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DE2515048C3 - Antriebsanordnung mit Energiespeicher, insbesondere für Straßenfahrzeuge - Google Patents

Antriebsanordnung mit Energiespeicher, insbesondere für Straßenfahrzeuge

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Publication number
DE2515048C3
DE2515048C3 DE2515048A DE2515048A DE2515048C3 DE 2515048 C3 DE2515048 C3 DE 2515048C3 DE 2515048 A DE2515048 A DE 2515048A DE 2515048 A DE2515048 A DE 2515048A DE 2515048 C3 DE2515048 C3 DE 2515048C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drive arrangement
engine
gear
flywheel
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2515048A
Other languages
English (en)
Other versions
DE2515048A1 (de
DE2515048B2 (de
Inventor
Guenter Dipl.-Ing. Besel
Karl Nikolaus Dipl.-Ing. 8000 Muenchen Regar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MT Aerospace AG
Original Assignee
MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG filed Critical MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Priority to DE2515048A priority Critical patent/DE2515048C3/de
Priority to US05/670,590 priority patent/US4098144A/en
Priority to FR7609139A priority patent/FR2306847A1/fr
Priority to GB13983/76A priority patent/GB1528286A/en
Publication of DE2515048A1 publication Critical patent/DE2515048A1/de
Publication of DE2515048B2 publication Critical patent/DE2515048B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2515048C3 publication Critical patent/DE2515048C3/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • 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
    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H—GEARING
    • F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
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    • F16H61/4078—Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit instationärer Betriebsweise, insbesondere für Straßenfahrzeuge, mit mindestens einer Kraftmaschine, einem als Schwungrad ausgeführten Energiehauptspeicher und einem leistungsverzwei genden Umlaufrädergetriebe, über das die Abtriebswelle der Antriebsanordnung einerseits mit dem Schwungrad und andererseits mit der Kraftmaschine gekoppelt ist
Wie hinreichend bekannt, dienen solche Antriebsbaugruppen mit Schwungradspeicher in erster Linie dazu, dank der zurückgewinnbaren Bremsenergie die zur Wiederbeschleunigung der Fahrzeuge herangezogen wird, erheblich kleinere Kraftmaschinen für vergleieh bare Beschleunigungsleistungen einbauen zu können. Hierbei tritt das Problem auf, daß eine mit Rädern des Fahrzeugs verbundene Welle aufgrund der Bremswirkung langsamer werden soll, während aufgrund der entzogenen Bremsenergie ein Schwungrad beschleunigt werden soll. Beim Abgeben der eingespeicherten Bremsenergie zum Beschleunigen des Fahrzeugs liegen die Verhältnisse umgekehrt Aufgrund des gegensätzlichen Drehzahlverhaltens von Fahrwerk und Schwungrad mußte bisher die Bremsenergie beispielsweise über einen elektrischen Generator in elektrische Energie umgewandelt werden und danach einem Elektroantrieb für das Schwungrad zugeführt werden, wobei ein verhältnismäßig geringer Wirkungsgrad erzielt wurde. Im umgekehrten Fall, bei Abgabe der Energie vom
2ΐ Schwungrad an das Fahrzeug tritt dieser geringe Wirkungsgrad noch einmal auf, so daß sich insgesamt ein entsprechend schlechter Gesamtwirkungsgrad ergab. Ein weiterer Nachteil bestand darin, daß hohe Leistungen über den elektrischen Generator bzw. den
ίο Elektromotor zu führen waren, so daß Fahrzeuge mit Schwungradspeicher nicht nur aufgrund der Schwungmasse selbst, sondern auch aufgrund der entsprechend großen Übertragungsmaschinen ein sehr hohes Eigengewicht bekamen.
