DE4102882C2 - Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges mit Merkmalen entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Hybrid-Antriebseinrichtung ist aus der DE 28 05 594 A1 bekannt. Dort ist zwar detailliert auf das Getriebe, ferner einen mit der Pumpe für eine Hubein­ richtung verbindbaren Nebenantrieb und einen Elektromotor als Sekundäran­ triebsmaschine eingegangen, jedoch nichts über die eigentlichen Nebenaggrega­ te des Fahrzeugs wie Lüfter, Wasserpumpe, Lichtmaschine, Kompressor etc. oder gar deren Antrieb ausgesagt. Diese Nebenaggregate werden üblicherweise di­ rekt von der Brennkraftmaschine aus über Zahn- oder Keilriemen angetrieben. Es sind aber auch schon Lösungen bekannt, die Nebenaggregate hydrostatisch an­ zutreiben, siehe z. B. DE-OS 22 08 842.

Es sei an dieser Stelle zusätzlich erwähnt, daß bereits eine Anzahl bekannter Hy­ bridantriebe existiert, die aber bislang alle nicht voll befriedigen konnten.

So ist beispielsweise in der DE-Fachzeitschrift "Garage + Transport, 9403 Gold­ ach, Nr. 7/1988, Seiten 24 bis 26" ein Experimentalfahrzeug von VW offenbart, das einen Einwellen-Hybridantrieb besitzt. Letzterer besteht aus einem Verbren­ nungsmotor und je nachfolgend einer Kupplung, einer gleichzeitig als Schwung­ scheibe dienenden sowie als Motor bzw. als Generator betreibbaren Elektroma­ schine, einer weiteren Kupplung und einem herkömmlichen Klauen- bzw. Syn­ chronschaltgetriebe. Hierbei erfolgt die Stillegung der Brennkraftmaschine beim Fahrzeug halt. Ein Anfahren des Fahrzeugs erfolgt mit der motorisch betriebenen Elektromaschine gefolgt von einer späteren Wiederanlassung des Verbrennungs­ motors bei weiterer Beschleunigung durch die Schließung der zwischen Verbren­ nungsmotor und Elektromaschine gegebenen Kupplung. Falls nach dem Anfah­ ren nur eine Weiterfahrt mit geringer Geschwindigkeit bzw. geringem Leistungs­ bedarf notwendig ist, so wird dies ausschließlich mit der motorisch betriebenen Elektromaschine realisiert, wobei während der Getriebeschaltungen die zweite zwischen Elektromaschine und Getriebe gegebene Kupplung geöffnet wird. Die­ ser bekannte Hybridantrieb kann sich jedoch aufgrund seiner Konfiguration inso­ fern als nachteilig erweisen, als die Elektromaschine im Antriebsstrag stets ver­ lusterzeugend mitgeschleppt werden muß. Außerdem erschwert die als Teil der Elektromaschine fungierende Schwungscheibe aufgrund ihrer Trägheit die ein­ zelnen Gangschaltungen. Darüber hinaus erscheint der gesamte Hybridantrieb als sehr aufwendige und wegen der Linienanordnung der Aggregate sehr lang bauende Konstruktion, für die in vielen Einsatzfällen kein Einbauraum vorhan­ den ist.

Alternativ zu diesem Experimentalfahrzeug von VW ist von Audi ein anderes Ex­ perimentalfahrzeug, der "Audi-Duo" bekannt geworden, bei dem der Verbren­ nungsmotor mit Kupplung und herkömmlichem Klauen- bzw. Synchronschaltge­ triebe auf die eine Achse des Fahrzeugs und eine Elektromaschine direkt auf die andere Achse des Fahrzeugs wirkt. Auch diese Lösung hat verschiedene Nachteile. Die elektromotorisch angetriebene Achse bewirkt bei abgeschaltetem Elektro­ motor und Antrieb der anderen Achse über den Verbrennungsmotor ständig Schleppverluste. Dadurch, daß beide Achsen Antriebsachsen sind und daher ge­ triebetechnisch entsprechend ausgelegt werden müssen, ergibt sich ein erhöhter Bauaufwand. Beim rein elektromotorischen Betrieb des Fahrzeugs ergibt sich aufgrund der Charakteristik des verwendeten Elektromotors eine relativ geringe Zug kraft, die aus Sicht praktischer Einsatzfälle kaum befriedigen kann. Außer­ dem ist keine Bremsenergierückgewinnung während des Brennkraftmaschinen­ betriebes bei abgeschaltetem Elektromotor möglich. Schließlich ist auch keine Wiederanlassung der z. B. bei einem Fahrzeughalt abgestellten Verbrennungsma­ schine durch die Elektromaschine möglich.

Ein anderes Hybrid-Konzept wird bei der Lösung nach der DE-OS 23 45 018 ver­ folgt. Der dortige Hybridantrieb eines Fahrzeuges, z. B. Oberleitungsbus, besteht aus einem Wärmemotor und einem Elektromotor, die wahlweise oder gemein­ sam über ein Getriebe auf einen Achsantriebsstrang wirken. Als Getriebe ist ein Automatikgetriebe mit einem hydrokinetischen Wandler vorgesehen. Die beiden Motoren sind mit dem Getriebe über eine spezielle Transmissionsvorrichtung kuppelbar, die räumlich vor dem Getriebe angeordnet ist und aus einem mehr oder weniger komplizierten Getriebezug mit Kupplung bzw. Bremseinrichtung besteht. Der Einbau dieser Transmissionseinrichtung in den Bereich zwischen Wärmekraftmaschine und Getriebe führt ersichtlicherweise zu einer relativ lan­ gen Bauweise, für die nicht in jedem Fahrzeug Platz vorhanden ist. Außerdem ist mit der besagten Transmission ein relativ hoher Getriebekonstruktionsaufwand verbunden. Des weiteren sind Automatikgetriebe auch nicht für jeden Einsatzfall geeignet, so daß diese Lösung in verschiedenen Fahrzeugen von vornherein aus­ scheidet.

Die Nebenaggregate sind bei diesen vordiskutierten Experimentalfahrzeugen of­ fensichtlich in üblicher Weise, also direkt mechanisch von der Brennkraftmaschi­ ne aus angetrieben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Hybrid-Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug zu schaffen, die, auf der gattungsgemäßen Art basierend, mit geringstmögli­ chem Aufwand an Um- bzw. Ausbaumaßnahmen einen vorteilhaften Anschluß und Betrieb sowohl der Nebenaggregate als auch der zur Betätigung von Fahr­ zeugteilen dienenden Arbeitshydraulik ermöglicht.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merk­ male gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dieser Antriebseinrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Um das erfindungsgemäße Ziel zu erreichen, genügt es, einen herkömmlichen Antriebsstrang mit Wärmekraftmaschine, Klauen- bzw. Synchronschaltgetriebe und dazwischen angeordneter Kupplung zu verwenden sowie eine Transmission vorzusehen, die mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist, aber getrie­ beintern ohnehin vorhandene Getriebeglieder einschließt und nur durch einfa­ che, extern des Getriebes gegebene Teile - im Minimum ein Gehäuse mit einer Welle und einem Zahnrad darauf - ergänzt werden muß. An diese externen Transmissionsteile, vorzugsweise die besagte Welle, kann dann problemlos die Elektromaschine sowie die wenigstens eine Pumpe angeschlossen werden, die er­ findungsgemäß Teil einer Druckölfördereinrichtung ist, von der außer der Ar­ beitshydraulik auch ein die Nebenaggregate des Fahrzeugs antreibender Hydro­ statmotor mit Drucköl versorgbar ist.

