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Überlagerungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf Überlagerungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge mit hydrodynamischen
Elementen im Lenkungsantrieb.
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Heim Antrieb eines Vollkettenfahrzeugs durch ein Überlagerungelenkgetriebe
an sich bekannter Art führt der Fahrantrieb vom Antriebsmotor über- ein Fahrantriebs-Getriebe,
je ein Überlagerungs-Planetengetriebe für jede Antriebsseite und weitere Übersetzungsräder
zu den Der Lenkantrieb zu einer
Kurvenfahrt führt hierbei, vom Antriebsmotor
abzweigend, über ein Lenk-Antriebsgetriebe und Beine Drehrichtungsumkehr-Einrichtung
zu einer geteilten, sogenannten Nullwelle und von ihr ebenfalls zu den beiden Überlagerungs-Planetengetrieben
für jede Antriebsseite, wobei nun in diesen Planetengetrieben eine Überlagerung
des Fahrariträebs mit dem auf die beiden Antriebsseiten mit jeweils entgegengesetzter
Drehrichtung einwirkenden Lenkantrieb stattfindet. Bei dieser Überlägerungslenkung
ist nun der Kurvenradius nur abhängig von den Übersetzungsverhältnissen im Fahrantrieb
und Lenkantrieb. Sind das Fahrantriebs-Getriebe und das Lenk-Antriebsgetriebe als
Stufengetriebe ausgebildet, _ so ergeben sich ganz bestimmte gestufte Kurvenradien,
was als Mehrradien-Lenkung bezeich-
net wird.
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Ist eines der beiden eben genannten Getriebe, praktisch vornehmlich
das Lenk-Antriebegetriebe, als stufenloses Getriebe ausge-bildet,
wärmend das Fahrantriebs-Getriebe ein Mehrgang-Stufengetriebe ist,
so kann unter Einschaltung des Fahrantriebs innerhalb
eines
durch die Größt- und Kleinstübersetzundn.' de@r-'b@iä-Getriebe bestimmten
Radiusbereichs jeder Kurvenradius.gefahren wer-
den, was als stufenlose.
Lenkung bezeichnet wird.
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Als stufenlose Getriebe für den Lenkungsantrieb haben sich hydro-statische
Getriebe, bestehend aus hydrostatischen Pumpen und Mo-
toren, die einzeln
oder beide stufenlos steuerbar sind, hervorragend bewährt. Die
Lenkeigenschaften von Gleiskettenfahrzeugen konnten mit ihnen, besonders
bei hohen Fahrgeschwindigkeiten und
.glatten Fahrbahnen, nahezu vollkommen
gestaltet werden.
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Der hydrostatische Lenkungsantrieb ist-Jedoch ,in anderer Hinsicht
noch mit Nachteilen behaftet. Ein solcher ist der. komplizierte
und große technische Aufwand bei den hydrostatischen hinheit.pn
sowie ihre Empfindlichkeit, insbesondere gegen Ölverschmutzungen,
und damit verbunden der hohe Preis und das relativ hohe Gewicht.
Ein weiterer Nachteil ist, daß die über die geforderten Zeiten-betriebssicher
übertragbaren Leistungen heute bekannter und gei. bauten stufenlos
versteilbarer hydrostatischer Getriebe selbst bei
Zwillingsaggregaten nur
bis ca. 1000 PS gehen` Bei schweren Gleis: kettenfahrzeugen und hohen Kurvenfahrgeschwindigkeiten
bzw: Weriäedrehzahlen müssen vom Lenkungsantrieb jedoch wesentlich höhere' Lenkungsleistungen
übertragen werden.
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Aus diesen Nachteilen heraus wurden Überlagerungelenkgetriebe
vor--
geschlagen, in deren Lenkungsantrieb sich hydrodyüaniische-Eleentebefinden,
mit denen nun alle auch in Zukunft auftretenden Lenk-
leistungen
stufenlos verstellbar und betriebssicher bei kleinem Bauraum
und Gewicht übertragen werden können.
