EP1993866A1 - Mechanisch-hydraulischer antrieb mit einem leistungsverzweigungsgetriebe - Google Patents

Mechanisch-hydraulischer antrieb mit einem leistungsverzweigungsgetriebe

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Publication number
EP1993866A1
EP1993866A1 EP07723224A EP07723224A EP1993866A1 EP 1993866 A1 EP1993866 A1 EP 1993866A1 EP 07723224 A EP07723224 A EP 07723224A EP 07723224 A EP07723224 A EP 07723224A EP 1993866 A1 EP1993866 A1 EP 1993866A1
Authority
EP
European Patent Office
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line
pressure
drive
hydraulic
valve
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07723224A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Müller
Steffen Mutschler
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.)
Bosch Rexroth AG
Original Assignee
Bosch Rexroth AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Bosch Rexroth AG filed Critical Bosch Rexroth AG
Publication of EP1993866A1 publication Critical patent/EP1993866A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H47/00—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing
    • F16H47/02—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type
    • F16H47/04—Combinations of mechanical gearing with fluid clutches or fluid gearing the fluid gearing being of the volumetric type the mechanical gearing being of the type with members having orbital motion
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/10—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels by utilising wheel movement for accumulating energy, e.g. driving air compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H61/4078—Fluid exchange between hydrostatic circuits and external sources or consumers
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    • F16H37/06—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts
    • F16H37/08—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing
    • F16H37/0833—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths
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    • F16H2037/088—Power split variators with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft
    • 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
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    • 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 a
  • Travel drive is connectable.
  • a drive system is proposed in US 4,215,545.
  • the hydraulic pump can be connected to a hydraulic motor via a first working line and a second working line.
  • a distribution valve is provided which can interchange the connections between the hydraulic motor and the hydraulic pump.
  • a storage element can be connected to one of the two working lines via a switching valve.
  • the storage element is connected to the one working line.
  • the distribution valve is switched so that the hydraulic motor acting as a pump promotes pressure medium in the storage element. To recover the energy is from the Memory element taken over the switching valve pressure medium and fed to the hydraulic motor.
  • the invention has for its object to provide a drive with a power split transmission, in which an improved recovery of kinetic energy during braking is possible and in which a switch between the terminals of the hydraulic pump and the hydraulic motor is not required.
  • the drive according to the invention according to claim 1 comprises a power split transmission, which comprises a hydraulic pump and a hydraulic motor.
  • the hydraulic pump and the hydraulic motor are connected to each other via a first working line and a second working line.
  • the hydraulic pump and the hydraulic motor together with the first and the second working line form a closed hydraulic circuit.
  • the closed hydraulic circuit forms a first branch of the power split transmission.
  • a first storage element with the first working line or the second working line connectable.
  • the connections between the hydraulic pump and the hydraulic motor can always remain unchanged, since the respective pressurized by the hydraulic motor or by the hydraulic pump during the braking process working line with the first storage element is connectable ,
  • the hydraulic motor and the hydraulic pump are each mechanically connected to an output shaft.
  • the hydraulic motor is connected via a mechanical transmission with the output shaft of the power split transmission.
  • the mechanical transmission according to the invention comprises at least a first planetary gear.
  • An element, e.g. B. the ring gear of the first planetary gear is doing with the first
  • Hydraulic motor connected and another element, e.g. the sun gear, the first planetary gear is connected to the hydraulic pump.
  • another element of the planetary gear By coupling an element with the hydraulic motor and at the same time another element of the planetary gear with the hydraulic pump, it is possible to convert the kinetic energy into pressure energy both by means of the hydraulic motor and by means of the hydraulic pump in the sliding or braking operation and thus by storage in the first Storage element for recovery available.
  • the power split transmission comprises a mechanical power branch a hydraulic power branch and the two power branches can be operated jointly or independently of each other.
  • the drive motor can also be connected to the power split transmission by engaging the clutch. Is in addition the drive motor with the
  • Power split transmission to provide a first drive shaft portion and a second drive shaft portion, which together form the drive shaft of the power split transmission.
  • the drive shaft portion is connected to the hydraulic pump and the second drive shaft portion is connected to the sun gear of the first planetary gear.
  • the connection between the first drive shaft section and the second drive shaft section is detachable, whereby the hydraulic pump from the sun gear of the first
  • Planet gear can be decoupled.
  • Such an arrangement has the advantage that the sole use of the hydrostatic branch of the power split transmission is possible.
  • the drive motor is only connected to the hydraulic pump via the first drive shaft section.
  • the power split transmission comprises a second planetary gear.
  • the second planetary gear also has a sun gear and a ring gear, wherein the ring gear of the first planetary gear is connected to the ring gear of the second planetary gear.
  • both ring gears of the two planetary gear are connected together with the hydraulic motor.
  • the two sun gears are also connected to each other, since both the sun gear of the first planetary gear and the sun gear of the second planetary gear are connected to the second drive shaft.
  • Such an arrangement makes it possible to decouple the first drive shaft section from the second drive shaft section and to realize a purely hydrostatic drive.
  • the different ratios of the planetary gear can be selected so that in contrast to the drive over both branches of the power split transmission, a lower speed range is covered.
  • the first storage element is connected to the first or the second working line.
  • the drive preferably has a second storage element, which is connected during the storage process or the recovery of energy with the respective other working line.
  • the hydraulic motor is connected to the hydraulic pump in the manner already mentioned in a closed hydrostatic circuit.
  • first memory As a high-pressure accumulator and the second accumulator as a low-pressure accumulator.
  • a memory pressure retaining device prevents the unintentional complete emptying of the first memory element.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a drive according to the invention
  • Fig. 3 shows a first embodiment of a
  • valve block 4 shows a second embodiment of a valve block
  • FIG. 5 shows a third embodiment of a valve block.
  • FIG. 6 shows a fourth embodiment of a valve block
  • Fig. 7 shows a third embodiment of a drive according to the invention with control components.
  • a power split transmission 1 comprises a drive motor 2 through which a driven axle 3, for example a wheel loader, is driven.
  • a driven axle 3 for example a wheel loader
  • this is a single vehicle axle 3.
  • the driven axle 3 has a differential 4 through which the vehicle wheels are driven.
  • the drive motor 2 can be connected to a drive shaft 5, by means of which the torque generated by the drive motor 2 is fed to the power split transmission 1. Via a first gear 6, a hydraulic pump 9 is connected to the drive shaft 5.
  • the first gear stage 6 has a first spur gear 7 and a second spur gear 8. The first spur gear 7 and the second spur gear 8 are in permanent engagement with each other, so that the drive shaft 5 is permanently connected to the hydraulic pump 9.
  • the hydraulic pump 9 is designed to convey pressure medium in two directions and is adjustable in its delivery volume.
  • the adjustment of the hydraulic pump 9 is effected by an adjusting device, not shown, which is preferably controlled by an electronic control unit.
  • a first working line 10 and a second working line 11 is connected to the hydraulic pump 9.
  • a hydraulic motor 12 is connected to the hydraulic pump 9.
  • the hydraulic motor 12 is also designed for two flow directions and also adjustable in its displacement.
  • the hydraulic pump 9 forms together with the hydraulic motor 12 and the first and the second
  • Working line 10, 11 a closed hydraulic circuit.
  • the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 12 are preferably designed as axial piston machines.
  • swash plate or oblique axis machines can be used.
  • the hydraulic motor 12 is connected via a hydraulic motor output shaft 28 with a third spur gear 29.
  • About the third spur gear 29 of the hydraulic motor 12 acts with a mechanical drive, in the illustrated embodiment, a first planetary gear 13 together.
  • the first planetary gear 13 has a sun gear 14 and a ring gear 15.
  • the first planetary gear 13 comprises a web 16, on which a plurality of planet gears 17.1, 17.2 are arranged and rotatably mounted thereon.
  • the web 16 of the first planetary gear 13 is connected to an output shaft 18 and transmits its output torque via a second gear stage 19 to a differential input shaft 20 to the driven axle 3 of the vehicle.
  • the connection of the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 12 with the sun gear 14 and the ring gear 15 is merely exemplary.
  • the elements of the planetary gear 13 can also be assigned differently.
  • the drive shaft 5 is driven by the drive motor 2.
  • the sun gear 14 of the first planetary gear 13 is connected.
  • the hydraulic pump 9 and in response to the set flow rate or from the set displacement of the hydraulic motor. 12 the hydraulic motor output shaft 28 is driven.
  • the Hydromotor output shaft 28 is driven.
  • the third spur gear 29 is driven, which is in engagement with a toothing 30 arranged externally on the ring gear 15 of the first planetary gear 13.
  • Both the sun gear 14 and the ring gear 15 of the first planetary gear 13 are thus either directly by the drive motor 2 or via the hydrostatic branch of the
  • Power split transmission 1 driven. This leads to a resulting rotational movement of the web 16, which is transmitted via the output shaft 18, the second gear stage 19 and the differential input shaft 20 to the driven axle 3 of the vehicle.
  • power is transmitted to the driven axle 3 both via the hydrostatic branch and via the mechanical branch.
  • a torque is now fed from the driven axle 3 from.
  • About the first planetary gear 13 is now driven by the web 16, the ring gear 15 and the sun gear 14. Due to the permanent coupling between the drive shaft 5 and the hydraulic pump 9 thereby both the hydraulic motor 12 and the hydraulic pump 9 is driven.
  • a clutch 31 is provided with which the drive motor 2 can be decoupled from the drive shaft 5.
  • the coupling 31 can, for example, as
  • a single-disc dry clutch be executed.
  • at least one memory element is provided.
  • the memory element is in the Furthermore, a second hydraulic accumulator 22 is provided as a further memory element.
  • the first hydraulic accumulator 21 is preferably designed as a high-pressure accumulator.
  • the second hydraulic accumulator 22 is designed as a low-pressure accumulator and provided to compensate for the added or removed volume flow.
  • a valve block 23 is provided in order to connect the first hydraulic accumulator 21 and the second hydraulic accumulator 22 to the first working line 10 and the second working line 11.
  • the valve block 23 is connected via a first connecting line 24 to the first working line 10.
  • the valve block 23 is connected via a second connecting line 25 to the second working line 11.
  • the first hydraulic accumulator 21 is connected to the valve block 23 via a high-pressure accumulator line 16, while the second hydraulic accumulator 22 is connected to the valve block 23 via a low-pressure accumulator line 27.
  • Embodiments for the valve block 23 will be explained below in detail with reference to FIGS. 3-6.
  • pressure medium is conveyed either clockwise or counterclockwise in the hydrostatic circuit.
  • pressure medium is conveyed either clockwise or counterclockwise in the hydrostatic circuit.
  • a promotion of pressure medium takes place in a clockwise direction. This is described below as forward drive.
  • pressure medium is thus promoted by the hydraulic pump 9 in the first working line 10 and relaxed via the hydraulic motor 12 in the second working line 11 during a normal drive. If the vehicle is now in coasting mode or if it should be braked, then the pressure conditions are reversed.
  • the hydraulic motor 12 now acts as a pump and promotes by increasing the pressure pressure medium in the second working line eleventh
  • Pressure is conveyed via the second connecting line 25 and the high-pressure accumulator line 26 into the first hydraulic accumulator 21.
  • the second hydraulic accumulator 22 is connected to the first working line 10 through the valve block.
  • the low-pressure accumulator line 27 is connected to the first connecting line 24 in the valve block 23.
  • the pumped into the first hydraulic accumulator 21 pressure medium is thus removed from the second hydraulic accumulator 22.
  • Both the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 12 suck from the first working line 10 pressure medium and convey it to the second working line 11, from which it is stored by increasing the local pressure in the first hydraulic accumulator 21.
  • the drive shaft 5 can additionally be supported on the drive motor 2. In this case, the connection remains exist between the drive motor 2 and the drive shaft 5 by the clutch 31 is not disengaged.
  • the pressure medium from the first hydraulic accumulator 21 is returned to the hydrostatic circuit. If an acceleration in the forward direction, the high-pressure accumulator line 26 is connected to the first through the valve block 23
  • both the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 12 can be acted upon by the first working line 10 with pressure medium, so that both the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 12 act as a motor and transmit torque to the drive shaft 5 and the hydraulic motor output shaft 28.
  • the torque generated by the hydraulic pump 9 thus supports the transmitted from the drive motor 2 to the drive shaft 5 torque. It is also possible to set the hydraulic pump 9 to vanishing delivery volume. Thus, the entire pressure energy stored in the first hydraulic accumulator 21 is returned directly via the hydraulic motor 12.
  • the second hydraulic accumulator 22 While the removal of pressure medium from the first hydraulic accumulator 21 via the first working line 10, the second hydraulic accumulator 22 is connected to the second working line 11.
  • the valve block 23 connects the second connecting line 25 with the low-pressure accumulator line 27. Das aus Hydraulic accumulator 21 recirculated pressure medium is thus discharged to the volume compensation in the second hydraulic accumulator 22.
