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Fahrzeugantrieb mit einem stufenlos verstellbaren, in Eußerer Leistungsverzweigungsbauweise
ausgeführten Drehmomentenwandler Drehmomentenwand 1er Die Erfindung betrifft einen
Fahrzeugantrieb, insbesondere für land- und/oder bauwirtschaftlich nutzbare Kraftfahrzeuge
mit einem stufenlos verstellbaren, in äußerer Leistungsverzweigungsbauweise ausgeführten
Drehmomentenwandler, der je ein differentialfrei angetriebenes, einem rechten bzw.
linken Haupttreibrad zugeordnetes Planetengetriebe aufweist, wobei die beiden Planetengetriebe
mit einem Zweig über eine Achsantriebswelle miteinander gekuppelt sind, und der
andere Zweig beider Planetengetriebe mit je einer als Pumpe oder Motor wirksamen
hydrostatischen Maschine mechanisch verbunden ist.
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Es ist ein Fahrzeugantrieb mit einem stufenlos verstellbaren, in sauberer
Leistungsverzweigungsbauweise ausgeftihrten Drehmomentenwandler bekanntgeworden
(DT-OS 1 945 439), bei dem je ein einem rechten bzw. linken Haupttreibrad zugeordnetes
zweistufiges Planetengetriebe mit einem seiner Zweige mit je einem hydrostatischen
Motor verbunden ist. Dabei ist den beiden hydrostatischen Motoren eine gemeinsame,
in ihrem Hubvolumen verstellbare Pumpe zugeordnet, die bleibend kraftschlüssig mit
einer Brennkraftmaschine gekuppelt ist. Ferner sind bei dieser bekannten Lösung
die beiden Planetengetriebe mit ihrem anderen Zweig über Antriebswellen mit einem
mechanischen Differentialgetriebe verbunden, von
dem über einen
Kegeltrieb und eine Rutschkupplung das einer vorderen Treibachse zugeordnete mechanische
Achsdifferential antreibbar ist. Nachteilig bei dieser bekanntgewordenen Lösung
ist, daß sie baulich besonders aufwendig ist. Dies ist dadurch bedingt, daß diese
Lösung neben dem mechanischen Achsdifferential der vorderen Treibräder ein zusAtzllches
mechanisches Differentialgetriebe zwischen den hinteren Haupttreibrädern und dem
Achsdifferential der zusätzlichen vorderen Treibräder erfordert. Ferner bietet diese
Lösung nicht die Möglichkeit, eine verschleißfreie Absicherung des Antriebes zwischen
den Haupttreibrädern und den zusätzlichen Treibrädern vorzunehmen. Auch bietet diese
bekannte Lösung nicht die Möglichkeit einer Schaltung einer wahlweisen direkten
Differentialwirkung zwischen einem Haupttreibrad und einem diesem gerade und einem
versetzt vorgelagerten lenkbaren zusätzlichen Treibrad.
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Ausgehend von diesen Erkenntnissen ist es Aufgabe der Erfindung, eine
Fahrzeugantrieb der eingangs vorausgesetzten Gattung unter Vermeidung der vorgeschilderten
Nachteile mit baulich einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern und zu erweitern,
daß bei einer Doppel ausnutzung von Bauteilen eine Differentialwirkung zwischen
einem hinteren Haupttribrad und einem diesem vorgelagerten, der gegenüberliegenden
Fahrzeugseite zugeordneten zusätzlichen Treibrad gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die dem
rechten Haupttreibrad zugeordnete hydrostatische Maschine mit einer dem Antrieb
eines linken zusätzlichen Treibrades zugeordneten hydrostatischen Maschine und die
dem linken Haupttreibrad zugeordnete hydrostatische Maschine mit einer dem Antrieb
eines rechten zusätzlichen Treibrades zugeordneten hydrostatischen Maschine hydraulisch
in Wirkverbindung steht. Eine solche Lösung weist insbesondere den Vorteil auf,
daß unter Ausnutzung des hydrostatsischen Wandlerteiles bei gleichzeitiger Differentialwirkung
des Fahrzeugantriebes bei diesem der Antrieb zweler zusätzlicher Treibräder geschaffen
wird. Außerdem weist' die erfindungsgemäße Lösung den Vorteil auf, daß sie die Möglichkeit
der einfachen Umrüstung eines mit einer geringeren Gangzahl versehenen mechanischen,
dem Antrieb von zwei HaupttreibrSdern dienenden Fahrzeugtriebwerkes auf einen stufenlosen
hydrostatisch-mechanischen Fahrzeugantrieb mit vier Treibrädern bietet.
