DE102011055177A1

DE102011055177A1 - Hydrostatischer Fahrantrieb für eine allradgetriebene Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102011055177A1
Application number: DE102011055177A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dörr; Alfred Langen
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2013-05-16
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: DE102011055177B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischer Fahrantrieb (1) für eine allradgetriebene Arbeitsmaschine mit zumindest einer ersten Antriebsachse (2) und einer zweiten Antriebsachse (4), wobei der Fahrantrieb zum Antrieb der ersten Antriebsachse (2) einen ersten Hydromotor (8) eines hydrostatischen Getriebes (6) umfasst, wobei eine Triebwelle des ersten Hydromotors (8) mit einem ersten zwischen mindestens zwei Übersetzungsstufen (G1; G2) und einer Neutralstellung (N) schaltbaren mechanischen Schaltgetriebe (11) verbunden ist, und wobei der Fahrantrieb (1) zum Antrieb der zweiten Antriebsachse (4) einen zweiten Hydromotor (17) eines hydrostatischen Getriebes (15) umfasst, wobei eine Triebwelle des zweiten Hydromotors (17) mit einem zweiten zwischen mindestens zwei Übersetzungsstufen (G1; G2) und einer Neutralstellung (N) schaltbaren mechanischen Schaltgetriebe (19) verbunden ist. Die Aufgabe, einen derartigen Fahrantrieb zur Verfügung zu stellen, bei dem mit Schaltgetrieben während der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung ein Gangwechsel an den Schaltgetrieben ermöglicht wird, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Wechsel der Übersetzungsstufen (G1; G2) der Schaltgetriebe (11, 19) während des Fahrbetriebs ein zeitlich versetzter und nacheinander erfolgender Schaltvorgang an den Schaltgetrieben (11, 19) erfolgt, wobei während des Schaltvorgangs des ersten Schaltgetriebes (11) das zweite Schaltgetriebe (19) die Zugkraft überträgt und bei dem anschließenden Schaltvorgang des zweiten Schaltgetriebes (19) das erste Schaltgetriebe (11) die Zugkraft überträgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrantrieb für eine allradgetriebene Arbeitsmaschine mit zumindest einer ersten Antriebsachse und einer zweiten Antriebsachse, wobei der Fahrantrieb zum Antrieb der ersten Antriebsachse einen ersten Hydromotor eines hydrostatischen Getriebes umfasst, wobei eine Triebwelle des ersten Hydromotors mit einem ersten zwischen mindestens zwei Übersetzungsstufen und einer Neutralstellung schaltbaren mechanischen Schaltgetriebe verbunden ist, und wobei der Fahrantrieb zum Antrieb der zweiten Antriebsachse einen zweiten Hydromotor eines hydrostatischen Getriebes umfasst, wobei eine Triebwelle des zweiten Hydromotors mit einem zweiten zwischen mindestens zwei Übersetzungsstufen und einer Neutralstellung schaltbaren mechanischen Schaltgetriebe verbunden ist.
Mobile selbstfahrende Arbeitsmaschinen, insbesondere Landmaschinen, Erntemaschinen, Forstmaschinen, Flurförderzeuge und Baumaschinen, beispielsweise Rad- und Teleskoplader, Bagger, Forstmaschinen, Schlepper, Mähdrescher, Feldhäcksler, sowie jegliche Art von Roder, beispielsweise Zuckerrüben- oder Kartoffelroder, erfordern einen Fahrantrieb, der durch einen Allradantrieb an mehreren Antriebsachsen hohe Zugkräfte aufbringen kann und zur Überwindung größerer Strecken eine hohe Fahrgeschwindigkeit ermöglicht. In jüngster Zeit werden zunehmend Fahrgeschwindigkeiten im Bereich von 40 km/h bis 60 km/h für mobile Arbeitsmaschinen gefordert.
Bei hydrostatischen Fahrantrieben von mobilen Arbeitsmaschinen mit einem hydrostatischen Getriebe ist es bekannt, zur Spreizung der Fahrgeschwindigkeit ein Lastschaltgetriebe, beispielsweise ein zweistufiges Lastschaltgetriebe, einzusetzen, das von dem Hydromotor eines hydrostatischen Getriebes angetrieben wird, indem eine Triebwelle des Hydromotors mit der Eingangswelle des Lastschaltgetriebes in trieblicher Verbindung steht. Derartige Lastschaltgetriebe ermöglichen während der Fahrt im Betrieb des Fahrantriebs ein Schalten, insbesondere ein Hochschalten, beispielsweise von einer ersten Übersetzungsstufe für einen Arbeitsfahrbereich in eine zweite Übersetzungsstufe für einen Transportfahrbereich, ohne Zugkraftunterbrechung. Derartige Lastschaltgetriebe weisen in der Regel als Lamellenkupplungen ausgebildete Schaltelemente für die verschiedenen Gangstufen auf, die eine Zugkraftunterbrechung während des Schaltvorgangs verschleifen, wodurch derartige Lastschaltgetriebe einen hohen Bauaufwand und Bauraumbedarf verursachen sowie durch Scherkräfte in den Lamellenkupplungen einen schlechten Wirkungsgrad aufweisen.
Um bei einem hydrostatischen Fahrantrieb mit einem hydrostatischen Getriebe und einem nachgeschalteten Schaltgetriebe einen Gangwechsel während der Fahrt im Fahrbetrieb der Arbeitsmaschine zu ermöglichen, ist bereits aus der EP 1 231 413 A2 eine Lösung bekannt, ein Schaltgetriebe mit einer Synchronisierung, beispielsweise Synchronisierungsringen, zu versehen und den Hydromotor des hydrostatischen Getriebes zum Gangwechsel des Schaltgetriebes während des Schaltvorganges auf Schwenkwinkel 0° und somit eine Einstellung mit einem Schluckvolumen Null zu verstellen. Durch das Verstellen des Hydromotors auf Schluckvolumen Null läuft der Hydromotor des hydrostatischen Getriebes drehmomentfrei, so dass am Schaltgetriebe der Gangwechsel durchgeführt werden kann, da sich das Schaltgetriebe an der mit dem Hydromotor verbundenen Eingangswelle auf die Drehzahl nach dem Schaltvorgang einstellen kann. Der Hydromotor wird in der Synchronisierphase durch das Reibmoment der Synchronisierung des Schaltgetriebes passiv auf die entsprechende Drehzahl geschleppt, wodurch entsprechende Reibverluste und Verschleiß auftreten. Zudem führt die Ausbildung des Schaltgetriebes mit einer Synchronisierung zu einer Erhöhung des Bauaufwandes.
Aus der 2 der EP 2 009 329 B1 ist eine allradgetriebene Arbeitsmaschine in Form einer Erntemaschine bekannt, bei der ein erster Hydromotor unter Zwischenschaltung eines mindestens zwei Gänge (Arbeitsfahrbereich, Transportfahrbereich) und somit zwei Übersetzungsstufen aufweisenden Schaltgetriebes mit einer ersten Antriebsachse und ein zweiter Hydromotor mit einer zweiten Antriebsachse der Arbeitsmaschine trieblich verbunden ist. Die beiden Hydromotoren werden von einer gemeinsamen Hydropumpe mit Druckmittel versorgt. Durch Ein- und Ausschalten des zweiten Hydromotors kann ein zu- und abschaltbarer Allradantrieb an der zweiten Antriebsachse erzielt werden, der für den Erntebetrieb bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten im Arbeitsfahrbereich zugeschaltet und für die Straßenfahrt bei höheren Fahrgeschwindigkeiten im Transportfahrbereich abgeschaltet werden kann.
