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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 mit einer Antriebsvorrichtung zur Geschwindigkeitsänderung
und Lenkung, mit mit einem Paar Getrieben zum Antrieb eines Paars
linker und rechter Achsen, wobei eines der Paare zum Lenken eingesetzt
wird und das andere zur Geschwindigkeitsänderung bei Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
verwendet wird.
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Stand der Technik
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Das
US-Patent Nr. 4782650 beschreibt
beispielsweise ein Fahrzeug, das mit einem Paar hydrostatischer
Getriebe versehen ist, die nachstehend als HSTs (hydrostatic transmissions)
bezeichnet werden, und die in einer seitlichen Reihe angeordnet
sind und miteinander verbunden sind, wobei linke und rechte Achsen
jeweils von dem Paar der HSTs lateral nach außen vorstehen. Antriebsräder sind
jeweils an äußeren Enden
der Achsen befestigt. Die linken und rechten Achsen werden jeweils
durch eine Änderung der
Betätigung
der Neigungswinkel beweglicher Taumelscheiben des Paars HSTs angetrieben.
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Die
linken und rechten Achsen werden mit der gleichen Geschwindigkeit
durch das Paar HSTs im Fall einer Geradeaus-, Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
angetrieben. Sie werden im Fall des Lenkens mit unterschiedlichen
Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen angetrieben.
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Da
aber das oben genannte herkömmliche Fahrzeug
ein unterschiedliches HST zum Antrieb jeder Achse benutzt, kann
es nur dann geradeaus, vorwärts
oder rückwärts fahren,
wenn die Ausgangsdrehgeschwindigkeiten des Paars der HSTs gleich sind.
Somit muß jedes
der HSTs hinsichtlich seiner Ausgangsgeschwindigkeit für eine lange
Zeit angepasst bzw. eingestellt werden, während es in Betrieb ist. Außerdem ist
Genauigkeit erforderlich, um Teile des HSTs so zu erzeugen, dass
Leistungsunterschiede zwischen ihnen minimiert werden. Wenn beispielsweise
ein Unterschied im Volumen zwischen Hydraulikpumpen oder Motoren
des Paars HSTs besteht, unterscheidet sich das Fahrgefühl bei der Linkswende
von der der Rechtswende, womit das Fahrzeug schwer steuerbar wird.
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Außerdem ist
das oben beschriebene herkömmliche
Fahrzeug lateral breit, da das Paar der HSTs lateral zwischen den
linken und rechten Antriebsrädern
angeordnet ist.
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Ferner
ist ein Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug
wie z.B. ein Geschwindigkeitsänderungspedal
jeweils mit beiden Leistungsregelungselementen des Paars HSTs verbunden.
Ein Lenkbetätigungswerkzeug
wie z.B. ein Lenkrad ist ebenfalls mit beiden HSTs verbunden. Dies
ergibt komplizierte Verbindungen zwischen dem Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug und
den beiden Leistungsregelungselementen sowie zwischen dem Lenkbetätigungswerkzeug
und den beiden Leistungsregelungselementen. Somit werden die Kosten
zur Herstellung der Verbindungen und der für sie im Fahrzeug erforderliche
Raum größer. Diese Verbindungen
erfordern auch ein komplizierteres Steuersystem für ein Lenkrad
und ein Geschwindigkeitsänderungspedal.
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Andere
herkömmliche
Fahrzeuge vollziehen die Lenkung mittels gesteuerter Vorderräder. Diese Fahrzeuge
haben aber einen großen
Wendekreis, der ineffizient ist, wenn sie in stark besetzten Bereichen
bzw. Flächen
arbeiten. Wenn beispielsweise ein Rasen in der Nähe von Bäumen gemäht wird, sind gesteuerte Vorderräder ineffizient,
da es mehrere Durchgänge
erfordert, um die Fläche
in der Umgebung eines einzelnen Baums fertig zu bearbeiten.
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US-A-4882947 offenbart
ein Fahrzeug, auf dem der Oberbegriff von Anspruch 1 beruht. Dieses Fahrzeug
ist ein Gleisverlegefahrzeug mit einer ersten Antriebseinheit zum
Antreiben der Ketten des Fahrzeugs, bei dem die erste Antriebseinheit
ein die Antriebsachsen antreibendes mechanisches Getriebe aufweist.
Eine zweite Antriebseinheit ist zum Lenken des Fahrzeugs vorgesehen,
und die zweite Antriebseinheit umfasst ein hydrostatisches Getriebe, welches
Lenkausgangswellen antreibt. Erste und zweite Getriebezüge sind
vorgesehen, welche die Antriebsachse und die Lenkausgangswelle auf
einer Seite miteinander verblockt, so dass sie sich in der gleichen
Richtung drehen, während
die Antriebsachse und die Lenkausgangswelle der anderen Seite des
Fahrzeugs miteinander verriegelt werden, so dass sie sich in entgegengesetzten
Richtungen drehen.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kompaktes, in der
Herstellung kostengünstiges
Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht,
dass das Fahrzeug in einer geraden Linie betrieben wird, ohne eine
Einstellung zur Vergleichmäßigung der
Leistung der Antriebseinheit zu erfordern, und das einen kleinen
Wendekreis aufweist.
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Um
diese Aufgabe zu lösen,
stellt die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug bereit, wie es in
Anspruch 1 definiert ist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert
und werden nachstehend erläutert.
