DE2264014C2 - Hydrostatische Antriebs- und Lenkeinrichtung für ein Kettenfahrzeug oder dergleichen - Google Patents

Hydrostatische Antriebs- und Lenkeinrichtung für ein Kettenfahrzeug oder dergleichen

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DE2264014C2
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Caterpillar Tractor Co Peoria Ill
Caterpillar Tractor Co
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydrostatische Antriebs- und Lenkeinrichtung für ein Kettenfahrzeug oder dergleichen gemäß Oberbegriff des Anspruches 1. Aus der DE-OS 19 37 624 ist eine Einrichtung mit diesen Merkmalen bekannt, bei der der Strom der Arbeitsflüssigkeit für die Hydromotoren alle vorgeordneicn Steuerelemente passiert und hiervon beeinflußt wird. Das ersehwert die Lenkung und verbraucht auch zusätzliche Energie.
Die Erfindung bezweckt demgegenüber eine Verbesserung in der Weise, daß der Arbeitsflüssigkeitsstrom allein über die Richtungssteuet ventile geführt wird. Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine hydrostatische Antriebs- und Lenkeinrichtung gemäß Anspruch 1 geschaffen. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung ermöglicht gegenüber dem zugrunde liegenden Stand der Technik eine leichter zu betätigende Lenkung, so daß der Fahrer des Kettenfahrzeugs sich to wesentlich besser auf die Steuerung der mit dem Fahrzeug verbundenen Arbeitsgeräte konzentrieren kann. Die Lenkung ist auch besser als bei den bekannten Einrichtungen an das Fahrgefühl angeglichen, das beim Fahren eines üblichen Kraftfahrzeuges entsteht Der in der Einrichtung entstehende Energieverlust ist ebenfalls gegenüber dem Stand der Technik vermindert
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung dargestellt und erläutert. Es zeigt
F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer hydrostatischen Antriebs- und Lenkeinrichtung nach der Erfindung,
Fig.2 einen senkrechten Schnitt durch ein erstes Vorsteuerventil, das in der Einrichtung gemäß Fig. 1 einem Richtungssteuerventil zugeordnet ist, und
F i g. 3 einen Schnitt durch ein zweites Vorsteuerventil, das in der Einrichtung gemäß F i g. 2 ebenfalls einem Richtungssteuerventil zugeordnet ist in Verbindung mit einem Teil des zugehörigen Schaltkreises in vereinfachter Darstellung.
Eine hydrostatische Antriebs- und Lenkeinrichtung, siehe Fig. 1, dient zur Steuerung der Geschwindigkeit und Laufrichtung der zwei Hydromotoren 16 und 17. Die Motoren sind mit Kettenrädern 19 und 20 gekuppelt, die ihrerseits die Ketten 22 und 23 antreiben. Zwei Richtungssteuerventile 24 und 25 steuern den Fluß des Druckmittels zu den Motoren. Zwei Vorsteuerkreise 26 und 27 sind zur Steuerung der Richtungssteuerventile vorgesehen. Die Einrichtung enthält zwei Hauptdruckmittelpumpen 28 und 29 und eine Hilfspumpe 30. Ein Vorratsbehälter 31 enthält einen Vorrat der Arbeitsflüssigkeit für die Pumpe 30, und ein Entlastungsventil 32 steuert den Höchstdruck in den Vorsteuerkreisen 26 und 27.
Der Vorsteuerkreis 26 enthält zwei erste Vorsteuerventile 35 und 36, die über die Leitungen 37 und 38 an die Pumpe 30 angeschlossen und so betätigbar sind, daß sie die Drehrichtung des Antriebs bestimmen. Der Vorsteuerkreis 27 enthält zweite Vorsteuerventile 40 und so 41, die zwischen den ersten Vorsteuerventilen 35 und 36 und den Richtungssteuerventilen 24 und 25 liegen und zur Steuerung der Lenkung des Fahrzeugs betätigbar sind. Das System enthält ferner ein Paar Vorsteuerleitungen 42 und 43, die von den Ventilen 35 und 36 kommen und durch die Ventile 40 und 41 hindurchgehen.