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Die hydrodynamischen Elemente selbst sind, wie betrelativ
einfach, unempfindlich und robust.
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Die bisher bekannt gewordenen hydrodynamiechea besitzen jedoch
noch einen für die Lenkeigenschaften d@ee Fahrz,4-e erheblichen
Mangel:. ._ Bei den bisher bekannt gewordenen hydrodynamaohen Lenkungeantrireben
werden durch entepreehende Füllungen.eteuerbare hydrodynamische'
Kupplungen
oder hydrodynamische Bremsen. angewendet, deren Füllventile dusch das Denkorgan
des Fahrzeugs direkt beeinflußt werden. Große Kurvenradien, die einer geringen Abtriebsdrehzahl
des Lenkungsantriebe entsprechen, werden durch eine entsprechend ge-
ringe:
Teilfüllung der hydrodynamischen Elemente und damit einen großen Schlupf zwischen
ihren Primär- und Sekundärrädern erreicht. Die Abtriebsdrehzahl eines hydrodynamischen
Lenkungsantriebs ist aufgrund der Funktionscharakteristik hydrodynamischer Elemente,
besonders im Betriebsbereich ihrer Teilfüllung, stark von der Drehmomentbslastung
abhängig, Die Drehmomentbelastung des Überlagerungslenkungsantriebs eines Vollkettenfahrzeugs
ändert sich nun, wie bekannt, je nach dem @Fanatand -und:.:S@@r Beec4aifenheit des
.Fahruntergrunds in erheblichem Maße. -Daraus ergibt sich, daß sich die Abtriebsdrehzahl
des Lenkungsantriebe und damit der Kurvenradius des Fahrzeugs trotz eines konstanten
Einschlags des lenkungabetätigungsorgans, je nach dem Fahrzustand und der Beschaffenheit
des Fahruntergrunds, dauernd ändert. Der Fahrer muü daher bei einer Kurvenfahrt
ebenso wie bei einer GGradeausfahrt die-Fahrtrichtung durch häufige kurzzeitige
Veränderungen des Einschlags des Lenkungsbetätigungsorgans korrigieren.
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Die bisher bekannt gewordenen hydrodynamischen -Lenkungsantriebe können
damit die wichtige Forderung der Zuordnung eines definierten Kurvenradius zu einem
bestimmten Ausschlag des Lenkungebetätigungsorgans, unabhängig von der Beschaffenheit
des Fahruntergrunde, nicht erfüllen. Aus diesem für die Lenkeigenschaft schwerwiegenden
Nachteil ergab sich die Aufgabe, eine Beetigung der hydrodynamischen Elemente in
einem Überlagerungslenkgetriebe zu finden, die den beschriebenen Mangel vermeidet,
ohne die bekann-. ten Vorteile einzuschränken.
