DE112005000535T5

DE112005000535T5 - Hydraulikbetriebsmodul

Info

Publication number: DE112005000535T5
Application number: DE112005000535T
Authority: DE
Inventors: Kenric B. Howell Rose
Original assignee: Dana Inc
Current assignee: Bosch Rexroth Corp
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2005-03-08
Publication date: 2007-01-18
Also published as: JP2007527982A; US7296407B2; CA2557518C; JP4791446B2; AU2005220595B2; GB0615904D0; WO2005088137A1; AU2005220595A1; GB2435907A; US20050193730A1; CA2557518A1; GB2435907B

Abstract

Hydraulischer Betriebsmodul in einem hydraulischen Fluidsystem, welcher einen Fluidvorratsraum zur Aufnahme einer geeigneten Menge eines Hydraulikfluids hat, wobei der hydraulische Betriebsmodul folgendes aufweist:
ein äußeres Gehäuse, welches eine Umschließung bildet;
eine Luftkammer, welche in der Umschließung ausgebildet ist, wobei die Luftkammer in kommunizierender Fluidverbindung mit einer Umgebungsluft ist;
wenigstens einen Fluiddruckakkumulator, welcher in der Umschließung angeordnet ist, und
einen Wärmetauscher, welcher zur Kühlung des Hydraulikfluids vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung befaßt sich allgemein mit hydraulischen Fluidsystemen, wie hydraulischen regenerativen Antriebssystemen, und insbesondere mit einem Betriebsmodul für ein Hydraulikfluidsystem, welches einen Hydraulikbetriebsmodul umfaßt, welcher wenigstens einen Hydraulikfluidakkumulator enthält.
Bei üblichen, integrierten Druckfluidsystemen wird im allgemeinen die rückgewonnene Energie mittels Schwungradakkumulatoren, elektrochemischen Batterien oder Hydraulikfluidakkumulatoren gespeichert. Die letztgenannte, an sich bekannte Technologie ist im Vergleich zu den anderen Rückgewinnungs- und Speicherauslegungsformen im Einsatz flexibler, insbesondere in Verbindung mit einem Fahrzeuggetriebe, mit welchem derartige Anordnungen zusammen arbeiten. Andererseits sind sie im Hinblick auf Masse und Volumen weniger effektiv und führen daher zu ernsthaften Schwierigkeiten bei der Anpassung an Kraftfahrzeuge. Zusätzlich zu den ungünstigen, hierbei erhaltenen Energieersparniswerten führen diese Schwierigkeiten bezüglich des Totgewichts und der zusätzlichen Masse zu hohen Kosten, die entweder im Zusammenhang mit dem Hydraulikfluidakkumulator selbst oder hauptsächlich im Zusammenhang mit den Modifikationen stehen, welche vorgenommen werden müssen, um den Akkumulator an das Fahrzeug anzupassen. Dies führt dazu, dass Kraftfahrzeuge, welche mit Hydraulikfluidakkumulatoren ausgestattet sind, nicht mehr zur Standardausrüstung gehören, und sie sind daher wesentlich teurer hinsichtlich der Herstellung und Wartung, und insbesondere kann die für die Installation bestimmte Anlage nicht auf andere Fahrzeuge übertragen oder hinsichtlich den Abmessungen modifiziert werden, wodurch die Gesamtkosten einer derartigen Anlage steigen.
Da ferner Teile eines hydraulischen, regenerativen Antriebssystems in ein Kraftfahrzeug, wie Lastwagen mit Ladepritschen, eingebaut sind, ist es erforderlich, verschiedene Systemkomponenten am Fahrzeug unterzubringen. Bei vorhandenen Fahrzeugen, welche mit einem hydraulischen, regenerativen Antriebssystem ausgestattet sind, sind die erforderlichen Systemkomponenten über das Fahrzeug auf eine solche Weise verteilt, die im Hinblick auf die Erstellung eines Produktionssystems unzweckmäßig ist. Insbesondere haben vorhandene Fahrzeuge Komponenten, die im Ladebereich oder in anderen Bereichen angeordnet sind, so dass eine Verlegung dieser vorhandenen Komponenten erforderlich wird. Insbesondere ist eine Hauptauslegungsaufgabe in der Tatsache zu sehen, dass einige Kraftfahrzeuge als unterschiedliche Varianten zur Verfügung stehen. Es ist daher ein System mit einer solchen Auslegung erforderlich, dass sie für alle Varianten gemeinsam eingesetzt werden kann, und sich keine Schwierigkeiten bei vorhandenen Fahrzeugentwicklungen ergeben. Insbesondere sollten die Systemkomponenten nicht in den Ladebereich des Kraftfahrzeugs vorstehen.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, diese Nachteile beim Stand der Technik dadurch zu überwinden, und dass man einen kompakten Betriebsmodul bereitstellt, welcher eine Druckbehälteranordnung umfaßt, welcher alle Speicher- und Sammelfunktionen kombiniert und die Fähigkeit besitzt, dass er in passender Weise ohne nennenswerte Modifikation in unterschiedliche Bauarten von Druckfluidsystemen einschließlich jener von üblichen Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, welche mit einem hydraulischen, regenerativen Antriebssystem ausgestattet sind, welches dazu bestimmt ist, die Hydraulikfluidakkumulatoren aufzuladen und zu entladen.
