EP0391236A2 - Antrieb für Erdbaumaschinen, vorzugsweise Radlader - Google Patents
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- E02F3/3411—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with bucket-arms, i.e. a pair of arms, e.g. manufacturing processes, form, geometry, material of bucket-arms directly pivoted on the frames of tractors or self-propelled machines and comprising an additional linkage mechanism of the Z-type
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- E02F9/202—Mechanical transmission, e.g. clutches, gears
Definitions
- the invention relates to a drive for earth-moving machines, preferably wheel loaders, with two drive axles, the differential gears of which are connected to one another by a cardan shaft, and with an internal combustion engine driving a hydraulic pump, which drives the cardan shaft via a controllable hydrostatic motor, preferably a swashplate motor.
- Conventional drives for two-axis earth-moving machines consist of a diesel engine, which is connected via a hydrodynamic torque converter to the input shaft of a manual transmission, the output shaft of which is in drive connection with the cardan shaft via a spur gear.
- Drives of this type not only have an unfavorable traction diagram, but also the rigid coupling of the internal combustion engine, which usually consists of a diesel engine, via the hydrodynamic converter, the manual transmission and the spur gear to the cardan shaft is complex and unsuitable.
- the object of the invention is to provide a drive of the type specified, which is even simpler in its construction and adapted to the respective requirements in a favorable manner and which allows good accessibility for maintenance purposes.
- this object is achieved in that the hydrostatic motor drives the cardan shaft in the area between the differential gear of the rear wheel axle and the cardan joint.
- no additional manual transmission is provided, so that the pulling force and the speed are controlled directly via the controllable hydrostatic motor. Since a manual transmission is dispensed with in this embodiment, it is suitable for earth-moving machines and wheel loaders at low speeds of up to approximately 20 km / h.
- the drive according to the invention is characterized by a particularly simple construction and good accessibility to the drive units.
- the hydrostatic motor expediently consists of a swashplate motor (axial piston motor).
- the shaft of the hydrostatic motor or of the swashplate motor is expediently formed by the cardan shaft itself, which leads to an inexpensive and space-saving design.
- the hydrostatic motor can work as an emergency pump for the brakes and / or the steering. Should the engine or the hydraulic pump driven by it fail, the hydrostatic motor can operate as an emergency pump by means of a corresponding reversal, so that the brakes and the steering can be supplied with hydraulic oil for as long as the wheels of the earth-moving machine are turning.
- a hydrostatic motor is flanged directly to the rear of the differential gear housing of the rear wheel axle and drives the ring gear of the differential gear via a bevel gear.
- This hydrostatic motor can be provided as the only drive motor for the cardan shaft or in addition to the first motor driving the cardan shaft.
- both motors can simultaneously be supplied with hydraulic oil via the central hydraulic pump driven by the internal combustion engine, so that, with appropriate control of the two hydrostatic motors, there is a large thrust force at a low driving speed .
- the swallowing amount of the front hydrostatic motor is set to zero so that the entire pump power is available for driving only the rear hydrostatic motor, the driving speed can be increased with reduced thrust.
- the rear hydrostatic motor also expediently consists of a swashplate motor.
- This swashplate motor can also be switched so that it can work as an emergency pump for the brakes and / or the steering.
- a manual transmission is flanged to the rear on the differential gear of the rear wheel axle, the output shaft of which drives the bevel gear of the differential gear via a bevel gear
- a hydrostatic motor is flanged to the rear end of the manual gearbox drives its input shaft.
- a further hydrostatic motor is expediently provided, which drives the cardan shaft in the area between the differential gear of the rear wheel axle and the cardan joint.
- the front swashplate motor can be used to increase the thrust or, after corresponding control, as an emergency pump for the brakes and / or steering.
- a swash plate motor is again used as the hydrostatic motor according to this variant, the output of which can be controlled in a favorable manner.
- hydrostatic drives has the additional advantage that the earth-moving machine can be braked by the motor, since the wheels can be supported on the internal combustion engine by the hydrostatic drives in the motor-braking mode.
- the Internal combustion engine is built into the earth-moving machine with the fan pointing forward and the hydraulic pump at the rear. This arrangement allows easy access for maintenance purposes to both the hydraulic pump and the hydraulic motors.
- the manual transmission expediently consists of a switchable planetary transmission which is distinguished by a space-saving design.
- the planetary gearbox is expediently provided with three gears.
- the shift is carried out in the usual way by multi-plate clutches.
- the wheel loader 1 is of a conventional type. It consists of a front frame part 2 and one rear frame part 3, which are hinged together by a conventional articulated joint, which is only indicated by the center line 4.
- the steering, the shovel with its drive devices and the arrangement and mounting of the axles are of conventional design and are therefore not explained.