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Na oh der Erfindung wird bei einem Überlagerungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge
mit hydrodynamischen Elementen im henkungeantrieb
die Steuerung
der hydrodynamischen Elemente (bei hydro-. dynamischen Kupplungen und Bremsen nur
ihre Füllung oder auch ihre Entleerung sowie bei hydrodynamischen Drehmomentwandlern
auch die Verstellung der Zeit- oder Pumpenschaufeln,) durch einen Regler vorgenommen,
dem der Soll-Wert der zu durchfahrenden Kurve nach Richtung und Grüße durch den
Einschlag des Lenkrades und der Ist-Wert des momentan gefahrenen Kurvenradius nur
durch die Drehzahl der Lenkantriebsgetriebe-Abtriebawelle oder auch die Drehzahl
der Fahrantriebe-Getriebe-Abtriebswelle eingegeben wird, so daß der Kurvenradius-Sollwert
unabhängig von der Belastung des Lenkungsantriebs schnell und ausreichend genau
erreicht und eingehaltert wird. Für die Arbeit des Reglers ist-es dabei völlig gleichgültig,
ob eine Differenz zwischen dem Soll--und dem Ist-Wert durch eine Änderung des Soll-Werts
(Lenkradeinschlag) oder eine Veränderung des Ist-Werts (Änderung des Kurvenradius
durch.' einen einseitig verschiedenen Fahrwiderstand) hervorgerufen wird. Es wird
daher durch den Regler auch bei einem einseitig verschicdenen Fahrwiderstand eine
exakte Geradeausfahrt des Fahrzeugs gewährleistet. Bei geeigneten Auslegungen des
Regelkreises und der hydrodynamischen Elemente kann mit der erfindungsgemäßen Lenkungsregelung
ein präziser und schnell ansprechender stufenlos Steuerbarer Lenkungsantrieb erreicht
werden, der auch bei den größten heute verlangten und in Zukunft.,auftretenden Lenkungsleistungen
,ch ', zuverlässig arbeitet und bei minimalemGe1*iAt.- "et.:einf, a und billig ist.
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Erfindungsgemäß wird als Regler ein elektrischer Regler verwendet,
in den der Soll-Wert des erwünschten Kurvenradius sowie dar Ist-Wert des momentan
gefahrenen Kurvenradius in Formelektrischer Signale, durch elektrische Aufnehmer
am Lenkrad, an der Lenkantriebsgetriebe-Abtriebswelle und an der Pahrantriebsgetriebe-Abtriebswelle
erhalten, eingeleitet wird. Die Regelcharakteristik des Lenkungsantriebs kann dabei
erfindungegemäß'an die Erforder-* niese des Fahrzeuge durch die Veränderung
veränderbar vorgeeehener elektrischer Bauteile des Reglers angepaßt werden,:
Nach
der Erfindung können als hydrodynamische Elemente im Lenkungsantrieb auch hydrodynamische
Drehmomentwandler mit verstellbaren Leit- oder Pumpenschaufeln verwendet werden.
Durch den Regler werden dann erfindungsgemäß sowohl die Füllungs- und Entleerungsventile
als auch die Schaufelverstellung gesteuert. Die .Anwendung hydrodynamischer Wandler
ergibt den Vorteil, daß auch bei einer großen Drehzahldifferenz zwischen dem Pumpen-
und dem Turbinenrad ein wesentlich: besserer Wirkungsgrad erreicht und ein größeres
Drehmoment zum Lenkungsantrieb als bei der Anwenduhg hydrodynamischer Kupplungen
übertragen werden kann.
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Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird für die Anwendung
einer mechanischen Regelung durch den Lenkeinschlag des Lenkrades in einem stufenlos
verstellbaren Hilfsgetriebe eine dem erwünschten Kurvenradius proportionale Bezugsdrehzahl
als Soll-Wert erzeugt und mit der dem momentan gefahrenen Kurvenradius entsprechenden
Drehzahl der Nullwelle verglichen. Durch eine vorhandejie Drehrichtungs- und Drehzahldifferenz
wird dann ein hydrodynamisches Element gefüllt oder entleert.
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Durch die Erfindung wird der dargelegte Mangel bisher bekannter hydrodynamischer
Lenkungsantriebe gänzlich vermieden, ohne ihre bekannten Vorteile einzuschränken.
