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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich eine hydraulische Vierradantriebsvorrichtung
für ein
Fahrzeug.
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Stand der Technik
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Im
Stand der Technik gibt es ein bekanntes hydraulisches Vierradantriebssystem
für ein
Fahrzeug (z. B. einen Rasenmähertraktor)
mit einem Paar linker und rechter, nicht-steuerbarer (hinterer) Räder und
einem Paar linker und rechter steuerbarer (vorderer) Räder, wobei
das System einen Vierrad-Geschwindigkeitssteigerungsmechanismus
zum Steigern der Antriebsgeschwindigkeit seiner (steuerbaren) Vorderräder aufweist,
um zu verhindern, dass die Vorderräder durchdrehen, während das
Fahrzeug wendet, und zwar wegen eines ungleichmäßigen Abstands der Vorderräder und
der (nicht steuerbaren) Hinterräder
von dem Drehzentrum des Fahrzeugs beim Wenden. Bezüglich des
Vorderrad-Geschwindigkeitssteigerungsmechanismus der
JP 1004535 ist beispielsweise eine
Montageeinheit eines Hydraulikmotors und eines Differentialsgetriebes
zum Antrieb der nicht steuerbaren Hinterräder vorgesehen, und ein anderer
zum Antrieb der steuerbaren Vorderräder, wobei der Hydraulikmotor
für die
steuerbaren Vorderräder
in Zusammenhang mit einem Lenkvorgang, z. B. einer Drehung eines
Lenkrads, betätigt wird.
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Bei
dem herkömmlichen
Vorderrad-Geschwindigkeitssteigerungssystem aber ist der Hydraulikmotor
zum Antrieb der (steuerbaren) Vorderräder nahe den Vorderrädern angeordnet,
wodurch eine Rohrleitung zum Verbinden des Hydraulikmotors zum Antrieb
der Vorderräder
mit einer Hydraulikpumpe, die in einem die (nicht steuerbaren) Hinterräder tragenden Getriebegehäuse angeordnet
ist, verlängert
wird. Da ein Vorderachsgehäuse
zum Antrieb der Vorderräder
sich lateral so erstreckt, dass es an seinen linken und rechten
Enden um einen mittleren Gelenkzapfen vertikal drehbar ist, ist
es schwierig, ein Stahlrohr für
die Rohrleitung zu verwenden. Demgemäß wird ein flexibler Schlauch
als Rohrleitung eingesetzt. Der flexible Schlauch kann aber durch
darin auftretende Hydraulikdrücke
expandiert und kontrahiert werden, so dass es zu einem Energieverlust und
einer auf die Rohrleitung einwirkenden hohen Last kommt. Ferner
ist der flexible Schlauch, der leicht an einem Hindernis an der
Bodenfläche
zerreißt,
notwendigerweise in seiner Rohrführung
kompliziert, um Hindernisse zu vermeiden.
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Wenn
der Hydraulikmotor zum Antrieb der Vorderräder nahe den Vorderrädern angeordnet
ist, muss außerdem
eine zusätzliche
Rohrleitung zum Zirkulieren von in sein Gehäuse eingefülltem Öl und zum Kühlen des Motors zwischen dem
Motorgehäuse
für die
Vorderräder
und dem Getriebegehäuse (das
als Öltank
dient), welches die Hinterräder
trägt, gelegt
werden.
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Außerdem hat
eine bewegliche Taumelscheibe des Motors zum Antrieb der Vorderräder keine
Neutralposition, d. h., die relativ Ölförderrichtung des Hydraulikmotors
für die
Vorderräder
ist gegenüber
der zu der Hydraulikpumpe konstant, auch wenn die bewegliche Taumelscheibe
in irgendeiner Richtung schräg
gestellt wird. Ein besonders kompliziertes Verbindungsgestänge ist
erforderlich, um eine solche bewegliche Taumelscheibe in Zusammenhang
mit dem Lenkvorgang genau zu steuern, z. B. bei einer Drehung eines
Lenkrads.
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Abriss der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Vierradantriebsvorrichtung
für ein
Fahrzeug mit einem Paar linker und rechter erster Antriebsräder und
einem Paar linker und rechter zweiter Antriebsräder bereitzustellen, wobei
die ersten Antriebsräder
und die zweiten Antriebsräder
zwischen der Rückseite
und der Vorderseite des Fahrzeugs verteilt sind und mindestens die
zweiten Antriebsräder
lenk- bzw. steuerbar sind, wobei die Vorrichtung ein Getriebegehäuse aufweist,
welches die ersten Antriebsräder
trägt,
eine von einer Energiequelle außerhalb
des Getriebegehäuses
angetriebene Hydraulikpumpe, wobei die Hydraulikpumpe integral mit
dem Getriebegehäuse
angeordnet ist, und einen ersten Hydraulikmotor zum Antreiben der
zweiten Antriebsräder,
die in Fluidverbindung mit der Hydraulikpumpe stehen, wobei der
erste Hydraulikmotor integral mit dem Getriebegehäuse angeordnet
ist und die Vorrichtung dahingehend verbessert ist, dass sie eine
Rohrleitung von dem Getriebegehäuse
zu einem zweiten Hydraulikmotor zum Antrieb der lenkbaren Räder über das
longitudinale Zentrum des Fahrzeugs eliminiert.
