DE102016224628A1 - Hydrostatic transmission, and method for operating a hydrostatic transmission - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe (9), insbesondere für ein leistungsverzweigtes Getriebe (4), umfassend zwei hydrostatische Maschinen (22, 23), die jeweils im Pumpenbetrieb und/oder im Motorbetrieb betreibbar sind und bei denen jeweils eine Fördermenge veränderbar ist. Die hydrostatischen Maschinen (22, 23) sind in einem Hydraulikkreis (26) hydraulisch miteinander verbunden, wobei mindestens ein Druckspeicher (28, 29) vorgesehen ist, welcher mit dem Hydraulikkreis (26) verbunden werden kann. Um nun neben der Darstellung von Hybridfunktionen auch einen niedrigen Regelungsaufwand bei dem hydrostatischen Getriebe (9) zu erreichen, sind die Fördermengen der hydrostatischen Maschinen (22, 23) nur gemeinsam zwangsgekoppelt veränderbar. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Getriebes (9).The invention relates to a hydrostatic transmission (9), in particular for a power-split transmission (4), comprising two hydrostatic machines (22, 23) which can each be operated in pump operation and / or in engine operation and in each of which a flow rate can be varied. The hydrostatic machines (22, 23) are hydraulically connected to each other in a hydraulic circuit (26), wherein at least one pressure accumulator (28, 29) is provided, which can be connected to the hydraulic circuit (26). In order to achieve not only the representation of hybrid functions but also a low control effort in the hydrostatic transmission (9), the delivery rates of the hydrostatic machines (22, 23) are forcibly coupled only forcibly coupled together. Furthermore, the invention relates to a method for operating a hydrostatic transmission (9).
Description
Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Getriebe, insbesondere für ein leistungsverzweigtes Getriebe, umfassend zwei hydrostatische Maschinen, die jeweils im Hydraulikpumpenbetrieb und/oder im Hydraulikmotorbetrieb betreibbar sind und bei denen jeweils eine Fördermenge veränderbar ist, wobei die hydrostatischen Maschinen in einem Hydraulikkreis hydraulisch miteinander verbunden sind, und wobei mindestens ein Druckspeicher vorgesehen ist, welcher mit dem Hydraulikkreis verbindbar ist. Zudem hat die Erfindung ein leistungsverzweigtes Getriebe mit einem vorgenannten hydrostatischen Getriebe, sowie einen Kraftfahrzeugantriebsstrang zum Gegenstand.The invention relates to a hydrostatic transmission, in particular for a power-split transmission, comprising two hydrostatic machines which are each operable in hydraulic pump operation and / or hydraulic motor operation and in each of which a flow rate is variable, wherein the hydrostatic machines are hydraulically connected in a hydraulic circuit, and wherein at least one pressure accumulator is provided, which is connectable to the hydraulic circuit. In addition, the invention has a power-split transmission with an aforementioned hydrostatic transmission, as well as a motor vehicle drive train to the object.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Getriebes, bei welchem zwei hydrostatische Maschinen in einem Hydraulikkreis hydraulisch miteinander verbunden sind, wobei von den hydrostatischen Maschinen die eine Maschine als Hydraulikpumpe und die andere Maschine als Hydraulikmotor betrieben wird und Fördermengen der Maschinen veränderbar sind, und wobei mindestens ein Druckspeicher im Rahmen zumindest einer Betriebsfunktion mit dem Hydraulikkreis verbunden wird.Furthermore, the invention relates to a method for operating a hydrostatic transmission in which two hydrostatic machines are hydraulically connected in a hydraulic circuit, wherein of the hydrostatic machines, one machine is operated as a hydraulic pump and the other machine as a hydraulic motor and delivery rates of the machines are variable , and wherein at least one pressure accumulator is connected in the context of at least one operating function with the hydraulic circuit.
Bei Nutzfahrzeugen kommen als stufenlose Kraftfahrzeuggetriebe zum Teil auch leistungsverzweigte Getriebe zur Anwendung, die sich dabei zumeist aus einem hydrostatischen Getriebe und einem mechanischen Getriebe zusammensetzen. Eine Leistungsverzweigung wird dabei üblicherweise über eine entweder antriebsseitig oder abtriebsseitig sitzende Summierstufe vorgenommen, die häufig als Planetenstufe gestaltet ist. Durch Überlagerung des mechanischen Leistungszweiges mit dem hydrostatischen Leistungszweig kann dabei im Endeffekt eine stufenlose Übersetzung des Getriebes verwirklicht werden.In commercial vehicles come as a continuous motor vehicle transmission partly also power-split gearboxes for use, which usually consist of a hydrostatic transmission and a mechanical transmission. A power split is usually carried out via a summation stage which is seated either on the drive side or on the output side, which is often designed as a planetary stage. By superposition of the mechanical power branch with the hydrostatic power branch can be realized in the end a continuous transmission ratio of the transmission.