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In Weiterbildung der Erfindung ist zur Anwendung des Fahrzeugantriebes
in einem großen Geschwindigkeitsbereich vorgesehen, daß zwischen der Antriebsmaschine
und der einem Zweig der beiden Planetengetriebe gemeinsamen Achsantriebawelle ein
mit zumindest zwei Schaltstufen versehenen mechanisches 2ahnrSderwechselgetdEbe
angeordnet ist. Zur Bildung eines kompakten Pahrteugantriebes, der insbesondere
für den organischen Einbau in einem Treibachsgehäuse geeignet ist, ist neben steuerungstechnischen
Gründen vorgesehen, daß die mit einem Zweig der beiden Planetengetriebe
verbundenen
hydrostatischen Maschinen als in ihrem Schluck- bzw.
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Fördervolumen stufenlos verstellbare Maschinen und die den zusätzlichen
Treibrädern zugeordneten hydrostatischen Maschinen als in ihrem Schluck- bzw. Fördervolumen
konstant arbeitende Maschinen ausgebildet sind. Für die Anpassung der hydrostatischen
Maschinen an unterschiedliche zusätzliche Treibräder bzw. große und unterschiedliche
Leistungen des Fahrzeugantriebes ist es dabei zweckmäßig, daß die den zusätzlichen
Treibrädern zugeordneten hydrostatischen Maschinen in an sich bekannter Weise über
ein Untersetzungsgetriebe mit den Treibrädern Sn Wirkverbindung stehen.
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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist für die schnelle Straßenfahrt
bei niedrigem Abtriebsdrehmoment weiterhin vorgesehen, daß die den Haupttreibrädern
zugeordneten hydrostatischen Maschinen mittels eines Steuerorgans oder mehrerer
Steuerorgane miteinander verbindbar sind. Eine solche Lösung weist insbesondere
den Vorzug auf, daß bei abgeschaltetem Antrieb der zusätzlichen Reibräder ein direkter
Ausgleich der Haupttreibräder über ein hydrostatisches Differential erfolgt. Ferner
ist es für spezielle Einsatzfälle sinnvoll, daß die einem rechten Haupttreibrad
zugeordnete hydrostatische Maschine wahlweise mit der dem zusätzlichen rechten Treibrad
zugeordneten hydrostatischen Maschine verbindbar ist und dB wahlweise die dem linken
Haupttreibrad zugeordnete hydrostatische Maschine mit der dem zusätzlichen linken
Treibrad zugeordnete hydrostatischen Maschine verbindbar ist.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung
können der Beschreibung der Zeichnung, welche zwei Ausführungsbeispiele darstellt,
entnommen werden. Es zeigt: Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Fahrzeugantrieb mit einem
je einem Haupttreibrad zugeordneten einstufigen Planetengetriebe, deren innere Sonnenzahnräder
über eine Achsantriebswelle starr miteinander verbunden sind, Fig. 2 ein anderes
Ausfflhrungsbeispiel der Erfindung mit je einem einem Haupttreibrad zugeordneten
zweistufigen Planetengetriebe, bei der den beiden äußeren Sonnenzahnrädern eine
gemeinsame Achsantriebswelle zugeordnet ist.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist mit 1 eine
als Brennkraftmaschine ausgebildete Antriebsmaschine eines Schleppers bezeichnet,
deren nicht dargestelltes Schwungrad über eine ebenfalls nicht gezeigte ein- und
ausrückbare Reibungskupplung mit einer Antriebswelle 2 eines mit einer geringen
Anzahl an Vorwärts- und Rückwärtsgangstufen versehenen mechanischen Zahnräderwechselgetriebes
3 verbunden ist. Das Zahnräderwechselgetriebe 3, das im Normalfall nur zwei Vorwärts-
