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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrantrieb der im Oberbegriff.des
Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
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Bei derartigen, bekannten Fahrantrieben wird üblicherweise im Hauptkreis
ein Stromteiler verwendet, der die beiden Hydraulikmotoren zu gleichen Teilen mit
Hydraulikmedium beaufschlagt. Der Stromteiler bewirkt eine Differentialsperre, so
daß beim Abheben eines Rades das andere mit halber Antriebsleitung treibt. Ein geringfügiger
Differentialausgleich wird dadurch erreicht, daß eine Querverbindung mit einer Blende
vorgesehen ist. Dieser Differentialausgleich reicht allerdings für Kurvenfahrt nicht
aus, um beide Räder mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten aber gleicher Zugkraft
anzutreiben. Deshalb ist der Stromteiler zuschaltbar, d.h., für den normalen Fahrbetrieb
ohne Differentialsperre wird er umgangen, so daß die beiden Hydraulikmotoren aus
der Hauptpumpe in einem Maß beaufschlagt werden, das ihrer jeweiligen Geschwindig
keit entspricht. Sobald jedoch ein Rad abhebt oder durch rutscht, wird es aus -der
Hauptpumpe voll beaufschlagt, so daß das andere Rad und damit das Fahrzeug stehen
bleibt. Der Stromteiler sowie die steuerungstechnischen Maßnahmen zu seinem Zu-
und Abschalten sind aufwendig und teuer. Der gravierendste-Nachteil des Stromteilers
ist jedoch 'ein schlechter Wirkungsgrad, der gerade bei erforderlicher Differentialsperrung
den Gesamtwirkungsgrad des Antriebs verschlechtert. Ungunstig ist ferner, daß bei
dieser Auslegung unter Sicherstellung einer ausreichenden Zugkraft für jedes Rad
ein nach oben stark begrenzter Geschwindigkeitsbereich erreicht wird, so daß zwischen
dem Hydraulikmotor und dem Rad ein Schaltgetriebe erforderlich ist, mit dem für
den Fahrbetrieb auch höhere Geschwindigkeiten möglich sind. Derartige Schaltgetriebe
sind
aber außerordentlich teuer und beanspruchen viel Platz. Der Bedienungsperson wird
fijr das Einrücken und Ausrücken der Differentialsperre eine besondere Aufmerksamkeit
abverlangt. Da bei eingerückter Differentialsperre der Differentialausgleich für
den normalen Fahrbetrieb unzureichend ist, besteht die Gefahr der Überhitzung oder
Beschädigung, wenn die Bedienungsperson es willkürlich oder unwillkürlich unterläßt,
die Differentialsperre wieder aufzuheben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen Fahrantrieb
der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit geringem technischen Aufwand
sowohl ein Differentialausgleich mit gleicher Zugkraftverteilung als auch eine b
ei Bedarf selbsttätig wirksame Differentialsperre gegeben ist. Dazu kommt die Forderung
nach einem nach oben ausgedehnten Fahrgeschwindigkeitsbereich für die Antriebsräder,
der die Notwendigkeit eines Schaltgetriebes zwischen jedem Hydraulikmotor und seinem
Rad vermeidet.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Infolge der Hintereinanderschaltung der beiden Hydraulikmotoren ist
eine selbsttätig wirksame Differentialsperre gegeben, mit der jedes Rad das Fahrzeug
weiterhin antreibt, wenn das Jeweils andere Rad abgehoben wird oder durchdreht,
wobei die Zugkraft des weiterhin greifenden Rades annähernd gleich groß ist, wie
die bei Normalfahrt von beiden Rädern aufgebrachten Zugkräfte. Dabei ist es erforderlich,
daß die beiden Hydraulikmotoren in ihrem Schluckvolumen auf die HöchsSförderleistung
der Hauptpumpe ausgelegt sind, so daß jeder Hydraulikmotor auch tatsächlich die
volle Förderleistung der Pumpe aufnimmt.
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Aus dieser Dimensionierung der Hydraulikmotoren resultiert eine höhere
Fahrgeschwindigkeit mit immer noch ausreichender Zugkraft, da die an sich möglich
große Zugkraft ohne weiteres in einen Geschwindigkeitszuwachs umgewandelt werden
kann.
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Bei Kurvenfahrt wächst die Druckdifferenz über den kurveninneren Hydraulikmotor,
während sich die Druckdifferenz über den kurvenäußeren verringert.
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Infolge der Hintereinanderschaltung ergäben sich unterschiedliche
Zugkräfte beider Räder. Diesen Zugkraftunterschied gleicht aber das im Nebenkreis
angeordnete Regelventil aus, indem es dem mit geringerer Druckdifferenz arbeitenden
Hydraulikmotor eine Hydraulikmediummenge zuführt, mit der die Druckdifferenz der
beiden Hydraulikmotoren und damit ihre Zugkräfte aneinander angeglichen werden.
Da das Regelventil im Nebenkreis angeordnet ist, wird eine Verringerung des Wirkungsgrades
des Fahrantriebes vermieden bzw. auf einem vernachlässigbar geringen Wert gehalten,
da das im Hauptkreis strömende Hydraulikmedium dem Einfluß des Regelventils nicht
unterworfen wird. Der Mehraufwand für die Überdimensionierung der Hydraulikmotoren
wird durch den Wegfall von Schaltgetrieben zwischen den Hydraulikmotoren und den
Rädern mehr als aufgewogen.
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Auch bei zwei über je einen Hydraulikmotor angetriebenen Achsen gleicht
das Regelventil die Druckdifferenzen an, die bei Kurvenfahrt durch verschiedene
Spurkreisradien entstehen.
