DE4421762C1 - Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage für differenzdrehzahl-gelenkte Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie aus der DE-36 36 211 A1 bekannt ist.

Der Fahrantrieb dieser gattungsgemäßen Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage enthält einen Drehmomentwandler mit einer Überbrückungskupplung und ein dem Drehmomentwandler nachgeschaltetes Gangwechselgetriebe. Der Lenkantrieb erfolgt über eine Null-Welle, deren Drehzahl mittels zweier Differentialgetriebe dem Fahrantrieb überlagert wird. Eine Primärölpumpe zur Ölversorgung der Anlage und ihrer ölgesteuerten Steuereinrichtungen wird vom Antriebsmotor angetrieben. Eine mit dem Fahrantrieb trieblich verbundene Sekundärölpumpe dient dem selben Zweck, wenn das Fahrzeug z. B. abgeschleppt wird.

Die DE-GM 19 01 940 zeigt eine Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage für Kettenfahrzeuge mit einem Antriebsmotor, Schaltgetriebe, Lenkgetriebe sowie Überlagerungs-Differentialgetrieben. Ferner ist eine Primärölpumpe und eine Sekundärölpumpe vorgesehen. Die Sekundärölpumpe wird nur bedarfsweise angetrieben, so daß stets nur eine Ölpumpe arbeitet. Die Sekundärölpumpe übernimmt somit im Bedarfsfalle anstelle der Primärölpumpe die Ölversorgung. Hierzu wird die Sekundärölpumpe bedarfsweise über eine schaltbare Kupplung mit dem Fahrantrieb verbunden. Dies erfolgt automatisch in Abhängigkeit vom Druck in der Druckleitung der Primärölpumpe.

Wenn bei einem Ausfall der Primärölpumpe die Sekundärölpumpe benutzt wird, entsteht beim Anfahrvorgang bis zu 8 km/h und bei Fahrzeuggeschwindigkeitsreduzierung unterhalb von 3 km/h eine nicht mehr ausreichende Ölversorgung der ölgesteuerten Steuereinrichtungen. Dabei wird das Fahrzeug lenkungsunfähig, das Schaltgetriebe kann nicht mehr geschaltet werden und es besteht die Gefahr von Getriebeschäden mangels ausreichender Ölversorgung. Eine Rückwärtsfahrt nur mit der Sekundärpumpe ist nicht möglich, da sie hier bei keiner Drehzahl ausreichend Öl fördern kann.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, das Fahrzeug auch für Fahrzeuggeschwindigkeiten niedriger als 3 km/h in Vorwärtsrichtung und in Rückwärtsrichtung fahrbar und lenkbar zu machen, wenn der Antriebsmotor ausgeschaltet oder nicht betriebsfähig (Defekt, kein Brennstoff) ist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 2 besteht eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung darin, daß die von einem Elektromotor angetriebene zusätzliche Ölpumpe in Abhängigkeit von Betriebskriterien automatisch eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, wenn diese Betriebskriterien bestimmte Werte haben. Diese Betriebskriterien sind: der Öldruck im Ölkreislauf und/oder die Drehzahl des Antriebsmotors und/oder die Drehzahl der Fahrantriebsausgänge oder die Fahrzeuggeschwindigkeit.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 schematisch eine Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage gemäß der Erfindung.

Die in den Zeichnungen dargestellte Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage für differenzdrehzahl-gelenkte Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, besteht insbesondere aus einem Fahrantrieb 2 und einem Lenkantrieb 4. Der Fahrantrieb 2 enthält antriebsmäßig nacheinander einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 6 mit einer ihn im Bedarfs falle überbrückenden Überbrückungskupplung 8 und einem Gangwechselgetriebe 10 mit zwei Fahrantriebsausgängen 12 und 14. Ferner sind zwei Planetenrad-Differentialgetriebe 16 und 18 zur Überlagerung des Lenkantriebes 4 mit dem Fahrantrieb 2 an den beiden Fahrantriebsausgängen 12 und 14 vorgesehen. Der Fahrantrieb enthält eine Hydrostatikeinheit 20, welche eingangsseitig eine hydrostatische Verstellpumpe 22 und ausgangsseitig einen hydrostatischen Konstantmotor 24 aufweist. Ein Antriebsmotor 26, beispielsweise ein Dieselmotor, ist antriebsmäßig mit der Verstellpumpe 22 des Lenkantriebes 4, mit der Eingangsseite der aus hydrodynamischem Drehmomentwandler 6 und Überbrückungskupplung 8 bestehenden Kupplungseinheit, und mit einer ersten Ölpumpe 28 je antriebsmäßig verbunden. Dar Lenkantrieb 4 enthält eine die beiden Differentialgetriebe 16 und 18 antriebsmäßig miteinander verbindende Nullwelle 30.