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Um
die Aufgaben zu erfüllen,
ist bei der hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung der zweite Hydraulikmotor zum Antrieb der zweiten Antriebsräder integral
mit dem Getriebegehäuse
auf einer Seite des ersten Hydraulikmotors zu den zweiten Antriebsrädern hin
angeordnet, um in Fluidverbindung mit der Hydraulikpumpe zu stehen.
Deshalb erfordert der zweite Hydraulikmotor zum Antrieb der steuerbaren
zweiten Antriebsräder
lediglich eine extrem verkürzte
und vereinfachte Rohrleitung, und er erfordert keine Rohrleitung,
die sich über
ein longitudinales Zentrum eines mit der Vorrichtung versehenen
Fahrzeugs erstreckt, an der eine mittig angebrachte Vorrichtung, wie
z. B. ein Mähwerk,
oder ein Hindernis am Boden vorhanden sein kann. Außerdem kann
Hydrauliköl reibungslos
zwischen der Pumpe und den ersten und zweiten Motoren zirkulieren,
während
es wirksam gekühlt
wird, wodurch die Lebensdauer der Pumpe und der Motoren verlängert wird.
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Vorzugsweise
ist bei der hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung die Drehachse
des zweiten Hydraulikmotors unter der Drehachse des ersten Hydraulikmotors
angeordnet.
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Daher
kann in Anbetracht dessen, dass die Drehachse der lenkbaren zweiten
Antriebsräder
für gewöhnlich niedriger
liegt als die der ersten Antriebsräder, die nicht-steuerbar sein
können,
eine Neigung einer Kraftübertragungswelle
zum Antrieb der steuerbaren zweiten Antriebsräder, die sich von dem zweiten
Hydraulikmotor erstreckt, reduziert werden und damit eine Geräuschentwicklung
und ein Reibungskraftverlust, der durch die Kraftübertragungswelle entsteht,
verringert werden, wodurch die Lebensdauer der Kraftübertragungswelle
verlängert
wird.
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Vorzugsweise
ist die Kapazität
bei der hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung des zweiten Hydraulikmotors
größer als
die Kapazität
des ersten Hydraulikmotors. Des weiteren hat bevorzugt der zweite
Hydraulikmotor eine variable Kapazität, und die Minimalkapazität des zweiten
Hydraulikmotors ist nicht kleiner als die Kapazität des ersten
Hydraulikmotors. Daher wird eine Last auf den zweiten Hydraulikmotor
zum Antrieb der steuerbaren zweiten Antriebsräder gemindert, um eine Kavitation
des zweiten Motors zu vermeiden, wodurch dessen Lebensdauer verlängert wird.
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Vorzugsweise
ist bei der hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung der zweite
Hydraulikmotor in der Kapazität
variabel und mit einer beweglichen Taumelscheibe versehen. Ein Paar
linker und rechter Steuerarme zum Steuern der Taumelscheibe sind
mit den betreffenden linken und rechten zweiten Antriebsrädern verbunden.
Jeder der Steuerarme wird durch Drehen des entsprechenden zweiten
Antriebsrads durch den Lenkvorgang betätigt. Bei einem Lenkvorgang
entweder zur Links- oder zur Rechtswende des Fahrzeugs (wenn ein
Lenkrad entweder rechts oder links von seiner geraden Fahrposition aus
gedreht wird) wird eine Betriebslast nur auf einen der Steuerarme
aufgebracht, der mit den jeweiligen steuerbaren zweiten Antriebsrädern verbunden
ist. Daher wird die Verbindung zwischen den steuerbaren zweiten
Antriebsrädern
und den Steuerarmen in ihrer Haltbarkeit und Zuverlässigkeit
verbessert. Die Steuerarme können
auf linke und rechte Seiten des zweiten Hydraulikmotors verteilt
sein, wodurch ein einfacher Aufbau des zweiten Hydraulikmotors und der
Verbindung gewährleistet
wird.
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Diese
und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile gehen deutlicher aus
der folgenden detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen hervor.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen/Figuren
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines Rasenmähertraktors
als Beispiel eines Fahrzeugs mit einer hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
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2 ein
strukturelles Diagramm des Rasenmähertraktors mit einem hydraulischen
Kreislaufdiagramm der hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung,
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3 eine
im Schnitt gehaltene Seitenansicht eines Getriebegehäuses, das
die hydraulische Vierradantriebsvorrichtung bildet,
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4 eine
Strukturzeichnung eines Verbindungssystems zum Erhöhen der
Vorderradgeschwindigkeit in Zusammenhang mit der hydraulischen Vierradantriebsvorrichtung,
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5 eine
im Schnitt gehaltene Vorderansicht eines Gehäuses, in das ein Hydraulikmotor
zum Antrieb steuerbarer Räder
aufgenommen ist, mit einer Vorderansicht seiner beweglichen Taumelscheibe,
und
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6 eine
im Schnitt gehaltene Vorderansicht eines mittleren Abschnitts des
Hydraulikmotors zum Antrieb steuerbarer Räder.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Wie
in 1 gezeigt ist, hat ein Rasenmähertraktor 1 (mit
mittig angebrachtem Mähwerk),
der als Fahrzeug mit Vierradantrieb gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dient, einen Fahrzeugrahmen 3,
der sich in seiner Longitudinalrichtung erstreckt. Linke und rechte
hintere Enden des Fahrzeugrahmens 3 sind an einem Vorderabschnitt
eines Getriebegehäuses 29 angebracht,
das ein Getriebesystem 14 enthält. Linke und rechte hintere
Achsgehäuse
erstrecken sich lateral von den linken und rechten Seitenflächen des
Getriebegehäuses 29,
das jeweils die linken und rechten Hinterachsen 16L und 16R trägt. Nicht-steuerbare Hinterräder 5L und 5R sind
an äußeren Enden
der Hinterachsen 16L bzw. 16R angebracht.
