DE19718743A1 - Antriebssystem für Gleiskettenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für Gleis­ kettenfahrzeuge mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei Gleiskettenfahrzeugen treibt in der Regel eine Brennkraftmaschine über eine Kegelradeingangsstufe, ein Schaltgetriebe und Summierungsgetriebe Kettenräder an, die in die Gleisketten eingreifen. Um die Gleiskettenfahrzeuge zu lenken, werden die Kettenräder der einen Fahrzeugseite mit einer unterschiedlichen Drehzahl zu den Kettenrädern der anderen Fahrzeugseite angetrieben. Dies geschieht mit einem Überlagerungslenkgetriebe, das als rein mechanisches, als hydrostatisches oder als hydrostatisch leistungsver­ zweigtes Getriebe ausgebildet sein kann.

Mechanische Lenkgetriebe mit mehreren festen Überset­ zungsstufen lassen nur konstante, fahrgeschwindigkeitsab­ hängige Drehzahldifferenzen zwischen den Kettenrädern der beiden Fahrzeugseiten zu. Die Drehzahldifferenzen entspre­ chen Kurvenradien, die das Fahrzeug fahren kann. Zwischen diesen Kurvenradien wird das Fahrzeug dadurch gelenkt, daß zwischen den benachbarten Kurvenradien und entsprechenden Übersetzungsverhältnissen hin und her geschaltet wird. Die­ se Lenkgetriebe sprechen ruckartig ohne Verzögerung an, also unmittelbar und härter, was für das Fahren im Gelände günstig, aber für die Straßenfahrt weniger geeignet ist. Ein solches Kettenfahrzeug kann somit ohne wesentlichen Übergang aus der Geradeausfahrt eine Schwenkung um 90° aus­ führen.

Hydrostatische Lenkgetriebe sind dagegen stufenlos regelbar. Es kann somit jeder Kurvenradius gefahren werden. Da aber der gesamte Bereich von der Geradeausfahrt bis zum gewünschten Lenkradius durchfahren werden muß, arbeitet die Lenkung weicher und exakter. Sie ist daher für die Fahrt auf der Straße vorzuziehen.

Aus der DE 11 74 182 C1 ist ein Überlagerungslenkge­ triebe für Gleiskettenfahrzeuge bekannt, bei dem zwischen einem mechanischen und einem hydrostatischen Lenkantrieb umgeschaltet werden kann, so daß das Lenksystem sowohl für Geländefahrt als auch für Straßenfahrt geeignet ist.

Es ist ferner aus der DE 14 80 725 C1 ein Überlage­ rungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge bekannt, bei dem ein mechanisches Getriebe als ein Zweig eines hydrostati­ schen Leistungsverzweigungsgetriebes über ein regelbares Schlupfglied zu- und abschaltbar mit der ständig mit dem hydrostatischen Lenkgetriebe in Verbindung stehenden Null­ welle verbunden ist. Aufgrund des angewendeten Leistungs­ verzweigungsprinzips muß im Gegensatz zur wechselweise um­ schaltbaren hydrostatisch mechanischen Kombinationslenkung weder der hydrostatische noch der hydrodynamisch mechani­ sche Teil des Lenkgetriebes für die maximal erforderliche Lenkleistung ausgelegt werden, da im Bereich hoher Lenklei­ stung beide Systeme nach dem Prinzip der Leistungsteilung arbeiten und jedes System den ihm zugeordneten Anteil der Leistung überträgt.

Schließlich ist aus der DE 38 33 784 A1 ein Überlage­ rungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge bekannt, bei dem als Lenkgetriebe ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Mehrbereichsgetriebe mit Lastschaltung vorgesehen ist.

Durch eine feine Aufteilung des gesamten Lenkradiusbereichs in einzelne Radienbereiche lassen sich einerseits die Lei­ stungsverluste der hydrostatischen Einheit minimieren, wo­ bei aufgrund des geringeren Leistungsflusses über die hy­ drostatische Einheit diese auch ein kleineres Bauvolumen haben kann, und andererseits ist eine schnellere Änderung der Lenkradien möglich, da im mechanischen Teil des Ver­ zweigungsgetriebes eine schnelle Umschaltung auf andere Lenkradienbereiche erfolgen kann.

