DE3625141A1 - Antriebseinrichtung fuer ein fahrzeug mit notfahraggregat - Google Patents

Antriebseinrichtung fuer ein fahrzeug mit notfahraggregat

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Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem hydromechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe mit mindestens zwei Hydrowandlern. Bei Fahrzeugen, die im Linien- oder Routendienst eingesetzt sind und mit denen ein gewisser Fahrplan oder zeitlicher Rahmen unbedingt eingehalten werden muß, erweist es sich als äußerst nachteilig, wenn der Antriebsmotor des Fahrzeugs oder die Energieversorgung für den Antriebsmotor ausfällt. Ist dies der Fall, so ist das Fahrzeug in der Regel nicht mehr einsatzbereit und muß durch ein anderes ersetzt werden. Es stellt dann, bis es abgeschleppt wird, in der Regel ein Verkehrshindernis dar.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug so weiterzubilden, daß auch bei etwaigem Ausfall des Motors oder dessen Energieversorgung ein Fahrzeugbetrieb möglich ist, zumindest so, daß das Fahr­ zeug aus eigener Kraft zu einem Reparaturort fahren kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Notfahraggregat mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen desselben sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Durch das Vorsehen dieses Notfahraggregates ist jederzeit der gewünschte Fahrbetrieb aufrecht zu erhalten.
Einzelheiten der erfindungsgemäßen Lösung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung ist in den Fig. 1 bis 3 jeweils weitgehend schematisiert eine Ausführungsform einer Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug dargestellt.
In den Figuren sind gleiche bzw. einander entsprechende Bauteile der Übersichtlichkeit wegen mit gleichen Bezugszeichen angezogen.
In der Zeichnung sind als Teile einer Antriebsein­ richtung eines Fahrzeugs mit (1) ein Antriebsmotor, mit (2) ein als Kennungswandler betriebenes Getriebe und mit (3) eine Antriebsachse bezeichnet.
Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein solches, das im Linien- oder Routendienst eingesetzt wird und mit dem ein gewisser Fahrplan oder zeitlicher Rahmen unbedingt eingehalten werden soll. Außerdem kann es sich um ein Fahrzeug handeln, das in Gebieten mit dünnem Servicenetz zum Einsatz kommt.
Bei dem Antriebsmotor (1) des Fahrzeugs kann es sich um eine dieselkraftstoff- oder benzinbetriebene Brennkraftmaschine oder um einen Elektromotor handeln, der seine Energie von einer Batterie oder über einen Stromabnehmer von einer stromführenden Leitung, beispielsweise Oberleitung, bezieht. Letzteres wäre im Falle beispielsweise eines Oberleitungsbusses gegeben.
Das Getriebe (2) ist durch ein insbesondere vierwelliges hydromechanisches Leistungsver­ zweigungsgetriebe gebildet, das mindestens zwei Arbeitsbereiche und wenigstens zwei Hydrowandler (4, 5) aufweist. Derartige Getriebe sind bisher schon in Verbindung mit Linienbussen bekannt geworden. Eine Eingangswelle (6) ist entweder direkt oder über eine Kupplung (7) mit dem Antriebsmotor verbunden bzw. verbindbar.