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In
einem solchen Aufbau ist ein Leistungsregelungselement des ersten
HST mit einem Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug
wie einem Fußpedal
verbunden, das zur Geschwindigkeitsänderung bei Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
einzusetzen ist. Die Antriebsräder
sind an den ersten Differentialausgangswellen angebracht. Das Leistungsregelungselement
des zweiten HST ist mit einem Lenkbetätigungswerkzeug wie einem Lenkrad verbunden,
das zum Lenken benutzt wird.
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Demgemäß kann sich
das Fahrzeug mit einem kleinen Radius drehen bzw. wenden. Ferner können die
ersten Differentialausgangswellen, die lateral von der einzelnen ersten
Antriebseinheit vorstehen, als linke und rechte Antriebsachsen verwendet werden,
so dass die linken und rechten Achsen nicht eingestellt werden müssen, um
ihre Geschwindigkeit zu vergleichmäßigen, wodurch die Arbeit vereinfacht wird,
wenn das Fahrzeug im Vorwärts-
oder Rückwärtsgang
betrieben wird. Außerdem
ist bei einem Fahrzeug mit mehreren Rädern nur der Differentialantrieb
des Paars Antriebsräder,
die an den ersten Differentialausgangswellen angebracht sind, zum Lenken
erforderlich, wodurch es möglich
ist, dass ein Fahrzeug mit mehreren Rädern über einen einfachen Radantrieb
verfügt.
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Die
Geschwindigkeit der Vorwärts-
und Rückwärtsfahrt
des Fahrzeugs kann stufenlos durch Betätigen des Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeugs
(des Fußpedals)
auf einfache Weise wegen der stufenlosen Leistungsregelung des ersten
HST geändert
werden. Das Fahrzeug kann auch bequem und einfach durch Betätigen des
Lenkbetätigungswerkzeugs
(des Lenkrads) wegen der stufenlosen Leistungsregelung des zweiten
HST gelenkt werden.
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Die
Verbindung bzw. das Verbindungsgestänge zwischen dem Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug
und dem Leistungsregelungselement des ersten HST sowie die Verbindung zwischen
dem Lenkbetätigungswerkzeug
und dem Leistungsregelungselement des zweiten HST sind einfach und
kompakt. Diese Verbindungsgestänge sind
kompakt unter einem Bedienungspult angeordnet.
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Die
ersten und zweiten Antriebseinheiten sind an einem Fahrzeugchassis
so angebracht, dass sie entweder vor- oder hintereinander positioniert sind,
wodurch es möglicht
wird, dass das mit der Antriebsvorrichtung versehene Fahrzeug lateral
schmal wird. Somit kann das Fahrzeug kompakt sein und einen kleinen
Wendekreis zusätzlich
zu den oben erwähnten
Getriebezügen
aufweisen.
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Hinsichtlich
des Getriebemechanismus zwischen einer Ausgangswelle der Antriebsmaschine und
den Eingangswellen der ersten und zweiten HSTs der ersten und zweiten
Antriebseinheiten ist die Ausgangswelle zwischen den Eingangswellen
der ersten und zweiten HSTs angeordnet. Riemenscheiben, die an der
Ausgangswelle der Antriebsmaschine befestigt sind, und die beiden
Eingangswellen der ersten und zweiten HSTs verbinden, sind mit einem einzelnen
Riemen verbunden. Demgemäß ist der
für den
Getriebemechanismus erforderliche Raum klein, wodurch ein kompakteres
Fahrzeug ermöglicht
wird und dessen Herstellungskosten verringert werden, und zwar Dank
der Verwendung eines einzelnen Riemens.
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Die
Antriebsmaschine ist ein Motor mit einer vertikalen axialen Kurbelwelle.
Die Ausgangswelle des Motors ist vertikal axial so angeordnet, dass
der Getriebemechanismus sich zwischen der Ausgangswelle des Motors
und den Eingangswellen der ersten und zweiten HSTs befindet.
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Da
bei einer bevorzugten Ausführungsform eine
HST-Einheit und
eine Differentialgetriebeeinheit, die voneinander getrennt sind,
wegen ihrer einfachen Strukturen mit geringen Kosten in großem Umfang
hergestellt werden, kann die durch ihren Zusammenbau aufgebaute
Antriebsvorrichtung kostengünstiger
gestaltet werden.
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Ferner
ist eine Mäheinheit
am Fahrzeug mit einer Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung versehen.
Das Fahrzeug kann mit kleinem Wendekreis neben oder unter Bäumen oder
Gebäuden
drehen, wodurch ein effizientes Rasenmähen ermöglicht wird.