Die Erfindung stellt einen Hydraulikbetriebsmodul zum Einsatz bei einem Hydraulikfluidsystem bereit, welcher einen Fluidbehälter zur Aufnahme einer geeigneten Menge eines Hydraulikfluids hat. Der Hydraulikbetriebsmodul nach der Erfindung ist insbesondere für ein hydraulisches, regeneratives Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs geeignet.
Der hydraulische Betriebsmodul nach der Erfindung weist ein äußeres Gehäuse auf, welches darin einen Raum umschließt. Der umschlossene Raum umfaßt eine Luftkammer, welche in kommunizierender Fluidverbindung mit einer Umgebungsluft ist. Der hydraulische Betriebsmodul nimmt einen oder mehrere Fluiddruckakkumulatoren auf, welche in dem umschlossenen Raum angeordnet sind, und einen Wärmetauscher, welcher zum Kühlen des Hydraulikfluids vorgesehen ist.
Vorzugsweise umfaßt der hydraulische Betriebsmodul nach der Erfindung ein Kühlgebläse, welches zwangsweise einen Luftstrom durch den Wärmetauscher lenkt, um das Hydraulikfluid zwangsweise zu kühlen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt der hydraulische Betriebsmodul eine Wechselventileinrichtung, um selektiv kommunizierende Fluidverbindungen zwischen den hydraulischen Akkumulatoren und dem Fluidvorratsbehälter herzustellen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung umfaßt der hydraulische Betriebsmodul eine Lufteinlassöffnung, welche einen Zugang zur Luft an der Eintrittsseite der Luftkammer bereitstellt, und einen Luftfilter, welcher angrenzend an die Einlassöffnung angebracht ist, um mit der Luft mitgeführte kontaminierende Stoffe aus der in die Luftkammer eintretenden Luft zu entfernen.
Als Teil des mobilen hydraulischen, regenerativen Antriebssystems integriert daher der Betriebsmodul nach der Erfindung und moduliert die zusätzliche Masse für die wesentlichen Komponenten des hydraulischen, regenerativen Antriebssystems, abgesehen von jenen Komponenten, welche die mechanische Energie in hydraulische Energie oder umgekehrt umwandeln, und jene, welche mit einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wie einer hydraulischen, regenerativen Antriebseinheit, in Verbindung stehen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Darin gilt:
1 ist eine schematische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, welches mit einem hydraulischen, regenerativen Antriebssystem nach der Erfindung ausgestattet ist;
2 ist eine perspektivische Teilansicht einer hydraulischen, regenerativen Antriebseinheit, die in einem Kraftfahrzeug parallel zu einem Fahrzeugantriebsstrang vorgesehen ist;
3 ist eine perspektivische Teilansicht der hydraulischen, regenerativen Antriebseinheit mit einem Schnittstellengetriebe, welches vorgesehen ist, um die regenerative Antriebseinheit mit dem Fahrzeugantriebsstrang auf die erfindungsgemäße Weise zu verbinden;
4 ist eine Schnittansicht des Schnittstellengetriebes mit einer Kupplungsanordnung nach der Erfindung, welche eine Verbindung der regenerativen Antriebseinheit mit dem Fahrzeugantriebsstrang gestattet;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Kraftfahrzeugs, welches mit einem hydraulischen Betriebsmodul nach der Erfindung ausgestattet ist;
6 ist eine perspektivische Ansicht des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
7 ist eine Draufsicht auf den hydraulischen Betriebsmodul gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
8 ist eine rechte Seitenansicht des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
9 ist eine linke Seitenansicht des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
10 ist eine Vorderansicht des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
11 ist eine perspektivische auseinander gezogene Darstellung des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
12 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung;
13 ist eine schematische Ansicht des hydraulischen Betriebsmoduls gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen nach der Erfindung näher erläutert.
1 zeigt ein Kraftfahrzeug 10, welches mit einem Hydraulikfluidsystem in Form eines hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ausgestattet ist. Wie gezeigt, weist das Kraftfahrzeug 10 eine Vorderachse 12, welche Räder 14a und 14b hat, und eine Hinterachse 16, auf welche Räder 17a und 17b hat, welche durch einen Hauptantrieb 15, wie eine Brennkraftmaschine, über einen Antriebsstrang 18 angetrieben werden.