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Die Erfindung ist in den Abbildungen schematisch und beispielsweise
dargestellt, und es zeigen die Abb. 1 ein Überlagerungelenkgetrebe mit hydrodynamischen
Kupplungen im Lenkantrieb und einer elektrischen Regeleinrichtung für die Füllung
und Entleerung der hydrodynamischen Elemente , die Abb2 ein überlagerungslenkgetriebe
mit hydrodynamischen Bremsen im Lenkantrieb und einer mechanischen Regeleinrichtung
für die Fülleng und Entleerung der hydrodynamischen Elemente und die ,Abb, , 3`;t,eac
igerungolegetriebg mit hydrodynamischen Drehm6mentwandlern im Lenkantriebegetriebe
und einer elektrisehen Regeleinrichtung.
| Beim Getriebe nach der Abb; 1 führt der Fahrantrieb vorm nicht |
| dargestellten Antriebsmotor aus durch die Welle 1, das tierpaar |
| das Fahrantriebe-Gangwechselgetriebe 3 und die Welle
4 z,i den bei= . |
| den Überlagerungsplanetengetrieben 5 und 58 für jede Antriebsseite. |
| Der Lenkungsantrieb führt von der Welle 1 aua über die Kegelräder
6, |
| 7 und 7' zu den Primärrädern 8 und 8'' der hydrodynamischen
Zupp- |
| lungen 8/9 und 8'/9', deren Sekundärräder 9 ,und 9' über die
soge- |
| nannte Nullwelle 10, die Zahnräder 11, 12 und '!3 bzw.
111 und 13' |
| auf die beiden Überlagerungeplanetengetriebe 5 und 5' einwirken, |
| in denen die Überlagerung des Fahrantriebs mit dem Lenkungsantrieb |
| erfolgt. Von den beiden Überlagerungsplanetengetriefien 5 und
5' |
| werden die Antriebe durch die Wellen 14 und 14# . den nicht
mehr |
| dargestellten Gleiskstten-Antriebsrädern weitergeleitet. |
| Zu einem gleich schnellen Antrieb der beiden Gleisketten, der
bei |
| gleichen Fahruntergrundverhältnissen an beiden GleiAketten
einer |
| Geradeausfahrt entspricht, sind die hydrodynamischen pplungen |
| 8/9 und 8'/9' entleerte sie übertragen somit kein Drehmoment. |
| Der Fahrantrieb erfolgt über die Elemente 1.- 2 -
3,- 4 - 5 (5') - |
| 6 (6'). Die Nullwelle dient hierbei der gegenseitig" Abstützung |
| der Drehmomente der Räder 13 und 13' und steht still |
| Zu einer Kurvenfahrt wird die entsprechende der beiden voXt,:der |
| Welle 1 aus über die Regelräder 6 und 7 bzw. ?' zueinander
gegen- |
| läufig angetriebenen hydrolynamischen Kupplungen 8/9 bi 8'/9' |
| gefüllt. Die Steuerung. der Füllventile 15 und 15' zur
YUlung |
| der hydrodynamischen Elemente 8/9 und 81/91 aus einer
unter Druck |
| stehenden Ölleitung 16 erfolgt durch einen elektrischen Regler
17 |
| Diesem wird der erwünschte Kurvenradius nach Größe und Richtung
- |
| als Soll-Wert in der Form einer elektrischen Spannung durch
da"a- |
| Lenkrad 18 eingegeben, während ihm
der momenttatsächlich ga-- |
| fahrene Kurvenradius nach Größe und Richtung als Ist Wert durch |
| einen über das Zahnräderpaar 1' 9 an die'shrstriebssngweehael |
| getriebe-Abtriebewelle ' 4 angeschlossene: elektrieahsn
31rehzah:= @` |
| el:- |
| aufnehmer 20 soWid einen an die Nullwelle
°10 aftflssenen |
| triachen DrehzahlaufhehMer 21 eingespeigt Wird.r@r @tstsäehllii
N |
| gefahrene Kurvenradiue ist hierbei durch das 'Verhäitna
äer# Dreh: |
| zahl der Nullwelle 1 0 tut Drehzahl der Welle 4_ bzwy
