WO2007071380A1 - Antrieb mit energierückgewinnung - Google Patents

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WO2007071380A1
WO2007071380A1 PCT/EP2006/012259 EP2006012259W WO2007071380A1 WO 2007071380 A1 WO2007071380 A1 WO 2007071380A1 EP 2006012259 W EP2006012259 W EP 2006012259W WO 2007071380 A1 WO2007071380 A1 WO 2007071380A1
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WO
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drive
gear
drive shaft
hydrostatic piston
shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/012259
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Müller
Steffen Mutschler
Original Assignee
Bosch Rexroth Ag
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Publication date
Application filed by Bosch Rexroth Ag filed Critical Bosch Rexroth Ag
Priority to US12/158,158 priority Critical patent/US20080314664A1/en
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H39/00—Rotary fluid gearing using pumps and motors of the volumetric type, i.e. passing a predetermined volume of fluid per revolution
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the invention relates to a drive with energy recovery.
  • a drive with recovery of kinetic energy is known.
  • a hydrostatic piston machine connected as a pump and a hydraulic motor in a closed circuit.
  • a memory is connected to each of the two working lines connecting the reciprocating machines.
  • the pump is designed to be conveyed in one direction and is driven by a prime mover.
  • the delivery-side working line is connected to a high-pressure accumulator.
  • the hydraulic motor which can be swung out from a neutral position in two directions, deflected in a first direction and thus operated by the pressure generated by the hydraulic pump in the delivery-side working line as a hydraulic motor. If a desired driving speed is reached, the deflection is reduced and preferably reduced to zero, so that the vehicle rolls freely.
  • the hydraulic motor is deflected in the opposite direction, so that it now in turn promotes pressure medium in the delivery-side working line.
  • the promoted in the delivery-side working line pressure medium is stored by increasing the pressure in the high-pressure accumulator.
  • the Storage means for storing and recovering the kinetic energy is connected to the hydrostatic drive.
  • the memory are connected to the working lines
  • the storage tanks are permanently connected to the working cycle. A decoupling and thus a distinction between a working operation or, for example, a transfer journey, however, is not possible.
  • the permanent connection of the high pressure accumulator also ensures an undesirable compressibility in the field of pressurization of the hydraulic motor.
  • the drive on a first drive shaft of a drive train and a second drive shaft.
  • the second drive shaft is connected to a hydrostatic piston engine.
  • the drive further comprises at least one memory for storing pressure energy.
  • the first drive shaft and the second drive shaft can be connected to each other via a gear stage, which comprises at least a first and a second gear.
  • the second gear is designed as a sliding wheel.
  • the drive according to the invention makes it possible, by means of the gearwheel of the gear stage designed as a sliding gear, to couple the first and the second drive shaft together only when necessary.
  • the connection of components required for energy recovery can be limited to those operating situations in which a recovery of kinetic energy brings benefits.
  • a transfer travel can be achieved by moving the sliding gear through a traction drive, which operates independently of an energy recovery.
  • the travel drive itself can be formed in any way.
  • the energy recovery is performed by an additional hydrostatic piston engine, which due to the possible shutdown splash and drag losses are avoided.
  • the simple embodiment of the connectability by means of a sliding gear in the gear stage also has the advantage that a complex coupling mechanism is eliminated. It is only an operation for the axial displacement of the slide required. Although this is a connection or disconnection of the energy recovery only in the state of the vehicle or at standstill of the drive shafts possible, but such a standstill is easy to bring about when switching to the work on a construction site. Subsequently, the sliding wheel can be disengaged again, if at the end of a labor input again a transfer run is carried out. In contrast to a solution with coupling, the proposed solution with sliding wheel is robust and less susceptible to wear.
  • the gear designed as a sliding gear is slidably disposed on the second drive shaft.
  • the first gearwheel can be firmly connected to the first drive shaft, which in turn leads to a reduction in wear.
  • the hydrostatic piston engine is advantageous to carry out as an adjustable piston engine. This makes it possible to adjust the hydrostatic piston engine to a zero displacement in such a situation in which a further intake of pressure medium in the high-pressure accumulator is not possible. A further promotion of pressure medium is omitted and the stored kinetic energy is available at any time.
  • the hydrostatic piston machine is further connected via the first and the second gear of the gear stage with the first drive shaft. For the removal of pressure medium, it is therefore sufficient to adjust the delivery volume of the hydrostatic piston machine again to one of the energy to be extracted corresponding displacement.