und eine Rückwärtsgangstufe aufweisen soll, hat eine Abtriebswelle 4, auf der ein
drehfestes Xegelzahnrad 5 sitzt. Das Kegel zahnrad 5 kämmt mit einem drehfesten
Kegelzahnrad 6 einer Achsantriebswelle 7. Auf den beiden Enden der Achsantriebswelle
7 ist drehfest je ein inneres Sonnenzahnrad 8 eines einstufigen Planetengetriebes
9 angeordnet
Von jedem inneren Sonnenzahnrad 8 werden auf einem
Planetenradträger 10 gelagerte Planetenzahnräder 11 angetrieben. Jeder Planetenradträger
10 ist drehfest mit einer Halbwelle 12 verbunden, auf denen wiederum drehfest Bremsscheiben
13 angeordnet sind, denen je ein ortsfest abgestützter Bremssattel s mit im einzelnen
nicht dargestellten Bremsbacken zugeordnet sind. Die rechte Halbwelle 12 ist mit
einem rechten hinteren Haupttreibrad 15 verbunden, während der linken Halbwelle
12 ein linkes hinteres Haupttreibrad 16 zugeordnet ist. Die Planetenzahnräder 11
kämmen ferner mit einem äußeren Sonnenzahnrad 17.Das Sonnenzahnrad 17 ist wiederum
drehfest mit einem im Durchmesser kleineren Zahnrad 18 verbunden.
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Über die beiden Zahnräder 18 wird je ein Zahnrad 19 angetrieben.
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Das rechte Zahnrad 19 ist mit einer vorzugsweise als hydrostatische
Axialkolbenmaschine ausgebildeten hydrostatischen Maschine 20 verbunden, die in
ihrem Hubvolumen stufenlos verstellbar ist.
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Hiergegen ist das linke Zahnrad 19 mit einer gleichfalls als Axialkolbenmaschine
ausgeführten hydrostatischen Maschine 21 verbunden, die ebenfalls in ihrem Hubolumen
stufenlos verstellbar Wusgebildet ist. Die Verstellglieder zur Änderung des Hubvolumens
der hydrostatischen Maschinen 20, 21 sind über nicht dargestellte Gestänge untereinander
gekoppelt und stehen unter der Einwirkung eines gemeinsamen, ebenfalls nicht dargestelltenVerstellhebels.
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Je nach dem auf sie einwirkenden Drehmoment wirken die hydrostatischenMaschinen
20, 21 entweder als Pumpe oder als Motor.
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Die dem rechten Haupttreibrad 15 zugeordnete hydrostatische Maschine
20 ist über eine Leitung 22a, 22b und 23a, 23b mit einer einem linken vorderen lenkbaren
Treibrad 24 zugeordneten, in ihrem Hubvolumen konstanten hydrostatischen Maschine
25 verbunden, die vorzugsweise ebenfalls als Axialkolbenmaschine ausgebildet ist.
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Hiergegen ist die hydrostatische Maschine 21 über eine Leitung 26a,
26b und 27a, 27b mit einer einem vorderen rechten lenkbaren Treibrad 28 zugeordneten,
in ihrem Hubvolumen konstanten hydrostatischen Maschine 29 verbunden, die ebenfalls
als Axialkolbenmaschine ausgeführt ist. Beide hydrostatischen Maschinen 25, 29 sind
über gabelförmige Lager 20 schwenkbar an einer in einem Lager 31 pendelnd gelagerten
Vorderachse 32 angelenkt und über eine nicht dargestellte Spurstange direkt oder
indirekt gelenkig miteinander gekoppelt. Dabei wirken die beiden hydrostatischen
Maschinen 25, 29 ebenfalls je nach dem auf sie einwirkenden Drehmoment als Pumpe
oder Motor. Jede der hydrostatischen Maschinen 25, 29 ist mit ihrem Sekundärteil
mit einem inneren Sonnenzahnrad 33 eines einstufigen Planetengetriebes 34 verbunden.
