DE19614581A1

DE19614581A1 - Kompakte Lenkvorrichtung

Info

Publication number: DE19614581A1
Application number: DE19614581A
Authority: DE
Inventors: Joshua Zulu
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1996-10-17
Also published as: JPH08282527A; US5545098A; JP3725239B2

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Lenk vorrichtung und insbesondere auf eine kompakte Lenkan ordnung mit einem Hydraulikströmungsmittelmotor, der bezüglich einer Planetenradanordnung angeordnet ist.

Ausgangspunkt

Es gibt viele Anwendungen, bei denen eine oder mehrere Planetenradanordnungen in Getriebe und Differentiallenk anordnungen verwendet werden.

Wenn sie in Differential-Lenkanordnungen verwendet wer den, sind sie normalerweise mit entfernt befestigten Hydraulikpumpen und Motoren assoziiert und benötigen normalerweise Differentialverriegelungen, um Bewegungs leistung zur selben Zeit an beiden Ausgängen Vorzusehen. Diese Anordnungen sind normalerweise sperrig bzw. groß und teuer, da mehrere unterschiedliche Bauteile in einem Bereich angeordnet sind. Es ist wünschenswert, eine An ordnung vorzusehen, die eine kompakte Größe besitzt, während sie bei der Verwendung effizient bzw. wirtschaft lich ist.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines oder mehrere der oben genannten Probleme zu überwinden.

Die Erfindung

Bei der vorliegenden Erfindung ist ein hydro-mechanisches Lenkdifferential vorgesehen und in der Lage zur Verwen dung in einer Maschine mit einer Bewegungsleistungsquelle, einem Getriebe, das betriebsmäßig die Bewegungsleistung durch eine Ausgangswelle zu dem hydro-mechanischen Lenk differential leitet, einer Druckströmungsmittelquelle, die strömungsmittelmäßig mit dem hydro-mechanischen Lenk differential verbunden ist, und rechten und linken Aus gangsantriebsgliedern, die betriebsmäßig mit dem hydro- mechanischen Lenkdifferential verbunden sind. Das hydro- mechanische Lenkdifferential umfaßt folgendes: ein Ein gangs- bzw. Eingabeglied, das zur Verbindung mit der Getriebeausgangswelle geeignet ist, erste und zweite Ausgangsglieder, die zur integralen Verbindung mit den jeweiligen rechten und linken Ausgangsantriebsgliedern geeignet sind, eine erste Planetenradanordnung, die zwischen dem Eingangsglied und dem ersten Ausgangsglied verbunden ist, eine zweite Planetenradanordnung, die zwischen dem Eingabeglied und dem zweiten Ausgabeglied verbunden ist und einen drehbaren Strömungsmittelmotor, der schwebend bzw. schwimmend zwischen den ersten und zweiten Planetenradanordnungen angeordnet ist und zur Strömungsmittelverbindung mit der Druckströmungsmittel quelle geeignet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Bewegungslei stungsbauteile einer Maschine, die ein Ausfüh rungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bein haltet; und

Fig. 2 eine detailliertere schematische Darstellung der vorliegenden Erfindung.

Die beste Art, die Erfindung auszuführen

In Fig. 1 ist ein Bewegungsleistungsteil 10 einer Ma schine (nicht gezeigt) dargestellt. Der Bewegungslei stungsteil 10 umfaßt eine Bewegungsleistungsquelle, wie z. B. einen Motor 12, ein Getriebe 14 mit einer Ausgangs welle 16, eine Druckströmungsmittelquelle, wie z. B. eine Pumpe 18, ein hydro-mechanisches Lenkdifferential 20, das antriebsmäßig mit der Getriebeausgangswelle 16 verbunden ist und strömungsmittelmäßig über Leitungen 22, 24 mit der Pumpe 18 verbunden ist, und rechte und linke Aus gangsantriebsglieder 26, 28.