  • the hydrostatic piston machine promote pressure medium between a first accumulator and a second accumulator.
  • the arrangement of the piston engine between a first accumulator and a second accumulator has the advantage that also on the low-pressure side of the hydrostatic piston engine a certain admission pressure is generated by the second accumulator.
  • the pre-pressure in the closed system prevents the formation of cavitation on the suction side of the hydrostatic piston engine.
  • the first drive shaft connects a drive motor with a transmission of the vehicle drive.
  • the drive shaft may be formed by the output shaft of the drive motor itself or be designed as part of a connecting shaft between the drive motor and gearbox.
  • the first gear is preferably fixedly connected to the first drive shaft.
  • the drive shaft is a transmission output shaft of a transmission of the drive.
  • the arrangement on the transmission output side has the advantage that the rotating at high speeds masses are kept low.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a drive according to the invention with energy recovery.
  • an inventive drive 1 is shown schematically with energy recovery.
  • the drive 1 comprises a drive motor 2 as the primary power source.
  • the drive motor 2 is connected to a first drive shaft 3.
  • the first drive shaft 3 may be the output shaft of the drive motor 2 or an intermediate shaft connected thereto.
  • the drive 1 according to the invention has a system for energy recovery with a second drive shaft 4.
  • the second drive shaft 4 is connected to a hydrostatic piston machine 5.
  • the hydrostatic piston machine 5 is designed for delivery of pressure medium in two directions and preferably adjustable in its delivery volume.
  • the first drive shaft 3 and the second drive shaft 4 can be coupled together.
  • the coupling takes place via a gear stage 6.
  • the gear stage 6 comprises a first gear 7 and a second gear 8.
  • the second gear 8 is designed as a sliding wheel.
  • the sliding gear 8 is arranged on a toothing 9 of the second drive shaft 4 axially displaceable.
  • the toothing 9 is executed on the second drive shaft 4 and cooperates with an internal toothing 10 of the second gear 8.
  • the second gear 8 is arranged longitudinally displaceable on the second drive shaft 4 and rotatably coupled thereto.
  • the first gear 7 and the second gear 8 are designed as spur gears.
  • the distances of the first drive shaft 3 and the second drive shaft 4 allow engagement of the teeth of the first gear 7 and the second gear 8.
  • a torque from the first drive shaft 3 via the second drive shaft 4 of the hydrostatic piston machine 5 can be fed.
  • the second gear 8 is slidable on the second drive shaft 4. In Fig. 1, the second gear 8 is shifted to disengage to the left in the toothing 9 until the frontal toothing of the second gear 8 is no longer in engagement with the frontal toothing of the first gear 7.
  • Memory 11 and the second memory 12 together with the hydrostatic piston machine 5 and the first storage line 13 and the second storage line 14 a hydraulic cradle off.
  • pressure medium can be sucked in from the second accumulator 12, which is designed as a low-pressure accumulator, via the second accumulator line 14 and can be conveyed into it by increasing the pressure prevailing in the first accumulator 11.
  • the first memory 11 is designed as a high-pressure accumulator and connected via the first storage line 13 to the hydrostatic piston machine 5.
  • the transmission ratio of the gear 6 is adapted to the optimal speed 5 and the speed of the first drive shaft 3.
  • the drive 1 is designed as a drive in the illustrated embodiment.
  • the traction drive comprises a hydrostatic transmission 15.
  • the hydrostatic transmission 15 is driven by the first drive shaft 3 as a transmission input shaft.
  • a transmission output shaft 16 is provided for forwarding the available torque to a driven vehicle axle.
  • the hydrostatic transmission 15 further includes a hydraulic pump 17 and a hydraulic motor 18. Both the hydraulic pump 17 and the hydraulic motor 18 are preferably designed as adjustable piston engines.
  • the hydraulic pump 17 and the hydraulic motor 18 are connected to each other in a closed circuit via a first working line 19 and a second working line 20.
  • the first drive shaft 3, the hydrostatic transmission 15 and the Getriebeansaugwelle 16 form at least a portion of a drive train of a vehicle.
  • other transmission variants can be used.