Die bekannten Antriebssysteme lassen sich wegen der Komplexität der Funktionsanforderungen meist nicht an ver­ schiedene Einsatzfälle anpassen. Außerdem besitzen sie kei­ ne Redundanz in ihren Funktionen, so daß das Fahrzeug nicht mehr manövrierbar ist, wenn Funktionen ausfallen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein An­ triebssystem für Gleiskettenfahrzeuge zu schaffen, das mit wenig Änderungen für verschiedene Anwendungen abgewandelt werden kann, und in dem einige Funktionen redundant vorhan­ den sind, so daß das Fahrzeug bei Ausfall einzelner An­ triebsgruppen noch fahrbereit bleibt.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst.

Da das Überlagerungslenkgetriebe als hydrostatisches, leistungsverzweigtes Lenkgetriebe ausgebildet ist und mit gutem Wirkungsgrad klein ausgelegt werden kann, finden zwei separate Lenkgetriebe in dem beengten Bauraum eines Gleis­ kettenfahrzeugs Platz, zumal nunmehr ein hydrodynamischen Wandler entfallen kann, da über die hydrostatischen Lenkge­ triebe stufenlos angefahren und gefahren werden kann. Fer­ ner liegt eine Redundanz im Fahrantrieb vor, indem das Fahrzeug über die Lenkgetriebe vorwärts und rückwärts ge­ fahren werden kann, auch wenn das Schaltgetriebe für den Fahrantrieb ausgefallen ist. Ferner kann das Fahrzeug über das Schaltgetriebe für den Fahrantrieb und einem Lenkge­ triebe noch gefahren werden, selbst wenn eines der beiden Lenkgetriebe ausgefallen ist. Diese Möglichkeit verbessert in Notfällen die Mobilität des Gleiskettenfahrzeugs erheb­ lich.

Zweckmäßigerweise wird der hydrostatische Zweig des leistungsverzweigten Lenkgetriebes mit dem mechanischen Zweig über ein zweites Summierungsgetriebe in Planetenbau­ weise verbunden, wobei zweckmäßigerweise als Planetenräder Stufenplaneten verwendet werden, um einen größeren Überset­ zungssprung zu erreichen.

Der Ausgang des zweiten Summierungsgetriebes kann un­ mittelbar über eine Stirnradstufe auf das erste Summie­ rungsgetriebe wirken, oder es kann zwischen dem zweiten Summierungsgetriebe und der Stirnradstufe ein mehrstufiges, lastschaltbares Bereichsgetriebe angeordnet sein. Dadurch kann zum einen der Bereich des hydrostatischen Zweigs eng­ sprechend der Anzahl der Übersetzungsstufen mehrfach durch­ fahren werden und zum anderen kann der Lenkradius sprung­ haft verändert werden, was im Gelände besonders vorteilhaft ist.

Das Schaltgetriebe für den Fahrantrieb ist in vielfa­ cher Weise variabel, indem es zwei oder mehrere Planeten­ sätze aufweist, deren Sonnenräder mit einer gemeinsamen Sonnenradwelle verbunden sind, während die Hohlräder dieser Planetensätze mit entsprechenden Bremsen zusammenwirken.

Das antriebsseitige Hohlrad ist über eine Kupplung mit ei­ ner Antriebswelle kuppelbar, während die übrigen Hohlräder antriebsseitig mit dem Steg des Nachbarplanetensatzes ge­ koppelt sind. Die Abtriebswelle ist mit dem Steg des ab­ triebsseitigen Planetensatzes gekoppelt, an dem optional ein Retarder angreifen kann. So lassen sich mit zwei Plane­ tensätzen drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärtsgang oder mit drei Planetensätzen vier Vorwärtsgänge und zwei Rückwärts­ gänge realisieren.

Fügt man einer Ausführung mit zwei Planetensätzen eine Bereichsgruppe in Planetenbauweise hinzu, indem die Ein­ gangswelle entweder über eine Zwischenwelle und eine Kupp­ lung mit den Planetensätzen kuppelbar ist oder die Zwi­ schenwelle über die Bereichsstufe antreibt, können sechs Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge realisiert werden.

Führt man bei einem Schaltgetriebe mit drei Planeten­ sätzen die gemeinsame Sonnenwelle einstückig mit der Zwi­ schenwelle aus, lassen sich durch die Bereichsgruppe sechs Vorwärtsgänge realisieren. Die zwei Lenkgetriebe dienen dann zum Vorwärts- und Rückwärtsfahren.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahl­ reiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrie­ ben. Der Fachmann wird die kombinierten Merkmale zweckmäßi­ gerweise im Sinne der zu lösenden Aufgaben auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusam­ menfassen. Weitere Vorteile und Einzelheiten sind der fol­ genden Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen. Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar.