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Eine zweckmäßige Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrantriebs,
bei dem zwei Hauptpumpen vorgesehen sind, geht aus Anspruch 2 hervor. Insbesondere
bei Bodenbeerbeitungsmaschinen oder Arbeitsmaschinen, die für die IXetatigurlg von
Arbeitselementer eine zusätzliche Hauptpumpe benötigen, u. Arbeitsele-
mente
voneinander unabhängig und gleichzeitig bewegen zu können, läßt sich die zweite
Hauptpumpe vorteilhaft während des Fahrbetriebes für den Fahrantrieb einsetzen,
wenn sie für die Betätigung der Arbeitselemente nicht benötigt wird. Mit dem Zuschalten
der zweiten Hauptpumpe liegt dann eine zusätzliche Fahrstufe vor, bei der die Fahrgeschwindigkeit
verdoppelt wird, ohne daß teure und platzbeanspruck ende und schwere Schaltgetriebe
notwendig wären.
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Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch
3 hervor. Bei dieser Ausbildung läßt sich der Fahrantrieb zwischen einer Parallelschaltung
und einer Reihenschaltung der Hydraulikmotoren umstellen, wobei in der Reihenschaltung
eine noch höhere Fahrgeschwindigkeit erzielt wird. In beiden Schaltstellungen der
Schaltventileinrichtung ist sowohl eine selbsttätig wirksam werdende Differentialsperre
als auch der für eine Kurvenfahrt notwendige Differentialausgleich gegeben, wobei
in der Schaltstellung für Reihenschaltung der Hydraulikmotoren das Regelventil die
Angleich-Hydraulikmediummenge aus der Hilfspumpe dem Hydraulikmotor zuführt, der
die kleinere Druckdifferenz aufweist, d.h., sich schneller dreht als der andere.
Bei Geradeausfahrt wird die Hydraulikmdiummenge aus der Hilfspumpe gleichmäßig auf
die beiden Hydraulikmotoren verteilt. Bezogen auf die Leistung der Hauptpumpen wird
mit dieser Ausbildung jegliche Wirkungsgradverschlechterung durch den Einfluß des
Regelventils vermieden. Bei der bei Parallelschaltung der Hydraulikmotoren wirksamen
Differentialsperre wird bei Abheben oder Durchrutschen eines Rades die Zugkraft
des weiterhin antreibenden Rades nur einen Wert erreichen, der von der Förderleistung
einer Hauptpumpe abhängt. Bei der Differentialsperre
bei Reihenschaltung
der Hydraulikmotoren wird hingegen das bei Abheben oder Durchdrehen eines Rades
allein treibende Rad die volle und von der Förderleistung beider Hauptpumpen abhängige
Zugkraft übertragen.
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Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 4 hervor.
Die Hilfspumpe sorgt bei getrennten bzw. parallel geschalteten Hauptkreisen für
den notwendigen Differentialausgleich bei Kurvenfahrt.-Wichtig ist auch der Gedanke
von Anspruch 5, dabeigetrennten Pumpeneinheiten der Steuerdruck zum Verstellen der
Hauptpumpen beim Differentialausgleich nicht beeinflußt wird.
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Wichtig ist auch das Merkmal von Anspruch 6, da bei Parallelschaltung
der Hydraulikmotoren über Rückströmverbindung die Hilfspumpe die von ihr in den
einen Hauptkreis geförderte Angleich-Hydraulikmenge zurückholt.
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Ein weiteres, wichtiges Merkmal der Erfindung geht aus Anspruch 7
hervor. Dieses einfach und preiswert herstellbare Regelventil für den Fahrantrieb
vergleicht die Druckdifferenzen der beiden Hydraulikmotoren miteinander und regelt
in Abhängigkeit davon vollständig selbsttätig die Angleichung der beiden Druckdifferenzen,
so daß die Hydraulikmotoren bei Kurvenfahrt zuverlässig die gleichen Zugkräfte übertragen.
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Eine weitere, zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung geht aus Anspruch
8 hervor. Bei dieser Ausbildung des Regelventils läßt sich dieses sowohl
für
einen Fahrantrieb mit einer oder zwei parallel schaltbaren Hauptpumpen als auch
für einen Fahrantrieb mit einer oder zwei prallel schaltbaren Hauptpumpen und einer
Hilfspumpe einsetzen, wobei je nach Einsatzzweck des Regelventils die eine Blendenöffnung
durch einen Verschlußstopfen außer Funktion gesetzt wird. Dies ist herstellungstechnisch
günstig.
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Damit der Differentialausgleich bei Auftreten eines Druckdifferenzunterschiedes
zwischen den Hydraulikmotoren beider Räder wirksam wird, ist die Ausführungsform
von Anspruch 9 zweckmäßig. Das Regelventil wird bei dieser Anordnung im Fahrbetrieb
unmittelbar über die Druckverhältnisse in jedem Hydraulikmotor informiert und kann
deshalb Änderungen der Druckverhältnisse folgen, ohne daß die Bedienungsperson darauf
Einfluß zu nehmen braucht.
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Eine alternative Ausführungsform geht weiterhin aus Anspruch 10 hervor.
Hier wird die Angleich-Hydraulikmediummenge aus der Hilfspumpe vom Regelventil aus
so eingesetzt, wie es den Druckverhältnissen bei beiden Hydraulikmotoren entspricht.
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Der Strömungsdurchgang, der jeweils zur Umgehung des die größere Druckdifferenz
aufweisenden Hydraulikmotors geschaffen wird, liegt in der Zwischenkammer des ersten
Zylinderraums des Regelventils1 welche Zwischenkammer an sich eine Steuerkammer
für den Kolben bildet. Diese Doppelfunktion der Zwischenkammer ist aber ohne negativen
Einfluß auf das einwandfreie Regelverhalten des Regelventils.
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Weiterhin ist auch der Gedanke von Anspruch 11 wichtig, da mit dieser
Bemessung der Öffnungen sichergestellt wird, daß bis zum kleinstmöglichen
Wendekreis
des mit dem Fahrantrieb ausgestatteten Fahrzeugs der selbsttätige Differentialausgleich
gewährleistet ist und daß das Regelventil bei der Differentialsperrung den Sperreffekt
nicht beeinträchtigt.
