DE19750367A1 - Hydraulischer Fahrzeugantrieb und Ventilmodul hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydraulische Fahr­ zeugantrieb, insbesondere für fahrbare Hubplattformen, mit einem ersten Satz von Rädern, die durch erste Hy­ dromotoren in Abhängigkeit von einem ersten Steuerven­ til antreibbar sind.

Auf dem Markt sind zahlreiche Fahrzeuge, die entweder zwei oder vier hydraulisch angetriebene Räder besitzen. Der Zwei-Rad-Antrieb eignet sich für einfaches Gelände mit geringer Steigung und insbesondere für Innenräume. Der Vier-Rad-Antrieb ist bei schwierigem Gelände mit größerer Steigung oder auf Baustellen erforderlich. Bisher war der Anwendungszweck durch die Antriebsart beschränkt.

Aus DE 38 02 672 C2 sind Ventilmodule mit konstanter Durchflußmenge (Durchflußsteuerung) und mit konstantem Ausgangsdruck (Drucksteuerung) bekannt, die weitgehend den gleichen Aufbau haben und sich nur in wenigen Ein­ zelheiten unterscheiden. Bei ihnen ist ein Kompensati­ onsventil und ein Steuerventil, das es ermöglicht, ei­ nen Motor in beiden Richtungen zu betreiben, hinterein­ ander geschaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrau­ lischen Fahrzeugantrieb der eingangs beschriebenen Art anzugeben, der es gestattet, wahlweise einen Rädersatz, z. B. die beiden Vorderräder, oder zwei Rädersätze, z. B. Vorder- und Hinterräder, anzutreiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen mit zweiten Hydromotoren versehenen zweiten Rädersatz und mit einer Umschaltvorrichtung, die die zweiten Hy­ dromotoren im antriebsfreien Zustand kurzschließt und zwecks Kühlung mit einem Spüldurchfluß versorgt und im angetriebenen Zustand ein zweites Steuerventil, in Ab­ hängigkeit von dem die zweiten Hydromotoren antreibbar sind, aktiviert.

Mit Hilfe der Umschaltvorrichtung kann wahlweise ein Rädersatz angetrieben oder ein zweiter Rädersatz zuge­ schaltet werden. Im Ruhezustand der Umschaltvorrichtung ist dafür gesorgt, daß sich die Räder des zweiten Sat­ zes frei drehen können und eine zu starke Wärmeentwick­ lung vermieden wird. Im Zuschaltzustand arbeitet zu­ sätzlich der zweite Rädersatz, der hierzu beispielswei­ se von einem Benutzer, ähnlich wie der erste Rädersatz, angesteuert werden kann.

Vorzugsweise koppelt die Umschaltvorrichtung das zweite Steuerventil mit dem ersten Steuerventil. Durch die Kopplung der beiden Steuerventile wird der Antrieb des zweiten Rädersatzes demjenigen des ersten Rädersatzes angepaßt ist. Die Kopplung kann mechanisch oder hydrau­ lisch, vorzugsweise aber elektrisch, z. B. auch in Form einer Fernsteuerung, erfolgen.

Mit besonderem Vorteil ist der Grad der Kopplung zwi­ schen dem ersten und dem zweiten Steuerventil veränder­ bar ist. Damit kann der Benutzer den Anteil der zweiten Motoren zur Antriebsleistung wählen und gegebenenfalls auch dynamisch, d. h. während des Betriebs verändern. Die Antriebsleistung kann beispielsweise von 0 bis 100% der Leistung variiert werden, die die zweiten Hy­ dromotoren bei einer bestimmten Antriebsleisung der er­ sten Hydromotoren abgegeben würde. Gleichwohl kann über die Kopplung eine sehr einfache Steuerung realisiert werden.

Günstig ist es, daß das erste Steuerventil durch ein erstes Ventilmodul mit konstanter Durchflußmenge gebil­ det ist. Der erste Rädersatz wird daher mit einer von der Stellung des ersten Steuerventils abhängigen Durch­ flußmenge und daher Geschwindigkeit angetrieben.