  • the arrangement according to the invention in which the first hydraulic accumulator 21 can be connected alternately to the first working line or the second working line 10 or 11, has the advantage that the hydraulic motor 12 does not have to be pivoted beyond its zero position. The flow direction through the hydraulic motor 12 can thus be maintained at the transition from a drive to the push mode. This leads to an increase in the stability of the driving state. Furthermore, there is an increased power available when restarting, since in addition to the power of the drive motor 2, the stored energy can be used to accelerate the vehicle.
  • the mechanical transmission in the second embodiment has, in addition to the first planetary gear 13, a second planetary gear 32.
  • the second planetary gear 32 comprises a ring gear 33 and a sun gear 34.
  • planetary gears 37.1 and 37.2 are arranged, which are rotatably fixed to a web 35.
  • the web 35 can be blocked by means of a blocking device 36.
  • the ring gear 15 of the first planetary gear 13 and the ring gear 33 of the second planetary gear 32 are connected to a common ring gear.
  • the toothing 30 ' is arranged in the region of the ring gear 33 of the second planetary gear 32.
  • the planetary gear 13 and 32 have different gear ratios.
  • the drive shaft of the power split transmission 1 'of FIG. 2 is divided into two and comprises a first drive shaft section 5.1 and a second drive shaft section 5.2.
  • Drive shaft section 5.2 is fixedly connected to the sun gear 14 of the first planetary gear 13 and the sun gear 34 of the second planetary gear 32.
  • the first drive shaft section 5.1 is releasably connected to the drive motor 2, wherein for releasable connection here also a coupling 31 is provided.
  • Also connected to the first drive shaft section 5.1 is the first gear stage 6, which couples the hydraulic pump 9 to the first drive shaft section 5.1.
  • a third gear stage 38 or a fourth gear stage 39 is provided for connecting the first drive shaft section 5.1 to the second drive shaft section 5.2.
  • the third gear stage 38 includes a fourth, fifth and sixth spur gear 40, 41 and 42.
  • the sixth spur gear 42 is permanently connected to the second drive shaft section 5.2.
  • the fifth spur gear 41 is connected to an intermediate shaft 43.
  • the fourth spur gear 40 is detachably connected to the first drive shaft section 5.1.
  • a second clutch 48 is provided for fixed connection of the fourth spur gear 40 with the first drive shaft section 5.1.
  • the second clutch 48 may be designed either as the clutch 31 as a friction clutch or be a positive clutch.
  • the third gear stage 38 is provided for example for forward travel.
  • the fourth gear stage 39 is used to generate the same
  • the fourth gear stage has a seventh, an eighth and a ninth spur gear 44, 45 and 46, which also like the fourth to sixth spur gears 40 - 42 are in permanent engagement with each other.
  • the seventh spur gear 44 is detachably connected to a direction reversal 47.
  • the eighth spur gear 45 is connected to the intermediate shaft 43 and thus to the fifth spur gear 41.
  • the fourth gear stage 39 is completed by the ninth spur gear 46, which with the second
  • Drive shaft section 5.2 is firmly connected.
  • the second clutch 48 is closed, while the third clutch 49 is opened.
  • the second clutch 48 is opened and the third clutch 49 is closed.
  • the direction of rotation reversal 47 has a gear pair, whereby the direction of rotation of the seventh spur gear 44 with respect to the direction of rotation of the fourth spur gear 40 is reversed.
  • the ratios of the third gear stage 38 and the fourth gear stage 39 are preferably identical.
  • Blocking device 36 may for example be a positive coupling with which the web 35 of the second planetary gear 32 is fixed to the housing side.
  • Blocking device 36 is not used and the web 35 of the second planetary gear 32 can rotate freely.
  • the second clutch 48 is engaged during forward travel and thus connects the first drive shaft section 5.1 with the second
  • valve block 23 for connecting the two hydraulic accumulators 21, 22 with the working lines 10, 11 are shown in FIGS. 3-6.
  • valve block 23 For connecting the first connecting line 24 to the high-pressure accumulator line 26 or the low-pressure accumulator line 27 or the second connecting line 25 to the high-pressure accumulator line 26 or the low-pressure accumulator line 27, the valve block 23 comprises a directional control valve 51
  • Directional control valve 51 is a 4/3-way valve. In a neutral position 52 all four ports of the directional control valve 51 are separated from each other. There is thus no through-flow connection between the high pressure accumulator line 26 and the
  • Low-pressure accumulator line 27 and the two connecting lines 24 and 25 is in this switching state of the directional control valve 51 already pressure medium stored in the first hydraulic accumulator 21, so is due to the complete decoupling of the hydrostatic circuit longer-term storage of pressure medium possible. Leakage is prevented by this separation.
  • the directional control valve 51 can be brought into a first shift position 53 or a second shift position 54.
  • the first connecting line 24 is connected to the low-pressure storage line 27 and the second connecting line 25 to the high-pressure accumulator line 26.
  • the first connecting line 24 is connected to the high-pressure accumulator line 26 and the second connecting line 25 to the low-pressure accumulator line 27.
  • the directional control valve 51 is brought to its first shift position 53 during a braking operation in the forward direction. Forward acceleration is possible when the directional control valve 51 is in its second shift position 54. In reverse braking and forward acceleration accordingly the opposite switching positions are taken.
  • a first centering spring 55 and a second centering spring 56 is provided. Similar to the first centering spring 55, a first solenoid 57 acts as an actuator for actuating the directional control valve 51 on the directional control valve 51. Upon actuation of the first solenoid 57, the directional control valve 51 is out of its neutral position 52 against the force of the counteracting second centering spring 56 in its first Switching position 53 brought. Accordingly, upon actuation of a second solenoid 58, the Directional control valve 51 brought into its second switching position 54 under compression of the first centering spring 5.
  • the first and second electromagnets 57, 58 used in the illustrated embodiment as actuators, other actuators can be used. For example, the generation of a hydraulic force at corresponding measuring surfaces of the directional control valve 51 is conceivable.
  • the first hydraulic accumulator 21 is preceded by a storage pressure maintaining device 59.
  • a storage pressure maintaining device 59 To advance the accumulator pressure holding device 59, this is preferably arranged in the high-pressure accumulator line 26 within the valve block 23.
  • the memory pressure holding device 59 branches the
  • a pressure relief valve 60 is arranged as a pressure holding valve, which is acted upon by a spring 61 in the closing direction. Opposing to the force of the closing spring 61, the pressure prevailing in the first hydraulic accumulator 21, which is supplied to a measuring surface via a measuring line 62, acts. This is an opening of the
  • a check valve 63 which opens in the direction of the first hydraulic accumulator 61, is arranged in the second line branch 26 "'arranged parallel thereto. A supply of pressure medium into the first hydraulic accumulator 21 is therefore always independent of the prevailing pressure there possible.
  • the storage pressure retaining device 59 thus ensures that there is always a certain minimum pressure in the first hydraulic accumulator 21 and that complete removal of pressure medium from the first hydraulic accumulator 21 is not possible.
  • the control of the first and second electromagnets 57, 58 is preferably carried out via an electronic control unit, which controls the switching of the electromagnets 57 and 58 starting from the selected direction of travel.
  • FIG. 4 A second embodiment of a valve block 23 is shown in FIG. 4. In the embodiment of a valve block 23 shown in FIG. 4,
  • Poppet valves 64-67 are preferably constructed the same. In order to avoid unnecessary repetition, only the construction of the first seat valve 64 will be described in detail below. For clarity, therefore, the reference numerals of the individual elements of the seat valves are arranged only on the first seat valve 64.
  • the first seat valve 64 has a closing body 68, by means of which a first and a second pressure chamber are separated from one another in a closed position of the first seat valve 64.
  • a closing body 68 On the closing body 68, a first surface 69 in the first pressure chamber and a second, in the same direction oriented surface 70 is formed in the second pressure chamber. In opposite Direction oriented is a third surface 71.
  • the three surfaces 69 - 71 are each acted upon by a pressure. Similar to the force acting on the third surface 71 hydraulic force of the closing body 68 is acted upon by the force of a first valve spring 78.
  • the first valve spring 78 acts on the first seat valve 64 in the closing direction.
  • a valve spring 79 - 81 are also arranged on the second to fourth seat valves 65 - 67, which act on the respective seat valve 65 - 67 in the closing direction.
  • the second pressure chambers of the first seat valve 64 and the third seat valve 66 are via a first
  • Valve connecting line 72 connected to each other.
  • the second pressure chambers of the second seat valve 65 and the fourth seat valve 67 are connected to each other via a second valve connecting line 73.
  • the first pressure chamber of the first seat valve 64 is connected to the second connection line 25 via a first valve connection line 74.
  • the first valve connection line 74 is from the first
  • Valve connecting line 72 separated.
  • the first pressure chamber of the second seat valve 65 is connected to the first connection line 25 via a second valve connection line 75.
  • the first connection line 24 is via a third
  • Valve connecting line 76 to the first pressure chamber of the third seat valve 66 and connected via a fourth valve connection line 67 to the first pressure chamber of the fourth seat valve 67.
  • the first valve connecting line 72 is connected to the first hydraulic accumulator 21 via the high-pressure accumulator line 26.
  • the second valve connecting line 73 is connected to the second hydraulic accumulator 22 via the low-pressure accumulator line 27.
  • the closing bodies of the seat valves 64-67 are acted upon via a respective valve spring 78-81 in the direction of their closed position.
  • a respective valve spring 78-81 Provided on the respective third surfaces of the seat valves 64
  • a hydraulic force is generated on the respective third surface.
  • the third surface 71 of the first seat valve 64 can be acted upon by a control pressure via a first control pressure line 82.
  • the first control pressure line 82 and the fourth control pressure line 85 are jointly supplied via a first line section 76 of the control pressure.
  • the second control pressure line 83 and the third control pressure line 84 is supplied together via a second line section 87, a control pressure.
  • a pilot valve 88 is provided for generating or for assigning the control pressure to the first line section 86 and the second line section 87.
  • the pilot valve 88 connects depending on its switching position, the first line section 86 and / or the second line section 87 with a maximum pressure line 89.
  • the maximum pressure line 89 is supplied by a maximum pressure selector 90 of the highest available in the system pressure.
  • the maximum pressure selection device 90 has a first changeover valve 91 and a second changeover valve 92.
  • the two shuttle valves 91, 92 are connected to each other via a shuttle valve connection line 93.
  • the shuttle valve connection line 93 is connected via a high-pressure accumulator line branch 94 to the first valve connection line 72 and thus to the first hydraulic accumulator 21 via the high-pressure accumulator line 26.
  • the pressure prevailing in the first hydraulic accumulator 21 is thus applied to the respective inputs of the first shuttle valve 91 and of the second shuttle valve 92.
  • Shuttle valve 91 is connected via a first supply line 95 to the second connecting line 25.
  • a second input terminal of the second shuttle valve 92 is connected to the first connection line 24 via a second supply line 96.
  • Shuttle valve 91 is a comparison of the prevailing pressure in the second connecting line 25 with the pressure prevailing in the first hydraulic accumulator 21 pressure.
  • a Pressure comparison between the pressure in the first connecting line 24 and the first hydraulic accumulator 21 performed.
  • the higher of the two pressures is output by the first shuttle valve 91 and the second shuttle valve 92 at their output ports.
  • the output terminals of the first shuttle valve 91 and the second shuttle valve 92 are connected to each other via an output connection line 97.
  • a first check valve 98 and a second check valve 99 are arranged, wherein the opening direction of the two check valves 98, 99 directed towards each other.
  • the maximum pressure line 89 is connected to the output connection line 97.
  • the pilot valve 88 is a 3/3-way valve, which is acted upon by a pilot valve spring 100 in the direction of a first switching position 102.
  • the pilot valve 88 has a second shift position 103 and a third
  • an electromagnet 101 is provided as the actuator.
  • the solenoid 101 acts on the pilot valve 88 against the force of the pilot valve spring 100.
  • the pilot valve is brought into its second switching position 103 or into its third switching position 104. If no control signal is applied to the electromagnet 101, the pilot valve 88 is brought back into its first switching position 102 by the force of the pilot valve spring 100. In the first switching position 102, the pilot valve connects the maximum pressure line 89 to both the first line section 86 and the second line section 87.
  • Electromagnet 101 brought into its second switching position 103, so only the first line section 86 is connected to the maximum pressure line 89.
  • the third surfaces of the first seat valve 64 and the fourth seat valve 85 are subjected to a control pressure and held in their closed position.
  • the third surfaces of the second seat valve 65 and the third seat valve 66 are relaxed, so that due to the oppositely directed hydraulic forces, the second seat valve 65 and the third seat valve 66 are brought into their open position.
  • the second seat valve 65 By adjusting the second seat valve 65 in the direction of its open position, the second valve connecting line 73 with the second Valve connection line 75 connected throughflow.
  • the second connection line 25 is connected to the low-pressure storage line 27 via the second seat valve 65.
  • the third seat valve 66 is brought into its open position, in which the first valve connection line 72 is connected to the third valve connection line 76.
  • the first connecting line 24 is thus connected to the high-pressure accumulator line 26 via the third seat valve 66. Consequently, in the first switching position 103, the first
  • Hydraulic accumulator 21 connected to the first working line 10 and at the same time the second hydraulic accumulator 22 to the second working line 11th
  • Switching position of the pilot valve 88 is thus the first working line 10 with the second hydraulic accumulator 22 and the second working line 11 connected to the first hydraulic accumulator 21.