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Schließlich läßt sich mit der einfachen Maßnahme von Anspruch 12 eine
wirksame Dämpfung der Kolben des Regelventils gegen Schwingungen erreichen.
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Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Es zeigen Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform
eines hydrostatischen Fahrantriebes, wobei für einen Differentialausgleich und eine
Differentialsperre unrichtige Details weggelassen sind,
Fig. 2
ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform eines hydrostatischen
Fahrantriebs, Fig. 3 ein detailliertes Blockschaltbild, aufbauend auf der Ausführungsform
von Fig. 2, und Fig. Lt die schematische Schnittdarstellung durch ein Regelventil,
das in den Fahrantrieben der Fig. 1 bis 3 verwendet ist.
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Die nachstehend erläuterten Fahrantriebe sind vor allem für geländegängige
Fahrzeuge wie Erdbearbeitungs- und -Bewegungsfahrzeuge, landwirtschaftliche Fahrzeuge,
Militärfahrzeuge u.dgl. bestimmt, in denen mindestens eine Brennkraftmaschine als
Primärantriebsquelle für den hydrostatischen Fahrantrieb dient.
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Gemäß Fig. 1 besitzt ein hydrostatischer Fahrantrieb einen hydraulischen
Hauptkreis 1 aus einer Zuströmleitung 2 und einer Rückströmleitung 3. Im Hauptkreis
1,2,3 ist eine, vorzugsweise verstellbare, Hauptpumpe Lt angeordnet, die von der
nichtdargestellten Primärantriebsquelle angetrieben wird. Im Hauptkreis 1,2,3 sind
ferner zwei, vorzugsweise verstellbare, Hydraulikmotoren 5,6 in Reihe hintereinandergeschaltet.
Wenn in dem Fahrzeug eine zweite Hauptpumpe 8 vorhanden ist, die normalerweise für
Bewegungen anderer Komponenten des Fahrzeugs bestimmt ist, so läßt sich die zweite
Hauptpumpe 8 ebenfalls in den Fahrantrieb integrieren, indem sie über eine Leitung
7 für den Fahrbetrieb parallel zur ersten Hauptpumpe 4 in den Hauptkreis 1 geschaltet
wird.
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An den Hauptkreis 1,2,3 ist ein Nebenkreis 9 angeschlossen, der zur
Beaufschlagung eines Regelventils--10 dient, dessen Zweck später erläutert wird.
Aus der Zuströmleitung 2 zweigt vor dem ersten Hydraulikmotor 5 ein Nebenkreiszweig
11 zu einer Anschlußöffnung 12 des Regel-
ventils 10 ab. In Strömungsrichtung
hinter dem ersten Hydraulikmotor 5 zweigt ein Nebenkreiszweig 13 zu einer Anschlußöffnung
14 des Regelventils 10 ab.
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In Strömungsrichtung vor dem zweiten Hydraulikmotor 6 zweigt vom Hauptkreis
1 ein Nebenkreiszweig 15 zu einer Anschlußöffnung 16 des Regelventils 10 ab.
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In Strömungsrichtung hinter dem zweiten Hydraulikmotor 6 zweigt von
der Rückströmleitung 3 ein Mebenkreiszweig 17 zu einer Anschlußöffnung 18 des RegelventiLs
10 ab. Zwischen den beiden Hydraulikmotoren 5,6 ist an den Hauptkreis 1 ein Nebenkreiszweig
19 angeschlossen, der zu einer Blendenöffnung 22 des Regelventils 10 führt, während
in Strömungsrichtung hinter dem zweiten Hydraulikmotor 6 ein Nebenkreiszweig 20
an die Rückströmleitung 3 angeschlossen ist, der zu einer Blendenöffnung 21 des
Regelventils 10 führt. Die Nebenkreiszweige 13 und 17 sind Steuerleitungen, die
den jeweiligen Druck hinter dem ersten Hydraulikmotor 5 und hinter dem zweiten Hydraulikmotor
6 an das Regelventil 10 übermitteln, während die Nebenkreiszweige 11,15 Steuerleitungen
und zugleich Förderleitungen für. eine Angleich-Hydraulikmediummenge sind. Die Nebenkreiszweige
19 und 20 sind nur Förderleitungen für Angleich-Hydraulikmediummengen.
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Das Regelventil wird durch eine feste Trennwand 27 in zwei Zylinderräume
A,B unterteilt, in denen sich jeweils ein verschiebbarer Kolben 24,25 befindet.
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Die beiden Kolben 24,25 sind durch eine die Trennwand 27 abgedichtet
durchsetzende Kolbenstange 23 verbunden. Jeder Kolben 24,25 wird durch eine Feder
26 belastet. Die beiden Federn 26 halten die Kolben 24, 25 in einer Mittelstellung,
in der ein mit dem Kolben einstückig ausgebildetes Schließelement 65 die beiden
Blendenöffnungen 21 und 22 verschließt. Die Kolben-
stange 23 ist
wegen gleichgroßer Kolbenflächen durchgehend. Die Federn 26 sind nicht unbedingt
notwendig.
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Der Kolben 24 teilt den Zylinderraum A in eine Endkammer 28 und in
eine davon getrennte Zwischenkammer 29. Die Anschlußöffnung 12 führt zur Endkammer
28, während die Anschlußöffnung 16 zur Zwischenkammer 29 führt. Auf gleiche Weise
teilt der Kolben 25 den Zylinderraum B in eine Endkammer 30, zu der die Anschlußöffnung
14 führt, und in eine Zwischenkammer 31, zu der die Anschlußöffnung 18 führt.
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Die beiden Hydraulikmotoren 5,6 sind jeweils mit einem Rad über ein
übersetzungsgetriebe verbunden oder an eine Achse angeflanscht.
