DE1054851B - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung für die Achse eines mit einer Zugmaschine od. dgl. gekuppelten Anhängers od. dgl. bzw. für die zweite Achse bei Tandemantriebsachsen von Kraftfahrzeugen.

Es ist bekannt, den Antriebsmotor einer Zugmaschine mit den Rädern eines Anhängers über eine sich nur in einer Drehrichtung schließende Kupplung (Freilaufkupplung) zu verbinden, die geschlossen wird, sobald die Drehzahl des mit den Anhängerrädern verbundenen Kupplungsteiles kleiner zu werden beginnt als die Drehzahl des anderen, mit dem treibenden Ausgangsglied verbundenen Kupplungsteiles. Die Freilaufkupplung kann beispielsweise am hinteren Ende einer von der Zugmaschine zum Anhänger führenden Gelenkwelle, d. h. unmittelbar vor der Anhängerachse, angeordnet sein. Es ist auch nicht mehr neu, ein Sperrdifferential mit einem Freilauf derart zu kombinieren, daß ein Teil des Sperrdifferentials gleichzeitig den wesentlichen Bestandteil des Freilaufs darstellt.

Derartige Antriebsvorrichtungen dienen dazu, auch dann einen Vortrieb des Fahrzeuges zu bewirken, wenn an den Antriebsrädern des Zugwagens der Grenzwert der Haftreibung überschritten wird, d. h. wenn diese beispielsweise in ansteigendem Gelände, auf schlammigen Wegen, auf vereisten Straßen usw. zu rutschen beginnen. In diesem Fall übernehmen die Anhängerräder die Funktion von Treibrädern.

Bei normaler Fahrt wird infolge der Freilaufkupplung kein Drehmoment auf die Anhängerräder übertragen, da dann der vom Anhänger getriebene Wellenteil schneller oder etwa gleich schnell umläuft wie der von der Zugmaschine
Wellenteil.

Sobald jedoch die Antriebsräder des Zugwagens zu gleiten beginnen, verringert sich die Fahrgeschwindigkeit und damit auch die Drehzahl des vom Anhänger getriebenen Wellenteils. Bei der etwa gleichbleibenden Drehzahl der Antriebswelle zwischen Zugwagen und Anhänger greift jetzt die Freilaufkupplung ein, so daß die Anhängerräder angetrieben werden.

Durch das Gleiten der Antriebsräder des Zugwagens verringert sich deren Schubkraft erheblich und kann in besonders ungünstigen Fällen sogar fast Null werden. Um so größer muß daher die am Umfang der Räder des Anhängers wirkende Kraft bzw. das in die Anhängerachse eingeleitete Drehmoment sein, um Zugwagen und Anhänger zu bewegen. Um auch bei sehr schlechten Boden- oder Fahrbahnverhältnissen die erforderliche Schubkraft zu erzielen und ein Steckenbleiben des Fahrzeuges zu verhindern, Antriebsvorrichtung

angetriebene

Anmelder:

Clark Equipment Company,

Buchanan, Mich. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. W. Kuborn, Patentanwalt,
Düsseldorf, Tonhallenstr. 8

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Januar 1955

Walter E. Schirmer, Buchanan, Mich. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

muß der Antrieb so beschaffen sein, daß das auf die Anhängerachse wirkende Drehmoment bei infolge Rutschens der Zugwagenantriebsräder kleiner werdender Fahrgeschwindigkeit sofort anwächst und größer werden kann als das vom Motor bei dessen jeweils vorhandener Drehzahl gelieferte Moment.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der Freilaufkupplung und dem Differentialgetriebe des Anhängers ein hydrodynamischer Drehmomentwandler eingeschaltet ist. Das besondere Kennzeichen eines solchen Drehmomentwandlers ist, daß das Abtriebsmoment mit geringer werdender Abtriebsdrehzahl steigt und seinen Höchstwert bei größtem Schlupf, d. h. bei stehender Abtriebswelle, hat. Für den erfindungsgemäßen Antrieb bietet dieses Betriebs verhalten in Verbindung mit einer Freilaufkupplung besondere Vorteile.

