DE2805049A1

DE2805049A1 - Kraftfahrzeug-antriebssystem

Info

Publication number: DE2805049A1
Application number: DE19782805049
Authority: DE
Inventors: Vincent E Carman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-02-07
Filing date: 1978-02-07
Publication date: 1978-08-10
Also published as: ZA78748B; AU513553B2; CA1080128A; JPS6235928B2; GB1595736A; BR7800725A; AU3305578A; JPS53124830A

Description

FLEUCHAUS & WEHSER

Patentanwälte

280^049

Unser Zeich*.· C V'1 Ρ—Ί 744

Vincent Earl Carman

9512 3.U. 47th Ave Portland, Oregon, U3A

CVIP-I744

Kraftfahrzeug-Antrieb s system

Die Erfindung "betrifft ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem .uit einem Speicher für eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit, welcher mit einer mit eiaer Verbrennungsmaschine verbundenen Hydraulikpumpe in Verbindung steht, sowie mit einem Hydraulikmotor und einem Reservoir für die Hydraulikflüssigkeit.

Bei Kraftfahrzeug-Antriebssystemen ist es bisher üblich, den Motor über eine Lichtmaschine von der Batterie aus zu starten. Es ist jedoch wünschenswert, auch die Möglichkeit zu.schaffen, daß der Motor aufgrund des in einem Speicher für Hydraulikflüssigkeit vorhandenen Drucks gestartet und kontinuierlich betrieben werden kann, wobei sich nur geringfügige Drehzahländerungen im Fahrbetrieb mit unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten bzw. beim Vorwärts- und Rückwärtsfahrbetrieb ergeben. Dementsprechend soll ein Kraftfahrzeug-Antriebssystem geschaffen werden, das gegenüber dem bisher Bekannten eine wesentliche Verbesserung darstellt, womit vor allen Dingen auch die Umwelt-

Fs/mü belastung

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belastung durch unnötige Absrase verringert

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß erste Leitungen die Hydraulikpumpe und den Speicher πιχτ; dem Hydraulikmotor verbinden, daß zweite Leitungen das Reservoir mit der Hydraulikpumpe und dein .Speicher verbinden, daß erste selektiv betätigbare Steuereinrichtungen vorhanden sind, die im betätigten Zustand den Fluß der Hydraulikflüssigkeit durch die ersten und zweiten Leitungen zulassen, und daß zweite selektiv betätigbare Steuereinrichtungen vorhanden sind, mit welchen der Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Speicher und der Hydraulikpumpe zum Hydraulikmotor unterdrückbar ist, und mit welchen der Speicher eingangsseitig an die Hydraulikpumpe sowie die Plydraulikpumpe ausgangsseitig an das Reservoir anschließbar ist.

I/eitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von v/eiteren Ansprüchen.

Bei einem Sraftfahrzeug-Äntriebssysten gemäß der Erfindung ist eine Varbrennungsmaschine mit einer Hydraulikpumpe πιχτ; einem feststehenden Hubraum verbunden, wobei die Eingangsseite im normalen Betrieb mit dem Reservoir für die Hydraulikflüssigkeit und die Ausgangsseite mit dem Speicher· für die Hydraulikflüssigkeit verbunden ist. Zum Starten der Verbrennungsmaschine werden durch selektiv betätigbare Steuereinrichtungen diese Anschlüsse umgedreht, so daß die Ilydraulikpumpe vom Speicher aus mit Hydraulikflüssigkeit beaufschlagt wird, die zum Reservoir abfließt und dadurch die Hydraulikpumpe zum Starten des Motors antreibt. Ein ferner zu dem Kraftfahrzeug-Antriebssystem gehöriger Hydraulikmotor steht axt den Antriebsrädern in Verbindung und wird eingangsseitig über ein Vantil für die Vorwärtsfahrt an den Speicher und die Hj'draulikpumpe und ausgangsseitig über ein Bremsventil an das Reservoir angeschlossen. Dieser Hydraulikmotor ist ferner mit seinem Ausgang auch an die Ilydraulik

pumpe

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pumpe und den Speicher über ein Rückwärtsfahrventil angeschlossen und steht über ein Leerlaufventil mit dem Reservoir in Verbindung.

Der Hydraulikmotor kann durch die selektiv hetätigbaren Steuereinrichtungen auch im Leerlaufbetrieb als zusätzliche Hydraulikpumpe eingesetzt werden, um in Verbindung mit der an die Tsrcrennun-?s.:.aachiae angeschlossenen "lydraulikpurspe über diese die Verbrennungssaschine zu starten.