  • Gear 8 in the direction of the plane of rotation of the first gear 7 during the engagement of the front-side Gears of the two gears 7 and 8 is formed to reduce, is on the first gear 7 and the second gear 8 each have a spline 21, 22 are arranged.
  • AxialZertechnik 11, 22 a driving effect of the second gear 8 is generated, which provides similar to a synchronization for a speed equalization of the second gear 8 to the rotational speed of the first gear 7.
  • the AxialZer leopardept 21, 22 are arranged on the one another in the disengaged state to be oriented surfaces of the first and the second gear 7, 8.
  • the driving speed of the vehicle driven by the drive 1 is determined exclusively by the drive train with the drive motor 2, the first drive shaft 3 and the hydrostatic transmission 15 and the transmission output shaft 16.
  • the second, executed as a sliding gear 8 is in its left position, in which the connection between the first drive shaft 3 and the second drive shaft 4 is interrupted.
  • the z. B. may be provided for transfer trips, so that the system is separated from the drive train for energy storage.
  • the second gear 8 is moved in the toothing 9 of the second drive shaft 4 at standstill of the vehicle until the second gear 8 and the first gear 7 in the one shown in FIG Position and thus interlock the gears of the spur gears.
  • the first drive shaft 3 is thus coupled to the second drive shaft 4 and according to the rotational speed of the first drive shaft 3, the hydrostatic piston machine 5 is driven.
  • the hydrostatic piston engine 5 is operated as a pump and promotes in the manner already described pressure fluid from the second memory 12 in the first memory 11.
  • the delivery or intake volume of the hydrostatic piston engine 5 can be varied continuously by adjusting the delivery volume.
  • the kinetic energy of the braked vehicle is stored in the first memory 11 as pressure energy.
  • This pressure energy can then be reused by the hydrostatic piston machine 5 is operated as a hydraulic motor.
  • the pressure medium stored under high pressure in the first accumulator 11 is then expanded via the first accumulator line 13 and the hydrostatic piston machine 5.
  • the hydrostatic piston engine 5 is driven and transmits a torque to the second drive shaft 4.
  • This output torque of the hydrostatic piston engine 5 is transmitted via the gear stage 6 to the first drive shaft 3 and thus supplied to the hydrostatic transmission 15.
  • a drive torque acts on the transmission output shaft 16.
  • Fig. 1 a preferred embodiment is shown in which a coupling over the first
  • the first drive shaft 3 may be, for example, a transmission input shaft of the hydrostatic transmission 15.
  • the first gear 7 with the
  • the rotational speeds with which the first gear 7 is driven significantly reduced.
  • a Increasing the speed for driving the hydrostatic piston machine 5 can be adjusted by the choice of the gear ratio of the gear stage.
  • the axial teeth 21, 22 of the first and second gear 7, 8 are realized according to a simple embodiment by screwed with the gears 7, 8 rings.
  • a synchronizer can be provided.
  • the displacement of the second gear 8 is effected in a manner not shown by means of a shift fork, which causes an axial displacement movement of the second gear 8 via an actuating device, also not shown.
  • Embodiment limited. Rather, they are too

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit Energierückgewinnung. Der Antrieb umfasst eine erste Triebwelle (3) und eine zweite Triebwelle (4). Mit der zweiten Triebwelle (4) ist eine hydrostatische Kolbenmaschine (5) verbunden. Die hydrostatische Kolbenmaschine (5) ist mit einem ersten Speicher (11) und einem zweiten Speicher (12) zum Speichern von Druckenergie verbunden. Die erste Triebwelle (3) und die zweite Triebwelle (4) sind über eine Getriebestufe (6) miteinander verbindbar, wobei die Getriebestufe (6) zumindest ein erstes Zahnrad (7) und ein als Schieberad ausgeführtes zweites Zahnrad (8) umfasst.

Description

Antrieb mit Energierückgewinnung
Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit Energierückgewinnung.
Aus der AT 395 960 B ist ein Antrieb mit Rückgewinnung von kinetischer Energie bekannt. Bei dem Antrieb sind eine hydrostatische Kolbenmaschine als Pumpe und ein Hydromotor in einem geschlossenen Kreislauf verbunden. Mit den beiden die Kolbenmaschinen verbindenden Arbeitsleitungen ist jeweils ein Speicher verbunden. Die Pumpe ist zur Förderung in einer Richtung ausgelegt und wird durch eine Antriebsmaschine angetrieben. Die förderseitige Arbeitsleitung ist mit einem Hochdruckspeicher verbunden.
