DE4203877A1

DE4203877A1 - Antrieb fuer arbeitsgeraete, insbesondere fuer land- und bauwirtschaftlich zu nutzende fahrzeuge

Info

Publication number: DE4203877A1
Application number: DE19924203877
Authority: DE
Inventors: Konrad Dr Ing Feltkamp
Original assignee: Fritz Sauerwald GmbH Fabrik fuer Getriebebau
Current assignee: David Brown Santasalo Germany GmbH
Priority date: 1991-03-06
Filing date: 1992-02-11
Publication date: 1992-09-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für in sehr unterschiedlichen Drehzahl- und Drehmomentbereichen zu betrei bende Arbeitsgeräte, insbesondere für land- und bauwirtschaft lich zu nutzende Fahrzeuge, wie z. B. Schlepper, Geräteträger od. dgl., mit zwei regelbaren, über verschieden stark übersetzte Getriebe auf eine gemeinsame Abtriebswelle wirkenden Motoren, von denen der über das stärker übersetzte Getriebe antreibende erste Motor über eine Kupplung mit der Abtriebswelle zu kuppeln bzw. von ihr abzukuppeln ist.

Antriebe obiger Art sind z. B. durch die DE-PS 10 65 734 bekannt. Mit ihrer Hilfe können normalerweise mit niedrigen Drehzahlen, aber großen Abtriebsdrehmomenten anzutreibende Fahrzeuge, wie etwa Ackerschlepper, auch mit höheren Fahrge schwindigkeiten betrieben werden, ohne daß dazu besonders lei stungsstarke und hoch übersetzt arbeitende Antriebsmotoren ver wendet werden müßten. Vielmehr können statt dessen zwei Motoren von vergleichsweise geringer Leistungsfähigkeit benutzt werden, von denen der über das stark übersetzte Getriebe arbeitende Mo tor die Hauptantriebsarbeit im niedrigen Fahrgeschwindigkeits bereich aber mit hohen Abtriebsdrehmomenten und großen Zugkräf ten aufzubringen hat, dagegen jedoch im hohen Abtriebsdrehzahl bereich von der Abtriebswelle abgekuppelt wird und dadurch vor allzu hohen, unverträglichen Motor-Drehzahlen bewahrt bleibt. Das geringere Drehmoment im höheren Abtriebsdrehzahlbereich braucht vielmehr nur der andere, also zweite Motor aufzubrin gen, der wegen seiner ihm nachgeschalteten sehr viel kleineren Getriebeübersetzung dazu lediglich mit angemessener höherer Drehzahl gefahren zu werden braucht. Bei dem bekannten gat tungsgemäßen Antrieb ist die zwischen dem ersten, getriebemäßig stark übersetzt arbeitenden Motor und der Abtriebswelle vorhan dene Kupplung als lösbare Lamellen-Schaltkupplung ausgebildet, die den abzukuppelnden Motor lediglich in seiner Neutralstel lung von der Abtriebswelle ab- bzw. an letztere anzukuppeln er laubt und dabei zugleich mit einer Festhaltekupplung zusammen wirkt, die den abgeschalteten Motor entweder zu bremsen oder aber freizugeben ermöglicht. Eine solche kombinierte Schalt- und Festhaltekupplung erfordert aber einen erheblichen Schalt mittel- und Steuerungsaufwand, und das insbesondere auch für den Fall, daß die beiden Motoren - wie beim bekannten Antrieb - als hydraulische Motoren ausgebildet sind, die durch eine ge meinsame, vom Fahrzeugmotor angetriebene Pumpe mit dem druck- und mengenmäßig zu steuernden Hydraulikmedium beaufschlagt wer den können.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ei nen Antrieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der wie dieser mit zwei vergleichsweise einfachen Antriebsmotoren ver sehen ist und das damit ausgerüstete Arbeitsgerät auch in stark unterschiedlichen Drehzahl- und Leistungsbereichen bei hinrei chender Schonung auch des stark übersetzt arbeitenden Motors zu betreiben erlaubt, dabei jedoch mit ungleich geringerem Schalt mittel- und Steuerungsaufwand auskommt. Diese Aufgabe wird aus gehend von einem Antrieb der eingangs erwähnten Gattung erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung als Überholkupplung ausgebildet ist, die im drehzahlhöheren Bereich des getriebe mäßig schwächer übersetzten zweiten Motors den ersten Motor selbsttätig von der Abtriebswelle abkuppelt. Auf diese Weise kann durch bloßes drehzahlmäßig entsprechendes Hochfahren des getriebemäßig schwächer übersetzten zweiten Motors der stärker übersetzt arbeitende Motor einfach überholt und damit vom An trieb abgekuppelt werden, ohne daß dazu erst dessen Neutral stellung herbeigeführt werden und dieser Motor in jedem Falle auch gebremst werden müßte. Letzteres kann zwar gewünschten falls zusätzlich auch bewirkt werden, ist aber grundsätzlich nicht notwendig, da dieser stark übersetzt arbeitende erste Mo tor bei leistungsgemäßer Abkopplung auch im Schnellgang des Ge räte- bzw. Fahrzeugantriebs hinreichend geschont wird.

