DE3222005A1

DE3222005A1 - Kraftuebertragungssystem

Info

Publication number: DE3222005A1
Application number: DE19823222005
Authority: DE
Inventors: Michael Stanley Glendower Edenvale Transvaal Hunt
Original assignee: South African Inventions Development Corp
Current assignee: South African Inventions Development Corp
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1983-01-05
Also published as: FR2507837A1; GB2102359B; GB2102359A; US4534169A

Description

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HOFFMANN -EI^LE &

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1974) . DIPL.-ING. W. EITLE · DR. RER. N AT.K.HOFFMANN · Dl PL. -I NG. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FOCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NCH EN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHE)

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South African Inventions Development Corporation, Pretoria / Republic of South Africa

Kraftübertragungssystem

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftübertragungssystem und betrifft insbesondere ein Kraftubertragungssystem für batteriebetriebene Elektrofahrzeuge.

Das erfindungsgemäße Kraftubertragungssystem weist einen mit einer elektrischen Energieversorgung verbundenen Elektromotor mit zwei relativ zueinander drehbaren Teilen / die jeweils relativ zu einer Motorhälterung koaxial zur Drehachse der beiden Teile drehbar sind, wobei ein Teil des Elektromotors mit einer Kraftausgangsquelle des Systems und das andere Teil antriebsmäßig mit einer entweder als Pumpe oder als Motor arbeitenden hydrostatischen Maschine verbunden ist, die strömungsmäßig für eine Flüssigkeit mit einem hydrostatischen Sammelbehälter und einer Flüssigkeitsquelle verbunden ist.

Das im folgenden beschriebene System ist so angeordnet, daß es elektrische Energie von der Energieversorgung, die

als Batterie ausgebildet sein kann, in Rotationsenergie am Energieausgang, der in Form einer Energieausgangswelle ausgebildet sein kann, z.B. zum Antrieb eines Fahrzeugs über seine Antriebsräder, umwandelt.
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Die zwei relativ zueinander drehbaren Teile des Motors können wie gewöhnlich als Rotor und Stator ausgebildet sein, wobei es günstig sein kann, den Stator drehbar an der Halterung oder Befestigung zu befestigen. Der Stator kann mit einem Gleitring zur Verbindung mit Energieversorgung versehen sein. Stattdessen können beide drehbaren Teile des Motors koaxial drehbar relativ zu einem fest befestigten Motorteil, das relativ zu der Halterung oder Befestigung nicht drehbar ist, angeordnet sein. In jedem Fall sind die Teile des Motors jedoch relativ zueinander drehbar und jeweils relativ zur Halterung oder Befestigung um die gleiche Achse drehbar, um die die Teile des Motors relativ zueinander drehbar sind.

Der hydrostatische Sammelbehälter kann als Tank zur Aufnahme von Druckgas und Flüssigkeit ausgebildet sein, und die Flüssigkeitsquelle kann ein Flüssigkeitsvorratsbehälter sein, wobei beide so angeordnet sind, daß sie bei Betrieb des Systems Flüssigkeit zum Tank führen und Flüssigkeit von dem Tank aufnehmen.

Die zwei Teile des Motors können mit einer Kupplung versehen sein, wodurch sie relativ zueinander verriegelbar sind. Die Kupplung kann zur Sperrung der Teile des Motors angeordnet sein, wenn dem Elektromotor keine elektrische Energie zugeführt wird, und die Teile automatisch freigeben, wenn dem Elektromotor elektrische Energie zugeführt wird.

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Die hydrostatische Maschine kann als hydrostatische Maschine mit festem Hub ausgebildet sein und ein Drei-Wegeventil aufweisen, mittels dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle und dem Sammelbehälter umgekehrt werden können und kurzgeschlossen/ und gleichzeitig von dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle getrennt werden können. Mit anderen Worten heißt das/ wenn der Auslaß der Maschine zum Sammelbehälter führt, führt der Einlaß zu dem Vorratsbehälter oder umgekehrt, oder der Auslaß führt zum Einlaß, so daß die Maschine kurzgeschlossen ist und im belastungsfreien Zustand arbeitet. Stattdessen kann, um Übertragungsstöße zu vermindern, die hydrostatische Maschine als hydrostatische Maschine mit variablem Hub ausgebildet sein.

Wenn das Kraftübertragungssystem zum Antrieb eines batteriegetriebenen Fahrzeugs verwendet wird, kann der Rotorteil als Energieausgang ausgebildet sein, der als Energieausgangswelle antriebsmäßig direkt oder indirekt mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist, wohingegen der Statorteil mechanisch mit der hydrostatischen Maschine und elektrisch über Schleifringe mit einer elektrochemischen Energiespeicherbatterie am Fahrzeug verbunden ist. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß der Rotorteil stattdessen mit der hydrostatischen Maschine verbunden sein kann, wobei der Statorteil mit dem Energieausgang verbunden ist, und ein Elektromotor der obenbeschriebenen Art mit zwei koaxial relativ zu einem fest befestigtem Motorteil drehbaren Motorteilen ein mechanische Äquivalent darstellt, wobei der fest befestigte Motorteil mit Energie versorgt werden kann und die drehbaren Motorteile mittels der Kupplung verriegelbar sind.

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Stattdessen kann das System zwei hydrostatische Maschinen mit festgelegtem Hub umfassen, die parallel zwischen dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle angeordnet sind und damit strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei die eine Maschine antriebsmäßig mit dem einen Teil des Motors und die andere Maschine antriebsmäßig mit dem anderen Teil des Motors verbunden ist, und jede Maschine ein Drei-Wegeventil aufweist, mittels dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle und zum Sammelbehälter umgekehrt und kurzgeschlossen und gleichzeitig von dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle getrennt werden können. Dabei können wieder, um übertragungsstoße beim Anlassen zu vermindern, entweder jede oder beide' der hydrostatischen Maschine als hydrostatische Maschinen mit variablem Hub ausgebildet sein. Wenn zwei hydrostatische Maschinen vorgesehen sind, kann das System weiter zwei hydrostatische Sammelbehälter unterschiedlicher Volumen aufweisen, wobei jeder zur Aufnahme von Flüssigkeit und Druckgas geeignet ist, und beide strömungsmäßig mit den hydrostatischen Maschinen in Verbindung stehen. Jeder hydrostatische Sammelbehälter kann mit einem Absperrventil zum Abtrennen von den hydrostatischen Maschinen versehen sein; der Energieausgang kann von einer Welle zwischen einem Teil des Motors und der zugeordneten hydrostatischen Maschine liegen.

Alternativ kann das System zwei hydrostatische Maschinen mit veränderbarem Hub aufweisen, die parallel zwischen dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle angeordnet sind und damit strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei die eine Maschine antriebsmäßig mit dem einen Teil des Motors und die andere Maschine antriebsmäßig mit dem anderen Teil des Motors verbunden ist, und parallel zwischen • den hydrostatischen Maschinen und dem Sammelbehälter ein Sperrventil und ein Rückschlagventil vorgesehen ist, wobei das Rückschlagventil nur eine Strömung in den Sammelbehäl-

ter zuläßt. In diesem Fall kann der Energieausgang ebenfalls von einer Welle zwischen einem Teil des Motors und der zugeordneten hydrostatischen Maschine stattfinden.

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Energieübertragungssystems;

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform des Energieübertragungssystems;

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform des Energieübertragungssystems;

Fig. 4 ein Diagramm der Geschwindigkeits-/ der Drehmomenten- und der Energiekurven des Systems von Fig. 2; und

Fig. 5 ein Diagramm der Geschwindigkeits-/ der Drehmomenten- und der Energiekurven des Systems von Fig.

In Fig. 1 ist ein Energieübertragungssystem 10 dargestellt/ das einen elektrischen Motor 12 mit einem Stator 14 aufweist, der drehbar an einer Befestigung oder Verankerung (nicht gezeigt) an einem batteriebetriebenen, mittels Räder antreibbaren Fahrzeug (ebenfalls nicht gezeigt) 0 befestigt ist. Der Stator 14 ist mit einem Schleifring zur Zuführung elektrischer Energie von einer Energieversorgung in Form einer elektrochemischen Batterie versehen. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung sind die Schleifringanordnung und die Batterie in Fig. 1 nicht dargestellt.

Der Motor 12 weist weiter einen relativ zu dem Stator drehbaren Rotor 16 auf/ der koaxial zur Drehung des Stators 14 um seine Verankerung oder Befestigung drehbar ist. Der Rotor 16 umfaßt eine Ausgangswelle 18 zur Verbindung mit den Fahrzeugrädern (nicht gezeigt)/und der Stator 14 und der Rotor 16 sind mittels einer Kupplung 20 zur Verhinderung einer relativen Drehung zwischen ihnen verriegelbar.

Der Stator 14 ist wiederum mit einer Welle 22 versehen/ die 1.0 um die Achse des Motors 12 drehbar ist und antriebsmäßig mit einer hydrostatischen Maschine 24 festen Hubs verbunden ist, die als Pumpe oder Motor wirken kann. Die Maschine 24 weist einen Flüssigkeitseinlaß 26 und einen Flüssigkeitsauslaß 28 auf, wobei der Einlaß 26 und der Auslaß 28 über ein Drei-Wegeventil 30 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 32 und einem hydrostatischen Sammelbehälter 34 in Form eines mit Druckgas gefüllten Tanks in Verbindung stehen. In Fig. 1 steht der Auslaß 28 mittels der Leitung 36 und dem Ventil 30 mit dem Sammelbehälter 34 und der Einlaß 26 mittels der Leitung 38 und dem Ventil 30 mit dem Vorratsbehälter 32 in Verbindung.

Mit dem Ventil 30 können der Auslaß 28 entweder mit dem Vorratsbehälter 32 oder dem Tank 34,..und gleichzeitig der Einlaß 26 entsprechend entweder mit dem Tank 34 oder dem Vorratsbehälter 32 verbunden werden, um eine Strömung von dem Vorratsbehälter zu dem Tank durch die Maschine 24 oder umgekehrt zu ermöglichen; das Ventil 30 kann ebenfalls die Maschine 24 kurzschließen, so daß der Auslaß 28 direkt mit 0 dem Einlaß 26 verbunden wird.

Im folgenden soll das Kraftubertragungssystem gemäß Fig. 1 zum Antrieb eines batteriebetriebenen Fahrzeugs beschrieben werden.