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Ein
Mähwerk 140 ist
an dem Zwischenbodenabschnitt des Traktors 1 gehaltert.
Eine mittige PTO-Welle 25 zum Antrieb des Mähwerks 140 steht von
einem unteren Abschnitt des Getriebegehäuses 29 nach vorne
vor. Ein oberer Abschnitt des Mähwerks 45 trägt eine
vertikale Eingangswelle 141. Die Eingangswelle 141 und
die mittige PTO-Welle 25 sind miteinander über eine Übertragungswelle 142 und
Universalgelenke verbunden.
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Ein
Vorderachsgehäuse 12 ist
an seinem seitlichen mittleren Abschnitt über einen mittleren Gelenkzapfen 11 mit
einer Longitudinalachse an einem vorderen unteren Abschnitt des
Fahrzeugrahmens 3 vor dem Mähwerk 140 gelenkig
so angebracht, dass das Vorderachsgehäuse 12 vertikal an seinen
linken und rechten Enden auf- und abbewegt werden kann. Linke und
rechte steuerbare Vorderräder 4R und 4L sind
von den linken und rechten Enden des Vorderachsgehäuses 12 abgehängt.
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Das
vorliegende hydraulische Vierradantriebssystem ist nicht nur auf
den Rasenmähertraktor 1 anwendbar,
sondern auch auf ein anderes Fahrzeug, wie z. B. einen Rasenmähertraktor
mit vorne angebrachtem Mähwerk,
der nicht-steuerbare Vorderräder
und steuerbare Hinterräder
aufweist.
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Ein
Sitz 7 ist über
dem Getriebegehäuse 29 angeordnet.
Eine hydraulische Hebevorrichtung 22 mit einem Hydraulikzylinder 21 für eine Vertikalbewegung
einer hinten angebrachten Zusatzeinrichtung (nicht dargestellt)
ist zwischen dem Sitz 7 und dem Getriebegehäuse 20 angeordnet.
Ein Armaturenbrett 8 ist aufrecht an dem longitudinalen
Mittelabschnitt des Fahrzeugsrahmens vorgesehen. Ein Instrumentenpanel
und dergleichen sind an einer oberen Oberfläche des Armaturenbretts 8 vorgesehen,
und ein Lenkrad 9 zur Lenkbetätigung der Vorderräder 4L und 4R ist ebenfalls
daran vorgesehen.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, ist das in dem
Getriebegehäuse 29 untergebrachte
Getriebe 14 eine Kombination aus Vierradantrieb HST 15 und
PTO-Getriebezug. Das HST15 ist am vorderen Abschnitt des Getriebegehäuses 29 angeordnet, und
der PTO-Getriebezug am hinteren Abschnitt des Getriebegehäuses 29.
Das HST15 und der PTO-Getriebezug teilen sich eine nach vorne vorstehende Eingangswelle 15a.
Unter der Eingangswelle 15a hat das HST15 einen Hydraulikmotor 32 zum
Antrieb eines nicht-steuerbaren Rades, dessen Motorwelle 36, d.
h., eine Ausgangswelle zum Antrieb eines nicht-steuerbaren Rades
zum Antreiben der nicht-steuerbaren Hinterräder 5L und 5R erstreckt sich
in das Getriebegehäuse 29,
um antriebsmäßig mit
den Hinterachsen 16L und 16R verbunden zu sein.
Das HST15 hat auch einen Hydraulikmotor 53 zum Antrieb
der steuerbaren Räder
vor dem Hydraulikmotor 32. Der Hydraulikmotor 53 hat
eine Motorwelle 57, d. h. eine Ausgangswelle zum Antrieb
steuerbarer Räder,
die nach vorne vorsteht, um die steuerbaren Vorderräder 4L und 4R anzutreiben.
Die Eingangswelle 15a und die Ausgangswellen 36 und 57 sind
parallel in der Längsrichtung
des Traktors 1 angeordnet.
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Die
Ausgangswelle 57 zum Antrieb steuerbarer Räder ist
niedriger positioniert als die Ausgangswelle 36 zum Antrieb
der nicht-steuerbaren Räder,
so dass sie den Gradienten einer Kraftübertragungswelle 13 reduziert,
die sich von der Motorwelle 36 durch Universalgelenke 19 erstreckt,
um antriebsmäßig mit
den Vorderrädern 4L und 4R verbunden
zu sein, deren Drehachse niedriger liegt als die der Hinterräder 5L und 5R.