Wie sich gezeigt hat, ist es insbesondere für den Antrieb von Ackerschleppern von Vorteil, wenn der überholende Getriebe teil der Überholkupplung auf einer mit dem schwächer übersetzt antreibenden zweiten Motor verbundenen Zwischenwelle sitzt, die ihrerseits über ein weiteres Übersetzungsgetriebe mit der Ab triebswelle abtriebsmäßig verbunden ist. Für diesen Fall sind also zwei Übersetzungsgetriebe vorhanden, von denen der die Zwischenwelle unmittelbar antreibende zweite Motor lediglich über das zweite Übersetzungsgetriebe arbeitet, wohingegen der erste stärker übersetzt antreibende Motor über beide, in Reihe geschaltete Übersetzungsgetriebe antreibt.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß beide Überset zungsgetriebe als Planetengetriebe ausgebildet sind, wobei vom ersten Planetengetriebe das Sonnenrad auf der Welle des ersten Motors sitzt und sein Planetenradträger mit dem zu überholenden Getriebeteil der Überholkupplung verbunden ist, während vom zweiten Planetengetriebe das Sonnenrad auf der vom zweiten Mo tor unmittelbar antreibbaren Zwischenwelle sitzt und sein über die Planetenräder seines unverdrehbar angeordneten Planetenrad trägers antreibbarer, innenverzahnter Außenring an der Ab triebswelle bzw. einer damit unmittelbar verbundenen Abtriebs trommel angeordnet ist.

Die beiden Motoren des erfindungsgemäßen Antriebs sind vorzugsweise als hydraulische Motoren ausgebildet, die über mindestens eine von einer Verbrennungskraftmaschine antreibbare Pumpe und ein ihr nachgeschaltetes Steuerventil hydraulisch un terschiedlich zu beaufschlagen sind. Ein solcher Antrieb ist insbesondere für Ackerschlepper geeignet, dessen antreibender Dieselmotor die Hydraulikpumpe und damit auch die durch sie mit unterschiedlichem Druck und Menge zu beaufschlagenden hydrauli schen Motoren antreibt. Letztere sind zweckmäßig von gleicher Leistungsfähigkeit. Bevorzugt werden dafür mit einem Axial-Ke gelkolben-Triebwerk in Schrägachsenbauart versehene Motoren verwendet.

In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Schemadarstellung des neuen Antriebs,

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des neuen Antriebs,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 2 und

