DE3012220A1

DE3012220A1 - Ueberlagerungslenkgetriebe fuer arbeitsmaschinen

Info

Publication number: DE3012220A1
Application number: DE19803012220
Authority: DE
Inventors: Michael Ing.(grad.) 7996 Meckenbeuren Meyerle
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1980-03-28
Filing date: 1980-03-28
Publication date: 1981-10-08
Also published as: DE3012220C2; US4420991A

Description

Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft

799o Friedrichshafen

Überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen, insbesondere für Planieroder Laderaupen, bei denen die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle und Summierungsdifferentiale dem Fahrantrieb überlagert wird und zum Antrieb der Nullwelle ein aus Pumpe und Motor bestehendes, mit dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine verbundenes und stufenlos regelbares hydrostatisches Getriebe vorgesehen ist, dessen Abtriebsglied über ein Verzweigungsgetriebe mit der Nullwelle in Triebverbindung steht.

Ein derartiges überlagerungslenkgetriebe ist durch die DE-AS 24 12 562 bekannt. Das bei dieser Ausgestaltung zwischen dem hydrostatischen Getriebe und der Nullwelle vorgesehene Verzweigungsgetriebe besteht jedoch aus vier Planetenradgetrieben und drei Schaltbremsen, so daß der Bauaufwand sehr groß ist. Außerdem ist hierbei der Wirkungsgrad ungünstig, da eine große Anzahl von Zahnrädern ständig in Eingriff ist.

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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, das Überlagerungslenkgetriebe der vorgenannten Gattung derart zu verbessern, daß die,durch dieses bedingten Leistungsverluste gering gehalten werden und daß der Bauaufwand in einem erheblichen Maße reduziert wird. Des weiteren soll dennoch eine hohe Wendigkeit und Manövrierfähigkeit einer mit einem solchen Getriebe ausgestatteten Arbeitsmaschine gegeben sein.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Verzweigungsgetriebe aus einem dreigliedrigen Planetendifferential, dessen erstes und zweites Getriebeglied mit dem Abtriebsglied des hydrostatischen Getriebes und der Nullwelle trieblich verbunden und dessen Planetenträger mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors kuppelbar sind, und einer schaltbaren Kupplung, mittels der das erste und das zweite Getriebeglied des Planetendifferentials miteinander kuppelbar sind, besteht.

Zweckmäßig ist es hierbei, das Hohlrad des Planetendifferentials mit dem Abtriebsglied des hydrostatischen Getriebes und das Sonnenrad mit der Nullwelle zu verbinden und das schaltbare Glied der dem Planetendifferentxal zugeordneten Schaltkupplung gemeinsam mit dessen Sonnenrad drehfest auf der Nullwelle anzuordnen.

Vorteilhaft ist es des weiteren, zur Verbindung des Planetenträgers des Planetendifferentials mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors eine wechselweise schaltbare Doppelkupplung vorzusehen, die ein mit dem Planetenträger fest verbundenes vorzugsweise als Kupplungsglocke ausgebildetes Kupplungsglied aufweist und deren schaltbare Kupplungsglieder mit der Abtriebswelle in Triebverbindung stehen und mit entgegengesetzter Drehrichtung antreibbar sind.

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Angebracht ist es ferner, die Doppelkupplung jeweils bei Synchronlauf zwischen einem der mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbundenen Kupplungsglieder und dem mit dem Planetenträger verbundenen gemeinsamen Kupplungsglied selbsttätig einzuschalten, wobei deren Betätigung mittels Drehzahlabgleichung oder mechanisch mittels einer Schaltkulisse in Abhängigkeit von der Schwenkstellung der Pumpe des hydrostatischen Getriebes erfolgen kann.

Die mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbundenen schaltbaren Glieder der Doppelkupplung sollten, um unterschiedliche Drehrichtungen zu erhalten, jeweils über einen dreigliedrigen Kegelradtrieb antreibbar sein, es ist aber auch möglich, dazu einen doppelten Stirntrieb vorzusehen.

Bei einer Triebverbindung der Abtriebswelle des Antriebsmotors mit dem Planetenträger des Planetendifferentials sollte des weiteren die zwischen dessen erstem und zweitem Getriebeglied vorgesehene schaltbare Kupplung selbsttätig, vorzugsweise zeitverzögert, nach dem Betätigen der den Planetenrädern zugeordneten Doppelkupplung lösbar sein.