Aus der DE-OS 23 53 724 ist eine Antriebsanordnung der gattungsgemäßen Art bekanntgeworden, die zwei Kraftmaschinen aufweist, wovon die eine über eine Kupplung, über das Leistungsverzweigungsgetriebe und über einen Drehmomentwandler und die andere über
-to eine Untersetzungsstufe, das Leistungsverzweigungsgetriebe und den Drehmomentwandler mit der Abtriebswelle verbindbar ist Bei dieser Ausführung ist eine direkte mechanische Kopplung zwischen den Kraftmaschinen und der Abtriebswalle also nicht möglich,
t5 wodurch der Wirkungsgrad der Gesamtanordnung nicht die gewünschte Güte erreicht. Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Schwungrad, etwa im Fall eines Defekts an einem Lager nicht von der Antriebsanordnung abkoppelbar ist ohne
so dadurch gleichzeitig zumindest eine Kraftmaschine abzukoppeln.
Aus der Zeitschrift »Fluid«, Heft 12, Dez. 1969, Seiten 32 bis 34 ist eine elektrohydraulische Antriebsanlage für Fahrzeuge bekannt, bei der zusätzlich zur Antriebsmaschine eine hydrostatische Wandlergruppe vorgesehen ist, die eine verstellbare Verdrängermaschine aufweist, die ihrerseits mit einem Hydraulikspeicher zusammenwirkt. Ein leistungsverzweigendes Umlaufrädergetriebe umfaßt die dort offenbarte Anordnung jedoch nicht. Dadurch muß jeweils die gesamte Bremsenergie bzw. Beschleunigungsenergie über die hydraulische Verdrängermaschine geführt werden, um sie speichern zu können. Der Hydraulikspeicher ist der einzig vorgesehene Energiespeicher, der jeweils die gesamte zu speichernde Energie aufnehmen und wiederabgeben muß, wodurch sich ein ungünstiger Wirkungsgrad ergibt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine
Antriebsanordnung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß das Speichern und Wiederabgeben von Bremsenergie mit geringem baulichen Aufwand und vergleichsweise hohen Wirkungsgrad erfolgen kann und daß darüber hinaus der in hohem Maß unterschied- · Jiche Lastbedarf des anzutreibenden Fahrzeugs sowohl bezüglich Drehmoment als auch bezüglich der Drehzahl gedeckt ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kraftmaschine an das leistungsverzweigende m Umlaufrädergetriebe über eine hydrostatische Wandlergnippe, bestehend aus einer von der Kraftmaschine angetriebenen, regelbaren Pumpe und einer in beiden Richtungen als Pumpe und Motor betreibbaren, am Umlaufrädergetriebe vorgesehenen Verdrängermaschine angeschlossen ist, wobei die Verdrängermaschine an einen Pufferspeicher anschließbar ist, und daß die Kraftmaschine außerdem über eine Schaltkupplung unmittelbar mit der Abtriebswelle der Antriebsanordnung verbunden werden kann. ;o
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung gegenüber bisher bekannten Anordnungen besteht darin, daß durch die direkte Koppelbarkeit der Kraftmaschine mit der Abtriebswelle der Wirkungsgrad der Leistungsübertragung von der Kraftmaschine auf das Fahrzeug erheblich verbessert wird, da in weiten Betriebsbereichen die Kraftmaschine unmittelbar mit der Abtriebswelle ohne Zwischenschaltung irgendwelcher weiterer Baugruppen gekoppelt werden kann. Durch die hydrostatische Wandlergruppe, die mit dem Pufferspeicher zusammenarbeitet, wira eine einfache, in weiten Bereichen mit sehr gutem Wirkungsgrad arbeitende Regelung der Antriebsanordnung erzielt Ein weiterer Vorteil gegenüber bisher bekannten Antriebsanordnungen mit Speichervorrichtungen zur Bremsenergierückgewinnung besteht in dem vergleichsweise einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Anlage.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll zur Reduzierung der hohen Schwungraddrehzahl zwischen das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe und das Schwungrad ein Planetengetriebe als Übersetzungsgetriebe geschaltet sein.
Zweckmäßigerweise ist durch Betätigung entsprechender Feststellbremsen im Planetengetriebe in einfacher Weise das Schwungrad von der Antriebsanordnung an- und abkoppelbar.
