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Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einem automatisch zugeschalteten Allradantrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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In der Druckschrift
DE 103 60 959 A1 ist ein hydrostatischer Fahrantrieb gezeigt, bei dem über eine verstellbare Doppelpumpe und über zwei getrennte geschlossene hydraulische Kreise ein linksseitiger und ein rechtsseitiger Hydromotor angetrieben werden, die als Fahrmotoren dienen. Wenn der Fahrmotor der einen Seite mehr Schlupf als der der anderen Seite hat, oder wenn eine Kurve gefahren wird, kann sich ein derartiger Fahrantrieb hydraulisch verspannen. Daher ist zwischen den beiden Arbeitsleitungen der verschiedenen Seiten ein 2/2-Wegeventil vorgesehen, über das ein Ausgleich von Druckmittel ermöglicht werden kann. Somit sind ein Differenzialausgleich und eine Differenzialsperre zwischen den beiden Seiten möglich. Dieses Wegeventil muss von einer Steuerelektronik aktiv geschaltet werden, wenn die Differenzialsperre benötigt oder gewünscht wird.
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Die Druckschrift
DE 10 2010 015 498 A1 zeigt einen hydrostatischen Fahrantrieb, bei dem über eine gemeinsame verstellbare Pumpe in einem gemeinsamen geschlossenen Kreis zwei linksseitige und zwei rechtsseitige Hydromotoren angetrieben werden. Die Fahrmotoren jeder Seite sind zueinander in Reihe geschaltet. Bei einem Normalbetrieb mit Zweiradantrieb werden die beiden stromaufwärtigen Hydromotoren angetrieben, während die beiden stromabwärtigen Hydromotoren im Wesentlichen nur mitlaufen. Dazu wird aus den beiden Verbindungsleitungen zwischen den beiden Hydromotoren einer Seite stets etwas Druckmittel abgeführt, so dass der jeweilige stromaufwärtige Hydromotor möglichst wenig Leistung wandelt und möglichst wenig Drehmoment abgibt.
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Eine automatische Umschaltung vom Zweiradantrieb auf Vierradantrieb erfolgt, wenn der Schlupf eines stromaufwärtigen Hydromotors zunimmt, wenn also das entsprechende Rad „durchdreht“. Dann wird auch der stromabwärtige Hydromotor mit Druckmittel derart versorgt, dass auch dieser im Sinne eines Allradantriebs Leistung wandelt und Drehmoment abgibt.
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Nachteilig an derartigen Fahrantrieben ist, dass ein stetiger Differenzialausgleich zwischen den beiden Seiten möglich ist, da diese über einen gemeinsamen Pumpenanschluss und über einen gemeinsamen Arbeitsleitungsabschnitt stets miteinander verbunden sind.
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Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen hydrostatischen Fahrantrieb mit vier Hydromotoren und mit optionalem Vierradantrieb zu schaffen, bei dem der Grad der Differenzialsperre und damit der Grad des Differenzialausgleichs wählbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Fahrantrieb mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Der erfindungsgemäße Fahrantrieb hat eine Doppelpumpe mit einer gemeinsamen Verstelleinrichtung und zwei getrennten Arbeitsanschlüssen, von denen über eine linksseitige erste Arbeitsleitung zwei in Reihe geschaltete linksseitige Fahrmotoren und über eine rechtsseitige erste Arbeitsleitung zwei in Reihe geschaltete rechtsseitige Fahrmotoren versorgbar sind. Aus einer linksseitigen Verbindungsleitung und aus einer rechtsseitigen Verbindungsleitung der Fahrmotoren ist nach dem High-Efficiency-Traction-Prinzip (HET) über eine Stromregelventilanordnung begrenzt Druckmittel abführbar. Damit geben die beiden stromaufwärtigen Fahrmotoren stets erhebliches Antriebsdrehmoment ab, während die bedien stromabwärtigen Fahrmotoren so lange deutliche vermindertes Drehmoment abgeben, bis der Schlupf der