Beginnen bei ungünstigen Bodenverhältnissen die Antriebsräder des Zugwagens zu gleiten, so verringert sich die Fahrgeschwindigkeit, und die Freilaufkupplung kommt zum Eingriff. Das nunmehr auf die Anhängerachse wirkende Drehmoment hängt vom Betriebszustand des Drehmomentwandlers ab, d. ties ist um so größer, je mehr sich dessen Pumpenrad und Turbinenrad in ihrer Drehzahl unterscheiden. Die Drehzahl des Pumpenrades wird durch die Drehzahl des Motors bestimmt, während die Drehzahl des Turbinenrades derjenigen der Anhängerachse und somit normalerweise der Fahrgeschwindigkeit proportional ist. Verringert sich diese durch Rutschen der Zugwagenantriebsräder bei gleichbleibender Motorleistung und Motordrehzahl, so tritt unverzügLch

809 789/279

ϊϊηε Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Pumpenind Turbinenrad des Drehmomentwandlers auf, die ;ine Erhöhung des auf die Anhängerachse wirkenden Drehmomentes zur Folge hat. Von besonderem Vor- :eil ist hierbei, daß die Motorleistung voll ausgenutzt werden kann.

Der Anhängerantrieb nach der Erfindung zeichnet sich also dadurch aus, daß bei nachlassender oder fehlender Antriebswirkung der Zugwagenräder infolge Gleitens derselben das die Anhängerachse treibende Drehmoment um so mehr wächst, je größer die an den Anhängerrädern zum Bewegen der Fahrzeugeinheit erforderliche Schubkraft ist. Das Antriebsdrehmoment an der Anhängerachse kann dabei das vom Motor bei der seinem jeweiligen Betriebszustand bzw. seiner Leistungsabgabe entsprechenden Drehzahl gelieferte Drehmoment erheblich übersteigen.

Der einen hydrodynamischen Drehmomentwandler und eine Freilaufkupplung aufweisende Antrieb nach der Erfindung läßt sich außerdem auch in anderen Fällen, beispielsweise bei Sonderfahrzeugen, für eine zusätzliche, normalerweise nicht angetriebene Achse vorteilhaft verwenden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert.

Fig. 1 ist die Seitenansicht eines Lastwagens mit Anhänger mit der Antriebsvorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die Teile der Antriebsvorrichtung teilweise schematisch in größerem Maßstab.

Der Lastwagen 10 kann üblicher Bauart sein. Er weist jedoch eine Vorrichtung zum Antrieb einer Welle auf, die ein Drehmoment von der Hinterachse des Lastwagens (Zugfahrzeuges) abnimmt. Der Lastwagen 10 hat zwei hintere Antriebsräder 12 (nur eines davon erscheint in der Zeichnung), die von der mit einem Differential versehenen Hinterachse angetrieben werden. Der Antrieb der Hinterachse erfolgt durch eine vorn im Lastwagen unter der Haube 14 untergebrachte Antriebsmaschine über ein Getriebe und eine Gelenkwelle, wie dies bei Fahrzeugen dieser Art üblich ist. Der Lastwagen 10 hat lenkbare \^rorderräder 16, die so angeordnet sind, daß sie mit Hilfe des Steuerrades durch den Fahrer zum Lenken des Fahrzeuges eingeschlagen werden können.

Am Lastwagen ist, wie aus der Zeichnung zu ersehen, ein zweirädriger Anhänger 16 mittels einer Kupplung 20 angehängt. Der Anhänger hat zwei Räder 22, die auf einer Triebachse so angeordnet sind, daß sie unter gewissen Verhältnissen angetrieben werden.

Das Differential für die Antriebsachse des Lastwagens ist mit dem üblichen Tellerrad 24 (Fig. 2) versehen. Die Antriebswelle 25 treibt über das Kegelrad 26 das Tellerrad 24 des Differentials und somit die Hinterräder 12 des Zugfahrzeuges an.

Das Tellerrad 24 ist in diesem Falle so angeordnet, daß es ein weiteres Kegelrad 28 antreibt, welches auf einer Welle 30 befestigt ist. Die Welle 30 ist mittels eines Kardangelenks 32 einer weiteren Welle 34 verbunden, die durch eine Vorrichtung 35 (Fig. 1) am Lastwagen 10 gehalten wird.

