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Gegenstand: Hydraulische Anlage zum Anlassen einer Brennkraft-
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maschine Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Anlage
zum Anlassen einer Brennkraftmaschine, insbesondere von Nutzfahrzeugen, mittels
eines aus einem zuvor aufgeladenen Hydrospeicher mit Druckmittel gespeisten, mit
der Brennkraftmaschine gekuppelten Hydromotors, wobei eine motorisch getriebene
Hydropumpe in einer Schaltstellung einer Schaltventilanordnung zum Laden des dann
vom Hydromotor getrennten Hydrospeichers dient, in einer anderen Schaltstellung
die Hydropumpe vom Hydrospeicher getrennt wird und das Druckmittel von der Hydropumpe
weiteren Verbrauchern zugeleitet oder in einem drucklosen Umlauf bewegt wird.
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Es ist bekannt, daß die meisten Nutzfahrzeuge mit Dieselmotoren ausgerüstet
sind. Viele dieser Fahrzeuge, sofern sie nicht für den Straßenverkehr zugelassen
sind, könnten ganz auf eine elektrische Anlage verzichten, sofern das Anlassen pneumatisch
oder hydraulisch erfolgt. Während das insbesondere bei stationären Dieselmotoren
gebräuchliche Anlassen durch Preßluft bei Nutzfahrzeugen wegen der benötigten Geräte
zu aufwendig erscheint, bietet sich ein hydraulisches Anlassen immer dann an, wenn
in dem Nutzfahrzeug bereits eine Hydraulikanlage vorhanden ist.
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Eine bekannte Anlage dieser Art (DT-PS 1 186 341) besitzt eine motorisch
angetriebene Pumpe, die primär zum Laden eines Hydrospeichers benutzt wird und sekundär
nach Erreichen eines bestimmten Druckes von einem Druckregelventil auf einen weiteren
Verbraucher
geschaltet wird. Der Hydrospeicher ist absperrbar und kann zum An lassen durch Öffnen
zweier Absperrventile mit einem als Anlasser dienenden Hydromotor verbunden werden.
Der Nachteil dieser Anlage besteht darin, daß sie aus vielen Einzelteilen zusammengebaut
ist. Selbst wenn man die verschiedenen Absperrventile und das Druckregelventil vereinfachen
würde, hätte man immer noch eine Hydropumpe und einen Hydromotor.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine hydraulische Anlage der eingangs
erwähnten Art so auszuführen, daß die Anzahl der benstigten Einzelgeräte geringer
wird, der Einbauraum verkleinert wird, Kosten eingespart werden und die angeschlossenen
Verbraucher ohne Beeinträchtigung ihrer Funktion versorgt werden können.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß mit
der Brennkraftmaschine eine bei gleicher Drehrichtung einmal als Hydropumpe und
zum anderen als Hydromotor betreibbare Hydraulikmaschine gekuppelt ist, die eine
Einlaß- und eine Auslaßleitung aufweist und mit einer Schaltventilanordnung so verbunden
ist, daß bei laufender Brennkraftmaschine in einer ersten Schaltstellung die Hydraulikmaschine
über die Einlaßleitung aus einem Vorratsbehälter ansaugt und über die Auslaßleitung
in den von der Einlaßleitung getrennten Hydrospeicher fördert, nach dem Aufladen
des Hydrospeichers von diesem getrennt wird und in einen weiteren Hydraulikkreis,
den Vorratsbehälter oder einen drucklosen Umlauf fördert und bei stillstehender
Brennkraftmaschine die Einlaßleitung vom drucklosen Umlauf bzw. dem Vorratsbehälter
getrennt und mit dem Hydrospeicher verbunden werden kann, während die Auslaßleitung
mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Zur Kompensation von eventuellen Leckagen
oder dergleichen kann der Hydrospeicher außerdem durch eine manuell betätigbare,
gegen Rückströmen des Druckmittels gesicherte
Hydropumpe aufgeladen
werden. Zur Erhöhung des Anlaßdrehmomentes ist es möglich, die Brennkraftmaschine
mit einer gleichartigen, vorzugsweise mit der ersten in Art einer Doppelpumpe auf
der gleichen Welle sitzenden Hydraulikmaschine zu kuppeln, deren Einlaßleitung mit