Beim anfänglichen Starten, gewöhnlich nach dem Stillstand des Fahrzeugs für einige Zeit/ und wenn der Tank 34 keine Flüssigkeit aufweist, ist das System so angeordnet, daß die Kupplung 34 gelöst ist, so daß der Rotor 16 sich frei relativ zu dem Stator 14 drehen kann. Das Ventil 30 befindet sich in der Kurzschlußstellung, so daß die Drehung des Motors 12 bewirkt, daß die Maschine 24 als Pumpe arbeitet, und der Auslaß 28 direkt zum Einlaß 26 geführt wird.

Wenn nun elektrische Energie von der Batterie über die Schleifringe dem Stator 14 zugeführt wird, beginnt sich der Rotor 16 relativ zu dem Stator 14 zu drehen. Die Trägheit des Fahrzeugs bewirkt, daß die Welle 18 und der Rotor 16 im wesentlichen stillstehen, so daß sich der Stator 14 um seine Befestigung dreht. Die elektrischen Verbindungen zum Motor 12 sind so angeordnet, daß die Drehrichtung des Stators 14 so ist, daß die Maschine 24 als Pumpe arbeitet, die Flüssigkeit am Einlaß 26 aufnimmt und sie am Auslaß 28 abgibt. Die Maschine 24 ist kurzgeschlossen, so daß der Auslaß 28 direkt zum Einlaß 26 führt, so daß von der Maschine 24 ein kleines oder gar kein entgegenstehendes Drehmoment ausgeht und der Motor 12 mit einem kleinen oder keinem Ausgangsdrehmoment an der Welle 18 frei läuft.

Das Ventil 30 wird dann betätigt, um es in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zu bewegen, wobei der Einlaß 26 mit dem Vorratsbehälter 32 und der Auslaß 28 mit dem Tank 34 in Verbindung steht. Auf diese Weise wird Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 32 in den Tank 34 gepumpt, wodurch der Gasdruck in dem Tank 34 ansteigt. Wenn die Maschine 24 gegen den Widerstand des Gasdrucks in dem Tank 34 anpumpt, wird in der Welle 22 ein Drehmoment erzeugt, welches allmählich zusammen mit dem Gasdruck in dem Tank 34 ansteigt. Ein entsprechendes Drehmoment wird in der Ausgangswelle 18 erzeugt, wodurch das Fahrzeug beschleunigt wird.

Der Motor 12 kann so ausgewählt seih, daß während des Betriebs die Relativgeschwindigkeit der Drehung zwischen dem Motor 16 und dem Stator 14 im wesentlichen konstant bleibt. Auf diese Weise ist/ wenn die Well ^- 18 stillsteht, die Drehgeschwindigkeit der Welle 22 gleich der relativen Drehgeschwindigkeit zwischen dem Stator 14 und dem Rotor 16. Wenn jedoch die Welle 18 beschleunigt/ nimmt die Drehgeschwindigkeit der Welle 22 entsprechend ab, so daß die Relativgeschwindigkeit der Drehung zwischen dem Stator 14 und dem Rotor 16 konstant bleibt.

Die Beschleunigung der Welle 18 und die Verzögerung der Welle 22 finden so lange statt, bis die Welle 22 stillsteht, wobei ihr Drehmoment den Druck im Tank 34 ausgleicht und die Welle 18 sich mit der ausgelegten Betriebsgeschwindigkeit des Systems dreht. Wenn dieser Zustand erreicht ist, findet keine Pumpwirkung der Maschine 24 statt und das System arbeitet als Direktantrieb, wobei der Stator 14 des Elektromotors stillsteht, und sich die Welle 18 mit der vollen Betriebsgeschwindigkeit des Motors 12 dreht. Bei dieser Betriebsgeschwindigkeit gleicht das Drehmoment in der Welle 22 und der Welle 18 den Windwiderstand, die Reibung und irgendeinen Gravitationswiderstand oder ähnliches aus, die bei der Bewegung des Fahrzeugs auftreten.

Wenn aus irgendeinem Grund die Drehgeschwindigkeit der Welle 18 die Betriebsgeschwindigkeit übersteigt, dreht sich die Welle 22 in der während der Fahrzeugbeschleunigung herrschenden Richtung entgegengesetzten Richtung, wodurch eine Strömung der Flüssigkeit von dem Tank 34 in den Vorratsbehälter 32 bewirkt wird. Dies findet statt, bis der Druck im Tank 34 ein wenig geringer ist, um ein Drehmoment in den Wellen 18 und 22 zu bewirken, der den Widerstand des Fahrzeugsystems gegen die Bewegung ausgleicht, so daß

die Geschwindigkeit der Welle 18 in Richtung der Betriebsgeschwindigkeit abnimmt. Sollte die Geschwindigkeit der Welle 18 unter die Betriebsgeschwindigkeit abfallen/ dreht sich die Welle 22 gegebenenfalls wieder umgekehrt/ wodurch die Maschine 24 als Pumpe arbeitet und das Drehmoment zunimmt, wodurch die Drehgeschwindigkeit der Welle 18 in Richtung der Betriebsgeschwindigkeit zunimmt. Somit schwingt der Druck des Tanks 34 anfangs ein wenig über- und unterhalb des Betriebsdrucks, wobei die Welle 22 sich um einen geringen Betrag langsam in entgegengesetzten Richtungen dreht, bis sie im wesentlichen stillsteht. Auf diese Weise wird die Betriebsgeschwindigkeit des Systems automatisch stabilisiert. Dies ist die Betriebsgeschwindigkeit des Motors 12/ bei der die Übertragung den besten Wirkungsgrad aufweist und einen Direktantrieb darstellt.

Um das Fahrzeug anzuhalten, wird das Ventil 30 betätigt, um es in der Kurzschlußstellung anzuordnen, und der Motor 12 wird abgeschaltet. Die Kupplung 20 wird betätigt, um den Rotor 16 und den Stator 14 miteinander zu verriegeln, und das Ventil 30 wird betätigt, so daß die Antriebsräder des Fahrzeugs die Maschine 24 über die Welle 18 und die Welle 22/ da die Vorwärtsbewegung verlangsamt wird, als Pumpe betreiben, so daß weitere Flüssigkeit in den Sammelbehälter 34 gegen den darin herrschenden Gasdruck gepumpt wird. Das Bremsen des Fahrzeugs findet somit mit einer Steigerung des Drucks in dem Sammelbehälter 34 statt. Nach dem Stillstand des Fahrzeugs neigt der Druck im Tank 34 dazu, die Maschine als Motor in der umgekehrten Bewegungsrichtung des Fahrzeugs zu betreiben und diesbezüglich kann das Ventil in der KurzSchlußstellung angeordnet werden oder das Fahrzeug ist mit einer getrennten Bremse, d.h. einer mechanischen Bremse, versehen, um es in diesem Zustand zu halten.

Um das Fahrzeug nach dem Bremsen erneut zu starten, d.h. bei erhöhtem Druck im Tank 34 nach dem Bremsen, wie oben beschrieben, wird irgendeine mechanische Bremse gelöst und das Ventil 30 betätigt, so daß der Druck in dem Tank 34 die Maschine 24 als Motor betreibt, um die Welle 18 in Vorwärtsrichtung anzutreiben. Wenn sich das Fahrzeug vorwärtsbewegt, nimmt das Drehmoment an den Wellen 22, 18 zusammen mit dem Druck im Tank 34 ab.

Bei einem gewünschten vorbestimmten Druckniveau im Tank wird dann der Elektromotor gestartet. Das Starten des Elektromotors 12 kann bei einem Drehmoment von Null mittels der Bewegung des Ventils 30 in seine Kurzschlußstellung bewirkt werden, woraufhin der Motor 12 gestartet wird und dann das Ventil 30 in die in Fig. 1 gezeigte Stellung zurückgeführt wird, bis der Elektromotor seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht. Natürlich wird die Kupplung 20 gleichzeitig mit oder ein wenig vor dem Erregen des Motors 12 gelöst.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß wenn der Motor 12 eingeschaltet ist und seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht, /wobei das Ventil 30 sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, wobei der Einlaß 26 mit dem Vorratsbehälter 32 und der Auslaß 38 mit dem Tank 34 verbunden ist, der Tank 34 einen Druck etwas unter dem Betriebsdruck aufweist. Die Wellen 18 und 22 drehen sich somit in entgegengesetzten Richtungen, wobei die Maschine als Pumpe wirkt, bis die Betriebsgeschwindigkeit der WeI-Ie 18 und der Betriebsdruck des Tanks 34 wieder erreicht sind.

Je nach Wunsch kann die Bewegungsrichtung des Fahrzeugs mittels Umpolen der elektrischen Verbindungen zum Stator i4 oder mittels geeigneter Betätigung des Ventils 30 umge-

kehrt werden, da die Maschine 24 prinzipiell vollständig als Pumpe oder Motor reversibel ist. Eine Steuerung der Beschleunigung erhält man während des Startens nach dem Bremsvorgang mittels Auswahl des geeigneten Zustandes zum Start des Motors 12, und/oder mittels Vorsehen von einer Drosseleinrichtung zwischen den Sammelbehälter 34 und der Maschine 24.

In Fig. 2 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. 1, wenn sie nicht anders bezeichnet sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 stellt man fest, daß die hydrostatische Maschine 24 mit festem Hub von Fig. 1 durch eine hydrostatische Maschine variablen Hubs 24.1 in Fig. 2 ersetzt wurde. Weiter ist die mit dem Rotor 16 des Motors 12 verbundene Welle 18 mit einer vollständig reversiblen hydrostatischen Maschine variablen Hubs 24.2 verbunden. Die Maschinen 24.1 und 24.2 gemäß Fig. 2 sind entsprechend mit dem Vorratsbehälter 32 mittels der Leitungen 38.1 und 38.2 und mit dem Sammelbehälter 34 mittels der Leitungen 36.1 und 36.2 verbunden. Sie arbeiten somit zwischen dem Vorratsbehälter 32 und dem Tank 34 parallel. Zwischen den Leitungen 36.1 einerseits und dem Tank 34 andererseits sind ein Rückschlagventil 30.1 zur Zuführung der Flüssigkeit zum Tank 34, und ein Sperrventil 30.2

. parallel zum Ventil 30.1 angeordnet. Die Maschine 24.1 ist so angeordnet, daß sie als Pumpe oder als Rotor eine Flüssigkeitsströmung von der Leitung 38.1 zur Leitung 36.1 bewirkt bzw. gestattet.