Durch das wie erfindungsgemäß vorgesehene Anbinden der Elektromaschine an die Transmission ergibt sich ein Hybridantrieb, der einen alternativen oder ge­ meinsamen Antrieb des Fahrzeugs sowie eine Versorgung der Arbeitshydraulik und des Hydrostatmotors mit Drucköl für Antrieb der Nebenaggregate durch die Wärmekraftmaschine und/oder die Elektromaschine sowie eine Bremsenergie­ rückgewinnung mittels letzterer ermöglicht. In Verbindung mit den zugehörigen Steuer- und Regelorganen läßt sich somit ein bestens an die verschiedensten Fahrsituationen angepaßter Fahrbetrieb realisieren. Ein solcher Hybridantrieb läßt zudem die verschiedensten Ausbaustufen im Hinblick auf eine Teil- oder Vollautomatisierung des Fahrbetriebes zu. So ist es bei einer Teilautomatisierung denkbar, daß im Fahrzeug auf das bisherige Kupplungspedal und das zugehörige Hebelgestänge verzichtet werden kann für den Fall, daß der Kupplung ein ent­ sprechendes elektrohydraulisches bzw. elektropneumatisches Schaltorgan zuge­ ordnet wird, das den Befehlen einer dann vorzusehen den Steuereinrichtung ge­ horcht. Ebenso kann in dieser und einer weiteren Ausbaustufe auch auf den her­ kömmlichen Gangschalthebel und das zugehörige Hebelgestänge verzichtet wer­ den. Die einzelnen Gänge des Getriebes werden dann über elektrohydraulische oder elektropneumatische Stellorgane geschaltet, deren Betätigung ebenfalls von der besagten Steuereinrichtung ausgelöst wird. Anstelle des herkömmlichen Gangschalthebels kann dann ein einfaches Vorwahlorgan mit Stellungen für Vor­ wärtsbetrieb, Neutral- und Rückwärtsbetrieb verwendet werden. Auf diese Weise läßt sich mit verhältnismäßig einfachen Mitteln und geringem Kostenaufwand ein Fahrzeug mit Hybridantrieb schaffen, das höchsten Anforderungen genügt. Im Stadtbetrieb oder in Zonen mit hohem Fußgängeranteil läßt sich das Fahrzeug allein über den Elektromotor betreiben, die Zuschaltung der Wärmekraftmaschi­ ne ist durch Anlassung derselben über den Elektromotor jederzeit möglich. In we­ niger emissionsgefährdeten Gebieten, z. B. auf Landstraßen und Autobahnen, ist das Fahrzeug allein mit der Wärmekraftmaschine betreibbar. Bei Bremsungen kann die anfallende Bremsenergie über die dann als Generator arbeitende Elek­ tromaschine in elektrische, in der Batterie abzuspeichernde Energie umgewan­ delt werden. Mit Vorteil läßt sich auch die Synchronisierung der Gänge im Getrie­ be beim Schalten über die entsprechend im Plus-Minus-Verfahren drehzahlgere­ gelte Elektromaschine bewerkstelligen.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung sind aufgrund des einfachen Anschlusses ei­ ner oder mehrerer Pumpen am externen Teil der Transmission dem Anwender hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung des hydrostatischen Antriebs für die Ne­ benaggregate praktisch keine Grenzen gesetzt. Sowohl die Ausgestaltung des Sy­ stems als auch die Anordnung der Nebenaggregate ist äußerst variabel möglich. Letzteres gilt auch für die hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften, denn die zugehörige Arbeitshydraulik ist aus der zum Hydrostatmotor führenden Druckölzuleitung über eine entsprechende Abzweigung mit Druckmittel versorg­ bar.

Im Fall des erfindungsgemäßen Hybridantriebes läßt sich die Antriebsenergie für die das Drucköl liefernde(n) Pumpe(n) auch allein von der Elektromaschine be­ reitstellen, was erheblich zur Schadstoffausstoßminderung im Fall einer Betäti­ gung der Arbeitshydraulik während des Betriebs der Arbeitsgerätschaft beiträgt.

Nachstehend ist die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 und 2 je eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung,

Fig. 3 eine Ausführungsform für Antrieb und Betrieb der Nebenaggre­ gate,

Fig. 4 eine Variante der Ausführungsform gemäß Fig. 3 unter Einbezie­ hung einer Servolenkung des Fahrzeugs,

Fig. 5 eine Alternativausgestaltung zur Druckölfördereinrichtung ge­ mäß Fig. 1 und 2.

In den Fig. 3 bis 5 sind der Übersichtlichkeit wegen jene Teile die Druckölversor­ gung der Arbeitshydraulik AH betreffend nicht dargestellt, da dies aus Fig. 1 und 2 hinreichend deutlich hervorgeht. Außerdem sind in den Figuren generell des besseren Verständnisses wegen gleiche bzw. einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen angezogen.

Die Hybrid-Antriebseinrichtung des Fahrzeuges basiert auf einem Antriebsstrang, der eine Wärmekraftmaschine 1, ein Klauen- bzw. Synchronschaltgetriebe 2 und dazwischen eine Kupplung KM umfaßt. Diese Antriebsstrangkomponenten sind vorzugsweise unmittelbar ohne Zwischenschaltung weiterer Teile in Reihe zu­ sammengebaut.

Bei der Wärmekraftmaschine 1 kann es sich um einen Diesel- oder Ottomotor, ei­ nen Heißgas- oder Stirlingmotor, eine Gasturbine oder dergleichen handeln. Das Klauen- bzw. Synchronschaltgetriebe 2 (nachfolgend nur Getriebe genannt) hat den für eine solche Getriebeart üblichen Aufbau, der jedoch je nach Anzahl der zu schaltenden Gänge unterschiedlich sein kann. In der Zeichnung ist ein 6-Gang- Getriebe 2 mit einem Rückwärtsgang dargestellt. Es können jedoch auch Getriebe mit einer höheren Anzahl von schaltbaren Gängen, auch solche mit Splitgang­ schaltungen zur Anwendung kommen.

Die Kupplung KM ist einerseits mit der Welle 6 der Wärmekraftmaschine 1, ande­ rerseits mit der Eingangswelle 7 des Getriebes 2 verbunden. Auf der in das Ge­ häuse 8 des Getriebes 2 hineinführenden Eingangswelle 7 sitzt ein Ritzel 9, das vorzugsweise der Übersetzung des höchsten schaltbaren Ganges (6. Gang) zuge­ hört und über eine schaltbare Synchronklauenkupplung 10 mit der zur Eingangs­ welle 7 axial fluchtenden Ausgangswelle 11 des Getriebes 2 in bzw. außer wird Verbindung bring bar ist. Auf der Ausgangswelle 11 sind innerhalb des Gehäuses 8 jeweils frei drehbar die den Übersetzungen der restlichen Gänge (1. bis 5. Gang) einschließlich eines Rückwärtsganges R zugehörigen Ritzel 12, 13, 14, 15, 16, 17 angeordnet, die ebenfalls über die Synchronklauenkupplung 10 bzw. weitere schaltbare Synchronklauenkupplungen 18, 19, 20 in bzw. außer Wirkverbindung mit der Ausgangswelle 11 bringbar sind. Jedes der Ritzel 9 und 12 bis 16, jenes (17) für den Rückwärtsgang überein weiteres Untersetzungsritzel 21, kämmt mit einem die jeweilige Übersetzung im jeweiligen Gang festlegenden, auf einer achsparallelen Nebenwelle 22 des Getriebes 2 sitzendem Ritzel 23 (mit 9) 24 (mit 12), 25 (mit 13), 26 (mit 14), 27 (mit 15), 28 (mit 16) und 29 (über 21 mit 17). An der Ausgangswelle 11 des Getriebes 2 ist ein zur anzutreibenden Achse 34 des Fahr­ zeugs führender Triebwellenstrang 35 angeschlossen.