vorgeschalteten stromaufwärtigen Fahrmotors derart ansteigt, dass die von der Stromregelventilanordnung abgeführt Druckmittelmenge nicht mehr ausreicht um den stromabwärtigen Fahrmotor zu entlasten. Dann gibt auch der stromabwärtige Fahrmotor Drehmoment ab und der Allradantrieb ist automatisch schlupfabhängig aktiviert worden. Erfindungsgemäß sind die beiden ersten Arbeitsleitungen über eine erste Drosselanordnung, im einfachsten Fall eine Drossel, miteinander verbunden. Diese ermöglicht bis zu einem gewissen Grad einen Differenzialausgleich zwischen den beiden Seiten durch Überströmen von Arbeitsdruckmittel aus der einen Arbeitsleitung der einen Seite in die Arbeitsleitung der anderen Seite. Dieser Differenzialausgleich wird z.B. benötigt beim Kurvenfahren, insbesondere beim langsamen Kurvenfahren mit engem Radius in eine erste Fahrtrichtung (z.B. vorwärts). Über eine Auswahl der Drossel(n) der Drosselanordnung ist der Grad des Differenzialausgleichs beziehungsweise anders herum betrachtet der Grad der Differenzialsperre bei Fahrt in die erste Fahrtrichtung wählbar.
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In den meisten Fällen wird der beanspruchte Fahrantrieb für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt geeignet sein. Dann sind über die Doppelpumpe ein linksseitiger geschlossener Kreis mit der ersten und mit einer zweiten linksseitigen Arbeitsleitung und ein rechtsseitiger geschlossener Kreis mit der ersten und mit einer zweiten rechtsseitigen Arbeitsleitung in beide Richtungen versorgbar. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind auch die beiden zweiten Arbeitsleitungen über eine entsprechende zweite Drosselanordnung, im einfachsten Fall eine Drossel, miteinander verbunden. So ist auch in der zweiten Fahrtrichtung (z.B. rückwärts) ein Differenzialausgleich geschaffen. Über eine Auswahl der Drossel(n) der zweiten Drosselanordnung ist der Grad des Differenzialausgleichs beziehungsweise der Grad der Differenzialsperre bei Fahrt in die zweite Fahrtrichtung wählbar.
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Die Drossel(n) der Drosselanordnung(en) können austauschbar oder einstellbar sein. Damit ist der Grad des Differenzialausgleichs beziehungsweise der Grad der Differenzialsperre einstellbar.
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Bei einer besonders bevorzugten Weiterbildung des bidirektionalen Fahrantriebs hat dieser einen Ventilblock, in dem die Stromregelventilanordnung angeordnet ist, deren Ausgang über ein erstes Rückschlagventil mit den beiden ersten Arbeitsleitungen und über ein zweites Rückschlagventil mit den beiden zweiten Arbeitsleitungen verbunden ist. Damit kann das durch die Stromregeventilanordnung aus den Verbindungsleitungen abgeführt Druckmittel in die als Niederdruckleitung wirkenden Arbeitsleitungen und damit in den geschlossenen Kreis zurückströmen. Bei einer Kurvenfahrt wird das Druckmittel in die kurvenäußere der beiden als Niederdruckleitung wirkenden Arbeitsleitungen strömen.
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Dabei wird es bevorzugt, wenn ein Ausgang des ersten Rückschlagventils an einen mittleren Eingang der ersten Drosselanordnung angeschlossen ist, und wenn ein Ausgang des zweiten Rückschlagventils an einen mittleren Eingang der zweiten Drosselanordnung angeschlossen ist. Dann benötigen die beiden Drosselanordnungen jeweils zwei Drosselrückschlagventile, wobei die Öffnungsrichtung des jeweiligen Rückschlagventils von dem mittleren Eingang der jeweiligen Drosselanordnung zur jeweiligen Arbeitsleitung gerichtet ist. Damit kann das durch die Stromregeventilanordnung aus den Verbindungsleitungen abgeführt Druckmittel über die erfindungsgemäßen Drosselanordnung der beiden als Niederdruck wirkenden Arbeitsleitungen in die kurvenäußere Arbeitsleitung strömen.
