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Dokumentenidentifikation DE102006046965A1 06.12.2007
Titel Antrieb mit Bremsenergierückgewinnung
Anmelder Bosch Rexroth AG, 70184 Stuttgart, DE
Erfinder Müller, Matthias, 86356 Neusäß, DE;
Mutschler, Steffen, 89073 Ulm, DE
Vertreter Mitscherlich & Partner, Patent- und Rechtsanwälte, 80331 München
DE-Anmeldedatum 04.10.2006
DE-Aktenzeichen 102006046965
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse B60K 6/12(2006.01)A, F, I, 20061004, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Antrieb zur Bremsenergierückgewinnung. Der Antrieb umfasst einen Antriebsmotor, der mit einem Getriebe verbunden ist. Das Getriebe weist eine Getriebeausgangswelle und zumindest eine Kopplungswelle auf. Mit der Kopplungwelle ist eine hydrostatische Kolbenmaschine verbunden. Der Antrieb umfasst weiterhin eine Speichereinrichtung, die mit der hydrostatischen Kolbenmaschine verbindbar ist. Die hydrostatische Kolbenmaschine ist mit der Kopplungswelle verbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einer Speichereinrichtung zur Rückgewinnung von Bremsenergie.

Aus der AT 395 960 B ist es bekannt einen hydrostatischen Motor im Schiebe- bzw. Bremsbetrieb eines angetriebenen Fahrzeugs zu verwenden, um die frei werdende kinetische Energie in Form von Druckenergie in einem Speicher zu speichern. Bei einer anschließenden Beschleunigung entlädt sich der Druckspeicher über den Hydromotor und trägt so zum Antrieb des Fahrzeugs bei. Auf diese Weise lässt sich die kinetische Energie zwischenspeichern und reduziert den Kraftstoffverbrauch einer primären Antriebsmaschine.

Das in der AT 395 960 B vorgeschlagene System verwendet hierzu einen hydrostatischen Fahrantrieb, in dem eine Hydropumpe mit dem Hydromotor gekoppelt ist. Der hydraulische Kreislauf ist mit einem ersten Druckspeicher und einem zweiten Druckspeicher verbunden. Einer der beiden Druckspeicher ist ein Hochdruckspeicher. Das beschriebene System hat den Nachteil, dass die Anwendung auf solche Fahrantriebe beschränkt ist, welche zum Erzeugen des Abtriebsmoment einen hydraulischen Kreislauf verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Speicherung von kinetischer Energie mittels eines Druckspeichers auch für mechanisch angetriebene Fahrzeuge zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß umfasst der Antrieb einen Antriebsmotor sowie ein damit verbundenes Getriebe. Das Getriebe weist eine Getriebeausgangswelle und zumindest eine Kopplungswelle auf. Zur Speicherung von kinetischer Energie während eines Verzögerungsvorgangs ist eine hydrostatische Kolbenmaschine vorgesehen, die über die Kopplungswelle mit dem Antrieb gekoppelt ist. Die Kopplungswelle kann eine Nebenabtriebswelle oder in das Getriebe integriert sein. Zudem ist ein Speicher vorgesehen, welcher zur Speicherung der frei werdenden kinetischen Energie eingesetzt wird.

Durch das Verbinden der hydrostatischen Kolbenmaschine mit dem Getriebe ist im Schiebebetrieb ein Aufladen des Speichers möglich, da über das Getriebe die hydrostatische Kolbenmaschine aufgrund der Massenträgheit des Fahrzeugs angetrieben wird. Der Kraftfluss geht dabei von der Getriebeausgangswelle, die in der Regel mit einem Hinterachsgetriebe verbunden ist, zu der Kopplungswelle, welche mit der hydrostatischen Kolbenmaschine verbunden ist. Durch die hydrostatische Kolbenmaschine wird Druckmittel unter Druckerhöhung in die Speichereinrichtung gefördert.