Mit (8) ist eine Getriebeausgangswelle bezeichnet, die mit dem Achsantriebsstrang (9) des Fahrzeugs in Verbindung steht. Der ein Planetendifferential bildende Teil des Leistungsverzweigungsgetriebes (2) umfaßt ein großes, fest mit der Eingangswelle (6) verbundenes Sonnenrad (10), ein kleines Sonnenrad (11), mehrere jeweils auf einer Hohlwelle sitzende Doppelplanetenräder (12, 13), einen mit der Getriebeausgangswelle (8) fest verbundenen Steg (14) und ein Hohlrad (15). Letzteres weist eine Innenver­ zahnung auf, mit die Planetenräder (13) kämmen. Das kleine Sonnenrad (11) ist drehfest mit einer Hohlwelle (16) verbunden, die auf der Eingangswelle (6) gelagert ist und außerdem ein Zahnrad (17) trägt. Drehfest mit dem Hohlrad (15) ist ein Zahnrad (18) verbunden, das mit einem drehfest auf einer Welle (19) sitzenden Zahnrad (20) kämmt. Die Welle (19) stellt die mechanische Verbindung zum Hydrowandler (4) her. Letzterer kann ebenso wie der Hydrowandler (5) in beiden Richtungen als Motor oder Pumpe betrieben werden und ist mit letzterem (5) über hydraulische Steuerleitungen (21, 22) im Fall von Fig. 1 direkt, im Fall von Fig. 2 unter Zwischenschaltung eines Steuerblockes (23) und im Fall von Fig. 3 unter Zwischenschaltung eines anderen Steuerblockes (24) verbunden. Das auf der Hohlwelle (16) sitzende Zahnrad (17) kämmt mit einem drehbar auf einer Welle (25) angeordneten Zahnrad (26). Die Welle (25) stellt die mechanische Verbindung zwischen dem Hydrowandler (5) und dem Planetendifferential her. Außerdem ist auf der Welle (25) ein weiteres Zahnrad (27) drehbar angeordnet, das mit einem fest am Steg angeordneten Zahnrad (28) in Eingriff steht. Mit (29) ist eine Wechselschaltkupplung bezeichnet, mit der in der einen Schaltstellung das Zahnrad (27) und in der anderen Schaltstellung das andere Zahnrad (26) mit der Welle (25) drehfest gekoppelt werden kann. Zwischen beiden Schaltstellungen kann die Wechselschaltkupplung (29) eine 0-Stellung einnehmen, in der keines der beiden Zahnräder (26, 27) mit der Welle (25) verbunden ist. Die Drehzahl der Getriebeausgangswelle (8) summiert sich aus der Drehzahl des großen Sonnenrades (10) und des Hohlrades (15), die die Umlaufgeschwindigkeit der Planetenräder (12, 13) bzw. des Steges (14) festlegen. Der Hydrowandler (4) bewirkt durch seine Drehzahl und seine Drehrichtung über die Zahnräder (20) und (18) Drehzahl und Drehrichtung des Hohlrades (15).
In Verbindung mit den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 ergibt sich dabei folgende Wirkungs­ weise:
Für den Fall, daß das Fahrzeug beschleunigt werden soll, arbeitet der Hydrowandler (4) in einem ersten Arbeits­ bereich des Leistungsverzweigungsgetriebes (2) (η Ausgang:η Eingang 50%) bei einer Drehrichtung des Hohlrades (15) umgekehrt zur Drehrichtung des großen Sonnenrades (10) als Pumpe und liefert diese umgesetzte Leistung über die Leitungen (21, 22) an den Hydro­ wandler (5). Dieser arbeitet dann als Motor und treibt die Welle (25) an. Die Wechselschaltkupplung (29) befindet sich dabei in einer Schaltstellung, in der das Zahnrad (27) mit der Welle (25) gekuppelt und damit die Getriebeverbindung über das Zahnrad (28) und den Steg (14) für Leistungsübertragung an die Getriebeausgangswelle (8) angeschlossen ist.
In einem zweiten Arbeitsbereich (η Ausgang:h Eingang 50%) arbeitet bei gleicher Drehrichtung des Hohlrades (15) und des Sonnenrades (10) der Hydrowandler (10) als Motor. Dieser erhält dabei seine Leistung vom Hydrowandler (5) über die Steuer­ leitungen (21, 22) zugeführt und arbeitet in diesem Bereich als Pumpe. Die Wechselschaltkupplung (29) befindet sich dabei in einer Schaltstellung, in der das Zahn­ rad (26) mit der Welle (25) gekuppelt ist. Der Hydrowand­ ler (5) bekommt in diesem Fall Antriebsleistung also über die Doppelplanetenräder (12, 13) und die Hohlwelle (16) mit den Zahnrädern (11 und 17) vom großen Sonnenrad (10) her zugeführt.
Wenn der Hydrowandler (4) stillsteht, dann wird praktisch die gesamte Leistung mechanisch vom Planetendifferential übertragen. In dieser Situation erfolgt die Umschaltung der Wechselschaltkupplung (29) vom Zahnrad (27) zum Zahnrad (26) hin bei steigender und vom Zahnrad (26) zum Zahnrad (27) hin bei sinkender Drehzahl der Getriebeausgangswelle (8).
Wenn das Fahrzeug stillsteht, dann steht auch der Hydrowandler (5) still. In diesem Fall dreht der Hydrowandler (4) proportional mit der Drehzahl des Antriebsmotors (1).
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das vorbeschriebene Getriebe (2) nicht notwendigerweise so ausgebildet sein muß, wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
Die in Fig. 3 dargestellte Antriebseinrichtung unterscheidet sich hinsichtlich der zu betrachtenden Aggregate des Fahrzeugs von jenem nach Fig. 1 und 2 lediglich darin, daß dort dem Leistungsverzweigungs­ getriebe (2) zur Bildung einer Bremsenergierückge­ winnungseinrichtung verschiedene Teile derselben zugeordnet sind. Eine solche Bremsenergierückge­ winnungseinrichtung ist bislang in Verbindung mit städtischen Linienbussen bekannt geworden. Im einzelnen weist diese Einrichtung einen Hochdruckhydrospeicher (30), einen Niederdruckhydrospeicher (31), eine eigene Steuerung oder den speziell hierfür ausgebildeten Steuerblock (24), eine von letzterem abzweigende und zum Hochdruckhydrospeicher (30) hinführende Zuleitung (32) mit steuerbarem Absperrventil (33) und eine vom Steuer­ block (24) abzweigende und zum Niederdruckhydro­ speicher (31) hinführende Zuleitung (34) mit steuerbarem Absperrventil (35) auf. Diese Teile sind in ihrer gegenseitigen Zuordnung und Funktion in Verbindung mit besagten Stadtlinienbussen, was die Ladung des Hochdruck­ hydrospeichers (30) beim Bremsen des Fahrzeugs und die Entladung des Hochdruckhydrospeichers (30) beim Anfahren des Fahrzeugs anbelangt, bekannt.
Unabhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der normalen Antriebseinrichtungs des Fahrzeugs, ist dieser ein Notfahraggregat (36) zugeordnet, daß aus einem Hilfsmotor (37) und einem hiervon angetriebenen verstell­ baren Hydrowandler (38) besteht. Bei letzterem handelt es sich um ein käufliches Aggregat der Schrägachsen-, Schräg­ scheiben oder ähnlichen Bauart. Die beiden Anschlüsse (39, 40) des Hydrowandlers (38) sind jeweils über eine Leitung (41 bzw. 42) entweder wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 mit den hydraulischen Anschlüssen des Hydro­ wandlers (4) direkt oder einem Anschluß (45 bzw. 46) am Steuerblock (23) (Fig. 2) bzw. (24) (Fig. 3) verbunden.
Bei dem Hilfsmotor (37) kann es sich um einen wahlweise aus einer Batterie oder über einen Stromabnehmer von einer stromführenden Leitung, insbesondere einer Oberleitung, mit Strom versorgbaren Elektromotor oder einen Verbren­ nungsmotor handeln. Dieser Motor kann, muß jedoch nicht notwendigerweise die gleiche Leistung erbringen wie der Antriebsmotor (1).
Das Notfahraggregat (36) wird bei Ausfall des Antriebs­ motors (1) oder dessen Energieversorgung in Betrieb genommen. Dies kann automatisch oder manuell mittels einer entsprechenden Steuereinrichtung bzw. Start­ vorrichtung erfolgen. Das Notfahraggregat kann jedoch auch während des normalen Fahrbetriebes zum Nachladen des Hochdruckhydrospeichers (30) benutzt werden.
Nach dem Start des Hilfsmotors (37) wird durch den nun angetriebenen Hydrowandler (38) hydrostatisch Leistung den Hydrowandlern (4, 5) des Leistungsverzweigungs­ getriebes (2) und über dessen Planetendifferential der Antriebsachse (3) des Fahrzeuges zugeführt. Im Fall von Fig. 1 wird diese Leistung direkt dem Hydro­ wandler (4) zugeführt, der diese an den Hydrowandler (5) weiterleitet. Im Fall der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 und 3 wird diese Leistungsübertragung durch entsprechende Steuerung innerhalb des Steuerblockes (23) bzw. (24) besorgt. Im Fall des Ausführungsbeispieles gemäß Fig. 3 wird die beim Anfahren des Fahrzeuges notwendige Leistung durch Entladung des Hochdruck­ hydrospeichers (30) bereitgestellt, so daß bei in Betrieb genommenem Notfahraggregat (36) dieses Leistung nur in den anschließenden Fahrbereichen abzugeben hat.
Die Bauteile des Notfahraggregates (36) sind den Platz­ verhältnissen des Fahrzeugs entsprechend gut unterzu­ bringen. Wegen der rein hydraulischen Verbindung zum Leistungsverzweigungsgetriebe (2) sind diesbezüglich auch keine speziellen räumlichen Zuordnungen notwendig. Es ist ein regelungstechnisch geringer Aufwand erforderlich. Außerdem kann der Hydrowandler (38) des Notfahraggregates (36) bei laufendem Hilfsmotor (37) auch als Dauerbremse benutzt werden, wobei die diesbezügliche Schaltung und Steuerung durch den Steuerblock (23) bzw. (24) oder eine andere Einrichtung erfolgt. Schließlich ist es aufgrund des vorhandenen Notfahraggregates (36) auch möglich, den Antriebsmotor des Fahrzeugs leistungsmäßig begrenzt auszulegen, und zwar so, daß im Fall einer benötigten Spitzenleistung dieser dann erforderliche Leistungsmehrbedarf vom dann zugeschalteten Notfahraggregat bereitgestellt wird.

Claims (8)

1. Antriebseinrichtung für ein Fahrzeug, bestehend aus einem Antriebsmotor und einem hydromechanischen Leistungsverzweigungsgetriebe mit mindestens zwei Hydrowandlern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Notfahraggregat (36) vorgesehen ist, das aus einem einen verstellbaren Hydrowandler (38) antreibenden Hilfsmotor (37) besteht und mit dem insbesondere bei Ausfall des Antriebsmotors (1) oder dessen Energie­ versorgung durch den Hydrowandler hydrostatisch Leistung den Hydrowandlern (4, 5) des Leistungs­ verzweigungsgetriebes (2) und über diese der Antriebsachse (3) zuführbar ist.
2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Hydrowandlers (38) des Notfahraggregates (36) den Hydrowandlern (4, 5) des Leistungsverzweigungsgetriebes (2) über einen Steuerblock (23, 24) zuführbar ist.
3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung des Hydrowandlers (38) des Notfahraggregates (36) den Hydrowandlern (4, 5) zugeführt wird, die diese Leistung über das Planeten­ differential des Leistungsverzweigungsgetriebes (2) auf die Antriebsachse (3) übertragen.
4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hydrowandler (38) des Notfahr­ aggregates (36) bei laufendem Hilfsmotor (37) als Dauerbremse benutzbar ist, wobei die diesbezügliche Schalt- und Steuerungsmöglichkeit durch den Steuerblock (23) bzw. (24) realisierbar ist.
5. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Leistungsverzweigungs­ getriebe (2) als Teile einer Bremsenergierückge­ winnungseinrichtung ein Hochdruckhydrospeicher (30), ein Niederdruckhydrospeicher (31) und eine eigene oder in den Steuerblock (23 bzw. 24) integrierte Steuerung zugeordnet sind, über die Leistung für die Anfahrphase des Fahrzeugs durch Entladung des Hochdruckhydrospeichers (30) bereitstellbar ist.
6. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfs­ motor (37) durch einen Elektromotor gebildet ist, der wahlweise aus einer Batterie oder über einen Stromabnehmer von einer stromführenden Leitung, insbesondere Oberleitung her mit Strom versorgbar ist.
7. Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsmotor (37) durch eine Brennkraftmaschine gebildet ist.
8. Antriebseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydro­ wandler (38) des Notfahraggregates (36) durch ein Aggregat der Schrägachsen-, Schrägscheiben oder ähnlicher Bauart gebildet ist.
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