DE19834157A1 - Überlagerungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge - Google Patents

Abstract

Bei einem Überlagerungslenkgetriebe (3) für Gleiskettenfahrzeuge, mit dem die für Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über Summierungsdifferentiale dem Fahrantrieb überlagert wird und das eine in einem Summierungsgetriebe (31) summierte hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigung aufweist, soll im Bereich großer Lenkradien (Geradeausfahrt) ein feinfühliges Lenken des Fahrzeugs ermöglicht werden. Zu diesem Zweck sind in der trieblichen Verbindung zwischen einem Lenkorgan (60) und einer Schwenkscheibe (62) wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende unrunde Zahnräder angeordnet. Das Verhältnis der Wälzradien der beiden unrunden Zahnräder (64, 66) ist bei einer Mittel- bzw. Geradeausfahrt-Stellung des Lenkorgans (60) minimal.

Description

Die Erfindung betrifft ein Überlagerungslenkgetriebe für Gleiskettenfahrzeuge, bei welchem die für die Kurven­ fahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle in einem Lenkgetriebe und Summierungsdifferentiale dem Fahran­ trieb überlagert wird, und die Nullwelle von einer An­ triebswelle des Lenkgetriebes aus über ein hydrostatisch­ mechanisches Verzweigungsgetriebe angetrieben wird, das in seinem hydrostatischen Leistungszweig eine in ihrer Über­ setzung stufenlos einstellbare hydrostatische Einheit auf­ weist, deren Schwenkscheibe über eine triebliche Verbindung durch ein Lenkorgan betätigbar ist, wobei durch eine Ände­ rung des Schwenkwinkels der Schwenkscheibe der hydrostati­ schen Einheit zusammen mit dem mechanischen Anteil des Lenkgetriebes ein bestimmter Lenkradius einstellbar ist.

Ein derartiges Überlagerungslenkgetriebe ist bei­ spielsweise in der DE 38 33 784 A1 der Anmelderin offen­ bart. Der mechanische Leistungszweig ist bei diesem bekann­ ten Lenkgetriebe als ein Wendegetriebe zusammen mit einem mehrgängigen, lastschaltbaren Stufengetriebe ausgeführt. Der stufenlose hydrostatische Teil des Lenkgetriebes wirkt mit dem mechanischen Stufengetriebeteil in der Weise zusam­ men, daß vom hydrostatischen Teil des Lenkgetriebes ein stufenloser erster Radienbereich und vom Stufengetriebeteil zusammen mit dem hydrostatischen Teil zwei weitere Lenkra­ dienbereiche erzeugt werden, innerhalb derer mit der hydro­ statischen Einheit die Übersetzung des Lenkgetriebes je­ weils bis zu den Radienbereichsgrenzen stufenlos verstell­ bar ist. Das Überlagerungslenkgetriebe ermöglicht einem Fahrer, allein durch Veränderung des Einschlagwinkels des Lenkorgans, sämtliche Lenkradien von der Geradeausfahrt (Lenkradius = ∞) bis zu einem vorgegebenen kleinsten Lenk­ radius stufenlos zu erzeugen. Der üblicherweise relativ kleine Einschlagwinkelbereich des Lenkorgans (Lenkstockhebel) steht also einem großen Lenkradienbereich gegenüber. Eine direkte Anbindung des Lenkorgans an die stufenlos verstellbare Schwenkscheibe der hydrostatischen Einheit des Lenkgetriebes hat zur Folge, daß das Fahrzeug bei Geradeausfahrt bereits auf kleine Lenkkorrekturen am Lenkorgan stark reagiert, wodurch ein feinfühliges Lenken des Fahrzeugs, z. B. im Straßenverkehr, erschwert ist.

Aus der DE 196 01 300 A1 ist eine Antriebseinrichtung für eine Umformmaschine bekannt, in deren Antriebsstrang miteinander in Eingriff stehende unrunde Zahnräder einge­ setzt werden. Das hierdurch erzeugte variierende Überset­ zungsverhältnis wird zur Optimierung des Bewegungsablaufs des Umformwerkzeugs benutzt.