Es zeigt:

Fig. 1 ein Räderschema eines erfindungsgemäßen An­ triebssystems, bei dem ein Schaltgetriebe zwei Planetensätze aufweist,

Fig. 2 eine Ausführung ähnlich Fig. 1, jedoch mit einer Bereichsgruppe für das Schaltgetriebe,

Fig. 3 ein System ähnlich Fig. 1, jedoch mit drei Planetensätzen für das Schaltgetriebe,

Fig. 5 ein Antriebssystem mit drei Planetensätzen und einer Bereichsgruppe für das Schaltge­ triebe und

Fig. 6 bis 8 Schalttabellen für die Schaltelemente ent­ sprechend den Ausführungen nach Fig. 1 bis 4.

Eine Brennkraftmaschine 1 treibt über eine Kegel­ radeingangsstufe 2 eine Antriebswelle 19 eines Schaltge­ triebes 3 an. Das Schaltgetriebe 3 in der Ausführung nach Fig. 1 besitzt zwei Planetensätze mit Sonnenrädern 4, 5, Hohlrädern 10, 11, die mit Bremsen 22, 23 in einem Gehäu­ se 75 zusammenwirken, und mit Planetenrädern 16, 17, die auf Stegen 13, 14 gelagert sind.

Die Sonnenräder 4, 5 sind drehfest auf einer gemeinsa­ men Sonnenradwelle 7 befestigt, die über eine Kupplung 20 mit der Antriebswelle 19 kuppelbar ist. Das antriebsseitige Hohlrad 11 kann mittels einer Kupplung 26 ebenfalls mit der Antriebswelle 19 verbunden werden, während der antriebssei­ tige Steg 14 mit dem abtriebsseitigen Hohlrad 10 gekoppelt ist. Der abtriebsseitige Steg 13 ist mit einer Abtriebswel­ le 21 drehfest verbunden, die Hohlräder 34, 35 von ersten Summierungsgetrieben 8, 9 auf beiden Seiten des Gleisket­ tenfahrzeugs antreibt. Die Summierungsgetriebe 8, 9 haben Planetenräder 36, 37, die auf Stegen 38, 39 gelagert sind. Diese treiben Kettenräder 40, 41 an, die in nicht näher dargestellte Gleisketten eingreifen. Mit dem Steg 13 bzw. der Abtriebswelle 21 des Schaltgetriebes 3 ist nach Wunsch ein Retarder 33 verbunden.

Die Schalttabelle nach Fig. 5 weist die Schaltmöglich­ keiten auf. Sind die Bremse 22 und die Kupplung 20 ge­ schlossen, ist ein erster Vorwärtsgang geschaltet. Ein zweiter Vorwärtsgang ergibt sich mit geschlossener Brem­ se 23 und geöffneter Bremse 22. Sind beide Kupplungen 20, 26 geschlossen und die Bremsen 22, 23 geöffnet, ergibt sich ein dritter Vorwärtsgang. Mit geschlossener Kupplung 26 und geschlossener Bremse 22 ist ein Rückwärtsgang geschaltet. Somit ergeben sich drei Vorwärtsgänge und ein Rückwärts­ gang.

Zum Lenken des Gleiskettenfahrzeugs sind zwei getrenn­ te hydrostatische Lenkgetriebe 65, 66 vorgesehen, die nach dem Leistungsverzweigungsprinzip arbeiten und deren regelbare Pumpen 67, 68 über eine Zwischenstufe 73 und Stirnrä­ der 72 angetrieben werden. Die Pumpen 67, 68 sind hydrau­ lisch mit Hydraulikmotoren 69, 70 verbunden, die ein kon­ stantes Schluckvolumen haben und über Stirnradstufen 50, 51 Sonnenradwellen 63, 64 mit Sonnenrädern 61, 62 antreiben. Die Sonnenräder 61, 62 gehören zu zweiten Summierungsge­ trieben 53, 54, durch die die hydraulische Leistung der hydrostatischen Einheiten 67, 69 bzw. 68, 70 mit der mecha­ nischen Leistung einer sogenannten Nullwelle 52 summiert wird. Die Nullwelle 52 treibt auf die Stege 55 bzw. 56 der zweiten Summierungsgetriebe 53, 54. Auf den Stegen 55, 56 sind Stufenplanetenräder 57, 58 gelagert, die mit Hohlrä­ dern 59, 60 kämmen, über die die summierte Leistung über Stirnradstufen 44 bzw. 45 auf Sonnenräder 42, 43 der ersten Summierungsgetriebe 8, 9 weitergeleitet wird.

