DE3216821C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatischen Antrieb für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Solche Antriebe werden insbesondere für schwere selbstfahren­ de Arbeitsmaschinen, die bei sehr ungünstigen Bodenverhält­ nissen arbeiten, benötigt.

Bei einem derartigen Antrieb werden dabei das Mehrgangschalt­ getriebe sowie die Verstellpumpe des hydrostatischen Antriebes für die Zusatzantriebsräder direkt von dem Hauptantriebsmotor der Antriebsmaschine angetrieben, wobei die Hauptantriebs­ räder vom Mehrgangschaltgetriebe im allgemeinen rein mecha­ nisch über Gelenkwellen, Kardanantriebe usw. angetrieben werden, während die Verstellpumpe des hydrostatischen Antrie­ bes für die die Zusatzantriebsräder antreibenden Hydromotoren mit diesen über Leitungen verbunden sind. Dabei können zwischen den Hydromotoren und den anzutreibenden Rädern zusätzliche Schaltkupplungen, Übersetzungsgetriebe und ähnliche Antriebs­ elemente vorgesehen sein.

Antriebe der vorgenannten Gattung sind an sich bekannt, wobei im allgemeinen in den unteren Fahrgeschwindigkeiten entsprechend der Gangstufe mit den köchsten Übersetzungen (1. und 2. Gang) sowohl die Hauptantriebsräder als auch die Zusatzantriebsräder angeschlossen sind und das Fahrzeug antreiben, während in den oberen Gangstufen (3., 4. usw. Gang) nur die Hauptantriebsräder über das Schaltgetriebe angetrieben werden. Dies erfolgt, weil im Arbeitseinsatz der Arbeitsmaschine der Zusatzantrieb aufgrund schwieriger Bodenverhältnisse benötigt wird, während bei Straßenfahrt mit höherer Fahrgeschwindigkeit der Zusatzantrieb nicht nur nicht erforderlich, sondern vielfach sogar hinderlich im Lenkverhalten ist und darüber hinaus zusätzliche Leistung verbraucht. Deshalb wird vielfach der hydrostatische Zu­ satzantrieb an die Gänge des Schaltgetriebes gekoppelt und nur im ersten und im zweiten Vorwärts- bzw. Rückwärtsgang eingeschaltet und in den übrigen Gängen abgeschaltet.

Für einen einwandfreien Betrieb ist es dabei notwendig, daß die Zusatzantriebsräder im zugeschalteten Zustand so angetrieben werden, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit möglichst genau der Umfangsgeschwindigkeit der Hauptantriebsräder entspricht bzw. bei gewissen Arbeitseinsätzen sogar eine geringfügig höhere Umfangsgeschwindigkeit als die Haupt­ antriebsräder aufweisen. Dabei muß diese Beziehung der Umfangsgeschwindigkeiten über den gesamten Geschwindig­ keitsbereich beider Räder erhalten bleiben.

Darüber hinaus soll der hydrostatische Antriebskreis für die Zusatzantriebsräder auch in seiner Leistung regelbar sein zur optimalen Ausnutzung der Antriebsleistung (An­ passung an die Bodenverhältnisse, Fahrtrichtungswechsel usw.). Außerdem ist ein Überlastschutz der Antriebs­ maschine wünschenswert und notwendig.

Zur Einhaltung dieser Bedingungen sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die alle mehr oder weniger komplizierte, im allgemeinen elektrisch bzw. elektronisch arbeitende Steuersysteme aufweisen. So ist beispielsweise durch die DE-OS 29 21 756 (US-PS 41 86 816) eine elek­ tronische Steuerung für Fahrzeuge mit einem Hauptfahr­ antrieb und einem Hilfsfahrantrieb der vorgenannten Gattung bekanntgeworden, bei welchem über Fühler am Haupt­ antrieb und am Hilfsantrieb die jeweiligen Geschwindig­ keiten gemessen werden und in Abhängigkeit der Meßwerte der Hilfsantrieb gesteuert wird.

Auch die Zuordnung eines Wechselstromgenerators zum Hauptantrieb (vgl. US-PS 35 61 557) ist zur abhängigen Steuerung der Antriebsräder bekanntgeworden.

Derartige Schaltungen sind aufwendig und lassen sich auch nur bedingt zur Steuerung des hinsichtlich der Antriebs­ leistung vorteilhaften hydrostatischen Antriebes für die Zusatzantriebsräder einsetzen.