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Diese
und weitere Aufgaben der Erfindung gehen aus der detaillierten Beschreibung
und den Beispielen, die folgen, hervor.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Es
zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines gesamten Rasenmähertraktors, der mit einer
Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung versehen ist,
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2 eine
Draufsicht auf ein Paar Antriebseinheiten, die in einer Längsreihe
angeordnet sind,
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3 eine
Seitenansicht von rechts eines Paar Antriebseinheiten, die in einer
Längsreihe
angeordnet sind,
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4 eine
Seitenansicht von links eines Paars Antriebseinheiten, die in einer
Längsreihe
angeordnet sind,
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5 eine
im Schnitt gehaltene Draufsicht auf ein Paar Antriebseinheiten,
die in einer Längsreiche
angeordnet sind,
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6 ein
Diagramm eines Kraftübertragungssystems
der Antriebsvorrichtung,
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7 eine
Seitenansicht eines weiteren gesamten Rasenmähertraktors, der mit der Antriebsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung versehen ist, wobei ein Sitz über der
Antriebsvorrichtung angebracht ist,
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8 eine
Seitenansicht eines weiteren gesamten Rasenmähertraktors, der mit der Antriebsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung versehen ist, wobei eine Mäheinheit
vor dem Fahrzeug vorgesehen ist, und
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9 ein
Diagramm eines Kraftübertragungssystems
einer weiteren Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung mit
Antriebseinheiten, wobei jede Antriebseinheit eine HSTs-Einheit
und eine Differentialgetriebeeinheit aufweist, die voneinander getrennt
sind.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im
folgenden wird der Gesamtaufbau eines Rasenmähertraktors 1 erläutert, wie
er am besten aus 1 ersichtlich ist, und der mit
einer Antriebsvorrichtung der vorliegenden Erfindung versehen ist.
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Eine
Vordersäule 13 ist
aufrecht an einem Vorderabschnitt eines Fahrzeugchassis bzw. Fahrgestells 12 vorgesehen.
Ein Lenkrad 14 als Lenkbetätigungswerkzeug steht nach
oben von der Vordersäule 13 vor.
Ein Geschwindigkeitsänderungspedal 15 und Bremspedale
(nicht gezeigt) sind seitlich der Vordersäule 13 angeordnet.
Ein Paar Vorderräder 16 sind jeweils
an beiden lateralen Seiten des vorderen unteren Abschnitts des Fahrgestells 12 angeordnet.
Die Vorderräder 16 sind
Kastorräder
mit im wesentlichen vertikalen Drehgelenken, so dass sie horizontal
reibungslos gedreht werden können,
um rasch in die Zielrichtung ausgerichtet werden zu können, wenn sich
das Fahrzeug durch Differentialantrieb der linken und rechten Antriebsräder dreht.
Somit kann das Lenkgefühl
des Fahrzeugs verbessert werden. Ein einzelnes Vorderrad 16 oder
mehr als zwei Vorderräder 16 können ebenfalls
verwendet werden.
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Ein
Sitz 17 ist in einem mittleren Abschnitt des Fahrgestells 12 angebracht.
Ein Eckabschnitt 12a ist an der Fußplatte einer Bedienungsperson
an einem oberen Ende des Fahrgestells 12 in Nähe einer
Vorderseite des Sitzes 17 ausgebildet. Eine Mähwerkeinheit 9 (ein
Mähwerk)
ist unter dem Eckabschnitt 12a angeordnet. Die Mähwerkeinheit 9 umfasst
ein Gehäuse 19,
in dem mindestens eine Drehklinge vorgesehen ist, die durch die
Kraft eines Motors 11 über
Riemenscheiben, einen Riemen und dgl. angetrieben wird. Die Mähwerkeinheit 9 ist
an vorderen und hinteren Abschnitten ihres Gehäuses 19 durch Gelenkverbindungen
abgehängt,
die vertikal beweglich sind.
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Der
Motor 11 ist an einem hinteren Abschnitt des Fahrgestells 12 angebracht
und mit einer Motorhaube bedeckt. Der Motor 11 hat eine
vertikale axiale Kurbelwelle, die mit einer vertikal nach unten
vorstehenden Ausgangswelle 11a versehen ist. Eine Ausgangsriemenscheibe 20 ist
an einem unteren Ende der Ausgangswelle 11a befestigt.
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Eine
Antriebsvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung ist an
dem unteren hinteren Abschnitt des Fahrgestells 12 angeordnet.
Wie in 2, 3 und 4 gezeigt
ist, besteht die Antriebsvorrichtung 2 aus einer ersten
Antriebseinheit 21 zur Geschwindigkeitsänderung bei Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt,
sowie einer zweiten Antriebseinheit 22 zum Lenken, welche
im wesentlichen ähnlich
aufgebaute hydrostatische Getriebe (HSTs) enthalten. Die zweite
Antriebseinheit 22 ist vorzugsweise hinter der ersten Antriebseinheit 21 angeordnet.
Sie sind in longitudinal entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet
und am Fahrgestell 12 befestigt. Die zweite Antriebseinheit 22 kann
alternativ vor der ersten Antriebseinheit 21 angeordnet
sein.
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Eine
erste Eingangswelle 25 steht von einem Gehäuse 23 der
ersten Antriebseinheit 21 vor, und eine zweite Eingangswelle 26 steht
von einem Gehäuse 24 der
zweiten Antriebseinheit 22 vor. Eine erste Eingangsriemenscheibe 27 und
ein Gebläse 39 sind
an der ersten Eingangswelle 25 befestigt, und eine zweite
Eingangsriemenscheibe 28 und ein weiteres Gebläse 39 sind
an der zweiten Eingangswelle 26 befestigt. Eine Ausgangsriemenscheibe 20 und eine
Spannrolle 29 sind in einem Raum zwischen den ersten und
zweiten Eingangsriemenscheiben 27 und 28 angeordnet.
Alle Riemenscheiben bzw. Rollen 20, 27 und 28 sind
mit einem einzigen Riemen 30 miteinander verbunden, so
dass die ersten und zweiten Eingangswellen 25 und 26 gleichzeitig
die Kraft des Motors 11 aufnehmen können. Die Spannrolle 29 wird
gegen den Riemen 30 gedrückt.