Das hydraulische, regenerative Antriebssystem 20 umfaßt einen Niederdruck-Fluidvorratsbehälter 24, einen Hochdruck-Hydraulikakkumulator 26 und eine hydraulische, regenerative Antriebseinheit 22, welche in kommunizierender Fluidverbindung sowohl mit dem Niederdruck-Fluidvorratsbehälter 24 als auch mit dem Hochdruck-Hydraulikakkumulator 26 ist. Der Fluidvorratsbehälter 24 des hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 nach 1 enthält eine geeignete Menge eines Hydraulikarbeitsfluids, wie Öl, entweder unter Atmosphärendruck oder unter einem Druck geringfügig über dem Atmosphärendruck. In anderen-Worten bedeutet dies, dass der Fluidvorratsbehälter 24 wenigstens teilweise mit dem Hydraulikarbeitsfluid gefüllt ist.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist die hydraulische, regenerative Antriebseinheit 22 in einem Rahmenteil 11 des Kraftfahrzeugs 10 zwischen einer Hauptwelle 18a und einer hinteren Welle 18b des Gesamtantriebstrangs 18 angebracht.
Die hydraulische, regenerative Antriebseinheit 22, welche detailliert in den 3 und 4 dargestellt ist, weist eine hydraulische Pumpe/Motor 30 mit einer Drehachse 31, ein Zwischengetriebe 32 und eine Kupplungsanordnung 36 auf, welche dazu bestimmt ist, selektiv die Pumpe/Motor 30 mit dem Zwischengetriebe 32 zu verbinden oder von diesem abzukoppeln. Das Zwischengetriebe 32 dient zur Bereitstellung der Drehzahlübersetzung oder -untersetzung zwischen der Pumpe/Motor 30 und dem Antriebsstrang 18. Vorzugsweise umfaßt das Schnittstellengetriebe 34 einen Satz von Zahnrädern, welche irgendeine gewünschte Zahnradübersetzung zwischen der Pumpe/Motor 30 und dem Antriebsstrang 18 bereitstellen. Alternativ umfaßt das Schnittstellengetriebe 34 ein Ketten- oder Riemenelement, um physikalisch die Hauptwelle 18a des Antriebsstranges 18 mit der Hauptwelle 33 der Pumpe/Motors 30 zu verbinden.
Optional kann das Schnittstellengetriebe 32 in Form eines Getriebes mit mehreren Gangbereichen ausgelegt sein.
Wie ferner in 5 dargestellt ist, umfaßt das Kraftfahrzeug 10 ein Führerhaus 42, eine Ladepritsche 40, die auf einem Rahmenelement 11 hinter dem Führerhaus 42 angebracht ist, und einen hydraulischen Betriebsmodul 44, welcher in einem Raum angeordnet ist, welcher zwischen der Ladepritsche 40 und dem Führerhaus 42 liegt.
Der hydraulische Betriebsmodul 44 ist derart beschaffen und ausgelegt, dass die Masse der wesentlichen Systemkomponenten integriert und modularisiert werden kann abgesehen von jenen Komponenten, welche die mechanische Energie in hydraulische Energie und umgekehrt umwandeln, und jene Komponenten, welche mit dem Antriebsstrang 18 des Fahrzeugs, wie der hydraulischen, regenerativen Antriebseinheit 22, verbunden sind. Der hydraulische Betriebsmodul 44 ist vorgesehen, um möglichst viele Systemkomponenten in einem einzigen umschlossenen, modularen Gehäuse unterzubringen.
Der hydraulische Betriebsmodul 44 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist detailliert in den 6 bis 12 dargestellt und weist ein einen Raum umschließendes äußeres Gehäuse 46 auf, welches eine witterungsfeste Umschließung 47 bildet. Die Umschließung 47 umfaßt eine Luftkammer 54. Die Luftkammer 54 ist mit einer Zugangsöffnung 61 versehen, welche mit einer Luftkammerabdeckung 32 abgedeckt ist, welche fest mit dem Gehäuse 46 mit Hilfe einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln 63 verbunden ist. Die Luftkammer 54 ist in kommunizierender Fluidverbindung mit einer Umgebungsluft außerhalb des hydraulischen Betriebsmoduls 44 über eine Ansaugöffnung 56, welche einen Zugang zur Luft bereitstellt, welche in die Luftkammer 54 eintritt, und es ist eine Auslaßöffnung 58 vorgesehen, welche für Luft bestimmt ist, welche die Luftkammer 54 verlässt. Vorzugsweise ist das Gehäuse 46 mit einem Luftfilterelement 60 versehen, um mit der Luft mitgeführte kontaminierende Stoffe aus der Luft zu entfernen, die in die Luftkammer 54 eintritt, wie dies aus 12 zu ersehen ist. Dieses Luftfilterelement 60 ist angrenzend an die Einlassöffnung 56 vorgesehen.