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Der Fahrantrieb gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt: Der Hauptkreis 1
ist ein geschlossener Kreis. Die Hauptpumpe 4 fördert mit der eingestellten Förderleistung
das Hydraulikmedium durch den Hauptkreis 1, wobei die Hydraulikmotoren 5,6 bei Geradeausfahrt
des Fahrzeugs mit gleicher Drehzahl laufen. Bei gleicher Drehzahl liegt im Hauptkreis
für jeden Hydraulikmotor 5 die gleiche Druckdifferenz vor, da die beiden Hydraulikmotoren
5,6 die gesamte zwischen Ansaug- und Druckseite der Hauptpumpe 4 vorliegende Druckdifferenz
gleichmäßig zwischen sich aufteilen. Die beiden Räder arbeiten mit gleicher Zugkraft;
die der Hälfte der maximal möglichen Zugkraft entspricht. Durch eine Änderung der
Fördermenge der Hauptpumpe 4 läßt sich die Fahrgeschwindigkeit verändern, während
gleichzeitig durch die Ver-
stellung der Hydraulikmotoren 5,6 die
Zugkraft verstellt werden kann, so daß beispielsweise bei niedriger Fahrgeschwindigkeit
die größte Zugkraft bzw. bei höchster Fahrgeschwindigkeit die kleinste Zugkraft
aufgebracht wird . Durch Zuschalten der zweiten Hauptpumpe 8 in den Hauptkreis 1
läßt sich eine höhere Fahrstufe wählen, bei der die Fahrgeschwindigkeit entsprechend
erhöht wird.
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Unter der Voraussetzung, daß das Fahrzeug sich immer noch in Geradeausfahrt
befindet, sind die Druckdifferenzen an beiden Hydraulikmotoren 5,6 gleich, wodurch
die Kolben 24,25 des Regelventils 10 im Nebenkreis 9 in der Mittelstellung stehen,
in der die Blendenöffnungen 21,22 verschlossen sind Denn die an den beiden Kolben
23,24 wirkenden Drücke in den Endkammern 28 und 38 und in den Zwischenkammern 29
und 31 heben sich insgesamt auf.
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Sobald nun ein Rad durchzudrehen oder abzuheben-be- beginnt, tritt
eine starke Verringerung der über diesen Hydraulikmotor im Hauptkreis vorliegenden
Druckdifferenz auf. Gleichzeitig steigt die Druckdifferenz beim anderen Hydraulikmotor
an, da dieser gezwungen ist, die gesamte Zugkraft alleine zu übertragen. Aus diesem
Unterschied der Druckdifferenzen der beiden Hydraulikmotoren resultiert eine Verstellbewegung
für die Kolben 24,25 nach der einen oder nach der anderen Seite, wodurch entweder
die Blendenöffnung 22 oder die Blendenöffnung 21 vom Verschließelement 65 freigegeben
und damit ein Strömungsdurchgang von der Endkammer 28 zum Nebenkreiszweig 19 oder
von der Zwischenkammer 29 zum Nebenkreiszweig 20 freigegeben wird.
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Über diese Strömungsverbindung fließt eine geringe Hydraulikmediummenge
an dem die höhere Druckdifferenz
aufweisenden Hydraulikmotor vorbei
und wird in den Hauptkreis vor den die kleinere Druckdifferenz aufweisenden Hydraulikmotor
eingespeist, um die Druckdifferenzen einander anzugleichen. Liegt nur ein teilweiser
Schlupf bei dem einen Rad vor, so wird durch das Angleichen der Druckdifferenzen
die Leistung seines Hydraulikmotors angehoben, bis das Rad mit der gleichen Zugkraft
wirksam ist, wie das andere, nicht durchdrehende Rad. Das Fahrzeug fährt mit unverminderter
Gesamtzugkraft weiter.
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Geht das Rad jedoch leer durch bzw. wird es vollständig abgehoben,
reicht die Angleich-Hydraulikmediummenge über den offenen Strömungsdurchgang im
Regelventil 10 nicht mehr aus, einen Geschwindigkeitsausgleich bzw. Zugkraftausgleich
herzustellen, sondern das nicht abgehobene Rad überträgt nahezu die volle durch
die Förderleistung der Hauptpumpe gegebene Zugkraft auf den Boden. Das abgehobene
Rad dreht sich leer mit einer geringfügig gesteigerten Geschwindigkeit durch. Da
dieses Rad keine Zugkraft überträgt, liegt im zugehörigen Hydraulikmotor keine Druckdifferenz
vor, so daß die gesamte und durch die Hauptpumpe 4 gegebene Druckdifferenz durch
den Hydrauliknotor des nicht abgehobenen Rades zum Erzeugen nahezu der vollen Zugkraft
eingesetzt wird Bei einer Kurvenfahrt arbeitet der kurvenäußere Hydraulikmotor schneller
als der kurveninnere Hydraulikmotor. Damit die beiden mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten
angetriebenen Räder bei Kurvenfahrt die gleiche Zugkraft übertragen, wird im Regelventil
derjenige Strömungsdurchgang (entweder von der Endkammer 28 zum Nebenkreiszweig
19 oder von der Zwischenkammer 29 zum Nebenkreiszweig 20) freigegeben, der
eine
Umgehung des Hydraulikmotors im Hauptkreis schafft, der die höhere Druckdifferenz
aufweist.
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Das über den Strömungsdurchgang fließende Hydraulikmedium wird dem
die geringere Druckdifferenz aufweisenden Hydraulikmotor zugeführt, indem es entweder
vor dem ersten Hydraulikmotor 5 aus der Zuströmleitung 2 abgezogen und über Blendenöffnung
22 und den Nebenkreiszweig 19 dem Hauptkreis vor dem zweiten Hydraulikmotor 6 wieder
zugeführt wird oder aus dem Hauptkreis 1 vor dem zweiten Hydraulikmotor 6 über den
Nebenkreiszweig 15 und die Zwischenkammer 29 sowie über die Blendenöffnung 21 und
den Nebenkreiszweig 20 in die Rückströmleitung 3 über die Hauptpumpe 4 und die Zuströmleitung
2 dem ersten Hydraulikmotor 5 zugeführt wird. Diese Angleich-Hydraulikmediummenge
trägt dazu bei, daß das jeweils kurvenäußere Rad die gleiche Zugkraft aufbringt
wie das kurveninnere Rad. Die Angleich-Hydraulikmediummenge wird dabei aus dem Hauptkreis
entnommen und auch wieder in diesen zurückgefördert. Sie umgeht nur jeweils den
Hydraulikmotor, der die größere Druckdifferenz aufweist.