  • valve block 23 a further embodiment of the valve block 23 is shown.
  • the structure corresponds substantially to that of FIG. 4, wherein a single shuttle valve 105 is used instead of the maximum pressure selector for generating and providing the highest available system pressure.
  • the shuttle valve 105 is connected on the one hand to the high-pressure storage line branch 94 and on the other hand to a delivery pressure line 106.
  • the delivery pressure line 106 is connected at its other end to the hydraulic pump 9 and leads the individual shuttle valve 105 to the higher pressure available in the working lines.
  • the single shuttle valve 105 is thus provided at its output, which is connected to the maximum pressure line 89, the highest system pressure.
  • the comparison is made by the single shuttle valve 105 directly between the prevailing in the first hydraulic accumulator 21 pressure and the higher of the two working line pressures.
  • the pilot valve 88 ' is supplemented by a fourth connection, which is connected via an expansion line 107 with a tank volume 108. While in the second switching position 103 of the pilot valve 88 'the maximum pressure line 89 is connected to the first line section 86, the second line section 87 is simultaneously connected to the tank volume 108 via the expansion line 107. As a result, the second seat valve 65 and the third seat valve 66 are relaxed on their respective third surface. Conversely, while the second line section 87 is connected to the maximum pressure line 89 in the third switching position 104 of the pilot valve 88 ', the first line section 86 is connected to the expansion line 107 and thus to the tank volume 108. Thereby, the third surfaces of the first seat valve 64 and the fourth seat valve 67 are relieved in the tank volume. The function corresponds to the
  • valve block 23 Function of the valve block 23 shown in FIG. 4, so that dispensing from a new description of the operation.
  • FIG. 6 Another embodiment of a valve block 23 for the drive according to the invention is shown in FIG. 6. As in the embodiment of FIG. 5, the selection of the highest system pressure via a single shuttle valve 105 also takes place here. Instead of a single pilot valve 88 ', however, a first pilot valve 109 and a second pilot valve 110 are provided here.
  • the first pilot valve 109 has a first switching position 111 and a second switching position 112. In the first switching position 111, in the direction of which the first pilot valve 109 due to the force of a compression spring
  • the first pilot valve 109 in its second Switching position brought 112, the first line section 86 is connected to the expansion line 107.
  • the second pilot valve 110 also has a first one
  • first line section 86 or the second line section 87 are subjected to the control pressure.
  • the respective other line section 87 or 86 is connected to the expansion line 107.
  • first seat valve 64 and the fourth seat valve 67 are closed and the second seat valve 65 and the third seat valve 66 open or vice versa.
  • FIG. 7 shows a further illustration of the drive 1 'according to the invention of FIG. 2.
  • the drive 1 "shown in FIG. 7 comprises, in addition to the already known drive components, the control system the drive 1 '' required control components.
  • a first pressure sensor 120 is provided, which is connected via a first sensor line 121 to an electronic control unit 124. With the help of the pressure sensor 120 is in the first
  • Memory element 21 prevailing accumulator pressure detected.
  • a second pressure sensor 122 for detecting the pressure in the second storage element 22 is provided.
  • the second pressure sensor 122 is likewise connected to the electronic control unit 124 via a second sensor line 123.
  • an interface 126 is provided. Via the interface 126, the electronic control unit 124 may be connected to a CAN bus, for example. In the illustrated embodiment, the electronic control unit 124 is connected to the CAN bus represented by the interface 126 via further signal lines 127 and 128. About these other signal lines 127 and 128 z. B. the first controller 124 of the drive 1 '' information about a target speed v 3O n and an actual speed Vi St supply. Depending on the ratio of the Solll speed v so n and the actual speed Vi at can then be made by the electronic control unit 124, the adjustment of the pivot angle of the hydraulic pump 9 and / or the hydraulic motor 12. Thus, an adaptation of the
  • the control of the drive motor 2 is also involved in the electronic control by the electronic control unit 124.
  • the drive motor 2 is controlled by an engine control unit 129.
  • the engine control unit 129 is, for example, in connection with an injection pump, so that due to the setting of the engine control unit 129 an injection quantity for the drive motor 2 is metered.
  • the engine control unit 129 is connected via a
  • the electronic control unit 124 is further connected via a switching line 133 to the optional clutch 31.
  • a switching line 133 for example, an actuator of the clutch 31 can be controlled.
  • Such an actuator may, for. B. be designed as an electromagnet.
  • the electronic control unit 124 is connected to a first adjusting device 136 or a second adjusting device 137 via further control signal lines 134 and 135.
  • the first adjusting device 136 acts on a
  • the second adjusting device 137 acts on an adjusting mechanism of the hydraulic pump 12.
  • a third control signal line 138 is provided, which acts on the valve block 23 with a control signal and thus the connection between the first working line 10th and the second working line 11 with the High-pressure accumulator line 26 and the low-pressure accumulator line 27 controls.
  • the drive motor 2 is switched off during a braking operation.
  • a memory state of the high-pressure accumulator that is to say the first memory element 21, is determined which is sufficient
  • the drive motor 2 is switched off by the electronic control unit 124 and the engine control unit 129 driven thereby.
  • the stored pressure energy is also determined from at least the signal of the first pressure sensor 120.
  • the pressure difference between the pressure signal of the first pressure sensor 120 and the second pressure sensor 122 is considered
  • the drive motor 2 is automatically restarted.
  • the electronic control unit 124 transmits a start signal to the clutch 31 or its actuator, so that the drive motor 2 is mechanically connected to the hydraulic pump 9.
  • the valve block 23 is then actuated via the signal line 138, that the pressure available in the first storage element 21 pressurizes the hydraulic pump 9.
  • the hydraulic pump 9 acts as a hydraulic motor and generates an output torque with which the drive motor 2 is started.
  • Adjustment device 136 and the second adjusting device 137 in response to a specification of the electronic control unit 124 driven.
  • both the hydraulic pump 9 and the hydraulic motor 12 can be used to store pressure energy in the first storage element 21.
  • the hydraulic motor 12 can be used together with the hydraulic pump 9 or only the hydraulic motor 12 or only the hydraulic pump 9 for storing pressure energy.
  • the hydraulic pump 9 can be set to vanishing delivery volume and at the same time the clutch 31 are opened.
  • all of the kinetic energy released by the braking process is stored by the hydraulic pump 12 in the first storage element 21.
  • the first storage element 21 is shown in the embodiments as a single hydraulic accumulator. However, it is also conceivable to provide a plurality of, for example, parallel memory elements. For all embodiments shown in the figures, it should be noted that both the two power branches, so the hydraulic
  • Power branch with the hydraulic pump 9 and the associated therein in the closed circuit hydraulic motor 12, together with the mechanical power branch and both power branches separately and independently can be operated.
  • a larger transmission ratio can be achieved if, in addition to the two planetary gears already shown for example in FIG. 2 and FIG. 7, a third planetary gear stage is provided.
  • control components which are shown in Fig. 7 in connection with the embodiment of the drive 1 'of Fig. 2 are also transferable to the other drives.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe (1). Das Leistungsverzweigungsgetriebe (1) umfasst eine Hydropumpe (9) und einen Hydromotor (12), die über eine erste Arbeitsleitung (10) und eine zweite Arbeitsleitung (11) miteinander verbunden sind. Der Antrieb weist ferner zumindest ein erstes Speicherelement (21) zum Speichern von Bremsenergie auf, wobei das zumindest eine erste Speicherelement (21) mit der ersten Arbeitsleitung (10) oder der zweiten Arbeitsleitung (11) verbindbar ist. Die Hydropumpe (9) und der Hydromotor (12) sind mechanisch mit einer Abtriebswelle (18) verbunden.

Description

MECHANISCH-HYDRAULISCHER ANTRIEB MIT EINEM LEISTUNGSVERZWEIGUNGSGETRIEBE
Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einem
Leistungsverzweigungsgetriebe und einem Speicherelement zum Speichern von Bremsenergie.
Zum Antrieb von Nutzfahrzeugen werden häufig Antriebssysteme eingesetzt, bei denen mittels eines primären Antriebsmotors zwei Antriebsstränge angetrieben werden. Zum einen wird ein mechanischer Antrieb verwendet und in einem zweiten Zweig ein hydrostatischer Antrieb. In dem hydrostatischen Antrieb wirken eine Hydropumpe und ein Hydromotor zusammen, wobei der Hydromotor mit dem
Fahrantrieb verbindbar ist. Ein solches Antriebssystem ist in der US 4,215,545 vorgeschlagen. Dort ist eine Ausgangswelle eines primären Antriebsmotors über zwei Kupplungen mit einem mechanischen Zweig oder einer Hydropumpe verbindbar. Die Hydropumpe ist über eine erste Arbeitsleitung und eine zweite Arbeitsleitung mit einem Hydromotor verbindbar. Um eine Umkehrung der Strömungsrichtung zu ermöglichen, ist ein Verteilventil vorgesehen, welches die Anschlüsse zwischen dem Hydromotor und der Hydropumpe vertauschen kann. Zur Rückgewinnung von Energie nach einem Bremsvorgang ist ein Speicherelement mit einer der beiden Arbeitsleitungen über ein Schaltventil verbindbar. Zum Speichern und Rückgewinnen von Energie wird das Speicherelement mit der einen Arbeitsleitung verbunden. Während des Bremsbetriebs ist das Verteilventil so geschaltet, dass der als Pumpe wirkende Hydromotor Druckmittel in das Speicherelement fördert. Zur Rückgewinnung der Energie wird aus dem Speicherelement über das Schaltventil Druckmittel entnommen und dem Hydromotor zugeführt.
Bei dem beschriebenen Antriebssystem ist es nachteilig, das zum Speichern von Energie ausschließlich der Hydromotor zum Einsatz kommt. Ferner ist durch die Verbindung des Speicherelements mit lediglich einer der Arbeitsleitungen über das Schaltventil das zusätzliche Verteilventil erforderlich, um den entsprechenden Anschluss des Hydromotors mit dem Speicherelement verbinden zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe zu schaffen, bei dem eine verbesserte Rückgewinnung der kinetischen Energie während des Bremsvorgangs möglich ist und bei dem eine Umschaltung zwischen den Anschlüssen der Hydropumpe und des Hydromotors nicht erforderlich ist.
Die Aufgabe wird durch den erfindungsgemäßen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der erfindungsgemäße Antrieb nach Anspruch 1 umfasst ein Leistungsverzweigungsgetriebe, welches eine Hydropumpe sowie einen Hydromotor umfasst. Die Hydropumpe und der Hydromotor sind über eine erste Arbeitsleitung und eine zweite Arbeitsleitung miteinander verbunden. Die Hydropumpe und der Hydromotor bilden gemeinsam mit der ersten und der zweiten Arbeitsleitung einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Durch den geschlossenen hydraulischen Kreislauf -wird ein erster Zweig des Leistungsverzweigungsgetriebes gebildet. Zum Speichen von kinetischer Energie während eines Bremsvorgangs ist ein erstes Speicherelement mit der ersten Arbeitsleitung oder der zweiten Arbeitsleitung verbindbar. Durch die Verbindung des ersten Speicherelements mit der ersten oder der zweiten Arbeitsleitung können die Anschlüsse zwischen der Hydropumpe und dem Hydromotor immer unverändert bleiben, da die jeweils durch den Hydromotor oder auch durch die Hydropumpe während des Bremsvorgangs mit Druckmittel beaufschlagte Arbeitsleitung mit dem ersten Speicherelement verbindbar ist. Der Hydromotor und die Hydropumpe sind jeweils mechanisch mit einer Abtriebswelle verbunden.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Antriebs ausgeführt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hydromotor über ein mechanisches Getriebe mit der Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes verbunden. Das mechanische Getriebe umfasst erfindungsgemäß zumindest ein erstes Planetengetriebe. Ein Element, z. B. das Hohlrad, des ersten Planetengetriebes ist dabei mit dem ersten
Hydromotor verbunden und ein anderes Element, z.B. das Sonnenrad, des ersten Planetengetriebes ist mit der Hydropumpe verbunden. Durch die Kopplung eines Elements mit dem Hydromotor und gleichzeitig eines anderen Elements des Planetengetriebes mit der Hydropumpe ist es möglich, im Schiebe- bzw. Bremsbetrieb die kinetische Energie sowohl mittels des Hydromotors als auch mittels der Hydropumpe in Druckenergie umzuwandeln und somit durch Speicherung in dem ersten Speicherelement für eine Rückgewinnung verfügbar zu machen.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Leistungsverzweigungsgetriebe einen mechanischen Leistungszweig einen hydraulischen Leistungszweig umfasst und die beiden Leistungszweige gemeinsam oder unabhängig voneinander betrieben werden können.