Während des Fahrbetriebs wird der Hydromotor, der ausgehend aus einer Neutralstellung in zwei Richtungen ausschwenkbar ist, in einer ersten Richtung ausgelenkt und somit durch den von der Hydropumpe in der förderseitigen Arbeitsleitung erzeugten Druck als Hydromotor betrieben. Ist eine gewünschte Fahrgeschwindigkeit erreicht, so wird der Ausschlag zurückgenommen und vorzugsweise bis Null reduziert, so dass das Fahrzeug frei rollt. Um das Fahrzeug abzubremsen, wird der Hydromotor in entgegengesetzter Richtung ausgelenkt, so dass er nun seinerseits in die förderseitige Arbeitsleitung Druckmittel fördert. Das in die förderseitige Arbeitsleitung geförderte Druckmittel wird unter Erhöhung des Drucks in dem Hochdruckspeicher gespeichert . Zur anschließenden Entnahme der dort gespeicherten Druckenergie wird der Hydromotor wieder in seine ursprüngliche Richtung ausgeschwenkt und das unter hohem Druck in dem Hochdruckspeicher gespeicherte Druckmittel über den das Fahrzeug antreibenden Hydromotor in Richtung des Niederdruckspeichers entspannt. Der Niederdruckspeicher sorgt dabei für einen Ausgleich des Volumenstroms .
Bei dem beschriebenen Antrieb ist es nachteilig, dass unabhängig von der jeweiligen Fahrsituation die Speichereinrichtung zum Speichern und Rückgewinnen der kinetischen Energie mit dem hydrostatischen Antrieb verbunden ist. Ferner lässt sich eine solche Anordnung, bei der die Speicher mit den Arbeitsleitungen verbunden sind, nur im Zusammenhang mit einem hydrostatischen Getriebe einsetzen. Die Speicher sind permanent mit dem Arbeitskreislauf verbunden. Ein Entkoppeln und somit eine Unterscheidung zwischen einem Arbeitsbetrieb oder beispielsweise einer Überführungsfahrt ist dagegen nicht möglich. Die permanente Anbindung des Hochdruckspeichers sorgt zudem für eine unerwünschte Kompressibilität im Bereich der Druckbeaufschlagung des Hydromotors.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb mit einer einfachen und preiswerten Möglichkeit zum Zuschalten eines Systems zur Energierückgewinnung zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Antrieb mit Energierückgewinnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß dem Anspruch 1 weist der Antrieb eine erste Triebwelle eines Antriebsstrangs und eine zweite Triebwelle auf. Die zweite Triebwelle ist mit einer hydrostatischen Kolbenmaschine verbunden. Der Antrieb umfasst weiter zumindest einen Speicher zum Speichern von Druckenergie. Die erste Triebwelle und die zweite Triebwelle sind über eine Getriebestufe miteinander verbindbar, die zumindest ein erstes und ein zweites Zahnrad umfasst. Dabei ist das zweite Zahnrad als Schieberad ausgeführt.
Der erfindungsgemäße Antrieb erlaubt es, durch das als Schieberad ausgeführte Zahnrad der Getriebestufe, die erste und die zweite Triebwelle lediglich bei Bedarf miteinander zu koppeln. Damit kann das Zuschalten von zur Energierückgewinnung benötigten Komponenten auf solche Betriebssituationen beschränkt bleiben, in denen eine Rückgewinnung von kinetischer Energie Vorteile bringt. Bei Verwendung in einem Baustellenfahrzeug beispielsweise ist dies der Arbeitsbetrieb auf der Baustelle. Eine Überführungsfahrt dagegen kann durch Verschieben des Schieberads durch einen Fahrantrieb erfolgen, welcher unabhängig von einer Energierückgewinnung arbeitet.
