DE4212542A1

DE4212542A1 - Bremsenergie-Rückführungs-System

Info

Publication number: DE4212542A1
Application number: DE4212542A
Authority: DE
Inventors: Kurt Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-04-15
Filing date: 1992-04-15
Publication date: 1993-10-21

Description

Es ist bekannt, daß Kraftfahrzeuge, Schienenfahrzeuge und Elektromotoren, die Aggregate und Maschinen antreiben, mit den verschiedensten Bremssystemen ausgerüstet sind, wie z. B.: Mechanische-Bremsen; Hydraulische-Bremsen; Federdruck- Bremsen; Magnet-Bremsen usw. All diese Bremssysteme haben eines gemeinsam, sie erfüllen zwar die an sie gestellte An forderungen, die beschleunigten Massen zu verzögern bzw. abzubremsen, sie sind jedoch nicht in der Lage, durch die Bremsung freiwerdende Energie abzufangen und zu speichern. Warum auch, Energie ist in jeder Form vorhanden, jedoch begrenzt und schafft so enorme wirtschaftliche Abhängig keiten. Dies veranlaßt die Verantwortlichen zunehmend mit diesem kostbaren Gut zu wirtschaften bzw. es besonders effektiv einzusetzen. Es werden riesige Anstrengungen unter nommen, die Verbrennungsmaschinen zu modifizieren um hier den Energie-Verbrauch herabzusetzen, was ja vollkommen in Ordnung ist. Aber daß ein unter 3-5fachem Energieaufwand gegenüber dem Normalverbrauch beschleunigtes Kraftfahrzeug im nächsten Moment wieder abgebremst werden muß und die eben eingesetzte Energiemenge einfach nutzlos vernichtet wird, entbehrt einfach jeder Logik. Die Entwicklung eines Systems hierfür braucht nicht gerechtfertigt werden, im Gegenteil, es drängt sich die Frage auf, warum wurde hier noch nichts Greifbares getan.

Die Problemstellung war klar, wird ein Kraftfahrzeug abge bremst, wird mit Treten des Bremspedals ein System einge schaltet, daß an zentraler Verteilungsstelle zum Beispiel beim Kraftfahrzeug am Differentialgetriebe mechanische Drehbewegung abnimmt, dies erzeugt zusätzlich zur Brems wirkung des vorhandenen Bremssystem eine Bremskraft, mit der eine Hydropumpe betrieben wird, diese drückt über ein Verteiler-Ventil die Fördermenge der Pumpe in einen Gegen druckspeicher. Bei Loslassen des Bremspedals schaltet das Verteiler-Ventil zurück in O-Stellung (druckloser Kreislauf) und hält dabei das unter Druck stehende Öl im Speicher zu rück. Wird nun beschleunigt, das heißt tritt der Fahrer des Kraftfahrzeuges aufs Gaspedal, so wird damit das Verteiler- Ventil auf Abgabe-Stellung geschaltet und der anstehende Öldruck erzeugt an dem vorher als Pumpe arbeitenden Motor ein Drehmoment, das zur Beschleunigung genutzt wird. Ist der Energie-Speicher voll bzw. wird beim Abbremsen bzw. Be schleunigen über zwei Stellungskontrollen der Steuerung ge meldet, ob das System betriebsbereit ist oder nicht, so löst ein leerer Speicher beim Abbremsen einen Energie-Auf nahmevorgang aus, während bei vollem Speicher nur mit dem vorhandenen Bremssystem gebremst wird. Bei Beschleunigungs intervallen wird solange Energie aus dem Speicher entnommen bis dieser leer ist und auf drucklosen Kreislauf schaltet, das heißt, bei einem weiteren Beschleunigungsvorgang schal tet das Energie-Rückführungs-System nicht mehr, weil die Zylinderstellungskontrolle mit ihrer Meldung ansteht "Zylinder leer".

Bei Schienenfahrzeugen ist es sehr oft der Fall, daß in bei den Bewegungsrichtungen oder bei Elektromotoren im Rever sierbetrieb gefahren wird. Um hier in beiden Richtungen Energie entnehmen zu können, wird ein Wegeventil vor den Energie-Verteiler gesetzt, um die umgekehrte Stromrichtung des Öls bei Drehrichtungsänderung für den Energie-Verteiler und Energie-/Mengen-Speicher gleichzurichten.

Die Vorteile in wirtschaftlicher Hinsicht liegen hierbei klar auf der Hand, bei einer realen Energieeinsparung je nach Einsatz des Bremsenergie-Rückführungs-System bei ca. 30% ist dies ein Aggregat, dessen Anschaffungskosten sich nach kürzester Zeit amortisiert haben, ein weiterer wichtiger Aspekt ist natürlich die Umweltschonung durch weniger Abgabe der Motoren, die ja gerade beim Beschleu nigen am meisten Schadstoffe ausstoßen, hier wird das Antriebsaggregat entlastet und so der Schadstoffausstoß beträchtlich gesenkt.

Zur Verdeutlichung der technischen Ausführung der Erfin dung wird auf die Zeichnungen Bl. 1; 2 und 3 hingewiesen. Anwendungsbeispiele werden auf den Zeichnungen Bl. 4; 5 und 6 gezeigt und beschrieben.