Im Bereich der leistungsverzweigten Getriebe ist es bei dem jeweiligen hydrostatischen Getriebe zudem bekannt, ein oder auch mehrere Druckspeicher vorzusehen, in welchen unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit gespeichert und gezielt einem Hydraulikkreis des hydrostatischen Getriebes zugeführt werden kann. Dadurch ist eine Speicherung von Energie und deren gezielte Zuführung möglich.In the area of the power-split transmission, it is also known in the respective hydrostatic transmission to provide one or more pressure accumulators in which pressurized hydraulic fluid can be stored and selectively supplied to a hydraulic circuit of the hydrostatic transmission. As a result, a storage of energy and their targeted delivery is possible.
Aus der
Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydrostatisches Getriebe zu schaffen, bei welchem Hybridfunktionen über mindestens einen Druckspeicher darstellbar sind, das sich zugleich aber durch einen niedrigen Regelungsaufwand auszeichnet.Based on the above-described prior art, it is now the object of the present invention to provide a hydrostatic transmission in which hybrid functions can be represented via at least one pressure accumulator, which at the same time, however, is characterized by a low control effort.
Aus vorrichtungstechnischer Sicht wird diese Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Dagegen erfolgt eine Lösung dieser Aufgabe aus verfahrenstechnischer Sicht ausgehend vom Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs 9 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein leistungsverzweigtes Getriebe mit einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebe ist zudem Gegenstand von Anspruch 7, während Anspruch 8 einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einem leistungsverzweigtes Getriebe zum Gegenstand hat.From a device technical point of view, this object is achieved on the basis of the preamble of
Gemäß der Erfindung umfasst ein hydrostatisches Getriebe zwei hydrostatische Maschinen, die jeweils im Hydraulikpumpenbetrieb und/oder im Hydraulikmotorbetrieb betrieben werden können und bei denen jeweils ein Schluckvolumen veränderbar ist. According to the invention, a hydrostatic transmission comprises two hydrostatic machines which can each be operated in hydraulic pump operation and / or in hydraulic motor operation and in which a respective intake volume is variable.
Insbesondere kann bei einer sogenannten Doppeljoch-Ausführung der Hydrostaten das Schluckvolumen beider Hydrostaten mit nur einerVerstelleinrichtung verändert werden. Die hydrostatischen Maschinen sind in einem Hydraulikkreis hydraulisch miteinander verbunden, wobei zudem mindestens ein Druckspeicher vorgesehen ist, welcher mit dem Hydraulikkreis verbunden werden kann.In particular, in a so-called double-yoke design of the hydrostat, the displacement volume of both hydrostats can be changed with only one displacement device. The hydrostatic machines are hydraulically connected to each other in a hydraulic circuit, wherein in addition at least one pressure accumulator is provided, which can be connected to the hydraulic circuit.
Die beiden hydrostatischen Maschinen des hydrostatischen Getriebes können erfindungsgemäß jeweils entweder als Hydraulikpumpe oder als Hydraulikmotor, bevorzugt aber sowohl als Hydraulikpumpe, als auch als Hydraulikmotor betrieben werden. Im letztgenannten Fall ist dann ein Betrieb der einen hydrostatischen Maschine als Hydraulikpumpe und der anderen hydrostatischen Maschine als Hydraulikmotor, sowie eine hierzu gespiegelte Betriebsweise möglich. Des Weiteren kann die Fördermenge der jeweiligen hydrostatischen Maschine verändert werden, indem deren jeweiliges Schluckvolumen variiert wird. Weiter bevorzugt sind die hydrostatischen Maschinen jeweils als Axialkolbenmaschinen ausgestaltet, bei welchen eine Veränderung der jeweiligen Fördermenge durch entsprechende Einstellung eines jeweiligen Schwenkwinkels stattfindet. So könnte die einzelne Axialkolbenmaschine als Schrägachsenmaschine, als Schrägscheibenmaschine oder auch als Taumelscheibenmaschine ausgestaltet sein.According to the invention, the two hydrostatic machines of the hydrostatic transmission can each be operated either as a hydraulic pump or as a hydraulic motor, but preferably both as a hydraulic pump and as a hydraulic motor. In the latter case, then an operation of a hydrostatic machine as a hydraulic pump and the other hydrostatic machine as a hydraulic motor, as well as a mirrored for this purpose Operation possible. Furthermore, the flow rate of the respective hydrostatic machine can be changed by varying their respective displacement. More preferably, the hydrostatic machines are each designed as axial piston machines, in which a change in the respective flow rate by appropriate adjustment of a respective pivot angle takes place. Thus, the single axial piston machine could be designed as a bent axis machine, as a swash plate machine or as a swash plate machine.
