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Aus
der Praxis sind Rasentraktoren bekannt, die vier Räder aufweisen,
von denen jedes mit je einem Ölmotor
angetrieben wird. In der Regel ist eine einzige Ölpumpe zur Versorgung der Ölmotoren
vorgesehen, so daß bei
Kurvenfahrten ein Ausgleich des Ölflusses
zwischen den linken und rechten Ölmotoren
erforderlich ist. Dies geschieht in der Regel dadurch, daß diese Ölmotoren
zueinander parallel geschaltet sind. Damit erhalten beide Ölmotoren
den gleichen Druck, wobei sich der Durchfluß des Öls durch die Ölmotoren
entsprechend den Erfordernissen einstellen kann. Diese Technik hat
jedoch den Nachteil, daß der
Antrieb vollständig
verloren geht, wenn eines der Räder
seine Bodenhaftung verliert. Der Motor, der das durchdringende Rad
antreibt, nimmt aufgrund des geringeren Widerstandes im Ölmotor die
gesamte Ölmenge
auf, so daß jenes
Rad, welches noch ausreichend Bodenhaftung hätte, keinerlei Antriebskraft
mehr erfährt.
Um zwischen Vorwärts-
und Rückwärtsfahrt
umstellen zu können,
ist die Ölpumpe
mit einem Steuerventil verbunden, welches drei Stellungen aufweist.
In einer Endstellung wird das Öl
für die
Vorwärtsfahrt
durch die Ölmotoren geleitet,
während
in der anderen Endstellung die Anschlüsse der Ölmotoren vertauscht werden,
um rückwärts zu fahren.
Zwischen diesen Endstellungen ist eine Neutralstellung vorgesehen,
in der die Anschlüsse
der Ölmotoren
einerseits und die Pumpe mit dem Öltank andererseits verbunden
sind. In dieser mittleren Stellung ist der Rasentraktor antriebslos, wobei
die Ölmotoren
und damit auch die Räder
frei drehen können.
Um den Rasentraktor auch bremsen zu können, ist in jedem Ölmotorkreislauf
ein zusätzliches
Bremsventil vorgesehen, welches den Ölstrom unterbrechen kann. Dieser
bekannte Rasentraktor hat sich in der Praxis gut bewährt und
bildet den Ausgangspunkt der vorliegenden Neuerung.
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Der
Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rasentraktor der eingangs
genannten Art zu schaffen, der sich durch einen einfachen Aufbau
des Hydrauliksystems auszeichnet.
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Diese
Aufgabe wird neuerungsgemäß mit den
Merkmalen des Schutzanspruchs 1 gelöst.
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Ein
Rasentraktor gemäß Anspruch
1 weist Räder
auf, von denen mindestens zwei durch jeweils mindestens einen Ölmotor angetrieben
sind. Vorzugsweise sind wenigstens vier Räder des Rasentraktors angetrieben,
um eine optimale Traktion im Gelände
zu erzielen. Um die Fahrtrichtung einzustellen, ist ein Steuerventil
vorgesehen, welches die Ölmotoren
einerseits mit mindestens einer Ölpumpe und
andererseits mit einem Öltank
verbindet. Dieses Steuerventil dient zum Einstellen der Fahrtrichtung, indem
es die Ölflußrichtung
durch die Ölmotoren
je nach Stellung umkehren kann. Zwischen den Stellungen für die Vorwärts- und Rückwärts-Fahrt
ist eine weitere Stellung vorgesehen, in der der Ölfluß zu und von
den Ölmotoren
im wesentlichen gesperrt ist. Durch diese Sperrwirkung können sich
die Ölmotoren
in der Mittenstellung des Steuerventils nicht mehr drehen und werden
daher gebremst. Auf diese Weise entfällt die Notwendigkeit, ein
oder mehrere gesonderte Bremsventile in den Hydraulikkreislauf einzubauen.
