DE4112982C2

DE4112982C2 - Antriebs- und Bremsanlage für ein Vollkettenfahrzeug

Info

Publication number: DE4112982C2
Application number: DE19914112982
Authority: DE
Inventors: Stefan Happacher; Gerhard Kirstein
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Renk GmbH
Priority date: 1991-04-20
Filing date: 1991-04-20
Publication date: 1998-03-19
Anticipated expiration: 2011-04-21
Also published as: DE4112982A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Bremsanlage für ein Vollkettenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine solche Antriebs- und Bremsanlage für ein Vollkettenfahrzeug ist aus der DE 36 36 267 C1 bekannt. Bei Geradeausfahrt des Vollkettenfahrzeuges ist sein Lenkrad auf eine Null-Drehposition eingestellt. Für Kurvenfahrt wird das Lenkrad auf eine von der Null-Drehposition abweichende Drehposition gedreht. Die Drehung des Lenkrades bewirkt, daß durch eine (meistens zwei) regelbare hydrostatische Drehmomentübertragungseinrichtungen des Lenkantriebes die Fahrketten des Vollkettenfahrzeuges mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Diese unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Fahrketten bewirkt die Kurvenfahrt des Vollkettenfahrzeuges. Der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Fahrketten und damit die Größe des Fahrradius des Vollkettenfahrzeuges ist nicht nur davon abhängig, in welche Drehposition (Lenkradeinschlag) das Lenkrad gedreht wurde, sondern auch von der Leistung der hydrostatischen Drehmomentübertragungseinrichtung. Letztere ist wiederum abhängig von der Größe der Drehmomentübertragungseinrichtung und von der sie antreibenden Drehzahl des Fahrzeugmotors. Dadurch wird der Fahrradius des Vollkettenfahrzeuges, bei gleichbleibendem Lenkradeinschlag, großer, wenn bei Kurvenfahrt ein Gasgeber (Gaspedal) auf eine kleinere Gasstellung zurückgenommen wird. Wenn der Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung versehen und diese Überbrückungskupplung geschlossen ist, dann entspricht die Motordrehzahl des Vollkettenfahrzeuges, reduziert oder erhöht durch den Übersetzungsfaktor des Gangschaltgetriebes, der Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges. Bei einem automatischem Gangwechselgetriebe, wie es gemäß der Erfindung verwendet wird, entspricht jedoch die Motordrehzahl nicht der Fahrgeschwindigkeit, sondern der Stellung des Gasgebers (Gaspedal); und ein Wechsel der Gänge des automatischen Gangwechselgetriebes erfolgt nicht in Abhängigkeit von der Motordrehzahl, sondern in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit.