Bei derartigen allradbetrieben Arbeitsmaschinen ist in der Regel der Allradantrieb an der zweiten Antriebsachse im ersten Gang des Schaltgetriebes (Arbeitsfahrbereich) an der ersten Antriebsachse zugeschaltet, um hohe Zugkräfte bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten zu erzeugen. Bei zugeschaltetem Allradantrieb werden die beiden Hydromotoren an den Antriebsachsen mit demselben Druck betrieben, wobei eine Drehmomentenverteilung zwischen den beiden Antriebsachsen durch eine Steuerung des Schluckvolumens der als Verstellmotoren ausgebildete Hydromotoren erfolgt, beispielsweise durch eine Steuerung des Schwenkwinkels von Hydromotoren in Schrägscheibenbauweise. Ein zugeschalteter Allradantrieb im zweiten Gang des Schaltgetriebes (Transportfahrtbereich) an der ersten Antriebsachse ist möglich, jedoch nur bis zum Erreichen einer Grenzfahrgeschwindigkeit, bei der die Drehzahlgrenze des die zweite Antriebsachse antreibenden zweiten Hydromotors erreicht wird. Um höhere Fahrgeschwindigkeit in dem zweiten Gang des Schaltgetriebes oberhalb der Grenzfahrgeschwindigkeit zu erzielen, ist ein Ausschalten und somit Abkoppeln des zweiten Hydromotors und somit ein Abschalten des Allradantriebs erforderlich. Hierzu wird der zweite Hydromotor auf eine Stellung mit Schluckvolumen Null verstellt. Sofern der zweite Hydromotor bei einer allradgetriebenen Arbeitsmaschine ebenfalls unter Zwischenschaltung eines Schaltgetriebes, das in der Regel nur einen ersten Gang (Arbeitsfahrbereich) und eine Neutralstellung aufweist, mit der zweiten Antriebsachse trieblich verbunden ist, ist dieses Schaltgetriebe zum Ausschalten des Allradantriebs in eine Neutralstellung zu schalten. In dem zweiten Gang des Schaltgetriebes an der ersten Antriebsachse kann nach Abschalten des Allradantriebs die maximale Fahrgeschwindigkeit erzielt werden. Aus Gründen der Herstellkosten und des Bauraums sind die Schaltgetriebe in der Regel als unsynchronisiertes Stillstandsschaltgetriebe ausgebildet, so dass ein Umschalten des Schaltgetriebes der ersten Antriebsachse zwischen den Gängen (Arbeitsfahrbereich, Transportfahrbereich) nur im Stillstand der Arbeitsmaschine sowie ein Ausschalten des Allradantriebs durch Schalten des Schaltgetriebes an der zweiten Antriebsachse in die Neutralstellung nur im Stillstand der Arbeitsmaschine möglich ist.
Aus der DE 10 2009 053 031 A1 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb einer mobilen Arbeitsmaschine mit einer einzigen angetriebenen Antriebachse bekannt, bei dem ein aus einer Hydropumpe und einem Hydromotor bestehendes hydrostatisches Getriebe ein Schaltgetriebe antreibt, bei dem mit einem einfach aufgebauten, unsynchronisierten Stillstandsschaltgetriebe während der Fahrt ein Umschalten der Gänge möglich ist. Zum Gangwechsel während der Fahrt erfolgt hierbei eine elektro-hydraulische Drehzahlsynchronisation, bei der durch eine Veränderung des Übersetzungsverhältnisses in dem hydrostatischen Getriebe der Hydromotor aktiv auf eine zum Stufensprung des Schaltgetriebes korrelierende Drehzahl angepasst wird, bei der in dem Schaltgetriebe Gleichlauf oder annähernd Gleichlauf an einem bevorzugt formschlüssigen Kuppelelement eintritt und das Stillstandsschaltgetriebe zwischen den Gängen geschaltet werden kann. Während des Schaltvorgangs an dem Schaltgetriebe ist hierbei die Zugkraft für kurze Zeit unterbrochen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Fahrantrieb einer allradgetriebenen Arbeitsmaschine der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, bei dem mit einfach aufgebauten Schaltgetrieben während der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung ein Gangwechsel an den Schaltgetrieben ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zum Wechsel der Übersetzungsstufen der Schaltgetriebe während des Fahrbetriebs ein zeitlich versetzter und nacheinander erfolgender Schaltvorgang an den Schaltgetrieben erfolgt, wobei während des Schaltvorgangs des ersten Schaltgetriebes das zweite Schaltgetriebe die Zugkraft überträgt und bei dem anschließenden Schaltvorgang des zweiten Schaltgetriebes das erste Schaltgetriebe die Zugkraft überträgt. Durch den zeitversetzten und nacheinander erfolgenden Schaltvorgang an den beiden Schaltgetrieben wird ermöglicht, dass beim Schaltvorgang eines Schaltgetriebes, wobei die Zugkraftübertragung an diesem Schaltgetriebe für kurz Zeit unterbrochen wird, die Zugkraft von dem jeweils anderen Schaltgetriebe übertragen und aufrechterhalten wird, so dass insgesamt keine Zugkraftunterbrechung bei einem Wechsel der Übersetzungsstufen an den beiden Schaltgetrieben auftritt und im Fahrbetrieb ohne Zugkraftunterbrechung ein Gangwechsel an den beiden Schaltgetrieben ermöglicht wird. Durch den nacheinander erfolgenden Schaltvorgang an den Schaltgetrieben und die Aufrechterhaltung der Zugkraft an dem jeweils nicht geschalteten Schaltgetriebe wird es ermöglicht, mit einfach aufgebauten und einen geringen Bauraumbedarf sowie einen geringen Herstellaufwand und eine geringe Verlustleistung aufweisenden Stillstandsschaltgetrieben, die mit formschlüssigen Drehmomentübertragungsmitteln, beispielsweise Schaltverzahnungen oder Klauenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen, oder mit kraftschlüssigen Drehmomentübertragungsmitteln, beispielsweise Lamellenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen, versehen sind, einen Wechsel der Übersetzungsstufen während der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung und somit einen hoher Fahrkomfort zu erzielen. Derartige Stillstandsschaltgetriebe mit Lamellenkupplungen weisen gegenüber einem Lastschaltgetriebe des Standes der Technik einen deutlich verringerten Herstellaufwand und Platzbedarf auf, da die Lamellenkupplungen lediglich darauf ausgelegt werden müssen, eine verbleibende Drehzahldifferenz bei dem Schaltvorgang und Einrücken der Übersetzungsstufe des lastfrei geschalteten Schaltgetriebes auszugleichen, jedoch keine Auslegung auf eine Übertragung der Zugkraft und eine Abfuhr der durch Zwangssynchronisation in die Lamellenkupplung eingetragenen Wärme während des Schaltvorgangs wie bei einem Lastschaltgetriebe des Standes der Technik erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung weist der Schaltvorgang des jeweiligen Schaltgetriebes zwischen den Übersetzungsstufen die folgenden Schritte auf:

• in einem ersten Schritt erfolgt eine Lastfreischaltung des Schaltgetriebes über das hydrostatische Getriebe,
• in einem anschließenden zweiten Schritt erfolgt ein Schalten des Schaltgetriebes in die Neutralstellung,
• in einem anschließenden dritten Schritt erfolgt eine elektro-hydraulische Synchronisierung der Drehzahl des Hydromotors,
• in einem anschließenden vierten Schritt erfolgt ein Schalten des Schaltgetriebes in die neue Übersetzungsstufe,
• in einem anschließenden fünften Schritt erfolgt eine Lastaufnahme an dem Schaltgetriebe.

Bei dem Schaltvorgang erfolgt in dem ersten Schritt eines Schaltvorgangs zwischen den Übersetzungsstufen des jeweiligen Schaltgetriebes eine Lastfreischaltung des Schaltgetriebes über das hydrostatische Getriebe, um in dem zweiten Schritt einen eingelegten Gang ausrücken und das Schaltgetriebe in die Neutralstellung schalten zu können.
Die Lastfreischaltung des Schaltgetriebes über das hydrostatische Getriebe erfolgt bevorzugt durch eine Entlastung des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes, das jeweils einen im offenen Kreislauf oder im geschlossenen Kreislauf an eine Hydropumpe angeschlossenen Hydromotor aufweisen kann, und somit eine Drehmomententlastung des Hydromotors. Die Lastfreischaltung des Schaltgetriebes und somit die Entlastung des Fluidkreislaufs für eine Drehmomententlastung des Hydromotors erfolgt zweckmäßigerweise durch eine Veränderung der Übersetzung des hydrostatischen Getriebes. Dies kann durch entsprechende Veränderung des Fördervolumens einer im Fördervolumen verstellbaren Hydropumpe und/oder einer Veränderung des Schluckvolumens eines im Schluckvolumen verstellbaren Hydromotors erfolgen. Ebenfalls kann die für die Lastfreischaltung des Schaltgetriebes erforderliche Entlastung des Kreislaufs und die Drehmomententlastung des Hydromotors durch eine Veränderung der Zulaufmenge des Hydromotors über ein den Hydromotor steuerndes Steuerwegeventil oder eine Aufsteuerung einer Bremsventileinrichtung in eine Öffnungsstellung erzielt werden. Alternativ oder zusätzlich könnte die Lastfreischaltung des Schaltgetriebes durch eine Veränderung der Drehzahl eines die Hydropumpe antreibenden Antriebmotors erzielt werden.
In dem dritten Schritt des jeweiligen Schaltvorgangs erfolgt eine elektro-hydraulische Synchronisierung der Drehzahl des Hydromotors, indem eine Drehzahlsynchronisierung des Hydromotors mit einer zu dem Übersetzungssprung im Schaltgetriebe korrelierenden Drehzahlanpassung des Hydromotors erfolgt. Durch die elektro-hydraulische Drehzahlsynchronisation wird der Hydromotor aktiv an die neue Drehzahl für die einzulegende Übersetzungsstufe angepasst, wobei die Drehzahleinstellung des Hydromotors gesteuert oder geregelt erfolgen kann. Gegenüber einem Antriebsstrang des Standes der Technik, bei dem der Hydromotor zum Gangwechsel auf Schwenkwinkel 0° verstellt wird und der Hydromotor durch eine Synchroneinrichtungen des Schaltgetriebes passiv auf die erforderlich Drehzahl zum Einlegen der neuen Übersetzungsstufe gebracht wird, kann bei der Erfindung durch die aktive Drehzahlanpassung des Hydromotors das Schaltgetriebe als einfach aufgebautes schaltbares und bevorzugt unsynchronisiertes Stillstandsschaltgetriebe ausgebildet werden, das ohne Synchronisierungseinrichtung, beispielsweise Synchronisierungsringe, aufgebaut ist und normalerweise nur im Stillstand in die verschiedenen Übersetzungsstufen schaltbar ist. Die gesteuerte bzw. geregelte Drehzahlsynchronisierung des Hydromotors vor dem Einlegen der neuen Übersetzungsstufe des Schaltgetriebes ermöglicht hierbei weiterhin weiche Schaltvorgänge sowohl beim Hochschalten als auch beim Herunterschalten des Schaltgetriebes ohne störenden Beschleunigungsruck oder Verzögerungsruck. Die elektro-hydraulische Drehzahlsynchronisierung des Hydromotors erfolgt hierbei bei in der Neutralstellung befindlichem Schaltgetriebe durch Veränderung der Übersetzung des hydrostatischen Getriebes, beispielsweise durch entsprechende Veränderung des Fördervolumens einer im Fördervolumen verstellbaren Hydropumpe und/oder einer Veränderung des Schluckvolumens eines im Schluckvolumen verstellbaren Hydromotors. Ebenfalls kann die elektro-hydraulische Drehzahlsynchronisierung des Hydromotors und die Anpassung der Drehzahl des Hydromotors auf die erforderliche Synchronisierdrehzahl zum Einlegen der neuen Übersetzungsstufe an dem Schaltgetriebe durch eine Veränderung der Zulaufmenge des Hydromotors über ein den Hydromotor steuerndes Steuerwegeventil erzielt werden. Alternativ oder zusätzlich könnte die Drehzahlsynchronisation des Hydromotors durch eine Veränderung der Drehzahl eines die Hydropumpe antreibenden Antriebmotors erzielt werden.
Mit der elektro-hydraulischen Drehzahlsynchronisierung des Hydromotors wird somit der Hydromotor aktiv auf eine Synchronisierdrehzahl bzw. in ein entsprechendes Drehzahlfenster gebracht, um in dem vierten Schritt die neue Übersetzungsstufe im Schaltgetriebe einrücken und einlegen zu können. Das mechanische Schaltgetriebe kann hierbei als Stufenschaltgetriebe ausgebildet sein, das mit formschlüssigen Drehmomentübertragungsmitteln, beispielsweise Schaltverzahnungen oder Klauenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen, versehen ist. Alternativ kann das Schaltgetriebe mit kraftschlüssigen Drehmomentübertragungsmitteln, beispielsweise Lamellenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen, versehen werden.
In dem abschließenden fünften Schritt erfolgt eine Lastaufnahme an dem Schaltgetriebe durch entsprechende Ansteuerung des hydrostatischen Getriebes, so dass an dem in die neue Übersetzungsstufe geschalteten Schaltgetriebe, an dem von dem ersten Schritt bis zum vierten Schritt die Zugkraft unterbrochen war, wieder die Zugkraft übertragen wird. Die Lastaufnahme nach dem durchgeführten Schaltvorgang und nach dem Einlegen der neuen Übersetzungsstufe erfolgt zweckmäßigerweise durch entsprechende Veränderung der Übersetzung des hydrostatischen Getriebes.
Mit einem derartigen Schaltvorgang kann auf einfache Weise bei einem als einfach aufgebautes Stillstandsschaltgetriebe ausgebildeten Schaltgetriebe während der Fahrt ein Wechsel der Übersetzungsstufe erzielt werden.