Die Vorteile

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Wio Vorteile und Merkmale ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein sehen atisches Schaltbild für ein Kfz-Antriebssystem

gemäß der Erfindung mit einer Antriebspumpe, die als Startmotor und Antriebsmotor in der Leerlaufstellung Verwendung findet;

Fig. 2 das schematische Schaltbild eines automatischen Kfz-

Antriebssystems gemäß Fig. 1 im Vorwärtsgang und mit einer als Pumpe geschalteten .Antriebspumpe;

Fig. 3 das schematische Schaltbild eines automatischen Kfz-

Antriebssystems nach Fig. 1 im Rückwärtsgang und einer als Antriebspumpe geschalteten Pumpe;

Fig. 4 das schematische Schaltbild eines Kfz-Antriebssystems

gemäß Fig. 1 in Bremsposition mit einer als Antriebs pumpe geschalteten Pumpe.

Das automatische Kfz-Antriebssystem gemäß einer bevorzugten Ausführungs form der Erfindung umfaßt als Hauptantriebsaggregat eine Verbrennungsmaschine 10, deren Geschwindigkeit derart eingestellt ist, daß sie mit optimalem Wirkungsgrad arbeitet. Diese Einstellung entspricht etwa der halben maximalen Xenndrehzahl. Wenn das Fahrzeug die halbe maximale Fahrgeschwindigkeit erreicht oder eine zusätzliche rasche Beschleunigung notwendig ist, arbeitet die Verbrennungsmaschine 10 mit einer höheren Drehzahl. Diese Drehzahl wird durch die Stellung des nicht dargestellten Fußgashebels bestimmt. Die Verbrennungsmas chine ist über eine Welle mechanisch mit einer Hydraulikpumpe 14 verbunden, die ebenfalls als

Hydraulik-

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Hydraulikmotor arbeiten kann. Der Verbrennungsmaschine ist eine Zündschaltung 16 zugeordnet, welche arbeitet, wenn der Zündschalter 18 und das Kontaktpaar 20 eines Druckschalters 22 geschlossen sind und die Zündschaltung damit an die Batterie 24 angeschlossen ist. Das Kontaktpaar des Druckschalters 22 liegt in Serie zu einem Ruhekontakt 28, der beim Erreichen einer minimalen Betriebsdrehzahl bzw. Betriebsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Geschwindigkeitsfühler 30 öffnet, der von der Verbrennungsmas chine betätigt wird.

Die Hydraulikpumpe 14 dient auch als Hydraulikmotor, um die Verbrennungsmaschine 10 zum Start anzutreiben. Um die Verbrennungsmaschine zu starten, werden der Zündschalter 18 und zwei weitere Schalter 82 und 120 vom Fahrer geschlossen, wobei das Antriebssystem sich im Leerlauf gemäß Fig. 1 befindet. Der Ruhekontakt 28 ist geschlossen, da die Verbrennungsmaschine nicht läuft, so daß über die erregten Spulen 34 und 35 die Ventile 36 und 37 geöffnet werden. Es wird davon ausgegangen, daß der Druck der Hydraulikflüssigkeit 38 im Speicher 40 kleiner als der gewünschte minimale Betriebs-

2
druck von z. B. etwa 120 k/cm (1700 pounds per square inch. ) ist. Der Druckschalter 22 ist derart eingestellt, daß er erregt wird, wenn immer

2 der Druck unter ein bestimmtes Niveau von z.B. 140 k/cm (2000 PSI) fällt. In diesem Fall schließt das Kontaktpaar 26, so daß ein Strom über die Ruhekontakte 28 fließt und die Ventile 36 bzw. 37 infolge der Erregung der Spulen 34 und 35 öffnet. Die Hydraulikflüssigkeit fließt vom Speicher 40 über die Leitungen 42, 44, 46, 48, 50, das Ventil 36 und die Leitungen 52, 54 zum Eingang 56 der Pumpe 14 sowie von dort aus über die Pumpe 14, welche als Motor angetrieben wird, zum Ausgang 58 der Pumpe und die Leitungen 60, 62 sowie ferner das Ventil 37 und die Leitungen 64, 66, 68, 70 zurück zum Reservoir 72. Damit wird die Pumpe als Motor betrieben und die Verbrennungsmaschine gestartet. Sobald die Verbrennungsmaschine läuft und eine bestimmte untere Betriebsgeschwindigkeit bzw. Betriebsdrehzahl erreicht hat, öffnet der Geschwindigkeitsfühler den Ruhekontakt 28. Mit der Öffnung dieses Kontaktes 28 fällt die Erregung von den Spulen 34 und 35

