DE1020533B

DE1020533B - Vorrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Antriebes von Fahrzeugen, insbesondere von Hubstaplern

Info

Publication number: DE1020533B
Application number: DEV10744A
Authority: DE
Inventors: Hans Kagel
Original assignee: Vereinigte Westdeutsche Waggonfabriken AG
Current assignee: Vereinigte Westdeutsche Waggonfabriken AG
Priority date: 1956-06-08
Filing date: 1956-06-08
Publication date: 1957-12-05

Description

Vorrichtung zur Steuerung des hydrostatischen Antriebes von Fahrzeugen, insbesondere von Hubstaplern Hubstapler sind maschinell angetriebene Fahrzeuge mit einer vorn angebrachten Vorrichtung zum Heben und Mitführen von Lasten. An ihrem hinteren Ende befindet sich ein schweres Gegengewicht zum Ausgleich des durch die Nutzlast heivorgerufenen, um die Vorderachse wirkenden Kippmomentes.
Die Vo,rderachse ist in der Regel als Triebachse ausgebildet, während die Hinterachse lenkbar ist.
Infolge dieser Anordnung ergibt sich für das unbeladene Fahrzeug ein sehr geringer Raddruck an den getriebenen Vorderrädern und im beladenen Zustand ein sehr geringer Raddruck an den gelenkten Hinterrädern. Da außerdem derartige Fahrzeuge zur Erzielung der auf engen, winkligen Fahrbahnen notwendigen Wendigkeit einen besonders großen Lenkungseinschlag haben müssen, sind' besondere Maßnahmen zur Erzielung guter Fahreigenschaften notwendig.
So ist es z. B. beim Anfahren mit leerem Fahrzeug auf weichem oder schlüpfrigem Boden zweckmäßig das Differentialgetriebe zu sperren und beim Durchfahren enger Kurven oder beim Anfahren mit stark eingeschlagener Lenkung den Antrieb des inneren Triehrades entweder auszuschalten, wie dieses z. B. hei Elektrofahrzeugen mit Zweimotorenantrieb erfolgt, oder das innere Triebrad abzubremsen, wenn der Antrieb durchl einen Motor über ein Differentialgetriebe auf die beiden Trieb räder wirkt.
Ferner ist es oft wünschenswert, das Übersetzungs verhältnis zwischen Antriebsmotor und Triebrad in besonders weiten Grenzen veränderlich zu machen, um sowohl beim Befahren großer Steigungen als auch hei schneller Fahrt in der Ebene günstige Voraussetzungen zu schaffen.
Die gleichen Probleme wie die vorstehend geschilderten treten auch b.ei anderen Nutzkraftfahrzeugen auf.
Es ist bekannt, bei derartigen Fahrzeugen zur Verwirklichung eines Einzelradantriebes und zur Erzielung eines in weiten Grenzen regelbaren Untersetzungsverhältnisses einen hydrostatischen Antrieb vorzusehen, der aus je einem hydrostatischen Motor Für den Antrieb jedes der beiden zusammengehörigen Räder eines Radsatzes, also mindestens zwei solcher Motoren, und einer diese Motoren speisenden Pumpe besteht, die von einer Brennkraftmaschine oder einem Elektromoltor angetrieben wird. Menge und Druck der Druckfiüssigkeit - und damit die Untersetzung -sowie die Richtung des Druckmittelfiusses - und damit die Fahrtrichtung - sind veränderbar.
Es ist anch bekannt, die beiden jeweils zu einem Radsatz gehörenden hydrostatischen Motoren wahlweise parallel oder in Reihe an die hydrostatische Pumpe anzuschließen. Um bei der Umschaltung von der einen auf die andere Betnebsaft den Aufbau eines unzulässig hohen Druckes in einer Leitung durch wenn auch kurzzeitige Blockierung des Pumpenabfiusses zu vermeiden, muß das betreffende Umsdialtorgan derart ausgebildet sein, daß es bei jeder Umschaltung zuerst die zu öffnenden Verbindungen in den Flüssigkeitszu und -ableitungen der Motoren herstellt, bevor es die zu schließenden Verbindungen schließt. Hierzu kann beispielsweise ein an sich bekannter Kolbenschieber mit entsprechender Überschneidung der Öffnungs- und Schließbereiche als Umschaltorgan verwendet werden.
Beim Anfahren und bei hoher Zugleistung des Fahrzeuges (z. B. bei Bergfahrt) ist die Ausnutzung des höchsten Motorendrehmomentes erforderlich.
