DE4034689A1 - Hydrostatischer antrieb, vorzugsweise fuer ein erdbewegungsfahrzeug, beispielweise radlader - Google Patents
Hydrostatischer antrieb, vorzugsweise fuer ein erdbewegungsfahrzeug, beispielweise radladerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Antrieb,
vorzugsweise für ein Erdbewegungsfahrzeug, beispielsweise
Radlader, bestehend aus einem Axialkolbenmotor in Schräg
achsen-/oder Schrägscheibenbauweise, dessen Schrägungs
winkel mit abnehmenden Drehmoment und zunehmender Drehzahl
gegen null steuerbar ist und der mit einer Eingangswelle
eines Schaltgetriebes gekuppelt ist.
Hydrostatische Antriebe finden wegen ihrer günstigen Steuer
barkeit und Drehmoment-Drehzahl-Kurve vielfältige Anwendung
und werden vorzugsweise bei Erdbewegungsfahrzeugen, wie
beispielsweise Raupen, Radladern und Baggern, eingesetzt.
Werden Axialkolbenmotoren Schaltgetriebe nachgeordnet,
müssen diese über den gesamten Drehzahlbereich das erforder
liche Drehmoment aufbringen, was häufig entsprechend
leistungsstärkere und daher größere Axialkolbenmotoren
bedingt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen hydrostatischen
Antrieb der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der mit
kleineren und leistungsschwächeren Axialkolbenmotoren das
erforderliche Drehmoment über den gewünschten Drehzahl
bereich bei günstigem Schaltverhalten zu erbringen vermag.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Antrieb der
gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß das Schaltgetriebe
mit zwei Eingangswellen versehen ist, die mit zwei Axial
kolbenmotoren gekuppelt sind, und daß die Eingangswellen
über jeweils mindestens zwei schaltbare Getriebestufen mit
einer gemeinsamen Abtriebswelle kuppelbar sind. Wird das
erfindungsgemäße Getriebe beispielsweise für einen Radlader
verwendet, ist ein Axialkolbenmotor beim Anfahren über
seinen ersten Gang und der zweite Axialkolbenmotor über
seinen zweiten Gang mit der Abtriebswelle gekuppelt, so daß
ein entsprechend großes Anfahrdrehmoment zur Verfügung
steht. Während der Geschwindigkeitserhöhung wird der erste
Axiakolbenmotor zunehmend mit abnehmenden Drehmoment gegen
null geschwenkt. Hat der erste Axialkolbenmotor etwa den
Schwenkwinkel null erreicht, kann das Schaltgetriebe ausge
kuppelt werden, so daß allein der zweite Axialkolbenmotor,
der bereits auf den zweiten Gang geschaltet ist, das
Fahrzeug bis auf die Endgeschwindigkeit beschleunigt. Wird
auch in dem oberen Geschwindigkeitsbereich ein größeres
Drehmoment benötigt, kann der erste Axialkolbenmotor in
einer Stellung, in der dessen Schluckmenge null oder nahezu
null ist, auf den zweiten Gang geschaltet werden, so daß
auch bei entsprechender Verschwenkung der erste
Axialkolbenmotor im oberen Geschwindigkeitsbereich Leistung
abgibt. Ebenso kann auch der zweite Axialkolbenmotor im
unteren Geschwindigkeitsbereich in den ersten Gang
geschaltet werden.
Nach einer erfinderischen Weiterbildung ist vorgesehen, daß
zwischen einer Eingangswelle des Getriebes und einer schalt
bare Zahnräder tragenden Welle mindestens eine Getriebe
stufe angeordnet ist. Diese Getriebestufe kann die Drehzahl
des dieser zugeordneten Axialkolbenmotors ins Schnelle,
vorzugsweise aber ins Langsame übersetzen. Erfolgt eine
Übersetzung durch die Getriebestufe ins Langsame und weist
das jedem Axialkolbenmotor zugeordnete Schaltgetriebe zwei
Stufen auf, kann ein mit einem derartigen Antrieb
versehenes Fahrzeug im unteren Drehzahlbereich über beide
Axialkolbenmotore mit großem Drehmoment angetrieben werden,
wobei im Bereich der Endgeschwindigkeit nur noch ein Axial
kolbenmotor in entsprechend kleinerer Übersetzung den
Antrieb übernimmt.
Zweckmäßigerweise sind die beiden Axialkolbenmotore durch
eine Einrichtung miteinander gekuppelt, die deren gleich
zeitiges Schwenken auf einen gegen null gehenden Schrägungs
winkel verhindert, so daß die Motoren nicht überdreht
werden oder durchgehen können.
