DE19631012C2

DE19631012C2 - Vorrichtung zur Lenkung eines Kettenfahrzeuges und Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung

Info

Publication number: DE19631012C2
Application number: DE1996131012
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Pfitzer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2003-12-11
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: DE19631012A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur stufenlosen Lenkung eines Kettenfahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Betrieb dieser Vorrichtung.

Aus der DE 14 80 725 C ist ein hydrostatisch-mecha nisches oder hydrodynamisches Lenkgetriebe bekannt, bei dem bei allen vorkommenden Kurvenradien in einer ersten Ausges taltung das hydrostatische und hydrodynamische und in einer zweiten Ausgestaltung das hydrostatische und mechanische Lenkgetriebe in Leistungsummierung auf die Nullwelle wir ken. Damit wird über den gesamten Bereich stufenlos ge lenkt. Dies ist günstig für die Bedienung der Lenkung für das Kettenfahrzeug, besonders auf der Straße, wo es auf eine feinfühlige Lenkung ankommt, weil der Kontakt der Straße mit der Kette mit wenig Schlupf behaftet ist und wo die notwendigen Lenkbewegungen rechtzeitig erkannt werden.

Im Gelände wird demgegenüber eine derartige Lenkung zu langsam, besonders beim notwendigen schnellen Wechsel in der Fahrtrichtung und bei kleinen Lenkradien, weil im ge samten Bereich von Geradeausfahrt bis zum gewünschten engen Lenkradius der gesamte Bereich durchfahren werden muß, was zwangsweise zu einer Verzögerung führt. Weiter ist infolge der Wirkung des hydrostatischen Lenkgetriebes über den ge samten Lenkbereich und einer hohen Lenkleistung in den kleinen Radien der Wirkungsgrad nicht befriedigend.

Aus der DE 11 74 182 C ist ein hydrostatisches- mechanisches Lenkgetriebe für Kettenfahrzeuge bekannt, bei dem bei gewähltem kleineren Kurvenradius das mechanische und bei einem größeren Kurvenradius das hydrostatische Ge triebe die Nullwelle antreibt. Das mechanische Lenkgetriebe spricht zwar sehr schnell auf alle Lenkbewegungen an und arbeitet auch mit einem guten Wirkungsgrad, so dass eine hohe Beweglichkeit bei ökonomischer Fahrweise im Gelände möglich ist. Der Übergang aus dem hydrostatischen auf den mechanischen Lenkbereich ist jedoch nicht ganz unproblema tisch und damit für den Fahrer übungsbedürftig.

Diesen bekannten Lenkgetrieben ist gemeinsam, dass sie einen hohen Bauaufwand und einen großen Bauraum benötigen.

Die DE 36 41 648 A1 zeigt ein Kettenfahrzeug-Getriebe mit einem Fahrhydrostaten und einem Lenkhydrostaten. Für den ersten Lenkbereich wird eine Kupplung, für den zweiten Lenkbereich (jeweils rechts und links) andere Kupplungen geschaltet. Es ergibt sich hierbei eine Überlagerung der Leistungen der beiden Hydrostat-Einheiten.

Die EP 0 319 323 A2 offenbart ein Kettenfahrzeug- Getriebe mit zwei Hydrostaten. Beide Hydrostaten werden sowohl für Fahr- als auch für Lenkantrieb genutzt, wobei durch Schalten einer Bremse ein erster Fahrbereich, durch Schalten einer Kupplung ein zweiter Fahrbereich und durch Schalten einer weiteren Kupplung ein dritter Fahrbereich definiert ist.

Schließlich offenbart die nächstliegende, gattungsge mäße DE 28 00 487 A1 ein Kettenfahrzeug-Getriebe mit zwei Hydrostaten, nämlich einen Fahrhydrostat und einen Lenk hydrostat. Ersterer wirkt auf eine Welle des Fahrantriebs, zweiterer auf eine geteil te Nullwelle. Die Überlagerung der Leistung der beiden Hydrostaten erfolgt in Summierungsgetrieben.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor richtung zu schaffen, mit der eine stufenlose Lenkung des Kettenfahrzeugs bei erheblich verringertem Bauraumbedarf ermöglicht wird.