Die Welle 18 ist mit einem Zahnrad 40 versehen, das mit einem weiteren auf einer Energieausgangswelle 44 angeordneten Zahnrad 42 kämmt. Das Zahnrad 40 teilt die Welle 18 in Abschnitte 18.1 und 18.2.

Alternativ zu der in bezug auf Fig. 1 beschriebenen Anordnung hat der Motor 12 einen mit einer Batterie verbundenen festen Teil 15 und zwei in dem festen Teil 15 relativ drehbare Teile 14/ 16, wobei die Teile 14 und 16 relativ zueinander und zum Teil 15 um eine gemeinsame Achse drehbar sind. Der Teil 14 entspricht elektromechanisch dem Stator von Fig. 1 und der Teil 16 entspricht elektromechanisch dem Rotor 16 von Fig. 1. Die Welle 44 ist mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden.

Um das System 10 gemäß Fig. 2 anfänglich aus dem Ruhezustand zu starten, wobei der Sammelbehälter 34 keine Flüssigkeit aufweist, wird das Absperrventil 30.2 geschlossen und die'Maschine 24.1 zu einem Nullhub eingestellt, wohingegen die Maschine 24.2 auf einen maximalen Vorwärtshub eingestellt wird, d.h. so, daß, wenn die Wellen 18 und 44 sich in einer der Vorwärtsrichtung des Fahrzeugs entsprechenden Richtung drehen, Flüssigkeit durch die Maschine 24.2 von der Leitung 36.2 zur Leitung 38.2 fließt.

Das Starten des Motors 12 bewirkt, daß die Maschine 24.1 sich schnell mit vernachlässigbarem Drehmoment der Wellen 22, 18 und 44 dreht, da die Maschine 24.1 auf Nullhub eingestellt ist. Es wird daher keine Flüssigkeit der Verbindung 28.2 zwischen der Maschine 24.2 und der Leitung 36.2 zugeführt, so daß die Maschine 24.2 im Ruhezustand verbleibt.

Eine Steigerung des Hubs der Maschine 24.1 bewirkt, daß Flüssigkeit von der Leitung 38.1 zur Leitung 36.1 fließt. Hierdurch wird Flüssigkeit zu dem Einlaß 28.2 in diesem Zustand der Maschine 24.2 geführt und weiter strömt Flüssigkeit von der Leitung 38.2 zum Vorratsbehälter 32. Hierdurch wird ein Drehmoment in den Wellen 22, 18 und 44 auf-' geoaut, wodurch das Fahrzeug beschleunigt wird.

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Eine weitere Zunahme des Hubs der Maschine 24.1 bis zum vollen Hub verlangsamt die Maschine 24.1 und beschleunigt die Maschine 24.2/ wodurch das Fahrzeug beschleunigt wird/ bis die Maschinen 24.1 und 24.2 mit der gleichen Geschwindigkeit laufen/ d.h. der halben Geschwindigkeit des Motors 12 in entgegengesetzten Richtungen.

Der Hub der Maschine 24.2 wird dann allmählich vermindert, wodurch die Drehgeschwindigkeit der Maschine 24.2 gestei-IQ.gert wird, während die Drehgeschwindigkeit der Maschine 24.1 entsprechend vermindert wird.

Wenn der Hub der Maschine 24.2 Null ist, kann keine Flüssigkeit von der Maschine 24.1 zur Maschine 24.2 durch die Leitungen 36.1, 36.2 fließen, wodurch die Maschine 24.1 zum Stillstand gebracht ist. In diesem Zustand entspricht die Drehgeschwindigkeit der Maschine 24.2 der Drehgeschwindigkeit zwischen den Teilen 14 und 16 des Motors 12, und, da der Teil 14 stillsteht, wird die Betriebsgeschwindigkeit des Systems erreicht, wobei sich die Räder des Fahrzeugs mit der Betriebsgeschwindigkeit drehen. In diesem Zustand braucht die Maschine 24.2 bei Nullhub sehr wenig Energie, was lediglich von Reibungsverlusten und eventuell auftretenden Leckageverlusten herrührt. Ähnlich verbleibt die Maschine 24.1 im Ruhezustand, wobei die Energieverluste ebenfalls gering sind, d.h. auf die Leckage begrenzt sind, so daß ein direkter mechanischer Antrieb von dem Motor 12 in hohem Maße erreicht wird.

Es soll darauf hingewiesen werden/ daß die Maschine 24.1 in jedem Zustand Überschußflüssigkeit in die Leitungen 36.1/ 36.2/ beispielsweise während der Verminderung des Vorwärtshubs der Maschine 24.2/ wenn das System sich der Betriebsgeschwindigkeit nähert, pumpt, wobei die Flüssigkeit durch das Rückschlagventil 30.1 in den Sammelbehäl-

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ter 34 zur Steigerung des Gasdruckes fließt, der, wie weiter beschrieben, später entspannt werden kann.

Das Bremsen des Fahrzeugs von der Betriebsgeschwindigkeit herunter findet durch Einstellen ..es Hubs der Maschine 24.1 auf Null statt, wodurch irgendeine Strömung der Flüssigkeit durch die Maschine 24.1 verhindert wird, während der Hub der Maschine 24.2 umgekehrt wird. Das Drehmoment des Fahrzeugs bewirkt, daß die Maschine 24.2 als Pumpe arbeitet, um Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 22 durch die Leitung 36.2 und das Ventil 30.1 in den Sammelbehälter 34 zu pumpen. Eine Steigerung des Gasdrucks im Sammelbehälter 34 bewirkt, daß in der Welle 44 ein Drehmoment erzeugt wird, das das Fahrzeug abbremst. Während dieses Abbremsens bewirkt, wenn der Elektromotor 12 weiterläuft, ein vernachlässigbarer elektrischer Energiebetrag von ihm absorbiert, da die Maschine 24.1 mit Nullhub betrieben wird. Stattdessen kann man, je nach Wunsch, den Motor 12 während des Bremsvorgangs abschalten. Die Bremsgeschwindigkeit wird mittels des Grades des Umkehrhubes der Maschine 24.2 gesteuert.

Zur Vorwärtsbeschleunigung des Fahrzeugs nach dem Bremsen bis zum Ruhezustand wird das Absperrventil 30.2 geöffnet, und die Maschine 24.2 wird mit einem Vorwärtshub eingestellt, während die Maschine 24.1 mit einem Nullhub eingestellt wird, um eine Flüssigkeitsströmung durch sie hindurch zu verhindern. Die Flüssigkeitsströmung von dem Sammelbehälter 34 zum Vorratsbehälter 32 über die als Motor wirkende Maschine 24.2 beschleunigt somit das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung, wobei der Grad des Drehmoments und der Beschleunigung vom Gasdruck im Sammelbehälter und vom Grad des Vorwärtshubs der Maschine 24.2 abhängt.

Wie oben erwähnt, kann der Elektromotor 12 während des
Bremsvorgangs und der darauffolgenden Beschleunigung eingeschaltet bleiben, oder, wenn er wie oben beschrieben abgeschaltet wurde, kann er zu jeder geeigneten Zeit während des darauffolgenden Beschleunigens eingeschaltet werden, da er eine vernachlässigbare Belastung darstellt,
wenn die Maschine 24.1 mit Nullhub eingestellt ist.

Somit kann der Elektromotor immer angeschaltet bleiben oder während des Bremsens abgeschaltet werden, und beim darauffolgenden Beschleunigen angeschaltet werden, wenn die
Flüssigkeit im wesentlichen von dem Sammelbehälter 34 ausgegeben oder sich in einem dazwischenliegenden Zustand befindet. Wenn die Flüssigkeit von dem Sammelbehälter ausgegeben ist, wird der Hub der Maschine 24.1 von Null auf ein Maß gesteigert, das der Einstellung der Maschine 24.2 bei
der Geschwindigkeit entspricht, die das Fahrzeug erreicht
hat. Eine weitere Beschleunigung des Fahrzeugs findet dann mittels des Motors 12 statt, und durch geeignete Änderung

der Hubeinstellungen der Maschinen 24.1 und 24.2, beispielsweise durch Einstellung des Hubs der Maschine 24.2
auf den Maximalhub, und Steigerung des Hubs der Maschine
24.1, bis die Maschinen 24.1 und 24.2 mit der gleichen Geschwindigkeit in entgegengesetzte Richtungen bei der halben Geschwindigkeit.des-Motors 12 laufen, wird dann, wie
oben beschrieben, mittels allmählichem Vermindern des Hubs der Maschine 24.2 bis Null die Betriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs erreicht.

Stattdessen kann, wenn das Fahrzeug nach dem Bremsvorgang
bei unter Druck stehendem Behälter 34 zur Ruhe kommt, das
Ventil 30.2 geschlossen werden, und das Fahrzeug der gleichen Weise wie beim obenbeschriebenen anfänglichen Starten in Bewegung gesetzt werden, wenn der Sammelbehälter leer

ist. Wenn dann das Fahrzeug eine geeignete Geschwindigkeit

erreicht hat, kann das Ventil 30.2 geöffnet werden, so daß unter Druck stehende Flüssigkeit aus dem Behälter 34 (durch die als Motor arbeitende Maschine 24.2) austreten und in den Vorratsbehälter 32 fließen kann, um das mittels des Motors 12 erzeugte Drehmoment zu verstärken.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Sammelbehälter 34 das Druckgas in einem Sack enthält. Somit steht immer Druckgas in dem Sammelbehälter zur Verfügung.

Die zwei Startarten nach dem Bremsvorgang führen zu unterschiedlichen Steuermerkmalen, wobei jedoch beide die in dem Sammelbehälter gespeicherte Energie zum Beschleunigen nach dem Bremsvorgang verwenden.

Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß die Geschwindigkeit des Elektromotors 12 konstant bleibt, wenn er eingeschaltet ist, und daß die Geschwindigkeiten der Maschinen 24.1 und 24.2 in entgegengesetzten Richtungen so sind, daß ihre relativen Drehgeschwindigkeiten insgesamt die Drehgeschwindigkeiten der Teile 14 und 16 des Motors 12 relativ zueinander ausgleichen. Es soll ebenfalls darauf hingewiesen werden, daß das Drehmoment der Welle 44 die Summe der Drehmomente der Teile 18.1 und 18.2 der Welle 18 darstellt, wobei das Drehmoment der Welle 22 gleich dem Drehmoment des Teils 18.1 der Welle 18 ist.

Das heißt, daß, wenn das Fahrzeug die halbe Betriebsgeschwindigkeit erreicht und beide Maschinen 24.1 und 24.2 auf vollen Vorwärtshub eingestellt sind, das Ausgangsdrehmoment der Welle doppelt so groß wie das maximale von jeder der Maschinen 24.1 oder 24.2 erzielbare Drehmoment ist. Wenn das Fahrzeug stillsteht, ist andererseits die Maschine 24.1 bei Nullhub eingestellt, wobei die Maschine 24.2 einen geringen Vorwärtshub aufweist, so daß an der Welle

ein Drehmoment von Null herrscht und das Drehmoment an der Welle 44 somit dem Drehmoment im Teil 18.2 der Welle 18 gleich ist, z.B. dem maximalen Drehmoment der Maschine 24.2, wenn sie bei vollem Vorwärtshub eingestellt ist. Ähnlieh ist bei Betriebsgeschwindigkeit der Hub der Maschine 24.1 maximal und der Hub der Maschine 24.2 Null, wobei im Teil 18.2 der Welle 18 das Drehmoment Null und an der Welle 22 das maximale Drehmoment der Maschine 24.1 herrscht, so daß das Drehmoment an der Welle 44 das maximale Drehmoment der Maschine 24.1 an der Welle 22 und der Welle 18.1 ausgleicht.

Wenn Leckage-, Reibungsverluste und die Strömung zu oder von dem Sammelbehälter 34 vernachlässigt werden, und unter der Annahme, daß die Maschinen 24.1, 24.2 die gleiche Grösse, Energie und Kapazität aufweisen, wobei die Zahnräder 4 0 und 42 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zähnezahl aufweisen, sind die Geschwindigkeits-, Drehmomenten- und Energiekurven des Systems in Fig. 4 dargestellt. In 0 Fig. 4A sind die Wellengeschwindigkeiten der verschiedenen Teile des Systems über der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen; in Fig. 4B sind die Drehmomente der verschiedenen Wellen über der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen; und in Fig. 4C ist der Energieausgang der hydrostatischen Maschinen und des Elektromotors über der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist als ein verhältnismäßiger Teil der Betriebsgeschwindigkeit (Maximalgeschwindigkeit) auf der horizontalen Achse, und die anderen Werte sind auf den vertikalen Achsen als ver-0 hältnismäßige Teile ihrer maximalen Werte aufgetragen.

Fig. 4C zeigt, daß der Energiefluß durch den hydrostatischen Schaltkreis immer geringer als die tatsächlich von dem Elektromotor zur Ausgangswelle 44 übertragene Energie ist, und daß der Energiefluß durch die hydrostatischen

Kreise auf Null abnimmt/ wenn das Fahrzeug seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht. Wenn die Energiekurven in bezug auf die Zeit integriert werden, findet man, daß der Betrag der beim Beschleunigen vom Ruhezustand zur Maximalgeschwindigkeit hydrostatisch übermittelten Energie etwa ein Drittel der gesamten übertragenen Energie beträgt. Diesbezüglich wird angenommen, daß der Elektromotor so ausgewählt wird, daß er ein Drehmoment liefert, das dem maximalen Drehmoment jeder der Maschinen 24.1 oder 24.2 gleich ist. Ist dies nicht der Fall, werden das Ausgangsdrehmöment und die Energiekurven geändert.

Das in Fig. 2 gezeigte System weist eine Steuermöglichkeit zur Veränderung der Geschwindigkeit auf, hat jedoch einen höheren Gesamtwirkungsgrad als alle ähnlichen bekannten Systeme aufgrund der Verminderung der hydrostatisch übermittelten Energie, insbesondere bei der Betriebsgeschwindigkeit, wenn keine hydrostatische Energieübertragung stattfindet. Weiter hat das System gemäß Fig. 2 ein im wesentlichen gesteigertes Ausgangsdrehmoment bei Teilgeschwindigkeiten, verglichen mit anderen bekannten Systemen.

Ein wichtiges Merkmal des Systems gemäß Fig. 2 ist die Fähigkeit des Batteriestromausgleichs. Bei irgendeinem Zustand während des Fahrvorgangs ist es möglich, in dem Sammelbehälter 34 Energie zu speichern, oder gespeicherte Energie von ihm abzuziehen. Wenn beispielsweise das Fahrzeug mit Höchstgeschwindigkeit (ausgelegte Betriebsgeschwindigkeit) fährt, und die Maschine 24.1 bei maximalem 0 Hub eingestellt ist, und die Maschine 24.2 bei Nullhub eingestellt ist, steigert ein Vorwärtshub der Maschine 24.2 das verfügbare Ausgangsdrehmoment um den mittels der Maschine 24.2 über den Teil 18.2 der Welle zugeführten Betrag₇ vorausgesetzt, daß das Absperrventil 30.2 geöffnet und Druckflüssigkeit von dem Behälter 34 zur Verfügung

steht. Wenn das volle Ausgangsdrehmoment der Maschine 24.2 dem des Motors 12 hinzugefügt wird/ wird die Ausgangsenergie an der Welle 44 verdoppelt, wobei dies natürlich von dem Druck des Sammelbehälters abhängt. Umgekehrt nimmt durch Einstellen des Hubs der Maschine 24.2 auf einen umgekehrten Wert das Ausgangsdrehmoment der Welle 44 ab, wodurch Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 32 in den Sammelbehälter 34 gepumpt wird. Das heißt, daß die Belastung des Elektromotors 12 je nach Wunsch für eine bestimmte Zeitdauer vermindert oder gesteigert werden kann, wobei dies von der Größe des vorgesehenen Sammelbehälters abhängt.

Durch Messen des dem Motor 12 zugeführten Stroms ist es möglich, auf eine Energieversorgung aus dem Sammelbehälter umzuschalten, wenn der Batteriestrom ein gewisses vorbestimmtes Niveau erreicht. Wenn alternativ der Strom unter ein bestimmtes Niveau absinkt, kann Energie von dem Elektromotor 12 verwendet werden, um den Sammelbehälter 34 erneut zu laden. Auf diese Weise kann der Batteriestrom zwischen zwei gewünschten vorbestimmten Niveaus gehalten werden, was für die Lebensdauer und Leistung der Batterie von Vorteil ist.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Steuerung der übertragung gemäß Fig. 2 die Verwendung eines Mikroprozessors zur Steuerung der Hübe der Maschinen 24.1 und 24.2 und zur Steuerung des Betriebs des Absperrventils 30.2 entsprechend dem Eingang von, z.B. der Auslenkung des Beschleunigungspedals, der Auslenkung des Bremspedals, der Fahrzeuggeschwindigkeit, dem Batteriestrom, dem Sammelbehälterdruck und dem Druck im Hydraulikkreis, erfordert. Diesbezüglich kann der Druck des Hydraulikkreises vorteilhaft vom Mikroprozessor verwendet werden, wenn es erwünscht ist, ein öffnen des Ventils 30.2 zu vermeiden, wenn es eine große Druckdifferenz aufweist. Durch Steuern der

Hübe der Maschinen 24.1 und 24.2 ist es möglich, den Druck im Kreis in den Leitungen 36.1, 36.2 so anzuheben, daß er dem des Sammelbehälters 34 entspricht, bevor das Ventil 30.2 geöffnet wird.
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Eine in Betracht zu ziehende Abänderung des Systems gemäß Fig. 2 umfaßt die Verwendung der Feldschwächungstechnik, um die Geschwindigkeit des Motors 12 zu steigern, oder wenn gewünscht, eine Hilfsuntersetzung für die Ausgangswelle zu schaffen, wenn beispielsweise ein zusätzliches Drehmoment für Bergfahrten erforderlich ist.

Es wird jedoch die Ansicht vertreten, daß der Hauptvorteil der Erfindung in bezug auf Fig. 2 darin zu sehen ist/ daß eine unendliche veränderbare Geschwindigkeitssteuerung möglich ist, wobei die hydrostatisch übertragene Energie beim anfänglichen Starten und bei der Annäherung an die Betriebsgeschwindigkeit auf ein Minimum vermindert wird. Der Sammelbehälter 34 sorgt für einen wirksamen regenerativen Bremsvorgang, bei dem die beim Bremsvorgang gespeicherte Energie erneut für die darauffolgende Beschleunigung aus dem Ruhezustand verwendet werden kann, wobei der Sammelbehälter 34 ebenfalls den Batteriestrom ausgleicht, um die Lebensdauer und Leistung der Batterien zu steigern.

In Fig. 3 der Zeichnung sind gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 mit gleichen Bezugsziffern versehen, wenn die Teile nicht andere Bezugsziffern aufweisen. In Fig. 3 umfaßt das Energieübertragungssystem einen Elektromotor 12 mit einem 0 Stator 14, der drehbar an einer Befestigung oder Verankerung (nicht gezeigt) an einem batteriebetriebenen, mittels Rädern angetriebenen Fahrzeug (ebenfalls nicht gezeigt) befestigt ist. Der Stator ist mit einem Schleifring zur Zuführung elektrischer Energie von einer Energieversorgung in Form einer elektrochemischen Batterie versehen. Zur Ver-

einfachung der Darstellung sind die Schleifringanordnung und die Batterie in Fig. 3 nicht dargestellt.

Der Motor 12 weist einen relativ zu dem Stator, koaxial zur Drehung des Stators 14 um seine Verankerung oder Befestigung drehbaren Rotor 16 auf. Der Rotor 16 umfaßt eine Energieausgangswelle 18 zur Verbindung mit den Fahrzeugrädern (nicht gezeigt), wie im folgenden beschrieben, wobei der Stator 14 und der Rotor 16 miteinander mittels einer elektrischen Kupplung 20 verriegelbar sind, um eine relative Drehung zwischen beiden zu verhindern.