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Sollte es bei Kurvenfahrt zum Abheben eines der beiden Räder kommen,
wird wieder selbsttätig die Differentialsperre wirksam (wie oben erwähnt) , wobei
dann die volle Zugkraft von dem nicht abgehobenen Rad aufgebracht wird.
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Durch Zuschalten der zweiten Hauptpumpe 8 kann die Fahrgeschwindigkeit
erhöht werden.
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Die Hauptpumpe 4 ist reversierbar. Das Regelventil 10 arbeitet auch
bei Reversierbetrieb der Hauptpumpe.
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Bei Bergabfahrt ist Bremsen möglich.
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Der in Fig. 2 gezeigte Fahrantrieb unterscheidet sich
von
der Ausführungsform von Fig. 1 dadurch, daß zusätzlich zur ersten Hauptpumpe 4 und
gegebenenfalls einer zweiten Hauptpumpe 8 eine Hilfspumpe 32 vorgesehen ist, die
mit einer Rückströmleitung 33 an die Rückströmleitung 3 und mit einer Zuströmleitung
34 an die Zuströmleitung 2 angeschlossen ist. Bei dieser Ausführungsform ist ferner
das Regelventil 10' mit einem an der Kolbenstange 23 befestigten, gesonderten Schließelement
38 versehen, das mit zwei Blendenöffnungen 21' und 36 derart zusammenarbeitet, daß
es die Blendenöffnungen in der Mittelstellung der Kolben 24,25 verschlossen hält
. An die Blendenöffnung 36 ist ein Nebenkreiszweig 35 angeschlossen, der seinerseits
an die Zuströmleitung 34 von der H2fs-
pumpe 32 angeschlossen ist.
An die Blendenöffnung 21' ist ein Mebenkreiszweig 37 zur Rückströmleitung 33 zur
Hilfspumpe 32 angeschlossen. Die Nebenkreiszweige 11,13,17 sind Steuerleitungen,
die jeweils den Druck vor dem ersten Hydraulikmotor, hinter dem ersten Hydraulikmotor
und hinter dem zweiten Hydraulikmotor an die Endkammer 28, Zwischenkammer 31 und
die Endkammer 30 übertragen. Der Nebenkreiszweig 15 ist wie auch die Nebenkreiszweige
35 und 37 eine Förderleitung für die Angleich-Hydraulikmediummenge, die bei dieser
Ausführungsform nicht aus dem Hauptkreis 1,2,3 abgezogen wird, sondern von der Hilfspumpe
32 aufgebracht wird, um für einen Differentialausgleich bei Kurvenfahrt oder bei
beginnendem Rutschen eines Rades zu sorgen.
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Der Fahrantrieb arbeitet wie folgt: Bei Geradeausfahrt stehen die
Kolben 24,25 im Regelventil 10' in ihrer Mittelstellung. Die Blende-nöffnungen 36,21
sind geschlossen. Das von der Hilfspumpe 32 geförderte Hydraulikmedium gelangt vor
dem ersten Hydraulikmotor 5 in den Hauptkreis und wird hinter dem zweiten Hydraulikmotor
6 wiederum aus dem Hauptkreis abgezogen.
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Sobald ein Rad, z.B. das dem Hydraulikmotor 6 zugeordnete Rad, voll
durchdreht oder abgehoben wird, verringert sich die Druckdifferenz in diesem Hydraulikmotor
6, während die Druckdifferenz im Hydraulikmotor 5 ansteigt.
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Die Kolben 2h,25 werden in Fig.2 nach rechts verschoben, bis die Blendenöffnung
36 frei wird und das von der Hilfspumpe 32 geförderte Hydraulikmedium über den Nebenkreiszweig
35, die Zwischenkammer 29 und den Nebenkreiszweig 15 dem Hauptkreis 1 unmittelbar
vor dem zweiten Hydraulikmotor 6 zugeführt wird. Da jedoch der Hydraulikmotor 6
leer durchgeht, fahren die Kolben 24,25 bis in ihre rechte Endstellung. Das mit
dem Hydraulikmor 5 ver-
bundene Rad überträgt die gesamte von der
Hauptpumpe 4 bzw. der Hauptpumpe Lt und der Hauptpumpe 8 aufgebrachte Zugkraft.
Die Differentialsperre ist selbsttätig wirksam. Die von der Hilfspumpe eingespeiste
Hydraulikmediummenge wird, ohne die Förderleistung der Hauptpumpe Lt bzw. der Hauptpumpen
Lt und 8 zu beeinträchtigen, über die Rückströmleitung 33 wieder abgezogen-.
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Bei Kurvenfahrt , bei der zwischen den beiden Rädern eine Geschwindigkeitsdifferenz
auftritt, wird die Druckdifferenz des dem kurvenäußeren Rad zugeordneten Hydraulikmotor
(z.B. des Hydraullkmotors 5 ) kleiner als die Druckdifferenz im anderen Hydraulikmotor
(hier dem Hydraulikmotor 6). Dies bedeutet, daß die Kolben 2h,25 in Fig. 2 nach
links verschoben werden, so daß die Strömungsverbindung zwischen dem Nebenkreiszweig
15 und dem Nebenkreiszweig 37 freigegeben wird, über welche der die höhere Druckdifferenzcufweisende
Hydraulikmotor 6 umgangen wird.