Die vom Antriebsmotor 26 direkt angetriebene erste Ölpumpe 28 liegt in einem Ölkreislauf, in welchem sich die mit Öl versorgten Teile einer Getriebesteuerung 34 für das Gangwechselgetriebe 10, eine Hydrostatiksteuerung 36 für die Hydrostatikeinheit 20, einer Ölversorgungseinrichtung 38 für den Drehmomentwandler 6, einer Getriebeschmierung 40 für das Gangwechselgetriebe 10 und ein Ölsumpf 42 befinden.

Der ersten Ölpumpe 28 ist eine zweite Ölpumpe 44 parallel geschaltet, welche mit einem der Getriebeausgänge 12, 14 antriebsmäßig verbunden ist und dadurch auch bei nicht-in- Betrieb-befindlichem Antriebsmotor 26 die Ölversorgung bei rollendem oder fahrendem Fahrzeug sicherstellt und dadurch die Lenkfähigkeit des Fahrzeuges herstellt oder aufrechterhält. Hierfür ist es erforderlich, daß das Fahrzeug mit einer Mindestgeschwindigkeit von beispielsweise 8 km/h rollt.

Eine dritte Ölpumpe 46 wird von einem Elektromotor 48 angetrieben und ist der ersten Ölpumpe 28 ebenfalls parallel geschaltet. Die dritte Ölpumpe 46 versorgt bei eingeschaltetem Elektromotor 48 die genannten Einheiten 34, 36, 38, 40 und 42 auch dann mit Öl, wenn das Fahrzeug steht und der Antriebsmotor 26 ausgeschaltet ist oder ausgefallen ist. Dadurch ist bei eingeschaltetem Elektromotor 48 der dritten Ölpumpe 46 die volle Lenkfähigkeit des Fahrzeuges auch bei ausgeschaltetem Antriebsmotor 26 bereits im Anfahrmoment bei Fahrzeuggeschwindigkeit 0 und damit auch bei unter 8 kin/h gelegenen Fahrzeuggeschwindigkeiten vollständig gegeben. Somit besteht die Möglichkeit ein Fahrzeug, beispielsweise einen Panzer, an einem Berg oder Hang ohne Einschalten des Antriebsmotors 26 lautlos vorwärts oder rückwärts anrollen zu lassen und dabei von Anfang an zu lenken.

Daraus ist ersichtlich, daß die dritte Ölpumpe 46 mit ihrem Elektromotor 48 nur bedarfsweise von Hand oder automatisch eingeschaltet zu werden braucht. Im Normalbetrieb genügt die Ölversorgung mit der ersten Ölpumpe 28. Die zweite Ölpumpe 44 kann zusammen mit der ersten Ölpumpe 28 mitlaufen, so daß die erste Ölpumpe 28 und die zweite Ölpumpe 44 kleiner dimensioniert sein können, da sie sich dann die Ölförderleistung aufteilen. In abgewandelter Ausführungsform könnte die zweite Ölpumpe 44 auch mit einer Kupplung versehen sein, welche im Bedarfsfalle automatisch oder von Hand eingeschaltet wird.

Im folgenden werden die wesentlichen Funktionen der Erfindung beschrieben.

Während der Fahrt des nicht im einzelnen dargestellten Fahrzeuges wird der Bewegung des Fahrantriebes 2 die Bewegung des Lenkantriebes 4 stufenlos überlagert.