Auch ist durch die DE-OS 24 52 835 (US-PS 39 18 546) ein hydrostatischer Unterstützungsantrieb bzw. Hilfsantrieb für Fahrzeuge, also ein hydrostatischer Zusatzantrieb be­ kanntgeworden, welcher die Zusatzantriebsräder über eine Steuereinrichtung bestehend aus einer Konstantpumpe, einer Steuerpumpe, einem Mengenteilerventil, Drossel- und Wegeven­ tilen zu- und abschaltet. Diese bekannte Steuereinrichtung ermöglicht jedoch nicht eine Betätigung der Zusatzantriebs­ räder in Abhängigkeit von dem in diesen belastungsabhängig auftretenden Moment.

Es ist bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 30 35 522.7 bzw. GB-PS 20 83 893), den hydraulischen Zusatzantrieb mit einer automotiven Steuerung auszubilden. Dabei ist bei dieser bekannten Steuerung, die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, die Hydropumpe als Verstellpumpe ausgebildet, die durch den Druckstrom auf einer oder mehreren Drosselstellen gegen Federkraft in Richtung größeren Verdrängungsvolumens und durch den im Zusatzantrieb gebildeten Arbeitsdruck in Richtung kleineren Verdrängungsvolumens beeinflußt wird.

Dieser vorgeschlagene Antrieb bezieht sich jedoch nur auf die Kombination von einem mechanischen oder hydrodynamischen Mehrgangschaltgetriebe im Hauptantrieb und einem hydro­ statischen Zusatzantrieb. Eine momentabhängige Steuerung sowohl des Zusatz- als auch des Hauptantriebes bzw. ein funktionsmäßiges Zusammenspiel der Antriebe für die Haupt- und Zusatzantriebsräder ist nicht möglich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antrieb obengenannter Gattung anzugeben, bei dem sowohl der Hauptantrieb als auch der Zusatzantrieb eine momentabhängige Steuerung bzw. ein funktionsmäßiges belastungsfunktionelles Zusammenspiel aufweisen.

Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch einen hydrostatischen Antrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 dadurch gelöst, daß sowohl die Zusatz­ antriebsräder als auch die Hauptantriebsräder mit je einem hydrostatischen Antrieb, welcher jeweils aus einer Verstell­ pumpe und mindestens einem Verstellmotor mit automotiver Steuerung besteht, ausgerüstet sind. Dabei ist das Mehrgangschaltgetriebe für den Hauptantrieb zwischen dem Verstellmotor der Hauptantriebsräder und den Hauptan­ triebsrädern angeordnet.

Hierdurch wird erreicht, daß sowohl Zusatz- als auch Hauptantrieb hydrostatisch gestaltet und beide mit auto­ motiven Steuerungen ausgestattet sind. Dadurch, daß beide Antriebe im wesentlichen identische Steuerungen aufweisen, ist ein funktionsmäßiges Zusammenspiel der beiden Antriebe gewährleistet.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsge­ dankens kann zur Erzielung einer größeren Fahrgeschwindigkeit über Wegeventile bei abgeschaltetem Zusatzantrieb die Förder­ menge der Verstellpumpe vom Zusatzantrieb auf den Hauptan­ trieb zugeschaltet werden. Hierdurch wird ermöglicht, daß die Antriebsleistung des Hauptantriebsmotors optimal aus­ genutzt werden kann. Der bei hoher Geschwindigkeit des Fahr­ zeuges an sich für das Fahrverhalten des Fahrzeuges im wesentlichen hinderliche Zusatzantrieb kann somit von den Zusatzrädern abgeschaltet und den Hauptantriebsrädern zu­ geschaltet werden, wodurch eine höhere Fahrgeschwindigkeit und ein besseres Fahrverhalten erreicht wird.

Das Mehrgangschaltgetriebe des Antriebs gemäß der Erfindung kann in vorteilhafter Weise ein mechanisches Schaltgetriebe oder aber auch ein Lastschaltgetriebe sein. Desweiteren be­ steht die Möglichkeit für den Zusatzantrieb zwei Hydromotoren, zwei Kupplungen und für jedes Zusatzantriebsrad ein Radge­ triebe vorzusehen. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, nur einen einzigen Hydromotor vorzusehen, welcher über eine Kupplung mit den über eine Achse verbundenen Zusatzantriebs­ rädern trieblich verbunden ist.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei­ spieles unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben.