Um die hydrostatischen Einheiten 67, 68, 69, 70 klein zu halten und schnell zwischen zwei Kurvenradien sprunghaft wechseln zu können, sind zwischen den zweiten Summierungs­ getrieben 53 bzw. 54 und den Stirnradstufen 44, 45 Zweibe­ reichsgetriebe 48, 49 angeordnet, die über lastschaltbare Doppelkupplungen 46, 47 geschaltet werden. Anstelle der Zweibereichsgetriebe 48, 49 können auch Mehrbereichsgetrie­ be eingesetzt werden. Sie können auch ganz entfallen, wenn man auf die damit verbundenen Vorteile verzichten möchte.

Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach Fig. 1 dadurch, daß die Kupplungen 20, 26 über eine Zwischenwelle 74 und eine Bereichsgruppe in Pla­ netenbauweise mit der Antriebswelle 19 gekoppelt sind. Über eine Kupplung 27 läßt sich die Zwischenwelle 74 unmittelbar mit der Antriebswelle 19 verbinden, während bei geöffneter Kupplung 27 die Zwischenwelle 74 über einen Planetensatz mit einem Hohlrad 29, Planetenrädern 30 über einen Steg 32 angetrieben werden kann, wenn ein Sonnenrad 31 über eine Bremse 28 im Gehäuse 75 festgehalten wird.

Wie die Schalttabelle nach Fig. 6 zeigt, ergeben sich doppelt so viele Vorwärts- und Rückwärtsgänge wie nach der Ausführung in Fig. 1, also sechs Vorwärtsgänge und zwei Rückwärtsgänge.

Die Ausführung nach Fig. 3 hat gegenüber der Ausfüh­ rung nach Fig. 1 einen weiteren Planetensatz mit einem Son­ nenrad 6, Planetenrädern 18, einem Steg 15 und einem Hohl­ rad 12, das mit einer Bremse 24 zusammenwirkt und nunmehr mit der Kupplung 27 verbunden ist, da dieser Planetensatz der antriebsseitige Planetensatz ist. Diese Konfiguration ergibt nach Fig. 7 vier Vorwärtsgänge und zwei Rückwärts­ gänge.

Das Schaltgetriebe 3 in der Ausführung nach Fig. 4 hat ebenfalls drei Planetensätze und eine Bereichsgruppe ent­ sprechend der Ausführung nach Fig. 2. Allerdings entfallen die Kupplungen 20, 27, wobei die Sonnenradwelle 7 mit der Zwischenwelle 74 zu einer Welle verbunden ist. In dieser Anordnung ergeben sich, wie Fig. 8 ausweist, sechs Vor­ wärtsgänge. Das Gleiskettenfahrzeug kann mit Hilfe der bei­ den hydrostatischen, leistungsverzweigten Lenkgetriebe 65, 66 jedoch auch rückwärts gefahren werden, indem die Pum­ pen 67 und 68 entsprechend angesteuert werden.

Somit ergibt sich eine Vielzahl von Varianten für ent­ sprechende Einsatzfälle, die mit einem guten Wirkungsgrad arbeiten, und bei denen das Fahrzeug über die Lenkgetriebe 65, 66 vorwärts und rückwärts gefahren werden kann, auch wenn das Schaltgetriebe 3 ausgefallen ist, und das Fahrzeug über das Schaltgetriebe 3 und einem der Lenkgetriebe 65, 66 noch gefahren werden kann, auch wenn eines der beiden Lenk­ getriebe 65 bzw. 66 ausgefallen ist. Durch diese Redundanz ist die Mobilität des Fahrzeugs wesentlich erhöht.