Ausgehend von einer Vorrichtung, wie sie im Oberbe griff des Anspruchs 1 umrissen ist, erfolgt die Lösung die ser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemä ßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass für den Lenkantrieb eines Kettenfahrzeugs im Extremfall, wie z. B. das Wenden um die Hochachse im Gelände, eine maximale Lenkleistung aufgebracht werden muß. So beträgt für ein Kettenfahrzeug mit einem Gesamtgewicht von G = 56 t die hierfür erforderliche Lenkleistung ca. 700 kW. Für den nor malen Fahrbetrieb hingegen bis zum kleinsten fahrbaren Ra dius von ca. 4 Meter werden jedoch nur maximal 350 kW Lenk leistung für ein Kettenfahrzeug dieser Gewichtsklasse benö tigt.

Da der Fahrvorgang "Wenden um die Hochachse" im Gelän de relativ selten auftritt, wird vorgeschlagen, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Lenk kräfte der Fahrhydrostat dem Lenkhydrostat derart zuge schaltet wird, dass sich ihre Lenkkräfte summieren. Dadurch wird der Vorteil erzielt, dass man einen einfachen, voll ständig stufenlosen Lenkantrieb für das Kettenfahrzeug erhält, wobei der Lenkhydrostat nur ca. 50% der maximal er forderlichen Lenkleistung erbringt; erst bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Lenkkräfte, wie es z. B. beim Wenden um die Hochachse auftritt, wird vollauto matisch der Fahrhydrostat durch die vorgesehene Zuschaltan ordnung derart mit dem Lenkhydrostaten verbunden, dass sich die beiden von ihnen abgegebenen Leistungen summieren.

Mit dieser Ausgestaltung ist es sogar möglich, dass baugleiche Hydrostaten sowohl für den Lenkhydrostaten als auch für den Fahrhydrostaten verwendet werden, wodurch er hebliche Kostenvorteile bei der Herstellung entstehen. Ge gebenenfalls kann sowohl der Lenkhydrostat als auch der Fahrhydrostat jeweils in zwei Teilhydrostate von etwa der selben Leistung unterteilt werden, wodurch eine weitere Unkostenverringerung erzielt wird.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der die Erfindung schematisch darge stellt ist.

In der einzigen Figur, die schematisch den Fahrantrieb und den Lenkantrieb eines Kettenfahrzeugs darstellt, sind nur die für die Erfindung wesentlichen Bauteile mit Bezugs zeichen versehen. Mit 1 ist dabei ein Lenkgetriebe bezeich net, welches mit einem Lenkhydrostaten 3 versehen ist, der einen Hydromotor KE1 und eine Verstellpumpe VE1 aufweist. Mit 2 ist ein Fahrgetriebe bezeichnet, z. B. ein sogenann tes SHL-Getriebe (stufenlos-hydrostatisch-leistungsver zweigtes Lenkgetriebe), das mit einem Fahrhydrostaten 4 versehen ist, der einen Hydromotor KE2 und eine Verstell pumpe VE2 aufweist.

Das mit dem Lenkhydrostaten 3 versehene Lenkgetriebe 1 reicht bei einem Kettenfahrzeug in der Gewichtsklasse von 56 t mit einer maximalen Lenkleistung von 350 kW aus, um die im normalen Fahrbetrieb bis zum kleinsten fahrbaren Radius von ca. 4 Meter auftretenden Lenkkräfte für die Be tätigung der Kettenantriebsräder zu erzeugen. Werden höhere Lenkkräfte benötigt, wie es beim Wenden um die Hochachse der Fall ist, so sorgt eine zwischen dem Lenkgetriebe und dem Fahrgetriebe angeordnete Zuschaltanordnung dafür, dass bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwellwertes der Lenkkräfte die vom Fahrhydrostaten erzeugten Kräfte denje nigen des Lenkhydrostaten überlagert werden, so dass von ihnen beiden gemeinsam die erforderliche Lenkleistung von ca. 700 kW aufgebracht wird, sofern der Fahrhydrostat die gleiche Leistung von ca. 350 kW wie der Lenkhydrostat ab gibt.

Dies bedeutet, dass Lenkhydrostat und Fahrhydrostat baugleich ausgeführt werden können.

Die Schaltordnung zwischen den beiden Hydrostaten weist beispielsweise drei Kupplungen K1, K2 und K3 auf. Für das Wenden um die Hochachse werden die Kupplungen K1 und K3 geöffnet und die Kupplung K2 geschlossen.