D. h., die Kraftübertragungswelle 13 mit
den Universalgelenken 19 an ihren beiden Enden ist so eben
wie möglich.
Dieser Aufbau ist von Vorteil für
die Haltbarkeit und die Geräuscharmut
der Universalgelenke 19.
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Ein
aufrechter plattenartiger Mittelabschnitt 30 ist an der
Vorderfläche
des Getriebegehäuses 29 angebracht.
Eine Pumpenanbringungsfläche
ist an einer oberen hinteren Oberfläche des mittleren Abschnitts 30 ausgebildet,
und eine Motoranbringungsfläche
an einer unteren vorderen Oberfläche
hiervon. Ein Vorderabschnitt des Getriebegehäuses 29 hinter dem
oberen Teil des mittleren Abschnitts 30 dient als Pumpengehäuse 15b zum
Unterbringen einer Hydraulikpumpe vom Axialkolbentyp, die an der
Pumpenanbringungsfläche
des mittleren Abschnitts 30 angebracht ist. Ein erstes
Motorgehäuse 15c ist
an der unteren vorderen Oberfläche
des mittleren Abschnitts 30 angebracht und nimmt den Antriebsmotor 32 nicht-steuerbarer
Räder auf,
um die hinteren (nicht-steuerbaren) Räder 5L und 5R anzutreiben, die
an der Motoranbringungsfläche
des mittleren Abschnitts 30 angebracht sind.
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Ferner
ist ein aufrechter, plattenartiger Abschnitt 51 an der
Vorderfläche
des Motorgehäuses 15c angebracht,
und ein zweites Motorgehäuse 52 ist an
der Vorderfläche
des Abschnitts 51 befestigt und nimmt den Vorderrad-Antriebsmotor 53 zum
Antreiben der (steuerbaren) Vorderräder 4L und 4R auf,
die an der Vorderfläche
des mittleren Abschnitts 51 angebracht sind. Wie in 2 gezeigt
ist, ist das HST15 durch Fluidverbindung der Motoren 32 und 53 mit
der Hydraulikpumpe 31 in Reihe aufgebaut.
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Ferner
ist ein Lastpumpengehäuse 27 mit
einer Lastpumpe 27a an der oberen vorderen Oberfläche des
mittleren Abschnitts 30 gegenüber der Pumpenanbringungsfläche (über dem
ersten Motorgehäuse 15c)
befestigt.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist der mittlere Abschnitt 51 mit
einem Öldurchgang 51c darin
versehen, um einen Ölsumpf
in dem zweiten Motorgehäuse 52 mit
einem Ölsumpf
in dem ersten Motorgehäuse 15c fluidmäßig zu verbinden.
Im mittleren Abschnitt 30 ist ein Öldurchgang 30a zur
Fluidverbindung des Ölsumpfs
im ersten Motorgehäuse 15c mit dem Ölsumpf im
Pumpengehäuse 15b angebracht. Demgemäß kann Hydrauliköl zwischen
dem zweiten Motorgehäuse 52,
dem ersten Motorgehäuse 15c und
dem Pumpengehäuse 15b zirkuliert
werden, wodurch es wirksam nachgefüllt und gekühlt wird. Der Öldurchgang 51c,
der im mittleren Abschnitt 51 angeordnet ist, ist mit dem
ersten Motorgehäuse 15c über einen
Abschnitt des ersten Motorgehäuses 15c verbunden,
welches das Vorderende des Ausgangswelle 36 lagert, wodurch
ein Lager der Ausgangswelle 36 auf einfache Weise geschmiert
wird.
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Hinsichtlich
der Hydraulikpumpe 31 gemäß 3 durchsetzt
die Eingangswelle 15a drehbar das Lastpumpengehäuse 27,
um die Lastpumpe 27a anzutreiben, und durchsetzt drehbar
den mittleren Abschnitt 30. Die Eingangswelle 15a steht
nach hinten von der Mitte der Pumpenanbringungsfläche des mittleren
Abschnitts 30 vor und durchsetzt nicht relativ drehbar
einen Zylinderblock 33, um als Pumpenwelle der Hydraulikpumpe 31 zu
dienen.
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Der
Zylinderblock 33 ist gleitfähig und drehbar an der Pumpenanbringungsfläche des
mittleren Abschnitts 30 angesetzt. Mehrere Zylinderlöcher sind in
den Zylinderblock 33 gebohrt, und jeweilige Kolben 34 sind
hin- und herbeweglich
in die Zylinderlöcher über Vorbelastungsfedern
eingesetzt. Köpfe
der Kolben 34 liegen an einer beweglichen Taumelscheibe 35 an.
Die Eingangswelle 15a erstreckt sich hinten durch die Taumelscheibe 35.
Die Taumelscheibe 35 kann in entgegengesetzten Richtungen
aus ihrer Neutralposition gekippt bzw. schräg gestellt werden. Durch Betätigen eines
Gaspedals (nicht gezeigt) oder dergleichen, das am Traktor 1 vorgesehen
ist, wird der Winkel der Taumelscheibe 35 geändert, so dass
sich der Hub der Kolben 34 ändert, wodurch die von der
Pumpe 31 gelieferte Ölmenge
stufenlos geändert
wird, oder die Richtung der Taumelscheibe 35 wird so geschaltet,
dass sich die Richtung des von der Pumpe 31 gelieferten Öls ändert.
