DE19539043B4

DE19539043B4 - Hydrostatisch angetriebenes Fahrzeug

Info

Publication number: DE19539043B4
Application number: DE1995139043
Authority: DE
Inventors: Fritz Eberhard Braun; Karl Lutter
Original assignee: Gebr Holder GmbH; Holder Geb GmbH
Current assignee: Max Holder GmbH
Priority date: 1995-10-20
Filing date: 1995-10-20
Publication date: 2005-08-18
Anticipated expiration: 2015-10-21
Also published as: DE19539043A1

Abstract

Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend mindestens eine angetriebene Achse (14, 16), einen Verbrennungsmotor (28) zum Antrieb einer Hydraulikpumpe (26) eines hydrostatischen Antriebskreislaufs (40) und mindestens zwei in dem Antriebskreislauf angeordnete und von diesem parallel gespeiste Radmotoren (38a, 38b), die der angetriebenen Achse (14, 16) zugeordnet sind und von denen jeder ein an dem jeweiligen Ende der Achse (14, 16) angeordnetes Rad (34a, 34b) antreibt, wobei die Radmotoren (38a, 38b) als Radnabenmotoren ausgebildet sind und an gegenüberliegenden Enden (14a, 14b) der angetriebenen Achse (14, 16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder angetriebenen Achse (14, 16) ein mechanisches Verbindungselement (112) zur mechanischen Kopplung der zwei durch jeweils einen Radmotor (38) angetriebenen Räder (34a, b; 36a, b) und eine Kupplung (118), umfassend zwei formschlüssig miteinander in Eingriff bringbare Kupplungselemente (86, 88), zugeordnet ist und daß bei geschlossener Kupplung (118) die Räder (34a, b; 36a, b) der angetriebenen Achse (14, 16) über eine feste Verbindung...

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Derartige Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik, beispielsweise der DE-A-37 44 215 bekannt.

Bei diesen Fahrzeugen handelt es sich vorwiegend um Forst-, landwirtschaftliche oder Kommunalfahrzeuge, bei denen die Notwendigkeit besteht, einerseits die Möglichkeit zur möglichst boden- und reifenschonenden Fahrweise zu haben, andererseits aber die Notwendigkeit, eine optimale Fahrleistung in schwierigem Gelände zu erhalten.

Die US 2,996,135 offenbart ein Motortahrzeug, welches mindestens ein Paar von gegenüberliegenden angetriebenen Rädern aufweist und ein Paar von Fluidmotoren vom Taumelscheibentyp, wobei die Räder über diese Fluidmotoren mittels einer Vorgelegevorrichtung angetrieben werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß die vorstehend genannten Möglichkeiten erreichbar sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art in Verbindung mit den oberbegrifflichen Merkmalen des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale gemäß Anspruch 1 gelöst.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß durch das mechanische Verbindungselement und die formschlüssig ausgebildete Kupplung eine einfache Möglichkeit geschaffen wurde, einerseits, nämlich bei geschlossener Kupplung, die Räder miteinander zu koppeln und somit bei Schlupf in einem Rad, beispielsweise durch einen schlecht haftenden Untergrund, zu vermeiden, daß das Fahrzeug trotz angetriebener Räder der Achse nicht weiter bewegbar ist, und andererseits aber die Möglichkeit zu schaffen, das Fahrzeug im Fahrbetrieb mit unterschiedlicher Drehzahl der angetriebenen Räder einer Achse möglichst boden- und reifenschonend zu bewegen.

Damit ist einerseits die übliche bekannte bodenschonende Fahrweise realisierbar, andererseits aber auch eine optimale Fahrleistung durch Kopplung zwischen den Rädern einer Achse erreichbar.

Aus Gründen eines einfachen mechanischen Aufbaus und möglichst geringer Leistungsverluste hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kupplung zwei formschlüssig miteinander in Eingriff bringbare Kupplungselemente umfaßt, so daß mit einer derartigen Kupplung und dem mechanischen Verbindungselement die Räder starr miteinander kuppelbar sind.

Hinsichtlich des Platzbedarfs besonders vorteilhaft sind als Radnabenmotoren ausgebildete Radmotoren, da diese die Möglichkeit eröffnen, die Radmotoren im wesentlichen unmittelbar nahe der Radnabe anzuordnen.