Dies reduziert zum einen den Aufwand zur Realisierung der Hydraulikanlage,
zum anderen ergibt sich eine einfachere Bedienung des Rasentraktors
mit nur einem Hebel. Dieser muß lediglich
das Steuerventil ansteuern, um die Ölmotoren sowohl anzutreiben
als auch zu bremsen. Es ist auch daran gedacht, den Ölfluß nur bis
auf eine definierte Leckage zu unterbinden. Dadurch wird die Bremswirkung sanfter
eingeleitet.
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Insbesondere
beim abrupten Übergang
des Steuerventils in die Bremsstellung wirken die Ölmotoren
als Pumpen und versuchen das Öl
durch die Leitungen zu pumpen. Je nach Ausbildungsform der Ölmotoren
kann dies zu kritischen Betriebszuständen innerhalb des Ölmotors
führen.
Um Defekte an den Ölmotoren
zu vermeiden, ist es gemäß Anspruch 2
vorteilhaft, wenn mindestens einer der Ölmotoren mit mindestens einem
Rückschlagventil
in Wirkverbindung steht. Dieses Rückschlagventil ist mit dem Tank
verbunden, um das Auftreten von Unterdrücken im Hydrauliksystem zuverlässig zu
verhindern.
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Zur
weiteren Erhöhung
der Sicherheit ist es gemäß Anspruch
3 günstig,
wenn mindestens einer der Ölmotoren
mit mindestens einem Druckbegrenzungsventil in Wirkverbindung steht.
Dieses Druckbegrenzungsventil sorgt beim Überschreiten des Leitungsdrucks
für eine
Ableitung des überschüssigen Öls in den
Tank. Damit werden insbesondere Druckspitzen, die die Ölmotoren
im Pumpenbetrieb erzeugen, zuverlässig abgebaut. Das Rückschlagventil sorgt
zusammen mit dem Druckbegrenzungsventil dafür, daß die Ölmotoren beim Überführen des
Steuerventils in die Bremsstellung langsam abgebremst werden. Die
Bewegungsenergie des Rasentraktors wird dabei vom Ölmotor in
Flußenergie
des Öls
umgesetzt. Das Öl
wird dabei vom Öltank über das Rückschlagventil
durch den Ölmotor
hindurch zum Druckbegrenzungsventil und wieder zurück in den Öltank gefördert. Dabei
muß der
im Pumpenbetrieb arbeitende Ölmotor
gegen den voreingestellten Druck des Druckbegrenzungsventils pumpen,
wodurch sich die kinetische Energie des Rasentraktors allmählich aufbraucht.
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Da
die Räder
des Rasentraktors jeder Seite jeweils zueinander auch in Kurvenfahrten
die gleiche Drehzahl aufweisen, ist es gemäß Anspruch 4 vorteilhaft, wenn
mindestens zwei Ölmotoren
einer Seite in Serie geschaltet sind. Auf diese Weise ergibt sich
ein sehr einfacher Allradantrieb, der grundsätzlich kein Differential benötigt. Hat
beispielsweise das linke Vorderrad des Rasentraktors keinen Kontakt
zum Boden mehr, so kann das linke Hinterrad die Traktion problemlos übernehmen.
Durch die Serienschaltung haben beide Ölmotoren zueinander abhängige und ihrem
Schluckvolumen entsprechende Drehzahlen, wobei im genannten Betriebsfall
der größere Öldruck am Ölmotor des
Hinterrades abfällt.
Das Rad mit der besseren Traktion erhält demnach die höhere Antriebsenergie.
Die Probleme mit üblichen
Differentialen treten bei dieser Anordnung der Ölmotoren nicht auf.
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Zur
Erzielung eines möglichst
einfachen Aufbaus des Hydrauliksystems ist es gemäß Anspruch
5 günstig,
wenn das Steuerventil mit der Pumpe und mit einem Öltank in
Wirkverbindung steht. Dabei treibt die Ölpumpe die Ölmotoren beider Seiten des Rasentraktors
an. Auf diese Weise kann sich der Ölfluß der linken und rechten Ölmotoren
selbsttätig
einstellen, so daß Kurvenfahrten
kein Problem darstellen.