Durch das Ankoppeln der Energierückgewinnung mittels einer schaltbaren Getriebestufe kann der Fahrantrieb selbst in beliebiger Weise ausgebildet werden. Die Energierückgewinnung dagegen wird durch eine zusätzliche hydrostatische Kolbenmaschine durchgeführt, wobei aufgrund der möglichen Abschaltung Plantsch- und Schleppverluste vermieden werden. Die einfache Ausführung der Zuschaltbarkeit mittels eines Schieberads in der Getriebestufe hat ferner den Vorteil, dass eine aufwendige Kupplungsmechanik entfällt. Es ist lediglich eine Betätigung zur axialen Verschiebung des Schieberads erforderlich. Zwar ist damit ein Zuschalten oder Abschalten der Energierückgewinnung nur im Stand des Fahrzeugs bzw. bei Stillstand der Triebwellen möglich, ein solcher Stillstand ist jedoch einfach beim Wechsel zu dem Arbeitsbetrieb auf einer Baustelle herbeizuführen. Anschließend kann das Schieberad wieder ausgekuppelt werden, wenn am Ende eines Arbeitseinsatzes wieder eine Überführungsfahrt durchzuführen ist. Im Gegensatz zu einer Lösung mit Kupplung ist die vorgeschlagene Lösung mit Schieberad robust und wenig verschleißanfällig.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebs ausgeführt.
So ist es insbesondere vorteilhaft, dass das als Schieberad ausgeführte Zahnrad auf der zweiten Triebwelle verschiebbar angeordnet ist. Damit wird während einer Überführungsfahrt das durch seine Ausbildung als Schieberad nicht fest mit der Triebwelle verbundene Zahnrad durch den Fahrantrieb nicht mitgedreht. Das erste Zahnrad kann dagegen fest mit der ersten Triebwelle verbunden sein, wodurch wiederum eine Verschleißminderung eintritt. Zum Verbessern des Schaltkomforts ist es weiterhin vorteilhaft, an dem ersten Zahnrad und an dem zweiten Zahnrad jeweils eine Axialverzahnung vorzusehen. Mit Hilfe der AxialVerzahnung erfolgt eine Verbesserung des Eingriffs der als Stirnräder ausgeführten Zahnräder. Eine Folge davon ist eine Verminderung des Schaltrucks beim Zuschalten des Systems zur Energierückgewinnung.
Auch während des Baustellenbetriebs kann es erforderlich sein, eine weite Förderung von Druckmittel durch die hydrostatische Kolbenmaschine in einen Hochdruckspeicher zu verhindern. Da im Baustellenbetrieb vorgesehen ist, dass die beiden Zahnräder im Eingriff bleiben, ist es vorteilhaft, die hydrostatische Kolbenmaschine als verstellbare Kolbenmaschine auszuführen. Dies erlaubt es, in einer solchen Situation, in der eine weitere Aufnahme von Druckmittel in den Hochdruckspeicher nicht möglich ist, die hydrostatische Kolbenmaschine auf ein Null- Fördervolumen zu verstellen. Eine weitere Förderung von Druckmittel unterbleibt und die gespeicherte kinetische Energie ist jederzeit abrufbar. Dazu ist die hydrostatische Kolbenmaschine weiterhin über das erste und das zweite Zahnrad der Getriebestufe mit der ersten Triebwelle verbunden. Zur Entnahme von Druckmittel genügt es daher, das Fördervolumen der hydrostatischen Kolbenmaschine wieder auf ein der zu entnehmenden Energie entsprechendes Schluckvolumen zu verstellen.
Zudem ist es vorteilhaft, die hydrostatische Kolbenmaschine zwischen einem ersten Speicher und einem zweiten Speicher Druckmittel fördern zu lassen. Die Anordnung der Kolbenmaschine zwischen einem ersten Speicher und einem zweiten Speicher hat den Vorteil, dass auch auf der Niederdruckseite der hydrostatischen Kolbenmaschine ein gewisser Vordruck durch den zweiten Speicher erzeugt wird. Der Vordruck in dem geschlossenen System verhindert auf der Saugseite der hydrostatischen Kolbenmaschine das Entstehen von Kavitation. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform verbindet die erste Triebwelle einen Antriebsmotor mit einem Getriebe des Fahrzeugantriebs. Dabei kann die Triebwelle durch die Abtriebswelle des Antriebsmotors selbst gebildet sein oder als Bestandteil einer Verbindungswelle zwischen Antriebsmotor und Getriebe ausgeführt sein. Das erste Zahnrad ist dabei vorzugsweise fest mit der ersten Triebwelle verbunden. Durch die Ankopplung des Systems zur Energierückgewinnung an eine mit dem Antriebsmotor verbundene Triebwelle stehen relativ hohe Drehzahlen der Triebwelle zum Antrieb der hydrostatischen Kolbenmaschine zur Verfügung. Eine Anpassung der hohen Abtriebsdrehzahlen des Antriebsmotors an den idealen Drehzahlbereich für die hydrostatische Kolbenmaschine wird dabei durch die Getriebestufe erreicht .