Mit einem derartigen Schaltvorgang, bei dem der Gangwechsel an dem jeweiligen Schaltgetriebe elektro-hydraulisch synchronisiert erfolgt und der an den beiden Schaltgetrieben nacheinander und zeitversetzt abläuft, wobei der Schaltvorgang des zweiten Schaltgetriebes erst dann begonnen und durchgeführt wird, wenn der Schaltvorgang des ersten Schaltgetriebes beendet ist, kann in Verbindung mit der elektro-hydraulischen Drehzahlsynchronisation des Hydromotors während des Schaltvorgangs mit einfach aufgebauten und einen geringen Bauraumbedarf und einen geringen Herstellaufwand aufweisenden sowie eine geringe Verlustleistung aufweisenden Stillstandsschaltgetrieben, die mit formschlüssigen Drehmomentübertragungsmitteln, beispielsweise Schaltverzahnungen oder Klauenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen, oder mit kraftschlüssigen Drehmomentübertragungsmitteln, beispielsweise Lamellenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen, versehen sind, ein Wechsel der Übersetzungsstufen während der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung und somit ein hoher Fahrkomfort erzielt werden.
Die hydrostatischen Getriebe des Fahrantriebs weisen gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung getrennte oder trennbare Fluidkreisläufe auf, wobei eine erste Hydropumpe zur Versorgung des ersten Hydromotors und eine zweite Hydropumpe zur Versorgung des zweiten Hydromotors vorgesehen ist, wobei die Fluidkreisläufe zum Wechsel der Übersetzungsstufen der Schaltgetriebe getrennt sind. Durch die Ausbildung des Fahrantriebs mit zwei getrennten bzw. trennbaren Fluidkreisläufen und somit jeweils einem Fluidkreislauf für jede Antriebsachse und die Trennung der beiden Fluidkreisläufe des hydrostatischen Getriebes zumindest für die Dauer der Schaltvorgänge an den Schaltgetrieben kann auf einfache Weise für den Wechsel der Übersetzungsstufe an dem zu schaltenden Schaltgetriebe eine Entlastung des Fluidkreislaufs für die Entlastung des Schaltgetriebes und Drehmomententlastung des Hydromotors erzielt werden, wobei gleichzeitig an dem weiteren Schaltgetriebe über den entsprechenden Fluidkreislauf die Zugkraft übertragen und aufrechterhalten werden kann.
Zweckmäßigerweise sind die beiden Fluidkreisläufe gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung zum Erzielen einer Differenzialwirkung zwischen den Antriebsachsen miteinander verbindbar und zum Erzielen einer Differenzialsperre voneinander trennbar. Durch eine Trennung der beiden Fluidkreisläufe an den beiden Antriebsachsen kann auf einfache Weise bei zugeschaltetem Allradantrieb eine Differenzialsperre erzielt werden. Durch eine Verbindung der beiden Fluidkreisläufe kann auf einfache Weise ein Lösen der Differenzialsperre und eine hydraulische Differenzialwirkung an den beiden Antriebsachsen erzielt werden.
Gemäß einer zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung ist zum Trennen und Verbinden der Fluidkreisläufe eine Ventileinrichtung vorgesehen, wodurch mit geringem Bauaufwand die Funktion einer lösbaren Differenzialsperre und die Trennung der beiden Fluidkreisläufe für den Wechsel der Übersetzungsstufe an den beiden Schaltgetrieben erzielt werden kann.
Sofern mittels der Ventileinrichtung gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Allradantrieb der zweiten Antriebsachse abschaltbar ist und die zweite Hydropumpe zur Versorgung des ersten Hydromotors verwendbar ist, kann auf einfache Weise mit der bereits vorhandenen Ventileinrichtung der Allradantrieb der zweiten Antriebsachse abgeschaltet werden und der Förderstrom der zweiten Hydropumpe zusätzlich zum Förderstrom der ersten Hydropumpe zur Versorgung des ersten Hydromotors verwendet werden, um die maximale Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine zu erzielen. Die von der zweiten Hydropumpe gelieferte Zusatzfördermenge zur Versorgung des ersten Hydromotors kann hierbei zu einer Absenkung der Drehzahl eines die Hydropumpen antreibenden Antriebsmotors, beispielsweise eines Verbrennungsmotors, bei hohen Fahrgeschwindigkeiten genutzt werden, wodurch bei der Verwendung eines Verbrennungsmotors als Antriebsmotor eine Kraftstoffverringerung im Transportfahrtbereich erzielt werden kann.
Hinsichtlich eines einfachen Bauaufwandes ergeben sich Vorteile, wenn die Ventileinrichtung als Schaltventileinrichtung ausgebildet ist. Die Schaltventileinrichtung kann hierbei als Schieberventil ausgebildet sein. Alternativ weist die Schaltventileinrichtung mehrere Logikventile auf. Die Ventileinrichtung ist hierbei bevorzugt an die zweite Hydropumpe direkt angebaut bzw. in die zweite Hydropumpe baulich integriert.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine allradgetriebene Arbeitsmaschine mit einem hydrostatischen Fahrantrieb. Mit dem erfindungsgemäßen Fahrantrieb und dem Wechsel der Übersetzungsstufen der Schaltgetriebe während der Fahrt ohne Zugkraftunterbrechung kann unter Verwendung von kostengünstigen und einen geringen Bauraumbedarf aufweisenden Stillstandsschaltgetrieben ein hoher Fahrkomfort erzielt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 einen schematischen Schaltplan einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrantriebs und
2 einen schematischen Schaltplan einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrantriebs.
In der 1 ist ein Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs 1 einer allradgetriebenen Arbeitsmaschine, beispielsweise einer landwirtschaftlichen Erntemaschine, dargestellt.
Die allradgetriebene Arbeitsmaschine umfasst eine erste Antriebsachse 2, beispielsweise eine Vorderachse, mit angetriebenen Rädern 3a, 3b, und eine zweite Antriebachse 4, beispielsweise eine Hinterachse, mit angetriebenen Rädern 5a, 5b. Die Antriebsachse 4 kann hierbei als Lenkachse mit lenkbaren Rädern 5a, 5b ausgebildet sein. Die Räder 3a, 3b bzw. 5a, 5b können als angetriebene Vorderreifen und Hinterreifen ausgebildet sein. Alternativ können die angetriebenen Räder 3a, 3b bzw. 5a, 5b als Raupenfahrwerke ausgebildet ein, deren Laufwerk dem angetriebenen Rad 3a, 3b bzw. 5a, 5b entspricht.
Der Fahrantrieb 1 umfasst für die erste Antriebsachse 2 ein hydrostatisches Getriebe 6 mit einer im Fördervolumen verstellbaren ersten Hydropumpe 7 und einem an die Hydropumpe 7 angeschlossenen ersten Hydromotor 8. Die Hydropumpe 7 steht zum Antrieb mit einem Antriebsmotor 9, beispielsweise einem Verbrennungsmotor, in Verbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hydropumpe 7 im geschlossenen Kreislauf an den Hydromotor 8 angeschlossen, wobei ein Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 6 von Druckmittelleitungen 10a, 10b gebildet ist.