Gemäß Fig. 2 umfaßt das hydro-mechanische Lenkdifferen tial 20 ein Eingabeglied 30, das antriebsmäßig mit der Getriebeausgangswelle 16 verbunden ist, erste und zweite Ausgangsglieder 32, 34, die direkt mit den jeweiligen rechten und linken Ausgangsantriebsgliedern 26, 28 ver bunden sind, erste und zweite Planetenradanordnungen 36, 38, und einen drehbaren Strömungsmittelmotor 40, der strömungsmittelmäßig über die Leitungen 22, 24 mit der Pumpe 18 verbunden ist.

Die erste Planetenradanordnung 36 umfaßt ein Ring- oder Hohlrad 44, das integral mit dem Eingangsglied 30 ver bunden ist, eine Planetenradanordnung 46, die antriebs mäßig mit dem Ringrad 44 assoziiert ist, und ein Sonnen rad 48, das antriebsmäßig mit der Planetenradanordnung 46 assoziiert ist, und mit dem ersten Ausgangsglied 32 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 46 umfaßt einen Planetenträger 50 und einen Satz von Planetenrädern 52.

Die zweite Planetenradanordnung 38 umfaßt ein Ring- oder Hohlrad, das integral mit dem Planetenträger 50 der er sten Planetenradanordnung 36 verbunden ist, eine Plane tenradanordnung 58, die antriebsmäßig mit dem Hohlrad 56 assoziiert ist, und integral mit dem Eingangsglied 30 verbunden ist, und ein Sonnenrad 60, das antriebsmäßig mit der Planetenradanordnung 58 assoziiert ist und inte gral mit dem zweiten Ausgangsglied 34 verbunden ist. Die Planetenradanordnung 58 umfaßt einen Planetenträger 62 und einen Satz von Planetenrädern 64.

Der drehbare Strömungsmittelmotor 40 umfaßt eine An triebseinheit 68 und eine angetriebene Einheit 70. Die Antriebseinheit 68 ist antriebsmäßig mit dem Sonnenrad 48 der ersten Planetenradanordnung 36 verbunden und die an getriebene Einheit 70 ist mit dem zweiten Ausgangsglied 34 verbunden. Der drehbare Motor 40 ist mit den Leitungen 22, 24 verbunden, und zwar über ein Verteilerventil 72, das drehbar relativ zu dem Sonnenrad 48 und dem ersten Ausgangsglied 32 angeordnet ist, und das zwischen einem die Leitungen 22, 24 enthaltenden stationären Glied 74 und dem drehbaren Motor 40 angeordnet ist.

Für zusätz liche Einzelheiten bezüglich des Betriebs des drehbaren Motors 40 und des Verteilerventils 72 sei auf das U.S.-Patent 5,396,768 vom 14. März 1995 verwiesen.

Industrielle Anwendbarkeit

Beim Betrieb des hydro-mechanischen Lenkdifferentials, das bezüglich der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, wählt der Bediener eine Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und Richtung aus, indem er eine Eingabe an das Getriebe 14 macht. Die Bewegungsleistung von dem Motor 12 wird durch die Getriebeausgangswelle 16 zu dem Eingangsglied 30 des hydro-mechanischen Lenkdifferentials 20 geliefert. Wenn der drehbare Motor 40 keine Strömungsmittelströmung von der Pumpe 18 empfängt, sind die Antriebseinheit 68 und die angetriebene Einheit 70 des drehbaren Motors 40 von einer Relativdrehung zueinander blockiert. Demgemäß wird die Leistung, die durch das Eingangsglied 30 gerichtet wird, gleichmäßig durch die ersten und zweiten Planeten radanordnungen 36, 38 zu den jeweiligen rechten und lin ken Ausgangsantriebsgliedern 26, 28 geleitet, und zwar durch die jeweiligen ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34. Solange sich die Maschine in einer geraden Rich tung bewegt, erhalten beide Antriebsglieder 26, 28 die gleiche Leistung und sie drehen sich mit derselben Ge schwindigkeit bzw. Drehzahl.

