NL8402325A - Aandrijfsysteem voor terreinvoertuigen. - Google Patents

Description

r- "**' . 1¾ * * .

N185 B.V. Machinebouw Conrad-Stork te Haarlem Van Doorne's Transmissie B.V. te Tilburg 5 Aandrijfsysteem voor terreinvoertuigen,

De uitvinding heeft betrekking op een tweezijdige aandrijving voor een terreinvoertuig voorzien van een motor en van een regelbare hoofdaandrijving met omkeerinrichting 10 verbonden met-twee gelijkwaardige planeettandwielstelsels zogenaamde verzameldifferentieels, waarvan: a. de planeetdragers van de stelsels met de hoofdassen van het voortbewegingsmechanisme (kettingwiel met rupsbanden) zijn verbonden; 15 b. de zonnewielen dan wel ringwielen onderling via een nulas en tandwieloverbrenging gekoppeld zijn, welke nulas door een eveneens door de motor gedreven regelbare stuuraandrij-ving links- of rechtsom kan worden geroteerd; c. de ringwielen, dan wel de zonnewielen met de hoofdaan-20 drijving zijn verbonden.

Met het verbinden van delen wordt hier bedoeld het via een roteerbare as verbonden zijn van die delen.

Bovenbeschreven aandrijvingen worden vooral toegepast in terreinvoertuigen, zoals rupsvoertuigen. Het doel 25 van dit soort aandrijvingen is het voertuig bestuurbaar te maken door verschil in snelheid van de aandrijfmiddelen (rupsbanden) ten opzichte van elkaar. De snelheden kunnen desgewenst gelijk en tegengesteld zijn, om het voertuig om zijn verticale as te doen draaien.

30 Tijdens normaal rechtlijnige voorwaartse voort gang worden de planeetwielstelsels die ieder met kettingwiel en rups verbonden zijn, met gelijke rotatiesnelheid v door de hoofdaandrijving, die in de gewenste versnelling (overbrengingsverhouding) staat, aangedreven. Hetzij via 35 het ringwiel, waarbij het zonnewiel stilstaat, hetzij via het zonnewiel, waarbij het ringwiel stilstaat.

Om het voertuig bij deze rechtlijnige voortgang 8402325 '*.· " ï' .Λ -2- te doen sturen, worden de zonnewielen, (dan wel in de andere uitvoering de ringwielen) in elkaar tegengestelde richting tot draaiing gebracht via een as (de zogenaamde nulas) met tandwieloverbrenging.

5 De nulas is daartoe met een door de motor gedreven, regelbare hydrodystatische stuuraandrijving verbonden en wordt door deze in de voor de betreffende wending noodzakelijke draairichting gebracht.

Bij Stilstand van het voertuig, dat wil zeggen 10 als het zonnewiel (dan wel bij de andere uitvoering het ringwiel) geblokkeerd is, zal rotatie van de nulas met behulp van de stuuraandrijving tegengestelde beweging van de planeetwielstelsels en dus van de aandrijfmiddelen veroorzaken.

15 Het zal duidelijk zijn dat de radius van een bocht bij het wenden afhankelijk is van de snelheid van het voertuig. Afhankelijk van de radius zal de snelheid moeten worden aangepast en wel door het schakelen van het drijfwerk van de hoofdaandrijving. Hoewel dit automatisch kan 20 gebeuren, is dit niet traploos. Gevolg van het schakelen in stappen is dat het. beschikbare vermogen niet steeds optimaal wordt benut, evenmin als de besturing in bochten optimaal soepel is. Ook aan de hydrodystatische stuuraandrijving kleven bezwaren, ondermeer het slechte rendement 25 en geluidsoverlast.