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Eine
weitere Riemenscheibe 31 ist an der ersten Eingangswelle 25 befestigt.
Ein Halterungsansatz 32 ist aufrecht an einem longitudinalen
Zwischenteil des Fahrgestells 12 vorgesehen. Eine Gegenwelle 33 durchsetzt
drehbar den Halterungsansatz 32. Für den Zweck des Antriebs der
Mähwerkeinheit 9 sind
Riemenscheiben 34 und 35 sowohl an oberen als
auch unteren Enden der Gegenwelle 33 befestigt, und ein
Riemen 36 ist zwischen die Riemenscheiben 31 und 34 eingefügt. Eine
Riemenspannkupplung kann zwischen den Riemenscheiben 35 und 38 angeordnet
sein, wodurch ein Ein- und Ausschalten
des Antriebs der Mähwerkeinheit 9 ermöglicht wird.
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Ein
Paar erster Differentialausgangswellen (Achsen) 40L und 40R stehen
jeweils von den beiden lateralen Seiten des Gehäuses 23 der ersten
Antriebseinheit 21 vor. Kettenräder 41L und 41R sind
jeweils an den ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R befestigt.
Hinterräder 43 sind
jeweils an den ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R so befestigt,
dass sie jeweils außerhalb
der Kettenräder 41L und 41R angeordnet
sind.
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Mit
Bezug auf das herkömmliche
Fahrzeug, das mit einem Paar Antriebseinheiten versehen ist, welche
in einer lateralen Reihe angeordnet sind, werden linke und rechte
Antriebsachsen unabhängig durch
das Paar Antriebseinheiten angetrieben, die voneinander getrennt
sind, wodurch ein Ausgleich der Leistung der Antriebseinheiten für eine gerade Vorwärts- und
Rückwärtsfahrt
des Fahrzeugs erforderlich ist. Das Fahrzeug der vorliegenden Erfindung ist
aber so aufgebaut, dass die linken und rechten Achsen, die durch
die ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R gebildet
sind, differential durch eine einzelne Differentialgetriebeeinheit
im Gehäuse 23 der
ersten Antriebseinheit 21 verbunden sind, wodurch keine
Anpassung erforderlich ist, um die Leistung der Achsen auszugleichen.
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Das
Fahrzeug 1 dreht sich im wesentlichen um jedes Hinterrad 43.
Wie in 7 gezeigt ist, kann der Sitz 17 auch
unmittelbar über
den ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R angeordnet sein.
Dies plaziert den Sitz 17 vertikal in-line mit den Hinterrädern 43,
wodurch die Krafteinwirkung auf eine Bedienungsperson verringert
wird, wenn das Fahrzeug 1 gedreht oder zum Umlaufen gebracht wird.
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8 zeigt
eine alternative Anordnung des Fahrzeugs 1, bei der die
Mähwerkeinheit 9 vor
dem Fahrzeugkörper
angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist der Motor 11 vor
dem Fahrerdeck angeordnet, wobei die Antriebsräder 43 sich vor dem
Fahrzeug 1 befinden und Kastorrollen 16 sich an
der Rückseite
des Fahrzeugs 1 befinden. Ein solcher Aufbau ermöglicht es
der Mähwerkeinheit 9,
das Gras zu mähen,
bevor irgendwelche Räder
das Gras niedergedrückt
haben. Ferner kann das Fahrzeug 1 an einer Stelle, an der
der Fahrzeugkörper
nicht eintreten kann, einfach mähen,
beispielsweise an einer Stelle unter Zweigen eines Baums, da die
nach vorne vorstehende Mähwerkeinheit 9 an
eine solche Stelle gelangen kann.
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Wiederum
gemäß 2, 3 und 4 stehen
ein Paar zweiter Differentialausgangswellen (linke Ausgangswellen) 44L und 44R jeweils
von beiden lateralen Seiten des Gehäuses 24 der zweiten Antriebseinheit 22 vor.
Kettenräder 45L und 45R sind jeweils
an den zweiten Differentialausgangswellen 44L und 44R befestigt.
Das Kettenrad 45L ist im Durchmesser kleiner als das Kettenrad 41L,
und das Kettenrad 45R ist im Durchmesser kleiner als das Kettenrad 41R.
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An
einer der lateralen Seiten (auf der linken Seite in dieser Ausführungsform)
der Gehäuse 23 und 24 ist
eine Kette 46 zwischen die Kettenräder 41L und 45L eingefügt, wodurch
ein erster Getriebezug gebildet wird. Auf der anderen Seite (der
rechten Seite bei dieser Ausführungsform)
ist ein Kettenrad 47 hinter dem Kettenrad 45R angeordnet,
und ist auf einer Welle 48 drehbar gelagert, welche lateral
vom Fahrgestell 12 vorsteht, wobei eine Kette 49 zwischen
die Kettenräder 41R und 47 eingefügt ist,
wodurch ein zweiter Getriebezug gebildet wird.
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Das
Kettenrad 45R greift an seinem unteren Ende in die Kette 49 ein.
Demgemäß werden
die Kettenräder 41L und 45L der
ersten und zweiten Differentialwellen 40L und 44L des
ersten Getriebezugs in der gleichen Richtung gedreht, und die Kettenräder 41R und 45R der
ersten und zweiten Differentialwellen 40R und 44R des
zweiten Getriebezugs werden in entgegengesetzten Richtungen gedreht.