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Triebwelle eine Getriebeausgangswelle eines Getriebes des Antriebs. Die Anordnung auf der Getriebeausgangsseite hat dagegen den Vorteil, dass die mit hohen Drehzahlen rotierenden Massen gering gehalten werden.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs mit Energierückgewinnung.
In der Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Antrieb 1 mit Energierückgewinnung dargestellt. Der Antrieb 1 umfasst als primäre Kraftquelle einen Antriebsmotor 2. Der Antriebsmotor 2 ist mit einer ersten Triebwelle 3 verbunden. Die erste Triebwelle 3 kann dabei die Abtriebswelle des Antriebsmotors 2 oder eine damit verbundene Zwischenwelle sein. Der erfindungsgemäße Antrieb 1 verfügt über ein System zur Energierückgewinnung mit einer zweiten Triebwelle 4. Die zweite Triebwelle 4 ist mit einer hydrostatischen Kolbenmaschine 5 verbunden. Die hydrostatische Kolbenmaschine 5 ist für eine Förderung von Druckmittel in zwei Richtungen ausgelegt und vorzugsweise in ihrem Fördervolumen einstellbar. Zum Antreiben der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 sind die erste Triebwelle 3 und die zweite Triebwelle 4 miteinander koppelbar. Die Kopplung erfolgt über eine Getriebestufe 6. Die Getriebestufe 6 umfasst ein erstes Zahnrad 7 und ein zweites Zahnrad 8. Das zweite Zahnrad 8 ist als Schieberad ausgeführt .
Das Schieberad 8 ist auf einer Verzahnung 9 der zweiten Triebwelle 4 axial verschieblich angeordnet. Hierzu ist die Verzahnung 9 an der zweiten Triebwelle 4 ausgeführt und wirkt mit einer Innenverzahnung 10 des zweiten Zahnrads 8 zusammen. Damit ist das zweite Zahnrad 8 längsverschieblich auf der zweiten Triebwelle 4 angeordnet und drehfest mit diesem gekoppelt.
Das erste Zahnrad 7 und das zweite Zahnrad 8 sind als Stirnräder ausgeführt. Die Abstände der ersten Triebwelle 3 und der zweiten Triebwelle 4 ermöglichen ein Eingreifen der Verzahnungen des ersten Zahnrads 7 und des zweiten Zahnrads 8. Damit ist ein Drehmoment von der ersten Triebwelle 3 über die zweite Triebwelle 4 der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 zuführbar. Zum Auskuppeln des Systems zur Energierückgewinnung, bestehend aus der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 sowie einem ersten Speicher 11 und einem zweiten Speicher 12, ist das zweite Zahnrad 8 auf der zweiten Triebwelle 4 verschiebbar. In der Fig. 1 wird das zweite Zahnrad 8 zum Auskuppeln nach links in der Verzahnung 9 verschoben, bis die stirnseitige Verzahnung des zweiten Zahnrads 8 nicht mehr im Eingriff mit der stirnseitigen Verzahnung des ersten Zahnrades 7 ist.
Das System zur Energierückgewinnung mit dem ersten
Speicher 11 und dem zweiten Speicher 12 bildet zusammen mit der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 sowie der ersten Speicherleitung 13 und der zweiten Speicherleitung 14 eine hydraulische Wiege aus. Durch die hydrostatische Kolbenmaschine 5 ist Druckmittel aus dem als Niederdruckspeicher ausgeführten zweiten Speicher 12 über die zweite Speicherleitung 14 ansaugbar und unter Erhöhung des in dem ersten Speicher 11 herrschenden Drucks in diesen förderbar. Der erste Speicher 11 ist als Hochdruckspeicher ausgelegt und über die erste Speicherleitung 13 mit der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 verbunden .
Um die hydrostatische Kolbenmaschine 5 in ihrem optimalen Wirkungsgradbereich arbeiten lassen zu können, ist das Übersetzungsverhältnis der Getriebestufe 6 an die optimale Drehzahl 5 und die Drehzahl der ersten Triebwelle 3 angepasst.