Doel van de uitvinding is 'genoemde bezwaren te vermijden door hèt toepassen van op zich bekende middelen. Met name wordt hier bedoeld het inpassen in het aandrijfsysteem van continu variabele drijfriemoverbrengingen, 30 waarbij bij voorkeur gedacht wordt aan metalen V-riemen werkend volgens het zogenaamde duwprincipe,

De onderhavige uitvinding wordt nu gekenmerkt, doordat: (i) op de verbindingsas van beide zonnewielen ook een 35 poelie van een continu-variabele drijfriemoverbren- 8402325 • *'*£'*- -3- ging is bevestigd; (ii) de tweede poelie van deze continu-variahele drijf-riemoverbrenging via een koppeling met een omkeer-inrichting met de motor is verbonden; 5 (iii) een tweede variabele drijfriemoverbrenging aanwezig is, die enerzijds met de motor is gekoppeld en anderzijds via een zogenaamd stuurdifferentieel met de nulas, die de ringwielen van de beide verzameldiffe-rentieels in tegengestelde draairichting kan drij-10 ven.

Het omkeren van de draairichting gebeurt door het tussenschakelen van een tandwiel (verwijzingscijfer 8’ in de figuur).

Voor een goed begrip van de uitvinding wordt deze 15. met een tekening schematisch voorgesteld en besproken. Voor goed begrip wordt eerst de werking van de gebruikelijke, in de aanhef beschreven, bekende uitvoering toegelicht:

De hoofdaandrijving verdeelt het vermogen over *· * hoofdaandrijfassen, die gekoppeld zijn aan de ringwielpn 20 van de verzameldifferentieels. Verder bestaat de aandrijving uit een door de motor aangedreven stuuraandrijving van het hydrostatische type met de volgende hoofdfuncties: - sturen van het voertuig bij voor- of achteruitrijden; - wenden van het voertuig om de verticale as.

25 De stuuraandrijving verdeelt het vermogen over de zogenaamde nulas, die via de redukties is gekoppeld aan de zonnewielen van verzameldifferentieels. Elk verzameldiffe-rentieel drijft via de planeetwielen en planeetdragers respectievelijk de linker en de rechter hoofdas van het 30 voortbewegingsmechanisme aan, die op hun beurt weer de kettingwielen van de rupsbanden aandrijven.

De hoofdaandrijving zorgt ervoor dat soepel kan worden weggereden volgens een gewenste karakteristiek. Bij rechtuitrijden in afhankelijkheid van de belastingsomstan-35 digheden wordt daartoe een overbrengingsverhouding (versnelling) gekozen, die zorgt voor een min of meer optimale aanpassing van de motor* De belastingsomstandigheid van het 8*02325 -4- voertuig kan worden gedefinieerd als het gewenste vermogen aan de wielen (rupsbanden), met andere woorden het product van gewenste trekkracht en snelheid.

Het motorvermogen wordt verdeeld over de hoofd-5 aandrijfas en gaat via de verzameldifferentieels naar de uitgaande assen. In deze situatie worden de zonnewielen niet aangedreven, omdat de stuuraandrijving geen vermogen opneemt uit de motor.

Bij het maken van een bocht wordt de stuuraan-10 drijving wel aangedreven door de motor. Ongeacht de draairichting van de nulas zullen de zonnewielen van de verzameldifferentieels via redukties een gelijke, maar aan elkaar tegengestelde draaisnelheid krijgen. Doordat bovendien de hoofdaandrijving aan de ringwielen van de 15 verzameldifferentieels een gelijkgerichte draaisnelheid geeft zal nu aan de ene uitgaande as een snelheidstoename plaatsvinden, die gelijk i-s aan de snelheidsafname van de andere uitgaande as. In afhankelijkheid van de draairichting van de nulas en de hoofdas kunnen op deze wijze 20 bochten naar links of rechts en in voor- of achterwaart-serichting gemaakt worden. De grootte van de snelheidstoe-respectievelijk afname is mede bepalend voor de draaicirkel van de bocht.

Wenden van het voertuig om zijn verticale as is 25 mogelijk door het motorvermogen alleen via de stuuraandri j ving, de redukties en de verzameldifferentieels naar de uitgaande assen over te brengen. In deze situatie staat de hoofdaandrijfas stil. Afhankelijk van de draairichting en de snelheid van de nulas zal de ene uitgaande as een 30 gelijke maar tegengestelde draaisnelheid krijgen ten opzichte van de andere uitgaande as en kan er respectievelijk links- of rechtsom gewend worden.