Das bei einem Lenkgetriebe verwendete gemäß der Erfindung ausgebildete Verzweigungsgetriebe ist n-^ht nur sehr einfach in der konstruktiven Ausgestaltung und weist, da nur wenige Bauteile in Eingriff sind, auch nur geringe Leistungsverluste auf, sondern ermöglicht es, daß trotz des geringen Bauaufwandes eine hohe Wendigkeit und Manövrierfähigkeit einer mit diesem Getriebe bestückten Arbeitsmaschine gegeben ist. Das Verzweigungsgetriebe besteht nämlich nur aus einem dreigliedrigen mit der Antriebsmaschine kuppelbaren Planetendifferential und einer Schaltkupplung, mittels der dieses zu blockieren ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei einer Kurvenfahrt den Verstellbereich der hydrostatischen Pumpe jeweils dreimal auszunutzen,

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so daß auch das hydrostatische Getriebe klein baut. Außerdem ist mit Hilfe des hydrostatischen Getriebes die übersetzung in dem Planetendifferential derart veränderbar, daß die Nullwelle und die mit dieser verbundenen Summierungsdifferentia-Ie mit einer erhöhten Drehzahl angetrieben werden können.

Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Uberlagerungslenkgetriebes für Arbeitsmaschinen sind dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist, zu entnehmen. Hierbei zeigt:

Fig. 1 die Antriebsanlage mit überlagerungslenkgetriebe eines Fahrzeuges in schematischer Darstellung und

Fig. 2 den Drehzahlplan des Überlagerungslenkgetriebes nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Antriebsanlage einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einer Planier oder Laderaupe, besteht aus einem Antriebsmotor 2, einem an dessen Abtriebswelle 3 angeschlossenen Fahrgetriebe 4 sowie einem mit dieser trieblich verbundenen Überlagerungslenkgetriebe 1o. Über Summierungsdifferentiale 5 und 6 wird die Antriebsleistung des Motors 2 bei Geradeausfahrt unmittelbar von dem Fahrgetriebe 4 und bei Kurvenfahrt von diesem und dem überlagerungslenkgetriebe 1o auf die Antriebsachsen 7 und 8 übertragen.

Das überlagerungslenkgetriebe 1o besteht hierbei aus einem hydrostatischen Getriebe 11, das aus einer verstellbaren Pumpe 12 und einem Motor 13 gebildet ist/ und einem Verzweigungsgetriebe 21, das auf der Nullwelle 22 des Überlagerungslenkgetriebes 1o angeordnet ist. Das Verzweigungsgetriebe 21 ist mit d^m Antriebsmotor 2 kuppelbar und aus

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einem dreigliedrigen Planetendifferential 23 und einer Schaltkupplung 24 zusammengesetzt. Das Hohlrad 25 des Planetendifferentials 2 3 ist mit dem einen als Kupplungsglocke ausgebildeten Kupplungsglied 29 der Schaltkupplung 24 fest und über ein Zahnrad 31 mit dem ebenfalls als Zahnrad ausgebildeten Abtriebsglied 16 des Motors 13 trieblich verbunden; das Sonnenrad 26 dagegen ist drehfest auf der Nullwelle 22 gelagert. Das andere Kupplungsglied 3o der Schaltkupplung 24 ist ebenfalls mit der Nullwelle 22 verbunden, so daß bei geschlossener Schaltkupplung 24 des Planetendifferential 23, da somit das Hohlrad 25 und das Sonnenrad 26 miteinander gekuppelt sind, als Block umläuft.

Die Planetenräder 27 des Planetendifferentials 23 sind über einen Planetenradträger 28 an eine Doppelkupplung 41 angeschlossen, mittels der dieses mit dem Antriebsmotor 3 kuppelbar ist. Der dazu erforderliche Antriebsstrang wird durch ein auf der Abtriebswelle 3 angeordnetes Zahnrad 47, ein mit diesem kämmendes Zahnrad 48 sowie einer Welle 49 gebildet, die über Kegelräder 5o, 51 und 52 mit die Nullwelle 22 umgebenden Hohlwellen 45 und 46 in Triebverbindung steht/ an denen die mit einem gemeinsamen als Kupplungsglocke, ausgebildeten Kupplungsglied 42 zusammenwirkenden Glieder 43 und 44 der Doppelkupplung 41 befestigt sind.