Aufgabe der Erfindung ist, die Steuerbarkeit eines Gleiskettenfahrzeugs im Bereich großer Lenkradien zu ver­ bessern. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisendes Überlagerungslenkgetriebe gelöst.

Durch die unrunden Zahnräder wird erfindungsgemäß ein nicht linearer Zusammenhang zwischen Einschlagwinkel des Lenkorgans und Schwenkscheibenverstellwinkel erzeugt, so daß im Bereich einer Mittel- bzw. Geradeaus fahrt-Stellung des Lenkorgans eine Veränderung des Einschlagwinkels des Lenkorgans nur eine geringe Veränderung an der Schwenk­ scheibe zur Folge hat, wodurch ein feinfühliges Lenken im Bereich der Geradeausfahrt ermöglicht wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die beiden unrunden Zahnräder jeweils ellipsenförmig ausgebildet.

Anhand der beiliegenden Zeichnungen werden die Erfin­ dung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekann­ ten Überlagerungslenkgetriebes eines Gleis­ kettenfahrzeugs und

Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfin­ dungsgemäßen trieblichen Verbindung zwischen dem Lenkorgan und der Schwenkscheibe einer hydrostatischen Einheit zeigen.

In Fig. 1 ist eine Antriebseinheit eines Gleisketten­ fahrzeugs dargestellt, die aus einer Brennkraftmaschine 1, einem Schaltgetriebeteil 2, einem Überlagerungslenkgetrie­ be 3 sowie einem linken und einem rechten Summierungsdiffe­ rential 4 bzw. 5 besteht. Das Überlagerungslenkgetriebe 3 wird an einer Antriebswelle 6 mit einer Drehzahl angetrie­ ben, die in einem festen Verhältnis zur Abtriebsdrehzahl der Brennkraftmaschine 1 steht.

Die Antriebswelle 6 ist einerseits über eine Pumpen­ welle 7 mit einer Hydraulikpumpe 8 einer hydrostatischen Einheit 9 verbunden, wobei zu der hydrostatischen Einheit 9 weiterhin ein Hydraulikmotor 10 gehört. Vorzugsweise ist die Hydraulikpumpe 8 durch Verstellung des Schwenkwinkels bar, während der Hydraulikmotor 10 ein konstantes Schluck­ volumen aufweist. Ausgangsseitig schließt sich an den Hy­ draulikmotor 10 eine Hydrostatwelle 11 an, die einerseits mit einem Untersetzungsgetriebe 12 in Verbindung steht. Das Hohlrad 14 des Untersetzungsgetriebes 12 ist mit einer Nullwelle 18, die das Ausgangsglied des Überlagerungslenk­ getriebes 3 bildet, drehfest verbunden. Dadurch ist ein erster Radienbereich entsprechend der Fördermenge der Hy­ draulikpumpe 8, die durch die Verstellung des Schwenkwin­ kels der Schwenkscheibe erzeugt wird, stufenlos einstell­ bar.

An die Antriebswelle 6 ist andererseits ein Wendege­ triebe 19 ankuppelbar, das Übersetzungen von +1 und -1 er­ möglicht.

An das Wendegetriebe 19 schließt sich ein Summierungs­ getriebe 31 an, das außer mit dem Wendegetriebe 19 über die Welle 27 auch mit der Welle 11 des Hydraulikmotors 10 ver­ bunden ist, wodurch, durch zweckmäßige Steuerung der im Summierungsgetriebe angeordneten Kupplungen 44 und 45, zwei weitere Radienbereiche stufenlos veränderbar sind.