Aus der DE-OS 17 55 708 ist eine Kettenfahrzeug-Antriebs- und Bremsanlage bekannt, bei welcher ein Fahrantriebs-Mehrgang schaltgetriebe nicht nur von Hand, sondern auch automatisch in Abhängigkeit von der Drehposition eines Lenkrades zurückge schaltet werden kann, damit ein Lenkantrieb vom Fahrmotor eine ausreichend hohe Drehzahl für das Fahren von engen Kurven erhält. Ferner ist es aus der DE-OS 22 63 379 bekannt, wenn bei Kurvenfahrt gebremst oder bei einer Bremsung gelenkt wird, die Bremskraft lenkstellungsabhängig kurvenaußenseitig zu reduzieren und kurveninnenseitig entsprechend zu erhöhen.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, die Antriebs- und Bremsanlage für ein Vollkettenfahrzeug so auszubilden, daß, ohne die Gefahr eines Überdrehens des Motors, bei Kurvenfahrt der mit dem Lenkrad eingestellte Kurvenradius auch dann im wesentlichen konstant gehalten wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit verringert wird.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Kombination der Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Gemäß der Erfindung wird zu dem gewünschten Kurvenfahrradius des Vollkettenfahrzeuges, der am Lenkrad eingestellt wird, das Gangwechselgetriebe automatisch so weit auf einen niedrigeren Gang, bis maximal zum ersten Gang, heruntergeschaltet, daß sich eine vorbestimmte niedrigere Fahrgeschwindigkeit ergibt, jedoch der Kurvenfahrradius im wesentlichen auf dem am Lenkrad eingestellten Sollwert gehalten wird. Der Wert, um welchen die Fahrgeschwindigkeit bei Kurvenfahrt auf diese Weise automatisch reduziert wird, ist in eine elektronische Steuereinrichtung programmiert oder "eingebaut". In Abhängigkeit von dem Ausmaß des Lenkeinschlages wird mit der Fahrzeugbremse automatisch die Geschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges dann reduziert, wenn die genannte automatische Zurückschaltung des Gangwechselgetriebes auf einen niedrigeren Gang ein überdrehen des Motors zur Folge hätte. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die genannte automatische Zwangs-Zurückschaltung der Gänge des Gangwechselgetriebes auf einen niedrigeren Gang, jeweils nur dann, wenn das Lenkrad ungefähr auf seine größtmögliche Kurven-Drehposition eingestellt wird. Die genannte Zurückschaltung auf einen niedrigeren Gang erfolgt selbstverständlich nur dann, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges größer als ein bestimmter Wert ist, der ebenfalls in der elektronischen Steuereinrichtung programmiert oder gespeichert oder in anderer Weise "eingebaut" ist.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Bei Drehung des Lenkrades auf seine größtmögliche Drehposition (Volleinschlag), kann der Fahrer voll auf dem Gas bleiben. Dadurch behält die hydrostatische Drehmomentübertragungseinrichtung im wesentlichen ihre Drehzahl, was wiederum zur Folge hat, daß der Kurvenfahrradius des Vollkettenfahrzeuges im wesentlichen konstant auf dem am Lenkrad eingestellten Wert bleibt. Die hydrostatische Drehmomentübertragungseinrichtung kann kleiner als bei bekannten Anlagen ausgeführt werden, weil sie gemäß der Erfindung ihre volle Leistung durch Aufrechterhaltung einer hohen Drehzahl erzeugt, während sie bei bekannten Anlagen auch bei niedrigen Drehzahlen eine hohe Leistung für die Lenkvorgänge haben muß.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform als Beispiel beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Antriebs- und Bremsanlage für ein Vollkettenfahrzeug nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 ist ein Fahrzeugmotor 10 eines nicht dargestellten Vollkettenfahrzeuges über eine Kupplung 12 mit einem Antriebselement 14 kuppelbar. Das Antriebselement 14 ist wahlweise über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 16 oder eine, letzteren überbrückende, Überbrückungskupplung 18 mit einer Antriebswelle 20 verbindbar. Ein unter Last schaltbares Schaltgetriebe 22 ist an seinem Eingang 24 über ein Kegelradgetriebe 26 mit der Antriebswelle 20 und an seinem Ausgang 28 über der Antriebswelle 20 und an seinem Ausgang 28 über einen Planetenradträger 30 mit einer Abtriebswelle 32 verbunden. "Unter Last schaltbar" bedeutet, daß das Schaltgetriebe 22 geschaltet werden kann, während es mit dem Fahrzeugmotor 10 gekuppelt ist. Das Kegelradgetriebe 26 ermöglicht eine Umschaltung des Schaltgetriebes 22 von Vorwärtsfahrt, bei welcher eine Schaltkupplung V geschlossen ist, auf Rückwärtsfahrt durch öffnen der Schaltkupplung V und Schließen einer Schaltkupplung R. Die Abtriebswelle 32 treibt eine Sekundärpumpe 34 und einen Drehzahlgeber 36 an. Die beiden Enden 38 und 40 der Abtriebswelle 32 sind je mit einem äußeren Hohlrad 42 und 44 von zwei Summierungs-Dif ferentialgetrieben 46 und 48 verbunden. Auf der Abtriebswelle 32 sitzt zwischen dem Schaltgetriebe 22 und dem Differentialgetriebe 48 eine Strömungsbremse (Retarder) 50 zum Bremsen der Abtriebswelle 32 und dadurch auch zum Bremsen des Kettenfahrzeuges. Die inneren Sonnenräder 52 und 54 der beiden Differentialgetriebe 46 und 48 sind über eine Nullwelle 60 und je einen zwischengeschalteten Getriebezug 62 und 64 miteinander verbunden. Der eine Getriebezug 62 enthält ein Zahnrad mehr als der andere Getriebezug 64, so daß eine Drehung der Nullwelle 60 mit unterschiedlichen Drehrichtungen übertragen wird. Der Planetenradträger 66 und 68 bildet jeweils das Abtriebselement der Differentialgetriebe 46 und 48 und treibt über eine Welle 70 und 72, auf welcher sich jeweils eine mechanische Fahrzeugbremse 74, 76 befindet, ein Kettenrad 78 und 80 für die Gleisketten des Kettenfahrzeuges.