Die Schaltung der jedem Axialkolbenmotor zugeordneten
Getriebestufen kann durch eine Axialverschiebung kuppelnder
Zahnräder oder aber auch durch Lamellenkupplungen erfolgen.
Erfolgt die Schaltung durch verschiebliche kuppelnde
Zahnräder, werden zweckmäßigerweise übliche Synchroni
sationseinrichtungen vorgesehen.
Ein günstiges automatisch schaltbares Getriebe läßt sich
erreichen, wenn eine Steuereinrichtung vorgesehen ist, die
den Schrägungswinkel der Axialkolbenmotore drehzahl-
und/oder druckabhängig steuert. Weiterhin ist zweckmäßiger
weise eine Schalteinrichtung vorgesehen, die die Schaltung
der Gänge drehzahl- und/oder drehmomentabhängig steuert.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend
anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 einen Querschnitt durch zwei mit einem schaltbaren
Getriebe gekuppelte Axialkolbenmotore in
Schrägachsenbauweise, bei dem beide Axialkolben
motore unmittelbar mit den die schaltbaren
Zahnräder tragenden Wellen verbunden sind,
Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Schnitt, wobei
jedoch zwischen einem Axialkolbenmotor und der
diesem zugeordneten schaltbare Zahnräder tragenden
Welle eine Stirnradgetriebestufe angeordnet ist,
Fig. 3 ein Zugkraft-Geschwindigkeitsdiagramm für einen
Fahrzeugantrieb mit einem Getriebe nach Fig. 2 und
Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechendes Drehzahl-Geschwindig
keits-Diagramm.
Aus Fig. 1 ist ein Schaltgetriebe 1 ersichtlich, an dessen
Eingangswellen 2, 3 jeweils Axialkolbenmotore 4, 5 in Schräg
achsenbauweise angekuppelt sind. An die Eingangswellen 2, 3
sind über übliche Getriebeschalteinrichtungen 6, 7 die Zahn
räder 8, 9 und 10, 11 ankuppelbar, die ihrerseits jeweils mit
dem im Durchmesser größeren Zahnrad 12 und im Durchmesser
kleineren Zahnrad 13 kämmen, die auf der Ausgangswelle 14
aufgekeilt oder in sonstiger Weise befestigt sind.
Darüber hinaus weisen die Schalteinrichtungen 6, 7 Schalt
stellungen auf, in denen keines der Zahnräder 8, 9 und 10, 11
mit den Wellen 2, 3 in Antriebsverbindung steht.
Sind die Eingangswellen 2 und/oder 3 mit den Zahnrädern 8
und/oder 10 gekuppelt, ist der erste Gang geschaltet,
während die Ankupplung der Zahnräder 9 und/oder 11 an die
Wellen 2 und/oder 3 die Schaltung des zweiten Ganges
bedeutet.
Die Axialkolbenmotore 4, 5 sind mit nicht näher
dargestellten steuerbaren Schwenkeinrichtungen versehen,
die den Schrägungswinkel von der größten Schluckmenge
Qmax bis gegen null verändern können.
Ist das aus Fig. 1 ersichtliche Getriebe der Antrieb
beispielsweise eines Radladers, kann dieser durch nicht
dargestellte automatische Schwenk- und Schalteinrichtungen
in folgender Weise geschaltet werden:
Während des Anfahrens, bei dem ein großes Anfahrdrehmoment
benötigt wird, ist der Axialkolbenmotor 5 über den ersten
Gang 10, 12 mit der Abtriebswelle 14 und der Axialkolben
motor 4 über den zweiten Gang 9, 13 mit der Abtriebswelle 14
gekuppelt. Ist eine Geschwindigkeit von beispielsweise etwa
15 km/h erreicht, ist der Axialkolbenmotor 5 auf etwa
Schwenkwinkel null bzw. Schluckmenge null geschaltet
worden, so daß das Zahnrad 10 auf Leerlauf geschaltet
werden kann und nur noch der Axialkolbenmotor 4 über den
zweiten Gang 9, 13 das Fahrzeug auf seine Endgeschwindigkeit
beschleunigt.
Die Schaltung kann auch so erfolgen, daß nach dem Ausfahren
des ersten Ganges 10, 12 über den Axialkolbenmotor 5 dessen
zweiter Gang 11, 13 geschaltet wird, so daß bis zur End
geschwindigkeit ein großes Drehmoment zur Verfügung steht.
Der aus Fig. 2 ersichtliche Antrieb unterscheidet sich von
dem anhand der Fig. 1 beschriebenen nur dadurch, daß
zwischen dem Axialkolbenmotor 4′ und der Schaltgetriebe
welle 2′ eine aus den Zahnrädern 16, 17 bestehende Getriebe
stufe angeordnet ist, die die Drehzahl des Axialkolben
motors 4 ins Langsame übersetzt. Der aus Fig. 2 ersichtliche
Antrieb ermöglicht einen günstigen Antrieb eines mit diesem
versehenen Fahrzeugs.