Insbesondere ist es vorteilhaft eine Kupplung vorzusehen, mit der der Anriebsmotor von dem
Leistungsverzweigungsgetriebe abkuppelbar ist. Im Falle der Rückgewinnung von kinetischer Energie wird dann die vollständige, in den Antriebsstrang aufgrund der Massenträgheit zurückgeführte Bremsenergie durch den Hydromotor und die Hydropumpe gemeinsam in Form von
Druckenergie in dem ersten Speicherelement gespeichert. Genügt diese Bremswirkung nicht, so kann durch Einrücken der Kupplung zusätzlich der Antriebsmotor ebenfalls mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe verbunden werden. Ist zusätzlich der Antriebsmotor mit dem
Leistungsverzweigungsgetriebe verbunden, so kann dessen Bremsleistung ebenfalls genutzt werden und die gesamte Bremsleistung erhöht wereden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, in dem
Leistungsverzweigungsgetriebe einen ersten Antriebswellenabschnitt und einen zweiten Antriebswellenabschnitt vorzusehen, die gemeinsam die Antriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes bilden. Der Antriebswellenabschnitt ist mit der Hydropumpe verbunden und der zweite Antriebswellenabschnitt ist mit dem Sonnenrad des ersten Planetengetriebes verbunden. Die Verbindung zwischen dem ersten Antriebswellenabschnitt und dem zweiten Antriebswellenabschnitt ist lösbar, wodurch die Hydropumpe von dem Sonnenrad des ersten
Planetengetriebes abgekoppelt werden kann. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass auch die alleinige Verwendung des hydrostatischen Zweigs des Leistungsverzweigungsgetriebes möglich ist. In diesem Fall ist der Antriebsmotor über den ersten Antriebswellenabschnitt lediglich mit der Hydropumpe verbunden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Leistungsverzweigungsgetriebe ein zweites Planetengetriebe. Das zweite Planetengetriebe weist ebenfalls ein Sonnenrad und ein Hohlrad auf, wobei das Hohlrad des ersten Planetengetriebes mit dem Hohlrad des zweiten Planetengetriebes verbunden ist. Somit sind beide Hohlräder der beiden Planetengetriebe gemeinsam mit dem Hydromotor verbunden. Die beiden Sonnenräder sind ebenfalls miteinander verbunden, da sowohl das Sonnenrad des ersten Planetengetriebes als auch das Sonnenrad des zweiten Planetengetriebes mit der zweiten Antriebswelle verbunden sind.
Eine solche Anordnung ermöglicht es, den ersten Antriebswellenabschnitt von dem zweiten Antriebswellenabschnitt abzukoppeln und einen rein hydrostatischen Fahrantrieb zu realisieren. Dabei können die unterschiedlichen Übersetzungen der Planetengetriebe so gewählt werden, dass im Gegensatz zum Antrieb über beide Zweige des Leistungsverzweigungsgetriebes ein niedrigerer Geschwindigkeitsbereich abgedeckt wird. Um bei Nutzung beider Zweige des Leistungsverzweigungsgetriebes eine entsprechende Eingangsdrehzahl für die Planetengetriebe zu erreichen, ist es insbesondere vorteilhaft, den ersten Antriebswellenabschnitt und den zweiten Antriebswellenabschnitt über eine Getriebestufe miteinander zu verbinden. Der Steg des zweiten Planetengetriebes ist blockierbar. Der Steg des ersten Planetengetriebes ist mit einer Abtriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes verbunden.
Während des Speicherns bzw. der Rückgewinnung der gespeicherten kinetischen Energie ist das erste Speicherelement mit der ersten oder der zweiten Arbeitsleitung verbunden. Der Antrieb weist vorzugsweise ein zweites Speicherelement auf, welches während des Speichervorgangs bzw. der Rückgewinnung der Energie mit der jeweils anderen Arbeitsleitung verbunden ist. Der Hydromotor ist mit der Hydropumpe in bereits genannter Weise in einem geschlossenen hydrostatischen Kreislauf verbunden. Durch die Speicherung bzw. die Rückgewinnung von kinetischer Energie kommt es zu einer
Druckmittelentnahme bzw. einem Rückführen von Druckmittel aus dem Kreislauf bzw. in den Kreislauf hinein. Dieser Volumenstrom wird durch das zweite Speicherelement ausgeglichen, wobei der Ausgleich jeweils auf der Niederdruckseite erfolgt. Insbesondere ist es vorteilhaft, den ersten Speicher als Hochdruckspeicher und den zweiten Speicher als Niederdruckspeicher auszulegen. Dabei kann es weiterhin besonders vorteilhaft sein, dem Hochdruckspeicher eine Speicherdruckhaltevorrichtung mit einem Druckhalteventil vorzuschalten. Eine solche Speicherdruckhaltevorrichtung verhindert das unbeabsichtigte vollständige Leeren des ersten Speicherelements .
Es ist zudem bevorzugt, wenn im Bremsbetrieb oberhalb eines Druckgrenzwerts in dem ersten Speicherelement der Antriebsmotor abgeschaltet ist. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs,
Fig. 2 ein zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs,
Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines
Ventilblocks,
Fig. 4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Ventilblocks,
Fig. 5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Ventilblocks;
Fig. 6 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Ventilblocks; und
Fig. 7 ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs mit Steuerungskomponenten.
In der Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt. Ein Leistungsverzweigungsgetriebe 1 umfasst einen Antriebsmotor 2, durch den eine angetriebene Achse 3 beispielsweise eines Radladers angetrieben wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich dabei um eine einzelne Fahrzeugachse 3. Es ist jedoch ebenso gut durch das Leistungsverzweigungsgetriebe 1 ein Verteilergetriebe eines Allradantriebs antreibbar. Die angetriebene Achse 3 weist ein Differential 4 auf, durch welches die Fahrzeugräder angetrieben werden.
Der Antriebsmotor 2 ist mit einer Antriebswelle 5 verbindbar, durch die das von dem Antriebsmotor 2 erzeugte Drehmoment dem Leistungsverzweigungsgetriebe 1 zugeführt wird. Über eine erste Getriebestufe 6 ist eine Hydropumpe 9 mit der Antriebswelle 5 verbunden. Die erste Getriebestufe 6 weist ein erstes Stirnrad 7 und ein zweites Stirnrad 8 auf. Das erste Stirnrad 7 und das zweite Stirnrad 8 sind in permanentem Eingriff miteinander, so dass die Antriebswelle 5 permanent mit der Hydropumpe 9 verbunden ist.
Die Hydropumpe 9 ist zur Förderung von Druckmittel in zwei Richtungen ausgelegt und ist in ihrem Fördervolumen verstellbar. Die Einstellung der Hydropumpe 9 erfolgt durch eine nicht dargestellte Verstellvorrichtung, welche vorzugsweise durch eine elektronische Steuereinheit angesteuert wird.
An die Hydropumpe 9 ist eine erste Arbeitsleitung 10 sowie eine zweite Arbeitsleitung 11 angeschlossen. Durch die erste Arbeitsleitung 10 und die zweite Arbeitsleitung 11 ist mit der Hydropumpe 9 ein Hydromotor 12 verbunden. Der Hydromotor 12 ist ebenfalls für zwei Förderrichtungen ausgelegt und in seinem Schluckvolumen ebenfalls einstellbar. Die Hydropumpe 9 bildet zusammen mit dem Hydromotor 12 sowie der ersten und der zweiten
Arbeitsleitung 10, 11 einen geschlossenen hydraulischen Kreislauf. Die Hydropumpe 9 und der Hydromotor 12 sind vorzugsweise als Axialkolbenmaschinen ausgeführt. Beispielsweise können Schrägscheiben- oder Schrägachsenmaschinen eingesetzt werden.
Der Hydromotor 12 ist über eine Hydromotorausgangswelle 28 mit einem dritten Stirnrad 29 verbunden. Über das dritte Stirnrad 29 wirkt der Hydromotor 12 mit einem mechanischen Gebtriebe, im dargestellten Ausführungsbeispiel einem ersten Planetengetriebe 13 zusammen. Das erste Planetengetriebe 13 weist ein Sonnenrad 14 und ein Hohlrad 15 auf. Weiterhin umfasst das erste Planetengetriebe 13 einen Steg 16, an dem mehrere Planetenräder 17.1, 17.2 angeordnet und auf diesem drehbar gelagert sind. Der Steg 16 des ersten Planetengetriebes 13 ist mit einer Abtriebswelle 18 verbunden und überträgt sein Ausgangsdrehmoment über eine zweite Getriebestufe 19 auf eine Differentialeingangswelle 20 zu der angetriebenen Achse 3 des Fahrzeugs. Die Verbindung der Hydropumpe 9 und des Hydromotors 12 mit dem Sonnenrad 14 bzw. dem Hohlrad 15 ist lediglich beispielhaft. In Abhängigkeit von dem gewünschten Übersetzungsverhältnis können die Elemente des Planetengetriebes 13 (Sonnenrad 14, Hohlrad 15 und Steg 16) auch anders zugeordnet werden. Dabei existiert jedenfalls eine mechanische Verbindung sowohl der Hydropumpe 9 als auch des Hydromotors 12 mit der Abtriebswelle 18 bzw. dem Antriebsstrang des Fahrzeugs.
Während des Fahrbetriebs wird durch den Antriebsmotor 2 die Antriebswelle 5 angetrieben. Mit der Antriebswelle 5 ist das Sonnenrad 14 des ersten Planetengetriebes 13 verbunden. Gleichzeitig wird über die erste Getriebestufe 6 die Hydropumpe 9 und in Abhängigkeit von dem eingestellten Fördervolumen bzw. von dem eingestellten Schluckvolumen des Hydromotors. 12 die Hydromotorausgangswelle 28 angetrieben. Damit wird von der Hydromotorausgangswelle 28 das dritte Stirnrad 29 angetrieben, welches sich im Eingriff mit einer außen an dem Hohlrad 15 des ersten Planetengetriebes 13 angeordneten Verzahnung 30 befindet. Sowohl das Sonnenrad 14 als auch das Hohlrad 15 des ersten Planetengetriebes 13 werden somit entweder direkt durch den Antriebsmotor 2 oder über den hydrostatischen Zweig des
Leistungsverzweigungsgetriebes 1 angetrieben. Dies führt zu einer resultierenden Drehbewegung des Stegs 16, der über die Abtriebswelle 18, die zweite Getriebestufe 19 sowie die Differentialeingangswelle 20 an die angetriebene Achse 3 des Fahrzeugs übertragen wird. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Leistungsverzweigungsgetriebes 1 wird sowohl über den hydrostatischen Zweig als auch über den mechanischen Zweig Leistung an die angetriebene Achse 3 übertragen.
Gerät das Fahrzeug in Schiebebetrieb, so kehrt sich der Kraftfluss um und aufgrund der Massenträgheit des Fahrzeugs wird nunmehr ein Drehmoment von der angetriebenen Achse 3 aus eingespeist. Über das erste Planetengetriebe 13 wird durch den Steg 16 nunmehr das Hohlrad 15 und das Sonnenrad 14 angetrieben. Aufgrund der permanenten Kopplung zwischen der Antriebswelle 5 und der Hydropumpe 9 wird dadurch sowohl der Hydromotor 12 als auch die Hydropumpe 9 angetrieben. Um die freiwerdende kinetische Energie möglichst vollständig nutzen zu können, ist eine Kupplung 31 vorgesehen, mit der der Antriebsmotor 2 von der Antriebswelle 5 abgekoppelt werden kann. Die Kupplung 31 kann beispielsweise als
Einscheibentrockenkupplung ausgeführt sein. Um die Bremsleistung, also die freiwerdende kinetische Energie des Fahrzeugs speichern zu können, ist zumindest ein Speicherelement vorgesehen. Das Speicherelement ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein erster Hydrospeicher 21. Weiterhin ist ein zweiter Hydrospeicher 22 als weiteres Speicherelement vorgesehen. Der erste Hydrospeicher 21 ist vorzugsweise als Hochdruckspeicher ausgebildet. Der zweite Hydrospeicher 22 ist dagegen als Niederdruckspeicher ausgebildet und zum Ausgleich des zu- bzw. abgeführten Volumenstroms vorgesehen.
Um den ersten Hydrospeicher 21 bzw. den zweiten Hydrospeicher 22 mit der ersten Arbeitsleitung 10 bzw. der zweiten Arbeitsleitung 11 verbinden zu können, ist ein Ventilblock 23 vorgesehen. Der Ventilblock 23 ist über eine erste Verbindungsleitung 24 mit der ersten Arbeitsleitung 10 verbunden. Zusätzlich ist der Ventilblock 23 über eine zweite Verbindungsleitung 25 mit der zweiten Arbeitsleitung 11 verbunden. Der erste Hydrospeicher 21 ist über eine Hochdruckspeicherleitung 16 mit dem Ventilblock 23 verbunden, während der zweite Hydrospeicher 22 über eine Niederdruckspeicherleitung 27 mit dem Ventilblock 23 verbunden ist. Ausführungsformen für den Ventilblock 23 werden nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die Fig. 3 - 6 im Detail erläutert.
In Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrtrichtung wird in dem hydrostatischen Kreislauf Druckmittel entweder im oder gegen den Uhrzeigersinn gefördert. Für die nachfolgenden Ausführungen sei angenommen, dass eine Förderung von Druckmittel im Uhrzeigersinn erfolgt. Dies sei nachfolgend als Vorwärtsfahrt beschrieben. Bei einer solchen Vorwärtsfahrt wird also während eines normalen Antriebs Druckmittel von der Hydropumpe 9 in die erste Arbeitsleitung 10 gefördert und über den Hydromotor 12 in die zweite Arbeitsleitung 11 entspannt. Gerät das Fahrzeug nun in Schiebebetrieb oder soll es abgebremst werden, so kehren sich die Druckverhältnisse um. Der Hydromotor 12 wirkt nunmehr als Pumpe und fördert unter Erhöhung des Drucks Druckmittel in die zweite Arbeitsleitung 11.
Durch Verstellen der Verstellvorrichtung der Hydropumpe 9 kann ferner erreicht werden, dass die über die Antriebswelle 5 angetriebene Hydropumpe 9 ihre Förderrichtung umkehrt und somit ebenfalls in die zweite Arbeitsleitung 11 Druckmittel fördert. Das von der Hydropumpe 9 sowie dem Hydromotor 12 in die zweite
Arbeitsleitung 11 geförderte Druckmittel wird dem ersten Hydrospeicher 21 zugeführt. Hierzu wird durch den Ventilblock 23 die zweite Verbindungsleitung 25 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 verbunden. Aus der zweiten Arbeitsleitung 11 wird Druckmittel, welches unter hohem
Druck steht, über die zweite Verbindungsleitung 25 und die Hochdruckspeicherleitung 26 in den ersten Hydrospeicher 21 gefördert. Gleichzeitig wird der zweite Hydrospeicher 22 durch den Ventilblock mit der ersten Arbeitsleitung 10 verbunden. Hierzu wird in dem Ventilblock 23 die Niederdruckspeicherleitung 27 mit der ersten Verbindungsleitung 24 verbunden. Das in den ersten Hydrospeicher 21 geförderte Druckmittel wird folglich aus dem zweiten Hydrospeicher 22 entnommen. Sowohl die Hydropumpe 9 als auch der Hydromotor 12 saugen aus der ersten Arbeitsleitung 10 Druckmittel an und fördern es in die zweite Arbeitsleitung 11, aus der es unter Erhöhung des dortigen Drucks in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeichert wird.
Ist die Bremsleistung aufgrund des Erhöhens des Drucks in dem ersten Hydrospeicher 21 nicht ausreichend, so kann zusätzlich die Antriebswelle 5 an dem Antriebsmotor 2 abgestützt werden. In diesem Fall bleibt die Verbindung zwischen dem Antriebsmotor 2 und der Antriebswelle 5 bestehen, indem die Kupplung 31 nicht ausgekuppelt wird.
Zur Rückgewinnung der Bremsenergie bzw. der in Form von Druckenergie in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeicherten kinetischen Energie des Fahrzeugs wird das Druckmittel aus dem ersten Hydrospeicher 21 wieder dem hydrostatischen Kreislauf zugeführt. Sofern eine Beschleunigung in Vorwärtsrichtung erfolgt, wird durch den Ventilblock 23 die Hochruckspeicherleitung 26 mit der ersten
Verbindungsleitung 24 verbunden. Damit wird das in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeicherte Druckmittel der ersten Arbeitsleitung 10 zugeführt. Die Rückführung der Druckenergie ist gleichzeitig über die Hydropumpe 9 als auch über den Hydromotor 12 möglich. So können sowohl die Hydropumpe 9 als auch der Hydromotor 12 über die erste Arbeitsleitung 10 mit Druckmittel beaufschlagt werden, so dass sowohl die Hydropumpe 9 als auch der Hydromotor 12 als Motor wirken und ein Drehmoment auf die Antriebswelle 5 bzw. die Hydromotorausgangswelle 28 übertragen. Das von der Hydropumpe 9 erzeugte Drehmoment unterstützt somit das von dem Antriebsmotor 2 auf die Antriebswelle 5 übertragene Drehmoment. Ebenso ist es möglich, die Hydropumpe 9 auf verschwindendes Fördervolumen zu stellen. Damit wird die gesamte Druckenergie, die in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeichert ist, über den Hydromotor 12 unmittelbar zurückgeführt.
Während die Entnahme von Druckmittel aus dem ersten Hydrospeicher 21 über die erste Arbeitsleitung 10 erfolgt, ist der zweite Hydrospeicher 22 mit der zweiten Arbeitsleitung 11 verbunden. Der Ventilblock 23 verbindet hierzu die zweite Verbindungsleitung 25 mit der Niederdruckspeicherleitung 27. Das aus dem ersten Hydrospeicher 21 rückgeführte Druckmittel wird somit zum Volumenausgleich in den zweiten Hydrospeicher 22 abgeführt.
Durch die Rückgewinnung der kinetischen Energie des Fahrzeugs, welche während des Bremsvorgangs frei wird, ergibt sich ein geringerer Kraftstoffverbrauch sowie ein reduzierter Bremsenverschleiß beim Betrieb des Fahrzeugs. Eine solche Anordnung ist insbesondere vorteilhaft bei Fahrzeugen, welche häufig Beschleunigungs- und Bremszyklen durchlaufen. Solche Fahrzeuge sind beispielsweise Radlader oder auch Müllsammeifahrzeuge. Die erfindungsgemäße Anordnung, bei der der erste Hydrospeicher 21 wechselweise mit der ersten Arbeitsleitung bzw. der zweiten Arbeitsleitung 10 bzw. 11 verbindbar ist, hat dabei den Vorteil, dass der Hydromotor 12 nicht über seine Nulllage hinaus verschwenkt werden muss. Die Strömungsrichtung durch den Hydromotor 12 kann beim Übergang von einem Fahr- in den Schiebebetrieb folglich beibehalten werden. Dies führt zu einer Erhöhung der Stabilität des Fahrzustands. Weiterhin ergibt sich eine erhöhte verfügbare Leistung beim Wiederanfahren, da zusätzlich zu der Leistung des Antriebsmotors 2 die gespeicherte Energie eingesetzt werden kann, um das Fahrzeug zu beschleunigen.
In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Antriebs dargestellt. Diejenigen Elemente, die den Elementen der Fig. 1 entsprechen, sind mit identischen Bezugszeichen versehen. Auf eine generelle, erneute Beschreibung wird zur Vermeidung von Wiederholungen verzichtet. Das mechanische Getriebe bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist neben dem ersten Planetengetriebe 13 ein zweiten Planetengetriebe 32 auf. Das zweite Planetengetriebe 32 umfasst ein Hohlrad 33 sowie ein Sonnenrad 34. Zwischen dem Hohlrad 33 und dem Sonnenrad 34 des zweiten Planetengetriebes 32 sind Planetenräder 37.1 und 37.2 angeordnet, welche drehbar an einem Steg 35 fixiert sind. Der Steg 35 ist mittels einer Blockiervorrichtung 36 blockierbar. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind das Hohlrad 15 des ersten Planetengetriebes 13 und das Hohlrad 33 des zweiten Planetengetriebes 32 zu einem gemeinsamen Hohlrad verbunden. Die Verzahnung 30' ist dabei im Bereich des Hohlrads 33 des zweiten Planetengetriebes 32 angeordnet. Über die Verzahnung 30' ist der Hydromotor 12 mit dem gemeinsamen Hohlrad 15, 33 des ersten Planetengetriebes 13 und des zweiten Planetengetriebes 32 verbunden. Die Planetengetriebe 13 und 32 weisen unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse auf.
Die Antriebswelle des Leistungsverzweigungsgetriebes 1' der Fig. 2 ist zweigeteilt und umfasst einen ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 und einen zweiten Antriebswellenabschnitt 5.2. Der zweite
Antriebswellenabschnitt 5.2 ist fest mit dem Sonnenrad 14 des ersten Planetengetriebes 13 sowie dem Sonnenrad 34 des zweiten Planetengetriebes 32 verbunden. Der ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 ist mit dem Antriebsmotor 2 lösbar verbunden, wobei zur lösbaren Verbindung hier ebenfalls eine Kupplung 31 vorgesehen ist. Ebenfalls mit dem ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 ist die erste Getriebestufe 6 verbunden, die die Hydropumpe 9 an den ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 koppelt.
Zur Verbindung des ersten Antriebswellenabschnitts 5.1 mit dem zweiten Antriebswellenabschnitt 5.2 ist eine dritte Getriebestufe 38 bzw. eine vierte Getriebestufe 39 vorgesehen. Die dritte Getriebestufe 38 umfasst ein viertes, fünftes und sechstes Stirnrad 40, 41 und 42. Das sechste Stirnrad 42 ist dabei permanent mit dem zweiten Antriebswellenabschnitt 5.2 verbunden. Das fünfte Stirnrad 41 ist mit einer Zwischenwelle 43 verbunden. Das vierte Stirnrad 40 ist lösbar mit dem ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 verbunden.
Zur festen Verbindung des vierten Stirnrads 40 mit dem ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 ist eine zweite Kupplung 48 vorgesehen. Die zweite Kupplung 48 kann entweder wie die Kupplung 31 als Reibungskupplung ausgeführt sein oder aber eine formschlüssige Kupplung sein. Die dritte Getriebestufe 38 ist beispielsweise für Vorwärtsfahrt vorgesehen. Die vierte Getriebestufe 39 dagegen wird zum Erzeugen des selben
Übersetzungsverhältnisses bei Rückwärtsfahrt verwendet. Die vierte Getriebestufe weist ein siebtes, ein achtes und ein neuntes Stirnrad 44, 45 und 46 auf, die ebenfalls wie das vierte bis sechste Stirnrad 40 - 42 in permanentem Eingriff miteinander stehen. Das siebte Stirnrad 44 ist lösbar mit einer Drehrichtungsumkehr 47 verbunden. Das achte Stirnrad 45 ist mit der Zwischenwelle 43 und somit mit dem fünften Stirnrad 41 verbunden. Die vierte Getriebestufe 39 wird durch das neunte Stirnrad 46 vervollständigt, welches mit dem zweiten
Antriebswellenabschnitt 5.2 fest verbunden ist. Für eine Vorwärtsfahrt, bei der neben dem hydrostatischen Zweig auch der mechanische Zweig zum Antreiben genutzt wird, ist die zweite Kupplung 48 geschlossen, während die dritte Kupplung 49 geöffnet ist. Für eine Rückwärtsfahrt mit sowohl dem mechanischen Zweig als auch dem hydrostatischen Zweig wird die zweite Kupplung 48 geöffnet und die dritte Kupplung 49 geschlossen. Die Drehrichtungsumkehr 47 weist ein Zahnradpaar auf, wodurch die Drehrichtung des siebten Stirnrads 44 gegenüber der Drehrichtung des vierten Stirnrads 40 umgekehrt wird. Zum Erreichen gleicher Fahrgeschwindigkeitsbereiche in Vorwärts- und
Rückwärtsrichtung sind die Übersetzungsverhältnisse der dritten Getriebestufe 38 und der vierten Getriebestufe 39 vorzugsweise identisch.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist es auch möglich, einen Fahrbereich zu nutzen, bei dem ausschließlich der hydrostatische Zweig verwendet wird. In einem solchen Fahrbetrieb sind sowohl die zweite Kupplung 48 als auch die dritte Kupplung 49 geöffnet. Gleichzeitig ist die Blockiervorrichtung 36 betätigt. Die
Blockiervorrichtung 36 kann beispielsweise eine formschlüssige Kupplung sein, mit der der Steg 35 des zweiten Planetengetriebes 32 gehäuseseitig fixiert wird.
Aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse des ersten Planetengetriebes 13 und des zweiten Planetengetriebes 32 ergibt sich bei einer Drehmomenteneinleitung durch den Hydromotor 12 über die Hydromotorausgangswelle 28 sowie das damit verbundene dritte Stirnrad 29 auf die Hohlräder 15, 33 des ersten
Planetengetriebes 13 bzw. des zweiten Planetengetriebes 32 eine Rotation des Stegs 16 des ersten Planetengetriebes 13 und somit ein Drehmoment an der Abtriebswelle 18.
Befindet sich das Fahrzeug in diesem
Fahrgeschwindigkeitsbereich, in dem ein Antrieb lediglich über den hydrostatischen Zweig des
Leistungsverzweigungsgetriebes 1' erfolgt, kann bei einem Bremsvorgang eine Bremsenergierückgewinnung wegen der fehlenden Verbindung zwischen dem ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 und dem zweiten Antriebswellenabschnitt 5.2 ausschließlich über den Hydromotor 12 erfolgen. Ohne Durchschwenken des Hydromotors 12 wird in der stromabwärtigen Arbeitsleitung durch den nunmehr als Pumpe wirkenden Hydromotor 12 ein Druck erzeugt, welcher in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeichert werden kann. Um eine Speicherung von freiwerdender kinetischer Energie zu ermöglichen, wird vorzugsweise die Hydropumpe 9 auf verschwindendes
Fördervolumen gestellt. Für den Fall einer Vorwärtsfahrt erzeugt der Hydromotor 12 in der zweiten Arbeitsleitung 11, welche sich stromabwärts des Hydromotors befindet, einen Druck und der Ventilblock 23 verbindet die zweite Verbindungsleitung 25 mit der Hochdruckspeicherleitung 26. Infolgedessen wird unter Erhöhung des Drucks in dem ersten Hydrospeicher 21 kinetische Energie in Form von Druckenergie in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeichert. In bereits beschriebener Weise wird gleichzeitig durch den Ventilblock 23 die Niederdruckspeicherleitung 27 mit der ersten Verbindungsleitung 24 verbunden, so dass ein Volumenstromausgleich durch den zweiten Hydrospeicher 22 erfolgen kann.