ab,

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Seile^-^*· J^ Q Unser ZeicheqQ V1P-1744

ab, so daß die Ventile 36 und 37 geschlossen werden. Die Hydraulikpumpe 14 arbeitet nunmehr als Pumpe, um die Hydraulikflüssigkeit von der Leitung 54 über die Leitungen 60 und 74, ein Rückschlagventil 76 sowie die Leitung 78 zur Leitung 48 zu übertragen. Ein Hydraulikmotor IC)O, der als Antriebsmotor für das Kraftfahrzeug dient und ebenfalls als Pumpe arbeiten kann, dreht sich bzw. dreht sich nicht, je nachdem, ob sich das Fahrzeug bewegt oder nicht, wenn die Verbrennungsmaschine gestartet wird. Wenn man annimmt, daß sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt und sich ferner der Hydraulikmotor lÜO dreht sowie die Ventile 128 und 90 geöffnet sind, dann befindet sich der Motor in einer Leerlaufstellung, in welcher das Hydrauliköl vom Reservoir 72 über das Ventil 128 den Hydraulikmotor 100 sowie das Ventil 90 zurück zum Reservoir 72 fließt.

Um das Fahrzeug im Vorwärtsgang anzutreiben, schließt der Fahrer den Schalter 80, womit das System in die in Fig. 2 dargestellte Schaltposition gebracht wird, in der der Schalter 120 geöffnet wird. Durch das Schließen des Schalters 80 wird eine Spule 84 erregt, wogegen durch das Öffnen des Schalters 120 die Erregung von der Spule 124 abfällt. Damit öffnet sich das Ventil 88 und schließt sich das Ventil 128. Die Hydraulikflüssigkeit wird dann aus der Leitung 42 bzw. 46 über die Leitung 92, das Ventil sowie die Leitungen 94 und 96 zum Eingang 98 des Hydraulikmotors 100 gedrückt. Von hier aus fließt die Hydraulikflüssigkeit über den Ausgang 102 des Hydraulikmotors, die Leitungen 104 und 106, das Ventil 90 sowie die Leitung 108 zur Leitung 66, die zur Hydraulikpumpe über die Leitung 107 führt, wenn die Verbrennungsmaschine läuft. Wenn die Verbrennungsmaschine nicht in Betrieb ist bzw. steht, fließt das Hydrauliköl über die Leitung 66 zum Reservoir 72 sowie ein Rückschlagventil 109 und die Leitungen 111 und 54 ab. Der Motor wird mit der Antriebsachse 110 der Antriebsräder 112 verbunden und treibt somit das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung an.

Um das

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Um das Kraftfahrzeug im Rückwärtsgang zu betreiben, wird vom Fahrer der inFig. 3 schematisch dargestellte Schaltzustand eingestellt, indem ein entsprechender Schalter im Fahrerraum und der Fußgashebel betätigt werden. Die Schalter 80 und 82 sind in diesem Zustand offen, wogegen die Schalter 120 und 122 geschlossen sind, um die Spulen 124 und 126 zu erregen, damit die Ventile 128 und 130 öffnen. Die Hydraulikflüssigkeit wird von der Pumpe 14 zum Speicher 40 gepum.pt und fließt dann von der Leitung 46 über die Leitung 140 zum Ventil 130 und von diesem über die Leitungen 142 sowie 104 zum Hydraulikmotor 100, von wo aus die Hydraulikflüssigkeit über die Leitungen 96 und 174 über das Ventil und die Leitung 146 abfließt.

Um das Kraftfahrzeug-Antriebssystem in die Bremsposition zu bringen, wird vom Fahrer die Betätigung des Fußgaspedals unterbrochen, womit sich der Schaltzustand gemäß Fig. 4 einstellt. In diesem Zustand wird der Schalter 120 geschlossen und das Ventil 128 geöffnet. Der Motor arbeitet dann als Pumpe und pumpt die Hydraulikflüssigkeit 38 von der Leitung 146 über das Ventil 148, die Leitungen 144 und 96 sowie den Hydraulikmotor 100 und ferner die Leitungen 104 sowie 150 zum Rückschlagventil 152, von wo aus die Hydraulikflüssigkeit über die Leitungen 154 sowie 44 und 42 zum Speicher 40 abfließt.

