dem Schalt- oder Automatgetriebe 3 hergestellt werden Diese Verbindung bedingt zudem eine Wirkverbindung zwischen der Kurbelwelle 37 und einer Getriebeeingangswelle 38. Die Getriebeeingangswelle 38 ist mit dem Schalt- oder Automatgetriebe 3 wirkverbunden und leitet das Drehmoment, welches von der Antriebsquelle 1 bereitgestellt wird, in das Schalt- oder Automatgetriebe 3. Mittels des Schaltelements 7 kann das BRS mit der Getriebeeingangswelle 38 wirkverbunden werden, wenn das BRS an dieser Getriebeeingangswellenposition an den Antriebsstrang 41 angebunden wird. Das Drehmoment, welches über die Getriebeeingangswelle 38 in das Schalt- oder Automatgetriebe 3 eingeleitet wird, wird in diesem gewandelt. Mittels des Schaltelements 7 kann das BRS mit einer geeigneten Welle des Schalt- oder Automatgetriebes 3 wirkverbunden werden, wenn das BRS an dieser Getriebeposition an den Antriebsstrang 41 angebunden wird. Eine geeignete Welle innerhalb des Schalt- oder Automatgetriebes 3 ist z. B. eine Welle, welche stets an der Drehmomentwandlung beteiligt ist, d. h. die in jeder geschalteten Gangstufe eine gewisse Drehzahl aufweist und nicht drehfest gesetzt ist.
Ist das Drehmoment durch das Schalt- oder Automatgetriebe 3 gewandelt, wird es über eine Getriebeausgangswelle 39, die mit dem Schalt- oder Automatgetriebe 3 wirkverbunden ist, aus dem das Schalt- oder Automatgetriebe 3 herausgeleitet. Mittels des Schaltelements 7 kann das BRS mit der Getriebeausgangswelle 39 wirkverbunden werden, wenn das BRS an dieser Getriebeausgangswellenposition an den Antriebsstrang 41 angebunden wird. Das Drehmoment wird über die Getriebeausgangswelle 39 auf ein Differentialgetriebe 36 übertragen. Das Differentialgetriebe 36 ist mit der Getriebeausgangswelle 39 und mit zwei Seitenwellen 40 wirkverbunden. Mittels des Schaltelements 7 kann das BRS mit dem Differentialgetriebe 36 wirkverbunden werden, wenn das BRS an dieser Differentialgetriebeposition an den Antriebsstrang 41 angebunden wird.
4 zeigt ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines degressiven übersetzungsvariablen wegbegrenzten Zugmittelgetriebes 4 mit zwei konischen Rollen 10. Jede konische Rolle 10 weist eine Drehachse 20 auf, um welche die entsprechende konische Rolle 10 rotiert. Jede Drehachse 20 ist dabei koaxial zu der längsgerichteten Mittelachse der entsprechenden konischen Rolle 10. Beide konischen Rollen 10 weisen die Form eines Kegelstumpfes mit einer kreisförmigen Deckfläche und einer kreisförmigen Grundfläche auf. Die Deckfläche weist einen geringeren Durchmesser auf als die Grundfläche. Die Deckfläche der konischen Rolle 10 ist einer Antriebsseite 11 der konischen Rolle 10 zugewandt, die Grundfläche der konischen Rolle 10 ist einer Abtriebsseite 12 der konischen Rolle 10 zugewandt. Die beiden konischen Rollen 10 sind punktsymmetrisch zueinander angeordnet, d. h. die Antriebsseite 11 der ersten konischen Rolle 10 liegt in derselben Ebene wie die Abtriebsseite 12 der zweiten konischen Rolle 10 und die Antriebsseite 11 der zweiten konischen Rolle 10 liegt in derselben Ebene wie die Abtriebsseite 12 der ersten konischen Rolle 10. Die Drehachsen 20 der beiden konischen Rollen 10 sind parallel zueinander. Die beiden konischen Rollen 10 sind beabstandet zueinander angeordnet, d. h. sie kontaktieren sich nicht.
Das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe 4 weist zudem ein Zugmittel 13 auf, welches z. B. als ein Seil, eine Kette oder als ein Zahnriemen ausgeführt sein kann. Das Zugmittel 13 wird in der hier gezeigten schematischen Darstellung von der Abtriebsseite 12 der ersten konischen Rolle 10 auf die Antriebsseite 11 der zweiten konischen Rolle 10 aufgerollt. Die beiden konischen Rollen 10 rotieren z. B. im Uhrzeigersinn um ihre entsprechenden Drehachsen 20. Diese Rotationsbewegung wird durch Einleiten eines Drehmoments bedingt, welches beispielsweise durch eine Antriebsquelle, z. B. einen Verbrennungsmotor, bereitgestellt wird.
5 zeigt ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS mit einem Paket aus zwei Drehfedern 14 und einem Zugmittelgetriebe 4 mit zwei konischen Rollen 10. Die beiden konischen Rollen 10 des Zugmittelgetriebes 4 sind ebenso angeordnet wie in 4 beschrieben. Die Antriebsseite 11 der ersten konischen Rolle 10 ist mit einem Schaltelement 7 wirkverbunden. Das Schaltelement 7 kann bei Bedarf eine Wirkverbindung zwischen dem BRS und der hier nicht dargestellten Antriebsquelle herstellen oder trennen.