Die Hybrid-Antriebseinrichtung umfaßt ferner in Kombination mit dem vorer­ wähnten Antriebsstrang 1, KM, 2 eine mit der Eingangswelle 7 des Getriebes 2 verbundene Transmission, die einerseits getriebe-(2)-intern ohnehin vorhandene Teile einschließt und andererseits extern des Getriebes 2 gegebene Teile umfaßt.

Die besagte Transmission ist vorzugsweise durch das auf der Eingangswelle 7 sit­ zende erste Ritzel 9 und das mit diesem kämmende, auf der Nebenwelle 22 sit­ zende zweite Ritzel 23 (getriebeinterne Teile) und des weiteren durch wenigstens ein weiteres, außerhalb des Getriebes 2 in einem am Gehäuse 8 des letzteren an­ geflanschten Gehäuse 30 auf einer darin gelagerten Welle 31 sitzendes drittes Ritzel 32 gebildet. Falls andere Übersetzungsverhältnisse notwendig sind, kön­ nen anstelle des einzigen Ritzels 32 auch zwei oder mehrere miteinander käm­ mende Ritzel, gegebenenfalls auch einen Winkelabtrieb bildend, den externen Teil der Transmission bilden.

In Kombination mit dieser Antriebseinrichtung ist am externen Teil der besagten Transmission wenigstens eine Pumpe P bzw. P1, P2 angeschlossen, die Teil einer Druckölfördereinrichtung DFA ist/sind, von der eine Arbeitshydraulik AH und ein in das diesbezügliche Hydraulikleitungssystem eingebundener, die Nebenaggre­ gate NA des Fahrzeugs antreibender Hydrostatmotor HM mit Drucköl versorgbar sind. Eine solche Arbeitshydraulik AH kommt zum Beispiel in einem Müllsammel­ fahrzeug, Kipper-Lastkraftwagen, Lastkraftwagen mit Hubplattform oder ande­ ren Hubverladeeinrichtungen, Feuerwehrfahrzeug mit ausfahrbarer Leiter usw. also einem Fahrzeug zur Anwendung, das diese Arbeitshydraulik AH für He­ ben, Senken, Pressen und dergleichen benötigt.

Am externen Teil der besagten Transmission ist außerdem, wie aus Fig. 1 und 2 er­ sichtlich, zur Bildung des Hybridantriebes auch noch eine Elektromaschine 4 an­ geschlossen.

Vorzugsweise ist die Pumpe P (siehe Fig. 1 und 2) bzw. sind die Pumpen P1, P2 (siehe Fig. 5) der Druckölfördereinrichtung DFA außerhalb des Gehäuses 30 am ei­ nen Ende der Welle 31 angeschlossen. An deren anderem Ende kann dann direkt, oder, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, über einen Triebstrang 33 die Welle 5 der Elektromaschine 4 angeschlossen werden.

Fig. 1 und 2 zeigen den Fall des erfindungsgemäßen Hybrid-Antriebes in Verbin­ dung mit einem bedarfsoptimierten Antrieb von Nebenaggregaten NA wie aus Fig. 3 ersichtlich.

Bei diesen Nebenaggregaten NA handelt es sich (siehe Fig. 3) um ein fahrzeugin­ ternes Druckluftsystem DS, den/die zur Versorgung des letzteren diendende(n) Druckluftvorratsbehälter DV, den letztere(n) speisenden Kompressor K, ein Küh­ leraggregat C, den zugehörigen Lüfter L, eine im Kühlmittelkreislauf der Wärme­ kraftmaschine 1 wirkende Kühlmittel (Wasser)-Pumpe W und einen zu dessen Re­ gelung dienenden Thermostat Th. Ein weiteres Nebenaggregat kann ein Klima­ kompressor sein, sofern das Fahrzeug über eine Klimaanlage verfügt.

Die besagten Nebenaggregate NA sind (wie aus Fig. 3 ersichtlich) mechanisch vom Hydrostatmotor HM ausgehend antreibbar, und zwar jeweils einzeln oder gruppenweise über entsprechende mechanische Verbindungen bzw. Transmissio­ nen, welche z. B. durch Riementriebe 71, 72, 73, 74, gegebenenfalls - wie darge­ stellt - unter Zwischenschaltung einer Nebenwelle 76 realisiert sind. Dabei kön­ nen zumindest einige der Nebenaggregate NA z. B. durch schaltbare Kupplungen KL in bzw. außer Wirkverbindung mit dem hydrostatmotorseitigen Antriebs­ strang gebracht und abhängig von einer Regelung nach Bedarf zu- und abge­ schaltet bzw. an- und abgekoppelt werden.

Der Hydrostatmotor HM wird von der hinsichtlich Förderdruck und/oder - volu­ men regelbaren Druckölversorgungseinrichtung DFA mit einem durch die/deren Pumpe(n) P bzw. P1, P2 aus einem Vorratstank 77 geförderten Drucköl gespeist.

In den Fällen gemäß Fig. 1 und 2 weist die Druckölfördereinrichtung DFA eine stufenlos verstellbare Pumpe P beispielsweise der Axialkolbenbauart auf, deren Förderstrom Q über eine Druckölleitung 78 dem Hydrostatmotor HM - diesen an­ treibend - zugeführt wird und dann in eine ausgangs des letzteren angeschlosse­ ne Druckölrücklaufleitung 79 gelangt. Dabei kann der Hydrostatmotor HM, um kurzfristigen Überlastungen desselben bei extrem hohem Leistungsbedarf der angetriebenen Nebenaggregate NA vorzubeugen, durch eine dessen eingangs­ seitige Druckölleitung 78 und die ausgangsseitige Druckölrücklaufleitung 79 ver­ bindende Bypaß-Leitung 80 mit Druckbegrenzungs- und/oder Kurzschlußven­ til 81 überbrückt sein. Die Druckölrücklaufleitung 79 mündet an ihrem Ende über einen Filter 82 gehend wieder in den Vorratstank 77 aus.

Anstelle der verstellbaren Pumpe P kann die Druckölfördereinrichtung DFA aber auch (wie aus Fig. 5 ersichtlich) zwei Konstantpumpen P1 und P2 aufweisen, de­ ren Förderströme Q1 und Q2 hinsichtlich Druck und Volumen geregelt über Lei­ tungswege 78/1, 78/2, 78, 83, 84, 85 alternativ oder gemeinsam entweder über den Hydrostatmotor HM - diesen dann antreibend - oder unter Umgehung des letzteren - falls dieser nicht angetrieben werden soll - in die Druckölrücklauflei­ tung 79 einleitbar sind. Die beiden Konstantpumpen P1 und P2 können auf eine unterschiedliche Förderleistung Q₁, Q₂, z. B. Q₁ = Q₂/2 ausgelegt sein.

Grundsätzlich ist die Gesamt-Förderleistung Q = Q₁ + Q₂ der beiden Konstant­ pumpen P1 und P2 ebenso wie die Maximalförderleistung der Pumpe P gemäß Fig. 1 und 2 auf den gleichzeitigen durchschnittlichen Leistungsbedarf aller vom Hydrostatmotor HM anzutreibenden Nebenaggregate NA zuzüglich einer gewis­ sen Leistungsreserve ausgelegt.