Um die Verbrennungsinas chine 10 in einem Zustand zu starten, in welchem nicht genügend Druck für den Start der Verbrennungsmaschine im Speicher 40 vorhanden ist, schließt der Fahrer den Schalter 18, um die Ventile und 37 zu öffnen und den Schalter 120 zu schließen. In diesem Zustand wird das Kraftfahrzeug entweder geschoben oder kann frei einen Hang hinunterlaufen, wobei der Hydraulikmotor als Pumpe arbeitet und die Hydraulikflüssigkeit 38 über das Ventil 152 zum Speicher 40 sowie die Pumpe 14 pumpt, die dadurch als Motor angetrieben wird, um ihrerseits die Verbrennungsmaschine zu starten. Selbstverständlich könnte für diese

Bedingung

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Bedingung auch eine nicht dargestellte Handpumpe benutzt werden, um Hydraulikflüssigkeit vom Reservoir in den Speicher zu pumpen und den nötigen Druck aufzubauen.

An dem Speicher ist ein einstellbares Überdruckventil 160vorgesehen, das dafür sorgt, daß der Druck im Speicher z. B. einen maximalen Wert von

etwa 224 k/cm {3200 pounds per square inch) nicht übersteigt. Der Druckschalter 22 wird so eingestellt., daß er schließt und die Verbrennungsmas chine 10 startet, wenn immer der Druck weniger als ein bestimmter

2 vorgegebener Minimaldruck, z.B. etwa 119 kg/cm (1700 pounds per square inch) ist. Der Druckschalter 22 öffnet die Kontaktpaare 20 und 26, wenn die

2 obere Grenze eines gewünschten Betriebsbereiches, z. B. 196 kg/ cm (2800 pounds per square inch.) erreicht wird. Der Hydraulikmotor 100 wird dann vom Speicher 40 aus allein ohne die Verbrennungsmaschine 100 ange-

2 trieben, bis der Druck wieder auf den unteren Grenzwert, z. B. 119 kg/cm (1700 pounds per square inch),abfällt, bei welcher der Druckschalter dann die Kontaktpaare 20 und 26 schließt.

Um beim Starten die Pumpe als Startmotor zu benutzen, wird die Verbrennungsmaschine 10 sehr raschln Drehung versetzt, da der Startmotor in der Lage ist, dieselbe Leistung wie die Verbrennungsmaschine zu erbringen. Durch dieses rasche Starten der Verbrennungsmaschine wird die Verschmutzung durch Abgase, welche sich während häufiger Startstopzyklen einstellt, im wesentlichen eliminiert.

Patentans pr üche

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L e e r s e i t e

Claims

PATENTANWÄLTE

8 MÖNCHEN 71, ⁷· ^Febr· ¹⁹⁷⁸ Melchiorstraße 42

Vincent Earl Carman 9512 S.W. 47th Ave Portland, Oregon, USA

CVl P-1744

Patentansprüche

1./ Kraftfahrzeug-Antriebssystem mit einem Speicher für eine unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit, welcher mit einer mit einer Verbrennungsmaschine verbundenen Hydraulikpumpe in Verbindung steht, sowie mit einem Hydraulikmotor und einem Reservoir für die Hydraulikflüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß erste Leitungen die Hydraulikpumpe (14) und den Speicher (40) mit dem Hydraulikmotor (100) verbinden, daß zweite Leitungen das Reservoir (72) mit der Hydraulikpumpe (ί4) und dem Speicher (40)verbinden_J daß erste selektiv betätigbare Steuereinrichtungen vorhanden sind, die im betätigten Zustand den Fluß der Hydraulikflüssigkeit durch die ersten und zweiten Leitungen zulassen, und daß zweite selektiv betätigbare Steuereinrichtungen vorhanden sind, mit welchen der Fluß der Hydraulikflüssigkeit vom Speicher (40) und der Hydraulikpumpe (14) zum Hydraulikmotor (100) unterdrückbar ist, und mit welchen der Speicher (40) eingangs seitig an die Hydraulikpumpe (14) sowie die Hydraulikpumpe (14) ausgangsseitig an das Reservoir (72) anschließbar ist.

2. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten selektiv betätigbaren Steuereinrichtungen ein erstes elektromagnetisch betätigbares Ventil für die Unterbrechung des Flusses der Hydraulikflüssigkeit vom Speicher (40) und der Hydraulikpumpe (14) zum Hydraulikmotor (100) sowie ein zweites elektromagnetisch betätigbares Ventil zum Anschließen des Speichers an den Eingang der Hydraulikpumpe und ein drittes elektromagnetisch steuerbares Ventil um-

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fassen, um die Ausgangsseite der Hydraulikpuape an das Heservoir anzuschließen.

J. Kraftfahrzeug-Antriebssysteni nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß von der Verbrennungsniaschine aus übersteuerbare Einrichtungen vorhanden sind, um das zweite und dritte elektromagnetisch steuerbare Ventil auszuschalten, wenn die Verbrennungsmaschine gestartet isc.