Die erste konische Rolle 10 ist abtriebsseitig 12 mit einem Planetenradsatz wirkverbunden. Der Planetenradsatz weist ein Sonnenrad 19, einen Steg 18 und ein Hohlrad 17 auf. Die Wirkverbindung zwischen der ersten konischen Rolle 10 und dem Planetenradsatz wird durch den Steg 18 des Planetenradsatzes hergestellt. Eine erste Welle, die auf der Drehachse 20 der ersten konischen Rolle 10 liegt, ist mit dem Sonnenrad 19 des Planetenradsatzes verbunden. Das Hohlrad 17 des Planetenradsatzes ist mit einer mit dem Gehäuse 6 verbunden schaltbaren Bremse 16 verbunden. Die erste konische Rolle 10 ist hohl ausgeführt, sodass die auf der Drehachse 20 liegende erste Welle, die mit dem Sonnenrad 19 und dem Schaltelement 7 verbunden ist, durch die erste konische Rolle 10 geführt werden kann. Die erste konische Rolle 10 ist an ihrer Abtriebsseite 12 mit der zweiten konischen Rolle 10 über ein Zugmittel 13 verbunden. Das Zugmittel 13 kann von der Abtriebsseite 12 der ersten konischen Rolle 10 auf die Antriebsseite 11 der zweiten konischen Rolle 10 aufgerollt werden, oder von der Antriebsseite 11 der zweiten konischen Rolle 10 auf die Abtriebsseite 12 der ersten konischen Rolle aufgerollt werden.
Die zweite konische Rolle 10 ist abtriebsseitig 12 über eine zweite Welle mit einem schaltbaren Freilauf 15 wirkverbunden. Der Freilauf 15 ist drehfest mit dem Gehäuse 6 verbunden. Antriebsseitig 11 ist die zweite konische Rolle 10 mit einem Drehfederpaket, das durch zwei Drehfedern 14 ausgeführt ist, wirkverbunden. Das Drehfederpaket ist das Speichersystem 5. Die zweite konische Rolle 10 ist auf ihrer Antriebsseite 11 über eine dritte Welle mit einer ersten Drehfeder 14 direkt verbunden. Diese erste Drehfeder 14 ist an ihrer der zweiten konischen Rolle 10 abgewandten Seite mittels einer vierten Welle mit einem ersten Zahnrad 42 verbunden. Dieses erste Zahnrad 42 kämmt mit einem zweiten beispielsweise gleichartigen Zahnrad 42. Das zweite Zahnrad 42 ist mit einer zweiten Drehfeder 14 mittels einer fünften Welle verbunden, d. h. das Drehmoment kann von der ersten Drehfeder 14 an die zweite Drehfeder 14 weitergeleitet werden. Die zweite Drehfeder 14 ist mittels einer sechsten Welle auf ihrer dem zweiten Zahnrad 42 abgewandten Seite mit dem Gehäuse 6 drehfest verbunden.
Ist das Schaltelement 7 geschlossen, d. h. betätigt, und das BRS ist mit dem Antriebsstrang wirkverbunden, kann dieses mit Energie geladen werden und diese Energie speichern. Während einer Fahrt mit einem Fahrzeug weist das Fahrzeug eine gewisse Geschwindigkeit auf, d. h. im Antriebstrang wird von der Antriebsquelle Energie bereitgestellt und an die einzelnen Elemente des Antriebsstrangs übertragen. Beispielsweise weist eine Getriebeausgangswelle dadurch eine gewisse Drehzahl auf. Betätigt ein Nutzer des Fahrzeugs bei der Fahrt mit diesem Fahrzeug eine fahrzeugeigene Betriebsbremse, werden statt der Betätigung dieser Betriebsbremse die Drehfedern 14 gespannt, d. h. das Speichersystem 5 wird geladen. Dazu wird der Freilauf 15 offen geschaltet, die Antriebsquelle durch das Öffnen des mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelements abgekoppelt, und die schaltbare Bremse 16 wird betätigt, d. h. eine Wirkverbindung zu dem Gehäuse 6 wird hergestellt. Somit wird das Hohlrad 17 des Planetenradsatzes gebremst.
Durch das Abbremsen des Hohlrads 17 wird über die Wirkverbindung zwischen dem Steg 18 des Planetenradsatzes und der ersten konischen Rolle 10 des Zugmittelgetriebes 4 diese erste konische Rolle 10 angetrieben, d. h. ein Drehmoment wird auf die erste konische Rolle 10 übertragen. Die erste konische Rolle 10 rotiert in eine Richtung, die der Drehrichtung des Hohlrads 17 entgegengesetzt ist. Durch diese Rotationsbewegung wird das Zugmittel 13 von der Abtriebsseite 11 der ersten konischen Rolle 10 auf die Antriebsseite 12 der zweiten konischen Rolle 10 abgerollt. Die zweite konische Rolle 10 führt eine Rotationsbewegung durch, so dass das Drehmoment und die Energie über die dritte Welle direkt an die erste Drehfeder 14 weitergeleitet werden. Diese erste Drehfeder 14 leitet Drehmoment über die vierte Welle an die beiden Zahnräder 42 weiter. Über die fünfte Welle wird das Drehmoment an die zweite Drehfeder 14 des Speichersystems 5 weitergeleitet. Da die zweite Drehfeder 14 eine Verbindung zu dem Gehäuse 6 aufweist, können beide Drehfedern 14 gespannt, d. h. das Speichersystem 5 geladen werden.