Als abgewandelte Ausführungsformen können die Hohlräder 42, 44 Planetenträger 66, 68 und innere Sonnenrader 52 und 54 bezüglich ihrer Funktionen als Antriebs-, Abtriebs- und Reaktionselemente vertauscht werden.

Die Nullwelle 60 ist auf zwei Nullwellenteile 82 und 84 aufgeteilt, welche durch eine schaltbare Kupplung 86 wahlweise miteinander verbunden oder voneinander getrennt werden können, so daß im einen Falle die Nullwelle 60 als funktionell einteilige Nullwelle wirkt, während die Nullwelle 60 im anderen Fall als funktionell getrennte Nullwelle wirkt. Die Nullwellenteile 82 und 84 sind zur Messung ihrer Drehzahlen und ihrer Drehrichtungen je mit einem Drehzahlsensor 90 und 92 einer elektronischen Steuereinrichtung 93 versehen.

Eine hydrostatische Drehmomentübertragungseinrichtung enthält zwei stufenlos regelbare Hydrostatikeinheiten 94 und 96, deren Eingänge 98 und 100 über je einen Getriebezug 102 und 104 mit dem Antriebselement 14 verbunden ist. Das Antriebselement 14 dient zur Leistungsverzweigung, von welcher die Leistung von der Kupplung 12 einerseits auf die Antriebswelle 20 und andererseits über die Getriebezüge 102 und 104 zu den Eingängen 98 und 100 der beiden Hydrostatikeinheiten 94 und 96 übertragen wird. Außerdem führt der Antriebskraftfluß vom Antriebselement 14 unmittelbar zu auf der Primärseite des Schaltgetriebes 22 gelegenen Ölpumpen 108 und über eine hydrodynamische Kupplung 109 zu einem Lüfter 111. Der Ausgang 110 der einen Hydrostatikeinheit 94 ist über ein Getriebe 114 mit dem einen Nullwellenteil 82 verbunden; der Ausgang 112 der anderen Hydrostatikeinheit 96 ist über ein Getriebe 116 mit dem anderen Nullwellenteil 84 verbunden. Jede Hydrostatikeinheit enthält eine regelbare Ölpumpe 95 und einen von deren Öl getriebenen Ölmotor 97. Die Ölmotoren 97 sind vorzugsweise ebenfalls regelbar.

Das Schaltgetriebe 22 hat eine Schaltkupplung 1 für den ersten Gang, eine Schaltkupplung 2 für den zweiten Gang, eine Schaltkupplung 3 für den dritten Gang, eine Schaltkupplung 4 für den vierten Gang, eine Schaltkupplung V für Vorwärtsfahrt, und eine Schaltkupplung R für Rückwärtsfahrt. Durch öffnen beider Schaltkupplungen V und R für Vorwärts- und Rückwärtsfahrt kann das Schaltgetriebe 22 von der Antriebswelle 20 getrennt werden, und durch Schließen beider Schaltkupplungen 1 und 4 für die ersten und vierten Gänge können die angetriebenen Elemente, nämlich die Hohlräder 42 und 44, der beiden Summierungs-Dif ferentialgetriebe 46 und 48 blockiert werden.

