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Antriebssystem mit einer Primär-Energiequelle und einem Getriebe.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem mit einer Primär-Energiequelle,
yorzugsweise einer Brennkraftmaschine, und einem vorzugsweise mehrgliedrigem Getriebe.
Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Antriebssystem für Fahrzeuge, besonders
für Fahrzeuge mit Antrieb durch eine Viertaktbrennkraftmaschine.
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Es ist bekannt, daß manche Primär-Energiequellen, insbesondere Viertaktkolbenbrennkraftmaschinen,
einerseits zum Antreiben ein Drehmoment in einem bestimmten Drehzahlbereich abgeben
können, andererseits ein "Schleppmoment" aufnehmen, wenn von außen her die Welle
auf höhere Drehzahl getrieben wird als der Einstellung des Energiereglers der Brennkraftmaschine
entspricht. Es ist auch bekannt, dieses Schleppmoment zum Bremsen in Antriebs-
systemen
auszunutzen, insbesondere zum Bremsen von Fahrzeugen auszunutzen. Es ist auch bekannt,
insbesondere bei stufenlos einstellbaren,zwangläufig übertrageAen Getrieben, insbesondere
hydrostatischen Getrieben,diese Bremswirkung planmäßig auszunutzen, in dem das Getriebe
auf eine Abtriebsdrehzahl eingestellt wird, die kleiner ist als die der tatsächlich.vorhandenen
Fahrgeschwindigkeit entsprechende. Dann wird infolge der vorhandenen Fahrgeschwindigkeit
die Brennkraftmaschine auf eine solche Drehzahl getrieben, daß sie ein Schleppmoment
aufnimmt. Es ist auch bereits bekannt, bei einem solchen Antriebssystem einen abhängig
von der Drehzahl ausgelösten Eingriff in das Antriebssystem vorzusehen (DE-PS 12
86 863). Bei der bekannten Einrichtung ist der Eingriff dadurch gegeben, daß bei
überschreiten einer vorgegebenen Drehzahl die Pumpe des hydrostatischen Getriebes
in kurzer Zeit in die Nullförderlage geschwenkt wird. Dadurch kann von dem im Bremszustand
als Pumpe wirkenden Motor des hydrostatischen Getriebes geförderte Flüssigkeit nicht
mehr von der Pumpe aufgenommen werden und muß über ein Uberdruckventil abgelassen
werden, wobei am Hydromotor ein dem am Druckbegrenzungsventil eingestellten Druck
und ggfs. bei einem einstellbaren Motor der Motoreinstellung entsprechendes Bremsmoment
erzeugt wird. Dabei besteht die Gefahr, daß der als Pumpe wirkende Motor des Getriebes
nicht mehr genug Flüssigkeit nachsaugen kann und dadurch nach einiger Zeit die Bremswirkung
beendet wird, sofern nicht ein Nachsaugeventil vorgesehen ist, durch
das
der Motor ansaugen kann, oder eine von der Motorwelle aus angetriebene Speisepumpe
vorgesehen ist, die einen hinreichenden Strom in die Leitung nachspeist, aus der
der Motor ansaugt.
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Bei diesem System wird bei Eingreifen der Sicherheitseinrichtung somit
die Energieflußverbindung zwischen Abtriebswelle, beispielsweise Fahrzeugrädern,
und Primär-Energiequelle, beispielsweise Brennkraftmaschine, unterbrochen.
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Bei Jedem aus mehreren Teilenbestehenden Antriebssystem besteht die
Gefahr, daß ein Teil bricht. Bei Normalbetrieb ist dabei durch den Bruch nur die
Möglichkeit genommen, weiterhin anzutreiben. Beispielsweise bei einem Fahrzeugantrieb
ist nur die Möglichkeit genommen, das Fahrzeug weiter anzutreiben.
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Außer in Ausnahmefällen bedeutet das keine große Gefahr. Anders ist
es im Bremszustand. Wenn das System,beispielsweise das Fahrzeug, dadurch gebremst
werden soll, daß die Primär-Energiequelle eine Bremsleistung aufnimmt, und ein Teil
des Systems bricht, ist es dadurch nicht mehr möglich, die vorgesehene Bremsleistung
aufzunehmen. Wenn beispielsweise bei einem Fahrzeug mit Antrieb durch eine Kolbenbrennkraftmaschine
und ein hydrostatisches Getriebe die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine an der Verbindung
zum hydrostatischen Getriebe bricht, kann nicht mehr über das hydrostatische Getriebe
gebremst werden und kann dadurch eine Gefahrensituation entstehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch eine Sicherheitseinrichtung
eine Sicherheitsfunktion zu schaffen, durch die auch bei Bruch eines beliebigen
Gliedes des Antriebssystemes immer noch möglich ist, über das Antriebssystem zu
bremsen.