Das Zugmittelgetriebe 4 weist bei der Drehmomentübertragung eine auf eine eingelegte Getriebestufe des Schalt- oder Automatgetriebes angepasste Übersetzung auf, d. h. die Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 korrespondiert mit der eingelegten Gangstufe in dem Schalt- oder Automatgetriebe. Die Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 wird so an die in dem Schalt- oder Automatgetriebe eingelegte Gangstufe angepasst, dass unabhängig von dieser Gangstufe ein konstantes Bremsmoment wirkt. Die Drehfedern 14 des Drehfederpakets werden somit gespannt und die bestehende Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann verringert werden. Das wirkende Bremsmoment ist hierbei abhängig von der Abstufung des Schalt- oder Automatgetriebes und kann durch diese Abstufung beispielsweise erhöht oder verringert werden. In das Speichersystem 5 kann so lange Energie eingebracht werden, bis dieses vollständig geladen ist. Gleichzeitig mit dem maximalen Ladezustand des Speichersystems 5 ist das Zugmittel 13 des Zugmittelgetriebes 4 maximal von der ersten konischen Rolle 10 auf die zweite konische Rolle 10 abgerollt, d. h. das Zugmittel 13 kann nicht mehr weiter von der ersten konischen Rolle 10 auf die zweite konische Rolle 10 abgerollt werden.
Sobald das Speichersystem 5 seinen maximalen Ladezustand erreicht hat, wird der schaltbare Freilauf 15 geschlossen geschaltet, so dass das BRS gegen eine unbedarfsgerechte Ladezustandsänderung gesichert ist und die Drehfedern 14 gegen ein Entspannen gesperrt sind, und das Schalelement 7 wird geöffnet, so dass das BRS von dem Antriebsstrang abgekoppelt ist und keine Wirkverbindung mehr besteht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit noch weiter verringert werden muss, nachdem das Speichersystem 5 bereits vollständig geladen ist, wird die Betriebsbremse des Fahrzeugs zugeschaltet. Das Zuschalten der Betriebsbremse erfolgt ebenfalls, wenn der Nutzer des Fahrzeugs durch die Betätigung beispielsweise eines Bremspedals eine höhere Bremskraft anfordert als sie durch das alleinige Laden des Speichersystems 5 erreicht werden kann. Dies wird als „brakeblending” bezeichnet.
Die in dem Speichersystem 5, das als Paket aus zwei Drehfedern 14 ausgeführt ist, gespeicherte Energie kann entweder zum Anfahren des Fahrzeugs oder während der Fahrt mit dem Fahrzeug genutzt werden. Um die Energie aus dem Speichersystem 5 auf den Antriebsstrang zu übertragen, wird das Schaltelement 7 geschlossen, so dass eine Wirkverbindung zwischen dem BRS und dem Antriebsstrang hergestellt wird, und gleichzeitig wird der Freilauf 15 offen geschaltet, so dass die Drehfedern 14 nicht mehr gegen Entspannen gesichert sind, und die Antriebsquelle kann durch das Schließen des mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelements mit dem Antriebsstrang wirkverbunden werden. Die Energie aus dem Speichersystem 5 entlädt sich, d. h. die Drehfedern 14 entspannen. Dadurch wird das Zugmittelgetriebe 4 angetrieben und die zweite konische Rolle 10 rotiert entgegen der Drehrichtung, die zum Spannen der Drehfedern 14 nötig war. Das Zugmittel 13 des Zugmittelgetriebes 4 wird von der Antriebsseite 11 der zweiten konischen Rolle 10 auf die Abtriebsseite 12 der ersten konischen Rolle 10 aufgerollt, die erste konische Rolle 10 wird in Rotation versetzt und die Energie, die in den Drehfedern 14 gespeichert war, wird auf das Zugmittelgetriebe 4 übertragen. Die erste konische Rolle 10 des Zugmittelgetriebes 4 leitet die Energie an den Steg 18 des Planetenradsatzes weiter. Die schaltbare Bremse 16 ist nicht betätigt, d. h. das Drehmoment kann auf die auf der Drehachse 20 liegende Welle und mittels des geschlossenen Schaltelements 7 auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen werden.
Die in dem Speichersystem 5 gespeicherte Energie kann des Weiteren genutzt werden, um dem Antriebsstrang kurzzeitig mehr Leitung bereitzustellen, wobei die Antriebsquelle nicht von dem Antriebsstrang abgekoppelt wird, sondern direkt zum Laden des Speichersystems 5 genutzt wird. In dem Automatgetriebe ist dabei eine neutrale Gangstufe eingelegt. Beim Anfahren des Fahrzeugs können das mechanische System für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS und die Antriebsquelle gleichzeitig Energie an den Antriebsstrang abgeben. Das Schaltelement 7 kann so lange geschlossen bleiben, bis entweder das Speichersystem 5 vollständig entladen, d. h. die Drehfedern 14 vollständig entspannt sind, oder bis das von dem BRS an den Antriebsstrang abgegebene Drehmoment oder die abgegebene Drehzahl geringer ist, als durch beispielsweise eine durch den Nutzer des Fahrzeugs ausgeübte Fahrpedalbetätigung angefordert, oder bis eine zum Anfahren des Fahrzeugs erforderliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht ist. Das von dem BRS auf den Antriebsstrang übertrage Drehmoment kann durch Abhängigkeit der variablen Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 von der eingelegten Gangstufe in dem Schalt- oder Automatgetriebe an den jeweiligen Bedarf angepasst werden, wobei die Anpassung je nach eingelegter Gangstufe erfolgt.
