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Überlagerungslenkgetriebe für Kettenfahrzauge
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Die Erfindung bezieht sich auf deim ein Überlagerungslenktriebe tiir
Kettentahrzeuge, dds aus einer mit zwei Planetengetriebeben versehenen Triebachse
und einem mit einem Antriebsmotor verbundenen, aus Pumpe und Motor gebildeten, stufenlos
regelbaren, hydrostatischem Getriebe Lesteht.
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Lenkgetriebe mit hydrostatischer Lenkleistungsübertragung sind bereits
bekannt. Über ein aus Hydropumpe und Hydromotor gebildetes hydrostatisches Getriebe
wird hiebei die gesamte Lenkleistung unmittelbar auf Getrieleglieder der Triebachse
übertragen: die negative und positive Drehzahl des Hydromotors bestimmen somit die
Lenkrichtung.
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Als nachteiling ist bei einem derartigen Überlagerungslenkgetriebe
das sehr große Bauvolumen und auch das Gewicllt der Anlage anzusehen. Und wird das
hydrostatische Getriebe kleiner ausgelegt, ist die übertragbare Lenkleistung bzw.
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das l.enkmoment zu gering. At erdem weisen derartig Überlagerungslenkgetriebe
bei Geradeausfahrt aufgrund des ungünstigen Lenkverhaltens des Hydrostaten im Neutralbereich
ein unstabiles Fahrverhalten auf.
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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, ein Überlagerungslenkgetriebe
für Kettencahrzeuge der vorgenannten Art zu schaffen, das diese Nachteile nicht
aufweist. Vielmehr soll es bei einem solchen Lenkgetriebe ermöglicht werden, daß
ein Höchstaß an Lenkleistung gegeben und eine stabile Geradeausfahrt gewährleistel
ist. Außerdem soll das Getriebe einfach in seinem Aufbau sein, so daß bei kleinem
Bauvolumen der erforderliche Bauaufwand gering gehalten weiden kann und eine wirtschaftliche
Fertigung zu verwirklichen ist.
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Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Überlagerungslekgetriebe für
Kettenfahrzeuge, das ans einer mit zwei Planetengetrieben versehenen Triebachse
und einem mit einem Antriebsmotor verbundenen, aus Pume und Motor gebildeten, stutenlos
regelbaren, hydrostatischen Getriebe besteht, dadurch erreicht, daß dem hydrostatischen
Getriebe ain Summierungsgetriebe zugeordnet ist, dessen antreibbares Glied zur lideaulisch-mechanischen
Leistungsverzweigung einerseits mit der Pumpe und andererseits mit dem Motor des
hydrostatischen Getriebes in Triebverbindung stehen, und daß das Abtriebsglied des
Summierungsgetriebes mittels zweiter Schaltkupplungen mit einem Wedegetriebe trieblich
verbindbar ist , mit den Planetengetrieben der Triebschse gekoppelt ist.
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Dieses Überlagerungslenkgetriebe besteht somit aus einem Summierungsgetriebe
und einem stutenlos regelbaren hydrostatischen Getriebe mit Leistungsverzweigung
als Lenkgetriebe. Die dem Fahrgetriebe der Triebachse zugeführte Fahrleistung wird
hierbei vc.n dem Lenkgetriebe, das unmittelbar von dem Fahrzeugmotor angetrieben
wird, in ler Triebachse überlagert. Die Lenkleistung wird dabei stufenlos dem jewelligen
Lenkradius entsprechend dosiert, so daß eine alltokonforme Lenkung zu erzielen ist.
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Des welteren ist auf diese Weise eine hobe Lenkleistung gegeben, da
bei Bedarf die volle Antrlebslelstung dafür genutzt werden kann. Ein Lenken um die
Hochachse, d. h. ein Drehen auf der Stelle, ist ohne großen Aufwand zu bewerkstelligen.
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Auch wird die Lenkbedingte Verzögerungsleistung der geschobenen Kette
der anderen kette als Schubleistung zugeführt und geht somit nicht verloren. Außer
einer ermüdungsfreien Bedienung ist ferner von Vorteil, daß eine stabile Geradeausfahrt
gewäß. Felstet ist und daß die lenkbedingten Differenzleistungen keinen negaviten
Einfluß auf das Fahrgetriebe haben. Dadurch ist gegenüber den bisher bekannten Lenkgetrieben
nur eine etwa halb so große Getriebeeckleistung erforderlich, und dies wirkt sich
wiederum günstig auf das Bauvolumen, das Gewicht sowie die Herstellkosten aus.