Die beiden hydrostatischen Maschinen sind in einem Hydraulikkreis hydraulisch miteinander verbunden, wobei hierzu zwischen den hydrostatischen Maschinen Druckleitungen verlaufen. Dabei fungiert eine der Druckleitungen als Hochdruckleitung und eine der Druckleitungen als Niederdruckleitung, wobei dabei die Zuordnung unter anderem davon abhängig ist, welche der hydrostatischen Maschinen aktuell als Hydraulikpumpe und welche der hydrostatischen Maschinen aktuell als Hydraulikmotor betrieben wird.The two hydrostatic machines are hydraulically interconnected in a hydraulic circuit, with pressure lines between the hydrostatic machines. In this case, one of the pressure lines acts as a high-pressure line and one of the pressure lines as a low-pressure line, wherein the assignment depends, inter alia, which of the hydrostatic machines is currently operated as a hydraulic pump and which of the hydrostatic machines is currently operated as a hydraulic motor.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zum Betreiben eines hydrostatischen Getriebes, bei welchem zwei hydrostatische Maschinen in einem Hydraulikkreis hydraulisch miteinander verbunden sind. Dabei wird von den hydrostatischen Maschinen die eine Maschine als Hydraulikpumpe und die andere Maschine als Hydraulikmotor betrieben, wobei Fördermengen der Maschinen verändert werden können. Im Rahmen zumindest einer Betriebsfunktion wird zudem mindestens ein Druckspeicher mit dem Hydraulikkreis verbunden.The invention also provides a method for operating a hydrostatic transmission, in which two hydrostatic machines are hydraulically connected to one another in a hydraulic circuit. The hydrostatic machines operate one machine as a hydraulic pump and the other as a hydraulic motor, whereby the flow rates of the machines can be changed. In the context of at least one operating function, at least one pressure accumulator is also connected to the hydraulic circuit.
Im Rahmen des Verfahrens wird also innerhalb des Hydraulikkreises die eine hydrostatische Maschine als Hydraulikpumpe und die andere hydrostatische Maschine als Hydraulikmotor betrieben, wobei im Rahmen mindestens einer Betriebsfunktion über den mindestens einen Druckspeicher von außen zusätzlich Hydraulikflüssigkeit zugeführt oder auch durch den mindestens einen Druckspeicher entnommen werden kann.Within the scope of the method, therefore, one hydrostatic machine is operated as a hydraulic pump and the other hydrostatic machine as a hydraulic motor within at least one operating function via the at least one pressure accumulator from the outside additionally supplied hydraulic fluid or can be removed through the at least one pressure accumulator ,
Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Fördermengen der hydrostatischen Maschinen nur gemeinsam zwangsgekoppelt verändert werden können. Bei Betrieb des hydrostatischen Getriebes werden die Fördermengen der hydrostatischen Maschinen dementsprechend nur gemeinsam zwangsgekoppelt variiert. Es ist also bei dem erfindungsgemäßen hydrostatischen Getriebe nicht möglich, die Fördermenge der einen hydrostatischen Maschine unabhängig von der Fördermenge der anderen hydrostatischen Maschine zu verändern, sondern eine Veränderung der einen Fördermenge zieht zwangsweise auch eine Veränderung der anderen Fördermenge nach sich.The invention now includes the technical teaching that the delivery rates of the hydrostatic machines can be changed only forcibly coupled together. When operating the hydrostatic transmission, the flow rates of the hydrostatic machines are accordingly varied only forcibly coupled together. Thus, it is not possible in the hydrostatic transmission according to the invention to change the flow rate of a hydrostatic machine regardless of the flow rate of the other hydrostatic machine, but a change in a flow inevitably pulls a change in the other flow rate by itself.
Eine derartige Gestaltung eines hydrostatischen Getriebes hat dabei den Vorteil, dass aufgrund der zwangsgekoppelten Veränderungen der Fördermengen bei beiden hydrostatischen Maschinen eine Aktuatorik des hydrostatischen Getriebes entsprechend vereinfacht gestaltet werden kann, da eine gemeinsame Verstellung beider hydrostatischen Maschinen über einen gemeinsamen Aktuator erfolgen kann. Über den mindestens einen in den Hydraulikkreis einbindbaren Druckspeicher können zudem unterschiedliche Funktionen des hydrostatischen Getriebes dargestellt werden, indem an geeigneten Situationen zusätzliche, unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit zugeführt oder auch unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreis entnommen wird. Insgesamt lässt sich dadurch ein hydrostatisches Getriebe realisieren, welches mit niedrigem Aufwand regelbar und bei dem zudem Hybridfunktionen verwirklichbar sind.Such a design of a hydrostatic transmission has the advantage that due to the positively coupled changes in the flow rates in both hydrostatic machines an actuator of the hydrostatic transmission can be simplified accordingly, since a common adjustment of both hydrostatic machines can be done via a common actuator. In addition, different functions of the hydrostatic transmission can be represented via the at least one pressure accumulator which can be integrated in the hydraulic circuit, by supplying additional pressurized hydraulic fluid or taking hydraulic fluid under pressure from the hydraulic circuit in suitable situations. Overall, this makes it possible to realize a hydrostatic transmission which can be controlled with little effort and in which, in addition, hybrid functions can be realized.