Hierbei muß jeder der beiden Motoren mit dem vollen, von der Pumpe gelieferten Druck beaufschlagt werden. In diesem Fall werden beide Motoren parallel an die Pumpe gelegt. Da jeder Motor unabhängig von dem anderen je ein Triebrad antreibt, können die beiden Triebräder beim Durchfahren von Kurven verschiedene Drehzahl annehmen, ohne daß noch ein besondleres Ausgleichlgetriebe erfordferlich ist. Bei dieser Schaltung kann das Fahrzeug eine der maximalen Fördermenge der Pumpe entsprechende Fahrgelschwindigkeit erreichen. Zur Erzielung höherer Fahrgeschwindigkeiten werden die Motoren in Reihe geschaltet. Hierbei erhält jeder Motor die ganze Ö1-menge zugeführt, d. h. doppelt so viel wie in Parallelschaltung. Der Druck an jedem Motor ist aber nur gleich dem halben Druck der Pumpe. Das Fahrzeug kaml also doppelt so schnell fahren, entwickelt dabei aber nur die halbe Zugkraft.
Bei dieser Anordnung ist ein recht großer Verstellbereich der Untersetzung gegeben, ohne daß der Verstellbereich der hydrostatischen Pumpe selbst allzu groß sein muß; dies ist mit Rücksicht auf den Getriebewirkungsgrad günstig.
Wenn nun aber die beiden Motoren in Reihe arbleiten, so besteht die Gefahr, daß der Pumpendruck sich ungleichmäßig auf beide Motoren verteilt; dies kann durch ungleiche Verteilung der Spaltverluste in beiden Motoren und auch durch fehlenden Ausgleich bei Kurvenfahrt hervorgerufen werden.
Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch hehoben, daß zwischen den beiden Druckflüssigkeitsleitungen jedes Motors eine Nebenschlußleitung vorgesehen wird. Der Durchfluß durch die beiden Nebenschluß leitungen wird bei Reihenschaltung beider Motoren durch ein Steuernrgan gesteuert, das in Abhängigkeit von dem Unterschied der in beiden Motoren auftretenden Druclcdifferenzen arbeitet. Bei Auftreten eines solchen Unterschiedes, also bei verschieden hoher Belastung der Motoren, öffnet das Steuerorgan die Nebenschlußleitung desjenigen Motors, in dem die größere Druckdifferenz auftritt. Hierdurch strömt ein Teil der Druckflüssigkeit unter Umgehung des höher belasteten Motors unmittelbar von dessen Druckseite zur Abfluß seite. Falls diese Nebenschlußleitungen willkürlich gesperrt werden, so arbeitet die Antriebsanlage wie ein gesperrtes Differential. Dies ist zum Befahren von nachgiebigem Gelände häufig erforderlich. Wird dagegen eine der Nebenschlußleitungen willkürlich geöffnet und die andere geschlossen gehalten, so wird das Drehmoment des zu der geöffneten Nebenschlußleitung gehörenden Motors gleich Null, während der andere Motor sein volles Drehmoment entwickelt. Dies ist z. B. beim Durchfahren enger Kurven zweckmäßig.
Für die nachfolgende Beschreibung wird beispielsweise ein Zweimotorenantrieb zugrunde gelegt. Die Anwendung ist aber auch für Antriebe mit einer größeren Anzahl von Motoren möglich.
Die Zeichnung zeigt in möglichst vereinfachter Darstellung zwei Beispiefr für die konstruktive Verwiridichung des Steuerorgans.
Abb. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Steuerorgans für die Nebenschlußleitungen der heiden hydrostatischen Fahrantriebsmotoren: Abb. 2 zeigt eine andere Ausführungsform des in Abb. 1 dargestellten Steuerorgans.
Das Steuerorgan gemäß Abb. 1 besteht aus zwei in einem gemeinsamen Gehäuse 22 mit flüssigkeitsdichter Trennwand 23 auf einer gemeinsamen Kolbenstange 24 angebrachten Kolben 25 und 26. Der Kolben 25 wird auf der einen Seite durch die Leitung 27 vom Druck in der Druckleitung 6 des Motors 2 und auf der anderen Seite über die Leitung 28 vom Druck in der Rückflußleitung 8 des gleichen Motors beaufschlagt. Das Steuerorgan zwischen den Leitungen 7 und 8, das zur Umschaltung von Parallel- auf Reihenschaltung dient, ist im ganzen mit 29 bezeichnet. Der zweite Kolben 26, der dem anderen Motor 3 zugeordnet ist, wird durch die Leitungen 30 und 31 ebenfalls einerseits vom Druck vor und andererseits vom Druck hinter dem Motor 3 beaufschlagt. Die beiden Kolben 25 und 26 sind hydraulisch gegeneinandetrgeschaltet, d. h., die durch die Druckdifferenz im Motor 2 auf den Kolben 25 ausgeübte Kraft ist entgegengesetzt gerichtet der durch die Druckdifferenz im Motor 3 auf den Kolben 26 ausgeübten Kraft. Beide Kolben sind zwischen zwei einander entgegenwirkenden Federn 32 und 33 aufgehängt.