Dabei ist jedes Planetengetriebe 34 mit auf einem Planetenradträger 35 gelagerten
Planetenzahnrädern 36 versehen, die mit einem äußeren Sonnenzahnrad 37 kämmen, die
drehfest mit dem vorderen Treibrad 24 bzw. 28 verbunden sind. Die Planetenradträger
35 lagern gleich den vorderen Treibrädern 24, 28 auf einem mit dem schwenkbaren
Gehäuse der hydrostatischen Maschinen 25 bzw. 29 verbundenen Achs stummel 38. Nach
der Erfindung sind die hydrostatischen Maschinen 209 21 bzw. 25, 29 und die jeweils
zugeordneten Planetengetriebe 9
bzw. 34 so ausgelegt, daß bei Geradeausfahrt
des Schleppers das hintere rechte Treibrad 15, das im Kraftfluß mit diesem über
die Leitungen 22a, 22b, 23a, 23b befindliche linke vordere Treibrad 24 mit gleicher
Umfangsgeschwindigkeit angetrieben werden. In gleicher Weise wird bei Geradeausfahrt
das hintere linke Haupttreibrad 16 und das mit diesem über die Leitungen 22a, 22b,
23a, 23b im Kraftfluß befindliche vordere rechte Treibrad 28 mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit
über die Achsantriebswelle 7 angetrieben. Bei Kurvenfahrt findet hiergegen für einen
nahezu schlupffreien Betrieb ein Ausgleich der ungleichen Umfangsgeschwindigkeiten
der Haupttreibräder 15, 16 und der vorderen Treibräder 24, 28 über die hydrostatischen
Maschinen 20, 25 bzw. 21, 29 statt. Durch den diagonalen Ausgleich der Treibrädern
15, 24 bzw. 16, 28 am Schlepper wird dabei insbesondere bei schrägem Zug in Kurven
ein nahezu sehlupfloser Vierradantrieb sichergestellt.
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Zwischen den Leitungen 22a, 22b, 23a, 23b und 26a, 26b, 27a, 27b ist
je ein Steuerorgan 39 geschaltet. Die beiden Steuerorgane 39 sind über eine Stange
40 untereinander und mit einem Betätigungshebel 48 über eine Stange 49 gekoppelt.
Ferner besitzen die beiden Steuerorgane 39 je eine die Leitungen 22a, 22b, 23a,
23b bzw.
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26a, 26b, 27a, 27b direkt miteinander verbindende Steuerkanäle.41,
42. Außerdem sind die beiden Steuerorgane 39 mit je einem Steuerkanal 43 und 44
versehen, denen ein Steuerkanal 45 gegenüberliegt.
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In einer Schaltstellung H des Bdätigungshebels 48 werden dabei durch
die (teuerkanäle 43 und 44 und die Leitungen 22a, 27a und
23a,
26a sowie zwei die Steuerorgane 39 überbrückende Leitungen 46 und 47 die beiden
hydrostatischen Maschinen 20, 21 hydraulisch miteinander verbunden. Dies hat zur
Folge, daß die beiden hydrostatischen Maschinen 20, 21 als hydrostatisches Ausgleichsgetriebe
zwischen den beiden hinteren Treibrädern 15, 16 wirken und die beiden vorderen Treibräder
24, 28 vom Antrieb abgeschaltet sind.
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Ein solcher Betrieb ist insbesondere für schnelle Straßenfatrt gedacht,
bei dem aus lenktechnischen Gründen kein Vierradantrieb benötigt wird. Dabei sind
die beiden hydrostatischen Maschinen 25, 28 über die die Leitungen 22b, 23b bzw.
26b, 27b verbindenden Steuerkanäle 45 kurzgeschlossen, so daß die hydrostatischen
Maschinen 25, 29 in der Schaltstellung H des Betätigungshebels 48 drucklos umlaufen.