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Alternativ
ist es gemäß Anspruch
6 vorteilhaft, wenn das Steuerventil mit einer als Duplexpumpe ausgebildeten Ölpumpe und
mit dem Öltank
in Wirkverbindung steht. Die beiden Ausgänge der Duplexpumpe treiben
dabei einerseits die linken und andererseits die rechten Ölmotoren
an. Ein ungewollter Ausgleich des Ölflusses zwischen der linken
und rechten Seite kann auf diese Weise nicht mehr stattfinden, da
die beiden Ausgänge
der Duplexpumpe stets die gleiche Ölmenge liefern. Auf diese Weise
ergibt sich die Wirkung einer Differentialsperre.
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Um
das Befahren enger Kurven zu erleichtern, ist es gemäß Anspruch
7 günstig,
wenn zwischen den Ölmotoren
beider Seiten bzw. zwischen den Ausgängen der Duplexpumpe mindestens
ein Bypass vorgesehen ist, der vorzugsweise mit einem Bypassventil
absperrbar ist. Dieses Bypassventil läßt sich öffnen und schließen und
ermöglicht
auf diese Weise je nach Stellung einen Ölflußausgleich zwischen der linken
und rechten Seite. Bei Fahrten auf schwierigem Gelände kann
das Bypassventil geschlossen werden, so daß die Anordnung wie eine zuschaltbare
Differentialsperre wirkt.
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Der
Neuerungsgegenstand wird beispielhaft anhand der Zeichnung erläutert, ohne
den Schutzumfang zu begrenzen.
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Es
zeigt:
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1 eine
erste Ausführungsform
eines Rasentraktors, mit dem nur eine Achse angetrieben ist,
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2 eine
zweite Ausführungsform
eines Rasentraktors mit einer Duplexpumpe,
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3 eine
dritte Ausführungsform
eines allradgetriebenen Rasentraktors und
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4 eine
vierte Ausführungsform
eines allradgetriebenen Rasentraktors mit Duplexpumpe und Differentialsperre.
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Die 1 zeigt
einen schematischen Rasentraktor 1, von dem lediglich die
für die
vorliegende Neuerung wesentlichen Bestandteile dargestellt sind. Der
Rasentraktor weist grundsätzlich
ein nicht dargestelltes Chassis mit Rädern 2 auf. Auf dem
nicht dargestellten Chassis ist in der Regel ein Fahrersitz, ein Mähwerk sowie
ein Auffangkorb für
das Mähgut
vorgesehen. Diese Komponenten sind der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht
dargestellt.
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Der
Rasentraktor 1 weist einen Öltank 3 auf, der mit
einer Pumpe 4 verbunden ist. Der Öltank 3 und die Pumpe 4 sind
mit einem Steuerventil 5 verbunden, welches lediglich der
besseren Übersichtlichkeit
halber zweiteilig dargestellt ist. Insbesondere ist daran gedacht,
das Steuerventil 5 als Einzelventil auszubilden, welches
nur einen einzigen beweglichen Ventilschaft aufweist. Das Steuerventil 5 besitzt drei
Stellungen, von denen die oberste einen ersten Ausgang 6 des
Steuerventils 5 mit der Ölpumpe 4 verbindet.
Gleichzeitig wird ein zweiter Ausgang 7 des Steuerventils 5 mit
dem Öltank 3 verbunden.
Die Ausgänge 6, 7 stehen über entsprechende Ölleitungen 8 mit Ölmotoren 9, 10 in
Verbindung, die direkt die Räder 2 des
Rasentraktors 1 antreiben.
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In
einer untersten Stellung des Steuerventils 5 sind die Ventilkanäle gekreuzt,
so daß nunmehr
der erste Ausgang 6 des Steuerventils 5 mit dem Öltank 3 und
der zweite Ausgang 7 des Steuerventils 5 mit der Ölpumpe 4 verbunden
ist. Dadurch wird der Ölfluß durch
die Ölmotoren 9, 10 umgekehrt.