Bei der
Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die Fördermengen der hydrostatischen Maschinen durch Veränderungen von Schwenkwinkeln der hydrostatischen Maschinen variierbarer, wobei die hydrostatischen Maschinen beim Verschwenken mechanisch miteinander gekoppelt sind. Besonders bevorzugt sind die hydrostatischen Maschinen dabei gemeinsam in zwei relativ zueinander verschwenkbaren Gehäuseteilen angeordnet, wobei das Verschwenken der Gehäuseteile zueinander eben dann auch ein Verschwenken der hydrostatischen Maschinen und damit eine Veränderung von deren Fördermengen nach sich zieht. Die hydrostatischen Maschinen sind hierbei insbesondere als Axialkolbenmaschinen gestaltet, bei denen in Abhängigkeit des jeweils eingestellten Schwenkwinkels ein bestimmtes Schluckvolumen dargestellt wird.According to one embodiment of the invention, the delivery rates of the hydrostatic machines are variable by changes in pivoting angles of the hydrostatic machines, wherein the hydrostatic machines are mechanically coupled to each other during pivoting. Particularly preferably, the hydrostatic machines are arranged together in two relatively pivotable housing parts, wherein the pivoting of the housing parts to each other just then pulls a pivoting of the hydrostatic machines and thus a change in their flow rates by itself. The hydrostatic machines are in this case designed in particular as axial piston machines in which a specific displacement volume is represented as a function of the respectively adjusted pivoting angle.
Weiter bevorzugt liegen die Schwenkwinkel der beiden hydrostatischen Maschinen unter einem konstanten Winkelversatz zueinander, der insbesondere im Bereich von 43° bis 45° liegt. Zudem beträgt der maximale Schwenkwinkel bei den hydrostatischen Maschinen jeweils 43° bis 45°. Dies hat zur Folge, dass sich die eine hydrostatische Maschine in einer Stellung in der Nähe eines Schwenkwinkels von 0° befindet, wenn die jeweils andere hydrostatischen Maschine maximal verschwenkt ist.More preferably, the pivot angle of the two hydrostatic machines are at a constant angular offset from one another, which is in particular in the range of 43 ° to 45 °. In addition, the maximum tilt angle for hydrostatic machines is 43 ° to 45 °. As a result, one hydrostatic machine is in a position close to a pivoting angle of 0 ° when the other hydrostatic machine is pivoted to the maximum.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist der mindestens eine Druckspeicher über je ein zwischenliegendes Schaltventil mit dem Hydraulikkreis verbindbar. Ein Verbinden des mindestens einen Druckspeichers mit dem Hydraulikkreis kann also gezielt über ein Schaltventil vorgenommen, das insbesondere elektrisch betätigt wird und als Wegeventil gestaltet ist.According to a further embodiment of the invention, the at least one pressure accumulator can be connected to the hydraulic circuit via an interposed switching valve. A joining the at least one pressure accumulator with the hydraulic circuit can therefore be made specifically via a switching valve, which is in particular electrically operated and designed as a directional control valve.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit ist der mindestens eine Druckspeicher dann über das Schaltventil selektiv entweder stromaufwärts oder stromabwärts der einzelnen hydrostatischen Maschine verbindbar. Der mindestens eine Druckspeicher kann also jeweils stromaufwärts und auch stromabwärts beider hydrostatischen Maschinen mit dem Hydraulikkreis verbunden werden, so dass eben je nach Betrieb der Maschinen als Hydraulikpumpe oder als Hydraulikmotor stets eine Verbindung mit der aktuell als Hochdruckleitung fungierenden Druckleitung des Hydraulikkreises möglich ist.In a further development of the aforementioned design option, the at least one pressure accumulator can then be connected selectively via the switching valve either upstream or downstream of the individual hydrostatic machine. The at least one pressure accumulator can thus be connected upstream and downstream of both hydrostatic machines with the hydraulic circuit, so that just depending on the operation of the machine as a hydraulic pump or hydraulic motor always a connection with the currently acting as a high-pressure line pressure line of the hydraulic circuit is possible.
Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass zwei Druckspeicher vorgesehen sind, von denen ein erster Druckspeicher als Hochdruckspeicher und ein zweiter Druckspeicher als Niederdruckspeicher vorgesehen ist. Dabei wird der Hochdruckspeicher bei Verbindung mit dem Hydraulikkreis mit der als Hochdruckleitung fungierenden Druckleitung verbunden, während zeitgleich oder leicht verzögert der als Niederdruckspeicher ausgestaltete Druckspeicher mit der die Niederdruckleitung bildenden Druckleitung in Verbindung gebracht wird. Die genannte leichte Verzögerung zur Herstellung der Verbindung kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, dass eine Drossel zum Niederdruckspeicher einen Moment später geöffnet wird. Dies kann dabei in Kombination mit der vorgenannten Ausgestaltungsmöglichkeit über ein gemeinsames Schaltventil bewerkstelligt werden, welches in Schaltstellungen die entsprechenden Verbindungen herstellt. Alternativ zu der beschriebenen Ausführungsform kann aber anstelle eines Niederdruckspeichers auch ein Tank vorgesehen sein, mit welchem die jeweils als Niederdruckleitung fungierende Druckleitung verbindbar ist.It is a further embodiment of the invention that two pressure accumulators are provided, of which a first accumulator is provided as a high pressure accumulator and a second accumulator as a low pressure accumulator. In this case, the high-pressure accumulator is connected in connection with the hydraulic circuit with the pressure line acting as a high-pressure line, while at the same time or slightly delayed designed as a low pressure accumulator accumulator is brought into communication with the low pressure line forming pressure line. The said slight delay for establishing the connection can be generated, for example, by opening a throttle to the low-pressure accumulator a moment later. This can be accomplished in combination with the aforementioned design option via a common switching valve, which produces the appropriate connections in switch positions. Alternatively to the described embodiment, but instead of a low-pressure accumulator, a tank may be provided, with which the each acting as a low-pressure line pressure line is connectable.
In Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem mindestens einen Druckspeicher und dem Hydraulikkreis je eine regelbare Drosselstelle vorgesehen. Hierdurch kann die zwischen dem Druckspeicher und dem Hydraulikkreis strömende Fluidmenge gedrosselt werden, wobei dies bevorzugt stufenlos möglich ist. Die je eine regelbare Drosselstelle kann dabei als separat vorliegende, regelbare Drosselstelle vorliegen oder durch entsprechende Gestaltung eines Schaltventils realisiert sein, indem das Schaltventil beispielsweise als Proportionalventil gestaltet wird.In a further development of the invention, an adjustable throttling point is provided between the at least one pressure accumulator and the hydraulic circuit. As a result, the amount of fluid flowing between the pressure accumulator and the hydraulic circuit can be throttled, which is preferably infinitely possible. The one controllable throttle point can be present as a separately present, controllable throttle point or be realized by appropriate design of a switching valve by the switching valve is designed for example as a proportional valve.
Ein erfindungsgemäßes hydrostatisches Getriebe ist insbesondere Teil eines leistungsverzweigten Getriebes, welches neben dem hydrostatischen Getriebe dann bevorzugt noch ein mechanisches Getriebe umfasst. Beide Getriebe sind dabei zwischen einem Getriebeeingang und einem Getriebeausgang des leistungsverzweigten Getriebes vorgesehen, wobei eine Aufzweigung einer Leistung dabei entweder antriebseitig oder abtriebsseitig zum hydrostatischen Getriebe und zum mechanischen Getriebe vorgenommen wird. Die Aufzweigung oder auch die Zusammenführung der Leistungszweige wird dabei besonders bevorzugt über eine Planetenstufe in Verbindung mit einer Stirnradstufe realisiert. Das mechanische Getriebe ist bevorzugt als Stufengetriebe gestaltet und kann konkret als Stirnradstufengetriebe oder auch als Planetenstufengetriebe vorliegen. Es sind darüber hinaus auch Getriebeanordnungen mit zwei Planetengetrieben denkbar, wobei dann jeweils antriebs- und abtriebsseitig ein Planetengetriebe zum Aufteilen beziehungsweise Summieren der Leistungspfade vorgesehen ist (sogenannte Compound-Bauweise).A hydrostatic transmission according to the invention is, in particular, part of a power-split transmission which, in addition to the hydrostatic transmission, then preferably also comprises a mechanical transmission. Both gears are provided between a transmission input and a transmission output of the power-split transmission, wherein a branching of a power is done either on the drive side or output side to the hydrostatic transmission and the mechanical transmission. The branching or the merger of the power branches is realized particularly preferably via a planetary stage in conjunction with a spur gear. The mechanical transmission is preferably designed as a stepped transmission and can be present concretely as a spur gear or as a planetary gear. There are also conceivable gear arrangements with two planetary gears, in which case each drive and driven side a planetary gear for splitting or summing the power paths is provided (so-called compound construction).
Ein vorstehend beschriebenes leistungsverzweigtes Getriebe ist dann des Weiteren bevorzugt Teil eines Antriebsstranges eines Kraftfahrzeuges, bei welchem es sich insbesondere um ein Nutzfahrzeug in Form einer Baumaschine, wie beispielsweise einem Radlader, handelt. Innerhalb des Kraftfahrzeugantriebsstranges ist das leistungsverzweigte Getriebe dann an einer Antriebsseite mit einer vorgeschalteten Antriebsmaschine verbunden, die insbesondere als Verbrennungskraftmaschine vorliegt. Abtriebsseitig ist dagegen eine Anbindung an eine oder auch mehrere angetriebene Achsen des Kraftfahrzeuges vorgenommen, wobei dies über jeweils zwischenliegende Achsgetriebe vollzogen ist.A power-split transmission described above is then furthermore preferably part of a drive train of a motor vehicle, which is in particular a commercial vehicle in the form of a construction machine, such as a wheel loader. Within the motor vehicle drive train, the power-split transmission is then connected to a drive side with an upstream drive machine, which is present in particular as an internal combustion engine. On the output side, however, a connection to one or more driven axles of the motor vehicle is made, this being done via each intermediate axle drive.