6 zeigt ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS mit einem Speicherkolben 21 und einem Zugmittelgetriebe 4 mit einer konischen Rolle 10. Die konische Rolle 10 ist wie die erste konische Rolle 10 aus 5 antriebsseitig 11 mit dem Schaltelement 7 und abtriebsseitig 12 mit dem Planetenradsatz verbunden. Das Hohlrad 17 des Planetenradsatzes kann wie in 5 mittels einer schaltbaren Bremse 16 mit dem Gehäuse 6 verbunden und drehfest gesetzt werden. Die konische Rolle 10 kann eine Rotationsbewegung um die Drehachse 20 ausführen. Das Zugmittelgetriebe 4 weist, wie bereits in 4 beschrieben, ein Zugmittel 13 auf. Das Zugmittel 13 des Zugmittelgetriebes 4 ist mit einer Kolbenbetätigung 26 des Speichersystems 5, welches als ein Speicherkolben 21 ausgeführt ist, verbunden. Der Speicherkolben 21 weist zudem ein Kolbengehäuse 22, einen Kolben 23, und einen mit Gas 25 gefüllten Raum auf. Das Kolbengehäuse 22 ist gasdicht und beispielsweise zylinderförmig ausgeführt. Der Kolben 23 ist beweglich in dem Kolbengehäuse 22 gelagert, schließt das Kolbengehäuse 22 gasdicht ab und ist mittels des Gehäuses 6 gegen ein Verdrehen oder Kippen gesichert. Der Kolben 23 kann in dem Kolbengehäuse 22 eine lineare Bewegung in eine erste Richtung und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung durchführen. Mit dem Kolben 23 verbunden sind die Kolbenbetätigung 26 und eine als Sperrvorrichtung 9 dienende Rastierung 24. Die Rastierung 24 ist mit dem Gehäuse 6 verbunden und kann die die Bewegung des Kolbens 23 in dem Kolbengehäuse 22 sperren, d. h. den Kolben festsetzen.
Ist das Schaltelement 7 geschlossen, d. h. betätigt, und BRS ist mit dem Antriebsstrang wirkverbunden, kann dieses mit Energie geladen werden und diese Energie speichern. Während einer Fahrt mit einem Fahrzeug wird von der Antriebsquelle Energie bereitgestellt und an die einzelnen Elemente des Antriebsstrangs übertragen. Beispielsweise weist eine Getriebeausgangswelle dadurch eine gewisse Drehzahl auf. Betätigt ein Nutzer des Fahrzeugs bei der Fahrt mit diesem Fahrzeug eine fahrzeugeigene Betriebsbremse, wird statt der Betätigung dieser Betriebsbremse das Gas 25 in dem Speicherkolben 21 durch eine lineare Bewegung des Kolbens 23 komprimiert. Dazu wird die Rastierung 24 offen geschaltet, und, wie unter 5 beschrieben, die Antriebsquelle durch das Öffnen des mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelements abgekoppelt, sowie die schaltbare Bremse 16 betätigt.
Durch dieses Abbremsen des Hohlrads 17 wird über die Wirkverbindung zwischen dem Steg 18 des Planetenradsatzes und der konischen Rolle 10 des Zugmittelgetriebes 4 die konische Rolle 10 angetrieben. Die konische Rolle 10 rotiert um ihre Drehachse 20 in eine Richtung, die der Drehrichtung des Hohlrads 17 entgegengesetzt ist. Durch diese Rotationsbewegung wird das Zugmittel 13 von der Abtriebsseite 11 der konischen Rolle 10 abgerollt. Dieses Abrollen des Zugmittels 13 führt zu einer linearen Bewegung der Kolbenbetätigung 26, so dass der Kolben 23 des Speicherkolbens 21 das Gas 25, das sich in dem Speicherkolben 21 befindet, komprimiert.
Wie unter 5 beschrieben weist das Zugmittelgetriebe 4 bei der Drehmomentübertragung eine auf eine eingelegte Getriebestufe des Schalt- oder Automatgetriebes angepasste Übersetzung auf. Die Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 wird so an die in dem Schalt- oder Automatgetriebe eingelegte Gangstufe angepasst, dass unabhängig von dieser Gangstufe ein konstantes Bremsmoment wirkt. Das Gas 25 in dem Speicherkolben 21 wird somit komprimiert und die bestehende Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann verringert werden. Das wirkende Bremsmoment ist hierbei abhängig von der Abstufung des Schalt- oder Automatgetriebes und kann durch diese Abstufung beispielsweise erhöht oder verringert werden. In das Speichersystem 5 kann so lange Energie eingebracht werden, bis dieses vollständig geladen ist. Gleichzeitig mit dem maximalen Ladezustand des Speichersystems 5 ist das Zugmittel 13 des Zugmittelgetriebes 4 maximal von der konischen Rolle 10 abgerollt, d. h. das Zugmittel 13 kann nicht mehr weiter von der konischen Rolle 10 abgerollt werden.