Somit werden, wenn die zweiten Differentialausgangswellen 44L und 44R sich
in der gleichen Drehrichtung drehen, wenn die beiden ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R in
der Neutralposition sind, die Kettenräder 45L und 45R in
der gleichen Drehrichtung gedreht, so dass die ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R in
entgegengesetzten Drehrichtungen gedreht werden. Anstelle der Kettenräder und
Ketten können
auch Zahnräder
und Wellen, Riemen und Riemenscheiben oder dgl. für den Zweck
der Bildung der ersten und zweiten Getriebezüge eingesetzt werden.
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Als
nächstes
wird eine Erläuterung
zu den inneren Aufbauten der ersten und zweiten Antriebseinheiten 21 und 22 gemäß 5 und 6 gegeben.
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Gehäuse 23 und 24 der
ersten und zweiten Antriebseinheiten 21 und 22 sind
auf ähnliche
Weise aufgebaut. Jedes der Gehäuse 23 und 24 enthält ein HST,
eine Differentialgetriebeeinheit, einen Getriebezug zwischen dem
HST und der Differentialgetriebeeinheit sowie ein Paar Differentialausgangswellen, die
alle gemeinsame Komponenten aufweisen und ähnlich aufgebaut sind.
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Zunächst wird
eine erste Antriebseinheit 21 beschrieben. Ein Gehäuse 23,
welches aus vertikal unterteilten Hälften besteht, die trennbar
miteinander verbunden sind, enthält
ein erstes HST, erste Differentialausgangswellen 40L und 40R sowie
einen Getriebezug, der das erste HST antriebsmäßig mit den Differentialausgangswellen 40L und 40R verbindet. Das
erste HST umfasst einen L-förmigen
Mittelabschnitt 51 mit einer horizontalen Pumpen-montagefläche und
einer vertikalen Motor-montagefläche,
wobei eine Hydraulikpumpe 52 auf der horizontalen Pumpen-montagefläche und
ein Hydraulikmotor 53 auf der vertikalen Motor-montagefläche angebracht sind.
Der Hydraulikmotor 53 ist vor der Hydraulikpumpe 52 angeordnet.
Die Hydraulikpumpe 52 und der Hydraulikmotor 53 stehen
in Fluidverbindung miteinander über
einen geschlossenen Fluidkreislauf, der in dem mittleren Abschnitt 51 ausgebildet
ist.
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Das
Gehäuse 23 ist
so aufgebaut, dass vertikal unterteilte Hälften an ihren flachen umgebenden Verbindungsflächen miteinander
entlang einer horizontalen Verbindungsebene verbunden sind. Lagerabschnitte
für eine
Motorwelle 54 und eine Gegenwelle 55 sind mit
ihren Achsen auf der horizontalen Verbindungsebene gelagert angeordnet
vorgesehen. Lagerabschnitte zum drehbaren Lagern der ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R sind
exzentrisch über
der horizontalen Verbindungsebene angeordnet. Die ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R sind über eine
Differentialgetriebeeinheit 56 differential miteinander verbunden
und stehen jeweils an ihren äußersten
Endabschnitten lateral von den linken und rechten äußeren Enden
des Gehäuses 23 nach
außen
vor.
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Die
Hydraulikpumpe 52 ist an der horizontalen Pumpenmontagefläche des
mittleren Abschnitts 51 angebracht. In diesem Zusammenhang
ist eine Eingangswelle 25 als Pumpenwelle vertikal entlang der
Achse der Hydraulikpumpe 52 angeordnet. Ein Zylinderblock
ist an der Eingangswelle 25 verankert und ist drehbar und
verschiebbar an der horizontalen Pumpenmontagefläche angebracht. Mehrere Kolben sind
hin und her beweglich in dem Zylinderblock durch Vorbelastungsfedern
eingesetzt. Die Köpfe
der Kolben liegen an einer beweglichen Taumelscheibe 57 an.
Somit kann durch einen Betrieb mit Schrägstellung der beweglichen Taumelscheibe 57 als
Leistungsregelungselement die Menge und Richtung von von der Hydraulikpumpe 52 ausgetragenen Öl verändert werden.
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Für den Zweck
des Schräglaufbetriebs
der beweglichen Taumelscheibe 57 ist eine Steuerwelle 59 an
einer Seitenwand des Gehäuses 23 parallel
zu der ersten Differentialausgangswelle 40 gelenkig angebracht.
Eine Neutralfeder 61 zum Vorbelasten der beweglichen Taumelscheibe 57 zu
deren Neutralposition ist um einen Abschnitt der Steuerwelle 59 im Gehäuse 23 so
eingesetzt, dass er eine Anpassung bzw. Einstellung von deren Neutralposition
ermöglicht.
Ein Steuerarm 60 ist an einem Abschnitt der Steuerwelle 59 außerhalb
des Gehäuses 23 befestigt und
ist mit einem Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug,
wie z.B. einem Hebel oder einem Pedal, über eine Verbindung 62 und
dgl. verbunden.
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Bei
dieser Ausführungsform
ist das Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug
ein Geschwindigkeitsänderungspedal 15.
