DE3235825A1

DE3235825A1 - Fahrzeug mit mindestens einem arbeitsvorgang waehrend mindestens einer haltezeit, insbesondere vieler haltezeiten

Info

Publication number: DE3235825A1
Application number: DE19823235825
Authority: DE
Inventors: Christian Dipl.-Ing. 8038 Gröbenzell Anderson; Faust Dipl.-Ing. 8000 München Hagin
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1984-03-29
Also published as: DE3235825C2

Description

Fahrzeug mit mindestens einem Arbeitsvorgang während min-
destens einer Hal tezei t, insbesondere vieler Haltezeiten Die Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Dieses Fahrzeug wird also insbesondere in einem stark intionären Fahrzyklus betrieben und verrichtet während der Haltezeiten oder -phasen Arbeitsvorgänge. Während einer, nicht unbedingt jeder, Haltezeit wird mindestens ein Arbeitsvorgang verrichtet. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Müllsammelfahrzeug, kann aber auch z.B. ein Gabelstapler sein. Der genannte Kennungswandler kann oft gestuft oder ungestuft sein. Bei einer bestimmten, später aufgefUhrten Ausbildung der Erfindung muß er stufenlos sein. ,flit der genannten Hydroeinrichtung ist eine hydraulische Einrichtung gemeint. Auch im folgenden ist eine hydraulische Einrichtung im allgemeinen kurz als Hydroeinrichtung bezeichnet.
Es ist ein Müllsammelfahrzeug der anfangs genannten Art bekannt. Dabei handelt es sich um den N\Ullwagen "KUKA-ROTO-PREIS Typ 205" gesäß dem in der Bundesrepublik Deutschland unter "EF. 180.1.30. d. SDA" gedruckten KUKA-Prospekt.
Die dortige Hydroeinrichtung ist eine hydrostatische Einrichtung, über die ein Drehbehäl ter für den Müll 1angetrieben wird.
Desweiteren ist durch die DE-OS 29 02 893 für einen Stadtlinienomnibus ein Antriebssystem bekannt, bei dem Bremsenergie dieses Omnibusses zurückgewonnen und in einem Druckflüssigkeitsspeicher zwischengespeichert wird und zum Omnibus-Anfahren bzw. -Beschleunigen der Energieinhalt dieses Energiespeichers verwendet oder mitverwendet wird.
Nachteilig ist beim anfangs genannten Fahrzeug, also auch beim genannten Müllwagen, daß die Antriebsmaschine leistungsntäßig auf den Fahrantrieb des Fahrzeugs ausgelegt ist, die Leistungsanforderung des Nebenantriebsstrangs jedoch wesentlich geringer ist, so daß sich ein sehr ungünstiger Betriebspunkt im Kennfeld der Antriebsmaschine ergibt.
Darüber hinaus ist die gesamte Bremsanlage bei diesen in einem stark instationären Fahrzyklus betriebenen Fahrzeugen, also im wesentlichen bei allen bisher genannten Fahrzeugen, einer außerordentlich hohen Belastung ausgesetzt, so daß sich ein entsprechend hoher Verschleiß der Bremsanlage ergibt. Auch werden durch die extreme Schalthäufigkeit, besonders in den unteren Gängen, im instationären Fahrzyklus die Schalt- und Obertragungselemente des Kennunqswandlers zusätzlich stark beansprucht. Ferner ist bei all diesen Fahrzeugen eine Gefährdung der '<lenschen in oder in und an dem Fahrzeug dadurch gegeben, daß durch die volle Ausnutzung der Antriebsleistung beim Schalten hohe Schaltrucke auftreten. Dies gilt insbesondere für Bedienungspersonal von lüllsamnlelfahrzeugen, und zwar wenn es im Sanllnelbetrieb auf dem Fahrzeug an der Riickfront desselben steht.