Dadurch wird ermöglicht, daß das Schwungrad in jedem beliebigen Fahrzustand ohne Berücksichtigung der eigenen Drehzahl durch entsprechende Betätigung dieser Feststellbremsen seinen Energieinhalt unverändert aufrechterhalten kann. Ein solcher Fahrzustand kann z. B. die Rückwärtsfahrt sein oder das Befahren von langen Steigungen. Durch Betätigen dieser Feststellbremsen ist ein rein hydrostatischer Antrieb des Fahrzeuges im unteren Geschwindigkeitsbereich möglich.
Zur Erfüllung besonderer Anforderungen, wie z. B. dem rein hydrostatischen Betrieb des Fahrzeugs auch bei höheren Geschwindigkeiten soll gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe eine Ausgleichsperre aufweisen. Durch eine solche Ausgleichsperre kann eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses zwischen der Abtriebswelle und der als Pumpe oder Motor arbeitenden Verdrängermaschine um einen Faktor 2 bewirkt werden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung soll der Pufferspeicher ein Blasenspeicher üblicher Bauart sein. Nach einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung soll der Pufferspeicher in Einzelspeicher unterteilt sein, von denen aus Hilfsaggregate des Fahrzeugs bzw. der Kraftmaschine angetrieben werden. So kann z. B. einer der Einzelspeicher ausschließlich zur Regelung der Antriebsanordnung selbst, z. B. auch zur kurzzeitigen Deckung von Energiespitzen des Fahrzeugs herangezogen werden, während andere Einzelspeicher für die Betätigung der Betriebsbremsen, der Hydrolenkung, der hydropneumatischen Federung des Fahrzeugs, der Türen und anderer Einrichtungen dienen können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Kraftmaschine ein Eiektromotor ist Die auf diese Art konzipierte Antriebsanordnung eignet sich dann besonders für Stadtfahrzeuge, wie Straßen-, S- und U-Bahnen.
Schließlich soll in weiterer Ausbildung der Erfindung die Antriebsbaugruppe zwei Kraftmaschinen aufweisen, wovon eine ein Verbrennungsmotor, die andere ein Elektromotor ist.
Durch die Anordnung eines geeigneten Kopplungsgetriebes zwischen diesen beiden Kraftmaschinen kann dann das Fahrzeug wahlweise entweder durch den Verbrennungsmotor oder abgasfrei durch den Elektromotor angetrieben werden, was insbesondere im Hinblick auf den Betrieb eines städtischen Verkehrsmittels besonders vorteilhaft sein kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen nachstehend erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebsbaugruppe mit der grundlegenden Anordnung der Einzelaggregate,
Fig.2 eine Anordnung entsprechend Fig. 1, in der als Leistungsverzweigungsgetriebe ein Kegelradausgleichsgetriebe üblicher Bauart dargestellt ist und in der gestrichelten Wirkungslinien eingezeichnet sind, die die Regelung der Antriebsbaugruppe veranschaulichen,
F i g. 3 eine Ausführungsform mit zwei Kraftmaschinen, wovon eine ein Verbrennungsmotor, die andere ein Elektromotor ist und
F i g. 4 ein Zeit-Drehzahldiagramm, in das die Drehzahlen der Abtriebswelle, des Schwungrades und der Verdrängermaschine für einen vollen Fahrzyklus eingetragen sind.