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Wie
in 6 gezeigt ist, ist im mittleren Abschnitt 51 ein Öldurchgang 51a zum
Verbinden einer ersten nierenförmigen Öffnung des
Antriebsmotors 53 der steuerbaren Räder mit einem ersten nierenförmigen Anschluss
der Hydraulikpumpe 31 (über
ein später
erläutertes
Schaltventil 61) vorgesehen, und mit einem Öldurchgang 51b zum
Verbinden eines zweiten nierenförmigen
Anschlusses des Antriebsmotors 53 der steuerbaren Räder mit
einem ersten nierenförmigen
Anschluss des Antriebsmotors 32 der nicht-steuerbaren Räder (über das
Schaltventil 61) versehen. Ein zweiter nierenförmiger Anschluss
des Antriebsmotors 32 der nicht-steuerbaren ist mit einem
zweiten nierenförmigen
Anschluss der Hydraulikpumpe 31 über einen Öldurchgang (nicht gezeigt) verbunden,
der im mittleren Abschnitt 30 gebohrt ist.
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Was
den Antriebsmotor 53 der steuerbaren Räder betrifft, wie er in 3 gezeigt
ist, so ist die Vierradantriebs-Motorwelle 57 an
ihrem hinteren Ende durch den vorderen Teil des mittleren Abschnitts 51,
und an ihrem vorderen Abschnitt durch den Vorderendabschnitt des
zweiten Motorgehäuses 52 drehbar
gelagert und steht von dem Vorderende des zweiten Motorgehäuses 52 nach
vorne vor. In dem zweiten Motorgehäuse 52 ist ein Zylinderblock 54 nicht
relativ drehbar an der Ausgangswelle 57 zum Antrieb der
steuerbaren Räder
angesetzt. Der Zylinderblock 54 ist verschiebbar und drehbar
an der Vorderfläche
des mittleren Abschnitts 51 angesetzt. Kolben 55 sind
hin- und herbeweglich in die jeweiligen Zylinderbohrungen im Zylinderblock 54 durch Vorbelastungsfedern
eingesetzt. Köpfe
der Kolben 55 liegen an einer beweglichen Taumelscheibe 56 an.
Die Ausgangswelle 57 zum Antrieb der steuerbaren Räder durchsetzt
frei die Taumelscheibe 56. Die Taumelscheibe 56 hat
keine Neutralposition, und ihre Ölförderrichtung
relativ zu der Ölförderrichtung
der Pumpe 31 ist auch dann konstant, wenn sie in irgendeiner
Richtung schräg
gestellt wird. Durch Ändern
des Winkels der beweglichen Taumelscheibe 56 wird der Hub
des Kolbens 56 verändert,
um die Kapazität
des Hydraulikmotors 53 relativ zu der der Hydraulikpumpe 31 zu
verändern,
wodurch eine entsprechende Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 57 zum
Antrieb der steuerbaren Räder
erhalten wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
werden bewegliche Taumelscheiben vom Zapfen-Typ (trunnion type)
als die beweglichen Taumelscheiben 56 und 35 des
Antriebsmotors 53 der steuerbaren Räder sowie der Hydraulikpumpe 31 verwendet.
Alternativ können
auch bewegliche Taumelscheiben vom Wippen- Typ (cradle type) verwendet werden.
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Die
Drehkraft der Ausgangswelle zum Antrieb der steuerbaren Räder 57 wird
auf eine vordere Differentialeinheit 43 im Vorderachsgehäuse 12 über die
Kraftübertragungswelle 13 mit
den Universalgelenken 19 übertragen. Ferner wird die
Kraft von der vorderen Differentialeinheit 43 auf die linken
und rechten Differentialjochwellen 44L und 44R übertragen,
wodurch die (steuerbaren) Vorderräder 4L und 4R über jeweilige
Endgeschwindigkeits-Reduktionsmechanismen angetrieben werden.
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Was
den Antriebsmotor 32 der nicht-steuerbaren Räder betrifft,
wie er in 3 gezeigt ist, so ist die Ausgangswelle 36 zum
Antrieb der nicht-steuerbaren Räder,
die unter und parallel zu der Eingangswelle 15a angeordnet
ist, an ihrem Vorderende durch den Vorderabschnitt des ersten Motorgehäuses 15c drehbar
gelagert und durchsetzt drehbar den mittleren Abschnitt 30 durch
die Mitte der Pumpenanbringungsfläche. Im ersten Motorgehäuse 15c ist
der Zylinderblock 37 nicht relativ drehbar an der Ausgangswelle 36 angesetzt.