Ferner steht beim genannten bekannten Omnibus das hydraulische Druckniveau, das dem Energieinhalt des genannten Speichers entspricht, in funktioneller Abhängigkeit vom weg- und zeitabhängigen Fahrzyklus. FUr ein Fahrzeug jedoch, das im Stillstand einen Arbeitsvorgang zu verrichten hat und bei dem diese Arbeit über eine Hydroeinrichtung geschieht, ist das erforderliche Druckniveau eine Funktion der augenblicklich benötigten Leistung bzw. auch des Beladungszustands. Die sich ergebenden Druckverläufe sind häufig gegenläufig.
Aufgabe der Erfindung ist es, beim anfangs genannten Fahrzeug, mit mindestens einem Arbeitsvorgang während mindestens einer Haltezeit, insbesondere vieler Haltezeiten, BrPsenergie rückzugewinnen und wieder zu verwenden, wobei genannte Nachteile vermindert oder behoben werden sollen.
Diese,Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Somit kann während der Bremsung die kinetische Energie des Fahrzeugs in Energie, die für die Speicherungsein richtung aufnehmbar ist, umgewandelt und in dieser Einrichtung gespeichert werden und während der Haltezeit mindestens ein Teil der gespeicherten Energie - gegebenenfalls unter zwischenzeitlicher ti twi rkung der vorzugsweise in einem besonders günstigen Bereich betriebenen Antriebsmaschine - für den Antrieb der mindestens einen Arbeits-2i nrichtung verwendet erden. Der andere Teil oder der Rest der gespeicherten Energie kann zur .4iederbeschleuni und des Fahrzeugs verwendet werden. Gegebenenfalls kann die Antriebsmaschine zuni Laden oder Nachladen der Speicilerun;seinrichtung mit herangezogen werden, insbesondere whrend des Betriebs der Antriebseinrichtung(en). Durch die Erfindung wird nicht nur eine Schonung der herkömmlichen, mechanischen Bremsanlage sowie eine Betriebsmittel einsparung für die Antriebsmaschine erreicht, sondern auch die Lärm- und Abgaserzeugung, besonders während der Haltezeit bzw. -zeiten, vermindert. Ferner können mehr oder weniger aneinander angepaßte genannte Druckl äufe erzielt werden.
Ausbildungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstands bzw. der Erfindung sind in den llnteransprüchen angegeben.
So wird also vorzugsweise gemäß dem Anspruch 2 aus- oder weitergebildet, wobei die dort genannte(n) Einrichtung bzw.
Einrichtungen die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 6 oder 7 sind. Die Regelungseinrichtung gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 3 bzw. die betreffende Regelung führt zu einem relativ günstigen Betriebspunkt im Kennfeld der Antriebsmaschine. Insbesondere wird die Erfindung in der Art aus- bzw. weitergebildet, wie es im Kennzeichen des Anspruchs 4 angegeben ist. Diese Bauart weist besonders das Kennzeichen des Anspruchs 5 auf. Vorteilhaft ist die Aus- bzw. eiterbildung gemäß dem Anspruch 8 oder den Ansprüchen 8 und 9. Dadurch kann unter anderem erreicht werden, daß die Schalt- und Obertragungselemente des Kennungswandlers weniger beansprucht werden und die Schaltrucke verkleinert oder praktisch beseitigt werden.
Vorzugsweise wird auch gemäß dem Anspruch 10 oder 11 vorgegangen, insbesondere im Zusammenhang mit dem Anspruch 3 oder den Ansprtichen 8 und 9.
Eine genannte Hydro einrichtung ist insbesondere eine hydrostatische Einrichtung. Eine genannte Hydroeinrichtung kann eine Einheit sein und als Hydroeinheit bezeichnet werden.
Eine genannte Hydroeinrichtung kann auch eine Hydroeinheit und hydraulische Schalt- und Verbindungselemente aufweisen.
In der Zeichnung sind in Fig. 1 und 2 Ausführungsbeispiele des Gegenstands der Erfindung bzw. der erfindungsgemäßen Antriebsanlage schematisch dargestellt.
