Hydrostatisch Regeneratives Bremssystem (HRB) für Nutzfahrzeuge und mobile Arbeitsmaschinen

Anbieter zum Thema

mbo Oßwald GmbH & Co KG Metallbearbeitung - Verbindungstechnik

Lenord, Bauer & Co. GmbH

Actronic-Solutions GmbH

Bosch Rexroth AG

Anwendungsbeispiel: Entsorgungsfahrzeug

Die Auslegung des Hydrostatisch Regenerativen Bremssystems erfolgt auf Basis von Fahrzeugdaten und realen Fahrzyklen. Dabei ermittelt eine Rexroth-Software die Komponenten hinsichtlich der optimalen Kraftstoffeinsparungen.

Rexroth definiert die optimale Speichergröße über die zu speichernde Energie. Bei der Systemauslegung wird zusätzlich der Wirkungsgrad für das hydraulische System berücksichtigt. Ein Tank muss mindestens das Volumen aufnehmen können, das sich aus der Volumenänderung der Gasblase des Hochdruckspeichers ergibt. Es kann auch ein gegebenenfalls vorhandener Tank für die Arbeitshydraulik entsprechend vergrößert werden. Soll beispielsweise ein Fahrzeug mit einem Gewicht zwischen 15 und 26 Tonnen und einer Dieselleistung von 235 kW von 45 km/h auf 0 km/h mit HRB abgebremst werden, so werden zwei Speicher mit Speichervolumen von jeweils 32 l benötigt.

Die Auswahl der Axialkolbenmaschine erfolgt auf Basis der Leistung. Die Leistung hängt von Fahrzeugmasse, Geschwindigkeit, Beschleunigung/Verzögerung ab, die das Fahrzeug aufweist beziehungsweise erzielen soll. Typische Werte für Beschleunigung/Verzögerung liegen zwischen 1-1,5 m/s². Die umgesetzte Leistung der Axialkolbenmaschine berechnet sich aus dem Volumenstrom und dem Druck (max. bis zu 300 kW).

Das HRB-Getriebe ist in der Regel so ausgelegt, dass bei der maximalen Fahrgeschwindigkeit, bis zu der mit HRB gebremst wird, die Nenndrehzahl der Pumpe erreicht wird. Untersuchungen zeigen, dass eine Auslegung auf ungefähr 45 km/h ein Optimum darstellt. Grund hierfür ist, dass ein großer Teil der Zyklen im Stadtverkehr stattfindet.

Die notwendigen Ventile ergeben sich aus dem maximal auftretenden Druckniveau und den Volumenströmen, die über die Ventile mit möglichst geringen Druckverlusten gelangen müssen.

Messungen vom Entsorgungsfahrzeug mit HRB

Die Funktionalität des HRB-Systems wurde unter definierten Testbedingungen ausgiebig überprüft. Bild 3 zeigt das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs mit HRB-System. Beim Anfahren mit HRB kann man nach einem ersten Anstieg des Diesel-Drehmoments die Entlastung des Verbrennungsmotors erkennen, wobei das Gesamtmoment an der Kardanwelle weiter steigt. Diese Dieselmotorentlastung führt zur Kraftstoffersparnis und deswegen auch zur CO2-Reduktion. Zusätzlich tritt während des Gangwechsels keine Zugkraftunterbrechung auf, da HRB das Moment kontinuierlich an den Abtrieb liefert, und somit das kurzzeitige Auskuppeln des Verbrennungsmotors überbrückt. Die Eliminierung der Zugkraftunterbrechung erhöht den Fahrkomfort und ermöglicht ein verbessertes Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs. Tabelle 1 stellt die unter Testbedingungen gemessenen Verbrauchsersparnisse für drei verschiedene Zyklen dar.

Zur weiteren Abschätzung der Kraftstoffersparnis wird ein realer Fahrzyklus für das Entsorgungsfahrzeug der Stadt München betrachtet, bei dem ungefähr 85 % der Mülltonnenabstände kleiner als 100 Meter sind Da sich ein gesamter Sammelzyklus aus verschiedenen Einzelzyklen zusammensetzt (Abstände der Mülltonnen), ergibt sich eine Gesamtersparnis von bis zu 25 %.

Hannover Messe 2009, Halle 23, Stand C19

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