Umgekehrt kann bei einem anschließenden Beschleunigungsvorgang der Druckspeicher über die hydrostatische Kolbenmaschine entspannt werden, wodurch über die Kopplungswelle ein Drehmoment, das durch die hydrostatische Kolbenmaschine erzeugt wird, in das Getriebe eingeleitet wird. Das eingeleitete Drehmoment steht somit zum Antrieb über die Getriebeausgangswelle zur Verfügung. Ferner ist es möglich, beispielsweise während eines Schaltvorgangs, in dem der Kraftfluss von dem Antriebsmotor zu der Getriebeausgangswelle unterbrochen ist, zu überbrücken. Damit werden unerwünschte Zugkraftunterbrechungen während des Schaltens vermieden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebs ausgeführt.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die hydrostatische Kolbenmaschine mittels einer ersten Kupplung mit der Kopplungswelle zu verbinden. Eine solche abkuppelbare Anbindung der hydrostatischen Kolbenmaschine an das Getriebe hat den Vorteil, dass ein Schleppen der hydrostatischen Kolbenmaschine im reinen Fahrbetrieb nicht erforderlich ist. Damit werden Planschverluste in der hydrostatischen Kolbenmaschine vermieden. Beispielsweise bei einer Konstantfahrt lässt sich durch das Abkuppeln der Kraftstoffverbrauch des erfindungsgemäßen Antriebs weiter reduzieren.

Weiterhin ist es vorteilhaft, den Antriebsmotor über eine Schaltkupplung mit der Getriebeeingangswelle zu koppeln, so dass die Verbindung zwischen dem Getriebeeingang und dem Antriebsmotor unterbrochen werden kann. Damit wird auch die Verbindung zwischen der Kopplungswelle und dem Antriebsmotor unterbrochen, so dass beim hydrostatischen Bremsen frei werdende kinetischer Energie vollständig der Speichereinrichtung zugeführt wird. Eine Aufnahme der kinetischen Energie durch den meist als Verbrennungskraftmaschine ausgeführten Antriebsmotor wird vermieden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform bildet eine Getriebeeingangswelle des Getriebes die Kopplungswelle. Ferner ist eine zweite Kupplung zum Trennen der Getriebeeingangswelle angeordnet. Mittels der zweiten Kupplung ist es auch ohne Schaltkupplung möglich, den Antriebsmotor von der Kopplungswelle abzukuppeln und somit verbesserte Bedingung während des Speicherns der frei werdenden kinetischen Energie zu schaffen.

Die zweite Kupplung ist vorzugsweise zwischen einem ersten Zahnradpaar für die höchste Übersetzungsstufe und einem zweiten Zahnradpaar der zweithöchsten Übersetzungsstufe angeordnet. Wird durch die Trägheit des bewegten Fahrzeugs die hydrostatische Kolbenmaschine angetrieben, so wird hierdurch eine geeignete Untersetzung erreicht, die es erlaubt die hydrostatische Kolbenmaschine in einem wirtschaftlich vorteilhaften Drehzahlbereich zu betreiben. Insbesondere werden auch für das Einkuppeln der hydrostatischen Kolbenmaschine an der Kopplungswelle große Drehzahldifferenzen vermieden. Eine Erhöhung der Lebensdauer der Kupplung ist die Folge.

Bevorzugt ist das Getriebe als sogenanntes zweistufiges Getriebe ausgebildet, welches eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle und eine Zwischenwelle aufweist. Die Zwischenwelle ist dabei sowohl mit der Kopplungswelle als auch mit der Getriebeausgangswelle über jeweils eine Getriebestufe verbunden. Damit ist über diese beiden Getriebestufen die Getriebeausgangswelle mechanisch mit der Kopplungswelle gekoppelt. Der Antrieb mit dem zweistufigen Getriebe hat den Vorteil, dass ein Abkuppeln des Antriebsmotors auch durch eine Leerlaufstellung des Getriebes möglich ist, bei dem keine Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und der Zwischenwelle besteht.