Darüber hinaus ist durch das mechanische Verbindungselement die Kupplung die Möglichkeit geschaffen, den Gleichlauf der Räder jeder angetriebenen Achse mit technisch einfachen Mitteln zu erzwingen und diesen Gleichlauf möglichst ohne Leistungsverluste im Antriebsstrang zu erhalten.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Antriebskreislauf zur Speisung der parallel geschalteten Radmotoren mengenteilerfrei oder mengenteilenden Ventilen oder ohne mengenregulierenden Bremseingriff auf seiten des jeweils weniger belasteten Radmotors ausgebildet ist, so daß jegliche Art von Mengenteilung oder Mengenregulierung, d.h. vorgegebener Aufteilung der Fördermenge der Hydraulikpumpe auf die beiden Radmotoren der Achse, die in der Regel nur mit hohen Leistungsverlusten erhältlich ist, entfallen kann. Dies ist darüber hinaus auch deshalb vorteilhaft, weil in dem Fall, in dem die Räder mit beliebigen Drehzahlunterschieden antreibbar sein sollen, ein Mengenteiler der Einstellung der Drehzahlunterschiede, beispielsweise bei Kurvenfahrt, entgegenwirkt und sich somit negativ auf das Fahrverhalten auswirken würde. Andererseits ist durch das mechanische Verbindungselement die Möglichkeit geschaffen, im Fall schlechter Bodenverhältnisse in einfacher Art und Weise die Kopplung der durch jeweils einen eigenen Radmotor angetriebenen Räder zu erreichen, wobei eine derartige mechanische Kopplung im wesentlichen völlig frei von Leistungsverlusten erfolgen kann und damit das gesamte Achsmoment erhalten bleibt.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann das mechanische Verbindungselement zur Kopplung der Räder in unterschiedlichster Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise wäre es denkbar, als mechanisches Verbindungselement eine Zahnriemenverbindung oder Kettenverbindung vorzusehen.

Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn das mechanische Verbindungselement als Verbindungswelle ausgebildet ist, da sich mit einer derartigen Verbindungswelle in einfacher Art und Weise eine Kopplung der mit eigens zugeordneten Radmotoren angetriebenen Räder erreichen läßt.

Die Verbindungswelle könnte prinzipiell so angeordnet sein, daß sie direkt die Räder miteinander koppelt. Aus Gründen einer konstruktiv besonders einfachen Lösung hat es sich jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn mit der Verbindungswelle die Radmotoren miteinander koppelbar sind, insbesondere wenn sich die Verbindungswelle zwischen den Radmotoren erstreckt und somit die Radmotoren miteinander verbindet.

Damit sind in einfacher Weise einerseits die Radmotoren direkt miteinander koppelbar und andererseits besteht die Möglichkeit, diese so günstig anzuordnen, daß sich auch die Verbindungswelle in einfachster Art und Weise führen läßt.

Vorzugsweise sind bei dieser Lösung die Radmotoren so angeordnet und ausgebildet, daß die Radmotoren zwischen der Verbindungswelle und dem jeweils angetriebenen Rad liegen. Damit sind die Radmotoren einerseits selbst in einfacher Art und Weise koppelbar und andererseits sind in diesem Fall dann auch die Radmotoren in einfacher Art und Weise im Bereich der angetriebenen Achse einbaubar.

Um eine möglichst wenig störende Verbindungswelle zwischen den Rädern vorzusehen, könnte beispielsweise die Verbindungswelle gegenüber einer Drehachse der Räder höhenversetzt angeordnet sein, um dem erfindungsgemäßen Fahrzeug eine möglichst große Bodenfreiheit zu geben. In diesem Fall müßte die Verbindungswelle auf einer dem Bodenabgewandten Seite der Drehachse der Räder angeordnet sein. Je größer der Abstand von der Drehachse der Räder, um so aufwendiger ist aber eine drehfeste Kopplung zwischen der Verbindungswelle und den Rädern oder den Radmotoren zu realisieren.

Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Lösung sieht daher vor, daß die Verbindungswelle koaxial zur Drehachse der Räder angeordnet ist.

Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn jeder Radmotor mit einer Radwelle und einer Kopplungswelle zur Kopplung der Radmotoren an die Verbindungswelle versehen ist.

Hinsichtlich der Anordnung der Kupplung wurde im Zusammenhang mit den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht. So könnte auch die der Achse zugeordnete Kupplung beliebig ausgebildet sein.

Als besonders günstig hat sich jedoch eine Lösung erwiesen, bei welcher die Kupplung zwischen einem der Radmotoren und der Verbindungswelle angeordnet ist, so daß bei dieser Lösung die Möglichkeit geschaffen ist, lediglich mit einer Kupplung zu arbeiten, welche die Verbindung zwischen einem der Radmotoren und der Verbindungswelle löst, während der andere Radmotor stets die Verbindungswelle antreibt.

Hinsichtlich der Betätigung der Kupplung wurden ebenfalls keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise denkbar, die Kupplung mechanisch zu betätigen, da dies jedoch konstruktiv hinsichtlich des Betätigungsmechanismus einen erheblichen Aufwand verlangt, ist es weit vorteilhafter, wenn die Kupplung – bei ohnehin vorliegenden hydraulischen Einrichtungen – hydraulisch betätigbar ist.

Vorzugsweise ist zum hydraulischen Betätigen der Kupplung das Fahrzeug mit einem Speisedrucksystem versehen, welches den für eine Betätigung der Kupplung erforderlichen Druck liefert.