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Dem Hydraulikmotor 5 wird über die Hilfspumpe 32 die Angleich-Hydraulikmediummenge
zugeführt 5 bis die Druckdifferenz der beiden Hydraulikmotoren 5,6 einander gleich
sind und auch der kurvenäußere Hydraulikmotor 5 die gleiche Zugkraft aufbringt,
wie der kurveninnere Hydraulikmotor 6. Dabei regelt das Regelventil 10' die Zugkraftangleichung
stets in direkter Abhängigkeit vom Einschlag der Räder d.h. daß beim Zurücknehmen
des Radeinschlages auch die den kurvenäußeren Hydraulikmotor zugeführte Angleich-Hydraulikmediummenge
entsprechend reduziert wird.
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Der Fahrantrieb gemäß Fig. 2 ist auch im Reversierbe-
trieb
funktionsfähig.
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In Fig. 3 ist ein Fahrantrieb ähnlich dem vo-n Fig. 2 im Detail und
mit dem Unterschied gezeigt, daß bei ihm die beiden Hydraulikmotoren 5 und 6 sowohl
hintereinander als auch parallel geschaltet werden können.
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Die Hauptpumpen 4,8 sind nicht reversierbar.
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Die beiden Hauptpumpen 4,8 sind zwecks einer synchronen Verstellung
mechanisch über ein Gestänge 42 gekoppelt, das mit einem Verstellzylinder 41 betätigbar
ist. Mit jeder Hauptpumpe 4,8 wird eine Hilfspumpe 32,32a verbunden, wobei die Hilfspumpe
32 zur Förderung der Angleich-Hydraulikmediummenge für Kurvenfahrten und die Hilfspumpe
32 a für die Verstellung bzw. Steuerung der Hauptpumpe sowie für Leckölkompensation
dient.
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Die Hilfspumpe 32a ist saugseitig mit einer Leitung 61 an ein Hydraulikreservoir
und druckseitig über eine Leitung 44 an eine Verstellventilanornung 43 aus einem
Verstellventil und einem 3/2-Wegeventil für den Verstellzylinder 41 angeschlossen.
Von der Leitung 44 zweigt eine Leitung 45 zu einem einstellbaren Druckbegrenzungsventil
46 und zu Verbindungsleitungen 47 ab, die zur Leckölkompensation über jeweils paarweise
angeordnete Rückschlagventile 48 und 49 in Verbindungsleitungen 50,51 an die Zu-
und Abströmleitungen 2a,3a und 2b,3b der beiden Hauptkreise der Hydraulikmotoren
5,6 angeschlossen sind.
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Die beiden Hauptkreise sind über eine Schaltventileinrichtung 52 miteinander
verbunden, die aus einem 6/2-Wegeventil und einem 5/2-Wegeventil besteht, die eletro
magnetisch betätigbar und über eine Verbindung 53 elektrisch gekoppelt sind. Die
Schaltventileinrichtung 52 trennt in der ersten und in Fig. 3 gezeigten Schaltstellung
die beiden Hauptkreise voneinander . Aller-
dings besteht über
einen Strömungskanal 64 im 6/2-Wegeventil eine Rückströmverbindung zwischen der
Rückströmleitung 3a des Hauptkreises des Hydraulikmotors 5 und einem Leitungszweig
40 mit der Rückströmverbindug zwischen der Rückströmleitung 3a des Hauptkreises
des Hydraulikmotors 5 und einem Leitungszweig 40 mit der Rückströmleitung 3b des
Hauptkreises des Hydraulikmotors 6. Ferner ist über einen Nebenkreiszweig 55 das
Regelventil 10' im Nebenkreis N an die Rückströmleitung 3a des Hauptkreises des
Hydraulikmotors 5 angeschlossen, wobei diese Strömungsverbindung in der ersten Schaltstellung
über das 5/2 Wegeventil offen ist. Das Regelventil 10' ist über den Nebenkreiszweig
15 an das 5/2-Wegeventil angeschlossen und in dessen erster Schaltstellung abgeschaltet.
In der zweiten Schaltstellung ist der Nebenkreiszweig 15 hingegen an die Zuströmleitung
2b angeschlossen. Der Nebenkreiszweig 37 verbindet das Regelventil 10' mit der Rückströmleitung
3b des Hauptkreises des Hydraulikmotors 6.
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Der Nebenkreiszweig 35 vom Regelventil 10' ist in der ersten Schaltstellung
über das 5/2 Wegeventil an die Zuströmleitung 2b angeschlossen. In der zweiten Schaltstellung
ist die Verbindung blockiert.
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Die Hilfspumpe 32 ist saugseitig mit der Rückströmleitung 3b verbunden,
während sie druckseitig über ein Rückschlagventil 54 und eine Leitung 324a an die
zur Zuströmleitung 2a führende Leitung 39 einerseits und über die Leitung 34b an
die Zuströmleitung 2b zur Hydraulikpumpe 8 angeschlossen ist.
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Jeder Hydraulikmotor 5,6 weist für eine elektrische Zweipunktverstellung
ein 2/2-Wegeventil 59 mit elektro-
magnetischer Betätigung auf,
das mit einem Stellzylinder 56 zusammenarbeitet. Die Hydraulikmotoren 5,6 sind reversierbar.
Zur Fahrtrichtungsumkehr ist im Hauptkreis ein 4/3-Wegeventil 58 mit elektromagnetischer
Betätigung vorgesehen. Druckbegrenzungsventile 57 dienen zur Absicherung des Systemdrucks.
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Durch die Zweipunktverstellung der Hydraulikmotoren 5,6 lassen sich
deren Schluckvolumina verstellen, so daß zwei Fahrbereiche gegeben sind, z.B. ein
Langsam-Fahrbereich und ein Schnell-Fahrbereich, bzw.
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eine hohe oder eine niedrige Zugkraft.
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In der ersten Schaltstellung der Schaltventileinrichtung 52 gemäß
Fig. 3 sind die Hydraulikmotoren 5,6 voneinander getrennt an jeweils eine Hauptpumpe
4,8 angeschlossen.