Sobald das Speichersystem 5 seinen maximalen Ladezustand erreicht hat, wird die schaltbare Rastierung 24 geschlossen geschaltet, so dass das BRS gegen eine unbedarfsgerechte Ladezustandsänderung gesichert und der Speicherkolben 21 gegen ein Entspannen des Gases 25 gesperrt ist, und das Schalelement 7 wird geöffnet, so dass das BRS von dem Antriebsstrang abgekoppelt ist und keine Wirkverbindung mehr besteht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit noch weiter verringert werden muss, nachdem das Speichersystem 5 bereits vollständig geladen ist, wird, wie unter 5 beschrieben, die Betriebsbremse des Fahrzeugs zugeschaltet. Ebenfalls kann „brakeblending” durchgeführt werden.
Die in dem Speichersystem 5, das als Speicherkolben 21 ausgeführt ist, gespeicherte Energie kann entweder zum Anfahren des Fahrzeugs oder während der Fahrt mit dem Fahrzeug genutzt werden, wie unter 5 beschrieben. Um die Energie aus dem Speichersystem 5 auf den Antriebsstrang zu übertragen, wird das Schaltelement 7 geschlossen, so dass eine Wirkverbindung zwischen dem BRS und dem Antriebsstrang hergestellt wird, und gleichzeitig wird die Rastierung 24 offen geschaltet, so dass das in dem Speicherkolben 21 befindliche komprimierte Gas 25 nicht mehr gegen Entspannen gesichert ist, und die Antriebsquelle kann durch das Schließen des mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelements mit dem Antriebsstrang wirkverbunden werden. Die Energie aus dem Speichersystem 5 entlädt sich, d. h. das Gas 25 expandiert. Dadurch wird das Zugmittelgetriebe 4 angetrieben und die konische Rolle 10 rotiert entgegen der Drehrichtung, die zum Komprimieren des Gases 25 durch den Kolben 23 des Speicherkolbens 21 nötig war. Die Energie, die in dem Speicherkolben 21 gespeichert war, wird auf das Zugmittelgetriebe 4 übertragen. Die konische Rolle 10 des Zugmittelgetriebes 4 überträgt die Energie auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs wie unter 5 beschrieben.
Das Schaltelement 7 kann so lange geschlossen bleiben, bis entweder das Speichersystem 5 vollständig entladen, d. h. das Gas 25 in dem Speicherkolben 21 vollständig entspannt ist, oder bis das von dem BRS an den Antriebsstrang abgegebene Drehmoment oder die abgegebene Drehzahl geringer ist, als durch beispielsweise eine durch den Nutzer des Fahrzeugs ausgeübte Fahrpedalbetätigung angefordert, oder bis eine zum Anfahren des Fahrzeugs erforderliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht ist. Das von dem BRS auf den Antriebsstrang übertrage Drehmoment kann durch Abhängigkeit der variablen Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 von der eingelegten Gangstufe in dem Schalt- oder Automatgetriebe an den jeweiligen Bedarf angepasst werden, wobei die Anpassung je nach eingelegter Gangstufe erfolgt.
7 zeigt ein Schema eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Systems für Rekuperation und Speicherung von Energie BRS mit einem Membran-Druckspeicher 29 mit einem Zugmittelgetriebe 4 mit einer konischen Rolle 10. Das Zugmittelgetriebe 4, der Radsatz, die Drehachse 20, das Zugmittel 13 und das Schaltelement 7 weisen dieselbe Ausformung und dieselben Verbindungen zueinander auf wie unter 6 beschrieben. Das Zugmittel 13 des Zugmittelgetriebes 4 ist mit einer Kolbenbetätigung 26 des Speichersystems 5, welches als Membran-Druckspeicher 29 ausgeführt ist, verbunden. Der Membran-Druckspeicher 29 ist aus einem Speicherkolben, der dem Speicherkolben aus 6 ähnlich ist, aus einem Membranspeicher 30, aus einer Leitung 34 und aus einem als Sperrvorrichtung 9 dienendem Ventil 35 ausgeformt. Der Speicherkolben des Membran-Druckspeichers 29 weist ein Kolbengehäuse 22 und einen Kolben 23, welcher in dem Kolbengehäuse 22 beweglich gelagert und mittels des Gehäuses 6 gegen ein Verdrehen oder Kippen gesichert ist, und ein Fluid 27 innerhalb eines fluidgefüllten Raums, der von dem Kolbengehäuse 22 und dem Kolben 23 umschlossen ist, auf. Das Fluid kann beispielsweise Öl sein, das aus einem gemeinsamen Ölhaushalt mit den Schaltelementen und einer Hydrauliksteuerung eines Automatgetriebes bezogen wird. Der Kolben 23 weist eine Öffnung 28 auf, durch welche das in dem Speicherkolben befindliches Fluid 27, in eine flexible Leitung 34, welche mit der Öffnung 28 verbunden ist, transportiert werden kann. Das Kolbengehäuse 22 ist fluiddicht und z. B. zylinderförmig ausgebildet. Der Kolben 23 schließt den mit Fluid 27 gefüllten Raum, welcher von dem Kolbengehäuse 22 umschlossen wird, fluiddicht ab. Der Kolben 23 kann in dem Kolbengehäuse 22 eine lineare Bewegung in eine erste Richtung und in eine der ersten Richtung entgegengesetzte zweite Richtung durchführen. Mit dem Kolben 23 verbunden ist zudem die Kolbenbetätigung 26.