Der erfindungsgemäße Antrieb 1 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Fahrantrieb ausgeführt. Der Fahrantrieb umfasst ein hydrostatisches Getriebe 15. Das hydrostatische Getriebe 15 wird durch die erste Triebwelle 3 als Getriebeeingangswelle angetrieben. Auf der Ausgangsseite ist eine Getriebeausgangswelle 16 zur Weiterleitung des verfügbaren Drehmoments an eine angetriebene Fahrzeugachse vorgesehen. Das hydrostatische Getriebe 15 weist ferner eine Hydropumpe 17 sowie einen Hydromotor 18 auf. Sowohl die Hydropumpe 17 als auch der Hydromotor 18 sind vorzugsweise als verstellbare Kolbenmaschinen ausgeführt. Die Hydropumpe 17 und der Hydromotor 18 sind in einem geschlossenen Kreislauf über eine erste Arbeitsleitung 19 sowie einen zweite Arbeitsleitung 20 miteinander verbunden. Die erste Triebwelle 3, das hydrostatische Getriebe 15 und die Getriebeansaugwelle 16 bilden zumindest einen Abschnitt eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs. Anstelle des hydrostatischen Getriebes 15 können auch andere Getriebevarianten eingesetzt werden.
Um einen Schaltruck, der bei Verschiebung des zweiten
Zahnrads 8 in Richtung der Rotationsebene des ersten Zahnrads 7 während des Eingriffs der stirnseitigen Verzahnungen der beiden Zahnräder 7 und 8 entsteht, zu verringern, ist an dem ersten Zahnrad 7 und dem zweiten Zahnrad 8 jeweils eine Axialverzahnung 21, 22 angeordnet. Durch die AxialVerzahnungen 21, 22 wird ein Mitnahmeeffekt des zweiten Zahnrads 8 erzeugt, der ähnlich wie bei einer Synchronisation für eine Drehzahlangleichung des zweiten Zahnrads 8 an die Drehzahl des ersten Zahnrads 7 sorgt. Infolge dessen wird der Winkelunterschied zwischen dem ersten Zahnrad 7 und dem zweiten Zahnrad 8 während des Eingriffs der stirnseitigen Verzahnungen der beiden Zahnräder ausgeglichen. Die AxialVerzahnungen 21, 22 sind auf den in ausgekuppeltem Zustand aufeinander zu orientierten Flächen des ersten und des zweiten Zahnrads 7, 8 angeordnet.
Während eines normalen Fahrbetriebs wird die Fahrgeschwindigkeit des durch den Antrieb 1 angetriebenen Fahrzeugs ausschließlich durch den Antriebsstrang mit dem Antriebsmotor 2, der ersten Triebwelle 3 sowie dem hydrostatischen Getriebe 15 und der Getriebeausgangswelle 16 bestimmt. Das zweite, als Schieberad ausgeführte Zahnrad 8 befindet sich in seiner linken Position, in der die Verbindung zwischen der ersten Triebwelle 3 und der zweiten Triebwelle 4 unterbrochen ist. Während eines solchen Fahrbetriebs, der z. B. für Überführungsfahrten vorgesehen sein kann, ist damit das System zur Energiespeicherung von dem Antriebsstrang getrennt. Um während eines Baustellenbetriebs die Energiespeicherung sowie Rückgewinnung nutzen zu können, wird im Stillstand des Fahrzeugs das zweite Zahnrad 8 in der Verzahnung 9 der zweiten Triebwelle 4 verschoben, bis sich das zweite Zahnrad 8 und das erste Zahnrad 7 in der in der Fig. 1 gezeigten Position befinden und somit die Verzahnungen der Stirnräder ineinander eingreifen. Die erste Triebwelle 3 ist somit mit der zweiten Triebwelle 4 gekoppelt und entsprechend der Drehzahl der ersten Triebwelle 3 wird die hydrostatische Kolbenmaschine 5 angetrieben. Während eines Bremsvorgangs wird die hydrostatische Kolbenmaschine 5 dabei als Pumpe betrieben und fördert in bereits beschriebener Weise Druckmittel aus dem zweiten Speicher 12 in den ersten Speicher 11. Durch Verstellung des Förder- bzw. Schluckvolumens der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 auf einen sogenannten Null-Hub ist es möglich, ohne das zweite Zahnrad 8 auf der Verzahnung 9 zu verschieben, ein weiteres Fördern von Druckmittel in den ersten Speicher 11 zu verhindern. Zudem kann die Bremsleistung durch Einstellen des Fördervolumens stufenlos verändert werden.