Ferner bildet das Gehäuse 46 des hydraulischen Betriebsmoduls 44 gemäß der ersten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein Luftreinigungsgehäuse 92, welches ein Luftreinigungselement 93 für die Ansaugluft der Brennkraftmaschine aufnimmt und welches verhindert, dass mit der Luft mitgeführte Partikel in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine 15 eintreten. In anderen Worten bedeutet dies, dass das Luftreinigungselement 93, welches in dem hydraulischen Betriebsmodul 44 vorgesehen ist, einen Teil eines Luftansaugsystems der Brennkraftmaschine 15 bildet. Vorzugsweise ist das Luftreinigungselement 93 in dem Luftreinigungsgehäuse 92 in dem Gehäuse 46 angrenzend an eine Luftreinigungseinlassöffnung 94a angeordnet. Die durch das Luftreinigungselement 93 gefilterte Luft verlässt das Luftreinigungsgehäuse 92 über eine Luftreinigungsauslassöffnung 94b. Ein Ansaugluftfilter-Strömungsweg für eine Brennkraftmaschine ist in 7 mit dem Bezugszeichen K angedeutet. Die Luftreinigungsauslassöffnung 94b steht in kommunizierender Fluidverbindung mit der Brennkammer der Brennkraftmaschine 15. Das Luftreinigungselement 93 ist in das Reinigungsgehäuse 92 über eine darin befindliche Zugangsöffnung 95 eingesetzt. Die Zugangsöffnung 95 in dem Luftreinigungsgehäuse 92 ist mittels einer Luftreinigungsgehäuseabdeckung 96 abgedeckt, welche an dem Gehäuse 46 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 97 mit Hilfe einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln 98 fest angebracht ist. Vorzugsweise ist der hydraulische Betriebsmodul 44 ebenfalls mit einer Luftvorreinigungseinrichtung 99 versehen, welche in der Nähe der Luftreinigungseinlassöffnung außerhalb des Gehäuses 46 vorgesehen ist.
Ferner nimmt der umschlossene Raum 47 in dem Gehäuse 46 einen oder mehrere Hochdruck-Hydraulikakkumulatoren 48 auf. Wie vorzugsweise in den 6 und 7 dargestellt ist, umfaßt der hydraulische Betriebsmodul 44 zwei Hochdruck-Hydraulikakkumulatoren 48. Es ist noch zu erwähnen, dass irgendeine beliebige Bauart von Hochdruck-Hydraulikakkumulatoren 48 eingesetzt werden kann. Vorzugsweise sind die Hydraulikakkumulatoren 48 hydropneumatische Akkumulatoren von an sich bekannter Bauart. Jeder der hydropneumatischen Akkumulatoren 48 hat eine Verbindungsöffnung 49a, welche mit der regenerativen Antriebseinheit 22 verbunden ist, und eine Gasaufladeöffnung 49b.
Vorzugsweise umfaßt das äußere Gehäuse 46 des hydraulischen Betriebsmoduls 44 ferner innerhalb des umschlossenen Raumes 47 einen abgeschlossenen Akkumulator-Vorratsraum 55, in welchem die Hochdruck-Hydraulikakkumulatoren 48 untergebracht sind. Die Hydraulikakkumulatoren 48 sind fest mit der Akkumulatorkammer 55 mit Hilfe von irgendwelchen geeigneten Mitteln verbunden. Die Hydraulikakkumulatoren 48 werden in den Akkumulatorraum 55 über eine Zugangsöffnung 76 eingesetzt, welche darin vorgesehen ist. Die Zugangsöffnung 76 in der Akkumulatorkammer 55 ist mittels einer Akkumulatorkammerabdeckung 77 abgedeckt, welche mit dem Gehäuse 46 mit Hilfe einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln 78 fest verbunden ist. Vorzugsweise ist jeder der hydraulischen Akkumulatoren 48 an der Akkumulatorkammerabdeckung 77 über ein elastomeren Isolatorring 79, einen Isolatorringträger 97 und eine Isolatorringtragfeder 98 angebracht.