Es ist eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass zu Beginn einer Anfahr-oder Boostfunktion der mindestens eine als Hochdruckspeicher fungierende Druckspeicher stromabwärts der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine und stromaufwärts der als Hydraulikmotor arbeitenden Maschine mit dem Hydraulikkreis verbunden und Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher zugeführt wird. Dabei wird die Fördermenge der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine bei Verbindung des als Hochdruckspeicher fungierenden Druckspeichers zumindest zunächst auf einen Wert eingestellt, bei welchem eine Aufnahmeleistung der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine unverändert beziehungsweise nahezu unverändert bleibt. In diesem Fall wird dem Hydraulikkreis also Energie von außen zugeführt, indem unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher entnommen und stromabwärts der als Hydraulikpumpe betriebenen Maschine eingespeist wird. Dies hat dann zur Folge, dass ein Antreiben der als Hydraulikmotor arbeitenden Maschine über die aus dem Druckspeicher zugeführte Hydraulikflüssigkeit unterstützt oder auch alleine bewerkstelligt werden kann. Dementsprechend braucht über die als Hydraulikpumpe betriebene Maschine keine oder zumindest nur eine geringere Fördermenge zum Antreiben der als Hydraulikmotor arbeitenden Maschine zur Verfügung gestellt werden. Dementsprechend kann ein Anfahren aus dem Stillstand des Kraftfahrzeuges heraus zügiger vollzogen oder auch während der Fahrt des Kraftfahrzeuges die Antriebsmaschine gezielt unterstützt werden (Boosten).It is an advantageous embodiment of the method according to the invention that at the beginning of a start-up or boost function of the at least one high-pressure accumulator pressure accumulator downstream of the machine operating as a hydraulic pump and upstream of the machine operating as a hydraulic motor connected to the hydraulic circuit and hydraulic fluid is supplied from the pressure accumulator. In this case, the delivery rate of the machine operating as a hydraulic pump is at least initially set to a value when connecting the accumulator acting as a high-pressure accumulator, in which a receiving capacity of the machine operating as a hydraulic pump remains unchanged or virtually unchanged. In this case, the hydraulic circuit is thus supplied with energy from the outside, by removing pressurized hydraulic fluid from the pressure accumulator and fed downstream of the operated as a hydraulic pump machine. This then has the consequence that driving the machine operating as a hydraulic motor can be assisted via the hydraulic fluid supplied from the pressure accumulator or can be accomplished alone. Accordingly needs about as a hydraulic pump operated machine no or at least only a smaller flow rate for driving the working as a hydraulic motor machine are provided. Accordingly, a start from the stoppage of the motor vehicle can be completed more quickly or even while driving the motor vehicle, the prime mover are specifically supported (Boosten).
Eine Fördermenge der als Hydraulikpumpe betriebenen hydrostatischen Maschine ist hierbei so einzustellen, dass sich im Zuge des Zuführens von Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher die Aufnahmeleistung der als Hydraulikpumpe betriebenen Maschine nicht oder nur unwesentlich erhöht. Denn mit Zuführung der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit aus dem Speicher stromabwärts der Hydraulikpumpe muss diese nun gegen den höheren Druck arbeiten, was in Abhängigkeit der eingestellten Fördermenge das notwendige Antriebsdrehmoment der Hydraulikpumpe erhöhen würde. Dies hätte dann auch zur Folge, dass durch die dem Getriebe vorgeschaltete Antriebsmaschine ein höheres Antriebsmoment für die Hydraulikpumpe bereitzustellen wäre, was insbesondere im Zuge des Anfahrvorgangs im Extremfall zu einem Abwürgen derselbigen führen könnte. Daherwird die Fördermenge der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine zumindest zu Beginn des Anfahr- oder Boostvorganges so eingestellt, dass die über den Druckspeicher hervorgerufene Druckerhöhung stromabwärts der Hydraulikpumpe nicht eine unzulässige oder zu starke Erhöhung der Aufnahmeleistung der Hydraulikpumpe nach sich zieht.A delivery rate of the hydrostatic machine operated as a hydraulic pump is to be set in such a way that in the course of supplying hydraulic fluid from the pressure accumulator the intake capacity of the machine operated as a hydraulic pump does not increase or only insignificantly increases. Because with supply of the pressurized hydraulic fluid from the memory downstream of the hydraulic pump, this now has to work against the higher pressure, which would increase depending on the set flow the necessary drive torque of the hydraulic pump. This would then also mean that a higher drive torque for the hydraulic pump would be provided by the upstream of the transmission prime mover, which could lead to stalling derselbigen in particular in the course of the startup in extreme cases. Therefore, the delivery rate of the engine operating as the hydraulic pump is adjusted at least at the beginning of the start-up or boosting operation so that the pressure increase downstream of the hydraulic pump via the accumulator does not cause an excessive or excessive increase in the intake capacity of the hydraulic pump.