Fig. 4 ein zugehöriges schematisch gehaltenes Geschwindig keits- und Drehmomentübertragung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte, insbesondere für den Ein bau in Ackerschlepper bestimmte Antrieb besitzt zwei regelbare hydraulische Motoren M₁, M₂, die auf eine gemeinsame Abtriebswel le in Gestalt der damit unmittelbar verbundenen Abtriebstrommel 1 arbeiten. Es sind zwischen den Motoren und der Abtriebstrom mel 1 zwei als Planetengetriebe ausgebildete Übersetzungsge triebe 2, 3 vorhanden, von denen das erste Übersetzungsgetriebe 2 zwischen dem Motor M₁ und der Zwischenwelle 4 liegt, dagegen das zweite Übersetzungsgetriebe 3 zwischen der Zwischenwelle 4 und der Abtriebstrommel 1 angeordnet ist. Zwischen dem ersten Übersetzungsgetriebe 2 und der Zwischenwelle 4 ist die Überhol kupplung 5 vorgesehen. Sie kann von der in Fig. 3 dargestellten Beschaffenheit, also als Klemmstück-Freilauf ausgebildet sein. Statt der Klemmstücke 5′′′ können die Überholkupplungsglieder auch anders beschaffen, z. B. als Klemmrollen ausgebildet sein.

Der erste Motor M₁ treibt über seine Welle 6 das auf ihr sitzende Sonnenrad 7 an. Da das Außenzahnrad 8 dieses Planeten getriebes 2 unverdrehbar ist, rollen die Planetenräder 9 daran ab, so daß der letztere tragende und mit dem zu überholenden Teil 5′ der Überholkupplung 5 verbundene Planetenträger 9′ mit gegenüber der Drehzahl des Motors M₁ entsprechend übersetzter Drehzahl umläuft.

Das auf der vom zweiten Motor M₂ unmittelbar angetriebenen Zwischenwelle 4 sitzende Sonnenrad 10 treibt über die auf dem nicht umlaufenden Planetenträger 11′ sitzenden Planetenräder 11 den an der Abtriebstrommel 1 angeordneten, innenverzahnten Außenring 12 mit entsprechend übersetzter Drehzahl an. Die Zwi schenwelle 4 ist unmittelbar mit dem überholenden Teil 5′′ der Kupplung 5 verbunden.

Bei den beiden Motoren M₁, M₂ handelt es sich um hydrauli sche Motoren, die wie strichpunktiert angedeutet über minde stens eine von der Verbrennungskraftmaschine 13 über deren Wel le 14 antreibbare Pumpe 15 und ein ihr nachgeschaltetes Steuer ventil 16 hydraulisch unterschiedlich, also mit verschiedener Ölmenge und z. B. auch verschiedenem Druck zu beaufschlagen sind. Diese Regelung kann über den am Steuerventil 16 sitzenden Steuerhebel 17 erfolgen.

Als Zahlenbeispiel sei für einen Ackerschlepper-Antrieb angenommen, daß die Abtriebstrommel 1 einen Durchmesser von 0,74 m habe und im Langsamlauf mit v_ab = 5 km/h und im Schnell gang mit v_ab = 30 km/h betrieben werden soll, also mit Drehzah len n_ab von 36 min^-1 bzw. 215 min^-1. Ist für das Übersetzungsge triebe 2 das Übersetzungsverhältnis i₁ und für das Überset zungsgetriebe 3 das Übersetzungsverhältnis i₂, so ergibt sich daraus für das gesamte Übersetzungsverhältnis i_Getr des Motors M₁

i_Getr1 = i₁×i₂

und für die Übersetzung des Motors M₂

i_getr2 = i₂

und mit den Drehzahlen n₁ des Motors M₁ und n₂ des Motors M₂ die Antriebsdrehzahl

Daraus folgt, daß der Motor M₁ bei den vorerwähnten Ab triebsverhältnissen im Langsamgang mit einer Drehzahl n₁ von 1680 min^-1 und der Motor M₂ mit einer Drehzahl n₂ = 187 min^-1 betrieben werden. Dagegen würde im Schnellgang der Motor M₂ mit einer Drehzahl n₂ = 1115 min^-1 umlaufen, sofern das Überset zungsverhältnis von i₁ = 9.0 und von i₂= 5,1875 beträgt. Sind die Antriebsmomente der Motoren M₁ und M₂ T₁ bzw. T₂ und die Wirkungsgrade der beiden Übersetzungsgetriebe η₁ bzw. η₂, so er gibt sich für den Langsamgang bei 5 km/h an der Abtriebstrommel 1 ein Drehmoment T_ab, das sich aus der Summe T₁ x i_Getr1 × η₁ × η₂ + T₂ × i_getr2 × η₂ errechnet, während im Schnellgang das al lein vom Motor 2 gelieferte Abtriebsdrehmoment T₂ × i_getr2 × η₂ beträgt. Mit Motordrehmomenten T_M1 = T_M2 = 292 Nm und den oben erwähnten Zahlenannahmen würde das an der Abtriebstrommel 1 an fallende Abtriebsdrehmoment im Langsamgang (5 km/h) 14.719 Nm und im Schnellgang (30 km/h) 1492 Nm betragen (vgl. auch Fig. 4).