Die Anlage kann mit geschlossener oder geöffneter Kupplung 86 betrieben werden. Wenn die Anlage mit geschlossener Kupplung 86 betrieben wird, dann steht die Nullwelle 60 still, d. h. sie rotiert nicht (Drehzahl ist Null), wenn das Vollkettenfahrzeug geradeaus fährt. Wenn das Vollkettenfahrzeug eine Linkskurve oder Rechtskurve fahren soll, dann wird die Nullwelle 60 von einer (oder beiden) der Hydrostatikeinheiten 94 und 96 in der einen oder der anderen Drehrichtung angetrieben. Dies bedeutet, daß die Drehrichtung der Nullwelle 60 die Richtung der Kurvenfahrt des Vollkettenfahrzeuges ergibt. Die Drehzahl, mit welcher die Nullwelle 60 angetrieben wird, bestimmt die Größe des vom Vollkettenfahrzeug zu fahrenden Kurvenradius. Die gleiche Funktion ist dann gegeben, wenn die Anlage mit geöffneter Kupplung 86 betrieben wird. Der einzige Unterschied besteht dann darin, daß die Nullwelle 60 nicht von einer Hydrostatikeinheit 94 oder 96 allein angetrieben werden kann, sondern jeder Nullwellenteil 82 und 84 von einer der beiden Hydrostatikeinheiten 94 und 96 angetrieben werden muß.

Als Gasgeber für den Motor 10 ist ein Gaspedal 130 vorgesehen. Die Drehzahlen der Wellen 70 und 72 der Kettenräder 78 und 80 entsprechen der Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges und werden an den Wellen 70 und 72 oder den Kettenrädern 78 und 80 durch Drehzahlfühler 132 und 134 gemessen und der elektronischen Steuereinrichtung 93 in Form von elektrischen Signalen über Leitungen 133 und 135 mitgeteilt. Die jeweilige Drehposition eines Steuerrades 140 des Vollkettenfahrzeuges werden von einem Drehpositionsgeber 142 über Leitungen 144 und 146 den beiden vom Steuerrad 140 stufenlos regelbaren Hydrostatikeinheiten 94 und 96, und über Leitungen 148 und 150 der elektronischen Steuereinrichtung 93 mitgeteilt. Die Leitungen vom Drehpositionsgeber 142 können pneumatische oder hydraulische Leitungen sein, es sind jedoch vorzugsweise elektrische Leitungen zur Übertragung von entsprechenden elektrischen Signalen. In der elektronischen Steuereinrichtung 93 sind der Wert gespeichert oder programmiert oder anderweitig installiert, bei welcher Drehposition des Lenkrades 140 das unter Last schaltbare Schaltgetriebe 22 auf einen kleineren Gang zurückgeschaltet wird. Ferner ist in der elektronischen Steuereinrichtung 93 der Wert gespeichert, programmiert, oder anderweitig installiert, um wieviel Gangstufen die Gänge des Schaltgetriebes 22 bei der genannten Stellung des Lenkrades 140 zurückgeschaltet werden. Außerdem ist eine solche Zurückschaltung der Gänge des Schaltgetriebes 22 von der Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges abhängig, welche beispielsweise von den Drehzahlfühlern 132 und 134 gemessen und der Steuereinrichtung 93 mitgeteilt wird.

Die Schaltung der Gänge des Schaltgetriebes 22 erfolgt in bekannter Weise automatisch in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeuges. Ferner erfolgt die Schaltung der Gänge des Schaltgetriebes 22 gemäß der Erfindung außerdem in Abhängigkeit von der Drehposition des Lenkrades 140 des Vollkettenfahrzeuges, in der Weise, daß die Gänge des Schaltgetriebes 22 um mindestens eine Gangstufe, bis maximal zum kleinsten Gang (bei welchem das größte Untersetzungsverhältnis gegeben ist), automatisch so weit heruntergeschaltet werden, wenn das Lenkrad 140 in eine von seinen beiden möglichen Drehrichtungen, beidseitig von der Null-Drehposition für Geradeausfahrt des Vollkettenfahrzeuges, in Richtung zu seiner maximal möglichen Drehposition bis zu einer Mindest-Drehposition gedreht wird, daß die Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges zwar kleiner wird, jedoch bei gleichbleibender Stellung des Gasgebers 130 des Motors 10 die Motordrehzahl im wesentlichen konstant bleibt.