- the shafts driving the four wheels receive their drives via the front differential gear 5 and the rear differential gear 6. Both differential gears 5, 6 are connected to one another by the cardan shaft 7 with the cardan joints 8, 9.
- the planetary gearbox 10 is flanged cantilevered to the rear differential gear, and the swashplate motor (axial piston motor) 11 is flanged to it, which in turn extends it to the rear, as it were.
- the swashplate motor 11 is connected to the hydraulic pump 12 by hydraulic hoses, not shown, which is driven in a known manner by the diesel engine 13.
- the center line of the planetary gearbox and the swashplate motor flanged to it extends at an acute angle to the center line of the propeller shaft 7, so that there is greater ground clearance behind the rear axle.
- a swashplate motor 15 is flanged to the front of the differential gear of the rear wheel axle, the shaft 16 of which is a section of the cardan shaft.
- the rear wheel axle is designed as a swing axle, which is only indicated by the support piece 17.
- the diesel engine 13 is installed with the fan wheel 19 pointing forward, so that the hydraulic pump 12 is flanged to the rear of the diesel engine 13. In this way, everyone is Pump and drive units easily accessible for maintenance and repair purposes.
- the first part 16 of the cardan shaft 17 forms the axis of the swash plate motor 15.
- the swash plate for power control is adjusted in the usual way by the hydraulic cylinder 26.
- the planetary gear 10 is omitted, so that the swash plate motor 11 is flanged directly to the differential gear 6, and optionally also the swash plate motor 15.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Antrieb für Erdbaumaschinen, vorzugsweise Radlader, mit zwei Antriebsachsen, deren Differentialgetriebe durch eine Kardanwelle miteinander verbunden sind, und mit einem eine Hydropumpe antreibenden Verbrennungsmotor, die über einen steuerbaren hydrostatischen Motor, vorzugsweise einen Schrägscheibenmotor, die Kardanwelle antreibt.
- Herkömmliche Antriebe für zweiachsige Erdbaumaschinen bestehen aus einem Dieselmotor, der über einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit der Eingangswelle eines Schaltgetriebes verbunden ist, dessen Ausgangswelle über ein Stirnradgetriebe mit der Kardanwelle in Antriebsverbindung steht. Antriebe dieser Art weisen nicht nur ein ungünstiges Zugkraftdiagramm auf, darüber hinaus ist auch die starre Ankoppelung des Verbrennungsmotors, der üblicherweise aus einem Dieselmotor besteht, über den hydrodynamischen Wandler, das Schaltgetriebe und das Stirnradgetriebe an die Kardanwelle aufwendig und unzweckmäßig.
- Eine gewisse Verbesserung ist bei Antrieben der eingangs angegebenen Art dadurch geschaffen worden, daß der üblicherweise aus einem Dieselmotor bestehende Verbrennungsmotor über eine Hydraulikpumpe einen in seiner Leistung steuerbaren hydrostatischen Motor antreibt, dessen Ausgangswelle über ein Schaltgetriebe die Kardanwelle antreibt. Dieses Antriebssystem ist nicht nur wegen der Verbindung der Hydraulikpumpe mit dem hydrostatischen Motor durch Hydraulikschläuche flexibler, zusätzlich gestattet die Verwendung des hydrostatischen Antriebes auch eine Annäherung an die Idealkurve des Zugkraftdiagramms, in dem die Zugkraft über der Geschwindigkeit aufgetragen ist.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb der eingangs angegebenen Art zu schaffen, der in seinem Aufbau noch weiter vereinfacht und den jeweiligen Anforderungen in günstiger Weise angepaßt ist und der eine gute Zugänglichkeit zu Wartungszwecken gestattet.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der hydrostatische Motor die Kardanwelle im Bereich zwischen dem Differentialgetriebe der Hinterradachse und dem Kardangelenk antreibt. Nach dieser Ausführungsform ist kein zusätzliches Schaltgetriebe vorgesehen, so daß die Zugkraft und die Geschwindigkeit unmittelbar über den steuerbaren hydrostatischen Motor gesteuert werden. Da bei dieser Ausführungsform auf ein Schaltgetriebe verzichtet wird, eignet er sich für Erdbaumaschinen und Radlader mit geringer Geschwindigkeit bis etwa 20 km/h. Der erfindungsgemäße Antrieb zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau und eine gute Zugänglichkeit zu den Antriebsaggregaten aus.
- Zweckmäßigerweise besteht der hydrostatische Motor aus einem Schrägscheibenmotor (Axialkolbenmotor).