Diese halten die beiden Kolben bei Auftreten gleicher Druckdifferenzen in beiden Motoren 2 und 3 in der in Abb. t dargestellten Mittellage. Es ist dabei gleichgültig, ob die Flüssigkeit in Richtung von der Leitung zur Leitung 9 oder, umgekehrt, durch die Motoren 2 und 3 strömt.
In dem dargestellten Beispiel sind für jeden Motor 2 und 3 zwei parallel zueinander geschaltete Nebenschlußleiftingen vorgesehen. Die eine Nebenschlußleitung führt bei Rechtsverschiebung des Kolbens 25 von der Druckleitung 6 über die Leitungen 27, 34 und 28 zur Rückflußleitung 8 dieses Motors; in die Leitung 34 ist ein in dieser Richtung öffnendes Rückschlagventil 35 vorgesehen. Die andere Rückllußleituiig führt bei Linksverschiebung des Kolbens 25 von der Leitung 8 über die Leitungen 28, 36, 27 mit Rückschlagventil 37 zur Leitung 6. Das Rückschlagventil 37 öffnet in Richtung von der Leitung 8 zur Leitung 6 hin. Die gleiche Anordnung ist für den Motor 3 getroffen; die entsprechenden zusätzlichen Leitungen sind mit 38 und 40, die Rückschlagventile mit 39 und 41 bezeichnet.
Stellt sich in dem Falle, daß der Flüssigkeitsstrom von der Leitung 6 zur Leitung 9 strömt, z. B. bei Kurvenfahrt, an dem Motor 2 eine höhere Druckdifferenz als am Motor 3 ein, so verschiebt der Kolben 25 die Kolbenstange24 und damit auch den Kolben 26 entgegen der Wirkung der Feder 33 nach rechts.
Dabei wird durch den Kolben 25 die Nebenschlußleitung 27, 34 des Motors 2 aufgesteuert; das Rückschlagventil 35 steht dieser Strömung nicht entgegen.
Eine Strömung durch die gleichzeitig von dein Kolben 26 aufgesteuerte Nebenschlußleitung 30, 38, 31 des Motors 3 kann infolge des Rüclsschlagvelltils 39 nicht auftreten.
Sobald sich wieder eine gleichmäßige Druckverteilung in den beiden Motoren 2 und 3 einstellt, kehren die Kolben 25 und 26 unter der Wirkung der Feder 33 wieder in die neutrale Mittelstellung zurück.
Stellt sich bei gleicher Strömungsrichtung des Drucköls durch die Motoren 2 und 3 am Motor 3 eine größere Druckdifferenz ein, so verschiebt sich die Kolbenstange 24 mit den beiden Kolben nach links.
Das Rückschlagventil 41 erlaubt die Strömung durch die Nebenschlußleitung 30, 40, 31 des Motors 3, während die gleichzeitig aufgesteuerte Nebenschlußleitung 27, 36, 28 des Motors 2 durch das Rückschlagventil 37 verschlossen bleibt.
Bei umgelçehrter Strömungsrichtung, also etwa bei Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges, strömt das Druckmittel von der Leitung 9 zur Leitung 6. Sämtliche vorstehend geschilderten Vorgänge verlaufen sinngemäß.
Zur willkürlichen Öffnung der jeweiligen Nebenschluß leitungen ist ein als einfacher Knauf 42 dargestelltes Betätigungsglied vorgesehen.
Durch eine Feststellvorrichtung 43 kann das Steuerorgan in seiner Mittelstellung festgehalten werden. Hierbei wird ein Druckausgleich zwischen den beiden Motoren 2 und 3 auch bei Auftreten unterschiedlicher Druckdifferenzen in beiden Motoren unterbunden. Beide Motoren haben die gleiche Druckmittelmenge zu schlucken und haben daher gleiche Drehzahl. Diese Schaltung wirkt sich aus wie die Sperrung des Differentialgetriebes eines Kraftfahrzeuges üblicher Bauart.