Bezugszeichenliste

1

Brennkraftmaschine

2

Kegelradeingangsstufe

3

Schaltgetriebe

4

Sonnenrad

5

Sonnenrad

6

Sonnenrad

7

Sonnenradwelle

8

erstes Summierungsgetriebe

9

erstes Summierungsgetriebe

10

Hohlrad

11

Hohlrad

12

Hohlrad

13

Steg

14

Steg

15

Steg

16

Planetenräder

17

Planetenräder

18

Planetenräder

19

Antriebswelle

20

Kupplung

21

Abtriebswelle

22

Bremse

23

Bremse

24

Bremse

25

Gehäuse

26

Kupplung

27

Kupplung

28

Bremse

29

Hohlrad

30

Planetenrad

31

Sonnenrad

32

Steg

33

Retarder

34

Hohlrad

35

Hohlrad

36

Planetenrad

37

Planetenrad

38

Steg

39

Steg

40

Kettenrad

41

Kettenrad

42

Sonnenrad

43

Sonnenrad

44

Stirnradstufe

45

Stirnradstufe

46

Doppelkupplung

47

Doppelkupplung

48

Zweibereichsgetriebe

49

Zweibereichsgetriebe

50

Stirnradstufe

51

Stirnradstufe

52

Nullwelle

53

zweites Summierungsgetriebe

54

zweites Summierungsgetriebe

55

Steg

56

Steg

57

Stufenplanetenrad

58

Stufenplanetenrad

59

Hohlrad

60

Hohlrad

61

Sonnenrad

62

Sonnenrad

63

Sonnenradwelle

64

Sonnenradwelle

65

Lenkgetriebe

66

Lenkgetriebe

67

Pumpe

68

Pumpe

69

Hydraulikmotor

70

Hydraulikmotor

71

Verbindungswelle

72

Stirnräder

73

Zwischenstufe

74

Zwischenwelle

75

Gehäuse

Claims (8)

1. Antriebssystem für Gleiskettenfahrzeuge mit einer Brennkraftmaschine (1), einem Schaltgetriebe (3), einem hydrostatischen, leistungsverzweigten Lenkgetriebe (65, 66), dessen Nullwelle (52) zusammen mit dem Schaltgetrie­ be (3) über erste Summierungsgetriebe (8, 9) auf Kettenrä­ der (40, 41) wirkt, dadurch gekennzeichnet daß für jede Fahrzeugseite jeweils ein separates Lenkge­ triebe (65, 66) vorgesehen ist, das über ein zweites Sum­ mierungsgetriebe (53, 54) mit der Nullwelle (52) verbunden ist.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Lenkgetriebe (65, 66) regelbare Pumpen (67, 68) und Hydraulikmotoren (69, 70) ha­ ben, die über Stirnradstufen (50, 51) mit Sonnenrädern (61, 62) der zweiten Summierungsgetriebe (53, 54) gekoppelt sind, während die Nullwelle (52) mit Stegen (55, 56) ver­ bunden ist, die Planetenräder (57, 58) tragen, und die zweiten Summierungsgetriebe (53, 54) mit ihren Hohlrä­ dern (59, 60) triebmäßig mit den ersten Summierungsgetrie­ ben (8, 9) verbunden sind.

3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Planetenräder (57, 58) Stufenplaneten sind.

4. Antriebssystem für Gleiskettenfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den zweiten Summierungsge­ trieben (53, 54) einerseits und den ersten Summierungsgetrieben (8, 9) anderseits jeweils ein lastschaltbares Mehr­ bereichsgetriebe (48, 49) angeordnet ist.

5. Antriebssystem für Gleiskettenfahrzeuge nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schaltgetriebe (3) mehrere Pla­ netensätze aufweist, deren Sonnenräder (4, 5, 6) mit einer gemeinsamen Sonnenradwelle (7) verbunden sind, die über eine Kupplung (20) mit einer Antriebswelle (19) kuppelbar ist, und deren Hohlräder (10, 11, 12) mit Bremsen (22, 23, 24) zusammenwirken, wobei das antriebsseitige Hohlrad über eine Kupplung (26) mit der Antriebswelle (19) kuppelbar ist und die übrigen Hohlräder antriebsseitig jeweils mit Ste­ gen (14, 15) des benachbarten Planetensatzes verbunden sind und ein Steg (13) des abtriebsseitigen Planetensatzes mit einer Abtriebswelle (21) gekoppelt ist.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Steg (13) des abtriebsseitigen Planetensatzes und einem Gehäuse (75) des Schaltgetriebes (3) ein Retarder (33) angeordnet ist.

7. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltgetriebe (3) eine Bereichsgruppe in Planetenbauweise aufweist, deren Hohlrad (29) mit der Antriebswelle (19) und deren Sonnenrad (31) mit einer Bremse (28) verbunden ist, während ein Steg (32) mit einer Zwischenwelle (74) verbun­ den ist, die einerseits über eine Kupplung (27) mit der Antriebswelle (19) und andererseits über die Kupplun­ gen (20, 26) mit der Sonnenradwelle (7) bzw. dem an­ triebsseitigen Hohlrad kuppelbar ist.

8. Antriebssystem für Gleitkettenfahrzeuge nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Sonnenradwelle (7) mehr als zwei Sonnen­ räder (4, 5) trägt und einstückig mit der Zwischenwel­ le (74) ausgebildet ist.