Das Geschwindigkeitsänderungspedal 15 ist
an seinem longitudinalen Mittelabschnitt so angelenkt, dass das Fahrzeug 1 durch
Niedertreten des Vorderhälftenabschnitt
des Geschwindigkeitsänderungspedals 15 vorwärtsläuft und
durch Niedertreten des hinteren halben Abschnitts hiervon rückwärts fährt. Die
Geschwindigkeit der Vorwärts-
und Rückwärtsfahrt des Fahrzeugs
kann stufenlos in Proportion zum Grad der Drehung des Geschwindigkeitsänderungspedals 15 durch
Niedertreten desselben gesteuert werden. Das Geschwindigkeitsänderungspedal 15 ist
wie eine Wippe aufgebaut dargestellt, es kann alternativ aber auch
in zwei Pedale unterteilt sein. Andere Aufbauten können es
als Geschwindigkeitsänderungswerkzeug
ersetzen.
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Das
Verbindungsglied 62 ist kompakt im wesentlichen longitudinal
unter den Deckabschnitt 12a angeordnet. Eine herkömmliche
Antriebsvorrichtung umfasste auch ein Paar Antriebseinheiten, wobei jede
sowohl zur Geschwindigkeitsänderung
als auch zum Lenken benutzt wurde, das Geschwindigkeitsänderungs-Betätigungswerkzeug
wie z.B. ein Pedal erfordert komplizierte Verbindungen um Regelungselemente
der beiden HST-Einheiten durch ein kompliziertes Verbindungsglied
zu verbinden, beispielsweise ein Paar Verbindungselemente. Das Geschwindigkeitsänderungspedal 15 der
Antriebsvorrichtung 2 der vorliegenden Erfindung ist hingegen
nur mit einem einzelnen Steuerarm 60 durch ein einzelnes Verbindungsglied 62 verbunden,
da nur die bewegliche Taumelscheibe 57 der ersten Antriebseinheit 21 als
Leistungsregelungsmittel zur Geschwindigkeitsänderung verwendet wird. Somit
kann das Fahrzeug 1 kompakter und mit geringeren Kosten
gebaut werden.
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Bei
einem solchen Aufbau wird der Steuerarm 609 entlang der
Longitudinalrichtung des Fahrzeugs durch Drehbetätigung des Geschwindigkeitsänderungspedals 15 und
der beweglichen Taumelscheibe 57 gedreht, und wird durch
Drehung der Steuerwelle 59 schräggestellt, so dass der Betrag und
die Richtung von aus der Hydraulikpumpe 52 ausgetragenem
Betriebsöl
stimmt.
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Das
Drucköl
von der Hydraulikpumpe 52 wird in den Hydraulikmotor 53 durch Öldurchgänge, die
im mittleren Abschnitt 51 gebohrt sind, in den Hydraulikmotor 53 eingebracht.
Der Hydraulikmotor 53 umfasst einen Zylinderblock 63,
der drehbar und gleitfähig
an der vertikalen Motor-montagefläche des mittleren Abschnitts 51 angebracht
ist. Mehrere Zylinderlöcher
sind in den Zylinderblock 63 gebohrt, und mehrere Kolben 64 sind
hin- und herbeweglich in die Zylinderlöcher über jeweilige Vorbelastungsfedern
eingesetzt. Die Kolben 64 stoßen mit ihrem Kopf gegen eine
feststehende Taumelscheibe 65 an. Die Motorwelle 54 ist
horizontal entlang der Drehachsen des Zylinderblocks 63 angeordnet
und ist nicht relativ drehbar am Zylinderblock 63 verankert.
Der Hydraulikmotor 53 ist auf diese Weise aufgebaut.
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Auf
der Motorwelle 54 ist eine Bremseinheit 66 vorgesehen.
Ein Zahnrad 67 ist an einem Endabschnitt der Motorwelle 54 befestigt.
Das Zahnrad 67 steht in Eingriff mit einem Zahnrad 68 großen Durchmessers,
das an der Gegenwelle 55 befestigt ist. Ein Zahnrad 69 kleinen
Durchmessers, das ebenfalls an der Gegenwelle 55 befestigt
ist, steht in Eingriff mit einem Ringrad 70 der Differentialgetriebeeinheit 56.
Die Differentialgetriebeeinheit 56 wird in einem Zustand
angetrieben, dass das Ringrad 70 mit verringerter Geschwindigkeit
durch die von der Motorwelle 54 übertragene Kraft gedreht wird,
wodurch die linken und rechten ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R angetrieben
werden.
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Die
zweite Antriebseinheit 22, die in einer longitudinal entgegengesetzten
Richtung zur ersten Antriebseinheit 21 angeordnet ist,
umfasst auf ähnliche
Weise ein Gehäuse 24 und
ein zweites HST mit einer Hydraulikpumpe 71 und einem im
Gehäuse 24 enthaltenen
Motor 72. Eine Steuerwelle 73 zum Drehen einer
beweglichen Taumelscheibe 76 der Hydraulikpumpe 71 steht
links vom Gehäuse 24 vor.
Ein Steuerarm 74 ist an einem Abschnitt der Steuerwelle 73 außerhalb
des Gehäuses 24 befestigt
und ist mit dem Lenkrad 14 über ein Verbindungsglied 75 und dgl.
verbunden. Das Verbindungsglied 75 ist kompakt im wesentlichen
longitudinal unter dem Deckabschnitt 12a angeordnet. Wie
in 6 gezeigt ist, ist ein Ritzel 77 an einem
Basisabschnitt eines Schafts des Lenkrads 14 befestigt
und steht in Eingriff mit einem fächerförmigen Zahnrad 78.
Das Zahnrad 78 ist mit dem Verbindungsglied 75 verbunden.
