DE2949609A1 - Antriebssystem fuer autobusse fuer staedtischen linienverkehr - Google Patents

Description

• Antriebssystem für Autobusse für städtischen
• Linienverkehr Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Autobusse, die zumeist im Rahmen kommunaler Verkehrsbetriebe den städtischen Linienverkehr bedienen.
• Um im Hinblick auf eine weitere Verringerung des Energieverbrauchs Hybridantriebssysteme in Stadtlinienbussen noch günstiger und wirtschaftlicher als bisher betreiben zu können, ist nach dem Hauptpatent vorgeschlagen worden, diese in der Weise auszubilden, daß als Getriebe ein dem Antriebsmotor unmittelbar nachgeschaltetes Planeten-Umlaufrädergetriebe vorgesehen ist, bei welchem der bis zum Stillstand abbremsbare Steg des mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors direkt gekuppelten offenen Planetengetriebes über ein Vorgelege mit wenigstens einer Hydropumpe gekuppelt ist, welche saugseitig mit einem Flüssigkeitsreservebehälter und druckseitig mit einem Druckflüssigkeitsspeicher in Verbindung steht, und daß wenigstens ein zuflußseitig mit dem Druckflüssigkeitsbehälter und abflußseitig mit dem Flüssigkeitsreservebehälter verbundener Hydrowandler über ein Vorgelege direkt mit dem zum Differentialgetriebe führenden Teil der Antriebswelle gekuppelt ist. Die in diesem System vorgesehene Hydropumpe ist vorzugsweise eine verstellbare Hydropumpe, um sie den jeweiligen Erfordernissen entsprechend einstellen bzw. steuern zu können. Der Druckflüssigkeitsbehälter besteht zweckmäßigerweise aus mehreren hydraulisch parallel zueinander geschalteten Behältern; entsprechendes gilt auch für die Flüssigkeitsreservebehälter.
• In weiterer Ausbildung des Gegenstandes des Hauptpatents wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, das in Betracht kommende Antriebssystem auch für sogenannte Duo-Busse, d.h. für Autobusse mit zwei unterschiedlichen Antriebsmotoren, zu verwenden, von welchen einer eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ein Dieselmotor, und der andere ein Elektromotor ist. Beide Antriebsmotoren sind wahlweise einerseits über eine jedem von ihnen zugeordnete Schaltkupplung oder andererseits über eine dem einen Motor zugeordnete Schaltkupplung und einen dem anderen Motor zugeordneten Freilauf mit einem beiden gemeinsamen Vorgelegegetriebe gekuppelt, welches mit der Antriebswelle des Fahrzeuggetriebes des Antriebssystems nach dem Patent 29 02 893 verbunden ist.
• Dadurch ist es möglich, ein umweltfreundlicheres und energiesparenderes Antriebssystem für Autobusse zu erhalten, was den Vorteil einer vereinfachten Konstruktion insoweit bietet, als ein wesentlicher Teil der recht aufwendigen und teuren Regeleinrichtung für den Elektro-Antrieb durch die Regeleinrichtung des hydrostatischen Teils des Antriebssystems übernommen wird.
• Bei einer Variante dieses erfindungsgemäß weiterentwickelten Antriebssystems sind als Antriebsaggregat wiederum eine Verbrennungskraftmaschine und ein Elektromotor, die parallel zueinander angeordnet sind, welche wahlweise einerseits über eine jedem von ihnen zugeordnete Schaltkupplung oder andererseits über eine dem einen Motor zugeordnete Schaltkupplung und einen dem anderen Motor zugeordneten Freilauf mit einem Vorgelegegetriebe kuppelbar sind, dessen Abtriebswelle mit der Antriebswelle der Hydropumpe fest gekuppelt ist, und mehrere, direkt mit den Antriebsrädern verbundene Hydrowandler vorgesehen.
• Dadurch läßt sich unter Verzicht auf einen mechanischen Durchtrieb ein ansonst notwendiges mechanisches Ausgleichs-oder Differentialgetriebe vermeiden, was eine Reihe von beachtlichen Vorteilen bietet.