- Zweckmäßigerweise ist die Welle des hydrostatischen Motors bzw. des Schrägscheibenmotors durch die Kardanwelle selbst gebildet, was zu einer günstigen und raumsparenden Bauweise führt.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der hydrostatische Motor als Notpumpe für die Bremsen und/oder die ienkung arbeiten kann. Sollte also der Motor oder die von diesem angetriebene Hydraulikpumpe ausfallen kann durch eine entsprechende Umsteuerung der hydrostatische Motor als Notpumpe arbeiten so daß die Bremsen und auch die Lenkung noch so lange mit Hydrauliköl gespeist werden können, wie sich die Räder der Erdbaumaschine drehen.
- Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes, für die für sich allein Schutz beansprucht wird, ist vorgesehen, daß ein hydrostatischer Motor nach hinten auskragend unmittelbar an das Gehäuse des Differentialgetriebes der Hinterradachse angeflanscht ist und über ein Kegelrad das Tellerrad des Differentialgetriebes antreibt.
- Dieser hydrostatische Motor kann als einziger Antriebsmotor für die Kardanwelle oder aber zusätzlich zu dem ersten, die Kardanwelle antreibenden Motor vorgesehen werden.
- Sind beidseits des Differentialgetriebes der Hinterradachse hydrostatische Motore vorgesehen, die die Kardanwelle antreiben, können gleichzeitig beide Motore über die zentrale, von dem Verbrennungsmotor angetriebene Hydraulikpumpe mit Hydrauliköl gespeist werden, so daß sich bei entsprechender Steuerung der beiden hydrostatischen Motore eine große Schubkraft hei geringer Fahrgeschwindigkeit ergibt. Wird umgekehrt die Schluckmenge des vorderen hydrostatischen Motors auf Null gestellt, so daß die gesamte Pumpenleistung zum Antrieb nur des hinteren hydrostatischen Motors zur Verfügung steht, kann bei verringerter Schubkraft die Fahrgeschwindigkeit erhöht werden. Durch die Anordnung zweier über das hintere Differentialgetriebe die Kardanwelle antreibende hydrostatische Motore läßt sich also ohne mechanische Schaltgetriebe die Schubkraft und Fahrgeschwindigkeit über einen großen Bereich variieren.
- Zweckmäßigerweise besteht auch der hintere hydrostatische Motor aus einem Schrägscheibenmotor. Auch dieser Schrägscheibenmotor kann so geschaltet werden, daß er als Notpumpe für die Bremsen und/oder die Lenkung arbeiten kann.
- Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist für leistungsstärkere Erdbaumaschinen vorgesehen, daß nach hinten auskragend an das Differentialgetriebe der Hinterradachse ein Schaltgetriebe angeflanscht ist dessen Ausgangswelle über ein Kegelrad das Tellerrad des Differentialgetriebes antreibt, und daß an das hintere Ende des Schaltgetriebes ein hydrostatischer Motor angeflanscht ist, der dessen Eingangswelle antreibt. Auch bei dieser Ausführungsform ist zweckmäßigerweise ein weiterer hydrostatischer Motor vorgesehen, der die Kardanwelle im Bereich zwischen dem Differentialgetriebe der Hinterradachse und dem Kardangelenk antreibt. Auch bei dieser Variante kann der vordere Schrägscheibenmotor zur Schubkrafterhöhung oder nach entsprechender Unsteuerung als Notpumpe für die Bremsen und/oder Lenkung verwendet werden.
- Zweckmäßigerweise wird auch nach dieser Variante als hydrostatischer Motor wieder ein Schrägscheibenmotor verwendet, dessen Leistung sich in günstiger Weise steuern läßt.
- Die Verwendung der hydrostatischen Antriebe hat zusätzlich den Vorteil, daß die Erdbaumaschine über den Motor abgebremst werden kann, da sich im Motor-Bremsbetrieb die Räder über die hydrostatischen Antriebe auf dem Verbrennungsmotor abstützen können.
- In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Verbrennungsmotor in die Erdbaumaschine mit nach vorne weisendem Lüfter und hinten liegender Hydropumpe eingebaut ist. Diese Anordnung erlaubt einen einfachen Zugang zu Wartungszwecken sowohl zu der Hydropumpe als auch zu den Hydromotoren.
- Zweckmäßigerweise besteht das Schaltgetriebe aus einem schaltbaren Planetengetriebe, das sich durch eine platzsparende Bauweise auszeichnet. Das Planetenschaltgetriebe ist zweckmäßigerweise mit drein Gängen versehen. Die Schaltung erfolgt in üblicher Weise durch Lamellenkupplungen.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
- Fig.1 eine schematische Seitenansicht eines Radladers, bei dem die Differentialgetriebe sowie der an das hintere Differentialgetriebe angeflanschte Schrägscheibenmotor und das an diesen angeflanschte Planetenschaltgetriebe mit Schrägscheibenmotor im Längsschnitt dargestellt sind,
- Fig.2 eine vergrößerte Darstellung des hinteren Differentialgetriebes mit dem an diesen angeflanschten Schrägscheibenmotor und Planetenschaltgetriebe mit Schrägscheibenmotor im Längsschnitt und
- Fig.3 einen Horizontalschnitt durch die Antriebseinheit nach Fig. 2.