Die Förderströme Q1 und Q2 der beiden Konstantpumpen P1 und P2 (Fig. 5) wer­ den über ausgangs jeweils anschließende Druckleitungszweige 78/1, 78/2 mit ein­ gebauten, nur in Förderrichtung durchlässigen Rückschlagventilen 86, 87 und die anschließende gemeinsame Druckölleitung 78 dem Hydrostatmotor HM und von diesem oder über die jeweils vom strömungsmäßig vor einem Rückschlagventil 86, 87 gegebenen Teil eines Druckleitungszweiges 78/1, 78/2 abzweigenden Druckleitungszweige 83, 84, die mittels zweier Magnetventile oder (wie in Fig. 5 dargestellt) eines 4/2-Wege-Magnetventiles 88, das vier Schaltstellungen einneh­ men kann, beide oder alternativ absperrbar sowie alternativ oder gemeinsam auf Durchlaß schaltbar sind, der ausgangs des Hydrostatmotors HM anschließenden Druckölrücklaufleitung 79 zugeführt. Wenn sich das 4/2-Wege-Magnetventil 88 in einer Schaltstellung befindet, in der beide Druckleitungszweige 83, 84 durch­ geschaltet sind, dann erhält der Hydrostatmotor HM kein Drucköl zugeführt, die beiden Förderströme Q1 und Q2 werden unter Umgehung des letzteren direkt in die Druckölrücklaufleitung 79 eingeleitet. Wenn dagegen das 4/2-Wege­ Magnetventil 88 sich in einer Schaltstellung befindet, in der die Leitung 84 abge­ sperrt, die Leitung 83 dagegen offen ist, dann wird nur der Förderstrom Q1 der Konstantpumpe P1 direkt der Druckölrücklaufleitung 79 zugeführt, wohingegen der Hydrostatmotor HM, um die Nebenaggregate NA des Fahrzeuges mit ent­ sprechender Leistung antreiben zu können, mit dem Förderstrom Q2 der Kon­ stantpumpe P2 gespeist wird, der dann ausgangs des Hydrostatmotors HM eben­ falls in die Druckölrücklaufleitung 79 eingespeist wird. Wenn dagegen das 4/2- Wege-Magnetventil 88 sich in einer Schaltstellung befindet, in der die Leitung 83 abgesperrt, die Leitung 84 dagegen offen ist, dann wird nur der Förderstrom Q2 der Konstantpumpe P2 direkt der Druckölrücklaufleitung 79 zugeführt, wohinge­ gen der Hydrostatmotor HM, um die Nebenaggregate NA des Fahrzeugs mit ent­ sprechend niedrigerer Leistung antreiben zu können, nur mit dem Förderstrom Q1 der Konstantpumpe P1 gespeist wird, der dann ausgangs des Hydrostatmotors HM ebenfalls in die Druckölrücklaufleitung 79 eingespeist wird. Wenn dagegen beide Druckleitungszweige 83, 84 durch das in entsprechende Schaltstellung ge­ schaltete 4/2-Wege-Magnetventil 88 abgesperrt sind, dann werden beide Förder­ ströme Q1 und Q2 zusammen dem Hydrostatmotor HM für Antrieb der Nebenag­ gregate NA mit maximaler Leistung und dann ausgangs des letzteren der Druck­ ölrücklaufleitung 79 zugeführt.

Der vorbeschriebene Antrieb der Nebenaggregate NA eignet sich auch hervorra­ gend zu einer günstigen Druckölversorgung der Servolenkung SL des Fahrzeuges, wobei diese unter Verzicht auf eine bisher notwendige Lenkhilfepumpe durch leitungsmäßige An- bzw. Einbindung von deren Organen in die ausgangs des Hy­ drostatmotors HM gegebene Druckölrücklaufleitung 79 erfolgt. Dieser Fall ist im Detail in Fig. 4 dagestellt und in Fig. 5 nur angedeutet. Dies bedeutet, unabhän­ gig von der jeweiligen Ausgestaltung der Druckölversorgungseinrichtung DFA er­ halten die leitungsmäßig an der Druckölrücklaufleitung 79 an- bzw. in diese ein­ gebundenen Organe 90 (Strombegrenzungsventil), 91 (Druckbegrenzungsventil), V_L (lenkradseitig betätigbares Lenkventil), L_B1 und L_B2 (Lenkbegrenzungsventile) der Servolenkung SL immer den Druckölförderstrom Q zu deren Betrieb zuge­ führt. In Verbindung mit einer Drossel 93 ist dabei durch das Strombegrenzungs­ ventil 90 der Servolenkung SL der für die Lenkhilfe jeweils notwendige Druckmit­ telstrom einstellbar, überschüssiges Drucköl wird über einen Leitungszweig 92/8 zum Vorratstank 77 rückgeleitet. Mittels des Druckbegrenzungsventiles 91 der Servolenkung SL wird der für die jeweilige Lenkhilfe maximal zulässige Druck ein­ gestellt, abgesteuertes Drucköl wird über einen Leitungszweig 92/1 unter Durch­ strömung des Ölfilters 82 zum Vorratstank 77 rückgeleitet. Mittels des Lenkven­ tils V_L der Servolenkung SL ist in je einer der beiden von der mittleren Kurzschluß bzw. Umlaufstellung verschiedenen Schaltstellungen Drucköl aus der Leitung 92 über Leitungszweig 92/2 bzw. 92/3 je einem der beiden Druckräume 94 bzw. 95 des Arbeitszylinders 96 der Servolenkung SL zufuhrbar, während der andere der beiden Druckräume 95 bzw. 94 über den jeweiligen Leitungszweig 92/3 bzw. 92/2 und einen Leitungszweig 92/4 ausgangs des Lenkventils V_L, der in den Lei­ tungszweig 92/1 einmündet, entlastbar bzw. entladbar ist, so daß mittels des im Arbeitszylinder 96 wirkenden, die Druckräume 94, 95 voneinander trennenden Kolbens 97 über die daran angeschlossene Kolbenstange auf die Lenkung des Kraftfahrzeuges hydraulisch unterstützend eingewirktwerden kann. Die beiden, eingangsseitig über je einen Leitungszweig 92/5 bzw. 92/6 an je einem der bei­ den Leitungszweige 92/2 bzw. 92/3 und ausgangsseitig über einen gemeinsamen Entlastungsleitungszweig 92/7 angeschlossenen, je eine Absperrstellung und eine Durchlaßstellung ermöglichen den Lenkbegrenzungsventile L_B1 bzw. L_B2 bewir­ ken, wenn in Durchlaßstellung geschaltet, eine Entlastung des jeweils angeschlos­ senen Leitungszweiges 92/2 bzw. 93/3 und damit eine Beendigung eines hydrau­ lischen Lenkunterstützungsvorganges in der einen oder anderen Richtung.

Auf die vorbeschriebene Weise ist eine optimale Druckölversorgung der Servo­ lenkung SL sichergestellt.

Um darüber hinaus auch einen bedarfsoptimierten Betrieb der Nebenaggregate NA zu erzielen, ist eine entsprechende Lastzu- bzw. Lastabschaltung bzw. ein ge­ regelter Betrieb oder eine An- und Abkopplung derselben vom hydrostatmotori­ schen Triebstrang anzustreben.

So ist es beispielsweise (wie aus Fig. 3 und 4 ersichtlich) möglich, im Antriebs­ strang 71, 76, 72 des Lüfters L eine schaltbare Kupplung K_L vorzusehen, mit der der Lüfter L nur bei entsprechendem Bedarf an den Antriebsstrang anschließbar, ansonsten jedoch von letzterem abgekoppelt ist. Die Kühlmittelpumpe W kann hinsichtlich ihres Fördervolumens durch einen thermostatischen Regelkreis oder durch mechanische Vorkehrungen im Antriebsstrang geregelt werden. Der Druckluft-Kompressor K kann mittels eines Schaltventiles 98 durch Umschaltung des letzteren auf Ablaß in Atmosphäre mit Minimalförderleistung betrieben oder durch Vorsehen einerschaltbaren Kupplung von seinem Antriebsstrang 71, 76, 74 getrennt werden. In gleicher Weise wäre auch ein Klima-Kompressor (falls eine Klimaanlage im Fahrzeug vorhanden ist) zu- bzw. abschaltbar bzw. an- und ab­ koppelbar.