Der Fig. 1 zufolge ist die Nullwelle 18 an ihrem einen Ende über ein Zahnrad 46 sowie ein Zwischenrad 47 mit dem Summierungsdifferential 4 verbunden. An ihrem anderen Ende steht die Nullwelle 18 über ein Zahnrad 48 und zwei Zwi­ schenräder 49 und 50 mit dem Summierungsdifferential 5 in Verbindung. Die als Umlaufrädergetriebe ausgebildeten Sum­ mierungsgetriebe 4 und 5 werden außerdem vom Schaltgetrie­ beteil aus über Getriebeausgangswellen 51 angetrieben und stehen abtriebsseitig jeweils mit einem Kupplungsteil 52 zu einem nicht dargestellten rechten und linken Seitenvorgele­ ge in Verbindung. Dadurch werden die Summierungsdifferen­ tiale 4 und 5 bei einer Kurvenfahrt mit der unterschiedlich gerichteten Lenkleistung aus dem Überlagerungslenkgetrie­ be 3 überlagert.

Bei Geradeausfahrt des Gleiskettenfahrzeuges befindet sich die hydrostatische Einheit 9 in einer Stellung, in der keine Leistung von der Antriebswelle 6 aus auf die Nullwel­ le 18 übertragen wird, d. h. der Verstellwinkel der Schwenkscheibe der Hydraulikpumpe 8 beträgt 0°. Da weder im Wendegetriebe 19 noch im Summierungsgetriebe 31 Schaltele­ mente betätigt sind, wird über diesen Leistungszweig eben­ falls keine Leistung auf die Nullwelle 18 übertragen. Die Bremse 16 des Untersetzungsgetriebes 12 ist für eine Len­ kung aus der Nullstellung heraus geschlossen.

Wird nun durch Verstellung des in Fig. 1 nicht darge­ stellten Lenkorgans des Gleiskettenfahrzeuges die Steuerung des Überlagerungslenkgetriebe 3 z. B. im Sinne einer Rechtskurve angesteuert, so ändert sich der Förderstrom der Hydraulikpumpe durch Veränderung des Schwenkwinkels ihrer Schwenkscheibe bis in einen maximalen negativen Wert. Das führt dazu, daß sich die Drehzahl der Nullwelle 18 propor­ tional zur Änderung des Schwenkwinkels bis auf einen maxi­ malen Wert verändert, der bestimmt ist durch die Ausgangs­ drehzahl der hydrostatischen Einheit 9 und das Überset­ zungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 12 bei geschlos­ sener Bremse 16. Die Drehrichtung der Nullwelle 8 ist gleichgerichtet wie die Drehrichtung der Welle 7.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße triebliche Verbin­ dung zwischen dem Lenkorgan 60 und der Schwenkscheibe 62 der hydrostatischen Einheit 9 dargestellt. Die Hydraulik­ pumpe 8 wird von der Pumpenwelle 7 angetrieben, die direkt mit der Brennkraftmaschine in Verbindung steht, während der Hydraulikmotor 10 die Hydrostatwelle 11 antreibt. In der trieblichen Verbindung zwischen dem Lenkorgan 60 und der Schwenkscheibe 62 der Hydraulikpumpe 8 ist lenkorganseitig ein erstes unrundes Zahnrad 64 und schwenkscheibenseitig ein zweites unrundes Zahnrad 66 angeordnet. In der darge­ stellten Geradeausfahrt-Stellung des Lenkorgans hat das Verhältnis des Wälzradius des ersten unrunden Zahnrads 64 zum Wälzradius des zweiten unrunden Zahnrads 66 seinen kleinsten Wert. Da im Bereich der Geradeausfahrt sich die­ ser Wert bei Betätigung des Lenkorgans 60 zunächst nur ge­ ringfügig ändert, wird ein feinfühliges Lenken des Gleis­ kettenfahrzeuges im ersten Lenkbereich ermöglicht. Bei ei­ ner weiteren Verdrehung der beiden exzentrisch gelagerten, unrunden Zahnräder wird sich das Übersetzungsverhältnis immer schneller ändern und bei einer Verdrehung beider un­ runder Zahnräder um 180° seinen maximalen Wert erreichen und damit zu einer direkteren Lenkung im dritten Lenkbe­ reich führen als im ersten Lenkbereich. Die triebliche Ver­ bindung zwischen Lenkorgan und lenkorganseitigem ersten unrunden Zahnrad 64 bzw. zwischen den zweiten unrunden Zahnrad 66 und der Schwenkscheibe 62 der Hydraulikpumpe 8 erfolgt durch Wellen mit Zahnrädern und Zahnstangen 67, die vorzugsweise rund ausgebildet sind, damit sie gleichzeitig die Funktion eines gegebenenfalls erforderlichen Kegeltrie­ bes übernehmen können, als Zwischenglieder und einem Schub­ kurbelgetriebe zum Betätigen der Schwenkscheibe 62 der Hy­ draulikpumpe 8. Die Zahnstangen 67 können dabei gleichzei­ tig die Betätigung der notwendigen Ventile 68 zur Steuerung des Untersetzungsgetriebes 12, des Wendegetriebes 19 und des Summierungsgetriebes 31 übernehmen.