Typische Schaltzustände werden nachstehend kurz erläutert:
Wird ein großes Anfahrmoment benötigt, sind beide
Axialkolbenmotore 4′, 5′ auf ihre ersten Gänge 8′, 12′ und
10′, 12′ geschaltet. Mit zunehmender Geschwindigkeit wird
der Axialkolbenmotor 4′ in Richtung auf seinen Schwenk
winkel oder eine Schluckmenge null verschwenkt. Ist das
Drehmoment des Axialkolbenmotors 4′ im Bereich des Schwenk
winkels null ebenfalls null, erfolgt eine Schaltung auf den
zweiten Gang 9′, 13′. Nach diesem Schaltvorgang wird der
Axialkolbenmotor 5′ zunehmend gegen null geschwenkt, so daß
dessen Drehmoment null wird und für diesen Axialkolbenmotor
5′ der zweite Gang 11′, 13 geschaltet werden kann. Über
diesen Gang wird nun die Endgeschwindigkeit erreicht, wobei
der Axialkolbenmotor 4′ gegen eine Schluckmenge null
geschwenkt werden kann, in der dann über die Schalt
einrichtung 6′ eine Schaltung auf Leerlauf erfolgt, so daß
nur noch der Axialkolbenmotor 5′ den Antrieb übernimmt.
Ist nur ein kleineres Anfahrmoment erforderlich, kann der
Axialkolbenmotor 4′ gleich auf seinen zweiten Gang 9′, 13′
geschaltet werden, während sich der Axialkolbenmotor 5′ in
seinem ersten Gang 10′, 12′ befindet.
Bei abnehmender Geschwindigkeit erfolgt eine Schaltung in
entsprechend umgekehrter Weise.
Aus Fig. 3 ist das Zugkraft-Geschwindigkeits- bzw. Drehzahl-
Drehmomentdiagramm für den Antrieb nach Fig. 2 ersichtlich.
Aus diesem Diagramm folgt, daß ein nahezu stufenloses
Fahrdiagramm erreichbar ist.
Aus Fig. 4 ist das zugehörige Drehzahl-Geschwindigkeits
diagramm ersichtlich. Die unteren Kurven beziehen sich auf
die Drehzahl des Axialkolbenmotors 4′ in seinen beiden
Gängen 8′, 12′ und 9′, 13′, während die beiden oberen Kurven
den Axialkolbenmotor 5′ in seinen beiden Gängen 10′, 12′ und
11′, 13′ betreffen.
Weiterhin ist aus dem Diagramm gemäß Fig. 4 ersichtlich, daß
zwischen dem Hochfahren und Herunterfahren hinsichtlich der
Schaltzeitpunkte eine Hysterese vorhanden ist, so daß ein
häufiges Schalten in einem undefinierten Schaltpunkt
vermieden ist.
Claims (6)
1. Hydrostatischer Antrieb, vorzugsweise für ein
Erdbewegungsfahrzeug, beispielsweise Radlader,
bestehend aus einem Axialkolbenmotor in
Schrägachsen-/oder Schrägscheiben-Bauweise, dessen
Schrägungswinkel mit abnehmenden Drehmoment und
zunehmender Drehzahl gegen null steuerbar ist und der
mit einer Eingangswelle eines Schaltgetriebes gekuppelt
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Schaltgetriebe mit zwei Eingangswellen versehen
ist, die mit zwei Axialkolbenmotoren gekuppelt sind,
und daß die Eingangswellen über jeweils mindestens zwei
schaltbare Getriebestufen mit einer gemeinsamen
Abtriebswelle kuppelbar sind.
2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen einer Eingangswelle des Getriebes und einer
schaltbare Zahnräder tragenden Welle mindestens eine
Getriebestufe angeordnet ist.
3. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Axialkolbenmotore durch eine
Einrichtung miteinander gekuppelt sind, die deren
gleichzeitiges Schwenken auf gegen null gehende
Schrägungswinkel verhindert.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schaltung des Schaltgetriebes
durch Axialverschiebung kuppelbare Zahnräder oder durch
Lamellenkupplungen erfolgt.
5. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Steuereinrichtung vorgesehen
ist, die die Schrägungswinkel der Axialkolbenmotore
drehzahl und/oder druckabhängig steuert.
6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Schalteinrichtung vorgesehen
ist, die die Schaltung der Gänge drehzahl- und/oder
drehmomentabhängig steuert.
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