Des weiteren ist es zweckmäßig, daß das zweite Steuer­ ventil durch ein zweites Ventilmodul mit konstantem Ausgangsdruck gebildet ist. Für den Fall der dynami­ schen Kopplung kann beispielsweise der Ausgangsdruck eingestellt werden. Wenn im Zuschaltzustand das zweite Ventilmodul wirksam ist, wird dem zweiten Rädersatz nicht nur die erforderliche Durchflußmenge zugeführt, sondern ein Druck zur Bildung eines ausreichenden Drehmoments aufrechterhalten. Die Verwendung von Ven­ tilmodulen ist auch deshalb von Vorteil, weil der übli­ cherweise vorhandene Modulblock, der für alle Funktio­ nen (Richtungssteuerung, Hub- und Senkfunktion, Vorder­ radantrieb) vorgesehen ist, lediglich durch das für den Vierradantrieb erforderliche zweite Ventilmodul ergänzt werden muß.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß der Hauptschieber des ersten Steuerventils durch ein Betätigungselement und der Hauptschieber des zweiten Steuerventils im an­ getriebenen Zustand proportional zum Hauptschieber des ersten Steuerventils verstellbar ist. Dies ist eine be­ sonders einfache Art der Kopplung der beiden Steuerven­ tile. Der Proportionalitätsfaktor kann bei starrer Kopplung fest und bei dynamischer Kopplung veränderbar sei.

Günstig ist es ferner, daß als Betätigungselement ein Hebel dient, der zur Verstellung des ersten Steuerven­ tils schwenkbar ist und einen Auslöser zur Betätigung der Umschaltvorrichtung trägt. Dies ergibt eine sehr einfache Handhabung der Antriebsvorrichtung. Der Auslö­ ser kann auch zum Einstellen der Größe des Anteils der Antriebsleistung der zweiten Hydromotoren dienen, also beispielsweise zum Einstellen des Proportionalitätsfak­ toren.

Es empfiehlt sich auch, daß die Umschaltvorrichtung ein Schaltventil aufweist, das im antriebsfreien Zustand die beiden Seiten der zweiten Hydromotore miteinander verbindet, im angetriebenen Zustand jedoch trennt. Die­ ses Schaltventil ermöglicht den im Ruhezustand erfor­ derlichen Kurzschluß der Hydromotoren.

Von Vorteil ist es ferner, daß die zweiten Hydromotore einen Leckagekanal aufweisen und im antriebsfreien Zu­ stand der Umschaltvorrichtung über eine druckabhängige Ventilanordnung mit einem Pumpenanschluß verbunden sind. Die Ausnutzung des Leckagekanals ermöglicht auf einfache Weise den Spüldurchfluß.

Einen wesentlichen Vorteil bietet es, daß das zweite Ventilmodul ein Kompensationsventil und einen Haupt­ schieber aufweist, der zwei Schieber-Ringnuten und da­ von ausgehende Axialnuten aufweist und sich in einer Bohrung mit einer mittleren Pumpen-Ringnut, beidseitig davon angeordneten Motor-Ringnuten sowie außerhalb da­ von angeordneten Behälter-Ringnuten befindet, wobei die mittleren Axialnuten eine solche Länge haben, daß sie in der Neutralstellung des Hauptschiebers die Motor- Ringnuten mit der Pumpen-Ringnut verbinden, bei einer Verlagerung aber eine dieser Verbindungen trennt. Durch geringfügige Verlängerung der mittleren Axialnuten bei einem Ventilmodul für konstanten Ausgangsdruck erreicht man es, daß die Motor-Ringnuten miteinander verbunden sind, was zu dem gewünschten Kurzschluß der zweiten Hy­ dromotoren führt, und außerdem in Verbindung mit dem Kompensationsventil einen gewissen Spüldurchfluß durch die zweiten Hydromotoren erlaubt.