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Vorzugsweise ist in den Ventilblock eine Spülventileinheit integriert, über die die beiden als Niederdruckleitung wirkenden Arbeitsleitungen mit einem Tank verbindbar sind. Darüber kann Druckmittel aus den als Niederdruckleitung wirkenden Arbeitsleitungen zu einem Filter und gegebenenfalls über einen Kühler zum Tank abströmen und somit regeneriert werden.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung hat die Spülventileinheit ein Druckhalteventil und stromaufwärts davon ein 3/3-Wegeventil, dessen erster Wegeventileingang mit dem Ausgang des ersten Rückschlagventils verbunden ist und dessen zweiter Wegeventileingang mit dem Ausgang des zweiten Rückschlagventils verbunden ist. Dann kann der erste Wegeventileingang mit dem mittleren Eingang der ersten erfindungsgemäßen Drosselanordnung verbunden sein, während der zweite Wegeventileingang mit dem mittleren Eingang der zweiten erfindungsgemäßen Drosselanordnung verbunden ist. Wenn aus der Verbindungsleitung und über die Stromregelventilanordnung zu viel Druckmittel zur Spülventileinheit abgeführt werden soll, dann kann ein Teil des Druckmittels über die Drosselanordnung der als Niederdruck dienenden Arbeitsleitungen und insbesondere in die Arbeitsleitung mit dem niedrigeren Druck abströmen.
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Zur Begrenzung des maximalen Drucks in den Arbeitsleitungen werden diese jeweils über ein Druckbegrenzungsventil mit einer Speiseleitung verbunden.
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Vorzugsweise ist die Speiseleitung über ein jeweiliges als Nachsaugventil dienendes Rückschlagventil mit den Arbeitsleitungen verbunden.
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Um in den beiden Verbindungsleitungen einen Mindestdruck sicher zu stellen, so dass stets genügend Druckmittel für die beiden stromabwärtigen Fahrmotoren zur Verfügung steht, sollte die Speiseleitung über ein linksseitiges Rückschlagventil mit der linksseitigen Verbindungsleitung und ein rechtsseitiges Rückschlagventil mit der rechtsseitigen Verbindungsleitung verbunden sein.
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Die Stromregelventilanordnung kann ein linksseitiges und ein rechtsseitiges Stromregelventil zur getrennten Druckmittelabfuhr aus den beiden Verbindungsleitungen oder ein vorrichtungstechnisch vereinfachtes gemeinsames Stromregelventil zur gemeinsamen Druckmittelabfuhr aus den beiden Verbindungsleitungen aufweisen.
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Jedes Stromregeventil beziehungsweise das Stromregeventil ist vorzugsweise von einer Messblende und von einer Druckwaage gebildet.
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Die Doppelpumpe ist vorzugsweise eine Axialkolbenpumpe, deren Zylinderbohrungen auf einem gemeinsamen Kreis der Zylindertrommel angeordnet sind. Die Zylinderbohrungen sind in zwei Gruppen unterteilt, in dem ihre auf einer Verteilerscheibe umlaufenden Mündungen über unterschiedlich angestellte Kanäle auf zwei unterschiedlichen Kreisbahnen umlaufen. Die Verteilerscheibe hat entsprechend auf jeder der beiden Kreisbahnen eine Hochdruck- und eine Niederdruckniere.
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Im Folgenden wird anhand der Figur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung detailliert beschrieben.