In der in Fig. 1 gezeigten schematischen Darstellung einer Antriebsbaugruppe, sind die Antriebsräder eines Fahrzeugs mit 12 bezeichnet. Der Antrieb der Räder 12 erfolgt über ein Ausgleichgetriebe 11 von einer bezüglich der Antriebsbaugruppe als Abtriebswelle 10 sich nach beiden Seiten des Ausgleichgetriebes 11 erstreckenden im Regelfall geteilten Welle. An einem Ende ist die Abtriebswelle 10 über eine schaltbare Kupplung 7 mit einer Kraftmaschine 1 gekoppelt, während das andere Ende der Abtriebswelle 10 mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe 4 in Verbindung steht. Von den zwei weiteren Ausgangswellen des Leistungsverzweigungsgetriebes 4 ist eine über ein Übersetzungsgetriebe 5 mit einem Schwungrad 6 verbunden, während die andere mit einer in beiden Richtungen als Pumpe und Motor betreibbaren Verdrängermaschine 3 gekoppelt ist. Die Verdrängermaschine 3 soll also in beiden Drehrichtungen jeweils als Pumpe oder als Motor betreibbar sein, wobei zusätzlich die Fördermenge regelbar sein soll. Die Verdrängermaschine 3 arbeitet mit einer von der Kraftmaschine 1 angetriebenen Pumpe 2 zusammen,
deren Fördermenge ebenfalls verstellbar ist. Im Regelfall sieht dieses Zusammenwirken der Pumpe 2 und der Verdrängermaschine 3 so aus, daß die Pumpe 2 von der Kraftmaschine 1 angetrieben wird und ihrerseits dann die Verdrängermaschine 3 mittels eines geförderten Fluidstroines als Motor betreibt. Zusätzlich ist die Verdrängermaschine 3 an einen Pufferspeicher angeschlossen, der im dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hochdruckbehälter 9 und einen Niederdruckbehälter 8 umfaßt. Der Hochdruckbehälter 9 soll dabei ein Blasenspeicher üblicher Bauart sein, dessen unterstes Druckniveau erheblich über dem Druckniveau des Niederdruckbehälters 8 liegt. Schließlich ist für die Verdrängermaschine 3 noch ein Kurzschlußkreislauf vorgesehen, in den eine Drosselstelle 14 eingeschaltet ist. Um das Fahrzeug völlig unabhängig von dem Schwungrad 6 betreiben zu können, ist in der Verbindungswelle zwischen dem Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und dem dem Schwungrad 6 vorgeschalteten Übersetzungsgetriebe 5 eine Feststellbremse 13 eingesetzt.
Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform ist im wesentlichen gleich der in F i g. 1 dargestellten. Lediglich ist schematisiert in Form von strichlierten Linienzügen ein Regelschema angegeben, und es sind einzelne Komponenten entsprechend der Fig. 1, wie z. B. das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das Übersetzungsgetriebe 5 im Detail dargestellt Die Regelung der Antriebsbaugruppe erfolgt mit Hilfe eines Fahrpedals 21, eines Bremspedals 22 und eines Vorwahlhebels 23, für den die Stellungen Anlassen, Fahren, Stillstand und Rückwärtsfahrt vorgesehen sind.
Das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 ist als Kegelradausgleichgetriebe ausgeführt, für das eine Ausgleichsperre 19 vorgesehen ist, mittels der die von der Verdrängermaschine 3 kommende Kegelradeingangswelle mit dem Kegelradgetriebegehäuse starr kuppelbar ist Das Übersetzungsgetriebe 5 ist als Planetengetriebe ausgeführt, wobei für das Hohlrad eine Feststellbremse 13' vorgesehen ist, während für den Planetenträger eine Feststellbremse 18 angeordnet ist
Schließlich sind im Vergleich zu F i g. 1 anstelle des einen Hochdruckbehälters 9, deren zwei mit den Bezugszeichen 9 und 9a vorgesehen, wobei der Behälter 9a vor allem zur Betätigung von Hilfsaggregaten eines anzutreibenden Fahrzeugs dient Um eine Betätigung der Antriebsbaugruppe durch einen Fahrer zu ermöglichen, die weitgehend der Betätigung eines herkömmlichen Straßenfahrzeugs entspricht läuft die Regelung halbautomatisch ab, wozu verschiedene Drehzahl- und Drucksensoren vorgesehen sind. Für die Eingabe der Drehzahl der Kraftmaschine 1 in den Regelkreis ist ein Drehzahlsensor 24 angeordnet für die Eingabe der Drehzahl des Schwungrades 6 ein Drehzahlsensor 25 und für die Eingabe der Drehzahl der Abtriebswelle 10 ein Drehzahlsensor 26. Schließlich ist am Hochdruckbehälter 9 ein Drucksensor 27 angebracht dessen Wert in den Regelkreis eingegeben werden kann um ah Einflußgröße für die Betätigung entsprechender Zu- und Abströmventile für den Druckbehälter 9 zu dienen.