Alternativ hierzu kann das Getriebe eine Getriebeeingangswelle, eine Getriebeausgangswelle sowie eine Zwischenwelle aufweisen, wobei die Zwischenwelle die Kopplungswelle bildet. Auch hier lässt sich durch Einlegen eines Leerlaufs die Getriebeeingangswelle von der Zwischenwelle abkuppeln, so dass eine unmittelbare Drehmomentübertragung von der Getriebeausgangswelle auf die Zwischenwelle und somit die Kopplungswelle erfolgt. Vorzugsweise ist die Zwischenwelle, die die Kopplungswelle bildet, mit der Getriebeausgangswelle über zumindest eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe wechselweise verbindbar. Durch die Möglichkeit, zwischen zwei übersetzungsverhältnissen umzuschalten, lässt sich eine weiter verbesserte Drehzahlanpassung während des Bremsvorgangs im Hinblick auf den Wirkungsgrad der hydrostatischen Kolbenmaschine erreichen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Antriebs sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebs;

2 eine vereinfachte Darstellung eines ersten Kraftflusses während der Energierückgewinnung mittels eines Getriebes einer ersten Bauform;

3 eine vereinfachte Darstellung eines Kraftflusses der Energierückgewinnung mittels eines Getriebes einer zweiten Bauform und

4 eine vereinfachte Darstellung eines dritten Kraftflusses während der Energierückgewinnung mittels eines Getriebes einer dritten Bauform.

Bevor auf den Kraftfluss anhand dreier Beispiele von unterschiedlichen Getriebevarianten eingegangen wird, soll zunächst das Grundprinzip anhand der schematischen Darstellung der 1 erläutert werden. In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Antrieb 1 dargestellt. Der erfindungsgemäße Antrieb 1 umfasst allgemein einen Antriebsmotor 2. Sofern es sich bei dem erfindungsgemäßen Antrieb 1 beispielsweise um den Fahrantrieb eines häufig im Stop-and-Go-Betrieb bewegten Fahrzeugs handelt, ist der Antriebsmotor 2 in der Regel als Dieselbrennkraftmaschine ausgeführt. Solche Fahrzeuge, bei denen häufig Anfahr- und Bremszyklen abwechselnd auftreten, können beispielsweise Müllsammelfahrzeuge, Radlader im Baustellenbetrieb oder Lieferfahrzeuge sein. Durch den Antriebsmotor 2 wird ein Getriebe 3 angetrieben, welches mit einem Hinterachsantrieb 4 verbunden ist. Das Getriebe 3 ist über eine Getriebeausgangswelle 5 mit einem Hinterachsdifferential 7 verbunden. Das Hinterachsdifferential 7 ist über eine erste Halbwelle 8 und eine zweite Halbwelle 9 mit einem ersten angetriebenen Rad 10 und einem zweiten angetriebenen Rad 11 verbunden.

Zur Rückgewinnung der während eines Bremsvorgangs frei werdenden kinetischen Energie ist eine hydrostatische Kolbenmaschine 12 vorgesehen. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist sowohl als Hydropumpe als auch als Hydromotor einsetzbar. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist bevorzugt in ihrem Förder- bzw. Schluckvolumen einstellbar ausgeführt und zur Förderung in zwei Richtungen vorgesehen. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist über eine Kopplungswelle, die im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Nebenabtriebswelle 6 ist, ebenfalls mit dem Getriebe 3 verbunden. Im Schiebebetrieb des Fahrzeugs wird somit aufgrund der Massenträgheit ein Kraftfluss zwischen dem Hinterachsantrieb 4 und der Nebenabtriebswelle 6 erzeugt, durch den die hydrostatische Kolbenmaschine 12 angetrieben wird.