• In den Figuren 1 und 2 der Zeichnungen ist das erfindungsgemäß weiter ausgebildete Antriebssystem anhand zweier Ausführungsbeispiele mittels schematischer Prinzipskizzen dargestellt, welche nachstehend im einzelnen erläutert sind.
• Wie aus Fig. 1 hervorgeht, sind anstelle des einzigen Antriebsmotors 11 beim Antriebssystem nach dem Hauptpatent zwei Antriebsmotore vorgesehen, nämlich eine Verbrennungskraftmaschine V und ein Elektromotor E, welche beide wahlweise über eine ihnen zugeordnete Schaltkupplung K1 bzw. K2 mit einem Vorgelegegetriebe G kuppelbar sind.
• Anstelle der Schaltkupplungen können Antriebsmotore aber auch eine Schaltkupplung und ein Freilauf vorgesehen sein, welche je einem der beiden zugeordnet sind, um diese an das Vorgelegegetriebe G anzukuppeln.
• Die Abtriebswelle W des Getriebes G ist mit der Antriebs-bzw. Sonnenradwelle 12 des offenen Planetenradgetriebes 13 unmittelbar und ständig gekuppelt.
• Die Abtriebswelle 14 des Planetengetriebes 13 ist mit der zum Differentialgetriebe der Antriebsachse führenden Kardanwelle verbunden.
• An den Steg 15 des Getriebes 13 ist das Zahnrad 16 angeflanscht, welches das Antriebszahnrad 17 der Hydropumpe 18 antreibt. Auf der Abtriebswelle 14 des Getriebes 13 ist das Zahnrad 19 aufgekeilt, welches mit dem Zahnrad 20 in Eingriff steht, welches von der Antriebswelle 21 des Hydrowandlers 22 angetrieben wird.
• Die verstellbare Hydropumpe fördert aus dem Flüssigkeitsreservebehälter 23 Hydraulikflüssigkeit über die Ansaugleitung 24 und die Druckleitung 25 in den Druckflüssigkeitsbehälter bzw. -speicher 26 üblicher Bauart. Der Hydrowandler wird zwecks Ausnutzung des Energieinhalts des Druckflüssigkeitsspeichers über die Leitung 27 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt. Nach Arbeitsleistung wird die hydraulische Flüssigkeit vom Hydrowandler 22 über die Leitung 28 in den Flüssigkeitsreservebehälter 23 zurückgeführt.
• Die Wirkungsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten hydrostatischen Hybridantriebssystems für Stadtlinienbusse ist folgende: a) Beim Betrieb des Autobusses unter Verwendung nur des Dieselmotors oder des Elektromotors als Antriebsmotor spielen sich folgende Vorgänge ab: Beim Beschleunigen des Autobusses ohne dieselmotorische Leistung steht die Hydropumpe 18 still und der Energieinhalt des Druckflüssigkeitsspeichers 26 entleert sich, indem der Hydrowandler 22 als Hydromotor über das Vorgelege 21, 20, 19 Leistung an die Abtriebswelle 14 des Getriebes 13 abgibt. Die Leistung kann durch Regelung des Durchsatzvolumens des Hydrowandlers 22 beeinflußt werden.
• b) Beim Beschleunigen des Autobusses bei eingeschaltetem Elektromotor wird die Beschleunigungsleistung aus dem Druckflüssigkeitsspeicher 26 entnommen, indem der Hydrowandler 22 als Hydromotor über das Vorgelege 21, 20, 19 Leistung an die Abtriebswelle 14 des Getriebes 13 abgibt. Die Beschleunigungsleistung kann durch Regelung des Durchsatzvolumens des Hydrowandlers 22 beeinflußt werden. Bei der Energie- bzw. Leistung abgabe entleert sich der Druckflüssigkeitsspeicher 26 teilweise. Bei Erreichen eines wählbaren Entleerungsgrades wird der Elektromotor eingeschaltet. Die nun nicht mehr notwendigerweise zu regelnde Leistung des Elektromotors wird auf eine beliebige Leistung eingestellt, die deutlich über der erforderlichen Fahrleistung des Fahrzeugs zur Deckung der Roll- und Luftwiderstände liegt. Die Leistung des Elektromotors wird über das Vorgelegegetriebe G an die Eingangswelle 12 des offenen Planetengetriebes 13 abgegeben. Bei durch das Bremsband 29 ungebremstem Steg 15 verzweigt sich die Leistung in zwei Teilleistungen. Die eine Teilleistung wird über das Vorgelege 16, 17 zur Hydropumpe 18 geführt, die andere Teilleistung geht direkt auf die Abtriebswelle 14 des Getriebes 13. Die zur Hydropumpe 18 geführte Teilleistung wird zum Füllen des Druckflüssigkeitsspeichers 26 benutzt, indem die Hydropumpe 18 aus dem Reservebehälter 23 Druckflüssigkeit in den Speicher 26 pumpt. Bei Erreichen eines maximalen Füllungsgrades im Speicher 26 wird der Elektromotor abgeschaltet und die Verstelleinrichtung der Hydropumpe 18 auf Nulldurchsatz gesetzt.