Die flexible Leitung 34 verbindet den mit Fluid 27 gefüllten Raum innerhalb des Kolbengehäuses 22 mit dem Membranspeicher 30. Der Membranspeicher 30 weist eine fluidgefüllte Kammer 33, eine gasgefüllte Kammer 32 und eine verformbare Membran 31 auf. Die verformbare Membran 31 des Membranspeichers 30 ist sowohl gasdicht als auch fluiddicht und kann so verformt werden, dass das Gas innerhalb der gasgefüllten Kammer 32 entweder komprimiert oder expandiert wird. Das Gas des Membranspeichers 30 kann nicht aus dem Membranspeicher ausströmen, d. h. eine Masse des Gases innerhalb der gasgefüllten Kammer 32 bleibt stets gleich. Das Fluid 27 kann aus der fluidgefüllten Kammer 33 über die Leitung 34 in den Speicherkolben ausströmen. Die Leitung 34, die das Fluid 27 zwischen dem Membranspeicher 30 und dem fluidgefüllten Raum, der von dem Kolbengehäuse 22 und dem Kolben 23 umschlossen wird, transportiert, weist ein Ventil 35 auf, welches den Transport des Fluids 27 unterbrechen, d. h. sperren kann.
Ist das Schaltelement 7 geschlossen, d. h. betätigt, und das BRS ist mit dem Antriebsstrang wirkverbunden, kann dieses mit Energie geladen werden und diese Energie speichern. Während einer Fahrt mit einem Fahrzeug wird von der Antriebsquelle Energie bereitgestellt und an die einzelnen Elemente des Antriebsstrangs übertragen. Beispielsweise weist eine Getriebeausgangswelle dadurch eine gewisse Drehzahl auf. Betätigt ein Nutzer des Fahrzeugs bei der Fahrt mit diesem Fahrzeug eine fahrzeugeigene Betriebsbremse, wird statt der Betätigung dieser Betriebsbremse das Fluid 27 in dem Speicherkolben durch eine lineare Bewegung des Kolbens 23 komprimiert, über die Leitung 34 in die fluidgefüllte Kammer 33 des Membranspeichers 30 transportiert, und das Gas innerhalb der gasgefüllten Kammer 32 des Membranspeichers 30 komprimiert. Dazu wird das Ventil 35 offen geschaltet, und wie unter 5 beschrieben die Antriebsquelle durch das Öffnen des mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelements abgekoppelt, und die schaltbare Bremse 16 wird betätigt.
Durch dieses Abbremsen des Hohlrads 17 wird über die Wirkverbindung zwischen dem Steg 18 des Planetenradsatzes und der konischen Rolle 10 des Zugmittelgetriebes 4 die konische Rolle 10 angetrieben. Die konische Rolle 10 rotiert um ihre Drehachse 20 in eine Richtung, die der Drehrichtung des Hohlrads 17 entgegengesetzt ist. Durch diese Rotationsbewegung wird das Zugmittel 13 von der Abtriebsseite 11 der konischen Rolle 10 abgerollt. Dieses Abrollen des Zugmittels 13 führt zu einer linearen Bewegung der Kolbenbetätigung 26, so dass der Kolben 23 des Speicherkolbens das Fluid 27, das sich in dem Speicherkolben befindet, komprimiert. Durch die Druckeinwirkung wird das Fluid 27 durch die Öffnung 28 des Kolbens 23 durch die flexible Leitung 34 in die fluidgefüllte Kammer 33 des Membranspeichers 30 transportiert. Die fluidgefüllte Kammer 33 wird derart mit Fluid 27 gefüllt, dass sich die Membran 31 verformt, sodass das Gas, welches sich in der gasgefüllten Kammer 32 befindet, komprimiert wird. Durch die Kompression des Gases in der gasgefüllten Kammer 32 wird die in das BRS eingebrachte Energie gespeichert.
Wie unter 5 beschrieben weist das Zugmittelgetriebe 4 bei der Drehmomentübertragung eine auf eine eingelegte Getriebestufe des Schalt- oder Automatgetriebes angepasste Übersetzung auf. Die Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 wird so an die in dem Schalt- oder Automatgetriebe eingelegte Gangstufe angepasst, dass unabhängig von dieser Gangstufe ein konstantes Bremsmoment wirkt. Das Gas in der gasgefüllten Kammer 32 des Membranspeichers 30 wird komprimiert und die bestehende Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann verringert werden. Das wirkende Bremsmoment ist hierbei abhängig von der Abstufung des Schalt- oder Automatgetriebes und kann durch diese Abstufung beispielsweise erhöht oder verringert werden. In das Speichersystem 5 kann so lange Energie eingebracht werden, bis dieses vollständig geladen ist. Gleichzeitig mit dem maximalen Ladezustand des Speichersystems 5 ist das Zugmittel 13 des Zugmittelgetriebes 4 maximal von der konischen Rolle 10 abgerollt, d. h. das Zugmittel 13 kann nicht mehr weiter von der konischen Rolle 10 abgerollt werden.