Ein Hauptantriebsstrang weist eine Antriebsmaschine 2, einen Kennungswandler 12 und eine Antriebsachse 14. auf, die wirkungsmäßig in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgen.
Ein Nebenantriebsstrang weist die Antriebsmaschine 2, einen wirkungsmäßig zwischen ihr und dem Kennungswandler 12 befindlichen Nebenabtrieb 3 vom Hauptantriebsstrang und eine Hydroeinrichtung 6 auf, die wirkungsmäßig in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgen, Von der Hydroeinrichtung 6 führt eine hydraulische Obertragung 19 zu Arbeitseinrichtungen 8. Es kann sich auch um eine einzige Arbeitseinrichtung 8 handlen. Ein regenerativer Antribsstrang, der wirkungsmäßig zwischen der Antriebsachse 14 und einem hydropneumatischen Speicher 10 vorgesehen ist, weist den Kennungswandler 12, den Nebenabtrieb 3, die Hydroeinrichtung 6 und eine weitere Hydroeinrichtung 7 auf, die wirkungsmäßig in dieser Reihenfolge oder umgekehrt aufeinanderfolgen. Die Hydroeinrichtung 7 und der Speicher 10 sind durch eine hydraulische Obertragung 21 miteinander verbunden. Ein Hilfsantriebsstrang, der wirkungsmäßig zwischen dem Speicher 10 und den Arbeitseinrichtungen 8 vorgesehen ist, weist die Hydroei nrichtung 7 und die Hydroeinrichtung 6 auf, die ztfirkunqsmäßig in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgen und zusammen als ein Hydraulik- oder Druckwandler ausgebildet sind. Ein Nachladeantriebsstrang, der wirkungsnäMig zwischen der An- triebsmaschine 2 und dem Speicher 10 vorgesehen ist, weist den Nebenabtrieb 3, die Hydroeinrichtung 6 und die Hydroeinrichtung 7 auf, die wirkungsmäßig in dieser Reihenfolge aufeinanderfolgen. Zwischen den beiden Hydroeinrichtungen 7 und 6 besteht eine mechanische Verbindung 9, die in Verbindung mit den Hydroeinrichtungen 7 und 6 den Hydraulik- oder Druckwandler darstellt. Wirkunc'-.smäßig zwischen dem Nebenabtrieb 3 und der Hydroeinrichtung 6 ist eine Kupplung 5 vorgesehen, die mit einem Freilauf 5 kombiniert ist.
Mit den genannten Antriebssträngen ergeben sich folgende bevorzugte Betriebsweisen: 1. Beschl-eunigen des Fahrzeugs aus dem Stillstand: Solange im Speicher 10 ausnutzbare Energie vorhanden ist, wird mit ihr das Fahrzeug über den regenerativen Antriebsstrang angetrieben. Wenn der Speicher leer ist, erfolgt der Fahrzeugantrieb über den Hauptantriebsstrang.
2. Abbremsen des Fahrzeugs: Beim Abbremsen des Fahrzeugs wird die kinetische Energie des Fahrzeugs in den Speicher 10 übertragen. Zu diesem Zweck wird der regenerative Antriebsstrang benutzt und die Hydroeinrichtung 7 als Pumpe geschaltet.
3. Stillstand des Fahrzeugs mit Arbeitsvorgängen: a) Der Speicher 10 versorgt über den Hydraulik- oder Druckwandler 7,6,9 bzw. den Hilfsantriebsstrang die Arbeitseinrichtunqen 8 ,nit Antriebsenergie bis zu einem für diese Betriebsweise kleinstmöglichen Energieinhalt des Speichers 10. b) Ist dieser Energieinhalt erreicht, werden von der Antriebsmaschine 2 über den Nebenantriebsstrang die Arbeitseinrichtungen 8 versorgt und wird von der Antriebsmaschine 2 gleichzeitig über den Nachl adeantri ebsstranq der Speicher 10 solange gefUllt, bis der größte Inhalt des Speichers 10 erreicht ist und die unter a) beschriebene Arbeitsweise wieder einsetzt.