Als selbständig handelsfähige Einheit wird auch noch Schutz für ein Ventilmodul beansprucht, das gekenn­ zeichnet ist durch ein Gehäuse mit einem Pumpenan­ schluß, zwei Motoranschlüssen und einem Behälteran­ schluß sowie einer Hauptschieber-Bohrung, die eine mittlere, über ein Kompensationsventil mit dem Pumpen­ anschluß verbundene Pumpen-Ringnut, zwei beidseitig da­ von angeordnete, mit den Motoranschlüssen verbundene Motor-Ringnuten und zwei außerhalb davon angeordnete, mit dem Behälteranschluß verbundene Behälter-Ringnuten aufweist, und durch einen Hauptschieber, der zwei Schieber-Ringnuten mit hiervon ausgehenden Axialnuten aufweist, von denen die beiden mittleren Axialnuten ei­ ne solche Länge haben, daß sie in der Neutralstellung des Hauptschiebers die beiden Motor-Ringnuten mit der Pumpen-Ringnut verbinden, bei einer Verlagerung aber eine dieser Verbindungen trennt.

Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Fahr­ zeugantriebs,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ver­ wendbares Ventilmodul,

Fig. 3 das Schaltbild dieses Ventilmoduls und

Fig. 4 das Schaltbild eines für den Zwei-Rad-Antrieb geeigneten Ventilmoduls.

Das Schaltbild der Fig. 1 zeigt einen Ventilblock 1 mit vier Ventilmodulen 2, 3, 4 und 5. Der Ventilblock 1 wird von einer Pumpe 6, die mit einem Pumpenanschluß P verbunden ist, mit Druckflüssigkeit versorgt. Die Pumpe 6 kann in üblicher Weise durch einen Elektromotor oder eine Brennkraftmaschine angetrieben werden. Ein Behäl­ teranschluß T ist mit einem Behälter 7 verbunden. Sämt­ liche Ventilmodule besitzen zwei Motoranschlüsse A und B.

Ein Ventilmodul dient als Steuerventil 2 für Hydromoto­ ren 8 und 9, welche zwei Vorderräder antreiben. Zu die­ sem Zweck sind die Motoranschlüsse A und B mit Motor­ leitungen 10 und 11 über pilotgesteuerte Rückschlagven­ tile 12 verbunden. Diese stellen weitgehend sicher, daß das Fahrzeug auch auf schiefer Ebene gebremst bleibt. Eine vollständige Blockierung wird sich aufgrund inne­ rer Undichtigkeiten praktisch nicht erreichen lassen. Dementsprechend wird man vielfach zusätzlich eine me­ chanische Bremse vorsehen. Das Ventilmodul enthält ein Proportionalventil, das die eingestellte Durchflußmenge konstant hält. Die Einstellung erfolgt mit einem Betä­ tigungselement 13, hier in der Form eines Joysticks, der in Richtung des Pfeils 14 verschwenkt wird.

Ein folgendes Ventilmodul dient als Steuerventil 3 für die Richtungssteuerung, das beispielsweise durch eine Schwenkbewegung des Betätigungselements 13 quer zur Richtung des Pfeiles 14 betätigt werden kann. Der hier­ für erforderliche Lenkmotor ist nicht veranschaulicht.

Ein drittes Ventilmodul dient als Steuerventil 4 für eine weitere Steuerfunktion, hier der Hub- und Senk­ funktion einer Hubplattform. Diese Steuerung kann bei­ spielsweise mit einem zweiten Betätigungselement ausge­ löst werden, das ebenso wie der zugehörige Hubmotor nicht veranschaulicht ist.

Ein viertes Ventilmodul dient als Steuerventil 5 für zwei Hydromotoren 15 und 16, die zwei Hinterräder an­ treiben. Zu diesem Zweck sind die Motoranschlüsse A und B mit den Motorleitungen 17 und 18 verbunden. Die Betä­ tigung erfolgt im Gleichlauf mit dem Steuermodul 2. Das Steuerventil 5 ist für konstanten Ausgangsdruck ausge­ legt.