der Einlaßleitung der ersteren Hydraulikmaschine kommuniziert und deren Auslaßleitung
permanent mit dem Vorratsbehälter verbunden ist. Eine Erhöhung des Anlaßdrehmomentes
und zusätzlich eine Erhöhung des Ladedruckes des Hydrospeichers läßt sich auch erreichen,
wenn die Brennkraftmaschine mit einer zweiten, vorzugsweise mit der ersteren auf
einer Welle sitzenden Hydraulikmaschine gekoppelt ist, deren Einlaßleitung mit der
Einlaßleitung der ersteren kommuniziert und deren Auslaßleitung mit dem Vorratsbehälter
verbunden ist, wenn in einer ersten Schaltstellung der Schaltventilanordnung die
Einlaßleitung der ersteren Pumpe mit dem Hydrospeicher verbunden ist und deren Einlaßleitung
mit dem Vorratsbehälter und deren Auslaßleitung mit der Einlaßleitung der ersteren
Pumpe verbunden sind, wenn deren Auslaßleitung in einer zweiten Schaltstellung der
Schaltventilanordnung zum Aufladen mit dem dann von der Einlaßleitung getrennten
Hydrospeicher verbunden ist. Sofern der Druckbedarf der angeschlossenen Verbraucher
geringer ist, können beide Hydraulikmaschinen gemeinsam zu dem Verbraucher fördern.
Zuweilen können auch Hydraulikmaschinen mit einem Verstellmechanismus zum Verändern
des Förderstromes verwendet werden. Der Verstellmechanismus wird dabei derart vom
Druck in der Auslaßleitung gesteuert, daß oberhalb eines Grenzdruckes der Förderstrom
geringer wird und andererseits bei Druckbeaufschlagung in der Einlaßleitung ein
maximaler Schluckstrom und damit ein maximales Drehmoment bewirkt werden.
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Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher erläutert.
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Figur 1 zeigt in Form eines hydraulischen Schaltplanes den grundsätzlichen
Aufbau einer erfindungsgemäßen Anlage.
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Figur 2 zeigt einen ähnlichen Schaltplan für zwei Hydraulikmaschinen
mit kommunizierenden Einlaßleitungen.
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Figur 3 zeigt einen Schaltplan mit zwei Hydraulikmaschinen, welche
einmal parallel geschaltet und zum anderen als Stufenpumpe betrieben werden.
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Figur 4 zeigt einen Schaltplan mit einer verstellbaren Hydraulikmaschine.
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Eine Hydraulikmaschine 1 wird von einer Brennkraftmaschine 2 angetrieben
und besitzt eine Einlaßleitung 3, welche mit einem Vorratsbehälter 4 verbunden ist.
In die Einlaßleitung 3 ist ein in Richtung Hydraulikmaschine 1 öffnendes Rückschlagventil
5 eingebaut. An die Hydraulikmaschine 1 ist weiterhin eine Auslaßleitung 6 angeschlossen,
die über ein Druckbegrenzungsventil 7 mit einer Rücklaufleitung 8 verbunden ist.
Die Auslaßleitung 6 führt weiterhin zu einem Anschluß P einer Schaltventilanordnung
9, die weitere Anschlüsse A, B, C und T besitzt. Der Anschluß T ist über eine Leitung
10 mit der Rücklaufleitung 8 verbunden. Vom Anschluß A führt eine Leitung 11 zu
einem nicht näher dargestellten Verbraucher 12. Der Anschluß B steht über eine Leitung
13 mit einem Hydrospeicher 14 in Verbindung und der Anschluß C ist permanent über
eine Leitung 15 mit der Einlaßleitung 3 verbunden. Die Schaltventilanordnung 9 stellt
in einer ersten Schaltstellung a die Verbindung P-A her, während die Anschlüsse
B, C und T verschlossen sind, wobei der Anschluß B hermetisch dicht sein sollte.
In einer zweiten Schaltstellung b ergibt sich die Verbindung P-B, während die Anschlüsse
A, C und T verschlossen sind. Schließlich werden in einer dritten
Schaltstellung
c die Verbindungen P-T und B-C hergestellt, während der Anschluß A verschlossen
ist. Eine manuell betriebene Hydropumpe 16 saugt ebenfalls aus dem Vorratsbehälter
4 an und fördert Druckmittel über ein Rückschlagventil 17 in die Leitung 13 bzw.
den Hydrospeicher 14.