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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist abweichend
von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Antriebsmaschine 1 mit einer
Doppelreibungskupplung 50 verbunden. Die Doppelreibungskupplung 50 weist einen Mitnehmer
51 auf, der drehfest mit einem Zahnradvorgelege 52 verbunden ist, Rer das eine Zapfwelle
53 angetrieben wird. Ferner weist die Doppelreibungskupplung 50 einen Mitnehmer
54 auf, der drehfest mit einer Antriebswelle 55 eines mit vier Vorw8rtsgängen und
einem Rückwärtsgang versehenen Zahnräderwechselgetriebes 56 verbunden ist. Die Abtriebswelle
57 des Zahnräderwechselgetriebes 56 ist wiederum drehfest mit einem Kegelzahnrad
5 verbunden, von dem über ein Kegelrad 6 eine Achsantriebswelle 58 angetrieben wird.
Die Achsantriebswelle 58 ist auf beiden Enden drehfest mit je einem Zahnrad
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verbunden, die jeweils mit einem Zahnrad 60 eines zweistufigen Planetengetriebes
61 im Eingriff stehen. Die Zahnräder 60 sind drehfest mit einem äußeren Sonnenzahnrad
62 verbunden, mit dem Planetenzahnräder 63 kämmen, die auf einer ortsfest gelagerten
Planetenradwelle 64 sitzen. Jedes Sonnenzahnrad 62 ist mit einer in Lagern 65 gelagerten
Halbwelle 66 verbunden, deren rechte Halbwelle 66 mit einem rechten Treibrad 15
und deren linke Halbwelle 66 mit einem linken Treibrad 16 verbunden ist. Jede der
Planetenradwellen 64 ist in ortsfesten Lagern 67 gelagert und auf ihrem einen Ende
drehfest mit einem Planetenzahnrad 68 verbunden. Die,PlanetenzahnrAder 68 kämmen
mit einem inneren Sonnenzahnrad 69, die auf einer Antriebswelle 70 drehfest angeordnet
sind, die ortsfest gelagert ist in Lagern 71 und 72. Die Antriebswelle 70 ist drehfest
mit einer Bremstrommel 73 verbunden, der je ein äußerer verstellbarer Bremskörper
74 zugeordnet ist.
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Dabei ist die rechte Antriebswelle 70 drehfest mit einer im Hubvolumen
verstellbaren, vorzugsweise als Axialkolbenmaschine ausgeführten hydrostatischen
Maschine 75 verbunden. Die hydrostatische Maschine 75 steht über Leitungen 76a,
76b und 77a, 77b mit einer dem linken Treibrad 24 zugeordneten im Hubvolumen konstanten,
vorzugsweise als <«Axialkolbenmaschine ausgeführten hydrostatischen Maschine
78 in Wirkverbindung. Hiergegen ist die linke Antriebswelle 70 drehfest mit einer
im Hubvolumen verstellbaren, vorzugsweise als Axialkolbenmaschine ausgeführten hydrostatischen
Maschine 79 verbunden. Die hydrostatische Maschine 79 steht über Leitungen 80a,
80b und 81a, 81b mit einer dem vorderen rechten Treibrad 28 zugeordneten, in ihrem
Hubvolumen konstanten, vorzugsweise
als Axialkolbenmaschine ausgeführten
hydrostatischen Maschine 82 in Wirkverbindung. Die beiden hydrostatischen Maschinen
78 und 82 sind über nicht dargestellte gabelförmige Lager 30 mit einer Vorderachse
32 verbunden. Außerdem sind die beiden hydrostatischen Maschinen 78 und 82 mit ihrem
Sekundärteil mit einem inneren Sonnenzahnrad 83 eines einstufigen Planetengetriebes
84 verbunden. Jedes Planetengetriebe 84 besitzt mit dem inneren Sonnenzahnrad 83
kämmende Planetenzahnräder 85, denen ein äußeres Sonnenzahnrad 86 zugeordnet ist,
das drehfest mit dem Gehäuse der hydrostatischen Maschine 78 bzw. 82 verbunden ist.
Weiterhin ist jedes äußere Sonnenzahnrad 86 drehfest mit einem Lagersthild 87 verbunden,
das als Lagerung für den Achsstummel 38 des linken Treibrades 24 bzw. des rechten
vorderen Treibrades 28 dient. Die beiden Achsstummel 38 sind drehfest mit einem
Planetenradträger 88 verbunden, der als Lagerung für das Planetenzahnrad 85 dient.