Während der Verzögerung eines Fahrzeugs wird von der hydrostatischen Kolbenmaschine 12, die in diesem Fall als Pumpe wirkt, Druckmittel aus einem ersten Speicher 13 in einen zweiten Speicher 14 gefördert. Dabei dient der erste Speicher 13 als Druckmittelreservoir und ist als Tank bzw. Niederdruckspeicher ausgebildet. Der zweite Speicher 14 ist dagegen als Hochdruckspeicher ausgeführt. In dem zweiten Speicher 14 wird somit durch das Fördern von Druckmittel der Druck erhöht und die kinetische Energie des Fahrzeugs in Form von Druckenergie gespeichert. Der erste Speicher 13 ist über eine erste Speicherleitung 15 mit einem Anschluss der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 verbunden. Der zweite Speicher 14 ist über eine zweite Speicherleitung 16 mit einem zweiten Anschluss der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 verbunden.

Vorzugsweise ist in der zweiten Speicheleitung 16 ein Sperrventil 17 angeordnet. Mit Hilfe des Sperrventils 17 kann der Durchfluss zwischen dem zweiten Speicher 14 und der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 unterbrochen werden. Damit wird ein verlustfreies Speichern von Druckenergie in dem zweiten Speicher 14 ermöglicht, wenn beispielsweise während einer längeren Verbindungsfahrt eine Entnahme von gespeicherter Druckenergie nicht erforderlich ist.

Wird bei gefüllten zweiten Speicher 14 das Fahrzeug anschließend wieder beschleunigt, so wirkt die hydrostatische Kolbenmaschine 12 als Hydromotor. Das unter Druck stehende Druckmittel des zweiten Speichers 14 wird über die hydrostatische Kolbenmaschine 12 entspannt und strömt in den ersten Speicher 13. Die beiden Speicher 13, 14 bilden somit gemeinsam mit der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 eine hydraulische Wiege. Beim Entspannen des Druckmittels aus dem zweiten Speicher 14 wird durch die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ein Drehmoment erzeugt, welches über die Nebenabtriebswelle 6 dem Getriebe 3 zugeführt wird. Das dem Getriebe 3 zugeführte Drehmoment kann entweder ergänzend zu dem Drehmoment des Antriebsmotors 2 zur Beschleunigung des Fahrzeugs eingesetzt werden oder aber zum überbrücken der Schaltpause, während beispielsweise der Antriebsmotor 2 von dem Getriebe 3 durch eine Schaltkupplung abgetrennt ist.

Um während des Bremsvorgangs bzw. der Rückgewinnung der gespeicherten Energie das erzeugte Drehmoment bzw. die erzeugte Bremskraft einstellen zu können, ist die hydrostatische Kolbenmaschine 12 einstellbar ausgeführt. Zur Verstellung der Förder- bzw. Schluckmenge der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 ist eine Verstellvorrichtung 18 vorgesehen. Verstellvorrichtung 18 umfasst einen Hydraulikzylinder, in dem ein Stellkolben 19 angeordnet ist. Der Stellkolben 19 unterteilt den Hydraulikzylinder in eine erste Stelldruckkammer 20 und eine zweite Stelldruckkammer 21. In den Stelldruckkammern 20, 21 ist mittels eines Regelventils 23 ein geeignetes Druckverhältnis einstellbar. Aufgrund des sich einstellenden Stelldrucks in der ersten Stelldruckkammer 20 und der zweiten Stelldruckkammer 21 wird auf den Stellkolben 19 eine resultierende Kraft in axialer Richtung ausgeübt, durch die der Stellkolben 19 verschoben wird. Die Stellbewegung des Stellkolbens 19 wird über ein Gestänge 22 auf einen Verstellmechanismus der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 übertragen.