Bezugszeichenliste

1

Brennkraftmaschine

2

Schaltgetriebeteil

3

Überlagerungslenkgetriebe

4

Summierungsdifferential

5

Summierungsdifferential

6

Antriebswelle

7

Pumpenwelle

8

Hydraulikpumpe

9

hydrostatische Einheit

10

Hydraulikmotor

11

Hydrostatwelle

12

Untersetzungsgetriebe

14

Hohlrad

16

Bremse

18

Nullwelle

19

Wendegetriebe

29

Bremse

30

Kupplung

31

Summierungsgetriebe

44

Kupplung

45

Kupplung

46

Zahnrad

47

Zwischenrad

48

Zahnrad

49

Zwischenrad

50

Zwischenrad

51

Getriebeausgangswellen

52

Kupplungsteil

60

Lenkorgan

62

Schwenkscheibe

64

erstes unrundes Zahnrad (lenkorganseitig)

66

zweites unrundes Zahnrad (schwenkscheibenseitig)

67

Zahnstange

68

Ventil

Claims (4)

1. Überlagerungslenkgetriebe (3) für Gleiskettenfahr­ zeuge, bei welchem die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle (18) und Summierungsdiffe­ rentiale (4, 5) dem Fahrantrieb überlagert wird, und die Nullwelle (18) von einer Antriebswelle (6) des Lenkgetrie­ bes aus über ein hydrostatisch-mechanisches Verzweigungsge­ triebe angetrieben wird, das in seinem hydrostatischen Lei­ stungszweig eine in ihrer Übersetzung stufenlos einstellba­ re hydrostatische Einheit (9) aufweist, deren Schwenkschei­ be (62) über eine triebliche Verbindung durch ein Lenkor­ gan (60) betätigbar ist, wobei durch eine Änderung des Schwenkwinkels der Schwenkscheibe der hydrostatischen Ein­ heit ein bestimmter Lenkradius einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Steuerung für die hydrostatische Einheit (8) in der trieblichen Verbin­ dung zwischen dem Lenkorgan (60) und der Schwenkschei­ be (62) wenigstens zwei miteinander in Eingriff stehende unrunde Zahnräder angeordnet sind, wobei lenkorganseitig ein ein erstes unrundes Zahnrad (64) und schwenkscheiben­ seitig ein zweites unrundes Zahnrad (66) angeordnet ist, die exzentrisch gelagert sind, und das Verhältnis der Wälz­ radien des ersten und zweiten Zahnrads bei einer Mittel- bzw. Geradeausfahrt-Stellung des Lenkorgans (60) einen kleinsten Wert hat.

2. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unrunden Zahnrä­ der (64, 66) ellipsenförmig sind.

3. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der trieblichen Verbindung zwischen dem Lenkorgan (60) und dem lenkorgan­ seitigen ersten unrunden Zahnrad (64) und in der triebli­ chen Verbindung zwischen dem zweiten unrunden Zahnrad (66) und der Schwenkscheibe (62) Zahnstangen (67) angeordnet sind, die die Ventile (68) für die Kupplungen (30, 44 und 45) und die Bremsen (16 und 29) des mechanischen Teils des Lenkgetriebes steuern.

4. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstan­ gen (67) einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen.