DE2514461A1

DE2514461A1 - Hydrostatisches uebertragungs- bzw. uebersetzungssystem fuer gelenkfahrzeuge

Info

Publication number: DE2514461A1
Application number: DE19752514461
Authority: DE
Inventors: Willard Lyle Chichester; Donald Allen Holtkamp
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1974-04-12
Filing date: 1975-04-03
Publication date: 1975-10-30
Also published as: US3910369A; ZA752083B; AU7967775A; BR7502205A; GB1496053A; AR208309A1; CA1026644A; ES436536A1

Description

CLARK EQUIPMENT COMPANY in Buchanan, Michigan (V.St.A.)

Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem für Gelenkfahrzeuge.

Die Erfindung bezieht sich auf das Arbeitsgebiet der hydraulischen Übertragungssysteme für Fahrzeuge.

Es sind hydrostatische Übertragungssysteme für Fahrzeuge mit Vierradantrieb bekannt, welche aneinander gelenkt oder mit mehr herkömmlichen Mitteln gelenkt werden, und zwar noch als System zur Erhaltung eines positiven Zuges an einem oder mehreren Rädern ohne Rücksicht auf einen Zugverlust an einem oder mehreren anderen Rädern.

Die Erfindung umfaßt ein hydraulisches Übertragungssystem, welches den vollen Stromkreisdruck auf jedes Rad einer Mehrheit von Rädern aufrechterhalten kann ohne Rücksicht auf die Änderungen im Zug sowohl zwischen den Rädern als auch auf die Gelenkverbindung zum Lenken unter gesteuerten Bedingungen, bei welchen der Strom zu den äußeren und inneren Rädern bei einem gegebenen Lenkwinkel als Funktion vom Steuerwinkel proportioniert ist.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. i ist eine schematische Wiedergabe des hydrostatischen Übertragungssystems.

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht der Fahrzeugmaschine, der Hauptpumpe und der Steuerung durch

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die Bedienung hierfür.

Fig. 3 ist eine Frontansicht eines der Pumpenbedienungssteuerungen nach Fig. 2.

Ein Fahrzeug ist durch die vorderen Paare und die hinteren Paare 10 und 12 von angetriebenen Rädern sowie einem mittleren weggebrochenen Teil eines Fahrzeugfahrgestells wiedergegeben, welches mit den Bezugszeichen 14 und 16 versehen ist. Diese Teile sind mit einem Zapfen 18 gelenkig miteinander verbundenyum ein Gelenkfahrzeug zu ergeben. Anordnungen von Lenkzylindern 20 und 22 sind je Zylinder bodenende und am Stangenende an einem der Fahrzeugteile 14 und 16 befestigt und bilden die Arbeitsteile eines herkömmlichen nicht wiedergegebenen Hydraulikkreises, welcher eine Lenkpumpe und ein von der Bedienung gesteuertes Lenkventil umfaßt, um die Zylinderanordnung in entgegengesetzten Richtungen zu betätigen, damit die Fahrzeuge zur Lenkung gelenkig verbunden sind. Die Paare nicht lenkbarer Räder 10 und 12 können durch Paare von umkehrbaren hydraulischen Motoren angetrieben werden, welche in einer noch beschriebenen Weise an eine Hauptflüssigkeitsantriebspumpe von der Bauart einer umkehrbaren veränderlichen Verdrängung angetrieben sind, wobei die Pumpe durch eine damit gekuppelte Maschine (Fig. 2) angetrieben wird und die Taumelplatte der Pumpe direkt durch Zug- und Druckkabel sowie Hebel 34,36,38 und 40 steuerbar ist. Eine Umkehrsteuerung für das Bedienungspedal ist schwenkbar an einem Arm 44 angebracht und hat eine Gestaltung,wie sie für Zug- und Druckkabel 36 und 34 gezeigt ist, um die Pumpe auf Vorwärts- und Rückwärtsantrieb des Fahrzeuges einzustellen. ' . ;':

Fig. 2 gibt die Steuerbedingung in der neutralen Stellung oder im Nullhub der Pumpe wieder. Ein Be-

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schleunigungspedal 46 kann in gleicher Weise über Zug- und Druckkabel sowie Hebel, wie gezeigt, angebracht sein, um die Maschine über einen Vergaser zu steuern. Als eine einseitig wirkende Beschickungs- bzw. Ladepumpe 50 ist miller Pumpe 30 über eine Leitung 52 und mit einem Reservoir 54 über eine Leitung 56 verbunden. Der geschlossene Schleifenkreis der Hauptpumpe 30 ist mit federn der Radmotoren 24 und 2.6 für einen Zugantrieb sowohl vorwärts als auch rückwärts mit Hilfe bzw. über ein Paar von im richtigen Verhältnis wirkenden Teilern und Zusammensehalteinrichtungen 58 und 60 und durch eine einstellbare proportional den Strom teilende und zusammenfassende Einrichtung 62 verbunden. Beide Bauarten werden von der Fluid-Controlls, Inc. of lientor, Ohio hergestellt!

Die mit Pfeilen versehenen Leitungen veranschaulichen die Richtung des Flusses durch das System beim Vorwärtsantrieb, zu welchem die Pumpe JO in die Leitung 6l den Fluß entleert, in welchem er hälftig an einem proportionalen Flußverteiler 62 bei einem Fahrzeug mit vorderen und hinteren Rädern gleichen Durchmessers geteilt und in eine gerade Linie gedreht wird, d.h. ohne Artikulation bzw. Schwenken der Fahrzeugteile 14 und Eine Hälfte des gesamten Flusses ist in die Leitung 84 gerichtet, welche mit den Leitungen 66 und 68 verbunden ist. Die Leitung 66 ist mit dem linken Radmotor 26 und die Leitung 68 mit dem linken Radmotor 24 verbunden. Der Rückfluß von beiden Motoren, der über die Leitungen 70 und 72 fließt, und bei der Einheit 58 zusammengeführt wird, welche beim Vorwärtsantrieb als ein 5O-5O Flußvereiniger wirkt, der stets im wesentlichen gleiche Flußvolumen durch die Motoren 24 und 26 aufrechterhält, ohne Rücksicht auf Änderungen in den Zugbedingungen bzw. Antriebsbedingungeh an den Rädern. Unter den vorerläuterten Bedingungen f Iie3 t

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1/4 der gesaraten Flüssigkeit durch jeden der Radmotoren. In der gleichen Weise ist bei den angenommenen Bedingungen eine Hälfte des gesamten Flusses bzw. Stromes durch die Einheit 62 in eine Leitung 74 gerichtet und weiter bei der Verbindung 78 geteilt, um in entgegengesetzten Richtungen durch Leitungen 78 und 86 zu den frontseitigen und rückwärtigen Radmotoren 24 und 26 rechter Hand zu fließen. Das Teilen des Flusses zwischen den Motoren wird durch die Einheit 60 gesteuert, welche mit den Radmotoren durch Leitungen 82 und 84 verbunden ist und welche beim Vorwärtsantrieb als Flußvereiniger wie die Einheit 58 wirken. Der Rückfluß zur Einheit 58 ist in der Leitung 86 vereinigt und der Rückfluß zur Einheit 60 ist in der Leitung 88 vereinigt. Die Leitungen sind mit einer Leitung 90 verbunden, welche den ganzen Rückfluß zum Einlaß der Pumpe JO in die geschlossene Kreislaufschleife führt.

Beim umgekehrten Antrieb entleert die Pumpe 30 Druckflüssigkeit in umgekehrter Richtung durch Betätigen :des Fußpedals 42 in einer entgegengesetzten Richtung, welche den Zugantrieb bzw.' Antrieb von-jedem der Räder umkehrt.' In dieser Weise tritt unter anderen Betätigungsbedingungen des Fahrzeuges, wie vorangehend für den Vorwärtsantrieb beschrieben, eine zu dem vorbeschriebenen Fluß umgekehrtes Fließen ein, so daß die Einheiten 58 und 60 als Flußteiler 5O-?5O wirken, wobei jeder Flußteiler eine Hälfte des gesamten Flusses bzw. Stromes über die Leitungen 86 und 88 aufnimmt und weiterhin jede Teilung in zwei Hälften teilt, , um die entsprechenden Motoren wie vorbeschrieben; jedoch im entgegengesetzten Sinn anzutreiben· Der Rückfluß bzw. Rückstrom zur einstellbaren Einheit 62, welche als Stromvereiniger in umgekehrter Richtung .wirkt, wirkt über die verschiedenen vor beschriebenen Leitungen fort,' um den gesamten Rückstrom bzw. " ■ Rückfluß in die

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Leitungen 64 und Jh zu vereinigen, Vielehe den Strom zur Einheit 62 zurückleitet, die den Strom über die Leitung 6l zum Pumpeneinlaß führt.

Wenn eine Lenkung des Fahrzeuges verlangt wird, wird die Zylinderanordnung 20 und 22 unter Druck gesetzt, um in entgegengesetzter Richtung anzusprechen, um ein Schwenken des Fahrzeuges um den Hauptdrehzapfen 18 zu veranlassen. Da der Fahrzeugteil l4 an dem einstellbaren Stromteiler und Stromvereiniger 62 über ein Druck- und Zugkabel 92 zur Einstellung der Teilung oder Vereinigung des tromes von der Einheit 62 in Abhängigkeit der Treibrichtung des Fahrzeuges angebracht ist, um das Flüssigkeitsvolumen einzustellen, welches zu den vorderen oder hinteren Radmotoren an der einen Seite des Fahrzeuges gerichtet ist und von den vorderen und hinteren Radmotoren an der anderen Seite des Fahrzeuges im Verhältnis des Lenkwinkels gerichtet ist, wird so der volle Zugantrieb bzw. Kraftantrieb an allen Rädern unter normalen Zugbedingungen bzw. Antriebsbedingungen aufrechterhalten, ohne daß ein seitliches Gleiter oder Schrubben auftritt, wenn der Drehzahlunterschied zwischen den außenseitigen und innenseitigen Rädern im Verhältnis zu dem Grad des Fahrzeuggelenks eingestellt ist, wie es zur Aufrechterhaltung eines solchen Zuges gefordert wird. Es sei darauf hingewiesen, daß nur die Kraftzugverbindung bzw. Kraftantriebsverbindung zwischen den gelenkverbundenen Enden des Fahrzeuges hydraulische Schläuche sind, welche im wesentlichen die Art der Kraftübertragung auf die Frönträder bei solchen Fahrzeugen vereinfachen. In der Praxis sind solche Bildungen als Sperrventile oder Rüekschlagventile, welche Antikavitationskreisläufe steuern, in parallelen Kreisläufen mit den verschiedenen Strömungsteilern und -vereinigern sowie Radmotoren vorgesehen, wobei ein Leck« strom Jeden Radmotor mit einem Reservoir verbindet.

Solche Kreisläufe sind herkömmlich und sind hier nicht gezeigt.

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Bei der Arbeit wirkt das System in ganz neuer Weise, indem jeder Radmotor das zu ihm gehörende Rad in der Fortbewegung unabhängig von jedem anderen Radmotor bei vollem Pumpendruck treibt. Bei bekannten hydraulischen Serienantriebsmotorsystemen, so nach der USA-Patentschrift 3 351 147 oder bei gelenk-^!f ■'■"■-gesteuerten Fahrzeugen mit hydrostatischem Antrieb, so nach der USA-Patentschrift 3 151 69^, war ein solches: Resuliat nicht möglich, insbesondere was die Gelenkstaecung bei voller Zug- bzw. Antriebs- und Drehzahlableitung an allen Rädern betrifft. In der USA-Patentschrift 3 351 1^7 ist an Stelle eines vollen Pumpenauslasses, der bei jedem Radmotor in Reihe zur Verfügung steht, nur 1/4 des Pumpenauslasses bei irgendeinem gegebenen ( Motor verfügbar. Es sei hervorgehoben, daß bei der4 verhältnismäßig einfachen, jedoch äußerst einmaligen bzw. einzigartigen Art der Verwendung von Stromteilern und stromvereinigenden Einrichtungen oder ihren Äquivalenten bei einem Vierradantrieb in geschlossener hydrostatischer Kreislaufschleife mit voll· veränderlicher Verdrängerpumpensteuerung in beiden Achsantriebsrichtungen die volle Pumpenauslaßdrehung bei allen Straßenbedingungen für jedes Rad zur Verfügung steht ohne Rücksicht auf Änderungen bzw. Schwankungen in Oberflächenbedingungen zwischen den Rädern.

Es ist klar, daß die drei Stromverteiler und Stromvereiniger 58,60 und 62 so in dem Antriebskreislauf angeordnet sind, daß sie in irgendeiner Treibart zusammenarbeiten, um das Fließvolumen zu irgendeinem Radmotor am Pumpenauslaßdruckk zu begrenzen, so daß der Druck den Volumenstrom bzw. das Volumen des Stromes an dem das Gegenstück bildenden Radmotor auf der gleichen Seite nicht übersteigt, wenn das Fahrzeug gelenkt wird oder an irgendeinem anderen Motor, wenn das Fahrzeug geradeaus angetrieben wird. Es steht daher an federn Rad die volle Motordrehkraft zur Verfügung bei irgendeiner gegebenen Maschinendrehzahl und Pumpen-509844/0327

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Verdrängung für ein vergrößertes Motoransprechen und eine Bediensteuerung. Mit anderen Vi ort en das erfindungsgemäße System kombiniert die besten Merkmale bzw. Eigenschaften beider Systeme nämlich des Reihensystems und des Parallelsystems, unter Vermeidung der schlechten Merkmale bzw. der Nachteile beider Systeme.

Es ist weiterhin ein besonderer Vorteil , daß unter extrem ungünstigen Bedingungen, wie es beim Arbeiten des Fahrzeuges in tiefem Schlamm der Fall ist, die Erfindung die Möglichkeit gibt, das Fahrzeug anzutreiben, um die Hindernisse durch Schlängeln durch das Gelände zu überwinden, d.h. durch eine Zickzack-Steuerung durch die Bedienung wird ein voller Zugantrieb bzw. Krafoairieb bewirkt, so daß alle Räder unter voller verschiedener Drehzahlsteuerung drehen und eine Zugkraft bzw. Antriebskraft vorhanden ist, um das..Fahrzeug".durch solche Terrainbedingungen zu verfahren.

Obgleich nur ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist, ist es klar, daß die Erfindung nicht auf das besonders gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern in verschiedenen anderen Weisen angewandt werden kann und viele Abwandlungen den Anforderungen entsprechend sich vornehmen lassen und andere Änderungen, Substitutionen, Hinzufügungen und Weglassungen in der Konstruktionsanordnung und in der Betätigungsart gemacht werden können, ohne notwendigerweise den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise können die Vorder- und Hinterräder im Durchmesser voneinander abweichen. In einem solchen Fall werden die Stromteiler und Stromzusammenführeinheiten 58 und 60 geändert, um das Volumen des ganzen Flüssigkeitsstromes so^ zu teilen, daß jedes Rad angetrieben wird, um sich mit der gleichen Umfangsstrecke in der gleichen Zeitspanne wie jedes andere Rad'bei voller. Zugbedingung bzw. Antriebsbedingung an allen Rädern und grader Lenklinie zu bewegen. Auch kann, ein

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Fahrzeug mit der Erfindung mit irgendeiner Zahl von Rädern in Mehrfachanordnung von zwei oder drei benutzt werden. Bei einem Fahrzeug mit dreifacher Räderanordnung, z.B., kann der dritte Radmotor l/5 des gesamten Flusses aufnehmen. Ein Raupenfahrzeug kann an Stelle eines Räderfahrzeuges vorgesehen sein, bei welchem die Radmotoren Zahnräder antreiben können, welche beispielsweise in Raupen mit äquivalentem Ergebnis eingreifen.

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Claims

CLARK EQUIPMENT COMPANY in Buchanan, Michigan (V.St.A.)

P at ent ans prüche.

1.) Hydrostatisches Übersetzungssystem bzw. Übertragungssystem für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch erste und zweite in der Längsrichtung Abstand voneinander aufweisende Beförderungsräder (10,12) bzw. Umlaufkörper sowie erste und zweite Hydraulikmotoren (24,26) zum Antrieb der Beförderungsräder, einen Förderantriebskreis, der eine Pumpe (30), Führungsleitungen (6l,64;66,70,68,72,86,90), welche Jeden Motor mit der Pumpe verbinden, und Steuerungen (58) umfaßt, um den Flüssigkeitsstrom in den Leitungen in solcher Weise zu steuern, um funktionell die Motoren in Serienanordnung zu setzen, während voller Pumpendruck jeden der Motoraizugeführt wird, ohne Rücksicht auf die Änderungen in der Oberfläche zwischen den .ersten und zweiten Rädern.

2. Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die-Steuerung Stromteiler (58) im Antriebskreisl umßßt, welche zwischen den ersten und zweiten Motoren liegen. ·

3-, Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Pumpen von der Bedienung gesteuerte, veränderliche Verdrängerpumpen vorgesehen sind und daß als erste und zweite Motoren unveränderliche Verdrängermotoren vorgesehen sind. _{ΛA A}_
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\. Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung ersteund zweite Motoren für das Arbeiten in Serie bzw. Reihe verbindet, wobei jeder Motor auf den gleichen Pumpenauslaßdruck wie jeder· andere Motor arbeitet, so daß die volfe Flüssigkeitsantriebsdrehung an irgendeinem Rad zur Verfügung steht, welches unter vollen. Oberflächenzug.- bzw. Antriebs bedingungen arbeitet ohne Rücksicht auf· den Verlust an Oberflächenzug an den anderen Motoren.

5. Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug eine Gelenkverbindung (l8) zwischen den ersten und zweiten Rädern für die Lenkung aufweist und daß die Steuerung erste Stromverteiler (82) zwischen den ersten und zweiten Rädern zur Erhaltung der Serienbzw. Reihenflußbeziehung zwischen den ersten und zweiten Rädern sowie zweite Stromteiler (62) in Reihe bzw. Serie mit dem ersten Stromverteiler entsprechend dem Lenkwinkel zur Erhöhung des Flüssigkeitstromes zu den Motoren an den außenseitigen Rädern der ersten und zweiten Räder und zum Verringern bzw. Abbau des Flüssigkeitsstromes zu den innenseitigen Räder hiervon während des Drehens zur Differenzierung der Raddrehzahl als Funktion des Gelenkwinkels umfaßt.

6. Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß durch die Gliederung des Fahrzeuges im Zickzack-Muster für die Steuerung sich eine Fahrzeugantriebskombination ergibt, welche durch Zugdrehung ein Reiben und Schrieben des Fahrzeuges in einer mittleren Vorwärtsrichtung unter einer ständigen Räderarbeit der ersten und . zweiten Motoren bei vollem Pumpendruck ergibt.

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7. Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung Stromteiler in dem Antriebskreis zwischen dem ersten und zweiten Motor umfaßt, wobei als Pumpen von der Bedienung gesteuerte veränderliche Verdrängerpumpen vorgesehen sind und der erste und zweite Motor unverstellbare Verdrängermotoren sind.

8. Hydrostatisches Übertragungs- bzw. Übersetzungssystem nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Stromteiler auch als Stromvereiniger wirksam sind, daß die veränderliche Verdrängerpumpe und die unverstellbare Verdrängerpumpe umkehrbar sind, wobei die Stromteiler und Strömvereiniger" als Stromteiler während der Arbeit der Pumpe und der Motoren in einer Richtung und als Stromvereiniger während der Arbeit der Pumpen und Motoren in der umgekehrten Richtung wirken.

9. Hydrostatisches Kraftübertragungssystem für ein Fahrzeug mit einem ersten und einem zweiten Paar von Antriebsrädern., (10,12) und ersten und zweiten Paaren von hydraulischen Motoren (24,26) zum Antrieb der entsprechenden Radpaare, "dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkeitssystem eine geschlossene Antriebskreisschleife umfaßt, welche das Paar von hydraulischen Motoren verbindet und eine mit veränderlicher Verdrängung angetriebene Pumpe (30), Steuermittel für die Bedienung (Fig. 2) zur Steuerung der Maschine sowie andere Steuermittel (58,60) umfaßt, welche die Pumpe mit jedem der Motoren in einer Weise verbinden, daß jeder der Motoren in Fließreihe mit dem anderen Motor liegt und auf vollen Pumpendruck anspricht unabhängig von den Änderungen im Oberflächenzug sowohl zwischen irgendeinem der Räder als auch einem'anderen Rad. ?

10. Hydrostatisches Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel einen Stromteiler im Antriebsfluß umfassen, der funktions-

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mäßig zwischen dem ersten und dem zweiten Paar, von hydraulischen Motoren sowohl in Längs- als auch Querrichtung des Fahrzeuges liegt.

11. Hydraulisches Übertragungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren und Pumpen umkehrbar sind und daß die Stromteiler Stromvereiniger umfassen, welche der Erhaltung der Motoren im Serienfluß während der Umkehr des Flüssigkeitsstromei dienen.

12. Hydrostatisches Übertragungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug für die Lenkung durch zwischenliegende erste und zweite Paare von Rädern gegliedert ist, und daß^zweite Steuermittel (62) in Serie mit den mit den anderen Steuermitteln vorgesehen sind, welche entsprechend dem Steuerwinkel zur Verstärkung des Flüssigkeitsstromes zu den Motoren der außenseitigen Räderpaare und Absenken des Flüssigkeitsstromes zu den Motoren der innenseitigen Räderpaare ansprechen, in Funktion des Winkels des Fahrzeuggelenks .·

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