der olsktri- |
sehen Spannung des Drehzahlaufnehmers 20 zur elektrischen Spannung
des Drehzahlaufnehmers 21 definiert. Im Regler 1? wird daher-aus den Spannungen
der Drehzahlaufnehmer 20 und 21 eine dem tatsächlich gefahrenen Ist-Kurvenradius
entsprechende Quotienten-oder auch nur eine Differenzspannung und zur Ermittlung
der Kurvenrichtung eine entsprechende weitere Differenzspannung erzeugt und aus
diesen im Vergleich mit der durch das Lenkrad 18 vorgegebenen und dem erwünschten
Soll-Kurvenradius entsprechenden Siannung eine Steuerspannung gewonnen, die über
elektrische Schalter
des
Reglers das entsprechende Füllventil 15 oder 15'
öffnet. Die Füllung des jeweiligen hydrodynamischen Elements wird beendet, wenn
die Nullwelle 10 die dem erwünschten Kurvenradius entsprechende Drehzahl erreicht
hat. Mit dem Vorteil der Einfachheit kann
hier-
bei ein 2-Ft-Regler- angewandt
werden. . Durch die entsprechende Auslegung: der Regelglieder, insbesondere der
Wahl der Zeitkonstanten und der Dämpfung auf elektrischem Wege, kann eine für das
Lenkverhalten des Fahrzeugs optimald Charakteristik des Lenkungsantriebs erreicht
werden. Ein weiterer Vorteil eines elektrischen Reglers ist, dafl die Charakteristik
noch während der Fahrzeugerprobung durch die Justierung des Reglers , ohne die Veränderung
mechanischer Teile, den Erfordernissen einzelner Fahrzeuge angepaßt werden kann.
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Beim Getriebe nach der Abb. 2, bei dem die Regelung des Lenkungeantriebs
durch einen mechanischen Drehrichtunge- und Drehzahlvergleich erfolgt, führt der
Fahrantrieb vom nicht dargestellten Motor aus durch die Welle 1, das Fahrantriebsgangwechselgetriebe
3 und die Welle 4 zu den beiden Überlagerungsplanetengetrieben 5 und 5' für jede
Antriebsseite. Der Lenkungsantrieb-führt von der Welle 1 aus über die Zahnräder
22 bzw. 22' und 23'.zu den Planetenradträgern der beiden Planetengetriebe 24 und
24' für jede Antriebsseite. Die inneren Zentralräder dieser Planetengetriebe 24
und 24' sind mit den Rotorrädern 25 und 25' der beiden hydrodynaml.achen Bremsen
25/26 und 25'/26' verbunden, während die äußeren Zentralräder mit der Nullwelle
verbunden sind. Von dieser Nullwelle 10 aus führt der Isenkungenntrieb
über die Zahnräder 11,
12' .und 13 bzw.
111 und 13,1 weiter zu den beiden Überlageiungeplanetengetrieben 5 und 5'.
im CehäUee 27 befindeh sich die beiden #;tatorräder 26 und 26' der hydrodynamieehen
13rdjüze:b die Fellkanäle 28 und 281) die Lntleerungekanäle @q und 2,9t9 der Steuerkolben
30 sowie die beiden vorgespannten federn 3:1 und 311.
Von der Welle 1 aus
führt ein. Getriebezug 32 zu einem verstellbaren Hilfegetriebe 33in dem durch. die
EifWi)# küng des Lenkrades 18 auf dessen Verotelleinrichting der Welle 34 eine dem
Ausschlag des Lenkrades 18 und damit dem erv@t.nscb.tenuFen radüe proport.
Drehzahl nach Aichtung und dröge als Söll-We erteilt wird. Die Welle 34 treibt über
das Zäbnräderpaär 33 die üe3:n axial unbewegliche .ffe 36 an, die ihrb trehbet@e@$ung
lit Geradverzahnung 37 auf die in ihr axial versoh.iebbäre Spindel @F überträgt.