Die Vorsteuerleitung 42 verzweigt sich in zwei getrennte Leitungen 44 und 45, die zu dem Ventil 40 bzw. zu dem Ventil 41 führen. Ein Durchgangskanal 46 im Ventil 40 verbindet die Leitung 44 mit einer Leitung 47, bo die zu dem einen Ende des Richtungssteuerventils 24 führt. Fr.benso ist ein direkter Durchgang 48 im Ventil 41 als Verbindung für die Leitung 45 mit einer Leitung 49 vorgesehen, die zu dem einen Ende des Richtungssteuerventils 25 führt. Die Vorsteucrleitung 4.3 isi unterteilt hr> in Leitungen 50 und 51, die /u dem Ventil 40 b/w. dem Ventil 41 führen. Ein Durchgangskaiuil 52 im Ventil 40 verbindet die Leitung 50 mit einer Leitung 53. weiche /u dem einen Ende des Richtungsstcuerventils 24 führt. Em
direkter Durchgangskanal 54 im Ventil 41 verbindet die Leitung 51 mit einer Leitung 55, die zu dem einen Ende des Richtungssteuerventils 25 führt Die Ventile 40 und 41 sind so betätigbar, daß sie das von einem der Vorsteuerventile 35, 36 bedingte Vorsteuer.;yslem abwandeln, um über den Antrieb eine Lenkung zu bewirken.
Die Vorsteuerventile 40 und 41 sind vereinfacht als Drei-Stellungs-Ventile dargestellt, sie sind aber tatsächlich als Schieberventile ausgeführt, die eine Modulation des Druckmittels ermöglichen. Die Ventile können daher allmählich und nicht nur abrupt verstellt werden, siehe auch die ausführliche Beschreibung Fig.3 weiter unten.
Die bauliche Ausführung des Vorsteuerventiles 36 ist in F i g. 2 dargestellt Das Vorsteuerventil 35 ist völlig gleich gebaut Elemente, die mit denen der vereinfachten Darstellung nach F i g. 1 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, so der Behälter 31, die Pumpe 30 und die Leitung 38, die in das Vorsteuerventil 36 hineinführt
Zu dem Ventil 36 gehört ein oberes Gehäuse 57, eine Trenn-Zwischenplatte 58 und ein unteres Gehäuse 59. Das obere Gehäuse enthält eine Tauchkolbenanordnung 60, zu der ein Bolzen 61 und eine Feder 62 gehört. Das untere Gehäuse 59 enthält eine Schieberanordnung 65 mit einem Schieber 66, einer Feder 67 und einem Verzögerungsglied 69. Der Schieber 66 ist mit zwei als Kanälen benutzten Bohrungen 70 und 71 und einer Mehrzahl von Dosierschlitzen 72 versehen. Der Schieber 66 sitzt in einer Bohrung 74 des Gehäuses 59, das eine Einlaßöffnung 75 und zwei Auslaßöffnungen 76 und 77 hat. Eine Abdeckplatte 78 ist am Ende des Gehäuses 59 durch mehrere Schrauben 79 befestigt und dichtet die Bohrung 74 ab.
Zu dem Ventil 36 gehört noch eine die Befestigung ermöglichende Anordnung 81 einschließlich Platten 82 und 83 und einer Bolzenführung. Eine Halterung 85 ist auf der Platte 82 befestigt; ein Fußhebel 86 ist schwenkfähig an der Halterung 85 mittels eines Bolzens 87 befestigt.
Der Vorsteuerkreis 27 mit einer praktischen Ausführungsform der Ventile 40 und 41 ist in F i g. 3 dargestellt in der die Ventile 40 und 41 im Gegensatz zu F i g. I, in einem gemeinsamen Gehäuse 89 enthalten sind. Das Ventil 40 weist einen Schieber 90, eine erste Feder 91 mit einer Halterung 92 und eine zweite Feder 93 mit einer Halterung 94 auf. Der Schieber 90 ist innerhalb einer Bohrung 96 des Gehäuses 89 hin- und herbeweglich, um den Durchfluß von Steuerdruckmitlei zum Richtungssteuerventil 24 zu steuern. Dosierschlitze 97 im Schieber 90 ermöglichen eine genaue Zumessung des Steuerdruckmittels zum Steuerventil 24.
Das Ventil 41 weist ebenfalls einen Schieber 98, eine erste Feder 99 mit einem Käfig 100 und eine zweite Feder 101 mit einem Käfig 102 auf. Der Schieber 98 ist in einer Bohrung 104 des Gehäuses 89 hin- und herbeweglich, um den Durchfluß von Steuerdruckmittel zum Steuerventil 25 zu steuern. Der Schieber 98 hat ebenfalls mehrere Dosierschlitze 105, welche eine genaue Zumessung des Steuerdruckmittels zum Steuerventil 25 ermöglichen.