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Sobald die Ventile 58- für eine Fahrtrichtung betätigt werden und
die Hauptpumpe 4,8 und die Hilfspumpe 32,32a entsprechend fördern, fährt das Fahrzeug
. Bei Geradeausfahrt arbeiten die Hydraulikmotoren 5,6 mit der gleichen Drehzahl;
ihre Räder bringen die gleichen Zugkräfte auf. Die Hilfspumpe 32 fördert über die
Rückschlagventile 54 in beide Hauptkreise gleich und saugt das Hydraulikmedium über
die Leistungen 33 und die Verbindung 40,64 zu gleichen Teilen aus den Rückströmleitungen
3a und 3b ab. Sobald ein Rad durchgeht oder abhebt, steht nurmehr die von der Leistung
einer Hauptpumpe abhängige Zugkraft des anderen Rades zur Verfügung.
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Bei Kurvenfahrt wird von der Hilfspumpe 32 dem kurvenäußeren Hydrauliknotor
eine Angleich-Hydraulikmediummenge zugeführt, um die von dem kurvenäußeren Rad
aufgebrachte
Zugkraft gleich der Zugkraft des kurveninneren Rades zu halten. Dies erfolgt selbsttätig
und in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen den Zuströmleitungen 2a und
2b. Die Angleich-Hydraulikmediummenge saugt die Hilfspumpe 32 dann wiederum aus
der Rückströmleitung des kurvenäußeren Hydrauliknotors ab. Die Angleich-Hydraulikmediummenge
ist so ausgelegt, daß auch bei engstem Kurvenradius eine Zugkraftangleichung gegeben
ist. Die Bedienungsperson braucht sich um das Einrücken der Differentialsperre genauso
wenig zu kümmern, wie um den Differentialausgleich, da beide selbsttätig dann wirksam
werden, wenn die gebraucht werden. Das Regelventil 10' ist über das 5/2-Wegeventil
abgeschaltet.
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Nach Betätigung der Schaltventileinrichtung 52 in die zweite Schaltstellung
verbindet das 6/2-Wegeventil die Zuströmleitung 2b über die Leitung 39 mit der Zuströmleitung
2a und gleichzeitig die Rückströmleitung 3b über die Leitung 40 mit der Rückströmleitung
3a. Ferner ist die Rückströmleitung 3a zwischen dem Ventil 58 und dem 6/2 - Wegeventil
der Schaltventileinrichtung 52 mit der vom 6/2-Wegeventil zum anderen Ventil 58
führenden Zuströmleitung 2b verbunden. Über das 5/2-Wegeventil wird der Nebenkreiszweig
55 von der Rückströmleitung 3a abgetrennt, während 34b nur mehr mit dem Nebenkreiszweig
35 verbunden bleibt.
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Die beiden Hauptpumpen 4,8 sind zueinander parallel geschaltet, während
die Hydraulikmotoren 5,6 in Rehe hintereinandergeschaltet sind.
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Beim Beschleunigen und bei Geradeaus fahrt und unter der Annahme ,
daß beide Räder gleich greifen, sind die
Druckdifferenzen in den
Hydraulikmotoren 5,6 gleich, so daß die Kolben 24,25 im Regelventil 10' (s.Fig.
2) in der Mittelstellung stehen. Das gesamte von der Hilfspumpe 32 geförderte Hydraulikmedium
fließt über beide Hydraulikmotoren 5,6 zur Hilfspumpe 32 zurück. Jedes Rad überträgt
die Hälfte der maximal möglichen Zugkraft, die abhängig ist von der eingestellten
Leistung der beiden Hauptpumpen 4,8 zuzüglich der Förderleistung der Hilfspumpe
32.
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Bei Kurvenfahrt mit dem dem Hydraulikmotor 5 zugeordneten Rad an der
Kurvenaußenseite verringert sich die Druckdifferenz im Hydraulikmotor 5. Die Kolben
24,25 wandern in Fig. 2 nach links, so daß zwischen dem Nebenkreiszweig 15 und dem
Nebenkreis zweig 37 eine Verbindung über die Zwischenkammer 29 geöffnet wird. Der
Nebenkreiszweig 35 bzw.
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die Blendenöffnung 36 bleibt dabei blockiert, so daß die Hilfspumpe
32 über die Leistung 34a und die Leitung 39 der Zuströmleitung 2a in Fig. -3 mehr
Hydraulikmedium zuführt, das dazu benutzt wird die Druck
diff'erenz
im Hydraulikmotor 5 wieder der Druckdifferenz im Hydraulikmotor 6 anzugleichen,
worauf das kurvenäußere Rad trotz seiner höheren Drehzahl die gleiche Zugkraft aufbringt
wie das kurveninnere Rad. Die vom ersten Hydraulikmotor 5 mehr benötigte Angleich-Hydraulikmediummenge
strömt über den Nebenkreiszweig 15, die -Zwischenkammer 29 und den Nebenkreiszweig
37 in die Leitung 33 zur Hilfspumpe 32 zurück, d.h. am zweiten Hydraulikmotor 6
vorbei.
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Bei Kurvenfahrt mit entgegengesetztem Einschlag der Räder wandern
die Kolben 24,25 nach rechts, so daß die Blendenöffnung 21' verschlossen und dafür
die Blendenöffnung 36 freigegeben wird, worauf die Hilfspumpe 32 über den Nebenkreiszweig
35, die Zwischenkammer 29 und den Nebenkreiszweig 15 die Angleich-Hydraulikmediummenge
unter Umgehung des ersten Hydraulikmotors 5 dem zweiten Hydraulikmotor 6 zuführt,
dessen Druckdifferenz damit angel glichen wird an die Druckdifferenz des Hydraulikmotors
5.
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Die Angleich-Hydraulikmenge wird in Strömungsrichtung hinter dem zweiten
Hydraulikmotor 6 dann wieder aus dem Hauptkreis über die Leitung 33 abgeführt.