Das Regelventil 23 ist über eine erste Stelldruckleitung 24 und eine zweite Stelldruckleitung 25 mit dem ersten Stelldruckraum 20 bzw. dem zweiten Stelldruckraum 21 verbunden. In einer ersten Position wird durch das Regelventil 23 eine durchströmbare Verbindung zwischen einer Druckleitung 26, in der ein beispielsweise durch eine Speisepumpe erzeugter Druck herrscht, und der zweiten Stelldruckleitung 25 erzeugt. Gleichzeitig wird die erste Stelldruckleitung 24 über eine Entspannungsleitung 27 mit einem Tankvolumen 28 verbunden. In dieser ersten Position des Regelventils 23, die der Ruheposition des Regelventils 23 entspricht, wird das Regelventil 23 durch eine Druckfeder 29 gehalten. In entgegengesetzter Richtung kann das Regelventil 23 durch einen Aktuator gebracht werden, der im dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Proportionalmagnet 30 gebildet wird.

Zur Ansteuerung des Proportionalmagneten 30 ist ein Steuergerät 31 vorgesehen. Das Steuergerät 31 wirkt vorzugsweise auch mit einer Einspritzpumpe 32 des Antriebsmotors 2 zusammen. Die Ansteuerung des Regelventils 23 sowie der Einspritzpumpe 32 wird durch das Steuergerät 31 in Abhängigkeit beispielsweise von Signalen eines Fahrpedals und eines Bremspedals durchgeführt, die dem Steuergerät 31 über eine Signalleitung 35 zugeführt werden. Das Steuergerät 31 ist mit dem Proportionalmagneten 30 über eine erste Steuerleitung 33 und mit der Einspritzpumpe 32 über eine zweite Steuerleitung 34 verbunden.

Durch die entsprechende Ansteuerung des Proportionalmagneten 30 sowie der Einspritzpumpe 32 ist es nicht nur möglich, Bremsenergie zu speichern und anschließend durch Erzeugen eines zusätzlichen Drehmoments an der Nebenabtriebswelle 6 durch die hydrostatische Kolbenmaschine 12 zurückzuführen, sondern es ist auch eine zugkraftunterbrechungsfreie Beschleunigung des Fahrzeugs möglich, obwohl in dem mechanischen Getriebe 3 ein Gangwechsel durchgeführt wird.

Die möglichen Kraftflüsse innerhalb des Getriebes 3 werden nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 näher erläutert.

In der 1 ist das bevorzugte Ausführungsbeispiel unter Verwendung eines ersten Speicher 13 und eines zweiten Speicher 14 dargestellt. Ebenso ist es jedoch auch möglich lediglich einen Hochdruckspeicher vorzusehen. Die Verwendung des ersten Speichers als Niederdruckspeicher hat den Vorteil, dass auf der Saugseite der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 stets ein definierter Eingangsdruck vorliegt.

In nicht dargestellter Weise kann beispielsweise auch das Sperrventil 17 elektromagnetisch angesteuert werden. Hierzu ist vorzugsweise auch ein Steuersignal durch das Steuergerät 31 vorgebbar, welches z.B. bei Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit, die in erster Linie zu einer Verbindungsfahrt gewählt wird, das Sperrventil 17 ansteuert und somit eine Unterbrechung der zweiten Speicherleitung 16 bewirkt.

In der 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Getriebes 3 in stark vereinfachter Weise dargestellt. Das Getriebe 3 ist als einstufiges Getriebe ausgebildet, so dass lediglich zwei Getriebewellen in dem Getriebe 3 angeordnet sind.

Das Getriebe 3 umfasst eine Getriebeeingangswelle 37 sowie eine Getriebeaungangswelle 5. Mit der Getriebeeingangswelle 37 ist über eine erste Kupplung 38 eine Triebwelle 39 der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 verbindbar. Während die hydrostatische Kolbenmaschine 12 über ihre Triebwelle 39 und die erste Kupplung 38 mit der Getriebeeingangswelle 37 verbunden ist, die in dem ersten Ausführungsbeispiel die Nebenabtriebswelle 6 bildet, ist mit dem in der 2 links dargestellten Wellenende der Getriebeeingangswelle 37 der Antriebsmotor 2 verbunden. Um eine Unterbrechung der Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 2 und der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 erzeugen zu können, ist eine zweite Kupplung 40 vorgesehen, die das mit dem Antriebsmotor 2 verbundene Ende der Getriebeeingangswelle 37 von dem mit der Triebwelle 39 verbindbaren Ende der Getriebeeingangswelle 37 trennt.