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Zweckmäßig ist es bei dem erfindungsgemäßen Überlagerungslenkgetriebe
des weiteren, das Summierungsgetriebe als Planetenradgetriebe oder als Kegelraddifferentialgetriebe
und das diesem bachgeschaltete Wendegetriebe als kegelradgetriebe auszubilden, wobei
die Abtriebswellen des kegelradgetriebes jeweils mit einem Sonnenrad der Planetengetriebe
der Triebachse in Triebverbindung stehen sollten.
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Um eine stabile Geradeausfahrt zu bewerkstelligen, ist es angebracht,
die das Abtriebsglied des Summierungsgetriebes mit dem Wendegetriebe verbindeden
Schaltkupplugen derart auszugestalten, daß diese bei Geradeausfahrt gemeinsam schließbar
sind. Dadurch werden das hydrostatische Getriebe und das Summierungsgetriebe entlastet.
Außerdem sollte die Pumpe des hydrostatischen Getriebes bei Geradeausfahrt auf das
maximale Fördervolumen eingestellt sein, damit für jede Lenkrichtung jeweils der
gesamte Verstellberalcht des hydrostatischen Getriebes nutzbar ist.
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ferner gibt es vorteilhaft, den Motor des hydrostat: wischen Getriebes
über eine Übersetzungsstufe mit eine der aiitieibbaren Glieder des Summierungsgetriebes,
vorzugsweise mit dem Sonnenrad, trieblich zu verbinden. Auf diese Weise könnerr
nämlich leicht die tibersetzungen des Summierungsgetriebas und der Übersetzungsstufe
derart aufeinander abgestimmt werden, daß bei Geradeausfahrt am Abtriebsglied des
Surnmierungsgetriehes keine Drehzahl erzeugt wird, so dafl uie Stabilität erhöht
wird Weitere Einzelbeiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Überlagerungslenkgetriebes
für Kettenfahrzeuge sind den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen,
die achfolyend im einelnen erläutert sind, zu entnelmen. Bierlei zeigt, jeweils
in schematischer Darstellung: Fig. 3 die auf einer Triebachse und einem diese zugeordneten
Lenkgetriebe bestehende Antriebsanlage eines Kettentahrzeuges und Fig. 2 eine andersartige
Ausgestaltung des Lenkgetriebes bei der Antriebsanlage nach Fig.1.
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Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Antriebsanlage eines
Kettenfahrzeuges besteht aus einer Antriebsmaschine 2, einem an deren Abtriebswelle
3 angeschlossenen Fahrgetriebe 4 sowie einer mit dessen Abtriebswelle 5 trieblich
verbundenen Triebachse 6, dem ein aus einem hydrostatischen Getriebe 11 und einem
Summierungsgetriebe 21 zusanmengesetztes Lenkgetriebe zugeordnet ist. Über Seitengetriebe
7 wird die Antriebsenergie den Kettenrädern 8 des Falarzeuges zugeführt.
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Dem hydrostatischen Getriebe 11, das aus einer mittels des Lenkrades
14 des Fahrzeuges regelbaren Pumpe 12 und einem Motor zusammengesetzt ist, wird
die Antriebsenergie von der Abtriebswelle 3 des Antriebsmotors 2 über einen Antriebsstrang
16 zugeführt, der an eine Welle 15 angeschlossen ist. Auf der Welle 15 ist dazu
ein Zahnrad 17 drehfest gelagert, das mit einem mit dem Antriebsglied der Pumpe
12 verbundenen Zahlrad 18 kämmt. Außerdem steht die Welle 15 mit einem angetriebenen
Glied des als Planetendifferential ausgebildeton Summierungsgetriebes 21, und zwar
mit dessen Holrad 23, in Triebverbindung. Das antreibbare Sonnenrad 22 des Summierungsgetriebes
1 ist über eine aus den Zahnrüdern 19 und 20 gebildete Ubersetzungsstufe an den
hydrostatischen Motor 13 angeschlossen.
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Dem Summierungsgetriebe 21 nachgescheltet ist ein Wendegetriebe 31,
mittels dem über stabilisterungswellen 38 und 39 die Lenkleistung der Triebachse
6 zgetullrt werden kann. Der die Planetenräder 24 tragende Steg 25 des Summierungsgetriebes
21 ist, um dies zu bewerkstelligen, als dessen Abtriebsglied mit einer Kupplungsglocke
26 zweiter Schaltkupplungen 27 und 28 gekoppelt, mittels denen somit auf Wellen
33 bzw 35 angeordnete Kegelräder 32 bzw. 34 mit dem Steg 25 verbindbar sind. Durch
mit diesen in Eingriff stehende Kegelräder 36 bzw. 37 werden die Stabilisielungswellen
38 tiiid 39 bei der Übertragung einer Lankleistung in ztieliiander gegenläufige
Umdrehungen versetzt.