Zur Regelung des dem Hydrostatmotor HM und gegebenenfalls der Servolen­ kung SL zuführbaren Druckölstromes Q sowie zur Erzielung eines bedarfsopti­ mierten Betriebes der anzutreibenden Nebenaggregate NA ist vorzugsweise eine elektronische Steuereinheit 100 vorgesehen, die einen Mikroprozessor, Daten- und Programmspeicher sowie eine entsprechende Ein- und Ausgabeperipherie aufweist und auf der Basis eingespeicherter Werte bzw. Kennfelddaten anhand sensormäßig erfaßter und zugeführter Istwertdaten wie n_p (Eingangsdrehzahl der Pumpenwelle = Drehzahl Welle 31), P_Q1, P_Q2 (Druck der Volumenströme in Leitungszweigen 78/1, 83 bzw. 78/2, 84), P_S (Steuerdruck Servolenkung SL), P_Q (Gesamtdruck des Volumenstromes in Leitung 78), P_E (Druck des Volumenstromes in der Druckölrücklaufleitung 79), P_L (Druck im Druckluftvorratsbehälter DV), T_W (Temperatur im Kühlmittelkreislauf der Wärmekraftmaschine 1), P_A (Arbeits­ druck für Arbeitshydraulik AH) und dergleichen mehr (soweit notwendig für Re­ gelung), die notwendigen Regelmaßnahmen errechnet und entsprechende Regel- bzw. Schaltbefehle an die angeschlossenen Organe bzw. Aggregate aus­ gibt. Dabei kann gegebenenfalls durch eine Prioritätenregelung hinsichtlich der Notwendigkeit zu betreibender Nebenaggregate NA ein schleppverlustarmer An­ trieb derselben erreicht werden.

Zur Druckölversorgung der Arbeitshydraulik AH des Fahrzeugs ist in die von der Druckölversorgungseinrichtung DFA ausgehende und zum Hydrostatmotor HM führende Druckölleitung 78 ein 3/3-Wege-Magnetventil 101 eingebaut. Dabei ist in dessen erster Schaltstellung nur die Druckölleitung 78 auf Durchlaß geschaltet, während in dessen zweiter Schaltstellung die Druckölleitung 78 auf Durchlaß ge­ schaltet und ventilintern an letzter eine zur Arbeitshydraulik AH führende Druck­ ölleitung 102 angeschlossen ist, sowie in dessen dritter Schaltstellung die Druckölleitung 78 zum Hydrostatmotor HM hin abgesperrt und deren stromauf liegender Teil ventilintern an der Druckölleitung 102 angeschlossen ist. In eine mit der Druckölrücklaufleitung 79 verbundene Druckölrückleitung 103 der Ar­ beitshydraulik AH ist eine regelbare Drossel 104 eingebaut. Diese ist durch eine mit dem nach dem 3/3-Wege-Magnetventil 101 gegebenen Teil der Drucköllei­ tung 78 verbundene Bypaß-Leitung 105 mit zu letzterer hin durchlässigem Rück­ schlagventil 106 umgehbar.

Ferner ist eine elektronische Steuereinrichtung 107 vorgesehen, die den Betrieb der Arbeitshydraulik AH, die Schaltung des 3/3-Wege-Magnetventils 101 sowie die Einstellung der Drossel 104 steuert und außerdem mit der Steuereinheit 100 für den Betrieb der Nebenaggregate NA in Kommunikationsverbindung steht.

Die Steuereinrichtung 107 arbeitet auf Befehle hin, die vom Fahrer oder einer Be­ dienungsperson mittels eines Befehlsgebers 108 in sie eingeleitet werden. Es be­ steht grundsätzlich die Möglichkeit, daß die Steuereinrichtung 107 auch Aufga­ ben der Steuereinheit 100 übernimmt oder beide Steuer- und Regeleinhei­ ten 100, 107 in einer einzigen elektronischen Steuereinheit zusammengefaßt sind, die deren Regel- und Steuerfunktionen in sich vereinigt erfüllt.

Unabhängig von der Art der Druckölversorgungseinrichtung DFA ist der Antriebs­ strang 1, KM, 2 in Verbindung mit der Transmission 9, 23, 32, 31 zu einem Hybrid­ antrieb mit Bremsenergierückgewinnung ausgebaut (siehe Fig. 1 und 2). Dabei ist die als Motor oder als Generator betreibbare Elektromaschine 4 mit ihrer Welle 5 direkt oder über einen Triebstrang 33 mit dem getriebe-(2)-externen Teil der Transmission 9, 23, 32, 31 verbunden und dabei an deren Ausgangsorgan - Wel­ le 31 - angeschlossen. Die Elektromaschine 4 steht mit einer Batterie 3 in Verbin­ dung. In den Triebstrang 33 zur Elektromaschine 4 ist eine schaltbare Kupplung KE und/oder ein torsionsdämpfendes Glied und/oder eine momentenbegrenzen­ de Kupplung eingebaut.

Hierdurch ist ein Betrieb des Fahrzeugs alternativ oder gemeinsam durch Wärme­ kraftmaschine 1 und Elektromaschine 4 möglich, gleiches gilt für den Antrieb der Pumpe(n) P; P1 und P2 für die Druckölversorgung des die Nebenaggregate NA antreibenden Hydrostatmotors HM und der Arbeitshydraulik AH.

Mit 37 ist eine Regeleinrichtung bezeichnet, die den Betrieb der Elektromaschi­ ne 4 hinsichtlich Abschalten und Anlassen sowie Drehzahleinstellung für Motor- und Generatorbetrieb und insbesondere auch für eine Synchronisierung des Ge­ triebes 2 während der Gangschaltung aufgrund der vom Fahrer mit Fahrpedal und Bremspedal ausgelösten Vorgaben entsprechend regelt.

In Fig. 1 ist die Hybrid-Antriebseinrichtung in einer für teilautomatisierten Fahr­ betrieb ausgelegten Ausbaustufe gezeigt. In dieser Ausführungsform entfällt im Fahrzeug das Kupplungspedal samt zugehörigem Gestänge sowie der Gang­ schalthebel samt zugehörigem Gestänge. Der Gangschalthebel ist ersetzt durch ein Vorwahlorgan 58, das vom Fahrer in die Stellungen V für Vorwärtsfahrt, N für Neutralstellung und R für Rückwärtsfahrt gebracht werden kann. Zur Betriebs­ steuerung des Fahrzeugs ist in diesem Fall ein fahrzeuginterner Bordcomputer 59 vorgesehen, der den üblichen Aufbau mit Ein- und Ausgabeeinheiten, Daten- und Programmspeichern sowie Microprozessor aufweist. In den Datenspeichern des Bordcomputers 59 sind Kennfelddaten der Wärmekraftmaschine 1 sowie Be­ triebsdaten der Elektromaschine 4 sowohl für Motor als auch Generatorbetrieb eingespeichert. Dem Bordcomputer 59 werden eine Reihe von Ist-Werten zur pro­ grammäßigen Verarbeitung zugeführt, von denen nur die im vorliegenden Fall interessierenden näher dargestellt sind. Es sind dies die Drehzahlen n_M der Wär­ mekraftmaschinenwelle 6, die Drehzahl n₁ der Getriebeeingangswelle 7, die Drehzahl n₂ der Getriebeausgangswelle 11, die Drehzahl n_E der Elektromaschi­ nenwelle 5 und ein Rückmeldesignal von der Regeleinrichtung 37. Aufgrund der, programmäßigen Verarbeitung dieser Ist-Zustände im Vergleich mit den einge­ speicherten Daten werden vom Bordcomputer 59 entsprechende Signale an die angeschlossenen Aggregate ausgegeben, nämlich S_EP für die Wärmekraftmaschi­ nen-Steuerung, S_KM für die elektrohydraulische oder elektropneumatische Betä­ tigung der Kupplung KM, S_KE für die elektrische oder elektro-pneumatische oder elektro-hydraulische Betätigung der Kupplung KE, ferner Signale. Für die Schal­ tung der einzelnen Gänge des Getriebes 2 mittels elektrohydraulischer oder elek­ tropneumatischer Stellorgane, sowie für den Betrieb der Regeleinrichtung 37, welch letztere in diesem Fall ausschließlich für die Drehzahlregelung der Elektro­ maschine 4 sowie für den Lade- und Entladebetrieb der Batterie 3 dient. Der Bordcomputer 59 erhält außerdem von einem Sensor 42 die Betätigung und Stellung des Fahrpedals 41, von einem Sensor 47 die Betätigung des Bremspedals 46, von einem Stellungsgeber 60 die Einstellung des Vorwahlorgans 58 und von einem Stel­ lungsgeber 53 die Einstellung eines Betriebsartenwahlschalters 52 signalisiert. Dieser Betriebsartenwahlschalter 52 kann drei Stellungen einnehmen, nämlich M = Wärmekraftmaschinenbetrieb, EM = Wärmekraftmaschinen- und Elektro­ maschinenbetrieb, E = Elektromaschinenbetrieb. Es lassen sich deshalb folgende Betriebsweisen des Fahrzeugs realisieren:

• 1. Betriebsartenwahlschalter 52 in Stellung M: Nur die Wärmekraftmaschine 1 sorgt für einen Vortrieb des Fahrzeugs, welche Betriebsart vorzugsweise au­ ßerhalb von Ortschaften, auf Landstraßen und Autobahnen bzw. in nicht oder weniger emissionsgefährdeten Gebieten anzuwenden ist. Die Elektro­ maschine 4 wird dabei, solange ein Laden der Batterie 3 erforderlich ist, über den Getriebezug 7, 9, 23, 32, 31, 33 als Generator betrieben, dann abgeschal­ tet und durch Öffnung der Kupplung KE von besagtem Antriebsstrang ge­ trennt.
• 2. Betriebsartenwahlschalter 52 in Stellung EM: Die Wärmekraftmaschinen 1 und die als Motor betriebene Elektromaschine 4 sorgen gemeinsam für einen Vor­ trieb des Fahrzeugs, welche Betriebsart insbesondere zum Anfahren und Be­ schleunigen unter erschwerten Bedingungen, z. B. am Berg oder in schwieri­ gem Gelände, anzuwenden ist.
• 3. Betriebsartenwahlschalter 52 in Stellung E: Die als Motor betriebene Elektro­ maschine 4 sorgt allein für den Vertrieb des Fahrzeugs. Diese Betriebsart ist insbesondere in innerörtlichen, emissionsgefährdeten Bereichen anzuwen­ den.

Aus Sicht des Fahrers bedeutet die Lösung gemäß Fig. 1, daß für ihn das Schalten der Kupplung KM und das Schalten der Gänge des Getriebes 2 hinfällig wird, denn die Betätigung dieser Organe sowie der Kupplung KE wird vom Bordcom­ puter 59 aus gesteuert. Der Fahrer hat im Fall gemäß Fig. 1 lediglich die Fahrtrich­ tung mit dem Vorwahlschalter 58 vorzuwählen, den Betriebsartenwahlschal­ ter 52 in entsprechende Stellung zu bringen und dann den Fahrbetrieb über das Fahrpedal 41 und das Bremspedal 46 vorzusteuern. Die Regelung des Fahrbetrie­ bes übernimmt der Bordcomputer 59 durch Ausgabe entsprechender Befehle an die Wärmekraftmaschine 1, die Elektromaschine 4 sowohl für Motor- als auch Ge­ neratorbetrieb über die Regeleinrichtung 37, die Stellorgane der Kupplungen KE, KM sowie die Stellorgane zur Schaltung der Gänge des Getriebes 2. Aufgrund der programmäßigen Steuerung durch den Bordcomputer 59 ergibt sich eine relativ gut auf den Fahrbetrieb und dessen jeweilige Erfordernisse abgestimmte Einfluß­ nahme auf die einzelnen Komponenten des Hybridantriebes. Dies auch deshalb, weil in allen Stellungen des Betriebsartenwahlschalters 52 die Elektromaschine 4 bei jedem Schaltvorgang des Getriebes 2 von der bordcomputerseitig gesteuer­ ten Regeleinrichtung 37 im Plus/Minus-Verfahren derart drehzahlgeregelt wird, daß im Getriebe 2 eine Synchronisierung zwischen Eingangs- und Ausgangswel­ le 7 bzw. 11 im Sinne kürzestmöglicher Gangwechsel erfolgt. Darüber hinaus wird unabhängig von der Stellung des Betriebsartenwahlschalters 52 beim Brem­ sen des Fahrzeuges die Elektromaschine 4 als Generator geschaltet betrieben, um die über das Getriebe 2 und den Triebstrang 32, 31, 33 zugeführte Bremsenergie in Ladeenergie für die Batterie 3 umzusetzen.

Mit dem Hybridantrieb gemäß Fig. 2 besteht die Möglichkeit, gegenüber jenem von Fig. 1 einen vollautomatisierten Betrieb des Fahrzeugs zu erreichen. In dieser höchsten Ausbaustufe des Hybridantriebes entfällt dann auch die Vorwahlnot­ wendigkeit des Fahrers hinsichtlich der Betriebsarten M, EM, E und damit auch der diesbezügliche Betriebsartenwahlschalter 52. Das Betriebsmanagement der Wärmekraftmaschine 1 und der Elektromaschine 4 sowohl im Motor - als auch im Generatorbetrieb, der Kupplungen KE, KM sowie der Schaltung der Gänge des Getriebes 2 erfolgt vollautomatisch in bestmöglicher Abstimmung aufeinander durch den Bordcomputer 59, der aufgrund dieses höchstmöglichen Automatisie­ rungsgrades mit einer größeren Anzahl von Daten und auch entsprechend ande­ ren Rechenprogammen als jener gemäß Fig. 1 ausgestattet ist. Der Fahrer hat in diesem Fall nur noch die Vorwahlmöglichkeit der Fahrtrichtung mittels des Vor­ wahlschalters 58 und eine Einflußnahmemöglichkeit auf den Fahrbetrieb über das Fahrpedal 41 und das Bremspedal 46, das weitere regelt der Bordcomputer 59 im Sinne eines fahrsituationsspezifischen Wechselspiels zwischen Wärmekraftma­ schinenbetrieb und/oder Elektromaschinenbetrieb, Getriebe- und Kupplungs­ schaltungen, Nutzbremsung mit Bremsenergierückgewinnung, Maschinenab­ schaltung und -wiederanlassung (Wärmekraftmaschinenanwerfen über moto­ risch betriebene Elektromaschine 4) sowie Ladung der Batterie 3 auch im Wärme­ kraftmaschinenbetrieb mit im Ergebnis minimalen Emissions- oder Verbrauchs­ werten seitens der Wärmekraftmaschine 1.

Aufgrund dieses extrem hohen Automatisierungsgrades ist es auch erforderlich, daß der Bordcomputer 59 gemäß Fig. 2 mit einer größeren Anzahl unterschied­ lichster Ist-Wert-Daten gespeist wird, die ihm einen besseren Rückschluß auf den Betrieb der Wärmekraftmaschine 1 und den erforderlichen Leistungsbedarf am Antriebsstrang des Fahrzeugs ermöglichen.