De aandrijving volgens de uitvinding functioneert volgens bovenbeschreven stand van de techniek; de mecha-35 nische uitvoering is echter zoals figuur 1 zal laten zien 8402325 * . e= « -5- geheel verschillend teneinde de gebruiksomstandigheden te kunnen optimaliseren, hetgeen nog nader wordt vergeleken.

De vereenvoudigd weergegeven aandrijving, bestaat uit een door motor 1 aangedreven hoofdvariator 2 voorzien 5 van een keerkoppelingsgroep 14 met wegrijkoppeling 12 (voor wegrijden in voorwaartse richting) en achteruitrem 13, die wegrijden in achterwaartse richting mogelijk maakt.

Aan de volgende hoofdfuncties wordt voldaan: - aanlopen/wegrijden volgens een aanloopkarakteristiek; 10 - aanpassen van de motor aan de voertuigkarakteristiek; - omkeren van de rijrichting

De hoofdvariator 2 brengt het vermogen over op hoofdas 5, die gekoppeld is aan de zonnewielen van een verzameidifferentieel 6.

15 De motor 1 drijft bovendien een stuurvariator 3 aan en een tandwielreduktie 10. Het via de stuurvariator 3 en de reduktie 10 verdeelde vermogen wordt door middel van het stuurdifferentieel 11 doorgeleid naar nulas 4 die via tandwielredukties 8 en 9 is gekoppeld aan de ringwielen van 20 de verzameldifferentieels 61 en 6r, die respectievelijk de linker 71, en de rechter 7r uitgaande hoofdas aandrijven.

De stuurvariator 3, de reduktie 10 en het stuurdifferentieel hebben de volgende hoofdfuncties: - sturen van het voertuig bij voor- en achteruitrijden; 25 - wenden van het voertuig om de eigen verticale as.

Zoals reeds is vermeld zijn de variatoren 2 en 3 van het type met continu-variabele drijfriemoverbrenging, bij voorkeur met metalen V-riemen werkend volgens het duwprincipe.

30 De koppeling 12, en de rem 13 vormen de keerkoppelingsgroep 14, deze zorgt ervoor dat soepel kan worden weggereden, zowel vooruit als achteruit. In afhankelijkheid van de belastingsconditie zorgt de hoofdvariator 2 (continu-variabele drijfriemoverbrenging) voor een 35 traploze instelling van een overbrengingsverhouding, die zorgt voor een optimale aanpassing van de motor onder alle 8402325 f. 5* , -6- omstandigheden. Het motorvermogen wordt verdeeld via de hoofdaandrijfas 5 over de zonnewielen van het verzamel-differentieel 6 en verder naar de uitgaande assen 7. In deze situatie worden de ringwielen van de verzameldifferen-5 tieels 6 niet aangedreven, de stuurvariator 3 (continu-variabele drijfriemoverbrenging) en de reduktie 10 nemen geen vermogen op, maar draaien wel onbelast. De reduktie 10 en de overbrengingsverhouding van de stuurvariator 3 zijn zo gekozen en gestuurd dat het resulterende uitgaande 10 toerental van het ringwiel van het stuurdifferentieel 11 nul is (uitgangspositie van de variator).