- In der Zeichnung ist ein Antrieb für einen Radlader mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bis 4 und 8 bis 11 dargestellt.
- In seinem grundsätzlichen Aufbau ist der Radlader 1 üblicher Bauart. Er besteht aus einem vorderen Rahmenteil 2 und einem hinteren Rahmenteil 3, die durch ein übliches Knickgelenk miteinander gelenkig verbunden sind, das nur durch dessen Mittellinie 4 angedeutet ist. Die Lenkung, die Schaufel mit ihren Antriebseinrichtungen sowie die Anordnung und Lagerung der Achsen sind üblicher Bauart und werden daher nicht erläutert.
- Die die vier Räder antreibenden Wellen erhalten ihre Antriebe über das vordere Differentialgetriebe 5 und das hintere Differentialgetriebe 6. Beide Differentialgetriebe 5,6 sind durch die Kardanwelle 7 mit den Kardangelenken 8,9 miteinander verbunden.
- An das hintere Differentialgetriebe ist nach hinten auskragend das Planetenschaltgetriebe 10 angeflanscht, an das wiederum dieses gleichsam nach hinten verlängernd, der Schrägscheibenmotor (Axialkolbenmotor) 11 angeflanscht ist. Der Schrägscheibenmotor 11 ist durch nicht dargestellte Hydraulikschläuche mit der Hydropumpe 12 verbunden, die in bekannter Weise durch den Dieselmotor 13 angetrieben wird.
- Die Mittellinie des Planetenschaltgetriebes sowie des an dieses angeflanschten Schrägscheibenmotors verläuft zur Mittellinie der Kardanwelle 7 spitzwinkelig ansteigend nach oben, so daß sich hinter der Hinterachse eine größere Bodenfreiheit ergibt.
- An die Vorderseite des Differentialgetriebes der Hinterradachse ist ein Schrägscheibenmotor 15 angeflanscht, dessen Welle 16 ein Teilstück der Kardanwelle ist.
- Die Hinterradachse ist als Pendelachse ausgebildet, die nur durch das Tragstück 17 angedeutet ist.
- Der Dieselmotor 13 ist mit nach vorne weisenden Lüfterrad 19 eingebaut, so daß die Hydropumpe 12 nach hinten weisend an den Dieselmotor 13 angeflanscht ist. Auf diese Weise sind sämtliche Pumpen- und Antriebsaggregate zu Wartungs- und Reparaturzwecken gut zugänglich.
- In den Fig. 2 und 3 ist das Differentialgetriebe der Hinterradachse mit dem angeflanschten Schrägscheibenmotor 15 und dem angeflanschten Planetenschaltgetriebe 10 mit an diesen angeflanschten Schrägscheibenmotor 11 vergrößert dargestellt. Aus den Fig.2 und 3 ist ersichtlich, daß die zentrale Abtriebswelle 20 des Planetenschaltgetriebes ein Kegelrad 21 trägt, das mit dem Tellerrad 22 des Differentialgetriebes 6 kämmt. Das Gehäuse 23 des Planetenschaltgetriebes 10 ist nicht unmittelbar an das Gehäuse des Differentialgetriebes 6 angeflanscht, sondern an ein Zwischengehäuse 24, das Teil der Pendelachse ist.
- Der erste Teil 16 der Kardanwelle 17 bildet die Achse des Schrägscheibenmotors 15. Die Verstellung der Schrägscheibe zur Leistungssteuerung erfolgt in üblicher Weise durch den Hydrozylinder 26.
- Alle weiteren Konstruktionselemente der Antriebseinheit sind klar aus der Zeichnung ersichtlich und bedürfen daher keiner näheren Erläuterung.
- Bei dem Antrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4 entfällt das Planetenschaltgetriebe 10 mit dem an dieses angeflanschten Schrägscheibenmotor 11.
- Bei dem Antrieb nach Anspruch 5 entfällt das Planetenschaltgetriebe 10, so daß der Schrägscheibenmotor 11 unmittelbar an das Differentialgetriebe 6 angeflanscht ist, und wahlweise auch der Schrägscheibenmotor 15.
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet,
daß der hydrostatische Motor (15) die Kardanwelle (7,8,9,16) im Bereich zwischen dem Differentialgetriebe (10) der Hinterradachse und dem Kardangelenk (9) antreibt.
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