Der Zylinderblock 37 ist verschiebbar und drehbar an der
Motoranbringungsfläche
des mittleren Abschnitts 30 angesetzt. Kolben 38 sind
hin- und herbeweglich in die jeweiligen Zylinderbohrungen im Zylinderblock 37 durch
Vorbelastungsfedern eingesetzt. Köpfe der Kolben 38 liegen
an einer feststehenden Taumelscheibe 39 an. Die Ausgangswelle 36 durchsetzt
frei die Taumelscheibe 39. Die Menge und die Richtung von
aus dem Hydraulikmotor geliefertem Öl, d. h. die Drehgeschwindigkeit und
die Richtung der Ausgangswelle 36 zum Antrieb der nicht-steuerbaren Räder, wird
durch Steuern des Winkels und der Richtung der Taumelscheibe 35 der Pumpe 31 geändert.
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Gemäß den 2 und 3 erstreckt
sich in dem Getriebegehäuse 29 die
Ausgangswelle 36 für
nicht-steuerbare Räder
vom mittleren Abschnitt 30 nach hinten und ist an ihrem
hinteren Ende mit einem feststehenden Kegelzahnrad 59 versehen.
Hinter dem Kegelzahnrad 59 erstreckt sich eine laterale Gegenwelle 67 mit
einem großen
Kegelzahnrad 68 und einem kleinen Zahnrad 69 auf
ihr. Das Kegelzahnrad 59 steht in kämmendem Eingriff mit dem großen Kegelzahnrad 68.
Die Gegenwelle 67 kann zum Bremsen verwendet werden. Eine
hintere Differentialanordnung 24 zum differentiellen Verbinden der
linken und rechten Achsen 16L und 16R ist unter den
Zahnrädern 68 und 69 angeordnet,
und ein Zentralrad 70 der hinteren Differentialanordnung 24 steht in
kämmendem
Eingriff mit dem kleinen Zahnrad 69. Auf diese Weise wird
eine Ausgangsleistung des Hydraulikmotors 32 auf die linken
und rechten (nicht steuerbaren) Hinterräder 5L und 5R übertragen,
die an äußeren Enden
der jeweiligen Achsen 16L und 16R vorgesehen sind.
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Wie
in 2 gezeigt ist, ist das Schaltventil 61 mit
einer Vierradantriebsposition und einer Zweiradantriebsposition
zwischen einem geschlossenen Kreislauf in dem mittleren Abschnitt 30 und
einem geschlossenen Kreislauf in dem mittleren Abschnitt 51 eingefügt. Wenn
das Ventil 71 auf seine Vierradantriebsposition eingestellt
ist, stellt es einen geschlossenen Kreislauf zwischen den mittleren
Abschnitten 30 und 51 her, so dass die beiden
Motoren 53 und 32 in Tandem in Fluidverbindung
mit der Pumpe 31 gebracht werden, wodurch ein Vierradantriebsmodus hergestellt
wird. Wenn der Traktor 1 vorwärts fährt, strömt von der Pumpe 31 in
den geschlossenen Kreislauf zum Motor 32 über den
Motor 53 (oder zum Motor 53 über den Motor 32)
und kehrt zu der Pumpe 31 zurück, und wenn der Traktor 1 rückwärts fährt, strömt Öl von der
Pumpe 31 zum Motor 53 über den Motor 32 (oder
zum Motor 32 über
den Motor 53, falls Öl
von der Pumpe 31 zum Motor 53 über den Motor 32 entsprechend
der Vorwärtsfahrt
des Traktors 1 strömt)
und kehrt zur Pumpe 31 zurück. Wenn das Ventil 61 auf
seine Zweiradantriebsposition eingestellt ist, stellt es einen geschlossenen
Kreislauf zwischen der Pumpe 31 und dem Motor 32 ohne
den Motor 53 her und umgeht den Motor 53 zwischen
den Öldurchgängen 51a und 51b,
wodurch ein Zweiradantriebsmodus hergestellt wird.
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Wie
in 6 gezeigt ist, sind die in dem mittleren Abschnitt 51 ausgebildeten,
in Kommunikation mit dem Hydraulikmotor 53 zum Antrieb
der steuerbaren Räder
ausgebildeten Öldurchgänge 51a und 51b an
den linken und rechten Seitenflächen
des mittleren Abschnitts 51 jeweils offen und mit dem Schaltventil 61 über eine
Rohrleitung, wie z. B. Schläuche
verbunden.
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Wie
in 2 und 3 gezeigt ist, dient ein hinterer
Abschnitt der Eingangswelle 15a als PTO-Kupplungswelle 28,
die über
ein Lager durch eine Trennwand hinter der Taumelscheibe 25,
die als hinteres Ende des Pumpengehäuses 15e dient, gelagert
ist. Die PTO-Kupplungswelle 28 erstreckt sich ferner von
der Trennwand nach hinten, um selektiv mit einer PTO-Eingangswelle 46 über eine PTO-Kupplung 41 verbunden
zu werden. Ein an einem hinteren Ende der PTO-Eingangswelle 46 befestigtes
Zahnrad 47, ein an der mittleren PTO-Welle 25 befestigtes
Zahnrad 49 und ein zwischen den Zahnrädern 47 und 49 befindliches
Zahnrad 48 sind entlang dem hinteren Ende des Getriebegehäuses 29 angeordnet,
um miteinander in Eingriff zu stehen, wodurch sie einen PTO-Getriebezug
zwischen der PTO-Eingangswelle 46 und der mittleren PTO-Welle 25 bilden.