Auf der Hohlwelle 46 ist des weiteren ein Zahnrad 14 angebracht, das mit einem mit der regelbaren Pumpe 12 des hydrostatischen Getriebes 11 verbundenen Zahnrad 15 kämmt, so daß auch dieses auf einfache Weise mit dem Antriebsmotor 2 ständig in Triebverbindung steht, über ein Zahnrad 32 sowie einem Zahnrad 34 ist die Nullwelle 22 des Lenkgetriebes 1o mit dem Summierungsdifferential 5 und über ein Zahnrad 33 mit dem Summierungsdifferential 6 verbunden. Dadurch werden die Suirtmierungsdif ferentiale 5 und 6 bei einer Kurvenfahrt

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mit der unterschiedlich gerichteten Lenkleitung überlagert.

Das überlagerungslenkgetriebe 1o weist, wie dies dem Drehzahlplan gem. Fig. 2 entnommen werden kann, bei Kurvenfahrt jeweils zwei Lenkbereiche L₁ und L₂ bzw. R₁ und R2 auf. In den Bereichen L₁ und R₁ wird von Null ausgehend die max. Verstellmöglichkeit der hydrostatischen Pumpe in einer Richtung ausgenutzt, in den Bereichen L₂ und R₂ wird diese auf Null zurückgestellt und in der anderen Rieh tung verstellt, so daß die Drehrichtung des hydrostatischen Motors 13 dadurch umgekehrt und dessen Antriebsglied 16 mit geändertem Drehsinn, umläuft.

Bei Geradeausfahrt steht die Nullwelle 22 still. Die ständig mit der Abtriebswelle 3 verbundene hydrostatische Pumpe ist, um dies zu erreichen, in Nullstellung, so daß der hydrostatische Motor 13 sowie die an diesem angeschlossenen Zahnräder 16 und 31 und damit das Kupplungsglied 29 ebenfalls stillstehen. Die Schaltkupplung 24 ist geschlossen - die Doppelkupplung 41 dagegen ist geöffnet - die Nullwelle 22 wird somit an dem hydrostatischen Motor 13 abgestützt.

Wird in diesem Betriebszustand die hydrostatische Pumpe in einer der beiden möglichen Richtungen,um eine Rechts oder Linkskurve zu durchfahren, verstellt, so werden der hydrostatische Motor 13, die Zahnräder 16 und 31 sowie über die Schaltkupplung 24. die Nullwelle 22 angetrieben. Über diese Getriebeglieder wird demnach der Nullwelle 22 Antriebsenergie zugeführt, die von dieser über die Zahnräder 32 und 33 sowie 34 an die Summierungsdifferentiale 5 und abgegeben wird, und zwar sind die Drehmomente unterschiedlich gerichtet. Durch die positive und negative überlagerung wird somit je nach der gewölbten Verstellung der hydrostatischen Pumpe 12 in den Lenkbereichen L₁ bzw. R₁ eine Lenkbewegung ausgeführt.

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Soll jedoch eine weitergehende überlagerung, um eine engere Kurvenfahrt zu ermöglichen, vorgenommen werden, so wird die durch das Planetendifferential 23 gegebene übersetzungsmöglichkeit ausgenutzt, indem bei einer Drehzahl des Kupplungsgliedes 29 bzw. des Hohlrades 25, die in ihrer Größe mit der Drehzahl und auch in der Drehrichtung mit einem der ständig angetriebenen Kupplungsglieder 43 und 44 übereinstimmt, die Doppelkupplung 41 geschlossen und die Schaltkupplung 24 wird zeitverzögert geöffnet. Der hydrostatische Motor 13 ist jetzt nicht mehr über die Schaltkupplung 24 mit dor NuIlwelle 22 verbunden, sondern über das Planetendifferential 23, dessen Planetenradträger 28 mit umläuft. Wird in diesem Betriebszustand die hydrostatische Pumpe 12 zurückgeschwenkt, so wird zunächst die Drehzahl des Hohlrades 25 bis auf Null reduziert und bei einer weiteren Verstellung sogar umgekehrt. Die übersetzung zwischen dem Hohlrad 25, den umlaufenden Planetenrädern 27 und dem Sonnenrad 26 wird auf diese Weise erhöht, so daß die Nullwelle 22 mit einer höheren Drehzahl angetrieben und die Überlagerung in den Summierungsdifferentialen 5 und 6 ebenfalls vergrößert wird. Der Verstellbereich der hydrostatischen Pumpe 3 wird somit dreifach ausgenutzt, eine große Wendigkeit und Manövrierfähigkeit einer mit einem derartigen Getriebe ausgerüsteten Arbeitsmaschine ist daher gegeben.