In dem zweiten Fahrgeschwindigkeitsbereich wird die
Blockiervorrichtung 36 nicht eingesetzt und der Steg 35 des zweiten Planetengetriebes 32 kann sich frei drehen. Gleichzeitig ist bei Vorwärtsfahrt die zweite Kupplung 48 eingerückt und verbindet somit die den ersten Antriebswellenabschnitt 5.1 mit dem zweiten
Antriebswellenabschnitt 5.2. Aufgrund der Verwendung einer Zwischenwelle 43 entsprechen sich dabei die Drehrichtungen des ersten Antriebswellenabschnitts 5.1 und des zweiten Antriebswellenabschnitts 5.2. Die Funktion ist in diesem Schaltzustand identisch mit der bereits unter Bezugnahme auf Fig. 1 geschilderten Funktion mit einer direkten Anbindung des Sonnenrads 14 des ersten Planetengetriebes 13 an den Antriebsmotor 2. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist es folglich ebenso möglich in dem zweiten Fahrbereich die freiwerdende kinetische Energie durch Fördern von Druckmittel durch die Hydropumpe 9 sowie gleichzeitig durch den Hydromotor 12 in dem ersten Hydrospeicher 21 zu speichern. Ebenso kann die Rückgewinnung der gespeicherten Energie entweder über den Hydromotor 12 allein oder aber sowohl über den Hydromotor 12 als auch über die Hydropumpe 9 erfolgen. Zur ausschließlichen Erzeugung einer Bremswirkung mittels Speicherung der freiwerdenden kinetischen Energie ist auch hier durch die Kupplung 31 der erste
Antriebswellenabschnitt 5.1 von dem Antriebsmotor 2 trennbar.
Sämtliche Betriebssituationen, die vorstehend ausschließlich für die Vorwärtsfahrt mit einer Förderung von hydrostatischem Druckmittel im Uhrzeigersinn des hydraulischen Kreislaufs erläutert wurden, treffen in analoger Weise auch für Rückwärtsfahrt zu. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist hierbei lediglich zu beachten, dass in dem zweiten Fahrbereich die zweite Kupplung 48 geöffnet und die dritte Kupplung 49 geschlossen ist. Im Unterschied zur vorangegangenen Beschreibung bei Vorwärtsfahrt kehren sich die Druckverhältnisse in der ersten und der zweiten Arbeitsleitung um und die erste Arbeitsleitung 10 wird zur bezüglich des Hydromotors 12 stromabwärtigen Arbeitsleitung, welche zur Speicherung von Energie mit dem ersten Hydrospeicher 21 zu verbinden ist. Bei der Rückgewinnung der gespeicherten Energie kann auch gleichzeitig eine Fahrtrichtungsumkehr erfolgen. D.h., dass durch den Ventilblock 23 das in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeicherte Druckmittel auch in diejenige Arbeitsleitung zurückgeführt werden kann, aus der es zur Speicherung entnommen wurde. Wird beispielsweise ein Fahrzeug zunächst während einer Vorwärtsfahrt bis auf Null abgebremst, so kann aus dem Stillstand heraus durch Rückführen des Druckmittels in die zweite Arbeitsleitung 11 eine Beschleunigung in Rückwärtsrichtung erreicht werden.
Detaillierte Ausführungsbeispiele für den Ventilblock 23 zur Verbindung der beiden Hydrospeicher 21, 22 mit den Arbeitsleitungen 10, 11 sind in den Fig. 3 - 6 dargestellt .
Ein erstes, einfaches Ausführungsbeispiel für einen Ventilblock 23 ist in der Fig. 3 gezeigt. Zum Verbinden der ersten Verbindungsleitung 24 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 oder der Niederdruckspeicherleitung 27 oder der zweiten Verbindungsleitung 25 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 bzw. der Niederdruckspeicherleitung 27 umfasst der Ventilblock 23 ein Fahrtrichtungsventil 51. Das
Fahrtrichtungsventil 51 ist ein 4/3-Wegeventil. In einer Neutralposition 52 sind alle vier Anschlüsse des Fahrtrichtungsventils 51 voneinander getrennt. Es besteht somit keine durchströmbare Verbindung zwischen der Hochdruckspeicherleitung 26 bzw. der
Niederdruckspeicherleitung 27 und den beiden Verbindungsleitungen 24 bzw. 25. Ist in diesen Schaltzustand des Fahrtrichtungsventils 51 bereits Druckmittel in dem ersten Hydrospeicher 21 gespeichert, so ist aufgrund der vollständigen Abkopplung von dem hydrostatischen Kreislauf eine längerfristige Speicherung von Druckmittel möglich. Eine Leckage wird durch diese Trennung verhindert.
Aus der Neutralposition 52 heraus kann das Fahrtrichtungsventil 51 in eine erste Schaltposition 53 oder eine zweite Schaltposition 54 gebracht werden. In der ersten Schaltposition 53 ist die erste Verbindungsleitung 24 mit der Niederdruckspeicherleitung 27 und die zweite Verbindungsleitung 25 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 verbunden. In der zweiten Schaltposition 54 dagegen wird die erste Verbindungsleitung 24 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 sowie die zweite Verbindungsleitung 25 mit der Niederdruckspeicherleitung 27 verbunden. Das Fahrtrichtungsventil 51 wird während eines Bremsvorgangs in Vorwärtsrichtung in seine erste Schaltposition 53 gebracht. Ein Beschleunigen in Vorwärtsrichtung ist möglich, wenn das Fahrtrichtungsventil 51 in seiner zweiten Schaltposition 54 ist. Bei Rückwärtsbremsen und Vorwärtsbeschleunigung werden dementsprechend die entgegengesetzten Schaltpositionen eingenommen. Um eine Rückkehr des Fahrtrichtungsventils 51 in seine Neutralposition zu gewährleisten, ist eine erste Zentrierfeder 55 und eine zweite Zentrierfeder 56 vorgesehen. Gleichsinnig mit der ersten Zentrierfeder 55 wirkt ein erster Elektromagnet 57 als Aktuator zum Betätigen des Fahrtrichtungsventils 51 auf das Fahrtrichtungsventil 51. Bei Betätigung des ersten Elektromagneten 57 wird das Fahrtrichtungsventil 51 aus seiner Neutralposition 52 heraus entgegen der Kraft der entgegengesetzt wirkenden zweiten Zentrierfeder 56 in seine erste Schaltposition 53 gebracht. Dementsprechend wird bei Betätigen eines zweiten Elektromagneten 58 das Fahrtrichtungsventil 51 in seine zweite Schaltposition 54 unter Kompression der ersten Zentrierfeder 5 gebracht. Anstelle der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Aktuatoren verwendeten ersten und zweiten Elektromagnete 57, 58, können auch andere Aktuatoren eingesetzt werden. Beispielsweise ist das Erzeugen einer hydraulischen Kraft an entsprechenden Messflächen des Fahrtrichtungsventils 51 denkbar.
Vorzugsweise ist dem ersten Hydrospeicher 21 eine Speicherdruckhalteeinrichtung 59 vorgeschaltet. Zum Vorschalten der Speicherdruckhaltevorrichtung 59 ist diese in der Hochdruckspeicherleitung 26 vorzugsweise innerhalb des Ventilblocks 23 angeordnet. In der Speicherdruckhaltevorrichtung 59 verzweigt sich die
Hochdruckspeicherleitung 26 in einen ersten Leitungszweig 26' und einen zweiten Leitungszweig 26' '. Die Leitungszweige 26' und 26 '' sind parallel zueinander angeordnet. In dem ersten Leitungszweig 26' ist ein Druckbegrenzungsventil 60 als Druckhalteventil angeordnet, das durch eine Feder 61 in Schließrichtung beaufschlagt ist. Entgegengesetzt zu der Kraft der Schließfeder 61 wirkt der in dem ersten Hydrospeicher 21 herrschende Druck, der einer Messfläche über eine Messleitung 62 zugeführt wird. Damit ist ein Öffnen des
.Druckbegrenzungsventils 60 nur dann möglich, wenn der in dem ersten Hydrospeicher 21 herrschende Druck einen durch die Schließfeder 61 festgelegten Wert überschreitet.
In dem parallel dazu angeordneten zweiten Leitungszweig 26" ' ist ein Rückschlagventil 63 angeordnet, welches in Richtung auf den ersten Hydrospeicher 61 hin öffnet. Ein Zuführen von Druckmittel in den ersten Hydrospeicher 21 ist somit unabhängig von dem dort herrschenden Druck immer möglich. Durch die Speicherdruckhaltevorrichtung 59 wird somit gewährleistet, dass in dem ersten Hydrospeicher 21 immer ein gewisser Mindestdruck herrscht und keine vollständige Entnahme von Druckmittel aus dem ersten Hydrospeicher 21 möglich ist.
Die Ansteuerung des ersten bzw. zweiten Elektromagneten 57, 58 erfolgt vorzugsweise über eine elektronische Steuereinheit, die ausgehend von der gewählten Fahrtrichtung das Umschalten der Elektromagneten 57 bzw. 58 steuert.
Ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Ventilblock 23 zeigt die Fig. 4. Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Ventilblocks 23 erfolgt die
Verbindung zwischen der ersten Verbindungsleitung 24 und der zweiten Verbindungsleitung 25 und der Hochdruckspeicherleitung 26 bzw. der Niederdruckspeicherleitung 27 mit Hilfe eines ersten bis vierten Sitzventils 64, 65, 66 und 67. Die vier
Sitzventile 64 - 67 sind vorzugsweise gleich aufgebaut. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird nachfolgend lediglich der Aufbau des ersten Sitzventils 64 ausführlich beschrieben. Der Übersichtlichkeit halber sind folglich die Bezugszeichen der einzelnen Elemente der Sitzventile nur an dem ersten Sitzventil 64 angeordnet.
Das erste Sitzventil 64 weist einen Schließkörper 68 auf, durch den ein erster und ein zweiter Druckraum in einer geschlossenen Position des ersten Sitzventils 64 voneinander getrennt sind. An dem Schließkörper 68 ist eine erste Fläche 69 in dem ersten Druckraum und eine zweite, gleichsinnig dazu orientierte Fläche 70 in dem zweiten Druckraum ausgebildet. In entgegengesetzter Richtung orientiert ist eine dritte Fläche 71. Die drei Flächen 69 - 71 sind mit jeweils einem Druck beaufschlagbar. Gleichsinnig zu der an der dritten Fläche 71 angreifenden hydraulischen Kraft ist der Schließkörper 68 mit der Kraft einer ersten Ventilfeder 78 beaufschlagt. Die erste Ventilfeder 78 beaufschlagt das erste Sitzventil 64 in Schließrichtung.
Dementsprechend sind an dem zweiten bis vierten Sitzventil 65 - 67 jeweils ebenfalls eine Ventilfeder 79 - 81 angeordnet, die das jeweilige Sitzventil 65 - 67 in Schließrichtung beaufschlagen.
Die zweiten Druckräume des ersten Sitzventils 64 und des dritten Sitzventils 66 sind über eine erste
Ventilverbindungsleitung 72 miteinander verbunden. Ebenso sind die zweiten Druckräume des zweiten Sitzventils 65 und des vierten Sitzventils 67 über eine zweite Ventilverbindungsleitung 73 miteinander verbunden.
Der erste Druckraum des ersten Sitzventils 64 ist über eine erste Ventilanschlussleitung 74 mit der zweiten Verbindungsleitung 25 verbunden. In geschlossenem Zustand des ersten Sitzventils 64 ist die erste Ventilanschlussleitung 74 von der ersten
Ventilverbindungsleitung 72 getrennt. Der erste Druckraum des zweiten Sitzventils 65 ist über eine zweite Ventilanschlussleitung 75 mit der ersten Verbindungsleitung 25 verbunden. Die erste Verbindungsleitung 24 ist über eine dritte
Ventilanschlussleitung 76 mit dem ersten Druckraum des dritten Sitzventils 66 und über eine vierte Ventilanschlussleitung 67 mit dem ersten Druckraum des vierten Sitzventils 67 verbunden. Die erste Ventilverbindungsleitung 72 ist über die Hochdruckspeicherleitung 26 mit dem ersten Hydrospeicher 21 verbunden. Die zweite Ventilverbindungsleitung 73 ist über die Niederdruckspeicherleitung 27 mit dem zweiten Hydrospeicher 22 verbunden.