Die Getriebeeingangswelle 37 wirkt über insgesamt drei Zahnradpaare 41, 42 und 43 mit der Getriebeausgangswelle 5 zusammen, die jedoch eine Getriebestufe bilden. Dabei handelt es sich um Festrad-Losrad-Paarungen, bei denen jeweils zwischen einem Losrad und der Getriebeeingangswelle 37 bzw. der Getriebeausgangswelle 5 eine drehfeste Verbindung durch eine Schaltmuffe erzeugt wird. Zum Erzielen einer geringen Fahrgeschwindigkeit ist das erste Zahnradpaar 41 vorgesehen. Wenn eine höhere Fahrgeschwindigkeit mit der ersten Zahnradpaarung 41 erreicht ist, wird die Schaltmuffe so verschoben, dass sich das Losrad der Zahnräder des ersten Zahnradpaars 41 frei drehen kann und gleichzeitig beide Zahnräder der zweiten Zahnradstufe 42 drehfest mit der Getriebeeingangswelle 37 bzw. der Getriebeausgangswelle 5 verbunden sind. Dementsprechend wird die drehfeste Verbindung des Losrads der zweiten Zahnradpaarung 42 getrennt und das Losrad des dritten Zahnradpaars 43 zum Einlegen des höchsten Gangs mit der Getriebeeingangswelle 37 bzw. der Getriebeausgangswelle 5 verbunden.

In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die zweite Kupplung 40 zwischen dem zweiten Zahnradpaar 42 und dem dritten Zahnradpaar 43 angeordnet. Gerät das Fahrzeug in den Schiebebetrieb, so wird bei einer nicht trennbaren Verbindung des Antriebsmotors 2 mit dem antriebsmotorseitigen Ende der Getriebeeingangswelle 37 die zweite Kupplung 40 geöffnet, so dass der Kraftfluss zwischen dem Antriebsmotor 2 und der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 unterbrochen ist. Aufgrund der Massenträgheit des Fahrzeugs wird an den Antriebsrädern 10, 11 ein Antriebsmoment erzeugt, welches über die Getriebeausgangswelle 5 und das dritte Zahnradpaar 43 auf die Getriebeeingangswelle 37 an ihrem kolbenmaschinenseitigen Wellenende übertragen wird. Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 wird somit im Schiebebetrieb über die Getriebeausgangswelle 5 und die die Nebenabtriebswelle 6 bildende Getriebeeingangswelle 37 angetrieben. Dies ist in der 2 schematisch durch die Pfeile angedeutet. Hierzu ist die erste Kupplung 38 geschlossen. Während einer anschließenden Beschleunigung wird aufgrund des Drucks in dem zweiten Speicher 14 durch die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ein Drehmoment übertragen, welches durch die Triebwelle 39 und die geschlossenen Kupplung 38 auf das kolbenmaschinenseitige Ende der Getriebeeingangswelle 37 übertragen wird. Durch die im Eingriff befindlichen Zahnräder des dritten Zahnradpaars 43 wird das von der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 erzeugte Drehmoment zur Hinterachse 4 weitergeleitet. Während der Beschleunigung kann dabei auch die zweite Kupplung 40 geschlossen sein und es kann zusätzlich ein Antriebsmoment durch den Antriebsmotor 2 erzeugt werden.

Die zweite Kupplung 40 ist entbehrlich, wenn auf der Eingangsseite des Getriebes 3 eine Schaltkupplung vorgesehen ist, mit der beispielsweise während eines Schaltvorgangs der Antriebsmotor 2 vollständig von der Getriebeeingangswelle 37 abgekuppelt werden kann. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der 2 bildet die Getriebeeingangswelle 37 gleichzeitig die Nebenabtriebswelle 6.

