DE9102664U1 - Antrieb für Arbeitsgeräte, insbesondere für land- und bauwirtschaftlich zu nutzende Fahrzeuge - Google Patents

Antrieb für Arbeitsgeräte, insbesondere für land- und bauwirtschaftlich zu nutzende Fahrzeuge

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Description

DR.-ING. DIPL-PHYS. H. STURIES PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. P. EICHLER
Fritz Sauerwald, Fabrik für Getriebebau, Schwelmer Str. 185,
5600 Wuppertal 22
Antrieb für Arbeitsgeräte, insbesondere für land- und bauwirtschaftlich zu nutzende Fahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für in sehr unterschiedlichen Drehzahl- und Drehmomentbereichen 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 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 Fahrgeschwindigkeiten betrieben werden, ohne daß dazu besonders leistungsstarke und hoch übersetzt arbeitende Antriebsmotoren verwendet werden müßten. Vielmehr können stattdessen zwei Motoren von vergleichsweise geringer Leistungsfähigkeit benutzt werden, von denen der über das stark übersetzte Getriebe arbeitende Motor die Hauptantriebsarbeit im niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich aber mit hohen Abtriebsdrehmomenten und großen Zugkräften aufzubringen hat, dagegen jedoch im hohen Abtriebsdrehzahlbereich 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 aufzubringen, der wegen seiner ihm nachgeschalteten sehr viel kleineren Getriebeübersetzung dazu lediglich mit angemessener höherer Drehzahl gefahren zu werden braucht. Bei dem bekannten gattungsgemäßen Antrieb ist die zwischen dem ersten, getriebemäßig stark übersetzt arbeitenden Motor und der Abtriebswelle vorhandene Kupplung als lösbare Lamellen-Schaltkupplung ausgebildet, die den abzukuppelnden Motor lediglich in seiner Neutralstellung von der Abtriebswelle ab- bzw. an letztere anzukuppeln erlaubt und dabei zugleich mit einer Festhaltekupplung zusammenwirkt, die den abgeschalteten Motor entweder zu bremsen oder aber freizugeben ermöglicht. Eine solche kombinierte Schalt- und Festhaltekupplung erfordert aber einen erheblichen Schaltmittel- 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 gemeinsame, vom Fahrzeugmotor angetriebene Pumpe mit dem druck- und mengenmäßig zu steuernden Hydraulikmedium beaufschlagt werden können.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der wie dieser mit zwei vergleichsweise einfachen Antriebsmotoren versehen 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 Schaltmittel- und Steuerungsaufwand auskommt. Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Antrieb der eingangs erwähnten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kupplung als Überholkupplung ausgebildet ist, die im drehzahlhöheren Bereich des getriebemäßig 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 Antrieb abgekuppelt werden, ohne daß dazu erst dessen Neutralstellung herbeigeführt werden und dieser Motor in jedem Falle auch gebremst werden müßte. Letzteres kann zwar gewünschtenfalls zusätzlich auch bewirkt werden, ist aber grundsätzlich nicht notwendig, da dieser stark übersetzt arbeitende erste Motor bei leistungsgemäßer Abkopplung auch im Schnellgang des Geräte- bzw. Fahrzeugantriebs hinreichend geschont wird.
Wie sich gezeigt hat, ist es insbesondere für den Antrieb von Ackerschleppern von Vorteil, wenn der überholende Getriebeteil der Überholkupplung auf einer mit dem schwächer übersetzt antreibenden zweiten Motor verbundenen Zwischenwelle sitzt, die ihrerseits über ein weiteres Übersetzungsgetriebe mit der Abtriebswelle 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 Übersetzungsgetriebe 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 Motor unmittelbar antreibbaren Zwischenwelle sitzt und sein über die Planetenräder seines unverdrehbar angeordneten Planetenradträgers antreibbarer, innenverzahnter Außenring an der Ab-
triebswelle bzw. einer damit unmittelbar verbundenen Abtriebstrommel 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 unterschiedlich 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 hydraulischen Motoren antreibt. Letztere sind zweckmäßig von gleicher Leistungsfähigkeit. Bevorzugt werden dafür mit einem Axial-Kegelkolben-Triebwerk in Schrägachsenbauart versehene Motoren verwendet.
In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei zeigt
Fig.l 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 Geschwindigkeits- und Drehmomentübertragung
Der in Fig.l und 2 dargestellte, insbesondere für den Einbau in Ackerschlepper bestimmte Antrieb besitzt zwei regelbare hydraulische Motoren Mi, M2, die auf eine gemeinsame Abtriebswelle in Gestalt der damit unmittelbar verbundenen Abtriebstrommel 1 arbeiten. Es sind zwischen den Motoren und der Abtriebstrommel 1 zwei als Planetengetriebe ausgebildete Übersetzungsgetriebe 2,3 vorhanden, von denen das erste Übersetzungsgetriebe 2 zwischen dem Motor Mi 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 Überholkupplung 5 vorgesehen. Sie kann von der in Fig.3 dargestellten Beschaffenheit, also als Klemmstück-Freilauf ausgebildet sein. Statt der Klemmstücke 5''' können die Überhol-
kupplungsglieder auch anders beschaffen, z.B. als Klemmrollen ausgebildet sein.
Der erste Motor Mi treibt über seine Welle 6 das auf ihr sitzende Sonnenrad 7 an. Da das Außenzahnrad 8 dieses Planetengetriebes 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 &Mgr;&khgr; 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 Zwischenwelle 4 ist unmittelbar mit dem überholenden Teil 5 ' ' der Kupplung 5 verbunden.
Bei den beiden Motoren Mi, M2 handelt es sich um hydraulische Motoren, die wie strichpunktiert angedeutet über mindestens eine von der Verbrennungskraftmaschine 13 über deren Welle 14 antreibbare Pumpe 15 und ein ihr nachgeschaltetes Steuerventil 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 0,74m habe und im Langsamlauf mit vat, = 5 km/h und im Schnellgang mit vab = 30 km/h betrieben werden soll, also mit Drehzahlen nab von 36 min"1 bzw. 215 min"1. Ist für das Übersetzungsgetriebe 2 das Übersetzungsverhältnis &iacgr;&khgr; und für das Übersetzungsgetriebe 3 das Übersetzungsverhältnis 12, so ergibt sich daraus für das gesamte Übersetzungsverhältnis iGetr des Motors M1
iGetrl = il X 12
und für die Übersetzung des Motors M2
igetr2 = 12
und mit den Drehzahlen ni des Motors Mi und n2 des Motors M2
ni n2 die Antriebsdrehzahl nab = =
Daraus folgt, daß der Motor Mi bei den vorerwähnten Abtriebsverhältnissen im Langsamgang mit einer Drehzahl ni 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 Übersetzungsverhältnis von ii = 9.0 und von ±2 = 5,1875 beträgt. Sind die Antriebsmomente der Motoren Mi und M2 Ti bzw. T2 und die Wirkungsgrade der beiden Übersetzungsgetriebe &eegr;&igr; bzw. &eegr;2, so ergibt sich für den Langsamgang bei 5 km/h an der Abtriebstrommel 1 ein Drehmoment 1abr das sich aus der Summe Ti &khgr; icetrl x &EEacgr;&idiagr; &khgr; &Aacgr;2 + T2 x igetr2 x T|2 errechnet, während im Schnellgang das allein vom Motor 2 gelieferte Abtriebsdrehmoment T2 &khgr; igetr2 x &Aacgr;2beträgt . Mit Motordrehmomenten Tmi = Tm2 = 2 92 Nm und den oben erwähnten Zahlenannahmen würde das an der Abtriebstrommel 1 anfallende Abtriebsdrehmoment im Langsamgang (5 km/h) 14.719 Nm und im Schnellgang (30 km/h) 14 92 Nm betragen (vgl. auch Fig.4) .
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Verwendung hydraulischer Motoren als Antriebsmotoren Mi und M2 beschränkt. Dafür können grundsätzlich auch Elektromotoren verwendet werden, die drehzahlmäßig entsprechend zu regeln bzw. zu steuern sind. Auch ist die Anwendung der vorliegenden Erfindung nicht auf land- und bauwirtschaftlich zu nutzende Fahrzeuge beschränkt . Beispielsweise können mit Hilfe dieses Zweimotorantriebs mit Überholkupplung vorteilhaft auch Seilwinden betrieben werden, die unter Last verhältnismäßig langsam aber mit großer Zugkraft, dagegen zum bloßen Ab- oder Aufwickeln des
Seils im Schnellgang mit vergleichsweise geringem Äbtriebsmoment angetrieben werden können.