Ein Steuerhebel 106 ist an einem schwenkfähig angeordneten, die Schieber betätigenden Glied 107 befestigt. Ein erster Abschnitt 108 des Gliedes 107 ist in Berührung mit dem Schieber 90 und ein zweiter Abschnitt 109 steht in Berührung mit dem Schieber 98. Wenn der Steuerhebel nach rechts (siehe F i g. 3) bewegt wird, wird der Schieber 98 betätigt, und wenn der Hebel nach links bewegt wird, der Schieber 90. Die Betätigung des Schiebers 90 hat keine Wirkung auf den Schieber 98 und umgekehrt. Mit anderen Worten, die Schieber sind unabhängig betätigbar.
Die vom Ventil 35 kommende Vorsteuerleitung 42 stent in Verbindung mit den Kammern 112 und 113 des Gehäuses 89. Wenn die Schieber 90 und 98 in der dargestellten betätigungsfreien Stellung sind, ist die Kammer
113 durch die zwei Schieber gesperrt Die Kammer 112 ist jedoch in freier Verbindung über die Schieber 90 und 98 mit Leitungen 47 und 49, die zu den Richtungssteuerventilen 24 und 25 führen. In gleicher Weise ist die Vorsteuerleitung 43, die vom Ventil 36 kommt, in Verbindung mit der Kammer 114, die in freier Verbindung mit den Leitungen 53 und 55 steht, welche zu den Richtungssteuerventilen 24 und 25 führen. Wenn die Schieber 90 und 98 die dargestellte Lage einnehmen, ist die Kammer
114 durch die Schieber gegen eine Verbindung mit den Leitungen 47 und 49 gesperrt.
Wenn das Kettenfahrzeug vorwärts oder rückwärts gefahren werden soll, wird hierfür der erste Vorsteuerkreis 26 benutzt. Dieser Kreis enthält das Vorwärtsvorsteuerventil 35 und das Rückwärtsvorsteuerventil 36. Wenn der Fahrer das Vorsteuerventil 35 betätigt fließt Steuerdruckmittel von der Steuerdruckpumpe in das eine Ende jedes der Richtungssteuerventile 24,25. Diese Richtungssteuerventile werden daher durch den Steuerdruck so verschoben, daß die Arbeitsflüssigkeit aus den Pumpen 28 und 29 die Kettenmotoren 16 und 17 erreichen kann. Die Motoren übertragen dann ihre Kraft auf die Kettenräder 19 und 20, die ihrerseits die Spurketten 22 und 23 in Vorwärtsrichtung umlaufen lassen.
Die Drehgeschwindigkeit der Motoren 16 und 17 wird durch die Strecke bestimmt, über die die Schieber der Steuerventile 24 und 25 bewegt werden, da dadurch die Menge der Arbeitsflüssigkeit bestimmt wird, die an die Motoren durch die Pumpen 28 und 29 abgegeben wird. Die Verschiebungsstrecke der Schieber der Richtungssteuerventile wird durch die Größe des Vorsteuerdruckes bestimmt, die von der vom Fahrer bewirkten Änderung der Stellung des Ventils 35 abhängt. Die vom Ventil 35 bemessene Größe des Vorsteuerdruckes wird bestimmt durch die Kraft, die über die Feder 62 auf den Schieber 66 innerhalb des Ventils ausgeübt wird. Die Schieberbewegung wird durch den Druck bestimmt, der auf die Tauchkolbenanordnung 60 mit Hilfe des Fußhebels 86 vom Fahrer ausgeübt wird. Eine genaue Einstellung des Schiebers 66 ist aufgrund der Dosierschlitze 72 im Schieber möglich. Wenn daher der Fahrer den Fußhebel 86 weiter nach unten drückt, wird ein höherer Vorsteuerdruck im Vorsteuerventil 35 hergestellt, und dadurch werden die Schieber in den Richtungssteuerventilen 24 und 25 verschoben, so daß mehr Arbeitsflüssigkeit aus den Pumpen 28 und 29 zu den Motoren 16 und 17 gelangen kann. Die Geschwindigkeit der Motoren 16 und 17 und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist eine Funktion der Strecke, über die der Fußhebel 86 vom Fahrer bewegt wird.