Ein weiterer Antriebsstrang ergibt sich, indem, was gestrichelt dargestellt ist, zusätzlich bzw. in Aus- oder eiterbildung der Erfindung bzw. des bisher beschriebenen dargestellten Gegenstands auf der Abtriebsseite des Kennungswandlers 12, wirkungsmäßig zwischen diesen und der Antriebsachse 14, ein Transfergetriebe 11 vorgesehen ist, das über eine Kupplung 13 mit der Hydroeinrichtung 7 verbunden ist, die ihrerseits, wie schon angegeben, durch die Obertragung 21 mit dem Speicher 10 verbunden ist. Im allgemeinen ist dabei die mechanische Verbindung 9 vorhandeln, und sie ist dabei insbesondere auftrennbar oder unterbrechbar oder wahlweise auftrennbar oder unterbrechbar ausgebildet, vorzugsweise durch eine Kupplung 15 -gestrichelt dargestellt - wahlweise unterbrechbar ausgebildet. after ist zusätzlich noch, gestrichelt dargestellt, ein hydraulischer Steuerblock 16 zur Verzweigung der hydraulischen Leistungsfunktionen vorgesehen, der durch eine hydraulische Obertragung 22 mit der Hydroeinrichtung 7, durch eine hydraulische Obertragung 23 mit der Hydroeinrichtung 6, durch eine hydraulische Obertragung 24 mit dem Speicher 10 und durch eine hydraulische Obertragung 25 mit den Arbeitseinrichtungen 8 verbunden ist, wobei dann die hydraulischen Obertragungen 19 und 21 vorzugsweise entfallen - siehe auch Fig. 2.
Somit werden folgende, zusitzliche Betriebsarten sich, und zwar fijr das Beschleunigen und Fahren im zyklischen Betrieb, insbesondere in einem niedrigen Geschwindigkeitsbereich: Die im Speicher 10 vorhandene Energie treibt über die Hydroeinrichtung 7 und das Transfergetriebe 11 die Antriebsachse 14 an, solange im Speicher 10 nicht der genannte kleinstmögliche Energieinhalt erreicht ist. Wenn er in ihm erreicht ist, gibt die Antriebsmaschine 2 die für den Antrieb des Fahrzeugs erforderliche Leistung über den Nebenabtrieb 3, die Hydroeinrichtung 6, die Hydroeinrichtung 7 und das Transfergetriebe 11 an die Antriebsachse 14 ab.
Es ist durch Schließen der Kupplungen 4 und 13 (Kuppeln) und Uffnen der Kupplung 15 (Entkuppeln) unter Einbeziehung des hydraulischen Steuerblocks 16 ein hydraulischer Arbeitsstrang in Form eines stufenlosen Getriebes, der den Nebenabtrieb 3, die beiden Hydroeinrichtungen 6 und 7 und das Transfergetriebe 11 aufweist, zwischen die Antriebsmaschine 2 und die Antriebsachse 14 schaltbar.
Vorzugsweise entfallen auch in diesem Fall die hydraulischen Obertragungen 19 und 21, so daß nur die hydraulischen Obertragungen 22 bis 25 den hydraulischen Steuerblock 16 Slit den Teilen 7,6,10 und 8 verbinden. Dies gilt auch fr die folgende Aus- und Weiterbildung der Erfindung - siehe Fig. 1 und 2: Die Antriebsanlage kann noch mit einem Schwungrad als Einrichtung für die Speicherung von Energie, und zwar zumindest Bresenergie, betrieben werden. So weist die Antriebslage, was in Fig. 1 gestrichelt und in Fig. 2 mit durchgezo«-enen Linien dargestellt ist, ein Schwunqrad 17 dieser Art auf, das über eine feste oder ein- und ausschaltbare Kupplung 18 mit einer Antriebswelle 20 der Hydraul ikeinrichtung 6 verbunden bzw. verbindbar ist.