Bij het maken van een bocht worden de stuurvariator 3 en de reduktie 10 door een gemeenschappelijke uitgaande as van de motor 1 aangedreven, hierdoor bestaat 15 de mogelijkheid om het uitgaande vermogen te verdelen over beide aandrijfcomponenten. Het stuurdifferentieel 11 zorgt ervoor dat het verdeelde vermogen weer wordt samengevoegd en aan nulas 4 wordt ‘afgegeven. Deze vermogensdeling maakt het mogelijk om in het geval dat het volle motorvermogen 20 aan de nulas 4 moet worden afgegeven (situatie wenden), door de stuurvariator 3 maar een deel van dat vermogen wordt overgedragen, zodat deze kleiner van afmeting kan worden. Bovendien maakt deze constructie het mogelijk dat de stuurvariator 3 in onbelaste toestand steeds draait 25 (situatie rechtuitrijden of stilstaand voertuig met stationair draaiende motor) zonder echter de nulas 4 te bewegen. Vanuit de onbelaste toestand kan de draaiende variator 3 onmiddellijk door verandering van de overbrengingsverhouding worden belast, waardoor sturen mogelijk 30 wordt tijdens rijden, maar ook vanuit stilstand. Uit oogpunt van slijtage/levensduur is het erg belangrijk dat een verandering van de overbrengingsverhouding van de riem-variator bij voorkeur plaatsvindt met draaiende poelies. Sturen naar links of rechts wordt mogelijk gemaakt door 35 verandering van de overbrengingsverhouding vanuit de 8402325 - ' % -7- « uitgangspositie, die tevens middenpositie is. Het vergroten # respectievelijk het verkleinen van de overbrengingsverhou-ding van de stuurvariator 3 vanuit de middenpositie zal een verlaging respectievelijk een verhoging van de snelheid van 5 het zonnewiel van het stuurdifferentieel 11 ten gevolge hebben, wat bij gelijkblijvende snelheid van de planetendrager resulteert in een draairichting-omkeer van het ringwiel van het stuurdifferentieel 11 en van de nulas 4.

Ook hier is de draairichting en de snelheid van de nulas 4 XO en de hoofdas 5 bepalend voor de grootte en de richting van de gelijke maar tegengesteld gerichte snelheidstoe- respectievelijk afname van de uitgaande assen 71 en 7r.

Bij wenden om eigen as is de hoofdvariator 2 buiten werking. Het motorvermogen gaat alleen via de stuurva-15 riator 3, de reduktie 10 en het stuurdifferentieel 11 naar de nulas 4, die op zijn beurt weer via verzameldifferen-tieels 61 en 6r de uitgaande assen 71 en 7r aandrijft.

In het hierna volgende wordt het systeem volgens de stand van de techniek vergeleken met dat volgens de 20 uitvinding. Hieruit blijkt dat de uitvoering volgens de uitvinding niet alleen het vervangen van gebruikelijke regelbare mechanismen door continu-variabele drijfriemover-brengingen betreft, maar aan dit vervangen duidelijk voordelen zijn verbonden: 8402325 -8- •i* rt3>.

kenmerken functies bekend systeem systeem volgens de uitvinding a. vol vermogen steeds 5 beschikbaar: nee ja b. min. draaicirkel traploos van snelheid afhankelijk: nee ja c. traploze verandering van 10 overbrenginsverhouding: nee ja d. rendement van het systeem: redelijk goed e. optimale aanpassing van de motor aan de belasing: redelijk optimaal f. regelbereik: beperkt groot 15 g. stuurcomfort: redelijk goed

Opmerkingen naar aanleiding van bovenstaande opsomming: a : het systeem volgens de uitvinding geeft de mogelijk-20 heid dat de motor vrijwel steeds op maximaal toerental wordt gehouden en vol vermogen kan leveren. Gevolg: verbetering van prestatie (acceleratie) en mobiliteit; b,g: bij afnemen van de rijsnelheid in een bocht zal bij het conventionele systeem de hoofdaandrijving worden 25 teruggeschakeld, waardoor de draaistraal sprongsgewijs (afhankelijk van de overbrengingsverhouding verande- t· ring) verandert. Gevolg: transmissiestoten en beperkt stuurcomfort. Het systeem volgens de uitvinding laat hogere gemiddelde bochtsnelheden toe. Gevolg: verbete-30 ring mobiliteit en wendbaarheid.

a,d, een optimaal gebruik van de motor is nu mogelijk, e,f: ten aanzien van het verbruik in relatie tot vermogen en toerental. Geen schakelstoten en trekkracht onderbreking treden op tijdens schakelen. Gevolg: 35 verbetering rij- en bedieningscomfort en levensduur.