Eine Triebwelle des ersten Hydromotors 8 steht mit einem ersten Schaltgetriebe 11 in Verbindung, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Stufenschaltgetriebe mit mindestens zwei Übersetzungsstufen G1, G2 und einer Neutralstellung N ausgebildet ist. Das Schaltgetriebe 11 steht mittels einer Abtriebswelle 12 unter Zwischenschaltung eines Achsdifferenzials 13 der ersten Antriebsachse 2 mit den angetriebenen Rädern 3a, 3b in trieblicher Verbindung.
Der Fahrantrieb 1 umfasst für die zweite Antriebsachse 4 ein hydrostatisches Getriebe 15 mit einer im Fördervolumen verstellbaren zweiten Hydropumpe 16 und einem an die Hydropumpe 16 angeschlossenen zweiten Hydromotor 17. Die Hydropumpe 16 steht zum Antrieb mit dem Antriebsmotor 9 in Verbindung. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Hydropumpe 16 im geschlossenen Kreislauf an den Hydromotor 17 angeschlossen, wobei ein Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 15 von Druckmittelleitungen 18a, 18b gebildet ist.
Eine Triebwelle des zweiten Hydromotors 17 steht mit einem zweiten Schaltgetriebe 19 in Verbindung, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Stufenschaltgetriebe, mit mindestens zwei Übersetzungsstufen G1, G2 und einer Neutralstellung N ausgebildet ist. Das Schaltgetriebe 19 steht mittels einer Abtriebswelle 20 unter Zwischenschaltung eines Achsdifferenzials 21 der zweiten Antriebsachse 4 mit den angetriebenen Rädern 5a, 5b in trieblicher Verbindung.
Die mechanischen, als Stufenschaltgetriebe ausgebildeten Schaltgetriebe 11, 19 sind bevorzugt als Stillstandsschaltgetriebe ausgebildet. Die Schaltgetriebe 11, 19 sind bevorzugt jeweils als unsynchronisiertes Schaltgetriebe ausgebildet, bevorzugt als Stillstandsschaltgetriebe ohne zusätzliche Synchronisierungsringe, das zwei oder mehr Getriebeübersetzungen und somit Gänge aufweist.
In der 1 ist eine weitere von dem Antriebsmotor 9 angetriebene Hydropumpe 22 dargestellt, die zur Versorgung einer nicht näher dargestellten Arbeitshydraulikanlage der Arbeitsmaschine dient oder als Steuerdruckpumpe ausgebildet sein kann.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die beiden Fluidkreisläufe der hydrostatischen Getriebe 6, 15 trennbar. Zum Trennen und Verbinden der beiden Fluidkreisläufe ist eine Ventileinrichtung 25 vorgesehen. Mittels der Ventileinrichtung 25 können die beiden Fluidkreisläufe getrennt werden, so dass die Hydropumpe 7 an den Hydromotor 8 angeschlossen ist und diesen mit Druckmittel versorgt und die Hydropumpe 16 an den Hydromotor 17 angeschlossen ist und diesen mit Druckmittel versorgt. Bei getrennten Fluidkreisläufen wird weiterhin eine Differenzialsperre zwischen den beiden Antriebsachsen 2, 4 erzielt. Mittels der Ventileinrichtung 25 kann weiterhin eine Verbindung der beiden Fluidkreisläufe erzielt werden, beispielsweise durch eine Verbindung der Druckmittelleitung 10a mit der Druckmittelleitung 18a sowie durch eine Verbindung der Druckmittelleitung 10b mit der Druckmittelleitung 18b, wodurch die Differenzialsperre gelöst werden kann und durch die Verbindung der beiden Fluidkreisläufe eine hydraulische Differenzialwirkung an den beiden Antriebsachsen 2, 4 erzielt wird. Weiterhin kann mit der Ventileinrichtung 25 eine Abschaltung des Allradantriebs an der zweiten Antriebsachse 4 erzielt werden, indem die Verbindung der Hydropumpe 16 mit den Druckmittelleitungen 18a, 18b und somit die Verbindung der Hydropumpe 16 mit dem Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 15 unterbrochen wird und die Hydropumpe 16 an die Druckmittelleitungen 10a, 10b und somit den Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 6 angeschlossen wird, so dass der Hydromotor 8 bei abgeschaltetem Allradantrieb von beiden Hydropumpen 7, 16 mit Druckmittel versorgt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Fahrantrieb 1 wird während der Fahrt ein Schalten der Schaltgetriebe 11, 19 und somit ein Gangwechsel zwischen den Übersetzungsstufen G1, G2 der Schaltgetriebe 11, 19 ohne Zugkraftunterbrechung ermöglicht.
Zur Steuerung des Gangwechsels ist eine elektronische Steuereinrichtung 30 vorgesehen, beispielsweise eine Fahrzeugsteuerung der Arbeitsmaschine, an die eingangsseitig ein Gebersignal 31 für den durchzuführenden Gangwechsel der Schaltgetriebe 11, 19 zuführbar ist. Die Steuereinrichtung 30 steht zum Schalten des Schaltgetriebes 11 bzw. des Schaltgetriebes 19 mit einem Schaltaktuator 32 bzw. 33 des jeweiligen Schaltgetriebes 11, 19 in Verbindung. Bevorzugt betätigen die Schaltaktuatoren 32, 33 formschlüssige Drehmomentübertragungsmittel, beispielsweise Schaltverzahnungen oder Klauenkupplungen an den entsprechenden Übersetzungsstufen. Alternativ können die Schaltaktuatoren 32, 33 kraftschlüssige Drehmomentübertragungsmittel, beispielsweise Lamellenkupplungen, an den entsprechenden Übersetzungsstufen betätigen. Weiterhin steht die Steuereinrichtung 30 mit einer Gangerkennung des entsprechenden Schaltgetriebes 11, 19 in Verbindung, mit der ein eingelegter Gang G1, G2 und eine Neutralstellung N des jeweiligen Schaltgetriebes 11, 19 ermittelt werden kann.
Zur Erfassung der Antriebsdrehzahl der Hydropumpen 7, 16 steht die Steuereinrichtung 30 mit einem Drehzahlsensor 34 an der Abtriebswelle des Antriebsmotors 9 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 30 steht weiterhin mit einer Drehzahlstelleinrichtung 35 des Antriebsmotors 9 zur Verstellung der Drehzahl des Antriebsmotors 9 in Verbindung. Weiterhin steht die Steuereinrichtung 30 mit der Ventileinrichtung 25 zu deren Betätigung in Verbindung. Zur Erfassung der Drehzahl an den Triebwellen der Hydromotoren 8, 17 steht die Steuereinrichtung 30 mit entsprechenden Drehzahlsensoren 36, 37 an den Hydromotoren 8, 17 in Verbindung. Weiterhin steht die Steuereinrichtung 30 mit jeweils einem Drehzahlsensor 38, 39 zur Erfassung der Drehzahl der Abtriebswellen 12 bzw. 20 der Schaltgetriebe 11, 19 in Verbindung. Die Steuereinrichtung 30 steht weiterhin mit Drucksensoren 40a, 40b in Verbindung, mit denen der Druck in den Druckmittelleitungen 10a, 10b und somit dem Fluidkreislauf des ersten hydrostatischen Getriebes 6 erfassbar ist. Weiterhin steht die Steuereinrichtung 30 mit Drucksensoren 41a, 41b in Verbindung, mit denen der Druck in den Druckmittelleitungen 18a, 18b und somit dem Fluidkreislauf des zweiten hydrostatischen Getriebes 15 erfassbar ist.