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Die Triebachse 6 weist zwei Planetengetriebe 41 und 42 auf, die jeweils
aus einem Sonnenrad 43 bzw. 44, Planetenrädern 45 bzw. 46 sowie diese tragenden
Stegen 47 bzw. 48 und eine gemeinsamen Hohlrad 49 bestehen. Über ein Kegelradpaar
50 und 51 steht das Hohlrad 49 mit der Abtriebswelle 5 des Fahrgetriebes in Triebverbindung.
Der Abtrieb vort den Planetengetrieben
41 und 42 arfolgt über
die mit den Stegen 47 bzw.
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48 fest verbundenen Abtrier wellen 52 und 53, durch die die Antriebsleistung
den Seitengetrieben 7 zugeleitet wird. Und zur Verbindung der Stabilisierungswellen
38 und 39 mit den Planetengetrieben 4L und 42 sind deren Sonnenrüder 43 bzw.
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44 Illit Zahrädern 55 bzw. 57 verbunjen, die mit aut dn Stabilisierungswellen
38 und 39 angeordneten Zahnrddern 54 bzw. 56 in Eingeiff sind.
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Bei der Antriebsanlage 1 erfolgt der Antrieb der Triebachse 6 über
die Welle 5 vom Fahrgetriebe 4 aus, wobei dessen Drehzahl die Fahrgeschwindigkeit
bestimmt. Die Leistung fließt hierbei über die Kegelräder 50 und 51 auf das gemeinsame
h@hlrad 45 der beiden Planetengetriebe 41 und 42 und teilt sich auf auf die beiden
Stege 47 und 4J, die tait den A8-triebswellen 51 bzw. 53 verbunden sind.
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Bei Geradeausfahrt stehen die Stabilisierungswellen 38 und 39 und
somit auch die mit diesen trieblich verbundenen Sonnenräder 43 und 44 still. Dies
bedeutet, daß die Stege 43 und 44 sowie die Abtriebswellen 52 und 53 gleictle Drehzahlen
aufweisen, so daß das Fahrzeug in Geradeausfahrt gehalten wird.
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Zum Leken ist eine dem erforderlichen Lenkradius entsprechende Difrerenzdrehzahl
zwischen den beiden Abtriebswellen 52 und 53 erforderlich. Dies wird durch eine
Drehzahlüberlagerung in den Planetengetrieben 41 und 42 durch die weiden sonnenräder
43 und 44 bewerkstelligt, und zwar mittels des aus dem hydrostatischen Getriebe
11 und Summierungsgetriebe 21 zusammengesetzten Lenkgetriebe.
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Bei einem Lenkvorgang haben die Sonnenräder 43 und 44 stets gegenläufige
Drehrichtungen. Die Größe des Lenkradius bestimmt
das Drehzahlverhältnis
zwischen der Fahrantziebsweile 5 und der Abt. Tebsdrehzahl des Lenkgetriebes, die
einer dos Wendegetriebe 31 und die diesem nachgeschalteten Triebelementen auf die
Planetengetriebe 41 und 42 übertragen werden.
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Ist der Fahrantrieb ausgeschaltet - Fahrantriebswelle 5 steht - ist
ein wenden um die Hochachse möglic. bie Wendegeschwindigkeit ist von der Größe des
Lenkausschalages, d. h.
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von der Abtriebsdrehzahl des Lenkgetriebes, alhängig.
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Zur Funktion des hydrostatisch-mechanischen Lenkgetriebes: l)er Antrieb
erfolgt in Abhängigkeit von der Drehzahl der Antriebsmaschine 2 über die Welle 15.
Mittels der Zahnräder 17 uncl 18 wird die Eingangsleistung in den hydraulischen
Zweig aufgeteilt, der über die Pumpe 12 und den Motor 13 sowie dl Zahnräder 19 und
20 über das Sonnenrad 22 in das Summierungsgetriebe 21 eiiifließt. Der mechanische
Leistungs-Zweig besteht aus der Welle 15 und dem Hohlrad 23. Beide Leistungsflüsse
- hydraulischer und mechanischer - vereinigen sich am Steg 25 des Summierungsgetriebes
21 @ 1 gelangen gemeinsam zur Kupplungsglocke 26, von der aus je nach Lankrichtung
die Kupplugen 27 und 28 antreiben.