Nachfolgend wird die Funktion einer Antriebsbaugruppe, ausgehend von der Ausführungsform entsprechend F i g. 2 beschrieben, wobei insbesondere auf die im wesentlichen einen Fahrzyklus darstellenden Abschnitte Beschleunigung, Stationärfahrt, Bremsen und Halt an einer Haltestelle, wie sie in dem Drehzahl-Zeitdiagramm gemäß Fig.4 aufgezeichnet sind. Bezug genommen wird.
Anlassen der Kraftmaschine bei Betriebsbeginn und Aufladen des Schwungradspeichers:
Der Vorwahlhebel 23 wird auf Stellung »Anlassen« gebracht, was bewirkt, daß die Kupplung 7 an der . Kraftmaschine 1 geöffnet wird. Die Kraftmaschine 1 wird durch eine übliche Anlassermaschine gestartet. Der Drehzahlsensor 24 gibt bei einer vorgegebenen Drehzahl der Kraftmaschine 1 ein Steuersignal in den Regelkreis, wodurch die Feststellbremse 13' im Planetengetriebe 5 gelöst und die Feststellbremse 18 geschlossen wird. Gleichzeitig werden durch dieses Signal die Ventile des Hochdruckbehälters 9 und der Drosselstelle 14 geschlossen und die Pumpe 2 auf maximale Förderung gestellt, so daß die Verdrängerma-
. schine 3 als Motor betrieben wird. Sie treibt über das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das Planetengetriebe 5 das Schwungrad 6 an (siehe die mit Nullkreisen versehenen Kurven VMo und Go im Bereich IV der F i g. 4). Mit zunehmender Drehzahl der Kraftmaschine
. , 1, die vom Drehzahlsensor 24 gemessen und in den Regelkreis signalisiert wird, wird das Schluckvolumen der als Motor arbeitenden Verdrängermaschine 3 verstellt, so daß deren Drehzahl und damit die Drehzahl des Schwungrades 6 bis zum Erreichen eines maximal
_■> zulässigen Wertes erhöht wird. Bei dieser vorgegebenen Maximaldrehzahl des Schwungrades 6 (in Fig.4 2500 U/min), die vom Drehzahlsensor 25 abgetastet und als Signal in den Regelkreis eingegeben wird, wird sowohl die Pumpe 2 als auch die Verdrängermaschine 3
-<· auf Nullförderung gestellt und die Kraftmaschine 1 auf Leerlauf.
Anfahren (siehe Bereich 1 in F i g. 4)
Um das Fahrzeug in Betrieb zu setzen, wird zunächst
λ der Vorwahlhebel 23 auf Stellung »Fahren« gebracht, wodurch ein Ventil des Hochdruckbehälters 9 geöffnet und gleichzeitig die Feststellbremse des Fahrzeuges gelöst werden. Mittels des Fahrpedals 21 wird die Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb geschaltet was
w zur Folge hat daß sich gleichzeitig mit einer entsprechenden Drehmomenterhöhung an der Antriebsstelle zur Verdrängermaschine 3 das Drehmoment an der Ausgangswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes 4 zur Abtriebswelle 10 erhöht und Energie vom Schwungrad 6 über das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 die Abtriebs welle 10 und das Ausgleichgetriebe 11 auf die Antriebsräder 12 übertragen wird, wodurch sich das Fahrzeug in Bewegung setzt Mit zunehmender Drehzahl der Welle 10 und mit Füllung des Hochdruckbehälters 9 sinkt die Drehzahl des Schwungrades 6 ab, welches dadurch Energie abgibt Diese wird zur Beschleunigung des Fahrzeuges und zur Aufladung des Hochdruckspeichers verwendet Aufgrund des Widerstandes im Hochdruckbehälter 9 und an der Verdrängermaschine 3 sinkt die Drehzahl der Verdrängermaschine bis auf Null ab, wobei sich die Drehzahl der Abtriebswelle 10 entsprechend erhöht kehrt ihre Drehrichtung um und arbeitet dann als Motor, wobei ihre Drehzahl wieder zunimmt Die Energie zum Betrieb als Motor wird dem Hochdruckspeicher 9 entnommen, wodurch dieser wieder entleert wird. Auch diese Energie dient zur Beschleunigung des Fahrzeugs.