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Bei Durchdrehen eines Antriebsrades ist in dem zugehörigen Hydraulikmotor
praktisch keine Druckdifferenz mehr gegeben. Das Regelventil 10 umgeht den dann
anderen Hydraulikmotor, so daß die gesamte von der Hilfspumpe 32 durch die jeweilige
Blendenöffnung 36 oder 21' gehende Hydraulik-Mediummenge über den Hydraulikmotor
für das durchdrehende Rad geführt wird, das sich.schneller dreht, als das greifende
Antriebsrad Das greifende Antriebsrad bringt jedoch die volle Zugkraft auf den Boden,
und zwar in diesem Fall die aus der Leistung beider Hauptpumpen 4,8 sich ergebende
Zugkraft. Die Kolben 24,25 stehen dann entweder links oder rechts auf Anschlag.
Bei der von den Hauptpumpen aufgebrachten Leistung ist kein
Leistungsverlust
gegeben, da infolge des geschlossenen Hauptkreises das gesamte von den Hauptpumpen
geförderte Hydraulikmedium durch den mit dem treibenden Rad verbundenen Hydraulikmotor
gehen muß.
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Bei dieser Ausbildung sind die beiden Hydraulikmotoren jeweils so
groß dimsenionierts daß jeder von ihnen allein die gesamte Leistung beider Hauptpumpen
aufnehmen kann. Bei dieser großen Dimensionierung der Hydraulikmotoren haben diese
ein großes Sehluckvolumen, das den Vorteil hat, daß eine außerordentlich hohe Fahrgeschwindigkeit
erreicht werden kann, so daß ein Schaltgetriebe, das bisher zwischen dem Hydraulikmotor
und dem Rad für eine so hohe Fahrgeschwindigkeit erforderlich war, wegfallen kann.
Alternativ lädt sich daraus eine hohe Anfahr-Zugkraft erzeugen. Ein weiterer Vorteil
liegt darin, daß bei Abheben eines Rades bei Reihenschaltung der Hydraulikmotoren
das jeweils treibende Rad die volle Zugkraft aufbringt.
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Durch den selbsttätigen Differentialausgleich bringen beide Räder
bei Fahrbetrieb sowohl bei Parallelschaltung der Hydraulikmotoren als auch bei ihrer
Reihenschaltung jeweils die gleiche Zugkraft auf den Boden.
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Fig. 4 zeigt abschließend einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform
eines Regelventils, das je nach Verwendungszweck als Regelventil 10 gemäß Fig.
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1 oder als Regelventil 10' gemäß den Fig. 2 und 3 eingesetzt werden
kann. Zu diesem Zweck sind in einem Gehäuse 60 des Regelventils 10,10' die beiden
Kolben 24,25 in den Zylinderräumen A,B über die Kolbenstange 23 miteinander verbunden,
die über die Kolben 24,25 hinaus verlängert ist und rit ihren Verlängerungen 63
Bohrungen 62 des Gehäuses 60 durchsetzt. Auf der Kolbenstange 23 ist ein weiterer,
Durch-
gänge 64 enthaltender Kolben angebracht, der das Schließelement
38 bildet, welches mit den beiden Blendenöffnungen 36 und 21 bzw. >21' derart
zusammenarbeitet, daß beide Blendenöffnungen in der Mittelstellung der Kolben 24,25
verschlossen sind und je nach Bewegungsrichtung der Kolben 24,25 wechselseitig freigegeben
werden. Der Kolben 24, der mit seinem. Außenumfang 65 als Schließelement ausgebildet
ist, arbeitet mit der Blendenöffnung 22 zusammen,derart, daß in der Mittelstellung
der Kolben 24,25 die Blendenöffnung 22 verschlossen ist, während bei jeder Bewegung
der Kolben 24,25 nach rechts die Blendenöffnung 22 geöffnet ist.
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Von den insgesamt drei Blendenöffnungen 22,36,21 bzw. 21' wird die
Blendenöffnung 22 durch einen nicht dargestellten Verschlußstopfen verschlossen,
wenn das Regelventil 10 in einem Hauptkreis ohne Hilfspumpe verwendet wird, während
bei einem Regelventil 10' die Blendenöffnung 36 durch einen nicht dargestellten
Verschlußstopfen verschlossen wird, wenn das Regelventil 10' für einen Hauptkreis
mit einer Hilfspumpe verwendet wird. Für beide Einsatzzwecke läßt sich dieser Grundtyp
eines Regelventils 10,10' leicht modifizieren.
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Die öffnungen 16,22 besitzen einen bestimmten Durchgangs-Querschnitt,
der si u.a. nach der maximalen Angleich-Hydraulikmenge bei kleinstem Wendekreis
richtet.
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Da das Regelventil die Aufgabe hat, die Druckdifferes nur über beide
Hydraulikmotoren miteinander zu vergleichen und bei einem Unterschied zwischen den
Druckdifferenzen
eine Stellbewegung auszuführen, mit der je nach Richtung der Stellbewegung eine
eine Umgehung für einen Hydraulikmotor bildende Strömungsverbindung hergestellt
werden muß, läßt sich das Regelventil auch anders auslegen, z*B.
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als Kolbenschieber oder auch zweiteilig , wobei in dem einen Teil
des Regelventils nur das Vergleichen der Druckdifferenz erfolgt, während in dem
dann anderen Teil die Strömungsverbindungen geöffnet oder verschlossen werden. Das
Regelventil 10,10' kann mit einer üblichen Dämpfungsvorrichtung ausgestattet werden,
um ein Schwingen bei der Regelung zu unterdrücken. Besonders einfach läßt sich jedoch
eine wirkungsvolle Dämpfung erzielen, wenn die Anschlußöffnung 16 als Dämpüngsörossel
mit vorbestimmt kleinem Querschnitt ausgebildet ist.
- L e e r
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