Die hydraulischen Akkumulatoren 48 stehen in kommunizierender Fluidverbindung mit der hydraulischen Pumpe/Motor 30 und dem Niederdruck-Fluidvorratsbehälter 24. Während des Betriebs des hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 wärmt sich das Hydraulikfluid in dem System auf. Um die Wärmeenergie des Hydraulikfluids abzuführen, weist der hydraulische Betriebsmodul 44 ferner einen Wärmetauscher 64 auf, welcher eine Einlassöffnung 64a und eine Auslaßöffnung 64b hat. Vorzugsweise ist der Wärmetauscher 64 ein Luft/Fluidwärmetauscher, welcher in der Luftkammer 54 angeordnet ist. In bevorzugter Weise ist der Wärmetauscher 64 fest mit dem Gehäuse 46 in der Nähe der Auslaßöffnung 58 mit Hilfe einer Mehrzahl von Befestigungsmitteln 65 angebracht. Um einen Kühlluftstrom F durch den Wärmetauscher 64 zu richten, ist wenigstens ein Kühlgebläse 66 dem Wärmetauscher 64 zugeordnet, welches zwangsweise zur Kühlung des Hydraulikfluids Luft durch leitet, welche durch den Wärmetauscher 64 strömt. Das Kühlgebläse 66 wird selektiv durch einen Antriebsmotor 68 angetrieben. Vorzugsweise ist der Antriebsmotor 68 ein Elektromotor. Jedoch können auch irgendwelche anderen Bauarten von Antriebsmotoren, wie Hydraulikmotoren, im Rahmen des Schutzumfangs der Erfindung eingesetzt werden. Der Wärmetauscher 64 ist in kommunizierender Verbindung mit dem Fluidvorratsbehälter 24 über Hydraulikleitungen 69a, welche mit der Einlassöffnung 64a des Wärmetauschers 64 verbunden sind, und mit einer Öffnung 69b, welche mit der Auslaßöffnung 64b verbunden ist. Das Hydraulikfluid, welches durch den Wärmetauscher 64 strömt, geht durch einen Teilchenfilter 52 zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen aus dem Hydraulikfluid 51. Wie in 12 dargestellt ist, steht der Teilchenfilter 52 in kommunizierender Verbindung mit der Auslaßöffnung 64b des Wärmetauschers 64. Vorzugsweise ist der Teilchenfilter 52 innerhalb der Luftkammer 54 angeordnet. Ferner hat der hydraulische Betriebsmodul 44 vorzugsweise zwei Kühlgebläse 66, welche jeweils von einem hiermit verbundenen Elektromotor 68 angetrieben werden.
Ferner umfaßt der hydraulische Betriebsmodul 44 eine Wechselventileinrichtung 74, welche vorgesehen ist, um das hydraulische, regenerative Antriebssystem 20 zu steuern. Die Wechselventileinrichtung 74 umfaßt ein oder mehrere hydraulische Steuerventile, welche selektiv durch Elektromagneten angesteuert werden können. Wie vorzugsweise in den 6 und 7 gezeigt ist, ist die Wechselventileinrichtung 74 an einer Bodenfläche des Gehäuses 46 des hydraulischen Betriebsmoduls 44 angebracht. Wie ferner aus 12 zu ersehen ist, stellt die Wechselventileinrichtung 74 selektiv eine Fluidverbindung von den Hochdruck-Hydraulikakkumulatoren 48 und der hydraulischen Pumpe/Motor 30 und über die hydraulische Pumpe/Motor 30 eine Verbindung mit dem Fluidvorratsraum 24 her. Vorzugsweise ist die Wechselventileinrichtung 74 mit der Verbindungsöffnung 49a des hydraulischen Akkumulators 48 über eine Akkumulator-zu-Wechselventileinrichtung-Klemmringanordnung 75 verbunden, wie dies in 11 gezeigt ist.
Wie ferner in 12 gezeigt ist, umfaßt die erste bevorzugte Ausführungsform des hydraulischen Betriebsmoduls 44 nach der Erfindung eine elektronische Steuereinheit (ECU) 80, welche selektiv den Gebläsemotor 68 und die Wechselventileinrichtung 74 steuert. Die vorstehend beschriebene Steuerung erfolgt nach Maßgabe der Bewertung der Fahrzeugbetriebsbedingungen gemäß wenigstens eines Fahrzeugbetriebsparameters und wenigstens eines Betriebsparameters des hydraulischen, regenerativen Betriebssystems 20. Der wenigstens eine Fahrzeugparameter umfaßt ohne jegliche Beschränkung einen Fahrzeugbeschleunigungswert und eine Stellung eines Fahrzeugbremspedals, welche in die ECU 80 über einen oder mehrere Fahrzeugbetriebsparametersensoren eingegeben werden, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 82 angedeutet sind. Der wenigstens eine Betriebsparameter des hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 umfaßt ohne jegliche Beschränkung einen Fluidstand- und einen Fluidtemperatursensor in dem Fluidvorratsraum 74 und einen Sensor für einen hydraulischen Druckwert in den Akkumulatoren 48, welche mittels eines Fluidvorratsraum-Fluidpegelsensors (nicht gezeigt) überwacht werden. Ferner ist ein Fluidvorratsraum-Temperatursensor (nicht gezeigt) vorgesehen, und es sind Akkumulatordrucksensoren 90 jeweils vorgesehen. Vorzugsweise wird die ECU 80 mittels eines Luftstroms gekühlt, welcher durch die Luftkammer 54 geht.