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform wird im Verlauf der Anfahr- oder Boostfunktion die Fördermenge der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine erhöht, wobei parallel dazu eine über den Hochdruckspeicher zugeführte Menge an Hydraulikflüssigkeit in Abhängigkeit der Veränderung der Fördermenge der Maschine gedrosselt wird. Im Verlauf der Anfahr- oder Boostfunktion wird also zunehmend Hydraulikflüssigkeit über die als Hydraulikpumpe arbeitende Maschine gefördert, was aufgrund der zwangsweisen Koppelung der Fördermengen der Maschinen eine Reduzierung der Fördermenge der als Hydraulikmotor arbeitenden Maschine nach sich zieht. Da parallel dazu die aus dem Druckspeicher zugeführte Fluidmenge gedrosselt und damit zunehmend reduziert wird, übernimmt die als Hydraulikpumpe betriebene Maschine zunehmend den Antrieb der als Hydraulikmotor arbeitenden Maschine. Es wird also mit Steigerung der Fördermenge der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine in den regulären Betrieb des hydrostatischen Getriebes übergegangen.In a further development of the aforementioned embodiment, the flow rate of the machine operating as a hydraulic pump is increased in the course of the start-up or boost function, wherein parallel to a supplied via the high-pressure accumulator amount of hydraulic fluid is throttled in response to the change in the flow rate of the machine. In the course of the start-up or boost function, hydraulic fluid is therefore increasingly being conveyed via the machine operating as a hydraulic pump, which due to the forced coupling of the delivery quantities of the machines results in a reduction of the delivery rate of the machine operating as a hydraulic motor. Since the amount of fluid supplied from the accumulator throttled in parallel and thus increasingly reduced, the machine operated as a hydraulic pump increasingly takes over the drive of working as a hydraulic motor machine. It is thus transferred to increase the flow rate of the working as a hydraulic pump machine in the regular operation of the hydrostatic transmission.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Zuge einer Bremsfunktion der mindestens eine als Hochdruckspeicher fungierende Druckspeicher stromabwärts der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine und stromaufwärts der als Hydraulikmotor arbeitenden Maschine mit dem Hydraulikkreis verbunden und Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikkreis in den Druckspeicher gefördert. Dies hat den Vorteil, dass über das hydrostatischer Getriebe somit ein Bremsmoment erzeugt werden kann, indem die als Hydraulikpumpe arbeitende Maschine Hydraulikflüssigkeit in den als Hochdruckspeicher fungierenden Druckspeicher fördert. Insofern kann bei Anwendung des hydrostatischen Getriebes in einem Kraftfahrzeugantriebsstrang ein zusätzliches Bremsmoment zum Verzögern des Kraftfahrzeuges bereitgestellt werden. Insbesondere erfolgt dies dabei zusätzlich zu einem über eine Antriebsmaschine des Kraftfahrzeuges bereitgestellten Bremsmoment. Durch Speicherung der unter Druck stehenden Hydraulikflüssigkeit in dem Hochdruckspeicher kann die somit gespeicherte Energie im Folgenden genutzt werden, indem sie im Rahmen eines späteren Anfahr- oder Boostvorganges wieder gezielt aus dem Hochdruckspeicher entnommen wird. Auch ist es in Weiterbildungen denkbar, den Hochdruckspeicher durch die Antriebsmaschine zu füllen.According to a further embodiment possibility of the method according to the invention, in the course of a braking function, the at least one pressure accumulator acting as a high-pressure accumulator is connected downstream of the machine operating as a hydraulic pump and upstream of the machine operating as a hydraulic motor to the hydraulic circuit and hydraulic fluid is conveyed from the hydraulic circuit into the pressure accumulator. This has the advantage that over the hydrostatic transmission thus a braking torque can be generated by the machine operating as a hydraulic pump promotes hydraulic fluid in the pressure accumulator acting as a high-pressure accumulator. In this respect, an additional braking torque for decelerating the motor vehicle can be provided when using the hydrostatic transmission in a motor vehicle drive train. In particular, this is done in addition to a provided via a prime mover of the motor vehicle braking torque. By storing the pressurized hydraulic fluid in the high-pressure accumulator, the energy thus stored can subsequently be utilized by being selectively removed again from the high-pressure accumulator during a later start-up or boosting process. It is also conceivable in further developments to fill the high pressure accumulator by the prime mover.