Sobald die Drehzahl der Antriebswelle 10 den Wert der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine erreicht hat, wird durch ein entsprechendes Signal des Drehzahlsensors 26 die Kupplung 7 geschlossen, so daß nun unmittelbar Leistung von der Kraftmaschine 1 auf die Abtriebswelle 10 und von dort auf das Ausgleichsgetrie-
be 11 und die Antriebsräder 12 des Fahrzeugs übertragen werden kann.
Erreicht die Geschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorbestimmten Sollwert (z. B. 50 km/h) und damit die Drehzahl der Abtriebswelle 10 einen entsprechenden Wert, so gibt der Drehzahlsensor 26 in den Regelkreis ein entsprechendes Signal zur Schaltung der Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung, wodurch das Schwungrad 6 ohne Energieabgabe mit konstanter Drehzahl leer läuft. In diesem Fahrzustand wird die zur ι ο Überwindung der Fahrwiderstände notwendige Energie normalerweise ausschließlich von der Kraftmaschine 1 unmittelbar über die Kupplung 7 an die Abtriebswelle
10 gegeben. Dieser Fahrzustand entspricht dem Bereich
11 entsprechend Fig.4.
Bremsen
Ein Niedertreten des Bremspedals 22 bewirkt das Lösen der Kupplung 7 sowie die Schaltung der Kraftmaschine 1 auf Leerlauf und der Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb. Gleichzeitig wird bei Niedertreten des Bremspedals die Wirkung des sich noch auf Stellung »Fahren« befindlichen Vorwahlhebels 23 übersteuert. Das Bremspedal 22 steht in Wirkverbindung mit der Fördermengenregelung der als Pumpe geschalteten Verdrängermaschine 3 und zwar so, daß mit zunehmenden Niedertreten des Bremspedals 22 die Fördermenge an der Verdrängermaschine 3 vergrößert wird und dadurch der Widerstand zum Antrieb entsprechend erhöht wird, wodurch sich auch die Bremskraft an der Abtriebswelle 10 und damit an den Rädern 12 erhöht. Mit abnehmender Drehzahl der Abtriebswellf 10 steigt die Drehzahl des Schwungrads 6, wodurch Bremsenergie eingespeichert wird. Die Drehzahl der als Pumpe geschalteten Verdrängermaschine 3 nimmt mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. Drehzahl der Abtriebswelle 10 ebenfalls ab. Hat die Drehzahl den Wert »Null« erreicht, so kehrt sich die Drehrichtung der Verdrängermaschine 3 um und sie arbeitet dann als Motor, wobei die erforderliche Energie aus dem Hochdruckspeicher 9 entnommen und dem Schwungrad 6 zugeführt wird. Sobald das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, wird der Vorwahlhebel 23 auf die Stellung »Stillstand« gebracht, wodurch die Feststellbremse (nicht gezeichnet) des Fahrzeugs angezogen wird und die Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung geschaltet wird.
Wird das Bremspedal 23 losgelassen bevor das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist so befindet sich der Vorwahlhebel 23 weiterhin auf Stellung »Fahren«, so daß die Übersteuerung seiner Wirkung durch das Bremspedal aufgehoben wird und bei Wiederbetätigung des Fahrpedals 21 folgendes bewirkt wird:
Ist die Drehzahl der Abtriebswelle 10 geringer oder höchstens gleich der Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 1, so wird die Verdrängermaschine 3 auf Pumpbetrieb geschaltet und je nach Stellung des Fahrpedals eine entsprechende Zugkraft an den Rädern 12 aufgebracht
Ist die Drehzahl der Abtriebswelle 10 größer als die Leerlaufdrehzahl der Kraftmaschine 1, so wird die Drehzahl der Kraftmaschine 1 soweit erhöht bis sie den Wert der Abtriebswelle 10 erreicht (Gasgeben). In diesem Punkt wird die Kupplung 7 geschlossen und die Verdrängermaschine 3 auf Pump- bzw. Motorbetrieb mit entsprechender Fördermenge geschaltet solange die tatsächliche Geschwindigkeit des Fahrzeugs unterhalb des vorbestimmten Sollgeschwindigkeitswertes liegt.