Die Hydromotoren 8, 17 können als Konstantmotoren ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Hydromotoren 8, 17 jeweils als im Schluckvolumen verstellbare Verstellmotoren ausgebildet, wobei jeweils eine das Schluckvolumen steuernde Stelleinrichtung 42, 43 der Hydromotoren 8, 17 elektrisch betätigbar ist und mit der Steuereinrichtung 30 in Verbindung steht.
Die Hydropumpen 7, 16 sind jeweils als in der Fördermenge verstellbare Verstellpumpen ausgebildet, die als elektrisch bzw. elektro-hydraulisch in der Fördermenge verstellbare Pumpen ausgebildet sind. Elektrisch ansteuerbare Verstelleinrichtungen 44, 45 der Hydropumpen 7, 16 stehen hierbei zur Ansteuerung mit der Steuereinrichtung 30 in Verbindung.
Erfindungsgemäß erfolgt zu einem Wechsel der Übersetzungsstufen der beiden Schaltgetriebe 11, 19 zwischen den Übersetzungsstufen G1, G2 bzw. G2, G1 während des Fahrbetriebs ein zeitlich versetzter und nacheinander erfolgender Schaltvorgang an den jeweiligen Schaltgetrieben 11, 19, wobei während des Schaltvorgangs des ersten Schaltgetriebes 11 das zweite Schaltgetriebe 19 die Zugkraft überträgt und bei dem anschließenden Schaltvorgang des zweiten Schaltgetriebes 19 das erste Schaltgetriebe 11 die Zugkraft überträgt. Durch den zeitversetzten und nacheinander erfolgenden Schaltvorgang der beiden Schaltgetriebe 11, 19 wird erzielt, dass stets ein Schaltgetriebe 11, 19 beim Wechsel der Übersetzungsstufe die Zugkraft überträgt, so dass ohne Zugkraftunterbrechung während der Fahrt ein Wechsel der Übersetzungsstufen G1, G2 erfolgt.
Im Folgenden wird ein Schaltvorgang zum Hochschalten von den Übersetzungsstufen G1 in die Übersetzungsstufen G2 an den Schaltgetrieben 11, 19 beschrieben. Ein Schaltvorgang zum Herunterschalten von den Übersetzungsstufen G2 in die Übersetzungsstufen G1 an den Schaltgetrieben 11, 19 erfolgend in entsprechend analoger Weise.
Bei einem Gangwechsel der Schaltgetriebe 11, 19 von der Übersetzungsstufe G1 in die Übersetzungsstufe G2 steht an der Steuereinrichtung 30 das entsprechende Gebersignal 31 an. Für einen Schaltvorgang der Schaltgetriebe 11, 19 prüft die Steuereinrichtung 30 in einem Eingangsschritt, ob der von dem Gebersignal 31 vorgegebene Schaltwunsch sinnvoll, zulässig und durchführbar ist. Der Schaltwunsch kann hierbei manuell von einer Bedienperson vorgegeben oder automatisiert ausgelöst werden, beispielsweise bei Erreichen einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit.
Nach dieser Plausibilitätsprüfung des Schaltwunsches erfolgt zuerst ein Schaltvorgang von der eingelegten Übersetzungsstufe G1 in die Übersetzungsstufe G2 an dem ersten Schaltgetriebe 11. Während dieses Schaltvorgangs an dem ersten Schaltgetriebe 11 verbleibt das zweite Schaltgetriebe 19 in der ersten Übersetzungsstufe G1, so dass an der zweiten Antriebsachse 4 die Zugkraft übertragen wird. Nach erfolgtem Gangwechsel und Einlegen der neuen Übersetzungsstufe G2 an dem Schaltgetriebe 11 erfolgt unmittelbar anschließend der entsprechende Schaltvorgang an dem Schaltgetriebe 19 in die neue Übersetzungsstufe G2, wobei das bereits in die neue Übersetzungsstufe G2 geschaltete Schaltgetriebe 11 an der Antriebsachse 2 die Zugkraft überträgt.
Um an den als Stillstandsschaltgetrieben ausgebildeten Schaltgetrieben 11, 19 einen Schaltvorgang während der Fahrt durchzuführen, erfolgt der jeweilige Schaltvorgang an dem jeweiligen Schaltgetriebe 11, 19 folgendermaßen:
In einem ersten Schritt des Schaltvorgangs an dem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 erfolgt eine Lastfreischaltung des entsprechenden Schaltgetriebes 11, 19 durch eine Entlastung des entsprechenden Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 6, 15 und somit durch eine Drehmomententlastung des Hydromotors 8 bzw. 17, um mittels des Schaltaktuators 32 bzw. 33 bei drehmomentfrei geschaltetem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 am Ende des ersten Schrittes die eingelegte Übersetzungsstufe G1 ausrücken und das entsprechende Schaltgetriebe 11 bzw. 19 in einem zweiten Schritt des Schaltvorgangs in die Neutralstellung N schalten zu können.
Die Entlastung des entsprechenden Fluidkreislaufs kann durch entsprechende Änderung der Übersetzung des entsprechenden hydrostatischen Getriebes 6, 15 erfolgen, beispielsweise durch eine entsprechende Änderung der Fördermenge der Hydropumpe 7 bzw. 16 und/oder eine Änderung des Schluckvolumens des entsprechenden Hydromotors 8 bzw. 17. Die Entlastung des entsprechenden Fluidkreislaufs kann von der Steuereinrichtung 30 mittels der Drucksensoren 40a, 40b bzw. 41a, 41b ermittelt und überwacht werden. Sobald das Schaltgetriebe 11 bzw. 19 in dem ersten Schritt drehmomentenfrei und somit lastfrei geschaltet ist, kann von der Steuereinrichtung 30 in dem zweiten Schritt der Schaltaktuator 32 bzw. 33 angesteuert werden, um die bislang eingelegte Übersetzungsstufe G1 auszurücken und das Schaltgetriebe 11 bzw. 19 in die Neutralstellung N zu schalten.
Bei in der Neutralstellung N befindlichem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 wird in einem dritten Schritt des Schaltvorgangs eine elektro-hydraulische Drehzahlsynchronisation des Hydromotors 8 bzw. 17 für die neu einzulegende Übersetzungsstufe durchgeführt. Die Drehzahlsynchronisation des entsprechenden Hydromotors 8 bzw. 17 kann hierbei durch eine Drehzahlsteuerung bzw. eine Drehzahlregelung des lastlos betriebenen Hydromotors 8 bzw. 17 durch eine entsprechende Änderung der Fördermenge der Hydropumpe 7 bzw. 15 und/oder eine Änderung des Schluckvolumens des entsprechenden Hydromotors 8 bzw. 17 erfolgen. Mittels der Drehzahlsensoren 36, 38 bzw. 37, 39 kann von der Steuereinrichtung 30 die entsprechende Drehzahlsynchronisation des entsprechenden Hydromotors 8 bzw. 17 bei in der Neutralstellung befindlichem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 gesteuert bzw. geregelt werden. Mittels der Drehzahlstelleinrichtung 35 des Antriebsmotors 9 kann von der Steuereinrichtung 30 für die Drehzahlsynchronisation des Hydromotors 8 bzw. 17 weiterhin eine Änderung der Drehzahl des Antriebsmotors 9 durchgeführt werden.