• c) Beim Abbremsen des Fahrzeugs wird die Verstelleinrichtung für die Veränderung des Durchsatzvolumens des Hydrowandlers 22 derart verstellt, daß dieser als Hydropumpe läuft. Dadurch pumpt er aus dem Vorratsbehälter 23 Hydraulikflüssigkeit über die Druckleitung 27 in den Druckflüssigkeitsspeicher 26. Die hierfür notwendige Leistung entnimmt der als Hydropumpe arbeitende Hydrowandler 22 über die Antriebswelle 21 und das Getriebe 20, 19 der Abtriebswelle 14, die mit den Antriebsrädern des Fahrzeugs verbunden ist; dadurch wird das Fahrzeug abgebremst. Die Bremsenergie des Fahrzeugs wird dadurch zurückgewonnen und im Druckflüssigkeitsspeicher für ein anschließendes Anfahren des Fahrzeugs zwischengespeichert.
• Der Elektromotor E gibt bei diesem Bremsvorgang in der Regel keine Leistung ab, er ist abgeschaltet, und die Verstelleinrichtung für die Veränderung des Durchsatzes der Hydropumpe 18 ist auf "Nulldurchsatz" eingestellt.
• d) Die Auf- und Nachladung des Druckflüssigkeitsspeichers 26 kann bei Stillstand des Fahrzeugs direkt mit Hilfe des Elektromotors E erfolgen. Hierzu wird die Abtriebswelle 14 über die Fahrzeugbremse festgehalten, die Durchflußverstelleinrichtung des Hydrowandlers 22 steht auf "Null", der Steg 15 des Planetensatzes ist frei, d.h. daß das Bremsband 29 nicht angezogen ist. In diesem Betriebszustand arbeitet das Getriebe 13 als festes über setzungsgetriebe zwischen dem Dieselmotor 11 bzw. der Antriebswelle 12 und der Hydropumpe 18.
• Bei der abgewandelten, zweiten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung ist das mechanische Ausgleichsgetriebe 13 durch eine hinsichtlich des Durchsatzes der Druckflüssigkeit verstellbare Hydropumpe 18' ersetzt worden, die mit ihrer Antriebswelle 12' unmittelbar mit dem Vorgelegegetriebe G gekuppelt ist und welche einerseits über die Druckflüssigkeitsleitung 25', in welcher sich das Rückschlagventil 30 befindet, der Auf- und Nachladung des Druckflüssigkeitsspeichers 26' und andererseits über die Druckflüssigkeitsleitungen 27' der Versorgung der Hydrowandler 22' dient. Die Hydrowandler 22' sind unmittelbar mit den Antriebsrädern AR gekuppelte Radmotore, die vorzugsweise in der Radnabe untergebracht sind. Abflußseitig sind die Hydrowandler 22' über die Leitungen 24' einerseits mit dem Flüssigkeitsreservebehälter 23' und andererseits mit der Zuflußseite der Hydropumpe 18' verbunden.
• Der Vorteil dieser Konstruktion liegt vor allem darin, daß das Antriebsaggregat V, E, G mit der Hydropumpe 18' selbst sehr weit von den Antriebsrädern AR entfernt sein kann, vorzugsweise an einem aus Platz-, Gewichts- und Schwerpunktlagegründen optimalen Ort, und daß durch den Wegfall des Planetengetriebes, des Differentialgetriebes und der Kardanwelle in erheblichem Maße Gewicht eingespart werden kann.