Für den Fall einer Notbremsung, bei der die Verzögerungen so groß sein müssen, daß die freiwerdende Bremsenergie nicht schnell genug gespeichert werden kann, ist am Bremspedal 22 ein Mitnahmehebel vorgesehen, der bei vollständigem Niedertreten des Bremspedals 22 eine Betriebsbremse üblicher Bauart des Fahrzeugs betätigt. Diese zusätzliche Betriebsbremse üblicher Bauart kommt auch dann zum Einsatz, wenn das Fahrzeug von einer hohen Geschwindigkeit heruntergebremst werden soll und die Speicherkapazität des Schwungrades 6 nicht ausreicht, um die freiwerdende Bremsenergie des sich mit hoher Geschwindigkeit bewegenden Fahrzeugs aufzunehmen.
Stillstand des Fahrzeugs
Ist das Fahrzeug an einer Haltestelle, einer Verkehrsampel oder einem Verkehrsstau zum Stillstand gekommen und das Schwungrad durch die Bremsenergie noch nicht auf seine maximale Drehzahl aufgeladen, so kann bei Stellung des Vorwahlhebels 23 auf »Stillstand« eine Aufladung mit Hilfe der Kraftmaschine 1 erfolgen (siehe die Kurven Vl im Bereich IV der Fig.4). Diese Aufladung erfolgt, indem der Drehzahlsensor 25 für das Schwungrad 6 in den Regelkreis signalisiert, daß die Höchstdrehzahl nicht erreicht ist, wodurch gleichzeitig der Hochdruckspeicher 9 abgeschlossen, an der Pumpe 2 eine Fördermenge eingestellt und die Verdrängermaschine 3 auf Motorbetrieb geschaltet wird. Schließlich wird die Kraftmaschine 1 bei dieser Schaltstellung auf eine erhöhte Drehzahl gebracht. Die Aufladung des Schwungrades 6 erfolgt dann von der Kraftmaschine 1 über die Pumpe 2, die Verdrängermaschine 3, das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und das Übersetzungsgetriebe 5. Sobald die zulässige Maximaldrehzahl des Schwungrades 6 erreicht ist (in F i g. 4 2500 U/min), wird durch den Drehzahlsensor 25 mittelbar die Pumpe 2 und die Verdrängermaschine 3 auf Nullförderung gestellt und die Kraftmaschine auf Leerlauf gebracht.
Ist der Fahrer, bevor der Ladevorgang beendet ist gezwungen weiterzufahren, so stellt er den Vorwahlhebel 23 auf Stellung »Fahren« und kann dann das Fahrpedal 21 betätigen.
Bei Stillstand des Schwungrades 6 ist Anfahren, Beschleunigen und Fahren möglich, wenn die Schwungradwelle durch die Feststellbremse 13' blockiert und die Kupplung 7 geöffnet ist. Die Kraftmaschine 1 treibt die Antriebswelle 10 über die Pumpe 2, die Verdrängermaschine 3 und das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 an. Wenn die Abtriebswelle 10 eine vorbestimmte Drehzahl erreicht hat wird die Pumpe 2 auf Nullförderung geschaltet die Kupplung 7 geschlossen und die ganze Energie der Kraftmaschine 1 wird direkt auf die Abtriebswelle 10 mechanisch übertragen.