Wenn es gewünscht wird, die Maschine in eine Richtung zu lenken, ohne die Getriebegeschwindigkeit bzw. Drehzahl zu verändern, macht der Bediener eine Eingabe, um Druck strömungsmittel von der Pumpe 18 durch eine der Leitungen 22, 24 zu dem drehbaren Motor 40 zu leiten. Die Rückströ mung von dem drehbaren Motor 40 kehrt zu der Pumpe 18 zurück, und zwar durch die andere der Leitungen 22, 24. Das Druckströmungsmittel bewirkt, daß sich die Antriebs einheit 68 des drehbaren Motors 40 bezüglich der ange triebenen Einheit 70 dreht. Die Relativdrehung zwischen der Antriebseinheit 68 und der angetriebenen Einheit 70 hat zur Folge, daß eines der ersten und zweiten Ausgangs glieder 32, 34 seine Drehgeschwindigkeit erhöht und das andere der ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34 seine Drehgeschwindigkeit verringert. Obwohl die Drehge schwindigkeiten der ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34 ihre Geschwindigkeit verändern, erhalten immer noch beide Bewegungsleistung von dem Motor 12. Der Grad der Lenkung wird durch die Größe bzw. Menge des Druck strömungsmittels bestimmt, das von der Pumpe 18 zu dem drehbaren Motor 40 geleitet wird. Die relative Geschwin digkeit bzw. Drehzahl zwischen der Antriebseinheit 68 und der angetriebenen Einheit 70 kann sich auf ein Niveau er höhen, bei dem die Drehgeschwindigkeit eines der ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34 bei einer Null-Ge schwindigkeit ist, was normalerweise als Schwenkdrehung bezeichnet wird. In gleicher Weise können die relativen Geschwindigkeiten weiter auf ein Niveau erhöhte werden, bei dem sich eines der Ausgangsglieder 32/34 in einer Richtung entgegengesetzt zu der Drehrichtung des anderen Ausgangsgliedes 32, 34 dreht. Wenn sich beide der ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34 mit derselben Ge schwindigkeit, aber in entgegengesetzte Richtungen dre hen, führt die Maschine einen Lenkvorgang durch, der nor malerweise als Punktdrehung bezeichnet würde.

Wenn es gewünscht wird, die Maschine in die entgegenge setzte Richtung zu lenken, macht der Bediener eine Ein gabe, um Druckströmungsmittel von der Pumpe 18 zu dem drehbaren Motor 40 zu leiten, und zwar durch die andere der Leitungen 22, 24. Die Antriebseinheit 68 dreht sich nun relativ zu der angetriebenen Einheit 70 in einer Richtung entgegengesetzt zu der zuvor genannten. Bei dieser Situation ist die Relativdrehung der ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34 genau umgekehrt. Das an dere der ersten und zweiten Ausgangsglieder 32, 34 erhöht seine Drehgeschwindigkeit, während das eine Ausgangsglied 32/34 seine Drehgeschwindigkeit verringert. Der Grad der Lenkung wird wie oben beschrieben durch den Bediener ge steuert.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß, wenn sich die Maschine in die entgegengesetzte Richtung bewegt, diese in derselben, oben beschriebenen Art und Weise gelenkt wird.

In Anbetracht der vorhergehenden Beschreibung sieht die vorliegende Erfindung eine kompakte Lenkanordnung vor, die immer Leistung an die jeweiligen rechten und linken Ausgangsantriebsglieder 26, 28 liefert, und zwar sowohl während der geraden Fortbewegung als auch während des Lenkens. In gleicher Weise ist die vorliegende Anordnung kompakt und benötigt keine Differentialverriegelungen oder eine weitere entfernt angeordnete Vorrichtung.