Die Welle 34 ist durch ein weiteres Kardangelenk 36 üblicher Bauart, das eine große Relativbeweglichkeit der damit verbundenen Wellen nach allen Seiten gestattet, mit einem teleskopartig ausgeführten und somit in seiner Länge veränderlichen Wellenstück 38 verbunden, an das sich über eine Gelenkkupplung 40 eine weitere Welle 42 anschließt. Die Welle 42 führt

zu einem Übersetzungsgetriebe 43 von üblicher Bauart, das zum Antrieb des Pumpenrades 44 eines Drehmomentwandlers 46 dient. Das Turbinenrad 48 des Drehmomentwandlers 46 ist durch eine Freilaufkupplung 49, eine Zwischenwelle 50 und ein Untersetzungsgetriebe 51 mit einer Welle 52 verbunden, auf der ein Kegelrad 54 befestigt ist. Dieses Kegelrad 54 kämmt mit einem Tellerrad 56, das bei der dargestellten Vorrichtung einen Teil eines anderen ίο üblichen Differentialgetriebes bildet und die Achsen antreibt, auf denen die Räder 22 des Anhängers befestigt sind.

Wenn das Zugfahrzeug 10 vorwärts fährt, drehen sich das Tellerrad 24 und mit ihm das Kegelrad 28 sowie die Wellen 30, 34, 38 und 42 nebst den dazwischenliegenden Kreuzgelenken. Das Kegelrad 28 hat vorzugsweise die gleiche Anzahl Zähne wie das Kegelrad 26, so daß die Wellenabschnitte 30, 34, 38 und 42 sich mit der gleichen Geschwindigkeit drehen wie die Haupttriebwelle 25. Unter normalen Verhältnissen wird das Turbinenrad 48 des Drehmomentwandlers 46 mit ungefähr der gleichen Geschwindigkeit angetrieben, mit der sich das Pumpenrad 44 dreht. Das Turbinenrad 48 ist mit der Welle 50 durch die Freilaufkupplung 49 verbunden. Daher dreht sich bei normaler Fahrt die Welle 50 schneller als das Turbinenrad 48, so daß von dem Turbinenrad 48 kein Drehmoment auf die Welle 50 übertragen wird. Die Welle 50 hat also eine höhere Drehzahl als das Turbinenrad 48, wenn und solange sie durch die Welle 52 und das Getriebe 51 über das Tellerrad 56 angetrieben wird, das einerseits durch die Räder des Anhängers in Bewegung gesetzt wird. Wenn die Reifen des Anhängers den gleichen Durchmesser wie die Reifen der Hinterräder des Zugfahrzeuges haben und das Übersetzungsverhältnis zwischen Kegelrad 54 und Tellerrad 56 dasselbe ist wie das zwischen Kegelrad 28 und Tellerrad 24 und das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 43 das gleiche ist wie das des Getriebes 51, dann dreht sich die Welle 52 mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Haupttriebwelle 25 und die dazwischenliegenden Wellenglieder 30, 34, 38 und 42. Unter diesen Umständen läuft die Welle 50 nur etwas schneller als das Turbinenrad 48, weil nur ein kleiner Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Pumpenrad 44 und dem Turbinenrad 48 in unbelastetem Zustand besteht. Das Turbinenrad 48 dreht sich mit etwas geringerer Geschwindigkeit als das Pumpenrad infolge des Widerstandes der Flüssigkeit in dem Drehmomentwandler, der Einwegkupplung und anderen Teilen des Systems.

Im vorstehenden ist der normale Betrieb des Zugfahrzeuges 10 und des Anhängers 18 beschrieben, wenn letzterer vom ersteren auf festem Boden unter solchen Verhältnissen gezogen wird, das keines der beiden Räder 12 des Fahrzeuges 10 rutscht. Wenn das Fahrzeug und der Anhänger sich jedoch auf Gelände befinden, auf dem ein Antriebsrad oder beide Antriebsräder 12 des Fahrzeuges 10 rutschen, z. B.

an einem Steilhang oder auf schlüpfrigem Boden, werden auch die Räder 22 des Anhängers zu Treibrädern und unterstützen die Antriebsräder des Fahrzeuges. Ein Rutschen eines oder beider Räder 12 des Zugfahrzeuges hat zur Folge, daß Lastwagen und Anhänger sich mit einer geringeren Geschwindigkeit bewegen, als es der Antriebsdrehzahl der Welle 25 und der Wellenglieder 30, 34, 38 und 42 entspricht. Da die Welle 50 durch die Bewegung des Anhängers angetrieben wird, hat die Welle 50 das Bestreben, langsamer zu laufen als das Turbinenrad 48 des

Claims (1)

1. Drehmomentwandlers. Die Freilaufkupplung 49 läßt aber nicht zu, daß dies geschieht, sondern das Drehmoment wird umgekehrt vom Drehmomentwandler auf die Achse des Anhängers übertragen, so daß die Anhängerräder angetrieben werden.