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Zu diesem Zweck ist vorgesehen, daß eine selbsttätige, drehzahlabhängige
Bremse am Antriebssystem bzw. am Getriebe vorgesehen ist.
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In diesem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß bei Windenantrieben
zur Regelung der Senkgeschwindigkeit drehzahlabhängige "Zentrifugalbremsen" bekannt
sind (Buch: Die Hebezeuge" von Hugo Bethmann, Friedr. Vieweg & Sohn, Braunschweig,
8. Auflage, Dezember 1929, Seite 135.) Die bekannten Anwendungen dienen aber nur
zum Regeln einer Senkgeschwindigkeit im normalen Betrieb.
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Das ist somit etwas anderes wie die Anwendung gemäß der Erfindung,
bei der nur dann die Bremse. eingreifen soll, wenn die Primär-Energiequelle nicht
mehioder zumindest nicht mehr im erforderlichen Maße die vorgesehene Bremsleistung
aufnehmen kann, insbesondere weil der Energieflußweg vom Abtrieb bis zur Primär-Energiequelle
unterbrochen ist.
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Die Bremse gemäß der Erfindung kann eine bekannte drehzahlabhängig
wirkende Bremse sein, die bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl dafür sorgt, daß
mit einem engen Toleranzbereich diese
Drehzahl eingehalten wird,
das heißt die -bewirkt, daß bei einem geringen Steigen der Drehzahl das Drehmoment
erheblich ansteigt.
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Eine solche Fliehkraftbremse ist also eine besondere Anwendung der
bekannten Fliehkraftkupplungen, wobei hier nur ein Teil der Kupplung festgehalten
wird. Eine solche Bremse hat also die gleiche Wirkung wie eine im Schleppbetrieb
gefahrene Kolbenbrennkraftmaschine, nämlich daß mit zunehmender Drehzahl das Moment
wächst und dadurch annähernd eine bestimmte Drehzahl eingehalten wird. Durch zusätzliche
Anwendung einer solchen Bremse kann verhindert werden, daß die Brennkraftmaschine
überlastet und auf unzulässig hohe Drehzahlen geschleppt wird. Diese Gefahr besteht
insbesondere bei modernen Antriebssystemen, bei denen der Motorhubraum im Vergleich
zu der Fahrzeugmasse immer kleiner wird und bei denen infolge Verringerung der mechanischen
Reibung in dem System und ggfs. auch durch Ventilüberschneidungs zeiten oder dergleichen
die Schleppleistung im Vergleich zu der alter Brennkraftmaschinentypen kleiner wird.
Die Bremse gemäß der Erfindung kann aber auch mit einem drehzahlabhängigen Auslöseorgan
verbunden und mit einem Energiespeicher versehen sein, derart,.daß bei Auslösen
durch das Auslöseorgan der Energiespeicher auf die Bremse einwirkt, In diesem Falle
kann die Bremse entweder so bemessen sein, daß die gleiche Wirkung eintritt wie
eben beschrieben, oder auch so bemessen sein, daß ein größeres Bremsmoment erzeugt
wird, als die Primär-Energiequelle aufnehmen könnte, beispielsweise derart, daß
das Brems-
moment und die Bremsleistung derart bemessen werden,
daß bei einem Fahrzeugantrieb das Fahrzeug bis zum Stillstand gebremst werden kann.
Das entspräche der Auslösung der Druckluftbremsen, die bei Eisenbahnen verwendet
werden, wobei bei dem Eisenbahnsyl die Bremsen unmittelbar auf die Fahrzeugräder
wirken, also nicht mehr in das Antriebssystem eingreifen, und willkürlich gesteuert
werden. Das aber ist der wesentliche Unterschied zum Gegenstand der vorliegenden
Erfindung. Auch bei der Erfindung kann es zweckmäßig sein, die Bremse möglichst
nahe am Abtrieb anzuordnen, damit die Bremse auf den Antrieb immer noch wirkt unabhängig
davon, welches Glied des Antriebssystemes bricht. Es kann aber auch vorgesehen sein,
die Bremse unmittelbar an der Welle der Primär-Enrgiequelle anzuordnen, um durch
die Bremse unmittelbar diese zu ersetzen. Dann ist das Getriebe zwischen Abtrieb
und Bremse angeordnet und kann entsprechend zum Verändern der Drehzahl und des Momentes
benutzt werden. Die Bremse kann aber auch an Jeder anderen als zweckmäßig erscheinenden
Stelle des Antriebssystemes angeordnet sein.