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Die Figur zeigt einen Schaltplan des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Fahrantriebs. Er hat eine verstellbare und durchschwenkbare Doppelpumpe 1 zur getrennten Versorgung zweier geschlossener Kreise. Dazu hat die Doppelpumpe 1 eine Verstellvorrichtung mit einem Stellzylinder 2, dessen beiden Stelldruckräume von einem Regelventil 4 mit Stelldruckmittel befüllt oder entleert werden können. Dazu ist das Regelventil 4 über zwei gegeneinander wirkende Proportionalmagneten 6 verstellbar. Eingangsseitig ist das Regelventil 4 über eine Speiseleitung 10 mit einer Speisepumpe 12 verbunden. Die Speisepumpe 12 wird gemeinsam mit der Doppelpumpe 1 von einem (nicht gezeigten) Dieselmotor angetrieben und fördert Speisedruckmittel, das auch als Stelldruckmittel verwendet wird, aus einen Tank T in die Speiseleitung. Der aktuell eingestellte Fördervolumenstrom der Doppelpumpe 1 wird über einen Stellkolben 8 des Stellzylinders 2 und über eine mechanische Rückkopplung 14 an das Regelventil 4 gemeldet, so dass der Fördervolumenstrom proportional zu dem an einem der beiden Proportionalmagneten 6 anliegenden Strom eingestellt und gehalten wird.
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An die vier Arbeitsanschlüsse der Doppelpumpe 1 sind zwei linksseitige Arbeitsleitungen 16 und zwei rechtsseitige Arbeitsleitungen 18 angeschlossen. Über die beiden linksseitigen Arbeitsleitungen 16 werden zwei zueinander in Reihe geschaltete linksseitige Fahrmotoren 20 versorgt, während über die beiden rechtsseitigen Arbeitsleitungen 18 zwei zueinander in Reihe geschaltete rechtsseitige Fahrmotoren 22 versorgt werden. Jede Arbeitsleitung 16, 18 ist über ein Druckbegrenzungsventil 28 und über ein Rückschlagventil 30 mit der Speiseleitung 10 verbunden. Die Druckbegrenzungsventile 28 begrenzen den maximalen Hochdruck in der jeweiligen Arbeitsleitungen 16, 18. Die Öffnungsrichtung der Rückschlagventile 30 ist von der Speiseleitung 10 zur jeweiligen Arbeitsleitung 16, 18 gerichtet. Damit dienen die Rückschlagventile 30 als Einspeiseventile.
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Zwischen den beiden linksseitigen Fahrmotoren 20 ist eine linksseitige Verbindungsleitung 24 angeordnet, während entsprechend zwischen den beiden rechtsseitigen Fahrmotoren 22 eine rechtsseitige Verbindungsleitung 26 angeordnet ist. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Fahrantriebes wird aus der linksseitigen Verbindungsleitung 24 Druckmittel über ein linksseitiges Stromregelventil 32 abgeführt, während aus der rechtzeitigen Verbindungsleitung 26 Druckmittel über ein rechtseitiges Stromregelventil 34 abgeführt wird. Die beiden Stromregelventile 32, 34 sind jeweils von einer Druckwaage 40 und einer Messblende 42 gebildet. Die Ausgänge der beiden Stromregelventile 32, 34 sind miteinander verbunden und gemeinsam an ein erstes Rückschlagventil 36 und an ein zweites Rückschlagventil 38 angeschlossen. Aus Sicherheitsgründen sind parallel zu den beiden Stromregelventilen 32, 34 jeweils ein Druckbegrenzungsventil 44, 46 vorgesehen, die als Bypassventile dienen.
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Ein Ausgang des ersten Rückschlagventils 36 ist mit einem ersten Eingang eines 3/3-Wegeventils 48 einer Spülventileinheit verbunden, während entsprechend ein Ausgang des zweiten Rückschlagventils 38 mit einem zweiten Eingang des 3/3-Wegeventils 48 verbunden ist. Ein Ausgang des 3/3-Wegeventils 48 führt über ein Druckhalteventil 50 der Spülventileinheit zum Tank T.