Claims

1. Bremsenergie-Rückführungs-System aus drei Komponenten bestehend:

1. Energie-/Mengen-Speicher,
2. Energie-Verteiler (Wegeventil),
3. Energie-Wandler (Pumpe/Motor).

Insbesondere geeignet zur mechanischen Bremsenergie- Erzeugung, deren Umwandlung in Hydro-Druckenergie mittels Pumpe, deren Verteilung durch das Wegeventil und deren Speicherung im Energie-/Mengen-Speicher. Daraus resul tierend geeignet zur Energieabgabe, vom Energie-/Mengen- Speicher zum Verteiler und Wandler der diesmal als Motor arbeitend die Druckenergie als mechanisches Drehmoment zurück gibt, dadurch gekennzeichnet, daß mit der zu bremsenden Masse durch Ankoppelung an deren mechanisches Bewegungssystem (Getriebe, Achse, Motor welle) durch Antrieb einer Hydro-Pumpe, deren Fördermenge ein linear steigendes Bremsmoment durch Gegendruck im Ver dichtungsverhältnis der Stickstoff-Druckkammer im Energie-/ Mengen-Speicher erzeugt, die damit erreichte Bremsenergie- Speicherung bzw. deren erzeugter Öldruck bei Bedarf also bei Beschleunigung von Masse über die jetzt als Hydro- Motor arbeitende Pumpe an das Bewegungssystem als Dreh moment zur Unterstützung der vorhandenen Energiequelle zugeführt wird. Zum besseren Verständnis hierzu wird auf die Zeichnung Bl. 1 für eine Verbraucher-Drehrichtung bzw. Bl. 2 bei wechselnder Drehrichtung vor/zurück hingewiesen.

2. Komponente 1 Energie-/Mengen-Speicher insbesondere ge eignet zur Speicherung von Ölmengen unter Druck, sowie deren drucklose Differenzmenge für eine Kammerfüllung auf zunehmen. Der kombinierte Doppelkolbenspeicher besitzt zwei Zylinderrohre, die durch einen Zwischenflansch sowie einen Druckflansch und einen Mengenflansch, einen Druck zylinder und einen Mengenzylinder aufgebaut sind, die zu sammen zwei voneinander getrennte Zylinderräume ergeben. In diesen arbeiten ein Druckkolben starr verbunden mit einem Zylinderrohr, in dessen Innerem eine Mechanik aus Ausgleichkolben, Druckfedern, Sicherungsring und Verschluß stopfen zu einem Förder-/Entnahmemengenausgleich montiert sind, das am anderen Ende bzw. im Mengenzylinderraum den Mengenkolben aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß der aus zwei Zylinder und zwei Kolben, die starr miteinander verbunden und in deren Innerem ein Differenzmengenausgleich sitzt, in der Lage ist, in seinen vier Zylinderräumen : 1. Öldruckraum; 2. Stickstoff-Druckraum; 3. Freiraum (für Zylinderhub), 4. Ölmengen-Speicherraum; einerseits die unter Druck ste hende Ölmenge bei deren Abgabe an den Wandler, anderseits die drucklose Ölmenge im Mengen-Speicher kontinuierlich aufzunehmen bzw. in umgekehrter Reihenfolge abzugeben. Dabei werden auftretende Förder- bzw. Entnahmemengen- Schwankungen von dem integrierten Ausgleichzylinder egali siert. Zum besseren Verständnis hierzu wird auf die Zeichnung Bl. 3 hingewiesen.

3. Komponente 2 Energie-Verteiler, der als handelsübliches elektromagnetisch betätigtes Hydraulik-Wegeventil bei Impulsgabe den Ölstrom je nach Anforderung in folgende drei Funktionsvarianten steuert:
Ventilstellung O: Druckloser Ölkreislauf (Normalbetrieb),
Ventilstellung a: Energie-Abgabe (Beschleunigung),
Ventilstellung b: Energie-Aufnahme (Verzögerung/Bremsen).
Bei wechselnder Drehrichtung des Verbrauchers bzw. Energie aufnahme/Energieabgabe bei Drehrichtung vor und zurück wird zur Gleichschaltung des Ölstroms vor den Verteiler nochmals ein Wegeventil gesetzt.
Ventilstellung a: Drehrichtung zurück,
Ventilstellung b: Drehrichtung vor,
dadurch gekennzeichnet, daß mit diesen Steuergliedern, die Teile des Systems sind, je nach Betriebssituation die Funktionen gelenkt werden.

4. Komponente 3 Energie-Wandler, der als handelsübliche Hydraulik - Pumpen/Motor-Kombination bei vor/zurück mit zwei Stromrichtungen zu folgenden Funktionen vom Energie- Verteiler gesteuert wird,
V-Stellung O-Pumpe: Druckloser Ölkreislauf (Normalbetrieb),
V-Stellung a-Pumpe: Energie-Aufnahme (Verzögern/Bremsen),
V-Stellung b-Motor: Energie-Abgabe (Beschleunigen),
dadurch gekennzeichnet, daß mit diesem Aggregat, das Teil des System′s ist, je nach Betriebssituation die geforderten Funktionen, Energie aufnahme : Drehmoment-Aufnahme, Öldruck-Abgabe; Energie- Abgabe: Öldruckaufnahme; Drehmoment-Abgabe; in zwei Strom richtungen erfüllt werden.