Die mittlere PTO-Welle 25 ist unter den Hinterachsen 16 angeordnet
und steht aus dem Getriebegehäuse 29 nach
vorne vor, um das Mähwerk 140 anzutreiben.
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Die
Eingangswelle 15a empfängt
Energie von einer Energiequelle außerhalb des Getriebegehäuses 29.
Der Rasenmähertraktor 1 gemäß 1 ist
an seinem vorderen Abschnitt mit einem Motor 26 versehen,
von dem eine Kraftübertragungswelle
mit Universalgelenken sich rückwärts zu der
Eingangswelle 15a erstreckt, so dass Motorkraft auf die
Eingangswelle 15a übertragen
wird. Die sich drehende Eingangswelle 15a treibt die Lastpumpe 27a und
die Hydraulikpumpe 31 des Vierradantriebs-HST 15 an und
treibt die mittlere PTO-Welle 25 über die PTO-Kupplung 41 und
den PTO-Getriebezug an. Im folgenden wird ein Vorderradgeschwindigkeitssteigerungssystem
beschrieben. Die bewegliche Taumelscheibe 56 des Hydraulikmotors 53 zum
Antrieb der steuerbaren Räder
ist zusammenpassend mit den später
erläuterten
linken und rechten Steuerarmen 72L und 72R (5)
vorgesehen. Entsprechend einer Erhöhung des Drehwinkels des Lenkrads 9 aus seiner
Geradefahr-Position bewegt sich ein Verbindungsgestänge 71,
um die Steuerarm 72L und 72R so zu drehen, dass
die Taumelscheibe 56 schräg gestellt wird, um die Kapazität des Motors 53 zu
verringern. Daher wird eine Geschwindigkeit der Vorderräder 4L und 4R entsprechend
dem Drehwinkel des Traktors 1 erhöht.
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Der
Bewegungsbereich der Taumelscheibe 56 oder die Kapazitäten der
Hydraulikmotoren 32 und 53 sind so ausgelegt,
dass die Minimalkapazität
des Hydraulikmotors 53, wenn das Lenkrad 9 maximal gedreht
wird, nicht kleiner ist als die festgelegte Kapazität des Hydraulikmotors 32 zum
Antrieb der nicht-steuerbaren Räder.
Daher überschreitet
eine Drehgeschwindigkeit des Motors 53 in keinem Fall die
maximale Drehgeschwindigkeit des Motors 32. Diese Ausgestaltung
des Hydraulikmotors 52 verhindert eine Kavitation und verbessert
die Haltbarkeit bzw. Lebensdauer. In dem Vorderachsgehäuse 12 ist ein
Beschleunigungsgetriebezug G an der stromaufwärtigen Seite der vorderen Differentialanordnung 43 angeordnet,
um eine Geschwindigkeitsminderung der Ausgangswelle 57,
die durch die erhöhte
Kapazität
des Motors 53 verursacht wird, die größer ist als die des Motors 32,
zu kompensieren, wodurch eine Umfangsgeschwindigkeit der Vorderräder 4L und 4R gleich
derjenigen der Hinterräder 5L und 5R wird, wenn
das Lenkrad 9 in seine Geradefahr-Position gebracht wird.
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Wie
in 4 gezeigt ist, ist das Lenkrad 9 über einen
Lenkgetriebekasten 81 und eine Verbindungsstange 82 verblockt
mit einem Lenkarm 84R verbunden, der an einer rechten,
die rechten Vorderräder 4R tragenden
Achsschenkelbolzeneinheit 83R angebracht ist. Der Lenkarm 84R ist über eine
Zugstange 87 mit einem Lenkarm 84L verbunden,
der an einer linken Achsschenkelbolzeneinheit 83L angebracht
ist, welche die linken Vorderräder 4L trägt. Aufgrund
dieses Aufbaus drehen sich die linken und rechten Vorderräder 4L und 4R im
wesentlichen gleichmäßig entsprechend
der Drehung des Lenkrads 9. Linke und rechte Streben 85L und 85R,
die als Sensoren zum Erfassen des Lenkwinkels dienen, sind an den
jeweiligen linken und rechten Achsschenkelbolzeneinheiten 83L und 83R befestigt. Drähte 86L und 86R erstrecken
sich von den Streben 85L und 85R und sind mit
den Steuerarmen 72L und 72R jeweils über Verbindungsstangen 73L bzw. 73R verbunden,
wodurch sie das Verbindungsgestänge 71 bilden.
Die Längen
der Verbindungsstangen 73L und 73R sind so einstellbar,
dass sie den Geschwindigkeitssteigerungsgrad der Vorderräder 4 ausgleichen,
unabhängig
davon, ob der Traktor 1 links oder rechts wendet.
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Gemäß 5 sind
linke und rechte Zapfenwellen 72a der Taumelscheibe 56 durch
die linken und rechten Seitenabschnitte des zweiten Motorgehäuses 52 drehbar
gelagert und stehen lateral nach außen vor. Die Steuerarme 72L und 72R sind
an ihren oberen Enden jeweils an den außen vorstehenden Abschnitten
der Zapfenwellen 72a befestigt. Die Steuerarme 72L und 72R sind
dreh-/schwenkbar an ihren unteren Ende mit den jeweiligen Verbindungsstangen 73L und 73R verbunden.