Rückwärtsfahrt
Zum Rückwärtsfahren wird der Vorwahlhebel 23 auf Stellung »Rückwärts« gebracht wodurch der Hochdruckspeicher 9 geschlossen wird und die Verdrängermaschine 3 durch Schalten von hydraulischen Ventilen (nicht näher dargestellt) auf eine für Rückwärtsfahrt geeignete Drehrichtung gebracht wird. Die Pumpe 2 wird bei Betätigung des Fahrpedals 21 auf Förderung gestellt so daß das Fahrzeug, angetrieben von der Kraftmaschine 1, sich rückwärts bewegt
Die Ausführungsfonn einer Antriebsbaugruppe nach -Fig.3 ist dadurch gekennzeichnet daß das Fahrzeug wahlweise entweder durch einen Verbrennungsmotor
als Kraftmaschine 1 oder abgasfrei durch einen Elektromotor 15 (z. B. als Oberleitungsomnibus) angelrieben werden kann. Ein Betrieb des Fahrzeugs durch den Verbrennungsmotor erfolgt bei geschlossener Kupplung 17 und gelöster Kupplung 7 über die Pumpe 2 ohne Benutzung des Schwungrades 6. Ab einer vorgegebenen Geschwindigkeit des Fahrzeugs kann durch Schließen der Kupplung 7 das Fahrzeug auch direkt vom Verbrennungsmotor 1 angetrieben werden, wobei der Elektromotor 15 leer mitläuft.
Um völlig abgasfrei fahren zu können, ist die Kupplung 17 zu lösen, der Verbrennungsmotor 1 abzustellen, die Kupplung 7 zu schließen und eine
10
weitere Kupplung 16, die zwischen dem Elektromotor
15 und der Antriebswelle 10 eingeschaltet ist, zu öffnen. Der Elektromotor 15 treibt dann die Pumpe 2 an, wobei die erforderliche Energie z. B. über eine Oberleitung zugeführt werden kann. Hat das Fahrzeug eine vorbestimmte Geschwindigkeit erreicht, so ist die Pumpe 2 auf Nullförderung zu stellen und die Kupplung
16 zu schließen. Das Fahrzeug kann dann rein elektrisch angetrieben werden. Dabei bleibt die Ankoppelbarkeit des Schwungrades 6 voll erhalten, so daß wie oben beschrieben, jederzeit Bremsenergie eingespeichert werden kann.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Antriebsanordnung für Fahrzeuge mit instationärer Betriebsweise, insbesondere für Straßenfahrzeuge, mit mindestens einer Kraftmaschine, einem als Schwungrad ausgeführten Energiehauptspeicher und einem leistungsverzweigenden Umlaufrädergetriebe, über das die Abtriebswelle der Antriebsanordnung einerseits mit dem Schwungrad und andererseits mit der Kraftmaschine gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (1) an das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe 4) über eine hydrostatische Wandlergruppe, bestehend aus einer von der Kraftmaschine (1) angetriebenen, regelbaren Pumpe (2) und einer in beiden Richtungen als Pumpe und Motor betreibbaren, am Umlaufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe 4) vorgesehenen Verdrängermaschine (3) angeschlossen ist, wobei die Verdrängermaschine (3) an einen Pufferspeicher (Hochdruckbehälter 9) anschließbar ist, und daß die Kraftmaschine außerdem über eine Schaltkupplung (Kupplung 7) unmittelbar mit der Abtriebswelle (10) der Antriebsanordnung verbunden werden kann.
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe 4) und das Schwungrad (6) ein Planetengetriebe (5) als Übersetzungsgetriebe geschaltet ist
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pufferspeicher (Hochdruckbehälter 9) ein Blasenspeicher üblicher Bauart ist
4. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Pufferspeicher (Hochdruckbehälter 9) in Einzelspeicher unterteilt ist, von denen aus Hilfsaggregate des Fahrzeugs bzw. der Kraftmaschine angetrieben werden.
5. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Feststellbremsen im Planetengetriebe (Übersetzungsgetriebe 5) das Schwungrad (6) von der Antriebsanordnung an- und abkoppelbar ist.
6. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leistungsverzweigende Umlaufrädergetriebe (Leistungsverzweigungsgetriebe 4) eine Ausgleichssperre aufweist.
7. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmaschine (1) ein Elektromotor ist.
8. Antriebsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Kraftmaschinen vorgesehen sind, wovon eine ein Verbrennungsmotor (Kraftmaschine 1), die andere ein Elektromotor (15) ist.
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