8402325 -9-

De kenmerkende functies a, b, d en e tonen een niet voor de hand liggend voordeel van de uitvoering * volgens de uitvinding door de combinatie van twee traploos regelbare inrichtingen van de beschreven soort.

5 De koppeling 12, en de rem 13 vormen een keerkoppelingsgroep 14, deze zorgt ervoor dat soepel kan worden weggereden volgens een gewenste karakteristiek, zowel vooruit als achteruit. Door keerkoppelingsgroep 14, bestaande uit een planetair tandwielstelsel wordt 10 draairichting-omkeer mogelijk gemaakt. Door bekrachtiging van buitenaf van de koppeling 12 wordt de planetengroep geblokkeerd, dat wil zeggen de ingaande as (gekoppeld aan de planetendrager) wordt star verbonden via koppeling 12 met de uitgaande as (gekoppeld aan het zonnewiel en de 15 primaire poelie van de hoofdvariator 2). Door bekrachtiging van een achteruitrem 13, waardoor het ringwiel van de planetengroep wordt geblokkeerd, zal de uitgaande as (zonnewiel en primaire poelie) van draairichting omkeren.

Opgemerkt wordt dat van de verzameldifferentieels 20 (61 en 6r) de ringwielen en de zonnewielen (51 en 5r) qua functie kunnen worden verwisseld zonder het wezen van de uitvinding aan te tasten.

§402325

Claims (5)

1. Tweezijdige aandrijving voor een terreinvoer-tuig voorzien van een motor en van een regelbare hoofdaandrijving met omkeerinrichting verbonden met twee gelijkwaar- 5 dige planeettandwielstelsels, waarvan: a. de planeetdragers van de stelsels met de uitgaande assen van het voortbewegingsmechanisme (kettingwielen met rupsbanden) zijn verbonden; b. de zonnewielen dan wel ringwielen onderling via een as 10 en tandwieloverbrengingen gekoppeld zijn, welke as (nul- as) door een eveneens door de motor gedreven regelbare stuuraandrijving links- of rechtsom kan worden geroteerd; c. de ringwielen, dan wel de zonnewielen met de hoofdaan- 15 drijving zijn verbonden, met het kenmerk, dat: (i) op de verbindingsas (5) van beide zonnewielen (51, 5r) ook een poelie (2') van een continu-variabele drijfriemoverbrenging (2) is bevestigd; (ii) de tweede poelie (2") van deze continu-variabele 20 drijfriemoverbrenging (2) via een koppeling (12) of een rem (13) met omkeerinrichting (14) met de motor (1) is verbonden; (iii) een tweede variabele drijfriemoverbrenging (3) aanwezig is, die enerzijds met de motor (1) is 25 gekoppeld en anderzijds via het stuurdifferentieel (11) met de nulas (4), die de ringwielen van de beide verzameldifferentieels (61,6r) in tegengestelde draairiphting, doch met dezelfde snelheid kan drijven.

2. Aandrijving volgens conclusie 1, met het 30 kenmerk, dat de continu-variabele drijfriemoverbrenging (3) samenwerkt met een stuurdifferentieel (11), dat ook gedreven wordt via een tandwielreductie (10) op de aan- « drij fas, zodanig dat het door de motor (1) toegevoerde vermogen over drijfriemoverbrenging en stuurdifferentieel 35 (11) wordt verdeeld en op de nulas (4) weer samengevoegd. 8402325 • - , * -11-

3. Aandrijving volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de variabele drijfriemoverbrenging (3) in ongeveer middenstand, samenwerkend met stuurdifferentieel (11), stilstand van dè nulas (4) bewerkstelligt.

4. Aandrijving volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de keerkoppelingsgroep (14) bestaat uit een planetair tandwielstelsel met een van buitenaf te bekrachtigen wegrijkoppeling (12), die de planetengroep kan blokkeren en een van buitenaf te bekrachtigen rem (13), die 10 het ringwiel van de planetengroep (14) kan blokkeren.

5. Aandrijving volgens conclusie 1-4, en zoals beschreven en met een tekening toegelicht. Eindhoven, 16 april 1984 • . 8402325