Wie in 4 gezeigt ist, ist mindestens einer der Steuerarme 72L und 72R an
seinem Zwischenabschnitt mit einer Feder 74 verbunden.
Die Feder 74 belastet die Steuerarme 72L und 72R nach
hinten vor, wodurch die Taumelscheibe 56 zu ihrer Geradefahr-Position
des Traktors 1 hin vorbelastet wird, an der der Winkel
der Oberfläche
der Taumelscheibe 56, die an dem Kolben 55 anliegt,
von einer Oberfläche
senkrecht zu der Ausgangswelle 57 das Maximum erreicht.
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Alternativ
kann, um eine ausreichende, minimale Bodenfreiheit unter dem Fahrzeugrahmen 3 sicherzustellen,
die Drehachse der Taumelscheibe 56 (d. h. die Zapfenwellen 72A in/an
unteren Enden der Steuerarme 72L und 72R gelegen
sein, und das Verbindungsgestänge 71 kann
innerhalb des Fahrzeugrahmens 3 angeordnet sein, so dass
es mit den oberen Enden der Steuerarme 72L und 72R verbunden
werden kann. Der Fahrzeugrahmen 3 schützt Drähte und dergleichen des Verbindungsgestänges 71.
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Aufgrund
des obigen Aufbaus wird, wenn das Lenkrad 9 von seiner
Geradefahr-Position nach rechts gedreht wird, beispielsweise die
Verbindungsstange 82, die mit dem Lenkgetriebekasten 81 verbunden
ist, nach vorne gedrückt,
so dass es die rechten und linken Achsschenkelbolzeneinheiten 83L und 83R nach
rechts dreht. Dementsprechend wird die rechte Strebe 65R zusammen
mit der rechten Achsschenkelbolzeneinheit 83R nach rechts
gedreht, um so den Draht 86R und die Verbindungsstange 73R nach
vorne zu ziehen und den rechten Steuerarm 72R nach vorne
zu drehen, wodurch der Winkel der Oberfläche der Taumelscheibe 56,
der an dem Kolben 55 anliegt, von der Oberfläche senkrecht zu
der Ausgangswelle 57 verringert wird, d. h. die Kapazität des Motors 53 gemindert
wird, wodurch die Drehgeschwindigkeit der Ausgangswelle 57 größer wird
als bei einer Geradeausfahrt des Traktors 1. Zu dieser
Zeit lockert die nach rechts zusammen mit der rechten Achsschenkelbolzeneinheit 83L drehende linke
Strebe 85L den Draht 86L, um den linken Steuerarm 72L eine
Drehung nach vorne zusammen mit dem rechten Steuerarm 72R und
der Taumelscheibe 56 zu ermöglichen. Wenn das Lenkrad 9 von
seiner Geradefahr-Position nach links gedreht wird, geschieht dies
umgekehrt.
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Wenn
das Lenkrad 9 zu seiner Geradefahr-Position zurückgeführt wird,
werden die Steuerarme 72L und 72R durch die Vorbelastungskraft
der Feder 74 rückwärts gedreht,
und die Taumelscheibe 56 kommt schließlich an der oben erwähnten Position für die Geradeausfahrt
des Traktors 1 durch einen (nicht-gezeigten) Anschlag zu
liegen, wodurch die Geschwindigkeitserhöhung der Vorderräder 4L und 4R aufgehoben
bzw. ausgeglichen wird.
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Aufgrund
des oben erwähnten
Verbindungsgestänges 71 u.
a. wird der Winkel der Taumelscheibe 56 entsprechend dem
Drehungsgrad des Lenkrads 9 von seiner Geradefahr-Position
bestimmt, wodurch der Geschwindigkeitserhöhungsgrad der Vorderräder 4L und 4R geändert wird.
Im Vergleich mit einem Verbindungsgestänge mit einem einzelnen zu ziehenden
und zu drückenden
Draht kann eine Betriebslast auf die zwei Drähte 86L und 86R des
Verbindungsgestänges 71 erleichtert werden,
da nur einer von ihnen gestreckt wird, wenn das Lenkrad 9 entweder
rechts oder links aus seiner Geradefahr-Position gedreht wird. Daher ist dies
für das
Verbindungsgestänge 71 hinsichtlich
der Haltbarkeit und Zuverlässigkeit
von Vorteil. Ferner ist das Verbindungsgestänge 71 einfach aufgebaut,
so dass es eine einfache Wartung seiner Elemente, wie z. B. der Drähte 86L und 86R und
der Verbindungsstangen 73L und 73R ermöglicht.
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Die
hydraulische Vierradantriebsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
ist auf ein Fahrzeug anwendbar, das Vorderräder und Hinterräder in ungleichem
Abstand von dem Drehzentrum des Fahrzeugs aufweist und eine Geschwindigkeitsvariation
der Antriebsräder
beim Wenden des Fahrzeugs erfordert. Ein Fahrzeug mit vier lenkbaren
bzw. steuerbaren Rädern
kann, wenn ein ungleicher Abstand von dem Drehzentrum besteht, die
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung anwenden.