Die Fahrzeugbremse (50 und/oder 74, 76) wird in Abhängigkeit von der Drehposition des Lenkrades 140, wenn dieses bis in seine Mindest-Drehposition oder darüber hinaus in Richtung zu seiner maximal möglichen Drehposition (Volleinschlag) gedreht wird, automatisch betätigt und das Vollkettenfahrzeug dadurch so weit abgebremst, daß die Gänge des Schaltgetriebes 22 wegen der reduzierten Fahrgeschwindigkeit automatisch in der genannten Weise heruntergeschaltet werden und die Motordrehzahl bei gleichbleibender Stellung des Gasgebers 130 ungefähr konstant bleibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt das genannte Herunterschalten der Gänge des Schaltgetriebes 22 in Abhängigkeit von der Drehposition des Lenkrades 140 jeweils nur dann, wenn das Lenkrad 140 auf seine maximal mögliche Drehposition (Volleinschlag) in der einen oder anderen Drehrichtung gedreht wird.

Claims

1. Antriebs- und Bremsanlage für ein Vollkettenfahrzeug, enthaltend mindestens folgende Merkmale:

a) einen Fahrantrieb, der ein automatisch schaltbares Schaltgetriebe (22) mit einem Eingang (24) und einem Ausgang (28) enthält,
b) einen Lenkantrieb, der mindestens eine regelbare hydrostatische Drehmomentübertragungseinrichtung (94, 96) mit einem Eingang (98, 100) und einem Ausgang (110, 112) enthält,
c) Mittel (12, 14, 16, 20, 102, 104) zur Antriebsverbindung eines Motors (10) mit den beiden Eingängen (24, 98, 100), wobei die Mittel einen hydrodynamischen Drehmomentwandler (16) enthalten, durch welchen der Eingang (24) des Schaltgetriebes (22) mit dem Motor (10) trieblich verbindbar ist,
d) zwei Summierungs-Differentialgetriebe (46, 48), von welchen jedes ein erstes Eingangselement (42, 44) und ein zweites Eingangselement (52, 54) aufweist, und (Mittel (32), die den Ausgang (28) des Schaltgetriebes (22) mit dem ersten Eingangselement (42, 44) von jedem der beiden Summierungs-Differentialgetriebe (46, 48) antriebsmäßig verbinden, wobei das Ausgangselement (66, 68) jedes Summierungs-Dif ferentialgetriebes mit einer Drehzahl rotiert, die abhängig ist von den Drehzahlen der beiden Eingangselemente (42, 52 bzw. 44, 54);
e) mindestens einer Fahrzeugbremse (50, 74, 76);
f) die Schaltung der Gänge (R, V, 1, 2, 3) des Schaltgetriebes (22) erfolgt automatisch in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges;

dadurch gekennzeichnet,

g) daß die Schaltung der Gänge (R, V, 1, 2, 3) des automatisch schaltbaren Schaltgetriebes (22) auch in Abhängigkeit von der Drehposition des Lenkrades (140) des Vollkettenfahrzeuges automatisch erfolgt, in der Weise, daß die Gänge des Schaltgetriebes um mindestens eine Gangstufe, bis maximal zum kleinsten Gang (größte Untersetzung), automatisch so weit heruntergeschaltet werden, wenn das Lenkrad in eine von seinen beiden möglichen Drehrichtungen, beidseitig von der Null-Drehposition für Geradeausfahrt des Vollkettenfahrzeuges, in Richtung zu seiner maximal möglichen Drehposition bis zu einer Mindest-Drehposition gedreht wird, daß die Fahrgeschwindigkeit des Vollkettenfahrzeuges zwar kleiner wird, jedoch bei gleichbleibender Stellung eines Gasgebers (130) des Motors (10) die Motordrehzahl im wesentlichen konstant bleibt;
h) daß die Fahrzeugbremse (50, 74, 76) in Abhängigkeit von der Drehposition des Lenkrades (140), wenn dieses mindestens bis in seine Mindest-Drehposition oder darüber hinaus in Richtung zu seiner maximal möglichen Drehposition gedreht wird, automatisch betätigt wird und das Vollkettenfahrzeug so weit abbremst, daß die Gänge des Schaltgetriebes (22) wegen der reduzierten Fahrgeschwindigkeit automatisch in der genannten Weise heruntergeschaltet werden und die Motordrehzahl bei gleichbleibender Stellung des Gasgebers (130) ungefähr konstant bleibt.

2. Antriebs- und Bremsanlage für nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mindest-Drehposition ungefähr der maximal möglichen Drehposition (Volleinschlag) des Lenkrades (140) entspricht.