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Es ist klar ersichtlich, daß bei laufender Brennkraftmaschine 2 die
Hydraulikmaschine 1 in der Schaltstellung a als Hydropumpe arbeitet und Druckmittel
über die Einlaßleitung 3 ansaugt und dieses dann dem Verbraucher 12 zugeleitet wird.
Es ist weiterhin zu erkennen, daß beim Umschalten in die Schaltstellung b die Hydraulikmaschine
1 in den Hydrospeicher 14 fordert und diesen auflädt. Nach Beendigung des Ladevorganges
kann wieder in die Schaltstellung a zurückgeschaltet werden. Das Anlassen der stehenden
Brennkraftmaschine 2 erfolgt durch Schalten in die Schaltstellung c, wodurch Druckmittel
aus dem Hydrospeicher 14 über die Leitung 13, die Verbindung B-C, die Leitung 15
und die Einlaßleitung 3 zur Hydraulikmaschine 1 strömen kann, die dann als Hydromotor
wirkt und die Brennkraftmaschine 2 in Drehung versetzt. Das Rückströmen von Druckmittel
aus der Einlaßleitung 3 in den Vorratsbehälter 4 ist dabei durch das Rückschlagventil
5 verhindert. Das abfließende Druckmittel gelangt über die Auslaßleitung 6, die
Verbindung P-T und die Leitung 10 nahezu drucklos in die Rücklaufleitung 8. Sollte
aus irgendwelchen Gründen der Anlaßvorgang erfolglos geblieben sein, kann der Hydrospeicher
14 mit Hilfe der manuell betriebenen Hydropumpe 16 wieder aufgeladen werden.
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Die Anlage nach Figur 2 entspricht im wesentlichen jener nach Figur
1, so daß für gleiche Teile auch die gleichen Bezugszeichen verwendet werden. Der
einzige Unterschied besteht darin, daß mit der Brennkraftmaschine 2 eine zweite
Hydraulikmaschine 18 gekuppelt ist, die mit der Hydraulikmaschine 1 auf der
gleichen
Welle sitzt. Die Hydraulikmaschine 18 besitzt eine Einlaßleitung 19, welche an die
Einlaßleitung 3 angeschlossen ist. Die Auslaßleitung 20 ist permanent mit der Rückleitung
8 verbunden.
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Man erkennt, daß in den Schaltstellungen a und b die Hydraulikmaschine
18 zwar als Pumpe läuft, jedoch das Druckmittel nur in einem drucklosen Umlauf bewegt.
Wird hingegen die Schaltventilanordnung 9 in die Schaltstellung c geschaltet, werden
beide Einlaßleitungen 3 und 19 gleichermaßen mit Druckmittel aus dem Hydrospeicher
14 beaufschlagt, so daß beide Hydraulikmaschinen 1 und 18 als Hydromotoren wirken
und gemeinsam die Brennkraftmaschine 2 antreiben. Durch diese Parallelschaltung
läßt sich ein hoheres Anlaßdrehmoment erzeugen, ohne daß die Brennkraftmaschine
2 während ihres normalen Betriebes mit zusätzlichen Verlusten arbeiten müßte.
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Gemäß Figur 3 treibt eine Brennkraftmaschine 2 zwei Hydraulikmaschinen
21 und 22 an, die Einlaßleitungen 23 und 24 und Auslaßleitungen 25 und 26 besitzen.
Es ist weiterhin eine Schaltventilanordnung 27 vorgesehen, die Anschlüsse A, B,
C, D, E, P, S und T besitzt. Die Anschlüsse E und C sind mit den Einlaßleitungen
23 und 24 verbunden. An die Anschlüsse P und D sind die Auslaßleitungen 25 und 26
angeschlossen. Vom Anschluß T geht eine Rücklaufleitung 28 aus. An den Anschluß
B ist über eine Leitung 29 ein Hydrospeicher 30 angeschlossen und mit dem Anschluß
S steht eine Saugleitung 31 in Verbindung, die zu einem Vorratsbehälter 32 führt.