In Weiterbildung der vorgenannten Ausführungsform wird die Fördermenge der als Hydraulikpumpe arbeitenden Maschine dabei auf einen möglichst hohen Wert eingestellt, so dass über die Hydraulikpumpe zum einen ein hohes Bremsmoment erzeugt und zum anderen eine möglichst hohe Fluidmenge in den Druckspeicher gefördert wird. Allerdings sollte die als Hydraulikpumpe arbeitende Maschine und damit auch die als Hydraulikmotor arbeitende Maschine von der Fördermenge her nicht zu weit verschwenkt sein, da ansonsten bei einem Wechsel vom Bremsbetrieb in den Zugbetrieb des Kraftfahrzeuges ein sehr weites Verschwenken der hydrostatischen Maschinen notwendig sein könnte.In a further development of the aforementioned embodiment, the delivery rate of the machine operating as a hydraulic pump is set to the highest possible value, so that on the one hand generates a high braking torque and on the other hand the largest possible amount of fluid is fed into the pressure accumulator. However, the machine operating as a hydraulic pump and thus also the machine operating as a hydraulic motor should not be pivoted too far from the flow rate since otherwise a very wide pivoting of the hydrostatic machines might be necessary in the event of a change from braking operation to traction operation of the motor vehicle.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent or the dependent claims. It also results in ways to combine individual features, even if they emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. The reference of the claims to the drawings by use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem leistungsverzweigten Getriebe entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus1 , gezeigt in einer ersten Betriebsfunktion des leistungsverzweigten Getriebes; -
3 eine schematische Ansicht des Kraftfahrzeugantriebsstranges aus1 , gezeigt in einer zweiten Betriebsfunktion des leistungsverzweigten Getriebes; und -
4 eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugantriebsstranges mit einem leistungsverzweigten Getriebe entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung.
-
1 a schematic view of a motor vehicle drive train with a power split transmission according to a first embodiment of the invention; -
2 a schematic representation of the motorvehicle drive train 1 shown in a first operating function of the power split transmission; -
3 a schematic view of the motorvehicle drive train 1 shown in a second operating function of the power split transmission; and -
4 a schematic view of a motor vehicle drive train with a power-split transmission according to a second embodiment of the invention.
Wie in
Hingegen ist das Hohlrad
Bei dem mechanischen Getriebe
Wie in
Bei den hydrostatischen Maschinen
Dem hydrostatischen Getriebe
In der in
In
In der Folge wird unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus dem Druckspeicher
Da die als Hydraulikpumpe betriebene hydrostatische Maschine
Im Laufe des Anfahrvorganges wird die als Hydraulikpumpe arbeitende hydrostatische Maschine
Analog dazu kann auch eine Boostfunktion als Betriebsfunktion verwirklicht werden, bei welcher die Antriebsmaschine
Dagegen ist in
Durch die Einbindung des Druckspeichers
Schließlich zeigt noch
Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen eines hydrostatischen Getriebes können bei diesem Hybridfunktionen bei gleichzeitig niedrigem Regelungsaufwand verwirklicht werden. Auch bedürfen die genannten Ausgestaltungen eines geringeren Konstruktionsaufwands.By means of the embodiments of a hydrostatic transmission according to the invention can be realized in this hybrid functions at the same time low control effort. Also, the aforementioned embodiments require less design effort.
Neben den in den Figuren beschriebenen Ausführungen kann das hydrostatische Getriebe beziehungsweise das leistungsverzweigte Getriebe als 2- oder 3-Bereichsgetriebe ausgeführt sein.In addition to the embodiments described in the figures, the hydrostatic transmission or the power-split transmission can be designed as a 2- or 3-range transmission.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- KraftfahrzeugantriebsstrangMotor vehicle drive train
- 22
- Antriebsmaschineprime mover
- 33
- Getriebeeingangtransmission input
- 44
- leistungsverzweigtes Getriebepower split transmission
- 55
- Getriebeausgangtransmission output
- 66
- Achsgetriebetransaxles
- 77
- Antriebsraddrive wheel
- 88th
- Antriebsraddrive wheel
- 99
- hydrostatisches Getriebehydrostatic transmission
- 1010
- mechanisches Getriebemechanical transmission
- 1111
- Planetenstufeplanetary stage
- 1212
- Sonnenradsun
- 1313
- Planetenträgerplanet carrier
- 1414
- Hohlradring gear
- 1515
- Planetenradplanet
- 1616
- Stirnradspur gear
- 1717
- Stirnradstufespur gear
- 1818
- Stirnradspur gear
- 1919
- Stirnradstufespur gear
- 2020
- Stirnradspur gear
- 2121
- Stirnradspur gear
- 2222
- hydrostatische Maschinehydrostatic machine
- 2323
- hydrostatische Maschinehydrostatic machine
- 2424
- Druckleitungpressure line
- 2525
- Druckleitungpressure line
- 2626
- Hydraulikkreishydraulic circuit
- 2727
- Koppelungcoupling
- 2828
- Druckspeicheraccumulator
- 2929
- Druckspeicheraccumulator
- 3030
- Schaltventilswitching valve
- 3131
- Drosselstellerestriction
- 3232
- Drosselstellerestriction
- 3333
- KraftfahrzeugantriebsstrangMotor vehicle drive train
- 34 34
- leistungsverzweigtes Getriebepower split transmission
- 3535
- Druckspeicheraccumulator
- 3636
- Tanktank
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102010036817 A1 [0005, 0016]DE 102010036817 A1 [0005, 0016]
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Cited By (1)
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CN109080454A (en) * | 2018-08-23 | 2018-12-25 | 西南交通大学 | A kind of electro-hydraulic drive system reducing power of motor |
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-
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Legal Events
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