Mori der '1kIlwelle 10 aus wird über das Zahnrad 111) den Getriebezug 39 - 40 =
41 - 42 das Zahnrad 43 ängetrieb*n, . das über die drehmomentbegrerizenäe federbelastete
nutsohkupplting 44 die axial unbewiegliohe -Xuffe 45 antreibt, die über ein Steilgewinde
46 auf die Spindel 38 einwirkt.
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einem gleich schnellen :Antrieb der beiden Gleisketten befinde' sich
das Lenkrad 18 in ssinee (@eradeaüsätellung, bei der die Drehzahl der Welle 34 Null
ist. Der Steuerköibezi 30 steht bei in seiner Mittelatellung, in der die beiden
Püllkanäle 28 ` und 28' verschlossen Und die beiden küslaßkanäle 29 und 29' g=@
.öffnet und damit' die beiden hydrodynamieäüen Bremsen entleet , sind. De Nullwelle
iÖ steht still und dient nur der Abstfitz:`ün@ der Drehmomente der Xder 13 und 13'.
Die beiden Rota:tradet 25 und 25' der hydredyheinschen Bremsen rotieren, über die
beid Planetengetriebe 24 und 241, die eich gegen die Nüllvelle 10 ` abstützen, gegenläufig
angetrieben, frei. mit hoher Drehzahl, Zu einer Kurvenfahrt erhält nun die Welle
34 eine dem etwtthsähten Kurvenradiua entaprechende Drehzahl in der. erortäetlicheh
F-Drehrichtung. Sobald zwischen den beiden trieben der Spindel 3 eine Drehrichtunge--
bZwi. I@rehiidifferenz entetehte Viril die 8pinddl 38 durch di Wirkurig des Steihgewindee
46 si&l ve schoben. biege .lbtwegung wird über die gibtl 47 und 471 eut
den.
Steuerkolben 30 übertragen. Durch die Axialbewegung des Kolbens 30 wird nun, je
nach seiner Bewegungsrichtung, die Füllleiturig zu einer d%r beiden hydrodynamischen
Bremsen geöffnet und deren Abflußleitung erforderlichenfalls verzögert verschlossen.
Die hierdurch teilweise oder vollständig gefüllte hydrodynamische Bremse bremst
nun mit ihrem Rotorrad 25 bzw. 25' das innere Zentralrad des Planetengetriebes 24
«fzw. 24'- entsprechend dem Bremsmoment ab, wodurch jetzt das betreffende Planstengetriebe
24 oder 241 den Lenkungsantrieb zu einer bestimmten Kurvenfahrtrichtung übernimmt:
Erreicht die Welle 41 die durch die Welle 34 vorgegebeie Soll-Drehzahl, so wird
der Steuerkolben 30
durch die Spindel 38 wieder in seine Mittellage zurückgeführt,
wodurch die Füll-Zeitung zur in Funktion gewesenen hydrodynamischen Bremse wieder
verschlossen und die Ablaufleitung zur Entleerung der Bremse geöffnet wird. -Beim
Getriebe nach der Abb: 3 sind gegenüber dem Getriebe.nach der Abb. 1 lediglich die
hydrodynamischen Kupplungen durch füll-und entleerbare hydrodynamische Drehmomentwandler
48 und 48' mit verstellbaren Leitschaufeln ersetzt. Der elektrische Regler
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steuert hierbei neben den Füllventilen 15 und 15f auch die Verstellung
der Leitschaufeln 49 und 49'. Zu einem gl:iich_.s,qhnellen Antrieb der beiden Gleisketten
sind die beiden Füllv6nti'le 15 `und 151 vers@laseeriünd die, @Wandl®r über
in ihren Gehäusen befindliche Bohrungen 50 entleert: Zu einer Kurvenfahrt wird das
der zu fahrenden Kurvenrichtung entsprechende Füllventil 15 oder 15' geöffnet und
der betreffende Wandler gefüllt. Die Regelung des Lenkungsantriebe selbst geschieht
dann durch die entsprechende Verstellung der Zeitschaufein durch den elektrischen
Regler.