Ist der Bremsvorgang abgeschlossen, so ist die kinetische Energie des abgebremsten Fahrzeugs in dem ersten Speicher 11 als Druckenergie gespeichert. Diese Druckenergie kann anschließend wieder genutzt werden, indem die hydrostatische Kolbenmaschine 5 als Hydromotor betrieben wird. Das unter hohem Druck in dem ersten Speicher 11 gespeicherte Druckmittel wird dann über die erste Speicherleitung 13 und die hydrostatische Kolbenmaschine 5 entspannt. Dabei wird die hydrostatische Kolbenmaschine 5 angetrieben und überträgt ein Drehmoment auf die zweite Triebwelle 4. Dieses Abtriebsdrehmoment der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 wird über die Getriebestufe 6 auf die erste Triebwelle 3 übertragen und somit dem hydrostatischen Getriebe 15 zugeführt. Entsprechend der gewählten Übersetzung des hydrostatischen Getriebes 15 wirkt somit aufgrund der in dem ersten Speicher 11 gespeicherten Druckenergie ein Antriebsmoment an der Getriebeausgangswelle 16.
In der Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform dargestellt, bei der eine Kopplung über die erste
Triebwelle 3 erfolgt, welche in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel eine Verbindungswelle zwischen dem
Antriebsmotor 2 und dem hydrostatischen Getriebe 15 darstellt. Die erste Triebwelle 3 kann dabei beispielsweise eine Getriebeeingangswelle des hydrostatischen Getriebes 15 sein. Alternativ ist es jedoch auch möglich, das erste Zahnrad 7 mit der
Getriebeausgangswelle 16 als erste Triebwelle 3 zu verbinden. Dadurch werden die Drehzahlen, mit denen das erste Zahnrad 7 angetrieben wird, deutlich reduziert. Eine Erhöhung der Drehzahl zum Antreiben der hydrostatischen Kolbenmaschine 5 lässt sich durch die Wahl des Übersetzungsverhältnisses der Getriebestufe einstellen.
Die Axialverzahnungen 21, 22 des ersten bzw. zweiten Zahnrads 7, 8 sind gemäß einer einfachen Ausführung durch mit den Zahnrädern 7, 8 verschraubte Ringe realisiert. In einer aufwendigeren Ausführung kann auch eine Synchronisiereinrichtung vorgesehen sein. Die Verschiebung des zweiten Zahnrads 8 erfolgt in nicht dargestellter Weise mit Hilfe von einer Schaltgabel, welche über eine ebenfalls nicht dargestellte Betätigungseinrichtung eine axiale Verschiebebewegung des zweiten Zahnrads 8 bewirkt.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt. Vielmehr sind auch
Abweichungen von einzelnen Merkmalen des dargestellten
Ausführungsbeispiels möglich, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Antrieb mit Energierückgewinnung umfassend eine erste Triebwelle (3) eines AntriebsStrangs und eine mit einer zweiten Triebwelle (4) verbundene hydrostatische Kolbenmaschine (5) und zumindest einen mit der hydrostatischen Kolbenmaschine (5) verbundenen Speicher (11) zum Speichern von Druckenergie, wobei die erste Triebwelle (3) und die zweite Triebwelle (4) über eine Getriebestufe (6) miteinander verbindbar sind, die zumindest ein erstes Zahnrad (7) und ein zweites als Schieberad ausgeführtes Zahnrad (8) umfasst.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das als Schieberad ausgeführte zweite Zahnrad (8) verschiebbar auf der zweiten Triebwelle (4) angeordnet ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (7) und das zweite Zahnrad (8) Stirnräder sind und jeweils eine Axialverzahnung (21, 22) aufweisen.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Kolbenmaschine (5) in ihrem Förder-/Schluckvolumen verstellbar ist.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Kolbenmaschine (5) mit einem ersten Speicher (11) und einem zweiten Speicher (12) verbunden ist.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Triebwelle (3) einen Antriebsmotor (2) mit einem Getriebe (15) verbindet.
7. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Triebwelle (3) eine Getriebeausgangswelle (16) eines Getriebes (15) des Antriebs (1) ist.
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