Auf diese Weise kann die Bewegungsenergie des Fahrzeugs von der Antriebsachse 14 entweder über den Kennungswandler 12 und den Nebenabtrieb 3 in das Schwungrad 17 übertragen werden, zu welchem Zweck der Kennungswandler 12 stufenlos sein muß, oder über das Transfergetriebe 11 und die in Verbindung mit dem hydraulischen Steuerblock 16 als stufenloses Getriebe geschalteten Hydroeinrichtungen 6 und 7 in das Schwungrad 17 übertragen werden. Bei den Arbeitsvorgängen während der Haltezeit kann bei geöffneter Kupplung 4 die im Schwungrad 17 gespeicherte Energie über die Hydroeinheit 6 zur Versorgung der Arbeitseinrichtungen 3 herangezogen werden Sinkt die Drehzahl des Schwungrads 17 unter einen zulässigen Kleinstwert, wird die Antriebsmaschine 2 zwischenzeitlich durch Schließen der Kupplung 4 hinzugeschaltet und werden die Arbeitseinrichtungen 8 über den Nebenantriebsstrang 2,3,5 versorgt.
Gleichzeitig wird durch die Antriebsmaschine 2 das Schwungrad 17 nachgeladen, bis es eine gewünschte höhere Drehzahl erreicht hat. Danach wird die Antriebsmaschine 2 wieder abgeschaltet. Der nicht für die Arbeitsvorgänge ausgenutzte Energieinhalt des Schwungrads 17 wird zum iederbeschleunigen des Fahrzeugs ausgenutzt.
Fig. 2 zeigt die Antriebsanlage so, daß sie sämtliche genannten Teile, die alle mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, gleichzeitig aufweist, d. h. die Hydroeinrichtungen 6 und 7, die Kupplungen 4,15 und 13, den Freilauf 5, das Transfergetriebe 11, den Speicher 10, den hydraulischen Steuerblock 16 mit den hydraulischen Obertragungen 22 bis 25 - ohne die hydraulischen bertragungen 19 und 21 -, das Schwungrad 17 usw.
Der Speicher 10 kann aber auch entfallen, so daß das Fahrzeug nur das Schwungrad 17 als genannte Speicherungseinrichtung aufweist. Ferner ist aus der genannten Betriebs- weise mit dem Schwungrad 17 zu ersehen, daß das Fahrzeug bzw. die Antriebsanlage für den Betrieb mit dem Schwungrad 17 nicht unbedingt das Transfersetriebe 11 aufzuweisen braucht.
Leerseite

Claims

Patentansprüche Fahrzeug mit mindestens einem Arbeitsvorgang während mindestens einer Haltezeit, insbesondere vieler Haltezeiten, mit einem Hauptantriebsstrang zur Fortbewegung des Fahrzeugs, der eine Antriebsmaschine, einen Kennungswandler und eine Antriebsachse aufweist, und einem Nebenantriebsstrang zum Betrieb mindestens einer Arbeitseinrichtung, der die Antriebsmaschine, einen Nebenabtrieb und eine Hydroeinrichtung aufweist, gekennzeichnet durch mindestens eine Einrichtung (10,17) für die Speicherung von Energie, und zwar zumindest Bremsenergie, und durch eine hydraulische Wandlungseinrichtung (6,7) für die Umsetzung betreffender gespeicherter Energie in Arbeit zur Erledigung des mindestens einen Arbeitsvorgangs während der Haltezeit und für die Verwendung entsprechender gespeicherter Energie für die folgende Beschleunigung bzw. das Fahren des Fahrzeugs.
2. Fahrzeug nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch mindestens ein Mittel oder mindestens eine Einrichtung (4,5) zur titwirkung der Antriebsmaschine (2) bei dem mm des tens einen Arbeitsvorgang und/oder der Speicherung und/oder dem Fahrzeugbeschleunigungs- bz. -fahrvorgang.
3. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Antriebsmaschine (2) hinsichtlich des Betriebspunkts derselben in Abhänn keit vom Energieinhalt der Speicherungseinrichtung (10,17) und vom tatsächlichen Leistungsbedarf der mindestens einen Arbeitseinrichtung (8) oder des Fahrzeugs.