Wie es bereits ausgeführt wurde, werden die Schließkörper der Sitzventile 64 - 67 über jeweils eine Ventilfeder 78 - 81 in Richtung ihrer geschlossenen Position beaufschlagt. Sofern auf die jeweils dritten Flächen der Sitzventile 64
- 67 keine hydraulische Kraft wirkt, ist die Kraft der Ventilfedern 78 - 81 nicht ausreichend, um die Sitzventile 64 - 67 in ihrer geschlossenen Position zu halten. Die hydraulischen Kräfte, die auf die erste Fläche und die zweite Fläche des Sitzventils 64 - 67 wirken, übersteigen die Kraft der in Schließrichtung wirkenden Ventilfeder 78
- 81.
Um die Sitzventile 64 - 67 in ihrer jeweils geschlossenen Position zu halten, wird daher auf die jeweils dritte Fläche eine hydraulische Kraft erzeugt. Zum Erzeugen der hydraulischen Kraft ist die dritte Fläche 71 des ersten Sitzventils 64 über eine erste Steuerdruckleitung 82 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar. Ebenso ist die dritte Fläche des zweiten Sitzventils 65 über eine zweite Steuerdruckleitung 83, die dritte Fläche des dritten Sitzventils 66 über eine dritte Steuerdruckleitung 84 und die dritte Fläche des vierten Sitzventils 67 über eine vierte Steuerdruckleitung 85 mit einem Steuerdruck beaufschlagbar. Der ersten Steuerdruckleitung 82 und der vierten Steuerdruckleitung 85 wird gemeinsam über einen ersten Leitungsabschnitt 76 der Steuerdruck zugeführt. Ebenso wird der zweiten Steuerdruckleitung 83 und der dritten Steuerdruckleitung 84 gemeinsam über einen zweiten Leitungsabschnitt 87 ein Steuerdruck zugeführt. Zum Erzeugen bzw. zum Zuordnen des Steuerdrucks zu dem ersten Leitungsabschnitt 86 bzw. dem zweiten Leitungsabschnitt 87 ist ein Pilotventil 88 vorgesehen.
Das Pilotventil 88 verbindet in Abhängigkeit von seiner Schaltposition den ersten Leitungsabschnitt 86 und/oder den zweiten Leitungsabschnitt 87 mit einer Höchstdruckleitung 89. Der Höchstdruckleitung 89 wird durch eine Höchstdruckauswahleinrichtung 90 der jeweils höchste in dem System verfügbare Druck zugeführt.
Die Höchstdruckauswahleinrichtung 90 weist hierzu ein erstes Wechselventil 91 und ein zweites Wechselventil 92 auf. Die beiden Wechselventile 91, 92 sind über eine Wechselventilverbindungsleitung 93 miteinander verbunden. Die Wechselventilverbindungsleitung 93 ist über einen Hochdruckspeicherleitungszweig 94 mit der ersten Ventilverbindungsleitung 72 und damit mit dem ersten Hydrospeicher 21 über die Hochdruckspeicherleitung 26 verbunden. An den jeweiligen Eingängen des ersten Wechselventils 91 bzw. des zweiten Wechselventils 92 liegt somit der in dem ersten Hydrospeicher 21 herrschende Druck an. Ein weiterer Eingangsanschluss des ersten
Wechselventils 91 ist über eine erste Zuführungsleitung 95 mit der zweiten Verbindungsleitung 25 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluss des zweiten Wechselventils 92 ist über eine zweite Zuführungsleitung 96 mit der ersten Verbindungsleitung 24 verbunden. Durch das erste
Wechselventil 91 findet ein Vergleich des in der zweiten Verbindungsleitung 25 herrschenden Drucks mit dem in dem ersten Hydrospeicher 21 herrschenden Druck statt. Gleichzeitig wird durch das zweite Wechselventil 92 ein Druckvergleich zwischen dem Druck in der ersten Verbindungsleitung 24 sowie dem ersten Hydrospeicher 21 durchgeführt. Der jeweils höhere der beiden Drücke wird durch das erste Wechselventil 91 bzw. das zweite Wechselventil 92 an deren Ausgangsanschlüssen ausgegeben. Die Ausgangsanschlüsse des ersten Wechselventils 91 und des zweiten Wechselventils 92 sind über eine Ausgangsverbindungsleitung 97 miteinander verbunden. In der Ausgangsverbindungsleitung 97 sind ein erstes Rückschlagventil 98 und ein zweites Rückschlagventil 99 angeordnet, wobei die Öffnungsrichtung der beiden Rückschlagventile 98, 99 aufeinander zugerichtet ist. Zwischen den beiden Rückschlagventilen 98, 99 ist mit der Ausgangsverbindungsleitung 97 die Höchstdruckleitung 89 verbunden.
Das Pilotventil 88 ist ein 3/3-Wegeventil, welches in Richtung einer ersten Schaltposition 102 durch eine Pilotventilfeder 100 beaufschlagt ist. Das Pilotventil 88 weist eine zweite Schaltposition 103 und eine dritte
Schaltposition 104 auf. Um das Pilotventil 88 aus seiner ersten Schaltposition 102 in die zweite Schaltposition 103 bzw. die dritte Schaltposition 104 zu bringen, ist als Aktuator ein Elektromagnet 101 vorgesehen. Der Elektromagnet 101 beaufschlagt das Pilotventil 88 entgegen der Kraft der Pilotventilfeder 100. In Abhängigkeit von der von dem Elektromagnet 101 erzeugten Kraft wird das Pilotventil in seine zweite Schaltposition 103 oder in seine dritte Schaltposition 104 gebracht. Liegt an dem Elektromagneten 101 kein Steuersignal mehr an, so wird das Pilotventil 88 durch die Kraft der Pilotventilfeder 100 zurück in seine erste Schaltposition 102 gebracht. In der ersten Schaltposition 102 verbindet das Pilotventil die Höchstdruckleitung 89 sowohl mit dem ersten Leitungsabschnitt 86 als auch mit dem zweiten Leitungsabschnitt 87. Somit sind über den ersten Leitungsabschnitt 86 die erste Steuerdruckleitung 82 und die zweite Steuerdruckleitung 85 mit dem höchsten Systemdruck beaufschlagt. Ebenso wird als Steuerdruck über den zweiten Leitungsabschnitt 87 der zweiten Steuerdruckleitung 83 sowie der dritten Steuerdruckleitung 84 der höchste Systemdruck zugeführt. In der ersten
Schaltposition des Pilotventils 88 werden daher sämtliche Sitzventile 64 - 67 mit einem dem höchsten Systemdruck entsprechenden Steuerdruck über die erste bis vierte Steuerdruckleitung 82 - 85 beaufschlagt. Unabhängig von den hydraulischen Kräften, die in entgegengesetzter Richtung auf die ersten bzw. zweiten Flächen der Sitzventil 64 - 67 wirken, werden daher die Sitzventile 64 - 67 in ihrer geschlossenen Position gehalten.
Wird dagegen das Pilotventil 88 durch Bestromen des
Elektromagneten 101 in seine zweite Schaltposition 103 gebracht, so wird lediglich der erste Leitungsabschnitt 86 mit der Höchstdruckleitung 89 verbunden. Infolgedessen werden die dritten Flächen des ersten Sitzventils 64 und des vierten Sitzventils 85 mit einem Steuerdruck beaufschlagt und in ihrer geschlossenen Position gehalten. In nicht dargestellter Weise werden die dritten Flächen des zweiten Sitzventils 65 und des dritten Sitzventils 66 dagegen entspannt, so dass aufgrund der entgegensetzt gerichteten hydraulischen Kräfte das zweite Sitzventil 65 und das dritte Sitzventil 66 in ihre geöffnete Position gebracht werden. Durch Verstellen des zweiten Sitzventils 65 in Richtung seiner geöffneten Position wird die zweite Ventilverbindungsleitung 73 mit der zweiten Ventilanschlussleitung 75 durchströmbar verbunden. Infolgedessen wird die zweite Verbindungsleitung 25 mit der Niederdruckspeicherleitung 27 über das zweite Sitzventil 65 verbunden. Gleichzeitig wird das dritte Sitzventil 66 in seine geöffnete Position gebracht, in der die erste Ventilverbindungsleitung 72 mit der dritten Ventilanschlussleitung 76 verbunden ist. Über das dritte Sitzventil 66 wird somit die erste Verbindungsleitung 24 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 verbunden. Folglich ist in der ersten Schaltposition 103 der erste
Hydrospeicher 21 mit der ersten Arbeitsleitung 10 verbunden und gleichzeitig der zweite Hydrospeicher 22 mit der zweiten Arbeitsleitung 11.
Zur Nutzung der verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten der Arbeitsleitungen 10, 11 mit dem ersten oder zweiten Hydrospeicher 21, 22 wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Wird das Pilotventil 88 in seine dritte Schaltposition 104 gebracht, so wird im Gegensatz zur zweiten Schaltposition 103 der zweite
Leitungsabschnitt 87 mit der Höchstdruckleitung 89 verbunden. In dieser Position wird die zweite Steuerdruckleitung 83 und die dritte Steuerdruckleitung 84 mit dem Steuerdruck beaufschlagt und das zweite und dritte Sitzventil 65, 66 in der geschlossenen Position gehalten. Gleichzeitig werden das erste Sitzventil 64 und das vierte Sitzventil 67 in ihre geöffnete Position gebracht. In der geöffneten Position des ersten Sitzventils 64 ist die erste Ventilanschlussleitung 74 mit der ersten Ventilverbindungsleitung 72 verbunden. Dadurch wird die zweite Verbindungsleitung 25 mit dem ersten Hydrospeicher 21 verbunden. Mittels des vierten Sitzventils 67 wird in dessen geöffneter Position die vierte Ventilanschlussleitung 77 mit der zweiten Ventilverbindungsleitung 73 verbunden, wodurch der zweite Hydrospeicher 22 mit der ersten Verbindungsleitung 24 verbunden wird. In der zweiten
Schaltposition des Pilotventils 88 ist folglich die erste Arbeitsleitung 10 mit dem zweiten Hydrospeicher 22 und die zweite Arbeitsleitung 11 mit dem ersten Hydrospeicher 21 verbunden.
In der Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Ventilblocks 23 dargestellt. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen dem aus der Fig. 4, wobei zur Erzeugung und zur Bereitstellung des jeweils höchsten verfügbaren Systemdrucks anstelle der Höchstdruckauswahleinrichtung ein einzelnes Wechselventil 105 eingesetzt wird. Das Wechselventil 105 ist einerseits mit dem Hochdruckspeicherleitungszweig 94 und andererseits mit einer Förderdruckleitung 106 verbunden. Die Förderdruckleitung 106 ist mit ihrem anderen Ende mit der Hydropumpe 9 verbunden und führt dem einzelnen Wechselventil 105 den jeweils höheren in den Arbeitsleitungen verfügbaren Druck zu. Durch das einzelne Wechselventil 105 wird somit an dessen Ausgang, der mit der Höchstdruckleitung 89 verbunden ist, der jeweils höchste Systemdruck bereitgestellt. Der Vergleich erfolgt durch das einzelne Wechselventil 105 unmittelbar zwischen dem in dem ersten Hydrospeicher 21 herrschenden Druck sowie dem jeweils höheren der beiden Arbeitsleitungsdrücke.
Zudem ist das Pilotventil 88' um einen vierten Anschluss ergänzt, welcher über eine Entspannungsleitung 107 mit einem Tankvolumen 108 verbunden ist. Während in der zweiten Schaltposition 103 des Pilotventils 88' die Höchstdruckleitung 89 mit dem ersten Leitungsabschnitt 86 verbunden ist, wird gleichzeitig der zweite Leitungsabschnitt 87 über die Entspannungsleitung 107 mit dem Tankvolumen 108 verbunden. Dadurch werden das zweite Sitzventil 65 und das dritte Sitzventil 66 an ihrer jeweils dritten Fläche entspannt. Umgekehrt wird, während der zweite Leitungsabschnitt 87 mit der Höchstdruckleitung 89 in der dritten Schaltposition 104 des Pilotventils 88' verbunden ist, der erste Leitungsabschnitt 86 mit der Entspannungsleitung 107 und damit mit dem Tankvolumen 108 verbunden. Dadurch werden die dritten Flächen des ersten Sitzventils 64 und des vierten Sitzventils 67 in das Tankvolumen entlastet. Die Funktion entspricht der
Funktion des in der Fig. 4 dargestellten Ventilblocks 23, so dass auf eine erneute Beschreibung der Funktionsweise verzichtet wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Ventilblocks 23 für den erfindungsgemäßen Antrieb ist in der Fig. 6 dargestellt. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 erfolgt hier ebenfalls die Auswahl des höchsten Systemdrucks über ein einzelnes Wechselventil 105. Anstelle eines einzelnen Pilotventils 88' ist hier jedoch ein erstes Pilotventil 109 und ein zweites Pilotventil 110 vorgesehen. Das erste Pilotventil 109 weist eine erste Schaltposition 111 und eine zweite Schaltposition 112 auf. In der ersten Schaltposition 111, in deren Richtung das erste Pilotventil 109 aufgrund der Kraft einer Druckfeder
113 gehalten wird, ist der erste Leitungsabschnitt 86 mit der Höchstdruckleitung 89 verbunden. Wird entgegen der Kraft der ersten Druckfeder 113 durch einen Schaltmagneten
114 das erste Pilotventil 109 in seine zweite Schaltposition 112 gebracht, so wird der erste Leitungsabschnitt 86 mit der Entspannungsleitung 107 verbunden.