Insbesondere steuert die ECU 80 den Elektromotor 68, welcher das Kühlmittel 66 antreibt, und zwar basierend auf den Eingängen von dem Fluidvorratsraum-Pegelsensor und dem Fluidvorratsraum-Temperatursensor. Wenn im Betriebszustand die Temperatur des Kühlfluids in dem Fluidvorratsraum 24 einen vorbestimmten Wert erreicht, schaltet die ECU 80 den Motor 68 ein. Folglich wird durch die Drehbewegung des Kühlgebläses 66, welches durch den Motor 68 angetrieben wird, ein Luftstrom F durch den Wärmetauscher 64 zwangsweise geleitet, so dass die Umgebungsluft, die in die Luftkammer 54 über die Einlassöffnung 56 eintritt, durch die Luftvorreinigungseinrichtung 96 und das Luftfilterelement 60 geht, um in der Luft mitgeführte kontaminierende Stoffe zu entfernen und dann durch den Wärmetauscher 64 strömt, um Wärme von dem Hydraulikfluid abzuführen. Schließlich verlässt dieser Strom das Gehäuse 46 über die Auslaßöffnung 58.
Ferner steuert die ECU 80 die Wechselventileinrichtung 74 und somit die hydraulische Pumpe/Motor 30 der hydraulischen, regenerativen Antriebseinheit 22 nach Maßgabe von Eingängen von einem oder mehreren Betriebsparametersensoren 82 und den Akkumulatordrucksensoren 90.
13 zeigt schematisch eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines hydraulischen Betriebsmoduls nach der Erfindung, welche insgesamt mit dem Bezugszeichen 144 versehen ist. Gleiche oder ähnliche Komponenten hinsichtlich ihrer Auslegung und Funktion wie bei der ersten bevorzugten Ausführungsform nach den 1 bis 12 sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Der hydraulische Betriebsmodul 144 nach 13 entspricht im wesentlichen dem hydraulischen Betriebsmodul 44 nach den 6 bis 12 und nur jene Teile, die sich hiervon unterscheiden, werden nachstehend nochmals näher erläutert, da Ähnlichkeiten zwischen dem zugeordneten Teil der beiden bevorzugten Ausführungsformen offensichtlich erfassbar sind.
Insbesondere weist der hydraulische Betriebsmodul 144 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ein einen umschlossenen Raum bildendes äußeres Gehäuse 146 auf, welches wiederum feste Umschließung 147 bildet. Die Umschließung 147 ist in einem abgeschlossenen Vorratsraum 50 und eine Luftkammer 54 unterteilt. Der Fluidvorratsraum 50 stellt den Niederdruck-Vorratsraum 24 des hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 nach 1 dar, und enthält eine geeignete Menge des hydraulischen Arbeitsfluids 51, wie Öl, entweder unter Atmosphärendruck oder geringfügig über dem Atmosphärendruck. In anderen Worten bedeutet dies, dass der Fluidvorratsraum 50 wenigstens teilweise mit dem hydraulischen Arbeitsfluid 54 gefüllt ist. Ferner ist der Fluidvorratsraum 50 mit einer Luftansaugeinrichtung 53 versehen.
Der Wärmetauscher 64 ist in kommunizierender Fluidverbindung mit dem Fluidvorratsraum 50 über Hydraulikleitungen 69a und 69b. Das Hydraulikfluid, welches durch den Wärmetauscher 64 strömt, geht durch einen Teilchenfilter 52 zum Entfernen von kontaminierenden Stoffen aus dem Hydraulikfluid 51. Vorzugsweise ist der Fluidfilter 52 in dem Fluidvorratsraum 50 angeordnet.
Ferner hat das Gehäuse 146 des hydraulischen Betriebsmoduls 144 gemäß der zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung eine Mehrzahl von selektiv einstellbaren Jalousien 70, welche in der Nähe der Luftauslassöffnung 58 angebracht sind, und welche derart beschaffen und ausgelegt sind, dass sie den Wärmetauscher 58 schützen. Vorzugsweise werden die Jalousien 70 mittels einer Betätigungseinrichtung 72 zum automatischen Einstellen der Winkelposition der Jalousien 70 angetrieben.