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Die beiden Stromregelventile 32, 34, die beiden Druckbegrenzungsventile 44, 46, die beiden Rückschlagventile 36, 38 und die aus dem 3/3-Wegeventil 48 und dem Druckhalteventil 50 bestehende Spülventileinheit sind gemeinsam in einem Ventilblock 52 angeordnet, der als High-Efficiency-Traction-Ventilblock bezeichnet wird. Dieser hat einen Speisedruckanschluss PSp, der über eine (nicht gezeigte Leitung) mit der Speisepumpe 12 oder mit der Speiseleitung 10 verbunden ist. Der Speisedruckanschluss PSp ist über ein linksseitiges Rückschlagventil 54 mit der linksseitigen Verbindungsleitung 24 und über ein rechtsseitiges Druckbegrenzungsventil 56 mit der rechtsseitigen Verbindungsleitung 26 verbunden. Auch die beiden Rückschlagventile 54, 56 sind in dem Ventilblock 52 aufgenommen.
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Der Ventilblock 52 hat einen ersten Anschluss A, der mit dem Ausgang des ersten Rückschlagventils 36 und mit dem ersten Eingang des 3/3-Wegeventils 48 verbunden ist. Ein zweiter Anschluss B des Ventilblocks 52 ist entsprechend mit dem Ausgang des zweiten Rückschlagventils 38 und mit dem zweiten Eingang des 3/3-Wegeventils 48 verbunden.
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Als teilweiser Differenzialausgleich und als teilweise Differenzialsperre ist zwischen den beiden parallel zueinander verlaufenden (in der Figur oben dargestellten) Arbeitsleitungen 16, 18 eine erste Drosselanordnung 58 vorgesehen. Entsprechend ist zwischen den beiden anderen parallel zueinander verlaufenden (in der Figur unten dargestellten) Arbeitsleitungen 16, 18 eine zweite Drosselanordnung 60 vorgesehen. Die beiden prinzipiell gleichen Drosselanordnungen 58, 60 haben jeweils einen mittleren Eingang 62, 64 der mit dem jeweiligen Anschluss A, B des Ventilblocks 52 verbunden ist. Zwischen der jeweiligen linksseitigen Arbeitsleitung 16 und dem jeweiligen Eingang 62, 64 sowie zwischen der jeweiligen rechtsseitigen Arbeitsleitung 18 und dem Eingang 62, 64 ist ein jeweiliges Drosselrückschlagventil angeordnet. Dies hat jeweils eine Drossel 66 und parallel dazu ein Rückschlagventil 68, wobei alle vier Rückschlagventile vom jeweiligen Eingang 62, 64 zur jeweiligen Arbeitsleitung 16, 18 öffnen.
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Im Betrieb des erfindungsgemäßen Fahrantriebs gemäß der Figur wird angenommen, dass die beiden in der Figur oberen Arbeitsleitungen 16, 18 Hochdruck führen, so dass die beiden in der Figur oben dargestellten Fahrmotoren 20, 22 die stromaufwärtigen Fahrmotoren sind, die stets angetrieben werden. Entsprechend sind die in der Figur unten dargestellten beiden Fahrmotoren 20, 22 die stromabwärtigen Fahrmotoren, die nur im Vierradbetrieb angetrieben werden. Damit sind die beiden in der Figur unten dargestellten Arbeitsleitungen 16, 18 die Niederdruck führenden Arbeitsleitungen.
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Aus den beiden Verbindungsleitungen 24, 26 zwischen den Fahrmotoren 20, 22 wird über den Ventilblock 52 stets etwas Druckmittel über die beiden Stromregelventile 32, 34 abgeführt. Dabei kann das abgeführte Druckmittel zum Tank T strömen oder über den niederdruckseitigen zweiten Anschluss B und über die niederdruckseitige zweite Drosselanordnung 60 in die beiden niederdruckseitigen zweiten Arbeitsleitungen 16, 18 strömen. Falls zum Beispiel bei einer Kurvenfahrt ein Differenzialausgleich zwischen dem linksseitigen und dem rechtsseitigen geschlossenen Kreis benötigt wird, kann das Druckmittel von der mit relativ hohem Hochdruck beaufschlagten ersten Arbeitsleitung 16, 18 über die erste Drosselanordnung 58 zur mit relativ niedrigem Hochdruck beaufschlagten ersten Arbeitsleitung 16, 18 überströmen. Dabei strömt das Druckmittel zunächst durch eine der beiden Drosseln 66 und weiter über den mittleren Eingang 62 zum Rückschlagventil 68 der ersten Drosselanordnung 58.