Wie der Zeichnung, welche schematisch und auszugsweise einen erfindungsgemäßen Antrieb zeigt, entnommen werden kann, wird von einem Motor 5 über ein Verteilergetriebe 6 eine Verstellpumpe 7 angetrieben, welche ihrerseits einen Ver­ stellmotor 8 antreibt. Der Verstellmotor 8 treibt wiederum ein Mehrgangschaltgetriebe 4, eine feste Kupplung 3, ein Differentialgetriebe 2 und somit Hauptantriebsräder 1 an. Vom Verteilergetriebe 6 aus wird eine weitere Verstell­ pumpe 9 angetrieben, welche über Wegeventile 10 und 11, Verstellmotoren 12 und 13 beaufschlägt. Die Verstell­ motoren 12 und 13 sind über schaltbare Kupplungen 14 und 15, die über ein gemeinsames Schaltventil 43 zu- und abge­ schaltet werden, und Radgetrieben 16, 17 mit Zusatzantriebs­ rädern 18 verbunden. Die Verstellpumpen 7 und 9 für die Zusatz- und Hauptantriebe sind mit als Steuer- und Hilfs­ pumpen ausgebildeten Pumpen 19, 20 verbunden. Diese Pumpen 19, 20 liefern einen drehzahlproportionalen Förderstrom, welcher gegen Verstelldrosseln 21, 22 bzw. für den Zusatz­ antrieb zusätzlich über ein Zuschnittventil 23 und eine Blende 24 auf Wegeventile 25 bzw. 26 zu den Federelemente 41, 42 aufweisenden Verstelleinrichtungen 27, 28 geleitet wird und über Leitungen 29, 30 auf Rückschlagventile 31, 32, 33, 34 zum Befüllen der jeweiligen Hauptkreisläufe 35, 36 geleitet werden.

Zur Aufrechterhaltung eines Steuer- und Speisedruckes sind in den jeweiligen Steuer- und Speisekreisläufen 37, 38 Druck­ begrenzungsventile 39, 40 eingesetzt.

Der erfindungsgemäße hydrostatische Antrieb funktioniert folgendermaßen:

Im Arbeitsbereich in den unteren Gängen des Mehrgangschalt­ getriebes 4 ist sowohl der gesamte Hauptantrieb sowie der Zusatzantrieb eingeschaltet. Zur Steuerung der Verstell­ pumpen 7 und 9 liefern die Pumpen 19 und 20 einen dreh­ zahlproportionalen Ölstrom, welcher gegen die Verstell­ drosseln 21 bzw. 22 geleitet wird, wobei sich dort ein der Fördermenge bzw. der Drehzahl proportionaler Staudruck aufbaut, welcher über die Wegeventile 25, 26 auf die Ver­ stelleinrichtungen 27 bzw. 28 geleitet wird. Dieser bewirkt ein Ausschwenken der Verstellpumpen 7, 9 und gegen dort ein­ gebaute Federelemente 41, 42 und der vom Arbeitsdruck in den Hauptkreisläufen 35, 36 abhängigen Eigenrückstellkraft der Verstellpumpen 7, 9.

Diese Wirkungsweise, welche bei geringen Drehmomentan­ forderungen, d. h. geringem Arbeitsdruck, die Verstellpumpen voll oder mehr ausschwenkt, wodurch eine hohe Fahrge­ schwindigkeit erreicht wird, bzw. bei hoher Drehmomentan­ forderung ein entsprechend hoher Arbeitsdruck die Verstell­ pumpe zurückschwenkt und damit eine geringe Fahrgeschwindig­ keit bewirkt wird, ergibt eine Leistungsregelung, welche den Motor 5 vor Überlastung schützt und die Anforderungen vom Arbeitseinsatz her berücksichtigt. Wenn im Mehr­ gangsschaltgetriebe 4 von einem in den anderen Arbeitsgang geschaltet wird, ändert sich das Übertragungsverhältnis vom Haupt- und Zusatzantrieb. Daß die vorbeschriebene Wirkungsweise wieder übereinstimmt, wird zu diesem Zweck im Zusatzantrieb eine über das Wegeventil 23 eine weitere Blende 24 zu- bzw. abgeschaltet, mit deren Hilfe das Druck­ niveau im Steuer- und Speisekreislauf 38 des Zusatzan­ triebes veränderbar ist.