Zusammenfassend sieht die Erfindung ein hydro-mecha nisches Lenkdifferential vor zum Liefern von Bewegungs leistung an rechte und linke Ausgangsantriebsglieder, sowohl während der geraden Fortbewegung als auch während des Lenkens. Die vorliegende Erfindung umfaßt erste und zweite Planetenradanordnungen mit einem drehbaren Motor, der schwimmend bzw. schwebend dazwischen angeordnet ist. Ein Eingabeglied ist antriebsmäßig mit sowohl einem Ring bzw. Hohlrad der ersten Planetenradanordnung als auch einem Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung verbunden. Ein Sonnenrad der ersten Planetenradanordnung ist mit sowohl dem linken Ausgangsantriebsglied als auch einer Antriebseinheit des drehbaren Motors verbunden. Eine angetriebene Einheit des drehbaren Motors und ein Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung sind beide mit dem rechten Ausgangsantriebsglied verbunden. Die vor liegende Anordnung sieht bei einem kompakten Aufbau Bewegungsleistung an die rechten und linken Ausgangsan triebsglieder vor, und zwar sowohl während der geraden Fortbewegung als auch während eines Lenkvorgangs ohne daß eine separate Differentialverriegelung benötigt wird.

Claims

1. Hydro-mechanisches Lenkdifferential zur Verwendung in einer Maschine mit einer Bewegungsleistungs quelle, einem Getriebe, das betriebsmäßig Bewegungs leistung durch eine Ausgangswelle zu dem hydro-me chanischen Lenkdifferential leitet, einer Druckströ mungsmittelquelle, die strömungsmittelmäßig mit dem hydro-mechanischen Lenkdifferential verbunden ist, und rechten und linken Ausgangsantriebsgliedern, die betriebsmäßig mit dem hydro-mechanischen Lenkdiffe rential verbunden sind, wobei das hydro-mechanische Lenkdifferential folgendes aufweist:
ein Eingabeglied, das zur Verbindung mit der Getrie beausgangswelle geeignet ist, erste und zweite Aus gangsglieder, die zur integralen Verbindung mit den jeweiligen ersten und zweiten Ausgangsantriebsglie dern geeignet sind, eine erste Planetenradanordnung, die zwischen dem Eingabeglied und dem ersten Aus gangsglied verbunden ist, eine zweite Planeten radanordnung, die zwischen dem Eingabeglied und dem zweiten Ausgangsglied verbunden ist, und einen dreh baren Strömungsmittelmotor, der schwebend bzw. schwimmend zwischen den ersten und zweiten Planeten radanordnungen angeordnet ist, und geeignet ist zur Strömungsmittelverbindung mit der Druckströmungsmit telquelle, wobei jede der ersten und zweiten Plane tenradanordnungen folgendes aufweist: ein Ring- oder Hohlrad, eine Planetenradanordnung und ein Sonnen rad, wobei jede der Planetenradanordnungen einen Planetenträger und einen Satz von Planetenrädern aufweist, wobei das Eingabeglied integral mit sowohl dem Ringrad der ersten Planetenradanordnung als auch dem Planetenträger der zweiten Planetenradanordnung verbunden ist.

2. Hydro-mechanisches Lenkdifferential nach Anspruch 1, wobei der Planetenträger der ersten Planetenrad anordnung integral verbunden ist mit dem Ring- oder Hohlrad der zweiten Planetenradanordnung und wobei das Sonnenrad der zweiten Planetenradanordnung mit dem zweiten Ausgangsglied verbunden ist.

3. Hydromechanisches Lenkdifferential nach Anspruch 1 oder 2, wobei der drehbare Strömungsmittelmotor eine Antriebseinheit und eine angetriebene Einheit auf weist, und wobei das Sonnenrad der ersten Planeten radanordnung mit sowohl dem ersten Ausgangsglied als auch der Antriebseinheit des drehbaren Motors ver bunden ist.

4. Hydro-mechanisches Lenkdifferential nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Antriebseinheit des dreh baren Motors mit dem zweiten Ausgangsglied verbunden ist.