Die oberste Stellung des Steuerventils 5 dient dabei für die Vorwärtsfahrt
und die unterste Stellung für
die Rückwärtsfahrt
des Rasentraktors 1.
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Zwischen
der obersten und der untersten Stellung des Steuerventils 5 ist
eine weitere Stellung vorgesehen, die als Bremsstellung bezeichnet
wird. In dieser Bremsstellung ist die Ölpumpe 4 direkt mit dem Öltank 3 verbunden,
so daß die Ölpumpe 4 keine
Leistung an die Ölmotoren 9, 10 abgeben
kann. Die Ausgänge 6, 7 des
Steuerventils 5 enden ohne Verbindung im Steuerventil 5,
so daß in
den Ölleitungen 8 kein
oder allenfalls nur ein geringer Ölfluß über das Steuerventil mehr möglich ist.
In dieser Stellung des Steurerventils 5 wirken die Ölmotoren 9, 10 als Pumpen,
die von der kinetischen Energie des Rasentraktors 1 über die
Räder 2 angetrieben
werden. Die Ölmotoren 9, 10 versuchen
dabei das Hydrauliköl durch
die Leitungen 8 zu pumpen. Da zwischen den Ausgängen 6, 7 des
Steuerventils 5 keinerlei Verbindung besteht, ist dies
jedoch nicht möglich.
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Wenn
die Ölmotoren 9, 10 im
Pumpenmodus arbeiten versuchen sie, aus einer der Ölleitungen 8 Öl auszupumpen
und in die andere Ölleitung 8 zu drücken. Dabei
würde in
der ersten Ölleitung 8 ein Unterdruck
und in der zweiten Ölleitung 8 ein Überdruck
entstehen. Dieser Betriebszustand ist sowohl für die Ölmotoren 9, 10 als
auch für
die Ölleitungen 8 problematisch.
Aus diesem Grund sind in den Ölleitungen 8 jeweils
ein Rückschlagventil 11 und
ein Druckbegrenzungsventil 12 vorgesehen. Diese Ventile 11, 12 sind
jeweils mit dem Öltank 3 verbunden.
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Befindet
sich das Steuerventil 5 in der Bremsstellung, so versuchen
die Ölpumpen 9, 10 jeweils
eine der Leitungen 8 leer zu saugen, während die andere Leitung 8 mit Überdruck
beaufschlagt wird. Auf der Saugseite öffnet sich beim Auftreten eines
Unterdrucks das Rückschlagventil 11 und
verbindet die Ölleitung 8 mit
dem Öltank 3.
Damit kann kein Unterdruck in der Ölleitung 8 entstehen
und die Ölmotoren 9, 10 erhalten
die für
den Pumpvorgang notwendige Ölmenge.
Auf der Druckseite der Ölmotoren 9, 10 baut
sich aufgrund der Pumpwirkung der Ölmotoren 9, 10 ein
zunehmender Druck auf, bis das Druckbegrenzungsventil 12 öffnet. Dieses
Druckbegrenzungsventil 12 entläßt die überschüssige Ölmenge, die von den Ölmotoren 9, 10 gefördert wurde, wieder
zurück
in den Öltank 3.
Dabei müssen
die Ölmotoren 9, 10 gegen
den voreingestellten Druck der Druckbegrenzungsventile 12 pumpen,
so daß den Ölmotoren 9, 10 entsprechende
Energie entnommen wird. Auf diese Weise wird eine allmähliche Abbremsung
des Rasentraktors 1 erzielt.
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Die 2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
des Rasentraktors 1, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche
Teile benennen. Im folgenden wird lediglich auf die Unterschiede
zur Ausführungsform
gemäß 1 eingegangen.
Statt einer einfachen Ölpumpe 4 wird
eine Duplexpumpe 13 eingesetzt, die zwei Ausgänge 14 aufweist.