Insbesondere ist die Kupplung dabei so ausgebildet, daß ein Schließen derselben lediglich durch Druckbeaufschlagung möglich ist, so daß die Kupplung im drucklosen Zustand ausgekuppelt ist.

Um bei den erfindungsgemäßen Radmotoren einerseits bei Langsamfahrt ein möglichst großes Drehmoment zur Verfügung zu haben, andererseits aber das Fahrzeug bei Schnellfahrt mit möglichst geringer Leistung der Hydraulikpumpe antreiben zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß jeder Radmotor zwischen einem ersten und einem zweiten, größer als das erste gewählten Schluckvolumen umschaltbar ist. Diese Lösung hat den großen Vorteil, daß der Radmotor dann bei größerem Schluckvolumen geringe Drehzahlen mit hohem Drehmoment liefert, bei geringerem Schluckvolumen allerdings ohne Vergrößerung der Fördermenge der Hydraulikpumpe mit der doppelten Drehzahl läuft.

Vorzugsweise beträgt das erste Schluckvolumen ungefähr die Hälfte des zweiten Schluckvolumens.

Das Umschalten zwischen den einzelnen Schluckvolumen bei den Radmotoren läßt sich mit allen möglichen Arten der Betätigung eines Schaltventils durchführen. Besonders einfach ist es jedoch, wenn das Umschalten zwischen dem ersten und zweiten Schluckvolumen hydraulisch durchführbar, da ohnehin ein Hydrauliksystem zur Verfügung steht.

Hinsichtlich der Ausbildung der Hydraulikpumpe wurden im Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der Ausführungsbeispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Hydraulikpumpe mengensteuerbar ist, so daß dieselben Fahrzustände, wie in der DE-A-41 11 921 beschrieben, realisierbar sind.

Im Zusammenhang mit den bisher erläuterten Ausführungsbeispielen wurde von einer angetriebenen Achse ausgegangen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch nicht auf eine angetriebene Achse beschränkt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung ergeben sich in gleicher Weise bei einem Fahrzeug mit mehreren angetriebenen Achsen.

Eine besonders vorteilhafte Konzeption, welche sich alternativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Lösung ergibt, sieht vor, daß das Fahrzeug mehrere angetriebene Achsen aufweist und daß jeder Achse ein eigener Hydraulikkreislauf mit einer eigenen Hydraulikpumpe zugeordnet ist.

Die Tatsache, daß jeder Achse ein eigener Hydraulikkreislauf mit einer eigenen Hydraulikpumpe zugeordnet ist, erlaubt es, ein bei derartigen Fahrzeugen mit einer Hydraulikpumpe erforderliches Verteilersystem für das Hydraulikmedium zwischen den beiden Achsen zu umgehen. Ein derartiges Verteilersystem wäre notwendig, um dafür zu sorgen, daß bei unterschiedlichen Achsbelastungen an den unterschiedlichen Achsen auch unterschiedliche Drehmomente aufbringbar sind. Ohne eine Verteileinrichtung oder ohne die vorstehend genannte erfindungsgemäße Lösung hätten sonst die Räder bei der geringer belasteten Achse die Tendenz, durchzudrehen, da diese ein ihrer Achsbelastung nicht angepaßtes Drehmoment erfahren würden.

Durch das Vermeiden der bei mehreren von einer einzigen Hydraulikpumpe angetriebenen Achsen üblicherweise verwendeten Verteileinrichtung für das geförderte Hydraulikmedium wird zwangsläufig auch der nachteilige, mit einer derartigen Verteileinrichtung verbundene Leistungsverlust vermieden.

Eine konstruktiv einfache und besonders zweckmäßige Lösung sieht dabei vor, daß die Hydraulikpumpen für die jeweiligen Achsen gemeinsam durch den Verbrennungsmotor angetrieben sind, so daß die Hydraulikpumpen in Summe eine Last für den Verbrennungsmotor darstellen, wobei die unterschiedlichen Drehmomente an den unterschiedlichen Achsen jeweils zu unterschiedlicher Belastung des Verbrennungsmotors führen. Durch die jeder Achse zugeordnete Hydraulikpumpe jedoch ist sichergestellt, daß unabhängig von der Belastung der jeweiligen Achse und dem an dieser auftretenden Drehmoment die den Radmotoren der jeweiligen Achse zugeführte Fördermenge jeweils der gewünschten und der Drehzahl der jeweiligen Räder angepaßten Fördermenge entspricht.

Um bei mengengeregelten Hydraulikpumpen sicherzustellen, daß diese stets allen Achsen anteilig, entsprechend der Größe der Räder, die gewünschte Fördermenge von Hydraulikmedium zukommen lassen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Hydraulikpumpen synchron miteinander mengensteuerbar sind. Dies ist im einfachsten Fall bei gleich großen Rädern dadurch möglich, daß gleiche Hydraulikpumpen und gleiche Radmotoren Verwendung finden und die Hydraulikpumpen im einfachsten Fall mechanisch oder hydraulisch synchron betätigbar sind.

Um allerdings auch unterschiedliche Größen der Räder und unterschiedliche Fahrzustände, beispielsweise einen Vorauslauf beim Lenken, bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug realisieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß für die Mengensteuerung der Hydraulikpumpen eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, welche bei jeder Achse die Drehzahl von deren Räder erfaßt und die Fördermenge der dieser Achse zugeordneten Hydraulikpumpe so steuert, daß sich eine der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Drehzahl der Räder einstellt. Durch diese Steuereinrichtung ist die Möglichkeit geschaffen, unterschiedliche Räder, gegebenenfalls unterschiedliche Pumpen und auch unterschiedliche Radmotoren vorzusehen, wobei jeweils durch die Steuereinrichtung die entsprechende Fördermenge des Hydraulikmediums zum erreichen der entsprechenden Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung gestellt wird.

Besonders vorteilhaft läßt sich eine derartige Steuereinrichtung dann einsetzen, wenn die beiden Hydraulikpumpen so steuerbar sind, daß die Raddrehzahlen synchron miteinander sind, so daß damit unterschiedliche Leckagen der Hydraulikpumpen und der Radmotoren kompensierbar sind.

Die erfindungsgemäße Realisierung eines Fahrzeugs mit mehreren angetriebenen Achsen durch Zuordnen eines Antriebskreislaufes mit einer Hydraulikpumpe zu jeder Achse kann ferner noch dadurch ergänzt werden, daß die Radmotoren durch entsprechend der eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung mechanisch koppelbar sind.

Beim Einsatz der vorstehend erläuterten Steuereinrichtung, welche die Drehzahl der Räder erfaßt, ist es besonders günstig, wenn diese so ausgebildet ist, daß sie bei einem die Bodenhaftung verlierenden Rad die Radmotoren der entsprechenden Achse automatisch miteinander mechanisch koppelt.

Die Erfindung ist Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines ersten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs;
2 ein hydraulisches Schaltschema dieses Fahrzeugs;
3 einen Längsschnitt durch einen Radmotor mit einer erfindungsgemäßen Kupplung;
4 eine schematische Darstellung eines Schnitts längs Linie 4-4 in 3;
5 ein Hydraulikschaltschema für das Umschalten eines Radmotors auf unterschiedliche Schluckvolumina und
6 ein hydraulisches Schaltschema eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs.
Ein in 1 als Ganzes mit 10 bezeichnetes Nutzfahrzeug, beispielsweise eingesetzt als Kommunal- oder landwirtschaftliches- oder Forstfahrzeug, umfaßt einen Rahmen 12, welcher mit zwei Achsen 14 und 16 versehen und mittels einer Knicklenkung 18 lenkbar ist, wobei die Knicklenkung 18 ungefähr mittig zwischen den beiden Achsen 14 und 16 angeordnet ist und den Rahmen 12 in einen Rahmenteil 12a und einen Rahmenteil 12b unterteilt.
Beispielsweise trägt der Rahmenteil 12a eine Fahrerkabine 20 und einem Bedienungsstand 24 mit den üblichen Armaturen.
Ferner trägt der Rahmenteil 12a eine Hydraulikpumpe 26 zum hydraulischen, insbesondere hydrostatischen Antrieb des Nutzfahrzeugs 10.
Der Rahmenteil 12b trägt seinerseits einen Verbrennungsmotor 28, welcher über eine Gelenkwelle 30 die Hydraulikpumpe 26 antreibt.
Jede der Achsen 14 und 16 ist mit einem Satz Räder 34 bzw. 36 versehen.
Wie in 2 dargestellt, ist bei einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugs 10 die Achse 14 angetrieben, welche im Bereich eines ersten Endes 14a mit dem Rad 34a versehen ist und am gegenüberliegenden Ende 14b mit dem Rad 34b.
Jedes der Räder 34a und b ist durch einen eigenen Radmotor 38a bzw. 38b angetrieben, wobei beide Radmotoren 38a und 38b in einem hydraulischen Antriebskreislauf 40 parallelgeschaltet angeordnet sind. Dabei ist bei jedem der Radmotoren 38a und 38b ein erster Hochdruckanschluß 42 mit einer ersten Hockdruckleitung 44 des Antriebskreislaufs 40 verbunden und ein zweiter Hochdruckanschluß 46 mit einer zweiten Hochdruckleitung 48 des Antriebskreislaufs 40. Beide Hochdruckleitungen 44 und 48 des Antriebskreislaufs 40 sind mit Hochdruckanschlüssen 52 und 54 der steuerbaren Hydraulikpumpe 26 verbunden, welche vorzugsweise als mengensteuerbare Axialkolbenpumpe ausgebildet und direkt von dem Verbrennungsmotor 28 angetrieben ist.
Wie in 3 und 4 dargestellt, ist jeder der Radmotoren 38a, 38b sowohl als Radialnabenmotor als auch als Radialkolbenmotor ausgebildet und umfaßt dabei einen um eine Drehachse 60 des Rades rotierenden Kolbenträger 62, in welchem eine Vielzahl von Kolben 64 in einer zur Drehachse 60 radialen Richtung 66 beweglich gelagert sind und dabei eine radial außenliegende Druckrolle 68 tragen, welche auf eine Kulissenbahn 70 wirken, die fest an einem als Ganzes mit 72 bezeichneten Gehäuse jedes Radmotors 38 angeordnet ist und den Kolbenträger 62 radial außenliegend umgibt. Der Kolbenträger 62 ist seinerseits relativ zur Achse 60 dadurch drehbar gelagert, daß er auf einer Radwelle 74 sitzt, welche sich zwischen einer Radnabe 76 und dem Kolbenträger 62 erstreckt und dabei zweifach am Gehäuse 72 drehbar gelagert ist. Die Radwelle 74 erstreckt sich dabei mit einem Ende 78 ungefähr in axialer Richtung über die Hälfte des Kolbenträgers 62 in diesen hinein, wobei das Ende 78 formschlüssig mit dem Kolbenträger 62 verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite der Radwelle 74 erstreckt sich eine als Ganzes mit 80 bezeichnete Kopplungswelle 80, welche mit ihrem Ende 82 sich von der gegenüberliegenden Seite der Radwelle 74 ebenfalls bis ungefähr zur Hälfte des Kolbenträgers 62 in diesen hineinerstreckt und ebenfalls formschlüssig mit dem Kolbenträger 62 verbunden ist.
Die Kopplungswelle 80 trägt an ihrem, dem Kolbenträger 62 abgewandten Ende 84 ein Formschlußelement 86, welches mit einem korrespondierenden Formschlußelement 88 eines Kupplungskörpers 90 und durch Verschiebung desselben in Richtung der Drehachse 60 in Eingriff oder außer Eingriff bringbar ist. Der Kupplungskörper 90 bildet seinerseits einen Kolben 92, welcher in einem als Zylindergehäuse ausgebildeten und diesen umschließenden Gehäuseblock 94 angeordnet ist. Der Kolben 92 hat dabei eine der Kopplungswelle 80 abgewandt liegende Stufe 96, deren in radialer Richtung verlaufende Flanschfläche 98 eine erste Kolbenfläche bildet, während eine dem Ende 84 der Kopplungswelle 80 zugewandte Stirnfläche 100 des Kolbens 92 eine zweite Kolbenfläche bildet.
Zwischen der Stufe 96 und dem Gehäusestück 94 bildet sich dabei ein erster Zylinderraum 102, in welchen über einen Druckanschluß 104 Hydraulikmedium einspeisbar ist, um den Kolben 92 in Richtung der Kopplungswelle 80 zu verschieben und somit das Formschlußelement 88 desselben mit dem Formschlußelement 86 der Kopplungswelle 80 in Eingriff zu bringen. Ferner liegt vor der Stirnfläche 100 ein zweiter Zylinderraum 106, welcher mit einem Leckölanschluß 108 des Radmotors 38 in Verbindung steht, so daß auf der Stirnfläche 100 der Druck im Leckölanschluß 108 wirksam ist.
Je nach dem, ob die durch unter Druck stehendes Hydraulikmedium im ersten Zylinderraum 102 erzeugbare Kraft größer ist als die durch den Druck im Lecköl im zweiten Zylinderraum 106 wirkende Kraft, wird der Kolben 92 entweder in seine einkuppelnde Stellung, in welcher die Formschlußelemente 86 und 88 in Eingriff sind, oder seine ausgekuppelte Stellung, dargestellt in 3, verschoben, so daß der Kolben 92 entweder mit der Kopplungswelle 80 gekoppelt oder frei gegenüber dieser drehbar ist.
Der Kupplungskörper 90 umfaßt seinerseits an seinem dem Formschlußelement 88 gegenüberliegenden Ende eine im Querschnitt als Mehrkant, beispielsweise Vierkant, ausgebildete Ausnehmung 110, in welche eine entsprechende Mehrkantwelle 112 eingreift. Die Mehrkantwelle 112 ist beispielsweise in Richtung der Drehachse 60 unverschieblich, so daß der Kupplungskörper 90 relativ zu einem in der Mehrkantausnehmung 110 liegenden Ende 114 der Mehrkantwelle 112 verschieblich ist, wobei das Ende 114 stets mit der Mehrkantausnehmung 110 in formschlüssiger und drehfester Verbindung steht.
Vorzugsweise ist die Mehrkantwelle 112 mit einem dem Ende 114 gegenüberliegenden und zeichnerisch nicht dargestellten Ende drehfest und axial unverschieblich mit der Kopplungswelle 80 des am anderen Ende der Achse 14 angeordneten Radmotors 38 verbunden.
Die Kopplungswelle 80 bildet mit dem Kupplungskörper 92 zusammen eine Kupplung 118, die wie folgt arbeitet:
Wird nun der Kupplungskörper 90 so weit verschoben, daß die Formschlußelemente 86 und 88 formschlüssig ineinander eingreifen, so ist eine feste Verbindung zwischen den an gegenüberliegenden Enden 14a, b der Achse 14 angeordneten Radmotoren 38a, 38b geschaffen, und es wird ein Gleichlauf der Räder 34a und 34b erzwungen, wobei beide Radmotoren 38a und 38b aufgrund ihrer starren Kopplung zum Antrieb beider Räder 34a und 34b beitragen.
Ist dagegen der Kupplungskörper 90 in einer Stellung, in welcher die Formschlußelemente 86 und 88 außer Eingriff stehen, so sind die Radmotoren 38a und 38b an gegenüberliegenden Enden 14a, 14b der Achse 14 unabhängig voneinander drehbar, so daß jeder Radmotor 38a, 38b mit unterschiedlicher Drehzahl laufen kann und somit, insbesondere in Kurven etc. eine boden- und/oder reifenschonende Fahrweise möglich ist, wobei die voneinander unabhängigen Drehzahlen der Radmotoren 38a, 38b dadurch möglich sind, daß die Radmotoren 38a und 38b parallel geschaltet im hydraulischen Antriebskreislauf 40 liegen.
Erfindungsgemäß wird mit dem erfindungsgemäßen Nutzfahrzeug 10 in der Regel mit entkoppelten Radmotoren 38a und 38b gefahren, während die Möglichkeit besteht, beispielsweise bei durchdrehendem Rad 34a, die Radmotoren 38a und 38b über die Mehrkantwelle 112 starr zu koppeln, so daß beide Radmotoren 38 beide Räder 34a und 34b antreiben und somit unabhängig davon, ob eines der Räder Schlupf hat oder nicht, gemeinsam zumindest über das noch Bodenhaftung aufweisende Rad bewegen.
Um hierzu das Formschlußelement 88 in Eingriff mit dem Formschlußelement 86 der Kopplungswelle 80 zu halten, ist der erste Zylinderraum 102 mit Druck eines über den Druckanschluß 104 verbindbaren Speisedrucksystems 120 beaufschlagbar, wobei das Speisedrucksystem 120 eine über den Verbrennungsmotor 28 antreibbare Speisedruckpumpe 122 sowie ein Druckregelventil 124 umfaßt, welches für einen konstanten Speisedruck im Speisedrucksystem 120 sorgt. Mittels eines Kupplungsschaltventils 126 ist eine mit dem Druckanschluß 104 verbundene Kupplungsleitung 128 entweder mit dem Speisedrucksystem 120 oder einer Leckölleitung 130 verbindbar. Ist die Kupplungsleitung 128 mit dem Speisedrucksystem 120 verbunden, so ist der Formschlußkörper 90 soweit in Richtung der Kupplungswelle 80 bewegt, daß die Formschlußelemente 86 und 88 miteinander in Eingriff gehalten werden. Ist die Kupplungsleitung 128 mit der Leckölleitung 130 verbunden, so ist die durch den Lecköldruck in dem zweiten Zylinderraum 106 ausgeübte Kraft größer als die durch den Lecköldruck im ersten Zylinderraum 102 ausgeübte Kraft, so daß der Kupplungskörper 90 in einer Stellung verbleibt, in welcher die Formschlußelemente 86 und 88 außer Eingriff sind.
Wie in 4 und 5 dargestellt, sind die Radmotoren 38 mit einem ersten Satz von Kolben 64₁ und einem zweiten Satz von Kolben 64₂ versehen, wobei Kolben es ersten Satzes 64₁ mit Kolben des zweiten Satzes 64₂ miteinander abwechseln.
Wie in 5 dargestellt, stellt im Prinzip jeder Satz von Kolben 64₁ oder 64₂ einen Teilradmotor 38₁ oder 38₂ dar, der separat gespeist werden kann.
Hierzu ist ein Umschaltventil 140 vorgesehen, welches in der in 5 gezeichneten Stellung beide Teilradmotoren 38₁ und 38₂ parallel geschaltet betreibt, so daß die beiden Teilradmotoren 38₁ und 38₂ parallel geschaltet zwischen den Hochdruckanschlüssen 42 und 46 liegen.
In der zweiten Stellung erlaubt das Umschaltventil 140 den zweiten Teilradmotor 38₂ beiderseits mit dem zweiten Hochdruckanschluß 46 zu verbinden, so daß lediglich der erste Teilradmotor 38₁ zwischen dem ersten Hochdruckanschluß 42 und dem zweiten Hochdruckanschluß 46 liegt. In diesem Zustand ist somit das Schluckvolumen des gesamten Radmotors 38 halbiert gegenüber dem in 5 gezeichneten Fall, bei welchem beide Teilradmotoren 38₁ und 38₂ parallel zwischen den Hochdruckanschlüssen 42 und 46 liegen.