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Die Wirkungsweise der beiden hydrostatischen Maschinen 75, 78 und
79, 82 in Verbindung mit dem jeweils ihnen zugeordneten Planetengetrieben 61, 84
ist dabei im Grundsatz die gleiche wie zu der Lösung nach Fig. 1 beschrieben. Dabei
ist jedoch aufgrund der den hydrostatischen Maschinen 75 und 79 zugeordneten zweistufigen
Planetengetrieben 61 die Übertragung großer Antriebsmomente bei kleinen hydrostatischen
Maschinen durchführbar, was auch in bezug auf die vorderen hydrostatischen Maschinen
78 und 82 gilt.
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Zur wahlweisen Abschaltung des Kraftflusses der hinteren Treibräder
15, 16 von den vorderen Treibrädern 24, 28 ist in die Leitungen 76a, 76b, 77a, 77b
bzw. 80a, 80b, 81a, 81b je ein Steuerorgan 89 geschaltet. Die beiden Steuerorgane
89 sind wiederum über eine Stange 40 miteinander gekoppelt, wobei sie über eine
Stange 49 mit einem Betätigungshebel 48 verbunden sind. Ferner sind die beiden Steuerorgane
89 wie die vergleichbaren Steuerorgane 39 mit Steuerkanälen 41, 42 und Steuerkanälen
43, 44 sowie einem weiteren Steuerkanal 45 versehen. Die Steuerkanäle 43 bis 45
haben bei ihrer Schaltung in einer Schaltstellung H dabei die gleiche Wirkung wie
die vergleichbaren Steuerkanäle des Steuerorgans 39 auf den in Fig. 2 dargestellten
Fahrzeugantrieb im Sinne der Abschaltung der beiden hydrostatischen Maschinen 78
und 82 bzw. Zuordnung der beiden hydrostatischen Maschinen 75 und 79 zu den hinteren
Treibrädern 15 und 16 als hydrostatisches Differential. Den Steuerkanälen 43 bis
45 ist dabei wie in Fig. 1 je eine Leitung 46 und 47 zugeordnet.
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Außerdem weisen die beiden Steuerorgane 89 nach Fig. 2 je einen Steuerkanal
90, 91 auf, denen je eine mit der Leitung 76a bzw. 77a verbundene Steuerleitung
92 bzw. 93 bzw. der Leitung 80a, 81a zugeordnete Steuerleitung 94 bzw. 95 zugeordnet
ist. In einer Schaltstellung V werden dabei die beiden hydrostatischen Maschinen
75 und 82 sowie die hydrostatischen Maschinen 79 und 78 miteinander in Wirkverbindung
gebracht. Dies hat tur Folge, daß bei Kurvenfahrt ein Ausgleich der verschiedenen
Umfongsgeschwindigkeiten durch die jeweils einer Fahrzeugseite zugeordneten hydrostatischen
Maschinen
75, 82 bzw. 79, 78 erfolgt. Die Einschaltung des Betätigungshebels 48 in die Stellung
V kann beispielsweise auf Feldwegen sinnvoller als die Schaltung in der Stellung
X bei diagonalem Ausgleich der Umfangsgeschwindigkeiten zwischen vorderen und hinteren
Treibrädern 15, 16 bzw. 24, 25 sein.
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Es wird erwähnt, daß bei der Lösung nach Fig. 1 in gleicher Weise
Steuerorgane 89 Anwendung finden können. Außerdem wird erwähnt, daß in bestimmten
Bedarfsfällen anstelle des in Fig. 2 dargestellten viergängigen Zahnräderwechselgetriebes
56 lediglich eine Zweiganggruppe mit einer Rückwärtsgangstufe Verwendung finden
kann. Außerdem wird erwähnt, daß die beschriebene Lösung auf die dargestellten Bauarten
der gezeigten Planetengetriebe 9, 34, 61 und 84 nicht beschränkt ist, da hierbei
eine Vielzahl von Kombinationsmöglichkeiten besteht.