   Je größer der Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Wellengliedern 30,34,38 und 42 und der Welle 52 infolge des Rutschens der Antriebsräder des Fahrzeuges und der daraus resultierenden Verlangsamung der Fahrt des Fahrzeuges und des Anhängers ist, um so größer ist das auf die Anhängerräder übertragene Drehmoment. Die Tätigkeit des Drehmomentwandlers 46 ist dabei abhängig von der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Pumpenrad 44 und Turbinenrad 48. Wenn also ein Drehmomentwandler in der hier beschriebenen Weise verwendet wird, dann wird das Drehmoment nicht nur auf die Anhängerräder übertragen, wenn es zur Unterstützung der Antriebsräder des Zugfahrzeuges benötigt wird, sondern dieses Drehmoment vervielfältigt sich infolge der besonderen Betriebscharakteristik des Drehmomentwandlers in dem Maße, in dem der Bedarf an Drehmoment an den Anhängerrädern größer wird.

   Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung ist von Vorteil z. B. beim Fahren bzw. Arbeiten im Gelände, bei militärischen Operationen u. dgl.

   Bezüglich des Übersetzungsgetriebes 43 und des Untersetzungsgetriebes 51 ist noch zu bemerken, daß diese in die Antriebsvorrichtung deshalb eingebaut werden, damit der Drehmomentwandler mit höherer Geschwindigkeit als die Wellenglieder 30, 34, 38 und 42 und die Welle 52 betrieben werden kann. Gewöhnlich wird auch eine höhere Geschwindigkeit als diejenige, mit der diese Wellen arbeiten, für einen wirksamen Betrieb des Drehmomentwandlers verlangt. Es ist jedoch möglich, die Getriebe 43 und 51, falls gewünscht, fortfallen zu lassen.

   Wenn die Antriebsräder 12 und die Antriebsräder 22 verschiedene Durchmesser haben, wie dies z. B. bei einem Traktor der Fall ist, der einen beladenen Anhänger zieht, dann ist es auch möglich, die Über-

   Setzungsverhältnisse so einzustellen, daß die Wellen und 52 unter normalen Arbeitsbedingungen die gleiche Drehzahl aufweisen.

   Die Anwendung der Erfindung beschränkt sich nicht auf einen von einem Zugfahrzeug gezogenen zweirädrigen Anhänger, sondern kann auch bei anderen Anhängern angewendet werden, einschließlich solcher mit endlosen Raupenfahrketten oder Mehrfachachsen.

   Die Erfindung ist auch für Tandemantriebsachsen an einem Zugfahrzeug oder einem anderen Kraftfahrzeug geeignet. In diesen Fällen treibt die zweite der Tandemachsen an und unterstützt die erste oder Hauptachse nur dann, wenn deren Räder zu rutschen beginnen.

   Patentanspruch:

   Antriebsvorrichtung für die Achse eines mit einer Zugmaschine od. dgl. gekuppelten Anhängers od. dgl. bzw. für die zweite Achse bei Tandemantriebsachsen von Kraftfahrzeugen, wobei der Antriebsmotor der Zugmaschine mit den Rädern der Achse über eine sich nur in einer Drehrichtung schließende Kupplung (Freilaufkupplung) verbunden ist, die geschlossen wird, sobald die Drehzahl des mit den über ein Differentialgetriebe verbundenen Kupplungsteiles kleiner zu werden beginnt als die Drehzahl des anderen, mit dem treibenden Ausgangsglied verbundenen Kupplungsteiles, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Kupplung und dem Differentialgetriebe der Achse ein hydrodynamischer Drehmomentwandler eingeschaltet ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften :
   Deutsche Patentschriften Nr. 811910, 841850, 117;

   deutsche Patentanmeldungen K 15365 H/63 c (bekanntgemacht am 3. Dez. 1953), K 17734 H/63 c (bekanntgemacht am 11. März 1954);

   Landtechnik, 8. Jahrgang, 1953, S. 389.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 80j 789/279 3.59