Sobald die Drehzahldifferenz zwischen der Drehzahl des Hydromotors 8 bzw. 17 und der Drehzahl der Abtriebswelle 12 bzw. 20 ein vorgegebenes Drehzahlfenster erreicht hat, bei dem an dem Drehmomentübertragungsmittel des Schaltgetriebes 11 bzw. 19 Gleichlauf oder annähernd Gleichlauf eintritt, wobei die entsprechenden Drehzahlen von der Steuereinrichtung 30 mittels der Drehzahlsensoren 36, 38 bzw. 37, 39 erfasst werden können, kann durch eine Betätigung des Schaltaktuators 32 bzw. 33 in einem vierten Schritt des Schaltvorgangs das Schaltgetriebe 11 bzw. 19 von der Neutralstellung N in die neue Übersetzungsstufe G2 geschaltet und die die neue Übersetzungsstufe G2 an dem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 eingelegt werden. Nach dem Einlegen der neuen Übersetzungsstufe an dem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 erfolgt in einem abschließenden fünften Schritt des Schaltvorgangs die Drehmomentaufnahme an dem Hydromotor 8 bzw. 17 und die Lastaufnahme an dem Schaltgetriebe 11 bzw. 19, wodurch der Schaltvorgang an dem entsprechenden Schaltgetriebe 11 bzw. 19 abgeschlossen ist.
Mit einem derartigen Schaltvorgang kann durch die elektro-hydraulische Drehzahlsynchronisation der Hydromotoren 8, 17 in der Neutralstellung N des entsprechenden Schaltgetriebes 11, 19 mit einfach aufgebauten, kostengünstigen und klein bauenden Stillstandsschaltgetrieben 11, 19 ein Schaltvorgang während der Fahrt erzielt werden. Erfindungsgemäß wird bei einem Schaltvorgang an dem Schaltgetriebe 11, wobei der Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 6 entlastet ist und der Kraftfluss an dem Schaltgetriebe 11 kurzzeitig unterbrochen ist, die Zugkraft über den Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 15 an dem noch in der alten Übersetzungsstufe befindlichen Schaltgetriebe 19 übertragen und bei dem an den Schaltvorgang des Schaltgetriebes 11 anschließenden Schaltvorgang an dem Schaltgetriebe 19, wobei der Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 15 entlastet ist und der Kraftfluss an diesem Schaltgetriebe 19 unterbrochen ist, die Zugkraft über den Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 6 an dem bereits in die neue Übersetzungsstufe geschalteten und wieder unter Last stehendem Schaltgetriebe 11 übertragen.
Mit dem zeitlich versetzen und aufeinanderfolgenden Schalten der beiden Schaltgetriebe 11, 19 kann somit in Verbindung mit den einfach aufgebauten Stillstandsschaltgetrieben weiterhin ein zugkraftunterbrechungsfreier Wechsel der Übersetzungsstufe erzielt werden.
Um während des zeitlich nacheinander erfolgenden Schaltvorgangs an den beiden Schaltgetrieben 11, 19 bei einem Wechsel der Übersetzungsstufen G1, G2 der Schaltgetriebe 11, 19 eine Entlastung des Fluidkreislauf an dem zu schaltenden Schaltgetriebe 11 bzw. 19 für die Lastfreischaltung des entsprechenden Schaltgetriebes 11 bzw. 19 zu erzielen und über den jeweils anderen Fluidkreislauf die Zugkraft an dem weiteren Schaltgetriebe 19, 11 übertragen zu können, ist durch entsprechende Ansteuerung der Ventileinrichtung 25 eine Trennung der beiden Fluidkreisläufe herzustellen, so dass die Hydropumpe 7 mit den Druckmittelleitungen 10a, 10b und die Hydropumpe 16 mit den Druckmittelleitungen 18a, 18b verbunden ist.
Bei in den Übersetzungsstufen G1 bzw. G2 geschalteten Schaltgetrieben 11, 19 während des Fahrbetriebs in der ersten Übersetzungsstufe G1 bzw. der zweiten Übersetzungsstufe G2 kann durch eine Trennung der beiden Fluidkreisläufe bzw. eine entsprechende Verbindung der beiden Fluidkreisläufe, wobei die Druckmittelleitungen 10a, 18a und die Druckmittelleitungen 10b, 18b miteinander verbunden sind, mittels der Ventileinrichtung 25 eine Differenzialsperre eingelegt bzw. gelöst werden. Weiterhin kann mit der Ventileinrichtung 25 ein Abschalten des Allradantriebs an der zweiten Antriebsachse 4 erzielt werden, in dem mittels der Ventileinrichtung 25 die Verbindung der Hydropumpe 16 mit dem Hydromotor 17 abgesperrt wird. Hierzu muss zuvor der der Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 15 entlastet werden und das Schaltgetriebe 19 in die Neutralstellung N geschaltet werden. Sofern bei abgeschaltetem Allradantrieb an der zweiten Antriebsachse 4 die Hydropumpe 16 mittels der Ventileinrichtung 25 an die Druckmittelleitungen 10a, 10b des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 6 anschließbar ist, kann durch die Zuschaltung der Hydropumpe 16 an den Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 6 und die Versorgung des Hydromotors 8 mit dem Förderstrom beider Hydropumpen 7 und 16 auf einfache Weise ein hohe Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine bei abgesenkter Drehzahl des Antriebsmotors 9 erzielt werden.
Gemäß der 1 ist die Ventileinrichtung 5 als Schaltventileinrichtung ausgebildet, beispielsweise als ein nicht näher dargestelltes Schieberventil, das mittels entsprechender elektrisch ansteuerbarer Betätigungseinrichtungen 25a, 25b betätigbar ist.
In der 2 ist ein Schaltplan eines erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs 1 einer allradgetriebenen Arbeitsmaschine, beispielsweise einer landwirtschaftlichen Erntemaschine, dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.
Gegenüber der 1 unterscheidet sich die 2 durch die Ausführung der als Schaltventileinrichtung ausgebildeten Ventileinrichtung 25, die von mehreren Logikventilen 50a, 50b gebildet ist, die jeweils als Zweianschluss-Zweistellungs-Ventile ausgebildet sind.
Das Logikventil 50a ist in einer die Druckmittelleitung 10a des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 6 mit der Druckmittelleitung 18a des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 15 verbindenden Leitung 52a angeordnet. Entsprechend ist das Logikventil 50b ist in einer die Druckmittelleitung 10b des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 6 mit der Druckmittelleitung 18b des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 15 verbindenden Leitung 52b angeordnet. Die Logikventile 50a, 50b sind jeweils mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 53a, 53b, die zur Ansteuerung mit der Steuereinrichtung 30 in Verbindung stehen, zwischen einer Sperrstellung zum Trennen der beiden Fluidkreisläufe und einer Durchflussstellung zum Verbinden der beiden Fluidkreisläufe betätigbar.