Somit greift durch Drehbetätigung
des Lenkrads 14 das Zahnrad 78 in das Ritzel 77 ein
und wird mit verringerter Geschwindigkeit gedreht, so dass die bewegliche
Taumelscheibe 76 über
das Verbindungsglied 75 gedreht wird. Das Lenkrad 14 ist
von einer Geradefahrposition aus in zwei entgegengesetzten Richtungen
bis zu den von einem Zahnrad 78 bestimmten Grenzen drehbar.
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Ähnlich dem
oben beschriebenen vereinfachten Aufbau für das zwischen das Geschwindigkeitsänderungspedal 15 und
den Steuerarm 60 eingefügte
Verbindungsglied 62 ist das Lenkrad 14 als Lenkbetätigungswerkzeug
einfach mit nur einem einzelnen Steuerarm 74 über ein
einzelnes Verbindungsglied 75 verbunden, da nur die bewegliche
Taumelscheibe 76 der zweiten Antriebseinheit 22 als Leistungsregelungselement
zum Lenken benutzt wird. Im Gegensatz zu den komplexen Verbindungsgestängen, die
für eine
Lenkung und Geschwindigkeitsänderung
in einem herkömmlichen
System erforderlich waren, wobei jedes mit zwei lateral angeordneten
HSTs verbunden ist, welche unabhängig linke
und rechte Achsen antreiben, sind die Verbindungsgestänge zum
Lenken und zum Ändern
der Geschwindigkeit gemäß der vorliegenden
Erfindung vereinfacht, kompakt und kostengünstiger, wodurch dazu beigetragen
wird, ein kompaktes Fahrzeug mit geringen Kosten bereitzustellen.
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Als
nächstes
wird eine Erläuterung
zu dem Steuervorgang eines mit der Antriebsvorrichtung 2 der
vorliegenden Erfindung versehenen Fahrzeugs mit einem Aufbau nach
obiger Beschreibung gegeben. Wenn der Motor 11 angetrieben
wird, werden die Eingangswellen 25 und 26 immer
angetrieben. Für
den Zweck der gerade Vorwärts-
oder Rückwärtsfahrt
wird das Lenkrad 14 in den Zustand der geraden Bewegung
versetzt, so dass die zweite Antriebseinheit 22 neutral
ist. In diesem Zustand wird die bewegliche Taumelscheibe 57 der
ersten Antriebseinheit 21 durch ein Treten des Geschwindigkeitsänderungspedals 15 nach
vorne oder nach hinten gedreht. Somit werden die ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R mit
gleichmäßiger Geschwindigkeit
angetrieben, so dass sich das Fahrzeug vorwärts und rückwärts bewegen kann.
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Wenn
das Lenkrad 14 für
eine Rechtswende in einem Zustand gedreht wird, bei dem sich das Fahrzeug
vorwärts
oder rückwärts bewegt,
wird die bewegliche Taumelscheibe 76 der zweiten Antriebseinheit 22 so
gedreht, dass der Hydraulikmotor 72 angetrieben wird, wodurch
die zweiten Differentialausgangswellen 44L und 44R angetrieben
werden, so dass eine Beschleunigungskraft auf die linke erste Differentialausgangswelle 40L übertragen
wird, und die zweite Differentialausgangswelle 44R wird
in entgegengesetzter Richtung zu der ersten Differentialausgangswelle 40R über Kettenräder 45R, 47 und 41R gedreht,
wodurch eine Verzögerungskraft
auf die erste Differentialausgangswelle 40R übertragen wird,
so dass das Fahrzeug 1 nach rechts wendet. Falls das Lenkrad 14 so
gedreht wird, dass der Hydraulikmotor 72 in umgekehrter
Richtung gedreht wird, überträgt die linke
Differentialausgangswelle 44L eine Verzögerungskraft auf die linke
Differentialausgangswelle 40L, und die rechte Differentialausgangswelle 44R überträgt eine
Beschleunigungskraft auf die rechte Differentialausgangswelle 40R,
wodurch das Fahrzeug 1 nach links abbiegt.
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Wenn
das Geschwindigkeitsänderungspedal 15 nicht
niedergetreten wird, ist eine Hydraulikpumpe 51 der ersten
Antriebseinheit 21 neutral. Wenn dann das Lenkrad 14 gedreht
wird, wird die bewegliche Taumelscheibe 76 der zweiten
Antriebseinheit 22 so gedreht, dass sie den Hydraulikmotor 72 antreibt. Wenn
die zweiten Differentialausgangswellen 44L und 44R in
einer normalen Richtung gedreht werden, wird die linke erste Differentialausgangswelle 40L in einer
Vorwärtsbewegungsrichtung
gedreht, und die rechte erste Differentialausgangswelle 40R wird
in einer umgekehrten Richtung gedreht, so dass das Fahrzeug 1 nach
rechts schwenkt. Falls das Lenkrad 14 so gedreht wird,
dass es die zweiten Differentialausgangswellen 44L und 44R in
umgekehrter Richtung dreht, biegt das Fahrzeug 1 nach links
ab.