Anstelle von zwei Hydromotoren pro Achse kann auch nur ein Hydromotor vorgesehen sein.

Hinsichtlich des Aufbaus solcher Steuerventile wird auf DE 38 02 672 C2 verwiesen, wo die Fig. 1 bis 3 und 7 ein Steuerventil mit konstanter Durchflußmenge und die Fig. 4 bis 6 und 8 ein Steuerventil mit konstantem Aus­ gangsdruck veranschaulichen.

Erfindungsgemäß sollen die Hydromotoren 15 und 16 nur wahlweise dem Antrieb dienen. Aus diesem Grund ist eine Umschaltvorrichtung 19 vorgesehen, die durch einen Aus­ löser 20 betätigbar ist, der in Richtung des Pfeiles 21 aktiviert werden kann. Im nicht-aktivierten Zustand bleibt das Steuerventil 5 in der Neutralstellung, so daß die Hydromotoren 15 und 16 nicht angetrieben wer­ den. Damit sich die Rotoren der Motoren 15 und 16 frei drehen können, ist ein Schaltventil 22 vorgesehen, das die Motorleitungen 17 und 18 kurzschließt. Eine weitere Ventilanordnung 23 weist ein Schaltventil 24, ein druckabhängiges Ventil 25 und zwei Rückschlagventile 26 und 27 auf. Über diese Ventilanordnung wird den beiden Hydromotoren 15 und 16 eine geringe Menge an Pumpen­ flüssigkeit zugeführt, die über Leckagekanäle 28 und 29 der Hydromotoren 15 und 16 wieder abfließen kann. Auf diese Weise wird eine Kühlung erreicht.

Die Schaltventile 22, 24 können beispielsweise als Ma­ gnetventile ausgebildet sein. Je nach Steuerung sind sie im stromlosen Zustand offen oder geschlossen.

Wird der Auslöser 21 betätigt, wird das Steuerventil 5 mit dem Steuerventil 2 funktionsmäßig gekoppelt, so daß beide proportional zueinander verstellt werden. Gleich­ zeitig werden die Schaltventile 22 und 24 in ihre Sperrstellung gebracht, so daß die Ausgleichsfunktion und die Kühlfunktion entfallen.

Der Auslöser 21 kann auch verwendet werden, um den Grad der Kopplung zwischen den beiden Steuerventilen 2, 5, mit anderen Worten der Proportionalitätsfaktor, einzu­ stellen. Wird der Auslöser 21 beispielsweise tiefer eingedrückt, erhöht sich der Anteil der zweiten Hydro­ motoren 15, 16 an der Gesamtantriebsleistung.

In einer dritten Alternative kann der Auslöser 21 auch direkt zur Steuerung der Hydromotoren 15, 16 verwendet werden. In diesem Fall schiebt man beispielsweise das Betätigungselement 13 in Pfeilrichtung 14, um loszufah­ ren. Sollte eine zusätzliche Antriebsleistung notwendig werden, kann der Auslöser 21, der dann als proportiona­ les Element ausgebildet ist, eingedrückt werden. Je stärker der Auslöser 21 eingedrückt wird, desto größer ist der Momentbeitrag der Hydromotoren 15, 16. Eine Kupplung der Steuerventile 2, 5 ist dann nicht unbe­ dingt erforderlich.

Das Betätigungselement 13 kann auch jede andere, in der Praxis bekannte Form haben, beispielsweise ein Fußpedal sein. Beispielsweise kann das Betätigungselement 13 über elektrische Leitungen oder drahtlos mit Stellglie­ dern der Steuerventile 2 bis 5 verbunden sein. Diese Fernsteuerung ist insbesondere von Interesse, wenn die Bedienungsperson sich auf einer Hubplattform befindet und dieser Plattform neue Positionen sowohl in der Ho­ rizontalen wie in der Vertikalen geben möchte.