Die Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges wird in gleicher Weise unter Benutzung des Vorsteuerventiles 36 erreicht. Eine Betätigung dieses Ventils ermöglicht, daß Steuerdruck unmittelbar über die zwei Lenkungsventile 40 und 41 zu den entgegengesetzten Enden der Richtungssteuerventile 24 und 25 fließt. Die Schieber dieser
t>5 zwei Richtungssteuerventile werden dann in einer Richtung verschoben, in der Arbeitsflüssigkeit von den Pumpen 28 und 29 zu den entgegengesetzten Seiten der Motoren 16 und 17 celana-t. so dnß dip Smirkpttpn 'J7
und 23 in umgekehrter Richtung angetrieben werden.
Bis zu diesem Punkt sind die zwei Hilfslenkungsvcnti-Ie 40 und 41 außer Betätigung geblieben und haben die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt des Fahrzeuges nicht beeinflußt. Zum Drehen oder Lenken des Fahrzeugs während des Vorwärts- oder Rückwärtsfahrens wird das eine oder das andere der Lenkungsvorsteuerventile 40, 41 betätigt, um das Vorsteuersignal abzuwandeln, das von dem Richtungsvorsteuervcniil 35 oder 36 kommt.
Im einzelnen verläuft ein Drchungs- oder Lenkungsvorgang wie folgt: Wenn das Vorsteuerventil 35 betätigt wird und das Fahrzeug vorwärts fährt, wird das Lenkungsvorsteuerventil 40 betätigt, um eine Drehung oder Lenkung des Fahrzeugs nach links zu bewirken. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Geschwindigkeit des Motors 16 gegenüber der des Motors 17 verzögert wird. Hierfür bewegt der Fahrer den Steuerhebel 106 nach links, bezogen auf F i g. 3, wodurch der Schieber 90 nach rechts bewegt wird. Aufgrund der Bewegung des Schiebers nach rechts beginnt das Steucrdruckmittel in der Kammer 113 über die Dosierschlitzc 97 in die Leitung 53 einzutreten. Dieses Steuerdruckmittel in der Leitung 53 sucht den Schieber im Hauplsteuerventil 24 nach rechts zu verschieben. Wenn der Steuerdruck in der Leitung 53 sich vergrößert, beginnt sich der Schieber im Richtungssteuerventil nach rechts zu verschieben, wodurch die Menge der Arbeitsflüssigkeit, die zum Motor 16 geführt wird, verringert wird. Dadurch wird natürlich die Geschwindigkeit des Motors 16 jo und dementsprechend die Geschwindigkeit der Ketten 22 verringert. Wenn die Geschwindigkeit des Motors 16 allmählich abnimmt, läuft die Maschine in einer etwas drehenden Richtung nach links.
Um eine schärfere Wendung nach links auszuführen, is bewegt der Fahrer den Steuerhebel 106 weiter nach links. Dadurch wird der Schieber 90 weiter nach rechts bewegt und aufgrunddessen mehr Steuerdruckmittcl der linken Seite des Richtungssteuerventiles 24 zugeführt. Wenn der Steuerdruck in der Leitung 53 sich der Größe des Druckes in der Leitung 47 annähen, nimmt die Geschwindigkeit des Motors 16 weiter ab, bis der Motor vollständig anhält, wenn die Drücke in den Leitungen 53 und 47 gleich sind. Das bedeutet, daß der Schieber im Ventil 24 in eine neutrale oder den Durchgang sperrende Stellung verschoben ist. Wenn der Motor 16 vollständig anhält und der Motor 17 weiterläuft, wird eine Schwenkung erreicht.
Eine noch weitere Bewegung des Schiebers 90 nach rechts verursacht, daß der Schieber die Verbindung zwisehen der Kammer 112 und der Leitung 47 sperrt, jedoch eine Verbindung zwischen der Kammer 113 und der Leitung 53 ermöglicht. Aufgrunddessen läuft der Motor 16 und dementsprechend die Spurkette 22 rückwärts und bewirkt eine Drehung auf der Stelle, da die Kette 22 dann entgegengesetzt zur Kette 23 umläuft. Sobald der Fahrer den Dreh- oder Lenkvorgang beendet hat, entlastet er einfach den Steuerhebel 106, wodurch der Schieber 90 in die ursprüngliche neutrale Stellung durch die Federn 91 und 93 und die Federhallerun- w) gen 92 und 94 zurückbewegt wird. Falls zu dieser Zeit das Vorsteuerventil 35 noch betätigt ist, nimmt das Fahrzeug seine Vorwärtsfahrt wieder auf.