Die Duplexpumpe 13 ist dabei derart ausgebildet, daß sie an beiden
Ausgängen 14 stets
die gleiche Öldurchflußmenge pro
Zeit liefert. Die beiden Ausgänge 14 der Duplexpumpe 13 sind
dabei einerseits mit dem linken Ölmotor 9 und
andererseits mit dem rechten Ölmotor 10 verbunden.
Die beiden Ölkreisläufe für die Ölmotoren 9, 10 sind
dabei voneinander getrennt. Die beiden Ölmotoren 9, 10 erhalten
demnach die gleiche Öldurchflußmenge,
so daß sie
auch die gleiche Drehzahl aufweisen. Grundsätzlich könnten die Durchflußmengen
an den Ausgängen 14 der
Duplexpumpe 13 auch unter schiedlich sein, wenn diese unterschiedlichen
Durchflußmengen
auch im Schluckvolumen der Ölmotoren 9, 10 und/oder
im Durchmesser der Räder 2 berücksichtigt
sind.
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Die
gewählte
hydraulische Anordnung wirkt wie eine starre Verbindung zwischen
den Ölmotoren 9, 10,
so daß sich
die Wirkung einer Differentialsperre einstellt. Um enge Kurvenfahrten
dennoch zu ermöglichen,
ist zwischen den Ausgängen 14 der
Duplexpumpe 13 ein Bypassventil 15 vorgesehen.
Dieses Bypassventil 15 kann zwei Stellungen einnehmen,
wobei in einer der Stellungen die Ausgänge 14 der Duplexpumpe 13 voneinander
getrennt und in der anderen Stellung verbunden sind. Durch Überführung des
Bypassventils 15 in die verbindende Stellung ist ein Ölausgleich
zwischen den Ölmotoren 9 und 10 möglich, so
daß sich
diese auch unterschiedlich schnell drehen können. Damit kann die Wirkung eines
Differentials realisiert werden, wobei diese je nach Stellung des
Bypassventils 15 auch blockiert werden kann. Insbesondere
ist daran gedacht, die Lage des Bypassventils 15 vom Lenkeinschlag
des Rasentraktors abhängig
zu machen, um in jedem Betriebszustand eine optimale Traktionswirkung
zu erzielen.
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Die 3 zeigt
eine alternative Ausführungsform
eines vierradgetriebenen Rasentraktors 1, dessen Aufbau
im wesentlichen dem Rasentraktor 1 gemäß 1 entspricht.
Neben den Ölmotoren 9, 10 für die Hinterräder 2 sind
zusätzliche Ölmotoren 16, 17 für die Vorderräder 2 vorgesehen.
Die linken Ölmotoren 9, 16 sind
ebenso wie die rechten Ölmotoren 10, 17 zueinander
in Serie geschaltet, so daß sie zwangsweise
die gleiche Öldurchflußmenge erhalten.
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4 zeigt
eine weitere Ausführungsform des
vierradgetriebenen Rasentraktors 1, der von der Ausführungsform
gemäß 2 abgeleitet
ist. Von der Ausführungsform
gemäß 3 unterscheidet sich
dieser Rasentraktor 1 im wesentlichen durch die Anwendung
einer Duplexpumpe 13 und zwei im wesentlichen getrennten Ölkreisläufen für die linken Ölmotoren 9, 16 einerseits
und für
die rechten Ölmotoren 10, 17 anderereits.
Zur Erzielung der Wirkung eines Differentials ist wiederum das Bypassventil 15 vorgesehen.
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- 1
- Rasentraktor
- 2
- Rad
- 3
- Öltank
- 4
- Ölpumpe
- 5
- Steuerventil
- 6
- erster
Ausgang
- 7
- zweiter
Ausgang
- 8
- Ölleitung
- 9
- linker Ölmotor
- 10
- rechter Ölmotor
- 11
- Rückschlagventil
- 12
- Druckbegrenzungsventil
- 13
- Duplexpumpe
- 14
- Ausgang
- 15
- Bypassventil
- 16
- linker Ölmotor
- 17
- rechter Ölmotor