Der Stator 14 ist wiederum mit einer um die Achse des Motors 12 drehbaren Welle 22 und antriebsmäßig mit einer hydrostatischen Maschine 24.1 mit einem festen Hub verbunden, wohingegen die Welle 18 mit einer hydrostatischen Maschine 24.2 festen Hubs verbunden ist. Die Maschinen 24.1 und 24.2 sind nicht notwendigerweise identisch, wobei jedoch jede als Pumpe oder Motor arbeiten kann und beide in der Praxis oft identisch sind. Die Maschinen 24.1, 24.2 weisen Flüssigkeitseinlässe 26.1 und 26.2 und Flüssigkeitsauslässe 28.1 und 282 auf, wobei die Einlasse 26.1, 26.2 und die Auslässe .28.1, 28.2 über Drei-Wegeventile 30.3 bzw. 3 0.4 mit einem Flüssigkeitsvorratsbehälter 32 und einem hydrostatischen Sammelbehälter 34 in Form eines mit Druckgas gefüllten Tanks in Verbindung stehen. In Fig. 3 sind die Auslässe 28.1, 28.2 mit dem Sammelbehälter 34 über Leitungen 36.1 und 36.2 und Ventile 30.3, 30.4 in Verbindung stehend gezeigt. Die Einlasse 26.1, 26.2 sind wiederum mit dem Vorratsbehälter 32 mittels Leitungen 38.1 und 38.2, und die Ventile 30.3, 30.4 in Verbindung stehend dargestellt.

Zwischen den Leitungen 3 6.1 und 36.2 einerseits, und dem Sammelbehälter 34 andererseits, ist ein Absperrventil 30.2 vorgesehen.

Die Ventile 30.3/ 30.4 sind in der Lage, eine Verbindung der Auslässe 28.1, 28.2 entweder mit dem Vorratsbehälter oder dem Sammelbehälter 34 herzustellen, und sind weiter in der Lage, die entsprechenden Einlasse 26.1, 26.2 entweder mit dem Sammelbehälter 34 oder dem Vorratsbehäliter 32 zu verbinden (je nachdem), um eine Strömung von dem Vorratsbehälter zum Sammelbehälter durch die Maschinen 24.1, 24.2 oder umgekehrt zu ermöglichen. Jedes der Ventile 30.3, 30.4 ist ebenfalls in der Lage, die Maschinen 24.1 bzw. 24.2 kurzzuschließen, so daß die Auslässe 28.1, 28.2 direkt mit ihren Einlassen 26.1, 26.2 verbunden werden, wobei die Leitungen 36.1, 38.1 oder 36.2, 38.2, je nachdem, gesperrt sind.

Die Welle 18 ist mit einem Zahnrad 40 versehen, welches mit einem weiteren, auf der Energieausgangswelle 44 vorgesehenen Zahnrad 42 kämmt, das mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist.

Um das System gemäß Fig. 3 anfänglich aus dem Ruhezustand zu starten, wobei der Sammelbehälter 34 kein öl, jedoch einen Gasdruck von relativ geringem Niveau aufweist, wird das Ventil 30.2 geöffnet, die Kupplung 20 gelöst, so daß sich der Rotor 16 frei relativ zum Stator 14 drehen kann, und das Ventil 30 wird so angeordnet, daß der Auslaß 28.1 direkt zum Einlaß 26.1 führt, wobei die Leitungen 36.1, 38.1 gesperrt sind. In diesem Fall bewirkt die Drehung des Motors 12, daß sich die Maschine 24.1 lastfrei dreht. Das Ventil 30.4 wird wiederum so angeordnet, daß die Strömung 0 durch die als Motor wirkende Maschine 24.2 von der Leitung 36.2 zur Leitung 38.2 ein Drehmoment in der Maschine 24.2 und dem Teil 18.1 der Welle 18 bewirkt, das die Welle 18 in Vorwärtsrichtung zur Beschleunigung des Fahrzeugs antreibt.

Das Starten des Motors 12 bewirkt, daß elektrische Energie von der Batterie über die Schleifringe dem Stator 14 zugeführt wird, wodurch der Rotor 16 und der Stator 14 sich relativ zueinander zu drehen beginnen. Die Maschine 24.1 dreht sich frei mit einem sehr geringen Drehmoment und die Maschine 24.2 verbleibt im Stillstand infolge der Trägheit des Fahrzeugs. Der Schalter 30.3 wird dann so angeordnet, daß die Drehung des Stators 14 mittels des Motors 1.2 bewirkt, daß die Maschine 24.1 als Pumpe arbeitet, die Flüssigkeit am Einlaß 26.1 aus dem Vorratsbehälter 3 2 aufnimmt und am Auslaß 28.1 zur Leitung 36.1 ausgibt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.

Die Flüssigkeit wird dann mittels der Maschine 24.1 von dem Vorratsbehälter 32 in den Sammelbehälter 34 gepumpt, wodurch eine Steigerung des Gasdrucks im Sammelbehälter bewirkt wird. Wenn die Maschine 24.1 gegen den Widerstand des Gasdrucks im Sammelbehälter 34 pumpt, wird an der Welle 22 ein Drehmoment erzeugt, das allmählich zusammen mit dem Gasdruck im Sammelbehälter 34 ansteigt. Ein entsprechendes Drehmoment wird an dem Teil 18.1 der Welle 18 und über die Zahnräder 40, 42 an der Welle 44 erzeugt, wodurch die Beschleunigung des Fahrzeugs bewirkt wird. Das Ventil 3 0.4 ist in der obenbeschriebenen Stellung, d.h. es verbindet die Leitung 36.2 mit dem Vorratsbehälter 32 über die als Motor arbeitende Maschine 24.2 und über die Leitung 38.2. Hierdurch wird durch die Strömung der Flüssigkeit in dem Kreis von der Leitung 36.2 durch die Maschine 24.2 von ihrem Einlaß 26.2 zum Auslaß 28.2 und dann durch die Leitung 38.2 bewirkt, daß die Maschine 24.2 als Motor zum Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung arbeitet. Das Drehmoment der Maschine 24.2 an dem Teil 18.2 der Welle 18 wird dem Drehmoment des Motors 12 am Teil 18.1 der Welle 18 hinzugefügt, so daß das Startdrehmoment für das im wesentlichen doppelt so groß wie das des Motors 12 ist.

Solange sich die Maschine 24.1 dreht und schneller pumpt als die Maschine 24.2 als Motor läuft, steigt der in dem aus dem Sammelbehälter 34 und den Leitungen 36.1 und 36.2 bestehenden Kreis der Druck an, wobei die Maschine 24.1 sich allmählich verlangsamt, während die Maschine 24.2 sich entsprechend beschleunigt, um die Geschwindigkeit des Motors 12 konstant zu halten.

Mit anderen Worten wird das Fahrzeug unter dem Einfluß des Startdrehmoments beschleunigt, und da die Welle 18 die Maschine 24.1 beschleunigt, wird ein allmählich abnehmendes Verhältnis ihres Ausgangs in dem Sammelbehälter 34 und ein allmählich steigendes Verhältnis des Ausgangs über die Leitung 36.2 durch die Maschine 24.2 zu dem Vorratsbehälter 32 geführt. Wenn die Maschine 24.2 die gleiche Geschwindigkeit wie die Maschine 24.1 erreicht, sind die Flüssigkeitsströme in der Leitung 36.1 und 36.2 gleich, so daß keine weitere Flüssigkeit in den Sammelbehälter 34 gepumpt wird.

Die Summe der Geschwindigkeiten der Maschinen 24.1 und 24.2 bleibt im wesentlich konstant, d.h. gleich der Geschwindigkeit des Motors 12. Somit laufen, wenn die Flüssigkeitsströmung in den Leitungen 36.1 und 36.2 gleich sind, die Maschinen 24.1 und 24.2, wenn sie identisch sind, mit der gleichen Drehgeschwindigkeit in entgegengesetzten Richtungen, wobei die Geschwindigkeit gleich der Hälfte der Geschwindigkeit des Motors 12 ist. Wenn die Maschinen 24.1 und 24.2 nicht identisch sind, sind ihre Drehgeschwindigkeiten unterschiedlich.

Wenn das Ausgangsdrehmoment danach für gleiche Maschinen 24.1 und 24.2 das Fahrzeug weiterbeschleunigt, findet eine allmähliche Abnahme der Rotationsgeschwindigkeit der Maschine 24.1 und eine allmähliche Zunahme der Rotationsge-

schwindigkeit der Maschine 24.2 statt. Die Flüssigkeitsströmung in der Leitung 36.1 wird allmählich weniger, und wenn die Strömung geringer als die in der Leitung 36.2 ist, wird der Unterschied durch allmähliches Entfernen der Flüssigkeit mit steigender Menge aus dem Sammelbehälter ausgeglichen. Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zunimmt, nimmt die Drehgeschwindigkeit der Maschine 24.1 und die Flüssigkeitsströmung in der Leitung 3 6.1 ab, bis die Maschine 24.1 stillsteht, wenn das Fahrzeug seine Reisegeschwindigkeit erreicht. In diesem Zustand nimmt die Maschine 24.2 die gesamte Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 34 auf. Um ein übermäßiges Entfernen der Flüssigkeit aus dem Sammelbehälter 34 zu vermeiden, kann das Ventil 30.4 zu jeder Zeit zum Kurzschließen der Maschine 24.2 und zum Absperren der Leitungen 36.2, 38.2 betätigt werden, so daß in der Maschine 24.2 die Flüssigkeit vom Einlaß zum Auslaß kreist, und die Maschine unter einer vernachlässigbaren Belastung arbeitet.

0 In diesem Zustand wird keine Energie hydrostatisch durch die Maschinen 24.1 und 24.2 übertragen, und das Fahrzeug wird direkt von dem Elektromotor 12 angetrieben. Wenn die Zahnräder 40 und 42 die gleiche Zähnezahl aufweisen, ist das Drehmoment an der Welle 44 jetzt gleich dem Drehmoment des Motors 12 an der Welle 18.1, wobei die Maschine 24.2 kein Drehmoment an der Welle 18.2 beisteuert.

Während der obenbeschriebenen Beschleunigung, wenn die Maschinen 24.1 und 24.2 beide in Betrieb sind, ist das Dreh-0 moment an der Welle 44 die Summe der Drehmomente an den Wellen 18.1 und 182, und wenn die Maschinen 24.1 und 24.2 identisch sind, ist das Drehmoment an der Welle 44 im wesentlichen doppelt so groß wie das des Motors 12 bei halber Reisegeschwindigkeit, wenn der Druck im Sammelbehälter 34 maximal ist. Wenn darauf die Reisegeschwindigkeit er-

reicht wird, wird die in dem Sammelbehälter 34 gespeicherte Energie in das System zurückgeführt und das Drehmoment vermindert.