Werden zusätzlich in dieser Schaltstellung die beiden Hydrostaten durch eine nicht dargestellte Steueranordnung gleichsinnig verstellt, so kann dadurch ein Kriechfahrbe trieb mit sehr geringer Geschwindigkeit von beispielsweise V = 4 bis 5 km/h mit sehr hoher Zugkraft ermöglicht wer den.

Die Umschaltung des Fahrhydrostaten 4 bei Überschrei ten eines Schwellwertes geschieht schnell und vollautoma tisch. Man erhält dadurch einen einfachen, vollständig stu fenlosen Lenkantrieb für das Kettenfahrzeug, der für die meisten Fahrzustände mit der geringeren Lenkleistung des Lenkhydrostaten 3, der auf das zugehörige Lenkgetriebe 1 wirkt, auskommt. Nur in denjenigen Fällen, in denen höhere Lenkkräfte erforderlich sind, wird zur Aufbringung einer hohen Lenkleistung der Fahrhydrostat vom Fahrgetriebe durch Öffnen der dritten Kupplung K3 getrennt und durch Schließen der zweiten Kupplung K2 mit dem zweiten Teil der Nullwelle trieblich verbunden, wobei die erste Kupplung K1 geöffnet ist, so dass der Lenkhydrostat lediglich den ersten Teil der Nullwelle und der Fahrhydrostat lediglich den zweiten Teil der Nullwelle antreibt.

Weitere Kostenvorteile können dadurch realisiert werden, wenn anstelle eines Lenkhydrostaten mit z. B. 350 kW zwei kleinere Teillenkhydrostaten mit jeweils 175 kW parallel geschaltet werden und das gleiche für den Fahrhydrostaten 4 durchgeführt wird.

Bezugszeichen

1

Lenkgetriebe

2

Fahrgetriebe

3

Lenkhydrostat

4

Fahrhydrostat
KE1 Hydromotor
VE1 Verstellpumpe
KE2 Hydromotor
VE2 Verstellpumpe
K1 Kupplung
K2 Kupplung
K3 Kupplung

Claims

1. Vorrichtung zur stufenlosen Lenkung eines Ketten fahrzeuges, das mit einem Motor, einem Fahrhydrostaten, einem Fahrgetriebe, einem Lenkhydrostaten einem Lenkgetrie be, Kettenantriebsrädern und diesen zugeordneten Summie rungsgetrieben versehen ist, wobei das Lenkgetriebe eine geteilte Nullwelle mit einem ersten und einem zweiten Teil aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Teile der Nullwelle durch eine erste Kupplung (K1) wahlweise miteinander trieblich verbindbar sind, wobei der erste Teil der Nullwelle in ständiger trieblicher Verbin dung mit dem Lenkhydrostaten ist und einem ersten Summie rungsgetriebe zugeordnet ist, dass der zweite Teil der Nullwelle einem zweiten Summierungsgetriebe zugeordnet ist, dass der Fahrhydrostat durch eine zweite Kupplung (K2) wahlweise mit dem zweiten Teil der Nullwelle trieblich ver bindbar ist und durch eine dritte Kupplung (K3) wahlweise von dem Fahrgetriebe trieblich trennbar ist, wobei in einem Schaltzustand zur Aufbringung einer hohen Lenkleistung, der Fahrhydrostat vom Fahrgetriebe durch Öffnen der dritten Kupplung (K3) getrennt und durch Schließen der zweiten Kupplung (K2) mit dem zweiten Teil der Nullwelle trieblich verbunden ist, wobei die erste Kupplung (K1) geöffnet ist, so dass der Lenkhydrostat lediglich den ersten Teil der Nullwelle antreibt und der Fahrhydrostat lediglich den zweiten Teil der Nullwelle antreibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass das Lenkgetriebe (1) und/oder das Fahrgetriebe (2) eine Steueranordnung auf weist, die eine gleichsinne Verstellung des Fahrhydrostaten (4) und des Lenkhydrostaten (2) in der Zuschaltstellung ermöglicht, um dergestalt eine sehr geringe Geschwindigkeit mit sehr hoher Zugkraft zu ermöglichen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Lenkhydrostat (3) bau gleich mit dem Fahrhydrostaten (4) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass die maximale Leistung des Lenkhydrostaten (3) im wesentlichen 50% der maximal erforderlichen Lenkleistung für die Betätigung des Lenkgetriebes (1) beträgt.

5. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Schaltzustand zur Aufbringung einer hohen Lenkleistung bei Überschreiten eines vorgegebe nen Schwellwertes der Lenkkräfte ausgelöst wird.