Aus fertigungstechnischen Gründen kann es vorteilhaft sein, die beiden Kolben 25 und 26 nicht gleichachsig, sondern in einem geringen Abstand parallel zueinander anzuordnen, wie dies Abb. 2 zeigt. Die Kolbenstangen 44 und 45 der beiden Kolben 25, 26 sind durch einen zweiarmigen Hebel 46, der zwischen den beiden Zylindern bei 47 schwenkbar gelagert ist, zu gegenläufiger Bewegung miteinander gekuppelt.
Die übrigen Leitungen und sonstigen Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen. wie die entsprechenden Teile in Abb. 1, so daß sich eine weitere Erläuterung der Abb. 2 erübrigt. Die Einrichtung zur willkürlichen Betätigung der Kolben, also der Knauf 42, und die Feststellvorrichtung 43 für die beiden Kolben greifen an dem zweiarmigen Hebel 46 an.

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Vorrichtung zur Steuerung des aus mindestens zweli je ein Rad antreibenden hydrostatischen Motoren und einer gemeinsamen hydrostatischen Pumpe bestehenden Antriebes von Fahrzeugen, insbesondere von Hubstaplern, bei dem die beiden jeweils zu einem Radsatz gehörenden hydrostatischen Motoren wahlweise parallel oder in Reihe an die hydrostatische Pumpe anschließbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden D ruckflüssigkeitsleitungen (6, 8 bzw. 7, 9) jedes Motors eine Nebenschlußleitung (18, 19) vorgesehen ist, deren Durchfluß bei Reihenschaltung beider Motoren (2, 3) durch ein in Abhängigkeit von dem Unterschied der in den beiden Motoren (2, 3) auftretenden Druckdifferenzen. arbeitendes Steuerorgan (20, 21) derart gesteuert wird, daß bei Auftreten eines solchen Unterschiedes die Neb enschluß leitung (18, 19) des Motors (2, 3), in dem die größere Druckdifferenz auftritt, geöffnet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerorgan für die Nebenschlußleitung (18, 19) jedes Motors (2, 3) ein Kolbenschieber (25, 26) vorgesehen ist, der auf einer Seite vom Druck vor, auf der anderen. Seite vom Druck hinter dem zugehörigen Motor (2, 3) beaufschlagt wird, wobei beide Kolben (25, 26) mechanisch zu gelmeinsamer Bewegung miteinander verbunden, hydraulisch gegeneinandergeschaltet und gemeinsam zwischen zwei einander entgegenwirkenden Federn (32, 33) aufgehängt sind, derart, daß sie bei gleichen Druckdifferenzeu in beiden Motoren (2, 3) die Ruhelage einnehmen, in welcher beide Nebenschlußleituingen (18, 19) abgeschlossen sind, während sie bei Auftreten verschieden groß er D ruckdifferenzen sich ent- gegen der Wirkung einer der Federn (32, 33) verschieben und die Nebenschlußleitung des Motors, in dem die größere Druckdifferenz auf tritt, öffnen.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (25, 26) bei Bewegung in einer Richtung die eine von zwei parallel zueinander geschalteten, Neb enschluß -leitungen (27, 34, 28 und 28, 36, 27 bzw. 30, 40, 31 und 31, 38, 30) für den. gleichen Motor (2, 3) auf' steuert, in die je ein in entgegengesetzter Richtung wie das andere öffnendes Rückschlagventil (35, 37 bzw. 39, 41) eingebaut ist, derart, daß die bei der Kolbenbewegung zum Aufsteuern der Nebenschlußleitung des einen Motors durch den zum anderen Motor gehörenden Kolben gleichzeitig aufgesteulerte Nebenschluß leitung des anderen Motors in Richtung des Druckgefälles geschlossen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (42) zur willkürlichen Verschiebung der beiden Kolben (25, 26).
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine willkürlich zu betätigende Einrichtung (43) zur Festhaltung der beiden Kolben (25, 26) in der neutralen Mittellage, in der alle Nebenschlußleitungen abgeschlossen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben' (25, 26) in an sich bekannter Weise auf einer gemeinsamen Kolbenstange (24) befestigt sind und in einem gemeinsamen, an beiden Enden abgeschlossenen und in der Mitte zwischen den beiden Kolben (25, 26) durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand (23) geteilten Zylinder (22) arbeiten.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben (25, 26) in zwei parallel zueinander liegendem Zylindern angeordnet und durch einen zwischen den beiden Zylindern schwenkbar gelagerten zweiarmigen Hebel (46) zu gegenläufiger Bewegung gekoppelt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 904 739; deutsche Auslegeschrift D 20011 11/63 c (belkanntgemacht am 9. 5. 1956); schweizerische Patentschrift Nr. 56 955; USA.-Patentschrift Nr. 2 060 220.