Das zweite Pilotventil 110 weist ebenfalls eine erste
Schaltposition 115 und eine zweite Schaltposition 116 auf. In der ersten Schaltposition 115, in deren Richtung das zweite Pilotventil 110 durch eine zweite Druckfeder 117 beaufschlagt wird, wird die Höchstdruckleitung 89 mit der zweiten Verbindungsleitung 87 verbunden. Wird dagegen das zweite Pilotventil 110 durch den zweiten Schaltmagneten 118 in seine zweite Schaltposition 116 gebracht, so wird die Entspannungsleitung 107 mit der zweiten Verbindungsleitung 87 verbunden. Die Ansteuerung der beiden Schaltmagnete 114 und 118 erfolgt so, dass während des Bremsbetriebs bzw. während der Rückgewinnung von gespeicherter Energie sich jeweils ein Pilotventil 109 bzw. 110 in seiner ersten Schaltposition 111 bzw. 115 und das andere Pilotventil 110, 109 sich jeweils in der anderen Schaltposition 116 bzw. 112 befindet. Wie schon bei den vorangegangenen Beispielen ergibt sich daraus, dass entweder der erste Leitungsabschnitt 86 oder der zweite Leitungsabschnitt 87 mit dem Steuerdruck beaufschlagt sind. Gleichzeitig ist der jeweils andere Leitungsabschnitt 87 bzw. 86 mit der Entspannungsleitung 107 verbunden. Infolgedessen sind entweder das erste Sitzventil 64 und das vierte Sitzventil 67 geschlossen und das zweite Sitzventil 65 und das dritte Sitzventil 66 geöffnet oder umgekehrt.
In der Fig. 7 ist eine weitere Darstellung des erfindungsgemäßen Antriebs 1' der Fig. 2 dargestellt. Der in der Fig. 7 dargestellte Antrieb 1' ' umfasst neben den bereits bekannten Antriebskomponenten die zur Steuerung des Antriebs 1' ' erforderlichen Steuerungskomponenten. So ist insbesondere ein erster Drucksensor 120 vorgesehen, der über eine erste Sensorleitung 121 mit einem elektronischen Steuergerät 124 verbunden ist. Mit Hilfe des Drucksensors 120 wird der in dem ersten
Speicherelement 21 herrschende Speicherdruck erfasst.
In entsprechender Weise ist ein zweiter Drucksensor 122 zum Erfassen des Drucks in dem zweiten Speicherelement 22 vorgesehen. Der zweite Drucksensor 122 ist über eine zweite Sensorleitung 123 ebenfalls mit dem elektronischen Steuergerät 124 verbunden.
Zum Austausch der Daten mit anderen an die Fahrzeugelektronik angeschlossenen Steuergeräten ist eine Schnittstelle 126 vorgesehen. Über die Schnittstelle 126 kann das elektronische Steuergerät 124 beispielsweise mit einem CAN-Bus verbunden sein. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das elektronische Steuergerät 124 mit dem durch die Schnittstelle 126 repräsentierten CAN- Bus über weitere Signalleitungen 127 und 128 verbunden. Über diese weiteren Signalleitungen 127 und 128 sind z. B. dem ersten Steuergerät 124 des Antriebs 1' ' Informationen über eine Soll-Geschwindigkeit v3On und ein Ist- Geschwindigkeit ViSt zuzuführen. In Abhängigkeit von dem Verhältnis der Solll-Geschwindigkeit vson und der Ist- Geschwindigkeit Viat kann dann durch das elektronische Steuergerät 124 die Einstellung des Schwenkwinkels der Hydropumpe 9 und/oder des Hydromotors 12 vorgenommen werden. Somit kann eine Anpassung des
Übersetzungsverhältnisses in dem hydraulischen Leistungszweig an das erforderliche Bremsmoment erfolgen. Ferner ist auch die Ansteuerung des Antriebsmotors 2 mit in die elektronische Steuerung durch das elektronische Steuergerät 124 eingebunden. Der Antriebsmotor 2 wird dabei durch ein Motorsteuergerät 129 angesteuert. Das Motorsteuergerät 129 steht beispielsweise in Verbindung mit einer Einspritzpumpe, so dass aufgrund der Einstellung des Motorsteuergeräts 129 eine Einspritzmenge für den Antriebsmotor 2 zugemessen wird.
Das Motorsteuergerät 129 steht über eine
Motorsteuergerätsignalleitung 130 mit dem elektronischen Steuergerät 124 und über eine Informationssignalleitung 132 mit der Schnittstelle 126 in Verbindung.
Das elektronische Steuergerät 124 ist ferner über eine Schaltleitung 133 mit der optionalen Kupplung 31 verbunden. Mit Hilfe der Schaltleitung 133 ist beispielsweise ein Aktuator der Kupplung 31 ansteuerbar. Ein solcher Aktuator kann z. B. als Elektromagnet ausgeführt sein.
Über noch weitere Steuersignalleitungen 134 und 135 steht das elektronische Steuergerät 124 mit einer ersten Verstellvorrichtung 136 bzw. einer zweiten Verstellvorrichtung 137 in Verbindung. Die erste Verstellvorrichtung 136 wirkt auf einen
Verstellmechanismus der Hydropumpe 9. Entsprechend wirkt die zweite Verstellvorrichtung 137 auf einen Verstellmechanismus der Hydropumpe 12. Zusätzlich zur Ansteuerung der Verstellvorrichtungen 136, 137 ist eine dritte Steuersignalleitung 138 vorgesehen, welche den Ventilblock 23 mit einem Steuersignal beaufschlagt und somit die Verbindung zwischen der ersten Arbeitsleitung 10 und der zweiten Arbeitsleitung 11 mit der Hochdruckspeicherleitung 26 bzw. der Niederdruckspeicherleitung 27 steuert.
Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe wird es bevorzugt, wenn während eines Bremsvorgangs der Antriebsmotor 2 abgeschaltet wird. Mit Hilfe des ersten Drucksensors 120 und des zweiten Drucksensors 121 wird dabei ein Speicherzustand des Hochdruckspeichers, also des ersten Speicherelements 21, ermittelt, der ausreichend
Druckenergie aufweist, um anschließend den Antriebsmotor 2 sicher starten zu können. Hierzu wird im einfachsten Fall lediglich der durch den ersten Drucksensor 120 ermittelte Druckwert in dem ersten Speicherelement 21 mit einem ersten Druckgrenzwert verglichen. Überschreitet der Druck in dem ersten Speicherelement 21 diesen Druckgrenzwert, so wird der Antriebsmotor 2 durch das elektronische Steuergerät 124 und das dadurch angesteuerte Motorsteuergerät 129 abgeschaltet.
Zum Wiederstarten des Antriebsmotors 2 wird ebenfalls die gespeicherte Druckenergie aus mindestens dem Signal des ersten Drucksensors 120 ermittelt. Vorzugsweise wird die Druckdifferenz zwischen dem Drucksignal des ersten Drucksensors 120 und des zweiten Drucksensors 122 als
Basis für die Bestimmung einer ausreichenden Druckenergie herangezogen. Unterschreitet die verfügbare Druckenergie zum Starten des Antriebsmotors 2 einen zweiten Grenzwert, so wird automatisch der Antriebsmotor 2 wieder gestartet. Das elektronische Steuergerät 124 übermittelt hierzu ein Startsignal an die Kupplung 31 bzw. deren Aktuator, so dass der Antriebsmotor 2 mit der Hydropumpe 9 mechanisch verbunden ist. Zum Starten des Antriebsmotors 2 wird dann der Ventilblock 23 über die Signalleitung 138 so betätigt, dass der in dem ersten Speicherelement 21 verfügbare Druck die Hydropumpe 9 beaufschlagt. Die Hydropumpe 9 wirkt infolgedessen als Hydromotor und erzeugt ein Abtriebsdrehmoment mit dem der Antriebsmotor 2 gestartet wird.
Während eines Bremsbetriebs wird die erste
Verstellvorrichtung 136 und die zweite Verstellvorrichtung 137 in Abhängigkeit von einer Vorgabe des elektronischen Steuergeräts 124 angesteuert. So ist während des Bremsbetriebs sowohl die Hydropumpe 9 als auch der Hydromotor 12 nutzbar, um in dem ersten Speicherelement 21 Druckenergie zu speichern. So können der Hydromotor 12 gemeinsam mit der Hydropumpe 9 oder aber nur der Hydromotor 12 oder aber nur die Hydropumpe 9 zum Speichern von Druckenergie herangezogen werden. Dabei kann insbesondere die Hydropumpe 9 auf verschwindendes Fördervolumen gestellt werden und gleichzeitig die Kupplung 31 geöffnet werden. Somit wird sämtliche durch den Bremsvorgang frei werdende kinetische Energie durch die Hydropumpe 12 in dem ersten Speicherelement 21 gespeichert.
Das erste Speicherelement 21 ist in den Ausführungsbeispielen als einzelner Hydrospeicher dargestellt. Ebenso ist es jedoch denkbar, eine Mehrzahl von beispielsweise parallel angeordneten Speicherelementen vorzusehen. Zu sämtlichen in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist zu bemerken, dass sowohl die beiden Leistungszweige, also der hydraulische
Leistungszweig mit der Hydropumpe 9 und der dem darin im geschlossenen Kreislauf verbundenen Hydromotor 12, gemeinsam mit dem mechanischen Leistungszweig als auch beide Leistungszweige separat und unabhängig voneinander betrieben werden können. Insbesondere ist es zu bemerken, dass ein größeres Übersetzungsverhältnis erreicht werden kann, wenn zusätzlich zu den bereits beispielsweise in der Fig. 2 und der Fig. 7 dargestellten zwei Planetengetrieben eine dritte Planetengetriebestufe vorgesehen wird.
Selbstverständlich sind die Steuerungskomponenten, die in der Fig. 7 in Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel des Antriebs 1' der Fig. 2 dargestellt sind auch auf die anderen Antriebe übertragbar.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere sind Kombinationen einzelner Aspekte der einzelnen Ausführungsbeispiele in beliebiger Weise möglich.

Claims

Ansprüche
1. Antrieb mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe (1), das eine Hydropumpe (9) und einen über eine erste Arbeitsleitung (10) und eine zweite Arbeitsleitung (11) damit verbundenen Hydromotor (12) umfasst, dadurch gekennzeichnet:, dass zumindest ein erstes Speicherelement (21) zum Speichern von Bremsenergie mit der ersten Arbeitsleitung (10) oder der zweiten Arbeitsleitung (11) verbindbar ist und dass die Hydropumpe (9) und der Hydromotor (12) mechanisch mit einer Abtriebswelle (18) verbunden sind.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (1) zumindest ein Planetengetriebe (13) umfasst und der Hydromotor (12) mit einem Element und die Hydropumpe (9) mit einem anderen Element des Planetengetriebes (13) verbunden ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzeigungsgetriebe einen mechanischen Leistungszweig und einen hydraulischen Leistungszweig aufweist, wobei eine Momentenübertragung sowohl über einen der Leistungszweige als auch über beide Leistungszweige möglich ist.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (1) durch einen Antriebsmotor (2) antreibbar ist und der Antriebsmotor (2) mittels einer Kupplung (31) von dem Leistungsverzweigungsgetriebe abkuppelbar ist.
5. Antrieb nach einem derüAnspruche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (1) ein erstes Planetengetriebe (13) und einen mit der Hydropumpe (9) verbundenen ersten Antriebswellenabschnitt (5.1) und einen mit dem ersten Planetengetriebe (13) verbundenen zweiten Antriebswellenabschnitt (5.2) aufweist und der erste Antriebswellenabschnitt (5.1) mit dem zweiten Antriebswellenabschnitt (5.2) lösbar verbindbar ist.
6. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsverzweigungsgetriebe (1) ein zweites Planetengetriebe (15) umfasst, dessen Sonnenrad (31) ebenfalls mit dem zweiten Antriebswellenabschnitt (5.2) verbunden ist und dessen Hohlrad (33) mit dem Hohlrad (15) des ersten Planetengetriebes (13) verbunden ist.
7. Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Antriebswellenabschnitt (5.1) und der zweite Antriebeswellenabschnitt (5.2) über zumindest eine Getriebestufe (38, 39) miteinander vebindbar sind.
8. Antrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (35) des zweiten Planetengetriebes (32) blockierbar ist.
9. Antrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (16) des ersten Planetengetriebes (13) mit einer Abtriebswelle (18) des Leistungsverzweigungsgetriebes (1) verbunden ist.
10. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb ein zweites Speicherelement (22) aufweist, welches bei mit einer der beiden Arbeitsleitungen (10, 11) verbundenem ersten Speicherelement (21) mit der jeweils anderen Arbeitsleitung (11, 10) verbunden ist.
11. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d dadurch gekennzeichnet, dass während eines Bremsbetriebs und oberhalb eines
Druckgrenzwerts in dem ersten Speicherelement (21) der Antriebsmotor (2) abgeschaltet ist.
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