Zu jedem Zeitpunkt während des Beichleunigungsvorgangs des Fahrzeugs kann das Ventil 30.4 zum Kurzschluß der Maschine 24.2 bewegt werden, wodurch wirksam das zusätzliche Drehmoment der Maschine 24.2 ausgeschaltet wird. Befindet sich das System 10 in diesem Zustand, so wirkt die Maschine 24.1 weiter als Pumpe, um Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 32 zu dem Sammelbehälter 34 zu fördern. Das System 10 hat dann ein Ausgangsdrehmoment, das dem des Motors 12 entspricht, das bis zu einem Maximum bei Reisegeschwindigkeit ansteigt, wenn die Ölströmung in dem Sammelbehälter abnimmt. Wenn die Maschine 24.2 jedoch nicht kurzgeschlossen ist, nimmt der Sammelbehälter bei Reisegeschwindigkeit einen Druck unterhalb des bei halber Reisegeschwindigkeit erreichten Maximums ein. Der Druck des Sammelbehälters bei Reisegeschwindigkeit und kurzgeschlos-0 sener Maschine 24.2 neigt, bei welcher Startart auch immer, dazu, gleich dem Druck zu werden, der notwendig ist, um das Drehmoment im Motor 12 aufrechtzuerhalten, um das Fahrzeug mit Reisegeschwindigkeit anzutreiben.

Das Abbremsen des Fahrzeugs kann in zwei Arten, abhängig davon, ob nur eine Maschine 24.2 oder beide Maschinen 24.1 und 24.2 verwendet werden, durchgeführt werden. Wenn das Bremsen des Fahrzeugs nur mit der Maschine 24.2 durchgeführt wird, bleiben der Rotor 16 und der Stator 14 des Motors 12 im Bezug zueinander frei drehbar, und das Ventil 30.4 wird betätigt, so daß die Antriebsräder des Fahrzeugs über die Welle 44, die Zahnräder 42, 40 und die Welle 18.2 angetrieben werden, wobei die Maschine 24.2 als Pumpe arbeitet, um Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 32 in den Sammelbehälter 34 gegen den darin herrschenden Druck zu

pumpen, wobei die Leitung 38.2 mit dem Einlaß 26.2 und der Auslaß 26.2 mit der Leitung 36.2 verbunden ist. Gleichzeitig wird das Ventil 30.3 so betätigt, daß die Maschine

24.1 kurzgeschlossen und die Leitungen 36.1, 38.1 ge-

sperrt sind. Eine Steigerung des Gasdrucks in dem Sammelbehälter 34 bewirkt, daß ein Drehmoment an dem Wellenabschnitt 18.2 und der Welle 44 erzeugt wird, welches das Fahrzeug bremst. Während dieses BremsVorgangs, wird, wenn der Elektromotor 12 in Betrieb bleibt, ein vernachlässigbarer Strom von ihm aufgenommen, da die Maschine 24.1 mit einem Drehmoment von Null arbeitet. Stattdessen kann, wenn es gewünscht wird, der Motor 12 während des Bremsvorgangs abgeschaltet werden. Die Maschine 24.1 kann ebenfalls selbst zum Bremsen verwendet werden, wobei die Kupplung zur Sperrung der Teile 14 und 16 des Motors 12 verwendet wird, wobei das Ventil 30.4 zum Kurzschließen der Maschine 24.2 verwendet wird, und das Ventil 30.3 so betätigt wird, daß die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs bewirkt, daß die Maschine 24.1 als Pumpe arbeitet, um Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 32 zum Sammelbehälter 34 zu fördern, wobei der Motor 12 abgeschaltet ist.

Wenn eine größere Verzögerung oder ein schärferes Bremsen erforderlich ist, werden beide Maschinen 24.1 und 24.2 mittels Betätigung der Kupplung 20 verwendet, so daß der Rotor 16 und der Stator 14 des Motors 12 miteinander verriegelt sind. Gleichzeitig wird das Ventil 30.3 betätigt, um den Vorratsbehälter 32 mit dem Sammelbehälter 34 über die Leitungen 38.1, 36.1 und die Maschine 24.1 zu verbin-0 den, so daß die Vorwärtsbewegung des Fahrzeugs bewirkt, daß die Maschine 24.1 Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 32 in den Sammelbehälter 34 pumpt. Die Einlasse 26.1,

26.2 werden dann mit den Leitungen 38.1, 38.2 und die Auslässe 28.1, 28.2 mit den Leitungen 36.1, 36.2 verbunden.

Die Maschinen 24.1 und 24.2 pumpen nun gleichzeitig Flüs-

sigkeit aus dem Vorratsbehälter 32 in den Sammelbehälter 34 gegen den Druck im Sammelbehälter 34, wodurch das Bremsdrehmoment wirksam verdoppelt wird, und die Drehmomente in den Wellen 22 und 18.1 ebenfalls dem Drehmoment in der Welle 44 hinzugefügt werden.

Während des regenerativen Bremsvorgangs bleibt das Ventil 30.2 natürlich offen, und, wenn das Fahrzeug zum Stillstand gekommen ist, wird dieses Ventil geschlossen, um die in dem Sammelbehälter angesammelte Energie zu speichern.

Das Fahrzeug kann dann in Vorwärtsrichtung, nachdem es abgebremst und zum Stillstand gekommen ist, oder nachdem der Sammelbehälter mit einem hohen Druck mittels der als Pumpe arbeitenden Maschine 24.1, die mit dem elektrischen Motor durch die Batterien oder von einer äußeren elektrischen Quelle beim Stillstand des Fahrzeugs angetrieben wurde, beschleunigt werden. Zur Beschleunigung des Fahrzeugs wird das Absperrventil 30.2 geöffnet und die Ventile 30.3 und 30.4 werden betätigt, so daß die Maschinen 24.1, 24.2 zum Antrieb des Fahrzeugs in Vorwärtsrichtung als Motoren arbeiten, während Flüssigkeit von dem Sammelbehälter 34 zum Vorratsbehälter über die Maschinen 24.1, 24.2 strömt. Dies wird durch Verbinden der Einlasse 26.1, 26.2 mit den Leitungen 36.1, 36.2 und der Auslässe 28.1, 28.2 mit den Leitungen 38.1, 38.2 bewirkt. Die Flüssigkeitsströmung von dem Sammelbehälter 34 zum Vorratsbehälter 32 über die Maschinen beschleunigt nun das Fahrzeug 0 in Vorwärtsrichtung, wobei die Größe des Drehmoments und der Beschleunigung vom Gasdruck in dem Sammelbehälter abhängt .

Die Kupplung 20 verriegelt nun während der Beschleunigung die Teile 16, 18 des Motors miteinander. Eine verminderte

Beschleunigung kann ebenfalls erreicht werden, wenn durch Öffnen der Ventile 30.3, 30.4 nur die Maschine 24.2 angetrieben und die Maschine 24.1 kurzgeschlossen wird. Die Maschine 24.1 kann belastungsfrei arbeiten, wobei die Kupplung 20 die Teile 14, 16 des Motors miteinander verriegelt, oder bei gelöster Kupplung 20, wenn die Maschine 24.1 kurzgeschlossen ist und stillsteht. Stattdessen kann die Kupplung 20 betätigt werden, und die Maschine 24.2 kurzgeschlossen sein, während die Maschine 24.1 als Motor arbeitet.

Wie oben erwähnt, kann der Elektromotor 12 bei verschiedenen Betriebsweisen während des Bremsvorgangs eingeschaltet bleiben und kann ebenfalls während des darauffolgenden Beschleunigens eingeschaltet bleiben,, oder wenn er, wie oben beschrieben, ausgeschaltet wurde, erneut zu jedem geeigneten Zeitpunkt während der darauffolgenden Beschleunigung eingeschaltet werden. So kann, in Abhängigkeit vom Bremsvorgang oder der Beschleunigung, der Elektromotor immer eingeschaltet bleiben oder kann während des Bremsvorgangs abgeschaltet und beim darauffolgenden Beschleunigen eingeschaltet werden, z.B. wenn die Flüssigkeit im wesentlichen von dem Sammelbehälter 34 ausgegeben wurde, oder wenn sie sich in einem mittleren Zustand befindet. Natürlieh wird der Motor 12 immer abgeschaltet, wenn die Teile 14, 16 mittels der Kupplung 20 verriegelt sind.

Wenn beide Maschinen zum Beschleunigen verwendet werden, und die Kupplung 20 im Eingriff ist, muß sie gelöst werden, wenn der Elektromotor gestartet wird. Gleichgültig ob eine Maschine oder beide Maschinen verwendet werden, sollte der Elektromotor belastungsfrei gestartet werden, d.h., die Maschine 24.1 sollte kurzgeschlossen sein. Wenn der Elektromotor seine Betriebsgeschwindigkeit erreicht, wird das geeignete Ventil 30.3, 30.4 so eingestellt, daß

die Maschine 24.1 Flüssigkeit aus der Leitung 38.1 in die Leitung 36.1 pumpt, so daß die Maschine 24.2 als Motor arbeitet, der von der aus der Leitung 36.2 zur Leitung 38.2 strömenden Flüssigkeit angetrieben wird. Das Drehmoment des Elektromotors verstärkt dann das Beschleunigungsdrehmoment, das von der als Motor arbeitenden Maschine 24.2 geliefert wird. Wenn das Fahrzeug seine Betriebsgeschwindigkeit, wie nach dem anfänglichen Starten, erreicht, wird die Maschine 24.2 kurzgeschlossen, und die Räder des Fahrzeugs werden dann direkt von dem Elektromotor 12 angetrieben.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Geschwindigkeit des Elektromotors 12 im wesentlichen konstant bleibt, wenn er eingeschaltet ist, und daß die Geschwindigkeiten der Maschinen 24.1 und 24.2 in entgegengesetzten Richtungen so sind, daß ihre relativen Drehgeschwindigkeiten insgesamt die Drehgeschwindigkeit des Stators 14 des Motors 12 relativ zu dem Rotor 16 ausgleicht. Es soll weiter darauf hingewiesen werden, daß, wenn die Zahnräder 40 und 42 den gleichen Durchmesser und die gleiche Zähnezahl aufweisen, das Drehmoment der Welle 44 die Summe der Drehmomente an den Abschnitten 18.1 und 18.2 der Welle 18 ist, wobei das Drehmoment an der Welle 22 gleich dem Drehmoment an der Welle 18.1 der Welle 18 ist. Das heißt, daß während des gesamten Beschleunigungsvorganges des Fahrzeugs, wenn der Elektromotor zusammen mit der als Pumpe wirkenden Maschine 24.1 und der als Motor wirkenden Maschine 24.2, wie beschrieben,. arbeitet, das Ausgangsdrehmoment an der WeI-Ie 44 die Summe des Drehmoments an der Welle 22 und des Drehmoments an der Welle 18.2 ist, wobei das Ausgangsdrehmoment einen Maximalwert erreicht, wenn das Fahrzeug seine halbe Betriebsgeschwindigkeit erreicht (wobei der Druck im Sammelbehälter 34 sein Maximum erreicht).