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung hy draulischer Motoren als Antriebsmotoren M₁ und M₂ beschränkt. Dafür können grundsätzlich auch Elektromotoren verwendet wer den, die drehzahlmäßig entsprechend zu regeln bzw. zu steuern sind. Auch ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf land- und bauwirtschaftlich zu nutzende Fahrzeuge be schränkt. Beispielsweise können mit Hilfe dieses Zweimotoran triebs mit Überholkupplung vorteilhaft auch Seilwinden betrie ben werden, die unter Last verhältnismäßig langsam aber mit großer Zugkraft, dagegen zum bloßen Ab- oder Aufwickeln des Seils im Schnellgang mit vergleichsweise geringem Abtriebsmo ment angetrieben werden können.

Claims

1. Antrieb für in sehr unterschiedlichen Drehzahl- und Dreh momentbereichen zu betreibende Arbeitsgeräte, insbesondere für land- und bauwirtschaftlich zu nutzende Fahrzeuge, wie z. B. Schlepper, Geräteträger od. dgl., mit zwei regelbaren, über verschieden stark übersetzte Getriebe (2, 3) auf eine gemeinsame Abtriebswelle (1) wirkenden Motoren (M₁, M₂), von denen der über das stärker übersetzte Getriebe (2) antrei bende erste Motor (M₁) über eine Kupplung (5) mit der Ab triebswelle (1) zu kuppeln bzw. von ihr abzukuppeln ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Überhol kupplung (5) ausgebildet ist, die im drehzahlhöheren Be reich des getriebemäßig schwächer übersetzten zweiten Mo tors (M₂) den ersten Motor (M₁) selbsttätig von der Ab triebswelle (1) abkuppelt.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der überholende Getriebeteil (5′′) der Überholkupplung (5) auf einer mit dem schwächer übersetzt antreibenden zweiten Motor (M₂) verbundenen Zwischenwelle (4) sitzt, die ihrer seits über ein weiteres Übersetzungsgetriebe (3) mit der Abtriebswelle (1) antriebsmäßig verbunden ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zwischen dem stärker übersetzt antreibenden ersten Mo tor (M₁) und der Überholkupplung (5) vorhandene erste und auch das zwischen der Zwischen- und Abtriebswelle (4 bzw. 1) gelegene zweite Übersetzungsgetriebe (2 bzw. 3) als Planetengetriebe ausgebildet sind, wobei vom ersten Plane tengetriebe (2) das Sonnenrad (7) auf der Welle (6) des ersten Motors (M₁) sitzt und sein Planetenradträger (9′) mit dem zu überholenden Getriebeteil (5′) der Überholkupp lung (5) verbunden ist, während vom zweiten Planetenge triebe (3) das Sonnenrad (10) auf der vom zweiten Motor (M₂) unmittelbar antreibbaren Zwischenwelle (4) sitzt und sein über die Planetenräder (11) seines unverdrehbar ange ordneten Planetenradträgers (11′) antreibbarer, innenver zahnter Außenring (12) an der Abtriebswelle bzw. einer da mit unmittelbar verbundenen Abtriebstrommel (1) angeordnet ist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß seine beiden Motoren als hydraulische Motoren (M₁, M₂) ausgebildet sind, die über mindestens eine von einer Verbrennungskraftmaschine (13) antreibbare Pumpe (15) und ein ihr nachgeschaltetes Steuerventil (16) hy draulisch unterschiedlich zu beaufschlagen sind.

5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hydraulischen Motoren (M₁, M₂) von gleicher Lei stungsfähigkeit sind.