Claims (5)

DR.-ING. DIPL-PHYS'; H. STURIES PATENTANWÄLTE DIPL-ING. P. EICHLER Ansprüche:
1. Antrieb für in sehr unterschiedlichen Drehzahl- und Drehmomentbereichen 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 (Mi,M2), von denen der über das stärker übersetzte Getriebe (2) antreibende erste Motor (Mi) über eine Kupplung (5) mit der Abtriebswelle (1) zu kuppeln bzw. von ihr abzukuppeln ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung als Überholkupplung (5) ausgebildet ist, die im drehzahlhöheren Bereich des getriebemäßig schwächer übersetzten zweiten Motors (M2) den ersten Motor (Mi) selbsttätig von der Abtriebswelle (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 ihrerseits 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 Motor (Mi) 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 Planetengetriebe (2) das Sonnenrad (7) auf der Welle (6) des ersten Motors (Mi) sitzt und sein Planetenradträger (9') mit dem zu überholenden Getriebeteil (5') der Überholkupp-
lung (5) verbunden ist, während vom zweiten Planetengetriebe (3) das Sonnenrad (10) auf der vom zweiten Motor (M2) unmittelbar antreibbaren Zwischenwelle (4) sitzt und sein über die Planetenräder (11) seines unverdrehbar angeordneten Planetenradtragers (H') antreibbarer, innenverzahnter Außenring (12) an der Abtriebswelle bzw. einer damit 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 (Mi,M2) ausgebildet sind, die über mindestens eine von einer Verbrennungskraftmaschine (13) antreibbare Pumpe (15) und ein ihr nachgeschaltetes Steuerventil (16) hydraulisch unterschiedlich zu beaufschlagen sind.
5. Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden hydraulischen Motoren (Mi,M2) von gleicher Leistungsfähigkeit sind.
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