In Fig. 5 sind die Geschwindigkeits-Drehmomenten- und Energiekurven des Systems unter Vernachlässigung von Leckage, Reibungsverlusten und der Strömung zu oder von dem Sammelbehälter 34 und unter der Annahme, daß die Maschinen 24.1 und 24.2 die gleiche Größe, die Energie und Kapazität und die Zahnräder 40 und 42 gleichen Durchmesser und gleiche Zähnezahl aufweisen, dargestellt. In Fig. 5A sind die Wellengeschwindigkeiten der verschiedenen Teile des Systems über der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen, wobei die Maschine 24.1 als Pumpe und die Maschine 24.2 als Motor arbeitet; in Fig. 5B sind für die gleiche Arbeitsweise die Drehmomente an den verschiedenen Wellen über der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen; und in Fig. 5C sind für die gleiche Arbeitsweise die Leistungs- bzw. Energieabgabe der hydrostatischen Maschinen und des elektrischen Motors über der Fahrzeuggeschwindigkeit aufgetragen. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist an der horizontalen Achse als Verhältnis der Betriebs- (Maximal-) -geschwindigkeit aufgetragen, und die anderen Werte sind auf 0 den vertikalen Achsen als Verhältnisse ihrer Maximalwerte aufgetragen.

Es gibt zwei unterschiedliche Arten, das Kraftübertragungssystem 10 zu betreiben, um eine Ausgleichswirkung des Batteriestroms bei der Betriebsgeschwindigkeit zu erreichen. Bei der ersten Methode wird das die Maschine 24.1 steuernde Ventil 30.3 so eingestellt, daß die Leitung 38.1 mit der Leitung 36.1 über die Maschine 24.1 verbunden ist, und der Schalter 30.4 wird zum Kurzschluß der Maschine 24.2 eingestellt. Dies entspricht den Ventilstellungen am Ende der anfänglichen oder regenerativen Beschleunigung, wie oben beschrieben. Wenn der Straßenwiderstand gegenüber dem Fahrzeug ansteigt, ist das Ausgangsdrehmoment an der Welle 44 unzureichend, um die Fahrzeuggeschwindigkeit beizubehalten, und, wenn sich das Fahrzeug verlangsamt, be-

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ginnt die Maschine 24.1 Flüssigkeit von dem Vorratsbehälter 32 in den Sammelbehälter 34 zu pumpen, wodurch der Druck in dem Behälter ansteigt. Dies erzeugt wiederum ein vorwärtsgerichtetes Drehmoment an der Welle 18.1, wodurch das Verlangsamen des Fahrzeugs überwunden wird.

Wenn andererseits der Straßenwiderstand abnimmt, neigt das Fahrzeug zur Beschleunigung über die Betriebsgeschwindigkeit, wodurch der Druckverlust über der Maschine 24.1 die Maschine umgekehrt als Motor betreibt, so daß der Vorratsbehälter 32 über die Maschine 24.1 aus dem Sammelbehälter 34 Flüssigkeit erhält, wodurch der Druck in dem Behälter abgesenkt wird. Hierdurch wird das vorwärtsgerichtete Drehmoment an der Welle 18.1 vermindert, und das Fahrzeug verlangsamt. Das Fahrzeug wird dadurch in der Nähe oder bei der Betriebsgeschwindigkeit behalten, d.h., die Geschwindigkeit, bei der die Maschine 24.1 stillsteht. Während dieser Zeit verändert sich der Batteriestrom langsam im Verhältnis zum Druck in dem Sammelbehälter 34, und ist 0 nicht direkten drastischen Änderungen der Belastung unterworfen. Beispielsweise bewirkt eine Steigerung des Drucks im Sammelbehälter eine Steigerung des Drehmoments am elektrischen Motor, der wiederum eine größere Strommenge verbraucht, und umgekehrt, eine Abnahme des Drucks im Sammelbehälter.

Bei der zweiten Betriebsweise kann der Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit mittels Betätigen des Ventils 30.4 zur Steuerung der Flüssigkeitsströmung durch die Maschine 24.2 entweder zum Sammelbehälter 34 von dem Vorratsbehälter 32 oder umgekehrt entgegengewirkt werden, je nachdem, um das Drehmoment des elektrischen Motors 12 zu unterstützen, oder ihm entgegenzuwirken. Beide Maschinen werden somit gleichzeitig zu diesem Zweck verwendet, wobei die von der Maschine 24.2 bewirkten schrittweisen Drehmomentänderungen

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von den von der Maschine 24.1 bewirkten leichten Drehmomentänderungen überlagert werden.

Wenn nur ein Hochdrucksammelbehälter 34 verwendet wird, bewirkt die Verwendung der Maschine 24.2, daß das Ausgangsdrehmoment an der Welle 44 um 100° des bestehenden Werts gesteigert oder vermindert wird, welches in dem Fall zuviel ist, in dem sich der Straßenwiderstand nur um geringe Beträge ändert. Durch Hinzufügen eines zweiten Sammelbehälters 45 (in gestrichelten Linien dargestellt), mit einem geringeren Arbeitsdruck, und durch Hinzufügen von Ventilen 46, 47 (in gestrichelten Linien dargestellt), werden die Veränderungen des Drehmoments infolge der Maschine 24.2 geringer. Wenn das Ventil 47 geschlossen ist, ist die Maschine 24.2 nur mit dem Sammelbehälter 45 und die Maschine 24.1 nur mit dem Sammelbehälter 34 verbunden. Die Veränderungen des mittels der Maschine 24.2 in Abhängigkeit von der Schaltung des Ventils 3 0.4 bewirkten Drehmoments zur Unterstützung des Drehmoments des Motors 12,.

oder um ihm entgegenzuwirken, sind dann geringer als die bewirkten Veränderungen, wenn die Maschine 24.2 mit dem Sammelbehälter 34 verbunden ist, werden jedoch ähnlich den mittels der Maschine 24.1 bewirkten Drehmomentänderungen überlagert. Zum Bremsen und Beschleunigen kann der Sammelbehälter 45 abgetrennt werden, wobei das Ventil 46 geschlossen und das Ventil 47 geöffnet ist. Der Sammelbehälter kann bei seinem Betriebsdruck mittels Aufladen, beispielsweise über ein geeignetes Druckreduzierventil von dem Sammelbehälter 34, gehalten werden. Durch Verwendung eines weiteren Absperrventils 48 kann weiter der Beitrag der Maschine 24.1 zum Stromabgleich vollständig ausgeschaltet werden, und nur die Maschine 24.2 in Verbindung mit dem Sammelbehälter 34 oder mit dem Sammelbehälter 45, wenn vorgesehen, verwendet werden.

Der Vorteil des Batterieabgleichverfahrens bei Verwendung der Maschine 24.1 alleine liegt darin, daß keine plötzlichen Änderungen beim Antriebsdrehmoment auf das Fahrzeug einwirken, und daß die Antriebskennwerte des Fahrzeuges mit einem derartigen System die e^nes gewöhnlichen motorbetriebenen Fahrzeugs gleichen. Weiter hat das Verfahren, bei dem die Maschine 24.1 verwendet wird, den Vorteil, daß eine konstantere Fahrzeugsgeschwindigkeit, unabhängig von wesentlichen Änderungen des Straßenwiderstands gegen das Fahrzeug, beibehalten werden kann, vorausgesetzt, daß die Änderungen nicht über der Leistung des Sammelbehälters oder der Sammelbehälter 34, 35 liegt. Es ist jedoch möglich, daß die Kombination beider Verfahren, d.h. der überlagerung der Wirkungen der Maschinen 24.1 und 24.2 die zufriedenstellendste Lösung schafft.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Steuerung der übertragung die Verwendung eines Mikroprozessors erfordert, um die Stellung der verschiedenen Ventile als auch das Schal-0 ten der Energieversorgung zum Elektromotor 12 und seiner Kupplung 20 entsprechend dem Eingang von, z.B. der Neigung des Beschleunigungspedals, der Neigung des Bremspedals, dem Batteriestrom und dem Sammelbehälterdruck, zu steuern. Diesbezüglich würde der Mikroprozessor eine relativ einfache Ausführung haben, da keine Proportionalsteuerung oder Analogsignale verwendet werden müssen.

Änderungen des Systems Fig. 3 umfassen die Verwendung der Feldschwächungstechnik zur Steigerung der Geschwindigkeit 0 des Motors 12.

Es wird angenommen, daß der Hauptvorteil der Ausführungsform darin zu sehen ist, daß eine konstante Geschwindigkeit des Elektromotors zur Beschleunigung eines Fahrzeugs vo;,i Ruhezustand bis zur Betriebsgeschwindigkeit verwendet

werden kann, wobei dann ein direkter mechanischer Antrieb zwischen dem Elektromotor 12 und den Rädern des Fahrzeugs gegeben ist. Die Verwendung von einem oder mehreren Hydrauliksammelbehältern 34, 45 sorgt für einen wirksamen Regenerativbremsvorgang und sorgt weiter für den Vorteil eines Batterieausgleichsverfahrens, um die Lebensdauer und Leistung der Batterie zu steigern.

Es wird bevorzugt, daß verschiedene Änderungen der Erfindung möglich sind, ohne sich vom Erfindungsgedanken zu entfernen, obwohl lediglich drei Ausführungsformen der Erfindung in bezug auf die Zeichnungen gezeigt wurden.

Während die Figuren 1 und 3 Hydraulikmaschinen mit festem Hub verwenden (die in einigen Fällen aufgrund ihrer geringen Kosten bevorzugt sind), können diese durch Hydraulikmaschinen mit variablem Hub ersetzt werden, obwohl diese teurer sind, wenn man Übertragungsstöße vermindern will, z.B. beim Start der Beschleunigung oder beim Bremsvorgang.