4·. Sraftfahrzeug-Antriebssysteni nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet . daß abhängig bet^:i5igbare Schalter (22) vorhanden sind,die auf den Hydraulikdruck ira Speicher ansprechen und das Starter, der Verbrennungsmaschine verhindern, solange sich der Druck der Hydraulikflüssigkeit im Speicher unterhalb eines bestimmten vorgegebenen Niveaus befindet.

^.Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach Anspruch -^,dadurch gekennzeichnet , daß auf den Druckschalter ansprechende Einrichtungen vorhanden sind, die die Verbrennungsriaschine anhalten, wenn der Druck derilydraulikflüssigkeit ira Speicher einen bestimmten maximalen ^T..~ert übersteigt.

5.Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichne t, daß im Leerlauf die selektiv betätigbaren Steuereinrichtungen in der Art geschaltet sind, daß ein J?luß der Hydraulikflüssigkeit vom Speicher (40)zur Singangsseite der Hydraulikpumpe (14-) und über die Hydraulikpumpe ausgangsseiti.g zum Reservoir (72) erfolgt, x-;obei die Hydraulikpumpe als Motor arbeitet.

gy nach einen oder mehreren der

Ansprüche 1 bis 5? dadurch gekennzeichnet , daß für den '/orwrirtsgang die selektiv betHtigbaren Steuereinrichtungen derart geschaltet sind, daß ein Fluß der Hydraul!Jc-

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flüssigkeit von der Ausgangsseite der Hydraulikpumpe :14) zum Speicher und zur Eingangsseite des Hydraulikmotor 100 erfolgt, der ausgangsseitig mit de:a Reservoir (72) und dem Eingang der Hydraulikpumpe (14) verbunden ist.

3. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach eines oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß mit der Verbrennungsaaschine (10) eine Zündschaltung (15) verbunden ist, und daß der Druckschalter (22) in Abhängigkeit von dem Druck der Hydraulikflüssigkeit ia Speicher (40) die Zündschaltung an eine Batterie (24) anschließt, und daß der Druckschalter (22) die Zündschaltung (16) von der Batterie abtrennt, wenn der Druck derliydraulikflüssigkeit im Speicher (40) unter einen vorgegebenen Niveauwert absinkt.

9. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die zweiten selektiv betätigbaren Steuereinrichtungen ein Hückflußventil (76) auf v/eisen, über welches die Hydraulikpuope (14) ausgangsseitig mit dem Speicher (40) verbunden ist, und daß ferner eine elaste Boipaßleitung über ein Ventil die Ausgangsseite der Hydraulikpumpe mit dem Reservoir verbindet, wogegen eine zweite Beipaßleitung mit einem Ventil den Speicher mit der Eingangsseite der Hydraulikpumpe verbindet.

10.Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch geke-nnzeichnet , daß die elektromagnetisch steuerbaren Ventile mit ihrer Spule an' die Batterie (24) über Schaltkontakte angeschlossen sind, zu welchen ein zweiter Schalter (28) in Serie liegt, und daß Einrichtungen (30) vorhanden sind, um den zweiten Schalter (28) in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Drehzahl der Verbrennungsmaschine zu öffnen und zu schließen.

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Patentanwälte 5 ft Π R Π A Q

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11. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventil für den Vorwärtsbetrieb selektiv den Speicher für die Hydraulikflüssigkeit mit dem Eingang des Hydraulikmotor verbindet, daß ein Ventil für den Leerlaufbetrieb selektiv den Ausgang des Hydraulikmotors mit dem Reservoir verbindet, daß ein Ventil für den Bremsbetrieb selekciv den Eingang des Motors iait dem Reservoir verbindet, und daß ein Ventil für den Rückwärtsfahrbetrieb selektiv den Ausgang des Hydraulikmotors mit dem Speicher verbindet.

12. Kraftfahrzeug-Antriebssystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß parallel zu dem Ventil für den Rückwärtsfahrbetrieb ein Rückschlagventil (1^2) angeordnet ist, das den Ausgang des Hydraulikmotors mit dem Speicher verbindet.

13. Kraftfahraeug-Antriebssystem, nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß die der Hydraulikpumpe zugeordneten Beipaßleitungen und Ventile den Anschluß des Speichers für die Hydraulikflüssigkeit an die Hydraulikpumpe derart gestatten, daß die Hydraulikpumpe als Hotor zum Starten der Vex'brennungsaaschine verwendbar ist.

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