Wie insbesondere in 13 gezeigt ist, steuert die ECU 80 einen Elektromotor 68 zum Antreiben des Kühlgebläses 66 basierend auf Eingängen von einem Fluidvorratsraum-Pegelsensor 86 und einem Fluidvorratsraum-Temperatursensor 88, welche einen Fluidpegel und einen Fluidtemperatur in dem Fluidvorratsraum 50 überwachen. Wenn im Betriebszustand die Temperatur des Kühlfluids 51 in dem Fluidvorratsraum 50 einen vorbestimmten Wert erreicht, schaltet die ECU 80 den Motor 68 ein. Durch die Drehbewegung des Kühlgebläses 66, welches durch den Motor 68 angetrieben wird, wird folglich ein Luftstrom F erzeugt, welcher durch den Wärmetauscher 64 geht, so dass die Umgebung zur Luft in die Luftkammer 54 über die Einlassöffnung 56 eintritt, durch den Luftfilter 60 geht, um mit der Luft mitgeführte kontaminierende Stoffe zu entfernen, und dann durch den Wärmetauscher 64 strömt, um Wärme von dem Kühlfluid 51 abzuführen. Der Strom verlässt dann das Gehäuse 146 über die Auslaßöffnung 58. Der Luftstrom F, welcher das Gehäuse 146 verlässt, wird ferner durch die entsprechende Einstellung der Winkelposition der Jalousien 70 gesteuert. Die Winkelposition der Jalousien 70 wird mit Hilfe der Jalousie-Betätigungseinrichtung 72 gesteuert, welche durch die ECU 80 betrieben wird.
Als Teil des mobilen hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 integriert der hydraulische Betriebsmodul nach der Erfindung und moduliert die Masse der wesentlichen Komponenten des hydraulischen, regenerativen Antriebssystems 20 abgesehen von jenen, welche die mechanische Energie in hydraulische Energie und umgekehrt umwandeln, und jene, welche mit dem Antriebsstrang 18 des Kraftfahrzeugs 10, wie mit der hydraulischen, regenerativen Antriebseinheit 22 verbunden sind. Der hydraulische Betriebsmodul ist derart ausgelegt, dass er so viel wie möglich der wesentlichen Systemkomponenten bei einer einzigen, umschlossenen, modularen Einheit aufnimmt, wodurch sich eine Mehrzahl von Vorteilen gegenüber einer solchen Auslegung ergibt, bei der die Komponenten nicht integriert in einer gemeinsamen Anordnung vorgesehen sind, wobei es sich bei diesen Vorteilen beispielsweise um folgendes handelt:

– ein Großteil des Systems kann vorgefertigt werden;
– der Einbau vereinfacht sich,
– es ergeben sich günstigere Wartungsmöglichkeiten;
– die Komponenten sind besser geschützt, da sie in einem gemeinsamen, geschlossenen Gehäuse untergebracht sind;
– die Zwischenverbindungen der Komponenten sind besser geschützt.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten der bevorzugten Ausführungsformen beschränkt, sondern hierbei handelt es sich lediglich um nicht beschränkende Ausführungsbeispiele. Selbstverständlich sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen im Rahmen des Schutzumfangs möglich, vorausgesetzt, dass die wesentlichen prinzipiellen Auslegungseinzelheiten verwirklicht sind.
Hydraulikbetriebsmodul
Es wird ein hydraulischer Betriebsmodul (44) für ein hydraulisches Fluidsystem angegeben, welcher einen Fluidvorratsraum zur Aufnahme einer geeigneten Menge eines Hydraulikfluids umfaßt. Der hydraulische Betriebsmodul weist ein äußeres, umschließendes Gehäuse (46) auf, welches eine Umschließung und abgeteilte Räume umfaßt, in welchen eine Luftkammer (54) vorgesehen ist, welche in kommunizierender Fluidverbindung mit einer Umgebungsluft steht. Der hydraulische Betriebsmodul nimmt ferner einen oder mehrere Fluiddruckakkumulatoren (48) auf, welche in dem umschlossenen Gehäuse angebracht sind, und einen Wärmetauscher (64), welcher zur Kühlung des Hydraulikfluids vorgesehen ist.