Ein Drehen des Fahrzeuges um die Hochachse kann entweder in der Betriebsstellung "Neutral" oder "Pivoting" erfolgen. In der Neutral-Stellung des Fahrantriebes 2 ist das Gangwechselgetriebe 10 geöffnet, d. h. die Zentralwelle oder Fahrantriebsausgänge 12, 14 sind frei drehbar. Die beiden Fahrantriebsausgänge 12 und 14 sind beispielsweise durch eine einzige Welle, die genannte Zentralwelle gebildet, welche beidseitig axial über das Gangwechselgetriebe 10 hinausragt und an ihren Enden mit den beiden Planetenrad-Differentialgetrieben 16 und 18 antriebsmäßig verbunden ist.

Beim Drehen des Fahrzeuges richten sich die Geschwindigkeiten an den Fahrzeugrädern, im Falle eines Radfahrzeuges, oder an den Fahrketten, im Falle eines Kettenfahrzeuges wie beispielsweise eines Panzers, nach den Fahrwiderständen auf dem Boden. Wenn beispielsweise der Widerstand an einer Fahrkette wesentlich höher ist als an der anderen, dann wird das Fahrzeug um die Kette drehen, an welcher der höhere Widerstand vorhanden ist. In der Stellung "Pivoting" wird die Zentralwelle 12, 14 durch das Gangwechselgetriebe festgehalten und den beiden Fahrketten wird die gleiche Geschwindigkeit aufgezwungen, mit entgegengesetzten Drehrichtungen. Das Fahrzeug dreht um seine Schwerpunkt-Hochachse.

Die Verstellpumpe 22 der Hydrostatikeinheit 20 wird direkt vom Antriebsmotor 26 angetrieben. Bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten wird die Überbrückungskupplung 8 des Drehmomentwandlers 6 automatisch geöffnet, um erstens den Antriebsmotor 26 bei höherer Drehzahl und damit bei höherer Leistung laufen lassen zu können, als es die Getriebeübersetzung des Gangwechselgetriebes 10 bei der gegebenen Fahrgeschwindigkeit zulassen würde, und zweitens die Drehmomentwandlung des Drehmomentwandlers 6 nutzen zu können.

Diese höhere Drehzahl des Antriebsmotors 26 kommt auch der Verstellpumpe 22 zugute. Es können dadurch kleinere Lenkradien gefahren werden, als wenn die Verstellpumpe 22 von der Antriebsseite des Drehmomentwandlers 6 angetrieben würde.

Jede Hydrostatikeinheit hat eine Ölleckage, die je nach Öldruck bis über 20% des Fördervolumens sein kann (Pumpe 22 und Motor 24 zusammen). Bei niedrigen Drehzahlen der Verstellpumpe 22 und hohen Lenkmomenten muß zunächst die Ölleckage gedeckt werden, bevor sich der Hydrostatikmotor 24 zu drehen beginnt. Wird die Verstellpumpe 22 von einer Welle nach dem Drehmomentwandler 6 angetrieben, d. h. ist sie also mit einer festen Übersetzung im kleinsten Gang an die Fahrgeschwindigkeit gebunden, dann ist das Fahrzeug bei kleinen Geschwindigkeiten lenkunfähig. Da jedoch im vorliegenden Falle die Verstellpumpe 22 von einer Welle vor dem Drehmomentwandler 6 angetrieben wird, bleibt das Fahrzeug auch bei kleinsten Fahrgeschwindigkeiten lenkfähig.

Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist und der Antriebsmotor 26 stoppt, beispielsweise wegen Kraftstoffmangels bei einer Geschwindigkeit, in der die Überbrückungskupplung 8 geöffnet ist, so würde die Verstellpumpe 22 des Lenkantriebes 4 nicht mehr angetrieben und das Fahrzeug lenkunfähig sein. Eine elektronische Steuerung der Getriebesteuerung 34 erkennt jedoch diesen Vorgang an der abfallenden Drehzahl des Antriebsmotors 26 und schließt automatisch die Wandler-Überbrückungskupplung 8. Die Lenkfähigkeit des Fahrzeuges bleibt in diesem Fall bis ca. 3 km/h erhalten. Für diese Funktion macht es keinen Unterschied, ob die Verstellpumpe 22 vor oder nach dem Drehmomentwandler 6 angetrieben wird, da die Überbrückungskupplung 8 geschlossen ist.