In den oberen Gängen, vorwiegend bei Straßenfahrt, wird der Zusatzantrieb in der Regel nicht benötigt; dieser kann dann sogar hinderlich sein. Zu diesem Zweck wird der Zusatz­ antrieb über Wegeventile 10, 11 abgeschaltet, die Kupplungen 14, 15 geöffnet und der Ölstrom auf den Hauptantrieb geleitet. Es ergibt sich dabei eine zusätzliche Erhöhung der Fahrge­ schwindigkeit. Diese Zu- und Abschaltung kann entweder manuell geschehen oder mit der Schaltung im Mehrgangschalt­ getriebe verknüpft sein, d. h. mit Einlegen eines bestimmten Ganges erfolgt die Zuschaltung der Verstellpumpe 9 vom Zusatzantrieb in den Kreislauf 35 des Hauptantriebes. Dies ist jedoch nur dann gewährleistet, wenn beide Antriebe also Haupt- und Zusatzantrieb mit funktionell gleichwirkenden Steuerungen, wie im vorliegenden Fall vorgesehen, ausge­ rüstet sind.

Claims (5)

1. Hydrostatischer Antrieb für Fahrzeuge, insbesondere hydro­ statischer Antrieb für zuschaltbare Zusatzantriebsräder selbstfahrender schwerer Arbeitsmaschinen mit Antrieb der Hauptantriebsräder durch ein Mehrgangschaltgetriebe, mit je einer proportional zur Drehzahl der Fahrzeug-Hauptan­ triebsmaschine angetriebenen Hydropumpe und Steuerpumpe, von denen die Hydropumpe den den Zusatzantriebsrädern zu­ führbaren Arbeitsflüssigkeitsstrom bereitstellt, die als Konstantpumpe ausgebildete Steuerpumpe ihren Abgabestrom über eine Drosselstelle entspannt und vom Druckstrom auf der Drosselstelle über eine Steuereinrichtung der Arbeits- Flüssigkeitsstrom für die Zusatzräder beeinflußbar ist, wobei der Aufbau der Steuereinrichtung der an sich bekannten automotiven Steuerung von Fahrantrieben mit Ausbildung der Hydropumpe als Verstellpumpe entspricht, die durch den Druck­ strom auf einer oder mehreren Drosselstellen gegen Feder­ kraft in Richtung größeren Verdrängungsvolumens und durch den im Zusatzantrieb gebildeten Arbeitsdruck in Richtung kleineren Verdrängungsvolumens beeinflußt wird, und zwischen dem bzw. den Verstellmotoren (12, 13) der Zusatzantriebsräder und den Zusatzantriebsrä­ dern (18) eine bzw. je eine zu- und abschaltbare Kupplung (14, 15) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Zusatzantriebsräder (18) als auch die Hauptantriebsräder (1) mit je einem hydrostatischen Antrieb, welcher jeweils aus einer Verstellpumpe (7 bzw. 9) und mindestens einem Verstellmotor (8 bzw. 12, 13) mit automotiver Steuerung besteht, wobei zwischen dem Verstellmotor (8) der Hauptan­ triebsräder und den Hauptantriebsrädern (1) das Mehrgang­ schaltgetriebe (4) angeordnet ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wege­ ventile (10, 11) vorgesehen sind, über die zur Erzielung einer größeren Fahrgeschwindigkeit bei abgeschaltetem Zu­ satzantrieb die Fördermenge der Verstellpumpe (9) zum Zu­ satzantrieb auf den Hauptantrieb zugeschaltet wird.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzantrieb aus zwei Hydromotoren (12, 13), zwei Kupplun­ gen (14, 15) und zwei Radgetrieben (16, 17) besteht.

4. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzantrieb aus einem Hydromotor, einer Kupplung und einer Achse, welche die beiden mit Radgetrieben (16 bzw. 17) ausgestatteten Zusatzantriebsräder (18) verbindet, besteht.

5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wirkverbindung über Wegeventile (10, 11) vorgesehen ist zum selbsttätigen Umschalten der Pumpe (9) des Zusatzantriebes in den Hauptkreislauf (35) des Hauptantriebes beim Einlegen eines bestimmten Ganges im Mehrgangschaltgetriebe, und daß weiter ein in bekannter Weise zum normalen Zu- oder Abschalten des Zusatzantriebes vorgesehenes Schaftventil (43) zum gleichzeitigen Öffnen der Kupplun­ gen (14, 15) des Zusatzantriebes ausgerüstet ist.