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Zum Leistungsverhalten des l.enkgetriebes: Bei stehendem Lenkgetriebeabtrieb
ist die hydrostatische Pumpe 12 auf maximales negatives Verdrängurigsvolumen ein
gestellt. so daß der Motor 13 seine maximale negative Betriebsdrehzahl in Abhängigkeit
von der Drehzahl der Antriebsmaschine 2 erbringen kann. Die Ubersetzungen in der
Ubersetzungsst'fe 19, 20 und in dem Summierungsgetriebe 21 sind hierbei dereit abgestimmt,
daß bei dieser Stellung der Lenkgetriebeabtrieb - Steg 25 und Kupplungsglocke 26
- stehen.
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Für jede Leckrichtung steht nun jeweils der volle negative und positive
Verstellbereich der Pum1e 12 und somit der
volle negative und positive
Drehzahlbereich des Motors 13 zur Verfugung: dies bedeutet gegenüber den Bekannten
Getrieben dieser Art eine Verdeppelung der übertraghalen Lenkleistung.
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Durch die hydrostatisch-mechanische Leistungsverzweigung wird als
weuererVorteil, insbesondere im Dereich der hohen Lenkbeanspruchung, durch den relativ
hohen mechanischen Leistungsanteil und somit geringen hydraulischen Leistungsanteil
der Wirkungsgrad wesentlich verbessert. In der Iraxis treten nämlich hohe Lenkmomente
bei Lenkbeginn oder im unteren Lenkbereich, in dem theoretisch die negative hydraulische
Leistung am größten ist, nicht bzw. nur bei äußerst schwierigen Umständen auf. Bezogen
auf den typischen Einsatz, z5B. bei einer Planierraupe, liegt der hydraulische t.I-stungsanteil
nich über 30%.
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Die unterschiedlichen Zugkräfte beider Schubkeiten infolge unterschiedlicher
Bedenwiderstände bei Hangfahrt, Bodenunebenheit usw. führen zu erheblichen Differenz-
und Verspanbungskräften innerhalb des Lenksystem. Bei Geradeausfahrt sind zu diesem
Zweck die beiden Kupplungen 27 und 28 geschlossen, um diese Kräfte aufzufangell.
Dadurcll bleiden das hydrostatische Gtriebeelement 11 sowie Summlerungs getriebe
21 davon unberührt und es wird eine sichere und stabile Geradeaiisfalii t gewählleistet.
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Bei der Auf estaltung gemäß Fig. 2 ist die Triebachse 6 in gleicher
Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ausgebildet. Die Lenkleistung
wird hierbei von dein aus einem hydrostatischen Getriebe 61 und einem diesem nachgeschalteten
Summierungsgetriebe 71 gebildeten Lenkgetriebe über das Wendegetriebe 31 der Triebachse
6 und mittels dieser des Anttriebstendern 8 des Fahrzeuges zugeleitet
Das
aus einer Pumpe 62 und einem Motor 63 gebildete hydrostatische Getriebe 61 ist über
eine Wolle 64 unmittelbar an den nicht dargestellten Fahrzeugmotor angeschlossen
und somit in Abhängigkeit von dessen Drehzahl antreibbar. Und mittels einer die
verstellbare Pumpe 62 durchgreifenden Welle 64' ist mechanisch das Sonnenrad 72
des Summierungsgetriebe 71 antreibbar. Die hydraulische Leistungsverzwei-3ung erfolgt
von dem hydrostatischen Motor 63 über dessen Abtriebswelle 65 und die Zahnräder
66 ulld 67 auf das Hohlrad 73 des Summierungsgetriebes, so daß in diesem wiederum
die Lenkleistung zusammengefaßt und von den Planetenzädern 74, die fest mit einer
Kapplungsglocke 75, die demnach den Steg des Summierungsgetriebes 71 bildet, verbunden
sind, auf Schaltkupplugen 76 und 77 ü rtragen werden kann .littels Welle» 78 u»d
79 stellen die Schaltkupplugen 76 und 77 mit dem Wedegetriebe 31 in Trievverbindung.
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Die Übertragung der Antriebsleistung und auch der Lenkleistung erfolgt
bei der Ausgestaltung nach Fig. 2 in gleicher weise wie bei der Antriebsanlage gemäß
Fig. 1. Lediglich die Lenkgetriebe sind unterschiedlich ausgebildet.
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L e e r s e i t e