Der Anschluß A führt über eine Leitung 33 zu einem nicht näher dargestellten Verbraucher
34.
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Die Schaltventilanordnung 27 besitzt drei Schaltstellungen a, b und
c. In der Schaltstellung a werden die Verbindungen P-A und D-E und S-C hergestellt,
während die Anschlüsse B und T verschlossen sind. In der Schaltstellung b ergeben
sich die Verbindungen D-E, P-B und S-C, während die Anschlüsse A und T
gesperrt
sind. Schließlich sind in der Schaltstellung c die Anschlüsse D und P mit T verbunden,
während gleichzeitig die Anschlüsse E und C mit B verbunden sind. Die Anschlüsse
A und S sind gesperrt. Eine manuell betätigbare Hydropumpe 16 fördert über ein Rückschlagventil
17 bei Bedarf in die Leitung 29 bzw.
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in den Hydrospeicher 30.
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Zur Erkäuterung der Funktion sei von der Schaltstellung a ausgegangen,
in die bei laufender Brennkraftmaschine 2 üblicherweise geschaltet ist. Man sieht,
daß die Hydraulikmaschine 22 über die Einlaßleitung 24, die Verbindung S-C und die
Ansaugleitung 31 aus dem Vorratsbehälter 32 ansaugt und als Hydropumpe wirkend Druckmittel
in Art einer Stufenpumpe über die Auslaßleitung 26, die Verbindung D-E und die Einlaßleitung
23 in die ebenfalls als Hydropumpe wirkende Hydraulikmaschine 21 fördert. Von hier
aus gelangt das Druckmittel über die Auslaßleitung 25, die Verbindung P-A und die
Leitung 33 zum Verbraucher 34. Während dieser Zeit ist der Hydrospeicher 30 über
den dicht versperrten Anschluß B und das Rückschlagventil 17 gegen Entleeren gesichert.
Ebenfalls bei laufender Brennkraftmaschine 2 und gleicher Funktionsweise der Hydraulikmaschinen
21 und 22 kann in die Schaltstellung b geschaltet werden, wodurch das Druckmittel
Uber die Leitung 25, die Verbindung P-B und die Leitung 29 in den Hydrospeicher
30 gelangt und diesen auflädt, Der Anlaßvorgang bei stehender Brennkraftmaschine
2 wird durch Schalten in die Schaltstellung c eingeleitet. Druckmittel gelangt dann
Uber die Leitung 29 und die mit dem Anschluß B verbundenen Ansc2hlUsse E und C in
die Einlaßleitungen 23 und 24 und bewirkt, daß die Hydraulikmaschinen 21-und 22
als parallel geschaltete Hydromotoren wirken. Die Auslaßleitungen 25 und 26 sind
dabei gemeinsam ifber die Anschlüsse D und P mit dem Anschluß T verbunden, so daß
das Druckmittel nahezu drucklos abfließen kann. Der Vorteil dieser Anordnung liegt
darin, daß beim An lassen zwar das volle, dem durch die Pumpe 21 erzeugten
hohen
Druck entsprechende Anlaßmoment zur Verfügung steht, jedoch die Brennkraftmaschine
nicht beide Hydraulikmaschinen zum Erzeugen dieses hohen Druckes antreiben muß.
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In Figur 4 ist eine Anordnung gemäß Figur 1 dargestellt, mit dem einzigen
Unterschied, daß anstelle der Hydraulikmaschine 1 nunmehr eine Hydraulikmaschine
35 Verwendung findet, die einen vom Druck in der Auslaßleitung 6 abhängigen Verstellmechanismus
besitzt, der so wirkt, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes der Förderstrom
der dann als Hydropumpe wirkenden Hydraulikmaschine 35 im Sinne einesNullhubes oder
einer Leistungsregelung verkleinert wird. Der Verstellmechanismus soll andererseits
bei Druckbeaufschlagung der Einlaßleitung 3 während eines Anlaßvorganges einen maximalen
Schluckstrom und damit ein maximales Anlaßdrehmoment bewirken. Die sonstige Funktion
dieser Anlage ist die gleiche, wie bereits für Figur 1 beschrieben, so daß auch
die gleichen Bezugszeichen für gleichartige Teile verwendet wurden.