Im Unterschied dazu ist das Getriebe 3', wie es in der 3 schematisch dargestellt ist, als zweistufiges Getriebe ausgeführt. Die Verbindung zwischen der Getriebeeingangswelle 37' und der Getriebeausgangswelle 5 erfolgt dabei über eine Zwischenwelle 45. Wie schon bei dem Ausführungsbeispiel der 2 ist ein erstes, ein zweites und ein drittes Zahnradpaar 41', 42' und 43'vorgesehen, um verschiedene Übersetzungsstufen zum Reduzieren der Eingangsdrehzahl der Getriebeeingangswelle 37 auswählen zu können. Zusätzlich ist ein weiteres Zahnrad 46 vorgesehen, über welches die Nebenabtriebswelle 6 bzw. in der vereinfachten Darstellung die erste Kupplung 38 mit dem dritten Zahnradpaar 43' verbunden ist. Das zusätzliche Zahnrad 46 ist über die erste Kupplung 38 mit der Triebwelle 39 verbindbar. Die Zahnradpaare 41', 42' und 43' wiederum jeweils über ein Losrad, das mit der Getriebeeingangswelle 37, der Zwischenwelle 45 bzw. der Getriebeausgangswelle 5 beispielsweise durch eine Schaltmuffe drehfest verbindbar ist.

Während kinetische Energie durch Antreiben der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 im Schiebe- oder Bremsbetrieb gespeichert wird, ist die Trennung zwischen der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 und dem Antriebsmotor 2 daher durch entsprechendes Ausrücken der Schaltmuffe möglich. Bezüglich der Getriebeeingangswelle 37 befindet sich das Getriebe 3 dann im Leerlauf.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der 4 dargestellt. Wie schon das Ausführungsbeispiel der 3 ist das Getriebe 3'' der 4 als zweistufiges Getriebe ausgeführt und umfasst daher neben der Getriebeeingangswelle 37' und der Getriebeausgangswelle 5 eine Zwischenwelle 45'. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 3 bildet in diesem Fall die Zwischenwelle 45' auch die Nebenabtriebswelle 6.

Die hydrostatische Kolbenmaschine 12 ist wie schon bei dem Ausführungsbeispiel der 3 über eine erste Kupplung 38 zuschaltbar. Über die erste Kupplung 38 wird die Nebenabtriebswelle 6 mit der Triebwelle 39 drehfest verbunden. Zwischen der Zwischenwelle 45 und der Getriebeausgangswelle 5 erfolgt die Kraftübertragung über das dritte Zahnradpaar 43' oder ein viertes Zahnradpaar 44. Die beiden Zahnradpaare 43' und 44 verfügen jeweils wiederum über ein Losrad, so dass wechselweise zwischen dem Übersetzungsverhältnis des dritten Zahnradpaars 43' und dem Übersetzungsverhältnis des vierten Zahnradpaars 44 umgeschaltet werden kann. Während der Speicherung von kinetischer Energie befinden sich dagegen die Schaltmuffen der Zahnradpaare 41' und 42' in ihrer Leerlaufposition. Durch entsprechendes Umschalten zwischen den Übersetzungsverhältnissen des dritten Zahnradpaars 43' und des vierten Zahnradpaares 44 lässt sich die Drehzahl der Nebenabtriebswelle 6 so anpassen, dass die hydrostatische Kolbenmaschine 12 in einem optimierten Wirkungsgradbereich arbeitet. Das bedeutet, dass beispielsweise bei höherer Fahrgeschwindigkeit die dritte Zahnradstufe 43' zur Kraftübertragung verwendet wird. Wird das Fahrzeug dagegen langsamer und fällt somit die Drehzahl der hydrostatischen Kolbenmaschine 12 ab, so wird durch Verschieben der Schaltmuffe auf das vierte Zahnradpaar 44 umgeschaltet, so dass nunmehr die hydrostatische Kolbenmaschine 12 wieder in einem höheren Drehzahlbereich arbeitet. Damit lässt sich die Effizienz der Energierückgewinnung weiter steigern.