Sobald das Speichersystem 5 seinen maximalen Ladezustand erreicht hat, wird das schaltbare Ventil 34 geschlossen geschaltet, so dass das BRS gegen eine unbedarfsgerechte Ladezustandsänderung gesichert und der Membranspeicher 30 gegen ein Entspannen des Gases in dem Membranspeicher 30 und ein Zurückströmen des Fluids 27 in den Speicherkolben gesperrt ist, und das Schalelement 7 wird geöffnet, so dass das BRS von dem Antriebsstrang abgekoppelt ist und keine Wirkverbindung mehr besteht. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit noch weiter verringert werden muss, nachdem das Speichersystem 5 bereits vollständig geladen ist, wird, wie unter 5 beschrieben, die Betriebsbremse des Fahrzeugs zugeschaltet. Ebenfalls kann „brakeblending” durchgeführt werden.
Die in dem Speichersystem 5, das als Membran-Druckspeicher 29 ausgeführt ist, gespeicherte Energie kann entweder zum Anfahren des Fahrzeugs oder während der Fahrt mit dem Fahrzeug genutzt werden, wie unter 5 beschrieben. Um die Energie aus dem Speichersystem 5 auf den Antriebsstrang zu übertragen, wird das Schaltelement 7 geschlossen, so dass eine Wirkverbindung zwischen dem BRS und dem Antriebsstrang hergestellt wird, und gleichzeitig wird das Ventil 35 offen geschaltet, so dass das in dem Membranspeicher 30 befindliche komprimierte Gas nicht mehr gegen Entspannen gesichert ist. Die Antriebsquelle kann durch das Schließen des mit der Antriebsquelle verbundenen Schaltelements mit dem Antriebsstrang wirkverbunden werden. Die Energie aus dem Speichersystem 5 entlädt sich, d. h. das Gas entspannt sich und das Fluid 27 strömt durch die Leitung 34 über die Öffnung 28 des Kolbens 23 zurück in den Speicherkolben. Dadurch wird der Kolben 23 entgegen der Richtung zum Komprimieren des Fluids 27 bewegt, das Zugmittelgetriebe 4 angetrieben und die konische Rolle 10 rotiert entgegen der Drehrichtung, die zum Transport des Fluids 27 in den Membranspeicher 30 nötig war. Die Energie, die in dem Membran-Druckspeicher 29 gespeichert war, wird auf das Zugmittelgetriebe 4 übertragen. Die konische Rolle 10 des Zugmittelgetriebes 4 überträgt die Energie auf den Antriebsstrang des Fahrzeugs wie unter 5 beschrieben.
Das Schaltelement 7 kann so lange geschlossen bleiben, bis entweder das Speichersystem 5 vollständig entladen, d. h. das Gas in der gasgefüllten Kammer 32 des Membranspeichers 30 vollständig entspannt ist und das Fluid 27 vollständig in den Speicherkolben zurücktransportiert wurde, oder bis das vom BRS an den Antriebsstrang abgegebene Drehmoment oder die abgegebene Drehzahl geringer ist, als durch beispielsweise eine durch den Nutzer des Fahrzeugs ausgeübte Fahrpedalbetätigung angefordert, oder bis eine zum Anfahren des Fahrzeugs erforderliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht ist. Das von dem BRS auf den Antriebsstrang übertrage Drehmoment kann durch Abhängigkeit der variablen Übersetzung des Zugmittelgetriebes 4 von der eingelegten Gangstufe in dem Schalt- oder Automatgetriebe an den jeweiligen Bedarf angepasst werden, wobei die Anpassung je nach eingelegter Gangstufe erfolgt.
Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Beispielsweise können statt des Drehfederpakets aus 5 ein Torsionsstab oder mehrere parallel geschaltete Torsionsstäbe als Speichersystem dienen. Beispielsweise kann die Sperrvorrichtung in jeder Ausführungsform auch dann die Ladezustandsänderung des Speichersystems sperren, wenn das Speichersystem nur zu einem Teil, d h. nicht vollständig geladen ist. Des Weiteren kann die konische Rolle beispielsweise an einen Plus-Radsatz statt wie hier dargestellt an einen Minus-Radsatz angebunden sein. Weiterhin können z. B. mehrere Speichersysteme parallel geschaltet werden, so dass eine größere Energiemenge gespeichert werden kann.
Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig und in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch ein oder mehrere Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Bezugszeichenliste

BRS: Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie
1: Antriebsquelle
2: Drehrichtungsumkehrendes Getriebe
3: Schaltgetriebe
4: Degressives übersetzungsvariables wegbegrenztes Zugmittelgetriebe
5: Reversibel ladbares Speichersystem
6: Gehäuse
7: Schaltelement
8: Schaltelement
9: Sperrvorrichtung
10: Konische Rolle
11: Antriebsseite
12: Abtriebsseite
13: Zugmittel
14: Drehfeder
15: Freilauf
16: Bremse
17: Hohlrad
18: Steg
19: Sonnenrad
20: Drehachse
21: Gasgefüllter Speicherkolben
22: Kolbengehäuse
23: Kolben
24: Rastierung
25: Gas
26: Kolbenbetätigung
27: Fluid
28: Öffnung
29: Membran-Druckspeicher
30: Membranspeicher
31: Membran
32: Gasgefüllte Kammer
33: Fluidgefüllte Kammer
34: Leitung
35: Ventil
36: Differential
37: Kurbelwelle
38: Getriebeeingangswelle
39: Getriebeausgangswelle
40: Seitenwelle
41: Antriebsstrang
42: Zahnrad

Claims

Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) für ein Fahrzeug umfassend – ein reversibel ladbares Speichersystem (5), – ein degressives übersetzungsvariables wegbegrenztes Zugmittelgetriebe (4), – ein Schaltelement (7), das mit dem degressiven übersetzungsvariablen wegbegrenzten Zugmittelgetriebe (4) verbunden ist, und – eine Sperrvorrichtung (9), die mit dem reversibel ladbaren Speichersystem (5) verbunden ist, wobei – das reversibel ladbare Speichersystem (5) ein mechanischer Speicher ist, – das reversibel ladbare Speichersystem (5) durch die von einem Antriebsstrang (41) des Fahrzeugs bereitgestellte Energie aufladbar ist, – das reversibel ladbare Speichersystem (5) die Energie speichert, – die Energie durch das reversibel ladbare Speichersystem (5) bedarfsgerecht an den Antriebsstrang (41) abgebbar ist, – das reversibel ladbare Speichersystem (5) durch die Sperrvorrichtung (9) gegen eine unbedarfsgerechte Änderung des Ladezustands gesichert wird, und – das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) durch das Schaltelement (7) mit dem Antriebsstrang (41) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mit dem reversibel ladbaren Speichersystem (5) und mit der Sperrvorrichtung (9) derart wirkverbunden ist, dass die durch den Antriebsstrang (41) des Fahrzeugs bereitgestellte Energie über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) auf das reversibel ladbare Speichersystem (5) übertragen und in diesem gespeichert wird und die in dem reversibel ladbaren Speichersystem (5) gespeicherte Energie über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) auf den Antriebsstrang (41) des Fahrzeugs übertragen wird.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) als zumindest eine konische Rolle (10), auf welche ein Zugmittel (13) reversibel aufrollbar ist, ausgeführt ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) als zumindest eine Drehfeder (14) und die Sperrvorrichtung (9) als ein schaltbarer Freilauf (15) ausgeführt ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) als ein gasgefüllter Speicherkolben (21) und die Sperrvorrichtung (9) als eine schaltbare Rastierung (24) ausgeführt ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) als ein hydraulisch betätigter Membran-Druckspeicher (29) und die Sperrvorrichtung (9) als ein schaltbares Ventil (35) ausgeführt ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mechanische Belastung des reversibel ladbare Speichersystems (5) sensorisch erfasst und ausgewertet wird.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ladezustandsänderung des reversibel ladbaren Speichersystems (5) bei einer erfassten und ausgewerteten mechanischen Belastung, welche einen vorbestimmten Belastungsgrenzwert erreicht, unterbunden wird.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mittels des Schaltelements (7) mit einem drehrichtungsumkehrenden Getriebe (2) des Antriebsstrangs (41) wirkverbindbar ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mittels des Schaltelements (7) mit einem Schaltgetriebe (3) des Antriebsstrangs (41) oder einem Automatgetriebe (3) des Antriebsstrangs (41) wirkverbindbar ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mittels des Schaltelements (7) mit einer Eingangswelle (38) des Schaltgetriebes (3) des Antriebsstrangs (41) oder des Automatgetriebes (3) des Antriebsstrangs (41) wirkverbindbar ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mittels des Schaltelements (7) mit einer Ausgangswelle (39) des Schaltgetriebes (3) des Antriebsstrangs (41) oder des Automatgetriebes (3) des Antriebsstrangs (41) wirkverbindbar ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mittels des Schaltelements (7) mit einem Differentialgetriebe (36) des Antriebsstrangs (41) wirkverbindbar ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das reversibel ladbare Speichersystem (5) über das degressive übersetzungsvariable wegbegrenzte Zugmittelgetriebe (4) mittels des Schaltelements (7) mit einer Kurbelwelle (37) des Antriebsstrangs (41) wirkverbindbar ist.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge eines Abschnitts des Zugmittels (13) des degressiven übersetzungsvariablen wegbegrenzten Zugmittelgetriebes (4) sensorisch erfasst, in Relation zu der in dem reversibel ladbaren Speichersystem (5) gespeicherten Energie gesetzt und bezüglich dieser als ein Maß für die in dem reversibel ladbaren Speichersystem (5) gespeicherte Energiemenge ausgewertet wird.
Mechanisches System für Rekuperation und Speicherung von Energie (BRS) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die über die ausgewertete Länge des Abschnitts des Zugmittels (13) ermittelte Energiemenge in dem reversibel ladbaren Speichersystem (5) über eine Benutzerschnittstelle angezeigt wird.