4. Fahrzeug nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen regenerativen Antriebsstrang zwischen der Antriebsachse (14) und einem die genannte Speicherungseinrichtung darstellenden, hydropneumatischen Speicher (10), welcher Strang den Kennungswandler (12), den Nebenantrieb (3) und mindestens die genannte Hydroeinrichtung (6 und/oder 7) aufweist, durch einen Hilfsantriebsstrang zwischen dem Speicher (10) und der mindestens einen Arbeitseinrichtung (8), welcher Strang mindestens die erstgenannte Hydroeinrichtung (6 und/oder 7) aufweist, und durch einen Nachladeantriebsstrang zwischen der Antriebsmaschine (2) und dem Speicher (10), welcher Strang den Nebenabtrieb (3) und mindestens die erstgenannte Hydoreinrichtung (6 und/oder 7) aufweist.
5. Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Hydroeinrichtungen (7,6) des Hilfsantriebsstrangs (10,7,6,8) zusammen als ein Hydraulik- oder Druckwandel er ausgebildet sind.
6. Fahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kupplung (4) zumischen dem Nebenabtrieb (3) und der erstgenannten Hydroeinrichtung (6) vorgesehen ist.
7. Fahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kupplung (4) mit einem Freilauf (5) kombiniert ist.
8. Fahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abtriebsseite des Kennungswandlers (12) zwischen diesem (12) und der Antriebsachse (14) ein Getriebe (Transfergetriebe (11)) vorgesehen ist, daß mit einer genannten eiteren Hydroeinrichtung (7) verbunden ist, die ihrerseits mit der Speicherungseinrichtung (10) verbunden ist.
9. Fahrzeug nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (Transfergetriebe (11)) ueber eine Kupplung (13) mit dieser weiteren Hydroeinrichtun (7) verbunden ist.
10. Fahrzeug nach Anspruch 5 oder nach Anspruch 5 in Verbindung mit mindestens einem der Ansprüche 6 bis 9, insbesondere mit Anspruch 8 oder den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dag zwischen den im Anspruch 5 genannten Hydroeinrichtungen (7,6) eine mechanische Verbindung (9) besteht, die mit ihnen (7,6) zusammen den Hydraulik- oder Druckwandler darstellt,
11. Fahrzeug nach Anspruch 10, insbesondere nach den Ansprüchen 8 und 10 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese mechanische Verbindung (9) durch Verwendung einer Kupplung (15) wahlweise unterbrechbar ist.
12. Fahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 11 oder 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanlage einen hydraulischen, mit genannten Hydroeinrichtungen (6,7), der mindestens einen Arbeitseinrichtung (8) und dem Speicher (10) verbundenen Steuerblock (16) zur Verzweigung der hydraulischen Leistungsfunktionen aufweist.
13. Fahrzeug nach Anspruch 6 und 8 bis 12 oder nach Anspruch 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch Schliel3en der in den Ansprüchen 6 und 9 bzw. 7 und 9 genannten Kupplungen (4,13) (Kuppeln) und Uffnen der im Anspruch 11 genannten Kupplung (15) (Entkuppeln) unter Einbeziehung des genannten hydraulischen Steuerblocks (16) ein hydraulischer Arbeitsstrang in Form eines stufenlosen Getriebes, der den Nebenabtrieb (3), genannte Hydroeinrichtungen (6,7) und das im Anspruch 8 genannte Getriebe (Transfergetriebe (11)) aufweist, zwischen die Antriebsmaschine (2) und die Antriebsachse (14) schaltbar ist.
14. Fahrzeug nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 in Verbindung mit mindestens einem der anderen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als genannte Speicherungseinrichtung ein Schwungrad (17) vorgesehen ist, das über eine Kupplung (18) mechanisch mit einer Antriebswelle (20) der erstgenannten Hydroeinrichtung (6) verbunden oder verbindbar ist.