Das in den Ausführungsbeispielen vereinfacht dargestellte Schaltgetriebe kann beispielsweise ein synchronisiertes Getriebe, ein Lastschaltgetriebe oder ein Klauenkupplungsgetriebe sein. Bei der Nebenabtriebswelle 6 kann es sich entweder um eine ohnehin vorhandene Nebenabtriebswelle eines eingesetzten Getriebes handeln, oder aber es kann eine zusätzliche Nebenabtriebswelle als Ergänzung zu weiteren Nebenabtriebswellen vorgesehen sein. Die erfindungsgemäße Lösung hat insbesondere den Vorteil, dass bestehende Fahrantriebe, bei denen das Getriebe mit einer Nebenabtriebswelle ausgerüstet ist für den regenerativen Bremsbetrieb nachgerüstet werden können.

In den dargestellten und ausführlich beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Kopplungswelle als Nebenabtriebswelle 6 ausgeführt. Ein höherer Grad der Integration wird dagegen erreicht, wenn innerhalb des Getriebes auch die hydrostatische Kolbenmaschine angeordnet wird. In diesem Fall ist die Kopplungswelle unmittelbar mit der Pumpenwelle der hydrostatischen Kolbenmaschine verbunden oder durch diese gebildet.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr lassen sich die Merkmale der einzelnen Ausführungsbeispiele auch in abgewandelter Form miteinander kombinieren.


Anspruch[de]
Antrieb mit einem Antriebsmotor (2) mit einer hydrostatischen Kolbenmaschine (12) und zumindest einem damit verbundenen Speicher (14), dadurch gekennzeiehnet, dass ein mit dem Antriebsmotor (2) verbundenes Getriebe (3, 3', 3'') mit einer Getriebeausgangswelle (5) und zumindest einer Kopplungswelle (6) vorgesehen ist und dass die hydrostatische Kolbenmaschine (12) mit der Kopplungswelle (6) verbunden ist. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Kolbenmaschine (12) über eine erste Kupplung (38) mit der Kopplungswelle (6) verbunden ist. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (2) über eine Schaltkupplung von einer Getriebeeinganswelle (37) abkuppelbar ist. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Getriebeeinganswelle (37) die Kopplungswelle (6) bildet und eine zweite Kupplung (40) in der Getriebeeingangswelle (37) angeordnet ist. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kupplung (40) zwischen einer Getriebestufe (43) der höchsten Übersetzungsstufe und einer Getriebestufe (42) der zweithöchsten Übersetzungsstufe angeordnet ist. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3') eine Getriebeeingangswelle (37), eine Getriebeausgangswelle (5) und eine Zwischenwelle (45) aufweist, wobei die Zwischenwelle (45) über jeweils eine Getriebestufe mit der Kopplungswelle (6) und mit der Getriebeausgangswelle (5) verbunden ist. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (3') eine Getriebeeingangswelle (37), eine Getriebeausgangswelle (5) und eine Zwischenwelle (45) aufweist, wobei die Zwischenwelle (45') die Kopplungswelle (6) bildet. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenwelle (45') und die Getriebeausgangswelle (5) über zumindest eine erste Getriebestufe und eine zweite Getriebestufe wechselweise verbindbar ist. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungswelle eine Nebenabtriebswelle (6) ist. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatische Kolbenmaschine (12) in dem Getriebe (3, 3', 3'') angeordnet ist. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahl die hydrostatische Kolbenmaschine (12) über zumindest zwei Übersetzungsstufen des Getriebes (3, 3', 3'') an eine Fahrzeuggeschwindigkeit anpassbar ist.






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