Wenn das Fahrzeug auf einer Anhöhe abgestellt und der Antriebsmotor 26 gestoppt ist oder abgeschaltet ist, d. h. wenn weder das Fahrzeug noch der Antriebsmotor 26 sich bewegen, dann läuft in diesem Zustand weder die erste Ölpumpe 28 noch die zweite Ölpumpe 44 und die Freigänge des Gangwechselgetriebes 10 sowie die Wandler-Überbrückungskupplung 8 sind geöffnet. Läßt man nun das Fahrzeug vorwärts den Berg hinunterrollen, dann wird von der Fahrzeugbewegung die zweite Ölpumpe 44 angetrieben, welche die hydraulische Steuerung versorgt. Bei ca. 8 bis 10 km/h ist genügend Öldruck aufgebaut, so daß ein Fahrgang des Gangwechselgetriebes 10 und die Überbrückungskupplung 8 geschlossen werden können. Damit ist die Lenkfähigkeit des Fahrzeuges hergestellt. Sie bleibt nun erhalten bis ca. 3 km/h.

Wenn die Lenkfähigkeit des Fahrzeuges schon bei kleineren Geschwindigkeiten als 8 bis 10 km/h erzeugt werden soll, oder wenn das Fahrzeug den Berg rückwärts hinunterrollt und die erste Ölpumpe 28 nicht umschaltbar ist, dann muß die durch einen Elektromotor 38 antreibbare dritte Pumpe 46 eingeschaltet werden, um die Zeit zu überbrücken, bis die erste Pumpe 28 und zweite Pumpe 44 genügend Ölmenge fördern. Auch für diese Funktion macht es keinen Unterschied, ob die Verstellpumpe 22 der Hydrostatikeinheit 20 vor oder nach dem Drehmomentwandler 6 angetrieben wird. Das Gangwechselgetriebe enthält Lamellenkupplungen für beispielsweise 6 Vorwärtsgange und 6 Rückwärtsgänge. Die Rückwärtsgänge können elektronisch gesperrt sein. Alle Gänge sind mit Überbrückungskupplung 8 fahrbar, was die Energieverluste wesentlich reduziert.

Claims (2)

1. Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage für differenz-drehzahl-gelenkte Fahrzeuge, insbesondere Kettenfahrzeuge, mit einem Fahrantrieb (2), welcher antriebsmäßig nacheinander einen Drehmomentwandler (6), der mit einer Überbrückungskupplung (8) versehen ist, und ein Gangwechselgetriebe (10) mit zwei Fahrantriebsausgängen (12, 14) hat, mit einem Lenkantrieb (4), mit einem beide Antriebe (2, 4) antreibenden Antriebsmotor (26), mit zwei Differentialgetrieben (16, 18) zur Überlagerung des Lenkantriebs (4) mit dem Fahrantrieb (2) an den beiden Fahrantriebsausgängen (12, 14), und mit mindestens einer Primär- (28) und mindestens einer Sekundärölpumpe (44) zur Ölversorgung der Anlage und ihrer Ölgesteuerten Steuereinrichtungen (34, 36, 38, 40, 42), wobei die Primärölpumpe(n) (28) vom Antriebsmotor, die Sekundärölpumpe(n) (44) vom Fahrantrieb (2) ausgangsseitig des Gangwechselgetriebes (10) angetrieben wird (werden), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine zusätzliche Ölpumpe (46) vorgesehen ist, die mit einem sie antreibenden, bedarfsweise einschaltbaren Elektromotor (48) versehen ist und zu den mindestens vorhandenen Ölpumpen (28, 44) mit Bezug zu deren Ölkreislauf (32) parallel derart angeordnet ist, daß sie anstelle der mindestens vorhandenen Ölpumpen (28, 44) die Ölversorgung übernehmen kann.

2. Überlagerungs-Lenk- und Antriebsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Elektromotor-Ölpumpe (46) in Abhängigkeit von den Betriebskriterien Öldruck im Ölkreislauf (32) und/oder Drehzahl des Antriebsmotors (26) und/oder der Fahrantriebs­ ausgänge (12, 14) oder Fahrzeuggeschwindigkeit automatisch eingeschaltet oder ausgeschaltet wird, wenn diese Betriebskriterien bestimmte Werte haben.