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Die
Antriebsvorrichtung 2 verwendet ein Paar gewöhnlich strukturierter
Antriebseinheiten 21 und 22, von denen jede ein
HST, eine Differentialgetriebeeinheit, einen Getriebezug zwischen
dem HST und der Differentialgetriebeeinheit sowie ein Paar Differentialausgangswellen,
und zwar eine zur Geschwindigkeitsänderung bei der Vorwärtsbewegung und
Rückwärtsbewegung
und die andere zum Lenken aufweist, so dass eine gemeinsame Antriebseinheit
des allgemein üblichen
Aufbaus für
die zwei unterschiedlichen Zwecke verwendet werden können, wodurch
die Kosten verringert werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung gemäß 9 umfasst
die Antriebsvorrichtung 2' ein
Paar Antriebssysteme, und zwar ein erstes Antriebssystem 21' zur Geschwindigkeitsänderung
bei der Vorwärts-
und Rückwärtsfahrt, und
ein zweites Antriebssystem 22' zum Lenken. Das Antriebssystem 21' ist so aufgebaut,
dass eine erste HST-Einheit 80 und eine erste Differentialgetriebeeinheit 81,
die von der ersten HST-Einheit 80 getrennt ist (d.h. nicht
in einem Gehäuse
der ersten HST-Einheit enthalten ist), antriebsmäßig miteinander durch einen
Antriebszug wie z.B. einen Getriebezug, eine Kette und Kettenräder, Riemen
und Riemenscheiben oder dgl. verbunden sind. Das zweite Antriebssystem 22', welche eine
zweite HST-Einheit 82 und eine zweite Differentialgetriebeeinheit 83 umfasst,
ist ähnlich
aufgebaut, so dass die zweite Differentialgetriebeeinheit 83 von
der zweiten HST-Einheit 82 getrennt ist.
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Jede
der ersten und zweiten HST-Einheiten 80 und 82 umfasst
ein Gehäuse
und eine Hydraulikpumpe P sowie einen Hydraulikmotor M, die beide
in Fluidverbindung miteinander stehen, in dem Gehäuse enthalten
sind und so angeordnet sind, dass eine Eingangswelle Pa als Pumpenwelle
der Hydraulikpumpe P vertikal axial ausgerichtet ist, und eine Ausgangswelle
Ma als Motorwelle des Hydraulikmotors M horizontal, lateral und
axial ausgerichtet ist. Jede der ersten und zweiten Differentialgetriebeeinheiten 81 und 83 ist
so angeordnet, dass ihr jeweiliges Eingangselement (nicht gezeigt)
wie z.B. ein Zahnrad, ein Kettenrad, eine Riemenscheibe oder dgl., horizontal,
lateral und axial angeordnet ist. Somit ist jeder der Antriebszüge wie z.B.
ein Getriebezug, eine Kette, ein Riemen oder dgl. longitudinal,
vertikal oder longitudinal schräg
zwischen dem Ausgangselement Ma und dem Eingangselement eingefügt.
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Jede
der Differentialgetriebeeinheiten 81 und 83 ist
mit linken und rechten Differentialausgangswellen versehen. Die
linken und rechten ersten Differentialausgangswellen 40L und 40R stehen
als Achsen lateral von den beiden lateralen Seiten der ersten Differentialgetriebeeinheit 81 vor.
Linke und rechte zweite Differentialausgangswellen 44L und 44R als
Antriebswellen zum Lenken stehen lateral von den beiden lateralen
Seiten der zweiten Differentialgetriebeeinheit 83 vor.
Die Antriebszüge
zwischen den linken ersten und linken zweiten Differentialausgangswellen 40L und 44L sowie
zwischen den rechten ersten und rechten zweiten Differentialausgangswellen 44L und 44R sind
auf ähnliche
Weise aufgebaut wie diejenigen der oben erwähnten Antriebsvorrichtung 2.
Im Hinblick darauf umfasst der linke Getriebezug zwischen den linken
Differentialausgangswellen 40L und 44L eine Kette 46 und
Kettenräder 41L und 45L,
und der rechte Getriebezug zwischen den rechten Differentialausgangswellen 40R und 44R umfasst
Ketten 49 und Kettenräder 41R, 45R und 47,
so dass die linken und rechten Antriebszüge so aufgebaut sind, dass
sie in entgegengesetzten Richtungen zueinander gedreht werden können. Jeder
der Antriebszüge
kann durch einen Getriebezug, einen Riemen und Riemenscheiben oder
dgl. ersetzt werden.
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Bei
einer solchen alternativen Ausführungsform
ist eine HST-Einheit und eine Differentialgetriebeeinheit unabhängig voneinander
vorhanden, und sie werden verbreitet hergestellt. Jede HST-Einheit und
Differentialgetriebeeinheit kann mit geringen Kosten wegen ihres
einfachen Aufbaus erhalten werden. Somit kann die Antriebsvorrichtung 2' mit geringen
Kosten durch Montage allgemein erhältlicher HST-Einheiten und
Differentialgetriebeeinheiten gebaut werden.
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Die
vorher beschriebenen Strukturen der Antriebsvorrichtung 2 wie
z.B. die Verbindung, welche die beweglichen Taumelscheiben der ersten
und zweiten HST-Einheiten 80 und 82 jeweils
mit dem Geschwindigkeitsänderungspedal 15 und
dem Lenkrad 14 verbinden, der Übertragungsmechanismus von
der Ausgangsriemenscheibe 20 des Motors 11 zur
Eingangsriemenscheibe 25 und 26 der ersten und
zweiten HSTs über
einen einzelnen Riemen 30, die Befestigung einer Mähwerkeinheit 19 sowie
andere Aufbauten können
auf ähnliche
Weise auf die Antriebsvorrichtung 2' eingesetzt werden.