Claims

Hydraulischer Betriebsmodul in einem hydraulischen Fluidsystem, welcher einen Fluidvorratsraum zur Aufnahme einer geeigneten Menge eines Hydraulikfluids hat, wobei der hydraulische Betriebsmodul folgendes aufweist: ein äußeres Gehäuse, welches eine Umschließung bildet; eine Luftkammer, welche in der Umschließung ausgebildet ist, wobei die Luftkammer in kommunizierender Fluidverbindung mit einer Umgebungsluft ist; wenigstens einen Fluiddruckakkumulator, welcher in der Umschließung angeordnet ist, und einen Wärmetauscher, welcher zur Kühlung des Hydraulikfluids vorgesehen ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 1, bei dem der Wärmetauscher in der Luftkammer angeordnet ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 2, bei dem das Gehäuse eine Lufteinlassöffnung zum Zugang von Luft hat, welche in die Luftkammer eintritt.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 3, welcher ferner ein Luftfilterelement umfaßt, welches in der Nähe der Eingangsöffnung angeordnet ist, um mit der Luft mitgeführte kontaminierende Stoffe aus der Luft zu entfernen, die in die Luftkammer eintritt.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 3 oder 4, bei dem das umschließende Gehäuse eine Luftauslassöffnung hat, durch welche Luft aus der Luftkammer austreten kann.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 5, bei dem der Wärmetauscher in der Nähe der Auslaßöffnung angebracht ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 5 oder 6, welcher ferner eine Mehrzahl von selektiv verstellbaren Jalousien hat, die in der Nähe der Luftauslassöffnung des umschließenden Gehäuses angebracht sind.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 7, bei dem ferner eine Jalousiebetätigungseinrichtung zum automatischen Verstellen der Winkelposition der Jalousieteile umfaßt.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher ferner ein Teilchenfilter umfaßt, welcher in der Luftkammer angeordnet ist, um das Hydraulikfluid zu filtern.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher ferner wenigstens ein Kühlgebläse umfaßt, welches einen Zwangsluftstrom durch den Wärmetauscher liefert.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 10, bei dem wenigstens ein Kühlgebläse selektiv durch einen zugeordneten Elektromotor angetrieben ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Fluidvorratsraum in dem umschließenden Gehäuse ausgebildet ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 12, welcher ferner ein Teilchenfilter umfaßt, welches in dem Fluidvorratsraum zur Filterung des Hydraulikfluids angeordnet ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem der wenigstens eine Fluiddruckakkumulator in einem abgeschlossenen Akkumulatoraufnahmeraum angebracht ist, welcher in dem umschließenden Gehäuse ausgebildet ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, welcher ferner eine Wechselventileinrichtung umfaßt, mittels der operativ eine fluidleitende Verbindung mit dem wenigstens einen Hydraulikakkumulator in dem Fluidvorratsraum herstellbar ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 15, bei dem die Wechselventileinrichtung wenigstens ein hydraulisches Steuerventil umfaßt, welches selektiv mittels eines Elektromagneten betätigbar ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 15 oder 16, bei dem die Wechselventileinrichtung an dem Gehäuse des hydraulischen Betriebsmoduls angebracht ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 17, welcher ferner wenigstens einen Sensor umfaßt, welcher wenigstens einen Betriebsparameter des Hydraulikfluidsystems überwacht, und eine elektronische Steuereinheit umfaßt, welche vorgesehen ist, um selektiv den Elektromotor basierend auf einem Signal von dem wenigstens einen Sensor zu steuern.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 18, bei dem der wenigstens eine Sensor ein Fluidvorratsraumtemperatursensor ist, welcher die Temperatur des Fluids in dem Fluidvorratsraum umfaßt.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 18 oder 19, bei dem der wenigstens eine Sensor ein Fluidvorratsraumpegelsensor ist, welcher den Hydraulikfluidpegel in dem Fluidvorratsraum erfasst.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der Ansprüche 8 bis 20, welcher ferner wenigstens einen Sensor umfaßt, welcher wenigstens einen Betriebsparameter des hydraulischen Fluidsystems erfasst, und eine elektronische Steuereinheit umfaßt, welche selektiv die Jalousie-betätigungseinrichtung basierend auf einem Signal von dem wenigstens einen Sensor steuert.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der Ansprüche 16 bis 21, welcher wenigstens einen Akkumulatordrucksensor umfaßt, welcher einen hydraulischen Fluiddruck in dem wenigstens einen Hydraulikfluiddruckakkumulator erfaßt, und eine elektronische Steuereinheit umfaßt, welche selektiv den Elektromagneten des wenigstens einen Hydrauliksteuerventils basierend auf einem Signal von dem wenigstens einen Akkumulatordrucksensor steuert.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der hydraulische Betriebsmodul eines hydraulischen, regenerativen Antriebssystems eines Kraftfahrzeugs eingesetzt wird.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 23, bei dem der hydraulische Betriebsmodul an einem Rahmenteil des Kraftfahrzeugs angebracht ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 23, bei dem der hydraulische Betriebsmodul in einem Raum angeordnet ist, welcher zwischen einer Ladepritsche und einer Fahrerkabine des Kraftfahrzeugs angeordnet ist.
Hydraulischer Betriebsmodul nach einem der Ansprüche 23 bis 25, welcher ferner ein Ansaugluft-Reinigungselement für die Ansaugluft der Brennkraftmaschine umfaßt, welches verhindert, dass mit der Luft mitgeführte Partikel in eine Brennkammer der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs eintritt.
Hydraulischer Betriebsmodul nach Anspruch 26, bei dem das Luftreinigungselement in einem Luftreinigungsgehäuse angeordnet ist, welches in dem umschließenden Gehäuse ausgebildet ist.