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Offenbart ist ein hydrostatischer Fahrantrieb mit einer Doppelpumpe, die in zwei getrennte geschlossene hydraulische Kreise fördert, wobei jeder Kreis einer Fahrzeugseite zugeordnet ist. In jedem Kreis sind zwei Fahrmotoren in Reihe geschaltet, von denen (je nach Fahrtrichtung) ein Fahrmotor stromaufwärtig und ein Fahrmotor der stromabwärtig ist. Aus einer Verbindungsleitung zwischen den Fahrmotoren jeder Seite wird über ein gemeinsames oder ein jeweiligen Stromregeventil stets Druckmittel abgeführt. Dadurch wird der stromabwärtige Fahrmotor im Normalbetrieb derart minderversorgt, dass er im Wesentlichen nur mitdreht. Damit ist ein Zweiradantrieb gegeben. Wenn der stromaufwärtige Fahrmotor stark schlupft, reicht die Druckmittelabfuhr aus der Verbindungsleitung nicht mehr, und der stromabwärtige Fahrmotor wird derart mit Druckmittel aus der Verbindungsleitung beaufschlagt, dass er ebenfalls antreibt. Damit hat sich automatisch der Vierradantrieb zugeschaltet.
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Als begrenzter oder teilweiser Differenzialausgleich und damit als begrenzte oder teilweise Differenzialsperre sind zwischen den beiden geschlossenen Kreisen zwei Drosselanordnungen vorgesehen, über die Druckmittel von einer Seite zur anderen Seite übertreten kann. Die Drosselanordnungen haben jeweils zwei Drossel-Rückschlagventile und eine mittleren Eingang, über den Druckmittel aus den Verbindungsleitungen in die als Niederdruckleitung wirkende Arbeitsleitung zurückgeführt werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Doppelpumpe
- 2
- Stellzylinder
- 4
- Regelventil
- 6
- Proportionalmagnet
- 8
- Stellkolben
- 10
- Speiseleitung
- 12
- Speisepumpe
- 14
- Rückkopplung
- 16
- linksseitige Arbeitsleitung
- 18
- rechtsseitige Arbeitsleitung
- 20
- linksseitiger Fahrmotor
- 22
- rechtsseitiger Fahrmotor
- 24
- linksseitige Verbindungsleitung
- 26
- rechtsseitige Verbindungsleitung
- 28
- Druckbegrenzungsventil
- 30
- Rückschlagventil
- 32
- linksseitiges Stromregelventil
- 34
- rechtsseitiges Stromregelventil
- 36
- erstes Rückschlagventil
- 38
- zweites Rückschlagventil
- 40
- Druckwaage
- 42
- Messblende
- 44
- linksseitiges Druckbegrenzungsventil
- 46
- rechtsseitiges Druckbegrenzungsventil
- 48
- 3/3-Wegeventil
- 50
- Druckhalteventil
- 52
- Ventilblock
- 54
- linksseitiges Rückschlagventil
- 56
- rechtsseitiges Rückschlagventil
- 58
- erste Drosselanordnung
- 60
- zweite Drosselanordnung
- 62
- erster Eingang
- 64
- zweiter Eingang
- 66
- Drossel
- 68
- Rückschlagventil
- A
- erster Anschluss
- B
- zweiter Anschluss
- PSp
- Speisedruckanschluss
- T
- Tank
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10360959 A1 [0002]
- DE 102010015498 A1 [0003]