Aufgrund der ihm zugeführten Daten initiiert der Bordcomputer einen gemein­ samen Betrieb der Wärmekraftmaschine 1 und der Elektromaschine 4 als Motor. Ein Wechsel auf alleinigen motorischen Betrieb der Elektromaschine 4 in unteren Gängen des Getriebes 2 wird bei Erreichen einer bestimmten unteren Fahrge­ schwindigkeitsschwelle initiiert und bleibt bis zu einer bestimmten festgelegten oberen Geschwindigkeitsschwelle aufrecht erhalten. Dieser Geschwindigkeitsbe­ reich ist ein Indiz für einen Fahrbetrieb in innerörtlichen bzw. emissionsgefährde­ ten Bereichen. Bei Überschreiten der besagten oberen Fahrgeschwindigkeits­ schwelle wird ein Wechsel in den ausschließlichen Betrieb der Wärmekraftma­ schine 1 initiiert, wobei das Anwerfen der Wärmekraftmaschine 1 über die Elek­ tromaschine 4 erfolgt, welche nach erfolgter und als erfolgreich erkannter Anlas­ sung abgeschaltet wird. Das Abschalten der Elektromaschine 4 unterbleibt je­ doch, wenn ein Laden der Batterie 3 notwendig ist. In diesem Fall wird die Elek­ tromaschine als Generator geschaltet und von der Wärmekraftmaschine 1 her über die besagte Transmission angetrieben. Der Betrieb der Elektromaschine 4 als Generator von der Wärmekraftmaschine 1 her erfolgt grundsätzlich immer dann, wenn dem Bordcomputer 59 ein Absinken der Batteriespannung unter einen zu­ lässigen Grenzwert signalisiert wird. Außerdem wird die Gasungstemperatur t der Batterie 3 als Regelungskriterium herangezogen. Ein Generatorbetrieb der Elektromaschine 4 wird außerdem bei jedem Bremsvorgang ausgelöst, um die an­ fallende Bremsenergie in eine entsprechende Ladung der Batterie 3 umzusetzen. Zur Synchronisierung der Schaltung der einzelnen Gänge wird zunächst ein Öff­ nen der Kupplung KM initiiert, dann durch entsprechende Regelung der Elektromaschinen-Drehzahl Synchronität zwischen Eingangs- und Ausgangswel­ le 7 bzw. 11 des Getriebes 2 hergestellt, dann bei Synchronität kurzzeitig die Kupplung KE geöffnet bzw. die Elektromaschine 4 kurzzeitig abgeschaltet. Auf diese Weise läßt sich eine Gangschaltung mit einer extrem kurzen Zugkraftunter­ brechung realisieren.

Mit besonderem Vorteil ermöglicht eine solche wie vorbeschriebene Hybridan­ triebseinrichtung generell einen Betrieb der Arbeitshydraulik AH in vielen Fällen ausschließlich durch Leistungsabgabe der Elektromaschine 4 bei entkuppelter, ganz abgeschalteter oder nur im Leerlauf bzw. unteren Lastbereich betriebener Wärmekraftmaschine 1. Die Wärmekraftmaschine 1 wird jedoch nur solange zur Unterstützung der Elektromaschine 4 herangezogen, als dies für den Betrieb der Arbeitshydraulik AH erforderlich ist. Rein statistisch gesehen ergibt sich somit je­ denfalls eine erhebliche Reduzierung der Abgasemissionen gegenüber rein wär­ mekraftmaschinenmäßig angetriebener Arbeitshydraulik AH.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, besteht über eine fahrzeugseitige und mit der Batterie 3 verbundene Steckdose 62 die Möglichkeit, die Batterie 3 des Fahr­ zeugs aus dem öffentlichen Stromnetz über eine geeignete Ladeeinrichtung auf­ zuladen, so daß auch nach einem längeren Fahrzeughalt bzw. einer längeren Ab­ stellpause die Batterie 3 einen für den anfänglichen Betrieb der Elektromaschi­ ne 4 ausreichenden Ladezustand hat.

Generell trägt eine solche Hybridantriebseinrichtung aufgrund des möglichen rei­ nen Elektromaschinenbetriebes des Fahrzeuges in erheblichem Maße zur Redu­ zierung der Umweltbelastung aufgrund entsprechender Kraftstoffverbrauchsre­ duzierung und Schadstoffemissionsreduzierung der Wärmekraftmaschine 1 bei.

Claims (16)

1. Antriebseinrichtung eines Fahrzeuges, wie Müllsammelfahrzeug, Kipper- Lkw, Feuerwehrfahrzeug, dessen für Heben, Senken, Pressen und derglei­ chen Arbeitsvorgänge hydraulisch bewegbare Fahrzeugteile an einer Ar­ beitshydraulik (AH) angeschlossen sind, und dessen Hybrid-Antrieb entweder von einer Wärmekraftmaschine (1) mit in Reihe liegender Kupplung (KM) her oder alternativ oder gemeinsam mit einer Elektromaschine (4), die mit einer Batterie (3) verbunden und als Motor oder Generator betreibbar ist, über ein der Kupplung (KM) nachfolgendes Klauen- bzw. Synchronschaltgetriebe (2) und einen Triebwellenstrang (35) zur Antriebsachse (34) erfolgt, wobei am externen Teil einer mit der Eingangswelle (7) des Getriebes (2) verbundenen, auch intern des Getriebes (2) gegebene Teile einschließenden Transmission zum einen die Elektromaschine (4) und zum anderen wenigstens eine zur Versorgung der Arbeitshydraulik (AH) Drucköl in einen Druckölkreisfördern­ de Pumpe (P; P1, P2) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß am gemeinsamen Ausgangsorgan (Welle 31) des extern des Getriebes (2) gege­ benen Teils der Transmission auf dessen einer Seite die Elektromaschine (4) über einen Triebstrang (33) oder direkt und auf dessen gegenüberliegender Seite die Pumpe(n) (P; P1, P2) angeschlossen sind, und daß die Pumpe(n) (P; P1, P2) Teil einer Druckölfördereinrichtung (DFA) ist/sind, von der außer der Arbeitshydraulik (AH) auch ein Nebenaggregate (NA) des Fahrzeuges, wie Lüfter (L), Kompressor (K), Wasserpumpe (W) und dergleichen mechanisch über Transmissionen (71, 72, 73, 74) antreibender Hydrostatmotor (HM) mit Drucköl versorgbar ist über eine ausgangs der Druckölfördereinrichtung (DFA) abgehende und beide Druckölkreise gemeinsam speisende Drucköllei­ tung (78).

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ge­ triebe-(2)-interne Teil der Transmission durch ein auf der Eingangswelle (7) des Getriebes (2) sitzendes, insbesondere der Übersetzung des höchsten schaltbaren Ganges zugehöriges erstes Ritzel (9) und ein mit diesem käm­ mendes, auf einer Nebenwelle (22) des Getriebes (2) sitzend es zweites Rit­ zel (23) gebildet ist, während der externe Teil der Transmission durch ein mit dem zweiten Ritzel (23) kämmendes, außerhalb des Getriebes (2) in einem an letzterem angeflanschten Gehäuse (30) auf einer darin gelagerten Welle (31) sitzendes drittes Ritzel (32) gebildet ist und die Welle (31) das Ausgangsor­ gan der Transmission bildet, an dem außerhalb des Gehäuses (30) die Pum­ pe(n) (P; P1, P2) der Druckölfördereinrichtung (DFA) sowie die Elektromaschi­ ne (4) angeschlossen sind.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Triebstrang (33) zur Elektromaschine (4) eine schaltbare Kupplung (KE) und/oder ein torsionsdämpfendes Glied und/oder eine momentenbegren­ zende Kupplung eingebaut ist.

4. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckölfördereinrichtung (DFA) eine einzige, am Aus­ gangsorgan (Welle 31) der Transmission angeschlossene, stufenlos verstellba­ re Pumpe (P), insbesondere der Axialkolbenbauart aufweist, deren Förder­ strom (Q) über die Druckölleitung (78)

• a) dem Hydrostatmotor (HM) - diesen antreibend - zuführbar ist und dann in eine ausgangs des letzteren angeschlossene Druckölrücklaufleitung (79) gelangt, und/oder
• b) der Arbeitshydraulik (AH) zuführbar und dann ebenfalls in die Drucköl­ rücklaufleitung (79) rückleitbar ist.

5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Druckölfördereinrichtung (DFA) zwei am Ausgangsorgan (Welle 31) der Transmission angeschlossene Konstantpumpen (P1, P2) auf­ weist, deren Förderströme (Q1, Q2) hinsichtlich Druck und/oder Volumen ge­ regelt über Leitungswege (78, 78/1, 78/2, 83,84) und Ventileinrichtun­ gen (86, 87, 88) alternativ oder gemeinsam entweder über den Hydrostatmo­ tor (HM) - diesen antreibend - und/oder der Arbeitshydraulik (AH) oder unter Umgehung des Hydrostatmotors (HM) - falls dieser nicht angetrieben werden soll - in eine Druckölrücklaufleitung (79) einleitbar sind.

6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den Konstantpumpen (P1, P2) auf eine unterschiedliche Förderleistung Q₁, Q₂, z. B. Q₁ = Q2/2, ausgelegt sind, jedoch deren Gesamtförderleistung Q = Q₁ + Q₂ grundsätzlich auf den gleichzeitigen durchschnittlichen Lei­ stungsbedarf aller vom Hydrostatmotor (HM) anzutreibenden Nebenaggre­ gate (NA) zuzüglich einer gewissen Leistungsreserve ausgelegt ist.

7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die För­ derströme (Q1, Q2) der beiden Konstantpumpen (P1, P2) über ausgangsseiti­ ge Druckleitungszweige (78/1, 78/2) mit nur in Förderrichtung durchlässigen Rückschlagventilen (86, 87) über die anschließende gemeinsame Drucköllei­ tung (78) dem Hydrostatmotor (HM) und von diesem oder über jeweils vom strömungsmäßig vor dem Rückschlagventil (86, 87) gegebenen Teil eines Druckleitungszweiges (78/1, 78/2) abgehende Druckleitungszweige (83, 84), die mittels eines Magnetventils (88) beide oder alternativ absperrbar sowie alternativ oder gemeinsam auf Durchlaß schaltbar sind, der ausgangs des Hy­ drostatmotors (HM) anschließenden Druckölrücklaufleitung (79) zuführbar sind.

8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckölversorgung der Arbeitshydraulik (AH) und des Hydrostatmotors (HM) in die zu letzterem hinführende, ausgangs der Druckölfördereinrichtung (DFA) gegebene Druckölleitung (78) ein 3/3-Wege­ Magnetventil (101) eingeschaltet ist, wobei in dessen erster Schaltstellung nur die Druckölleitung (78) auf Durchlaß geschaltet ist, in dessen zweiter Schaltstellung die Druckölleitung (78) auf Durchlaß geschaltet und an letzte-, re ventilintern die zur Arbeitshydraulik (AH) hinführende Drucköllei­ tung (102) angeschlossen ist, und in dessen dritter Schaltstellung die Drucköl­ leitung (78) zum Hydrostatmotor (HM) hin abgesperrt und mit ihrem strom­ aufliegenden Abschnittventilintern an der Druckölleitung (102) angeschlos­ sen ist.

9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in eine mit der ausgangs des Hydrostatmotors (HM) abgehenden Druckölrücklauflei­ tung (79) verbundene Druckölrückleitung (103) im Druckölkreis der Arbeits­ hydraulik (AH) eine regelbare Drossel (104) eingebaut ist, die durch eine mit dem stromab des 3/3-Wege-Magnetventils (101) gegebenen Teil der Drucköl­ leitung (78) verbundene Bypaß-Leitung (105) mit Rückschlagventil (106) um­ gehbar ist.

10. Antriebseinrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, gekennzeichnet durch ei­ ne Steuereinrichtung (107), die den Betrieb der Arbeitshydraulik (AH), die Schaltung des 3/3-Wege-Magnetventils (101) sowie die Einstellung der Dros­ sel (104) steuert und außerdem mit einer Regel- und Steuereinrichtung (100) für den Betrieb der Nebenaggregate (NA) in Kommunikationsverbindung steht.

11. Antriebseinrichtung nach, einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydrostatmotor (HM) durch eine dessen eingangs­ seitige Druckölleitung (78) und die ausgangsseitige Druckölrücklauflei­ tung (79) verbindende Bypaß-Leitung (80) teilweise umgehbar und über ein in letztere eingebautes Druckbegrenzungs- und/oder Kurzschlußventil (81) leistungsregelbar ist.

12. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Triebwelle des Hydrostatmotors (HM) die ein­ zeln oder gruppenweise mechanisch von diesem anzutreibenden Nebenag­ gregate (NA), wie Lüfter (L), Kompressor (K), Wasserpumpe (W) und derglei­ chen, beispielsweise über Riementransmissionen (71, 72, 73, 74), gegebenen­ falls unter Zwischenschaltung einer Nebenwelle (76), angeschlossen sind, daß zumindest einige der Nebenaggregate (NA) durch schaltbare Kupplungen (K_L) in bzw. außer Wirkverbindung mit dem Antriebsstrang bring bar sind, und daß die Nebenaggregate (NA) abhängig von einer Regelung (100) nach Bedarf zu- und abschaltbar bzw. an- und abkuppelbar sind.

13. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß - unter Verzicht auf eine Lenkhilfepumpe - die Drucköl­ versorgung der Servolenkung (SL) des Fahrzeugs durch leitungsmäßige An­ bzw. Einbindung von deren Organen an der ausgangs des Hydrostatmotors (HM) gegebenen Druckölrücklaufleitung (79) erfolgt.

14. Antriebseinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine Regelung des Druckölförderstromes (Q), die zusätzlich zur Drehzahloptimierung der vom Hydrostatmotor (HM) angetriebenen Nebenaggregate (NA) und gege­ benenfalls auch deren Zu- und Abschaltung eine Mindestölfördermenge ent­ sprechend der ersetzten, abgeregelten Lenkhilfepumpe bewirkt.

15. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromaschine (4) eine Regeleinrichtung (37) zugeordnet ist, die deren Be­ trieb hinsichtlich Abschalten und Anlassen und Drehzahleinstellung für Motor- und Generatorbetrieb sowie für Synchronisierung des Getriebes (2) während der Gangschaltung aufgrund fahrerseitiger Vorgaben hinsichtlich Fahrpedal- und Bremspedalbetätigung entsprechend regelt.

16. Antriebseinrichtung nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch die Zuord­ nung einer systemeigenen elektronischen Betriebssteuereinrichtung (Bord­ computer bzw. Fahrzeugrechner 59), die den Betrieb der Wärmekraftmaschi­ ne (1) und der Elektromaschine (4) - letzterer über die Regeleinrichtung (37) - regelt, außerdem für teilautomatisierten Betrieb zumindest auch das Schal­ ten der Kupplungen (KM) und - soweit vorhanden - der Kupplung (KE), für vollautomatischen Betrieb auch das Schalten der Gänge über elektropneu­ matische bzw. hydraulische Schaltorgane steuert, und zwar per Programm auf Vorgaben des Fahrers durch Betätigung von Fahrpedal (41), Bremspe­ dal (46) sowie einer Einstellung anderer Wahlorgane hin durch Vergleich von erfaßten Istwerten mit eingespeicherten Sollwerten/Kennfelddaten.