• Was die Lage des Antriebsaggregats mit der Hydropumpe anbelangt, so können diese bei Gelenkbussen beispielsweise im sogenannten Nachlaufwagen untergebracht sein, während sich die Antriebsräder am vorderen Zugwagen befinden. Auch ist von Vorteil, daß der Fahrzeugboden frei von einer Kardanwelle sowie einer Achse mit Differentialgetriebe ist.
• Aus den vorstehenden Darlegungen ergibt sich, daß bei einem Antriebssystem für Autobusse, welches gemäß der Erfindung ausgebildet ist, der Elektromotor ohne jede Regelvorrichtung beispielsweise etwa in der Form von Stromstellern betrieben werden kann. Dies wirkt sich auf den Betrieb dieser Autobusse und deren Wirtschaftlichkeit in außerordentlich günstiger Weise aus.
• Leerseite

Claims (2)

1. A n s p r ii c h e 1. Antriebssystem für Autobusse für städtischen od.dgl.

   Linienverkehr, bestehend aus einem Antriebsaggregat, einem Getriebe, einer hydraulischen Pumpe, einem Hydrospeicher und einem Hydrowandler, wobei die vom Antriebsaggregat angetriebene, im Durchsatz verstellbare Hydropumpe saugseitig mit einem Flüssigkeitsreservebehälter und druckseitig mit einem Druckflüssigkeitsspeicher in Verbindung steht, und wenigstens ein zuflußseitig mit dem Druckflüssigkeitsspeicher und abflußseitig mit dem Flüssigkeitsreservebehä lter verbundener, im Durchsatz verstellbarer Hydrowandler über Kraftübertragungs elemente auf die Antriebsräder des Fahrzeugs einwirkt, nach Patent 29 02 893, dadurch gekennzeichnet, daO als Antriebsaggregat eine Verbrennungskraftmaschine (V) und ein Elektromotor (E) parallel zueinander vorgesehen sind, welche wahlweise einerseits über eine jedem von ihnen zugeordnete Schaltkupplung (K) oder andererseits über eine dem einen Motor zugeordnete Schaltkupplung und einen dem anderen Motor zugeordneten Freilauf mit einem Vorgelegegetriebe (G) kuppelbar sind, dessen Abtriebswelle (W) mit der Antriebswelle (12) des als offenes Planetenradgetriebe (13) ausgebildeten Getriebes fest gekuppelt ist, dessen bis zum Stillstand abbremsbarer Steg (15) über ein Vorgelege mit der Hydropumpe (18) und dessen Abtriebswelle (14) mit der Kardanwelle mechanisch gekuppelt sind.
2. 2. Antriebssystem für Autobusse für städtischen od.dgl.

   Linienverkehr, bestehend aus einem Antriebsaggregat, einem Getriebe, einer hydraulischen Pumpe, einem Hydrospeicher und einem Hydrowandler, wobei die vom Antriebsaggregat angetriebene, im Durchsatz verstellbare Hydropumpe saugseitig mit einem Flüssigkeitsreservebehälter und druckseitig mit einem Druckflüssigkeitsspeicher in Verbindung steht, und wenigstens ein zuflußseitig mit dem Druckflüssigkeitsspeicher und abflußseitig mit dem Flüssigkeitsreservebehälter verbundener, im Durchsatz verstellbarer Hydrowandler über Kraftübertragungselemente auf die Antriebsräder des Fahrzeugs einwirkt, nach Patent 29 02 893, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsaggregat eine Verbrennungskraftmaschine (V) und ein Elektromotor (E) parallel zueinander vorgesehen sind, welche wahlweise einerseits über eine jedem von ihnen zugeordnete Schaltkupplung (K) oder andererseits über eine dem einen Motor zugeordnete Schaltkupplung und einen dem anderen Motor zugeordneten Freilauf mit einem Vorgelegegetriebe (G) kuppelbar sind, dessen Abtriebswelle (W) mit der Antriebswelle der Hydropumpe (18') fest gekuppelt ist, und daß mehrere, direkt mit den Antriebsrädern (AR,AR) verbundene Hydrowandler (22,22') vorgesehen sind.