Für eine Wendung nach rechts wird der Steuerhebel 106 nach rechts bewegt (siehe Fig.3). wodurch der Schieber 98 ebenfalls nach rechts bewegt wird. Dadurch wird das Richtungssteuerventil 25 ähnlich betätigt wie vorstehend für das Ventil 24 beschrieben. Eine allmähliche Wendung des verhältnismäßig großen Radius, eine Schwenkung oder eine Drehung auf der Stelle können durch Steuerung der Größe der Bewegung des Schiebers 98 ausgeführt werden. Wenn der Fahrer die Rechtswendung ausgeführt hat, entlastet er wiederum nur den Steuerhebel 106, worauf die Federn 99 und 101 und die Federhakerungen 100 und 102 den Schieber 98 in eine neutrale Stellung zurückstellen.
Eine Lenkung oder Drehung des Fahrzeugs bei Rück-
H) wärtsfahrt verläuft sehr ähnlich wie die gerade beschriebenen Vorgänge. Für die Rückwärtsfahrt wird das Vorsteuerventil 36 betätigt, das verursacht, daß Steuerdruckmittel in die Leitung 43, die Kammer 114 und die Leitungen 53 und 55 fließt. Dadurch werden die Schieber in den Ventilen 24 und 25 veranlaßt, sich in eine solche Stellung für die Fiüssigkeitweiterieiiung zu bewegen, daß die Motoren 15 und 17 und die zugehörigen Spurkelten 22 und 23 rückwärts laufen.
Rechts- und Linkswendungen können durch entsprechcndc Betätigung des Steuerhebels 106 in derselben Weise ausgeführt werden, wie vorstehend im Zusammenhang mit einer in Vorwärtsfahrt des Fahrzeuges beschrieben worden ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Hydrostatische Antriebs- und Lenkeinrichtung für ein Kettenfahrzeug oder dgi. mit jeweils einem reversiblen Hydromotor für den Antrieb je einer Fahrzeugseite, denen Arbeitsdruckmittel aus einer Druckmittelquelle über jeweils ein zugeordnetes Richtungssteuerventil zufließt, und mit den Richtungssteuerventilen vorgeschalteten ersten und zweiten Hilfssteuermitteln, von denen die ersten Hilfssteuermittel einen nach den Richtungssteuerventilen gehenden Druckmittelfluß mehr oder minder drosseln und die Fahrgeschwindigkeit beeinflussen und die zweiten Hilfssteuermittel eine Lenkungsfunktion durch einstellbare, gegebenenfalls unterschiedliche Zuteilung der DruckinittelPüsse zu den beiden Hydromotoren haben, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Hilfssteuermittel als erste (26 bzw. 33,36) und zweite (27 bzw. 40,41) Vorsteuerventile für die Richtungssteuerventile (24,25) ausgebildet sind, daß das Steuerdruckmittel von einer Steuerdruckquelle (30) der ersten Vorsteuerventilgruppe (26 bzw. 35,36) zugeführt, von dort auf die beiden zweiten, jeweils dem Antrieb einer Fahrzeugseite zugeordneten Vorsteuerventile (40,41) verzweigt und von diesen den Betätigungselementen der Richtungssteuerventile (24, 25) der zugehörigen Fahrzeugseite zugeführt wird, daß die Richtungssteuerventile den den Hydromotoren (16, 17) zugeführten Arbeitsflüssigkeitsstrom entsprechend den empfangenen Steuerdruckmittel-Signalen steuern und daß von der ersten Vorsteuerventilgruppe (26 bzw. 35, 36) ein Vorgabewert für den Druck und die Richtung des Steuerdruckmittels einstellbar ist, während durch die zweiten Vorsteuerventile (27 bzw. 40, 41) getrennt für jede Fahrzeugseite der Vorgabewert für Druck und Richtung modifiziert werden kann.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorsteuerventilgruppe (26) bzw. (35,36) zwei parallel liegende, auf die Sperrung des Durchflusses vorgespannte Richtungsvorsteuerventile (35, 36) aufweisen, deren Ausgänge sich auf die beiden zweiten, zueinander parallelen Vorstcuerventile (40,41) verzweigen.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Vorsteuerventile (40, 41) als Lenkungsschieberventile ausgebildet sind, die über einen einzigen Steuerhebel (106) wahlweise betätigbar sind.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungssteuerventile (24,25) Schieberventile sind.
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