0 In Fig. 3 kann jede oder beide Hydraulikmaschinen einen variablen Hub aufweisen, und es ist möglich, das zugeordnete Drei-Wegeventil wegzulassen, wenn man eine Maschine variablen Hubs vorsieht, obwohl das Drei-Wegeventil vorzugsweise aus Gründen der Betriebsflexibilität beibehalten wird.

Obwohl die Ausführungsform gemäß Fig. 2, wie oben beschrieben, ohne Kupplung arbeiten kann, kann natürlich eine Kupplung zum Verriegeln der Elektromotorteile mit-0 einander vorgesehen sein, wenn der Motor nicht erregt ist.

Hierdurch können beide hydrostatischen Maschinen parallel beim regenerativen Bremsvorgang und regenerativen Beschleunigen in einer Art verwendet werden, die der für Fig. 3 beschriebenen Arbeitsweise ähnlich ist. Immer wenn die Kupplung in irgendeiner der Ausführungsformen verwendet

wird, ist es bevorzugt, daß sie so angeordnet ist, daß die Motorteile automatisch vor der Erregung des elektrischen Motors entkuppelt werden. Diesbezüglich soll darauf hingewiesen werden, daß die Motoren 12 von Fig. 1 bis 3 einander elektromagnetische Äquivalente darstellen, wobei der von Fig. 2 für eine Kupplung weniger geeignet und daher in Fig. 2 dargestellt ist.

In den Figuren 2 und 3 wird der Leistungs- bzw. Energieausgang bevorzugt von der Welle 18 zwischen dem Motor 12 und der Maschine 24.2 abgenommen. Prinzipiell kann der Leistungsausgang jedoch an einer ähnlichen Stelle wie der Welle 22 oder an nach außen geführten Erstreckungen der Wellen 18 oder 22 auf gegenüberliegenden Seiten der zugeordneten Maschinen von dem Motor 12 abgenommen werden. Weiter kann die Welle 18 in den Figuren 2 und 3 der Leistungsausgang der Welle sein und die hydrostatische Maschine 24.2 statt mit der Welle 18 mittels Zahnrädern 40 und 42 verbunden sein, um das mechanische Äquivalent zu 0 den Figuren 2 und 3 zu schaffen, wobei das gleiche zutrifft, wenn der Leistungsausgang von der Welle 22 abgenommen wird.

Schließlich soll darauf hingewiesen werden, daß, obwohl im allgemeinen in Bezugnahme auf Fig. 2 und insbesondere auf Fig. 3 die hydrostatischen Maschinen als identisch beschrieben wurden, sie unterschiedliche Größe, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu ändern, aufweisen können. In Fig. 3 würde dies beispielsweise drei Geschwindigkeiten des regenerativen Bremsens oder Beschleunigens erlauben, wobei zwei unterschiedliche Maschinen jeweils eine unterschiedliche Geschwindigkeit ermöglichen, wenn sie getrennt verwendet werden, und die dritte Geschwindigkeit zur Verfügung steht, wenn sie zusammen verwendet werden. Weiter können die hydrostatischen Maschinen von

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Fig. 2 oder 3 durch zwei oder mehr parallel miteinander verbundenen Maschinen ersetzt werden« Diese kleineren, parallel miteinander verbundenen Maschinen sind gewöhnlich kleinere Maschinen mit festem Hub, die eine größere Betriebsflexibilität schaffen, um die Drehmomente beim regenerativen Bremsen und Beschleunigen in kleineren Schritten zu ändern. Weiter kann eine oder mehrere der parallel miteinander verbundenen Maschinen einen variablen Hub aufweisen, um eine noch größere Flexibilität zu schaffen, wobei die gleichen Überlegungen prinzipiell auf die Konstruktion gemäß Fig. 1 anzuwenden sind. Wenn jedoch Maschinen mit variablem Hub verwendet werden, wie in Fig. 2 gezeigt, oder wenn die Maschinen von Fig. 1 und 3 tatsächlich einen variablen und keinen festen Hub aufweisen, wird nur ein geringer Vorteil erreicht, wenn sie durch mehrere Maschinen ersetzt werden.

Weiter kann der Wellenabschnitt 18.2 von Fig. 2 eine Kupplung aufweisen, damit die Maschine 24.2, die normalerwei-0 se bei Reisegeschwindigkeit leer läuft, entkuppelt werden kann, um das Mitlaufen bei Reisegeschwindigkeit zu vermindern.

Leerseite

Claims

HOFFMANN -EITLET'&"DPAÖTNER

PATENTANWÄLTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · DIPL.-ING. W. EITLE ■ DR.RER. N AT.K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 · D-8000 MO NCH EN 81 · TELE FON (089) 911087 · TELEX 05-29019 (PATH E)

37 019

South African Inventions Development Corporation, Pretoria / Republic of South Africa

Kraftubertragungssystem

Patentansprüche

fly Kraftübertragungssystem/ gekennz eichn e t durch einen mit einer elektrischen Energieversorgung verbundenen Elektromotor (12) mit zwei relativ zueinander drehbaren Teilen (14, 16), die jeweils relativ zu einer Motorhalterung koaxial zur Drehachse der beiden Teile (14, 16) drehbar sind, wobei ein Teil (16) des Elektromotors (12) mit einer Kraftausgangswelle (18) des Systems und das andere Teil (14) antriebsmäßig mit einer entweder als Pumpe oder als Motor arbeitenden hydrostatischen Maschine verbunden ist, die strömungsmäßig für eine Flüssigkeit mit einem hydrostatischen Sammelbehälter (34) und einer Flüssigkeitsquelle (32) verbunden ist.
2. System nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der hydrostatische Sammelbehälter (34) als ein Tank (34) zur Aufnahme von Druckgas und Flüssigkeit ausgebildet ist, und daß die Flüssigkeitsquelle

als ein Flüssigkeitsvorratsbehälter (32) ausgebildet ist/ der während des Betriebs so angeordnet ist, daß er Flüssigkeit zum Tank (34) liefert und Flüssigkeit von dem Tank (34) aufnimmt.
5
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die zwei Teile (14, 16) des Motors (12) mit einer Kupplung (20) versehen sind, wodurch sie relativ zueinander verriegelbar sind.
4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die hydrostatische Maschine als hydrostatische Maschine mit festem Hub ausgebildet ist, daß die hydrostatische Maschine ein Drei-Wegeventil (30, 30.3) aufweist, mittels dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle (32) und dem Sammelbehälter (34) umgekehrt und ' kurzgeschlossen und gleichzeitig von dem Sammelbehälter (34) und der Flüssigkeitsquelle (32) getrennt werden können.
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die hydrostatische Maschine als hydrostatische Maschine mit veränderbarem Hub ausgebildet ist und ein Drei-Wegeventil (30) aufweist, mittels dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle (32) und zum Sammelbehälter (34) umgekehrt und kurzgeschlossen und gleichzeitig von dem Sammelbehälter (34) und der Flüssigkeitsquelle (32) getrennt werden können.
6. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hydrostatische Maschinen (24.1, 24.2) mit festgelegtem Hub vorgesehen sind, die parallel zwischen dem Sammelbehälter (34) und der Flüssigkeitsquelle (32) angeordnet sind und damit strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei die eine Maschine (24.1) antriebs-

mäßig mit dem einen Teil (14) des Motors (12) und die andere Maschine (24.2) äntriebsmäßig mit dem anderen Teil (16) des Motors (12) verbunden ist, und jede Maschine ein Drei-Wegeventil (30.3, 30.4) aufweist, mit dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle und zum Sammelbehälter umgekehrt und kurzgeschlossen und gleichzeitig von dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle getrennt werden können.
7. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß ein hydrostatische Maschine mit festem Hub und eine hydrostatische Maschine mit veränderbarem Hub vorgesehen sind, die parallel zwischen dem Sammelbehälter (34) und der Flüssigkeitsquelle (32) angeordnet sind und damit strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei die eine Maschine antriebsmäßig mit dem einen Teil (14) des Motors (12) und die andere Maschine antriebsmäßig mit dem anderen Teil (16) des Motors (12) verbunden ist und jede Maschine ein Drei-Wegeventil aufweist, mittels dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle und zum Sammelbehälter umgekehrt und kurzgeschlossen und gleichzeitig von dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle getrennt werden können.
8. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei hydrostatische Maschinen mit veränderbarem Hub vorgesehen sind, die parallel zwischen dem Sammelbehälter (34) und der Flüssigkeitsquelle (32) angeordnet sind und damit strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei die eine Maschine antriebsmäßig mit dem einen Teil des Motors (12) und die andere Maschine antriebsmäßig mit dem anderen Teil des Motors (12) verbunden ist, und jede Maschine ein Drei-Wegeventil aufweist, mittels dem die Verbindungen zur Flüssigkeitsquelle und

zum Sammelbehälter umgekehrt und kurzgeschlossen und gleichzeitig von dem Sammelbehälter und der Flüssigkeitsquelle getrennt werden können.
9. System nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß zwei hydrostatische Sammelbehälter (34, 45) unterschiedlichen Volumens vorgesehen sind, die jeweils Flüssigkeit und Gas unter Druck aufnehmen können und jeweils strömungsmäßig mit den hydrostatischen Maschinen in Verbindung stehen.
10. System nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß jeder hydrostatische Sammelbehälter mit einem Sperrventil zum Abtrennen von den hydrostatischen Maschinen versehen ist.
11. System nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet , daß der Energieausgang von einer Welle (18) zwischen einem Teil (16) des Motors

(12) und der zugeordneten hydrostatischen Maschine (24.2) liegt.
12. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e kennz eichnet , daß zwei hydrostatische Maschinen (24.1, 24.2) mit veränderbarem Hub vorgesehen sind, die parallel zwischen dem Sammelbehälter (34) und der Flüssigkeitsquelle (32) angeordnet sind und damit strömungsmäßig in Verbindung stehen, wobei die eine Maschine (24.1) antriebsmäßig mit dem einen Teil (14) des Motors (12) und die andere Maschine (24.2) antriebsmäßig mit dem anderen Teil (16) des Motors (12) verbunden ist, und parallel zwischen den hydrostatischen Maschinen und dem Sammelbehälter (34) ein Sperrventil (30.2) und ein Rückschlagventil (30.1) vorgesehen ist, wobei das Rückschlagventil nur eine Strömung in den Sammelbehälter zuläßt.
13. System nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet/ daß der Energieausgang von der Welle (18) zwischen einem Teil (16) des Motors (12) und der zugeordneten hydrostatischen Mascha~e (24.2) liegt.