Zur Steuerung des Umschaltventils 140 ist ein Steueranschluß 142 vorgesehen, welcher über eine Steuerleitung 144 mit einem Steuerventil 146 verbunden ist, das entweder die Steuerleitung 144 mit dem Speisedrucksystem 120 oder der Leckölleitung 130 verbindet.
Ist die Steuerleitung 144 mittels des Steuerventils 146 mit der Leckölleitung 130 verbunden, so ist das Umschaltventil 140 nicht beaufschlagt und die beiden Teilradmotoren 38₁ und 38₂ liegen parallel zwischen den Hochdruckanschlüssen 42 und 46. Ist die Steuerleitung 144 mittels des Steuerventils 146 mit dem Steuerdrucksystem 120 verbunden so ist das Umschaltventil 140 druckbeaufschlagt und der Teilradmotor 38₂ ist funktionslos. In diesem Zustand werden vorzugsweise sämtliche Kolben 64 des zweiten Satzes 64₂ von Kolben 64 in ihre radial innenliegende Grundstellung verfahren und haben somit keinerlei Berührung mit der Kulissenbahn 70.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in den 1 bis 5 ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in 6 vorgesehen, daß nicht nur die Achse 14, sondern auch die Achse 16 angetrieben ist, so daß auch deren Räder 36a, b für einen Vortrieb sorgen können.
Die Achse 16 ist dabei identisch aufgebaut und ausgebildet wie die Achse 14.
Ferner ist für die Achse 16 ein eigener Antriebskreislauf 240 vorgesehen, mit einer eigenen Hydraulikpumpe 226, die in gleicher Weise wie die Hydraulikpumpe 26 von dem Verbrennungsmotor 28 angetrieben ist. Vorzugsweise erfolgt der Antrieb der Hydraulikpumpen 26 und 226 über dieselbe Gelenkwelle 30, wobei die beiden Hydraulikpumpen 26 und 226 vorzugsweise auf dem ersten Rahmenteil 12a sitzen.
In allen übrigen Details ist die Achse 16 identisch ausgebildet und aufgebaut wie die Achse 14, so daß die selben Teile mit den selben Bezugszeichen versehen sind und hinsichtlich deren ausführlicher Erläuterung auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen wird.
Ferner erfolgt auch die Ansteuerung der Kupplung 118 und der Radmotoren 38 in identischer Weise, wie beim ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispielen ist die Mengenregelung beider Hydraulikpumpen 26 und 226 miteinander synchronisiert. Dies erfolgt im einfachsten Fall, wie in 6 schematisch dargestellt, dadurch, daß bei identischen Größen der Räder 34 und 36 identische Radmotoren 38 und identische Hydraulikpumpen 26 und 226 Verwendung finden, so daß diese identisch angesteuert werden können, beispielsweise im einfachsten Fall dadurch, daß deren Steuerhebel starr oder hydraulisch miteinander gekoppelt sind.
Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Lösung, bei welcher insgesamt eine Steuerung 230 vorgesehen ist und jedem der Räder ein Drehzahlsensor 234a, 234b, 236a, 236b zugeordnet ist, wobei alle Drehzahlsensoren 234a, b, 236a, b mit der Steuerung 230 verbunden sind, so daß die Steuerung 230 in der Lage ist, die Drehzahl jedes der Räder 34a, b, 36a, b zu erkennen und für jedes Radpaar 34a, b oder 36a, b der jeweiligen Achse 14 bzw. 16 die mittlere Drehzahl durch entsprechende Ansteuerung der jeweiligen Hydraulikpumpe 26 bzw. 226 vorzugeben, wobei die Ansteuerung der Hydraulikpumpe 26 bzw. 226 durch unabhängige Stellelemente, die jeweils von der Steuerung 230 gesteuert sind, erfolgen kann.
Mit einer derartigen Steuerung 230 lassen sich dann alle Fahrzustände exakt steuern, beispielsweise so, daß bei Kurvenfahrten die jeweils vordere Achsen 14, 16 gegenüber der anderen Achse 16, 14 Vorlauf hat, um ein spurtreues Fahrverhalten zu erreichen.
Außerdem läßt sich die Steuerung 230 so ausbilden, daß sie dann, wenn eines der Räder 34a, b, 36a, b beginnt, die Bodenhaftung zu verlieren, automatisch die Radmotoren 38a, b der jeweiligen Achse 14 bzw. 16 mechanisch durch Einrücken der Kupplung 118 miteinander koppelt.
Ferner ist es mit der Steuerung 230 möglich, die Räder 34a, b, 36a, b hinsichtlich ihrer Drehzahl synchron anzutreiben, so daß unterschiedliche Leckverluste in den Antriebskreisläufen 40, 240 zwangsläufig kompensiert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß unabhängig von der Belastung der jeweiligen Achse 14, 16 eine Rückwirkung einer Druckerhöhung in jeweiligen hydraulischen Antriebskreislauf 40, 240 auf die Mengenverteilung zwischen den einzelnen Achsen 14, 16 nicht erfolgt, so daß sich der Druck im jeweiligen hydraulischen Antriebskreislauf 40, 240 je nach Belastung der jeweiligen Achse 14, 16 frei einstellen kann. Damit sind im Gegensatz zu den Fällen, in denen beide Achsen über dieselbe Pumpe angetrieben werden, Mengenteiler und mit diesen verbundene Verluste vermeidbar.
Darüber hinaus ist die Möglichkeit geschaffen, viele Achsen eines Nutzfahrzeugs 10 gleichzeitig angetrieben auszubilden, wobei für jede Achse ein in sich geschlossener hydraulischer Antriebskreislauf vorliegt und somit die einzelnen Antriebskreisläufe 40, 240 modulartig, entsprechend der Zahl der angetriebenen Achsen 14, 16, vervielfacht werden können.
Hinsichtlich der übrigen Merkmale wird vollinhaltlich auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Claims

Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, umfassend mindestens eine angetriebene Achse (14, 16), einen Verbrennungsmotor (28) zum Antrieb einer Hydraulikpumpe (26) eines hydrostatischen Antriebskreislaufs (40) und mindestens zwei in dem Antriebskreislauf angeordnete und von diesem parallel gespeiste Radmotoren (38a, 38b), die der angetriebenen Achse (14, 16) zugeordnet sind und von denen jeder ein an dem jeweiligen Ende der Achse (14, 16) angeordnetes Rad (34a, 34b) antreibt, wobei die Radmotoren (38a, 38b) als Radnabenmotoren ausgebildet sind und an gegenüberliegenden Enden (14a, 14b) der angetriebenen Achse (14, 16) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeder angetriebenen Achse (14, 16) ein mechanisches Verbindungselement (112) zur mechanischen Kopplung der zwei durch jeweils einen Radmotor (38) angetriebenen Räder (34a, b; 36a, b) und eine Kupplung (118), umfassend zwei formschlüssig miteinander in Eingriff bringbare Kupplungselemente (86, 88), zugeordnet ist und daß bei geschlossener Kupplung (118) die Räder (34a, b; 36a, b) der angetriebenen Achse (14, 16) über eine feste Verbindung miteinander gekoppelt und bei geöffneter Kupplung (118) die Räder (34a, b; 36a, b) mit beliebigen Drehzahlunterschieden antreibbar sind.
Fahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebskreislauf (40) mengenregulierungsfrei ausgebildet ist.
Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Verbindungselement als Verbindungswelle (112) ausgebildet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Verbindungswelle die Radnabenmotoren miteinander koppelbar sind.
Fahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Verbindungswelle (112) zwischen den Radnabenmotoren erstreckt.
Fahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radnabenmotoren zwischen der Verbindungswelle (112) und dem jeweils angetriebenen Rad (34a, b; 36a, b) liegen.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungswelle (112) koaxial zur Drehachse (60) der Räder (34a, b; 36a, b) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (118) zwischen einem der Radnabenmotoren und der Verbindungswelle (112) angeordnet ist.
Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (118) hydraulisch betätigbar ist.
Fahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß diese zum hydraulischen Betätigen der Kupplung (118) ein Speisedrucksystem (120) aufweist, welches eine von dem Verbrennungsmotor (28) angetriebene Speisedruckpumpe (122) umfaßt.
Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Radnabenmotor zwischen einem ersten und einem zweiten, größer als das erste gewählten Schluckvolumen umschaltbar ist.
Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (26) mengensteuerbar ist.
Fahrzeug nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug (10) mehrere angetriebene Achsen (14, 16) aufweist und daß jeder Achse (14, 16) ein eigener Hydraulikkreislauf (40, 240) mit einer eigenen Hydraulikpumpe (26, 226) zugeordnet ist.
Fahrzeug nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpen (26, 226) für die jeweiligen Achsen (14, 16) gemeinsam durch den Verbrennungsmotor (26) angetrieben sind.
Fahrzeug nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpen (26, 226) synchron miteinander mengensteuerbar sind.
Fahrzeug nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpen (26, 226) mengensteuerbar sind und daß für die Mengensteuerung der Hydraulikpumpen (26, 226) eine Steuereinrichtung (230) vorgesehen ist, welche bei jeder Achse (14, 16) die Drehzahl von deren Rädern (34a, 34b, 36a, 36b) erfaßt und die Fördermenge der dieser Achse (14, 16) zugeordneten Hydraulikpumpe (26, 226) so steuert, daß sich eine der gewünschten Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Drehzahl der Räder (34a, 34b, 36a, 36b) einstellt.