Mit den Logikventilen 50a, 50b ist somit in der Sperrstellung durch Trennen der beiden Fluidkreisläufe eine Differentialsperre erzielbar. Die Differentialsperre kann durch Betätigen der Logikventile 50a, 50b in die Durchflussstellung gelöst werden.
Für den erfindungsgemäßen, nacheinander erfolgenden Schaltvorgang an den beiden Schaltgetrieben 11, 19 ist für die Dauer des Schaltvorgangs an den beiden Schaltgetrieben 11, 19 durch eine Betätigung der Logikventile 50a, 50b in die Sperrstellung eine Trennung der beiden Fluidkreisläufe erforderlich, um bei dem Schaltvorgang an einem Schaltgetriebe 11 bzw. 19 jeweils die Zugkraftübertragung an dem weiteren Schaltgetriebe 19 bzw. 11 zu erzielen.
Die Ventileinrichtung 25 der 2 weist zwei weitere Logikventile 51a, 51b auf, die jeweils als Zweianschluss-Zweistellungs-Ventile ausgebildet sind.
Das Logikventil 51a ist in der Druckmittelleitung 18a des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 15 angeordnet. Entsprechend ist das Logikventil 51b in der Druckmittelleitung 18b des Fluidkreislaufs des hydrostatischen Getriebes 15 angeordnet. Die Logikventile 51a, 51b sind jeweils mittels einer elektrischen Betätigungseinrichtung 54a, 54b, die zur Ansteuerung mit der Steuereinrichtung 30 in Verbindung stehen, zwischen einer Sperrstellung zum Absperren der entsprechenden Druckmittelleitung 18a, 18b und einer Durchflussstellung zum Öffnen der entsprechenden Druckmittelleitung 18a, 18b betätigbar.
Mit den zusätzlichen Logikventilen 51a, 51b der Ventileinrichtung 25 kann in der Sperrstellung ein Abschalten des Allradantriebs an der zweiten Antriebsachse 4 erzielt werden. Sofern sich bei abgeschaltetem Allradantrieb die Logikventile 50a, 50b der Ventileinrichtung 25 in der Durchflussstellung befinden, kann die zweite Hydropumpe 16 dem Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 6 zugeschaltet werden, um eine Versorgung des Hydromotors 8 durch beide Hydropumpen 7, 16 zu erzielen.
Für den erfindungsgemäßen, nacheinander erfolgenden Schaltvorgang an den beiden Schaltgetrieben 11, 19 ist für die Dauer des Schaltvorgangs an den beiden Schaltgetrieben 11, 19 durch eine Betätigung der Logikventile 51a, 51b in die Durchflussstellung ein geöffneter Fluidkreislauf des hydrostatischen Getriebes 15 sicherzustellen.
Die Logikventile 50a, 50b, 51a, 51b können wie dargestellt im nicht angesteuerten Zustand in die Durchflussstellung aufgesteuert sein und durch eine Ansteuerung durch die Steuereinrichtung 30 in die Sperrstellung betätigt werden. Alternativ können die Logikventile 50a, 50b, 51a, 51b im stromlosen Zustand in die Sperrstellung betätigt sein und durch eine Ansteuerung mittels der Steuereinrichtung 30 in die Durchflussstellung betätigt werden.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es versteht sich, dass die Schaltgetriebe 11, 19 neben den Übersetzungsstufen G1, G2 weitere Übersetzungsstufen aufweisen können, die in der erfindungsgemäßen Weise ohne Zugkraftunterbrechung während des Fahrbetriebs gewechselt werden können.
Die Fluidkreisläufe der hydrostatischen Getriebe 6, 15 können als geschlossener Kreislauf oder als offener Kreislauf ausgebildet sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1231413 A2 [0004]
EP 2009329 B1 [0005]
DE 102009053031 A1 [0007]

Claims

Hydrostatischer Fahrantrieb für eine allradgetriebene Arbeitsmaschine mit zumindest einer ersten Antriebsachse und einer zweiten Antriebsachse, wobei der Fahrantrieb zum Antrieb der ersten Antriebsachse einen ersten Hydromotor eines hydrostatischen Getriebes umfasst, wobei eine Triebwelle des ersten Hydromotors mit einem ersten zwischen mindestens zwei Übersetzungsstufen und einer Neutralstellung schaltbaren mechanischen Schaltgetriebe verbunden ist, und wobei der Fahrantrieb zum Antrieb der zweiten Antriebsachse einen zweiten Hydromotor eines hydrostatischen Getriebes umfasst, wobei eine Triebwelle des zweiten Hydromotors mit einem zweiten zwischen mindestens zwei Übersetzungsstufen und einer Neutralstellung schaltbaren mechanischen Schaltgetriebe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Wechsel der Übersetzungsstufen (G1; G2) der Schaltgetriebe (11, 19) während des Fahrbetriebs ein zeitlich versetzter und nacheinander erfolgender Schaltvorgang an den Schaltgetrieben (11, 19) erfolgt, wobei während des Schaltvorgangs des ersten Schaltgetriebes (11) das zweite Schaltgetriebe (19) die Zugkraft überträgt und bei dem anschließenden Schaltvorgang des zweiten Schaltgetriebes (19) das erste Schaltgetriebe (11) die Zugkraft überträgt.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltvorgang des jeweiligen Schaltgetriebes (11; 19) zwischen den Übersetzungsstufen (G1; G2) die folgenden Schritte aufweist: • in einem ersten Schritt erfolgt eine Lastfreischaltung des Schaltgetriebes (11; 19) über das hydrostatische Getriebe (6; 15), • in einem anschließenden zweiten Schritt erfolgt ein Schalten des Schaltgetriebes (11; 19) in die Neutralstellung (N), • in einem anschließenden dritten Schritt erfolgt eine elektro-hydraulische Synchronisierung der Drehzahl des Hydromotors (8; 17), • in einem anschließenden vierten Schritt erfolgt ein Schalten des Schaltgetriebes (11; 19) in die neue Übersetzungsstufe (G2; G1), • in einem anschließenden fünften Schritt erfolgt eine Lastaufnahme an dem Schaltgetriebe (11; 19).
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrostatischen Getriebe (6, 15) des Fahrantriebs (1) getrennte oder trennbare Fluidkreisläufe aufweisen, wobei eine erste Hydropumpe (7) zur Versorgung des ersten Hydromotors (8) und eine zweite Hydropumpe (16) zur Versorgung des zweiten Hydromotors (17) vorgesehen ist, wobei die Fluidkreisläufe zum Wechsel der Übersetzungsstufen (G1; G2) der Schaltgetriebe (11, 19) getrennt sind.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidkreisläufe zum Erzielen einer Differenzialwirkung zwischen den Antriebsachsen (2, 4) miteinander verbindbar sind und zum Erzielen einer Differenzialsperre voneinander trennbar sind.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trennen und Verbinden der Fluidkreisläufe eine Ventileinrichtung (25) vorgesehen ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Ventileinrichtung (25) der Allradantrieb der zweiten Antriebsachse (4) abschaltbar ist und die zweite Hydropumpe (16) zur Versorgung des ersten Hydromotors (8) verwendbar ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (25) als Schaltventileinrichtung ausgebildet ist.
Allradgetriebene Arbeitsmaschine mit einem hydrostatischen Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7.