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Bei einer Bremse, die mit einer Auslöseeinrichtung versehen ist, kann
in einer zweckmäßigen Weiterausgestaltung vorgesehen sein, daß zusätzlich ein Fühlorgan
vorgesehen ist, durch das die Richtung des Drehmomentes festgestellt wird, und kann
weiterhin eine Und-Schaltung derart vorgesehen sein, daß die Bremse nur dann ausgelöst
wird, wenn das Drehmoment in einer bestimmten Richtung wirkt und gleichzeitig eine
vorbestimmte Drehzahl überschritten
wird. Die bestimmte Richtung
für das Drehmoment ist dabei die Richtung, die im Bremsbetrieb auftritt, das heißt
wenn Energie von der Abtriebswelle zur immer in einem Drehsinn umlaufenden Welle
der Primär-Energiequelle fließt. Diese DrehmomentfUhleinrichtung kann zum Beispiel
gebildet sein aus einem mit der Welle rotierenden Glied, beispielsweise einem Zahnrad,
das mit einem gewissen Drehspiel, das heißt mit einer relativen Verdrehbarkeit um
einige Winkelgrade, gelagert ist und ggfs. federnd gestützt ist, wobei bei Auftreten
eines Drehmomentes in der vorbestimmten Richtung gegen die Feder das Spiel überwunden
wird und dadurch di Auslösung erfolgt. Ist eine solche Abhängigkeit von der Richtung
des Drehmomentes nicht gegeben, kann die Auslösung immer dann erfolgen, wenn eine
bestimmte vorgegebene Drehzahl überschritten wird, die zumindest etwas über der
höchsten im Betrieb zulässigen Drehzahl liegen muß, weil die Bremse nicht ausgelöst
werden darf, wenn die höchste im Betrieb noch zulässige Drehzahl erreicht wird sondern
erst ausgelöst werden darf, wenn diese überschritten wird Ist Jedoch zusätzlich
die Abhängigkeit von der Richtung des Drehmomentes gegeben, kann die Auslösedrehzahl
niedriger angesetzt werden und damit erzielt werden, daß auch im Bremsbetrieb auch
bei Bruch eines Gliedes des Antriebssystemes die höchstzulässige Drehzahl nicht
erreicht oder überschritten wird, so daß hier kein zusätzlicher Spielraum für die
höchste im Betrieb zulässige Drehzahl und die höchste für irgend einen Teil des
Systemes überhaupt zulässige Drehzahl eingeplant zu werden braucht.
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In der Zeichnung ist das Schaltschema zu einem Ausrührungsbeispiel
dargestellt.
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Die Primär-Energiequelle 1 treibt über einen Energieflußweg 2 die
Pumpe des hydrostatischen Getriebes 3. Der Energieflußweg 2 kann eine durchgehende
Welle oder eine Welle mit einer beliebigen, beispielsweise elastischen Kupplung
oder ein Zahnradtrieb oder ein Zugorgangetriebe, beispielsweise ein Kettentrieb,
sein.
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Die Pumpe 3 ist über die beiden Leitungen 4 und 5 in geschlossenem
Kreislauf mit dem Hydromotor 6 verbunden, dessen Abtriebswelle über einen weiteren
mechanischen Energieflußweg 7 mit dem Differentialgetriebe 8 verbunden ist, von
dem aus zwei weitere mechanische Energieflußwege 9,normalerweise Abtriebswellen,
zu den in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Rädern des Fahrzeuges führen.Bezüglich
der Gestaltung des mechanischen Energieflußweges 7 gilt das gleiche wie bereits
zu dem mechanischen Energieflußweg 2 ausgesagt. Am mechanischen Energieflußweg 2
ist eine Bremse 10 angeordnet, die mit einem drehzahlabhängigen Steuerorgan 11 versehen
ist. Kommt es zu einem Bruch des Energieflußweges 2 zwischen Primär-Energiequelle
1 und Bremse 10 und werden die Energieflußwege 9 vom Abtrieb, beispielsweise von
den Fahrzeugrädern her angetrieben, so wird der Energieflußweg 2 zwischen Pumpe
3 und Bremse 10 eine Drehzahl erreichen, die oberhalb der vorbestimmten Grenzdrehzahl
liegt, auf die das steuernde Organ 11 eingestellt ist, so daß durch dieses die Bremse
10
ausgelöst bzw. betätigt wird, so daß trotz des Bruches des Energieflußweges
2 zwischen Bremse 10 und Primär-Energiequelle 1 ein Bremsen möglich ist.
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In anderer Ausgestaltungsform kann die Bremse 10 auch am Energieflußweg
7 oder an beiden Energieflußwegen 9 vorgesehen sein.
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