In Fig. 2 ist ein Ventilmodul 105 veranschaulicht, das einen konstanten Ausgangsdruck abgibt und außerdem die Funktionen des Schaltventils 22 und der Ventilanordnung 23 enthält. Ein Gehäuse weist einen Pumpenanschluß P, zwei Motoranschlüsse A und B und einen nicht veran­ schaulichten Behälteranschluß T auf. Eine Hauptschie­ berbohrung 31 besitzt eine mittlere, über ein Kompensa­ tionsventil 32 mit dem Pumpenanschluß P verbundene Pum­ pen-Ringnut 33, zwei beidseitig davon angeordnete, mit den Motoranschlüssen A und B verbundene Motor-Ringnuten 34 und 35 sowie zwei außerhalb davon angeordnete, mit dem Behälteranschluß T verbundene Behälter-Ringnuten 36 und 37. Ein Hauptschieber 38, der durch nicht veran­ schaulichte Stellglieder, z. B. Elektromagnete, in der Hauptschieber-Bohrung 31 verstellbar ist, weist zwei Schieber-Ringnuten 39 und 40 auf. Von diesen gehen zwei mittlere Axialnuten 41 und 42 sowie zwei äußere Axial­ nuten 43 und 44 aus. Diese Axialnuten sind als flache Vertiefungen mit zu ihrem Ende hin abnehmender Tiefe ausgebildet. Außerdem sind Lastdruck-Fühlöffnungen und -kanäle vorhanden, die im Schaltbild der Fig. 3 durch punktierte Linien LS angedeutet und in DE 38 02 672 C2 im einzelnen beschrieben sind.

Unterschiedlich zu dem aus der erwähnten Patentschrift bekannten Steuerventil mit konstantem Ausgangsdruck ist in vorliegendem Fall, daß die mittleren Axialnuten 41, 42 eine solche Länge haben, daß sie in der Neutralstel­ lung des Hauptschiebers 38 die beiden Motor-Ringnuten 34 und 35 mit der Pumpen-Ringnut 33 verbinden. Auf die­ se Weise werden die beiden Motoranschlüsse A und B und damit die beiden Motorleitungen 17 und 18 in der Neu­ tralstellung kurzgeschlossen. Außerdem wird mit Hilfe des Kompensationsventils 32 eine geringe Menge an Pum­ penflüssigkeit in das System eingespeist und fließt über den Motoranschluß geringeren Drucks zu beiden Hy­ dromotoren 15 und 16, wo sie dann über die Leckagekanä­ le 28 und 29 abfließen kann. Wird aber der Hauptschie­ ber 38 durch Betätigung des Auslösers 20 in eine Ar­ beitsstellung gebracht, arbeitet das Steuerventil 105 wie ein normales Steuerventil mit konstantem Ausgangs­ druck.

Selbstverständlich kann es auch mehr als die darge­ stellten beiden Axialnuten 41, 42 geben. Auch ihre Form kann anders als dargestellt aussehen. Die Form und/oder die Anzahl kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Motorgröße, der maximalen Fahrzeuggeschwindigkeit oder ähnlichen Einflußgrößen gewählt werden.

Schließlich ist noch in Fig. 4 das Schaltbild des Steu­ erventils 2 veranschaulicht, das die Einstellung einer konstanten Durchflußmenge ermöglicht. Wegen weiterer Einzelheiten wird auf die DE 38 02 772 C2 verwiesen.

Claims (11)

1. Hydraulischer Fahrzeugantrieb, insbesondere für fahrbare Hubplattformen, mit einem ersten Satz von Rädern, die durch erste Hydromotoren in Ab­ hängigkeit von einem ersten Steuerventil antreib­ bar sind, gekennzeichnet durch einen mit zweiten Hydromotoren (15, 16) versehenen zweiten Räder­ satz und mit einer Umschaltvorrichtung (19), die die zweiten Hydromotoren (15, 16) im antriebs­ freien Zustand kurzschließt und zwecks Kühlung mit einem Spüldurchfluß versorgt und im angetrie­ benen Zustand ein zweites Steuerventil (5; 105), in Abhängigkeit von dem die zweiten Hydromotoren (15, 16) antreibbar sind, aktiviert.

2. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (19) das zweite Steuerventil (5; 105) mit dem ersten Steu­ erventil (2) koppelt.

3. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Grad der Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Steuerventil (5; 105) ver­ änderbar ist.

4. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuerven­ til (2) durch ein erstes Ventilmodul mit konstan­ ter Durchflußmenge gebildet ist.

5. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Steuerven­ til (5) durch ein zweites Ventilmodul mit kon­ stantem Ausgangsdruck gebildet ist.

6. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptschieber (138) des ersten Steuerventils (2) durch ein Be­ tätigungselement (13) und der Hauptschieber (38) des zweiten Steuerventils (5) im angetriebenen Zustand proportional zum Hauptschieber (138) des ersten Steuerventils (2) verstellbar ist.

7. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungsele­ ment (13) ein Hebel dient, der zur Verstellung des ersten Steuerventils (2) schwenkbar ist und einen Auslöser (20) zur Betätigung der Umschalt­ vorrichtung (19) trägt.

8. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrich­ tung (19) ein Schaltventil (22) aufweist, das im antriebsfreien Zustand die beiden Seiten der zweiten Hydromotore (15, 16) miteinander verbin­ det, im angetriebenen Zustand jedoch trennt.

9. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Hydromo­ tore (15, 16) einen Leckagekanal (28, 29) aufwei­ sen und im antriebsfreien Zustand der Umschalt­ vorrichtung (19) über eine druckabhängige Venti­ lanordnung (23) mit einem Pumpenanschluß (P) ver­ bunden sind.

10. Fahrzeugantrieb nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventilmo­ dul ein Kompensationsventil (32) und einen Haupt­ schieber (38) aufweist, der zwei Schieber- Ringnuten (39, 40) und davon ausgehende Axialnu­ ten (41 bis 44) aufweist und sich in einer Boh­ rung (31) mit einer mittleren Pumpen-Ringnut (33), beidseitig davon angeordneten Motor- Ringnuten (34, 35) sowie außerhalb davon angeord­ neten Behälter-Ringnuten (36, 37) befindet, wobei die mittleren Axialnuten (41, 42) eine solche Länge haben, daß sie in der Neutralstellung des Hauptschiebers (38) die Motor-Ringnuten (34, 35) mit der Pumpen-Ringnut (33) verbinden, bei einer Verlagerung aber eine dieser Verbindungen trennt.

11. Ventilmodul für einen hydraulischen Fahrzeugan­ trieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekenn­ zeichnet durch ein Gehäuse (30) mit einem Pumpen­ anschluß (P), zwei Motoranschlüssen (A, B) und einem Behälteranschluß (T) sowie einer Haupt­ schieber-Bohrung (31), die eine mittlere, über ein Kompensationsventil (32) mit dem Pumpenan­ schluß (P) verbundene Pumpen-Ringnut (33), zwei beidseitig davon angeordnete, mit den Motoran­ schlüssen (A, B) verbundene Motor-Ringnuten (34, 35) und zwei außerhalb davon angeordnete, mit dem Behälteranschluß (T) verbundene Behälter- Ringnuten (36, 37) aufweist, und durch einen Hauptschieber (38), der zwei Schieber-Ringnuten (39, 40) mit hiervon ausgehenden Axialnuten (41 bis 44) aufweist, von denen die beiden mittleren Axialnuten (41, 42) eine solche Länge haben, daß sie in der Neutralstellung des Hauptschiebers (38) die beiden Motor-Ringnuten (34, 35) mit der Pumpen-Ringnut (33) verbinden, bei einer Verlage­ rung aber eine dieser Verbindungen trennt.