A 9341 e-1
27. März

1 98p

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Bezugszeichenliste

1. . .	Antriebsanlage	e-s ι	21. .	. Verzweigungsgetriebe
2.. .	Motor	27. März 198Jb	22..	. Nullwelle
3.. .	Motor-Abtriebswelle		23..	. Planetendifferential
4. . .	Fahrgetriebe		24. .	. Kupplung
5. . .	Summierungsdifferential		25. .	. Hohlrad
6...	Summierungsdifferential		26. .	. Sonnenrad
7...	Triebachse		27. .	. Planetenräder
δ...	Triebachse		28. .	. Steg
9. . .		I	29. .	. Kupplungsglied
1ο.. .	Lenkgetriebe		3o. .	. Kupplungsglied
11. ..	Hydrostatisches Getriebe		31. .	. Zahnrad
12. ..	Pumpe		32. .	. Zahnrad
13. ..	Motor		33. .	. Zahnrad
14. . .	Zahnrad		34. .	. Zwischenrad
15. . .	Zahnrad
16. . .	Zahnrad	41 ..	. Doppelkupplung
		42. .	. Kupplungsglied
		43. .	. Kupplungsglied
	/	44. .	. Kupplungsglied
!V. 9341	45. .	. Hohlwelle
46. .	. Hohlwelle
47. .	. Zahnrad
48. .	. Zahnrad
49. .	. Welle
5o. .	. Kegelrad
51. ·	. Kegelrad
52. .	. Kegelrad

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Claims

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Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft

799o Friedrichshafen

Patentansprüche :

1. überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen, insbesondere für Planier- oder Laderaupen, bei denen die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle und Summierungsdifferentiale dem Fahrantrieb überlagert wird und zum Antrieb der Nullwelle ein aus . Pumpe und Motor bestehendes, mit dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine verbundenes und stufenlos regelbares hydrostatisches Getriebe vorgesehen ist, dessen Abtriebsglied über ein Verzweigungsgetriebe mit der Nullwelle in Triebverbindung steht,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Verzweigungsgetriebe (21) aus einem dreigliedrigen Planetendifferential (23), dessen erstes und zweites Getriebeglied (2 5, 26) mit dem Abtriebsglied (16) des hydrostatischen Getriebes (11) und der Nullwelle (22) trieblich verbunden und dessen drittes Getriebeglied (Planetenträger 28) mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) kuppel-

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bar sind, und einer schaltbaren Kupplung (24)₍ mittels der das erste und das zweite Getriebeglied (25, 26) des Planetendifferentials (23) miteinander koppelbar sind, besteht.

2. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Hohlrad (25) des Planetendifferentials (23) mit dem Abtriebsglied (16) des hydrostatischen Getriebes (11) und das Sonnenrad (26) mit der Nullwelle (22) in Triebverbindung stehen.

3. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das schaltbare Glied (3o) der dem Planetendifferential (23) zugeordneten Schaltkupplung (24) gemeinsam mit dessen Sonnenrad (26) drehfest auf der Nullwelle (22) angeordnet ist.

4. überlagerungslenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke-nnzeichnet,

daß zur Verbindung des Planetenträgers (28) des Planetendifferentials (23) mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) eine wechselweise schaltbare Doppelkupplung (41) vorgesehen ist, die ein mit dem Planetenträger (28) fest verbundenes vorzugsweise als Kupplungsglocke ausgebildetes Kupplungsglied (42) aufweist und deren schaltbare

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Kupplungsglieder (43, 44) mit der Abtriebswelle (3) in Triebverbindung stehen und mit entgegengesetzter Drehrichtung antreibbar sind.

5. Überlagerungslenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzei cn net/

daß die Doppelkupplung (41) jeweils bei Synchronlauf zwischen einem der mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) verbundenen Kupplungsglieder (43, 44) und dem mit dem Planetenträger (28) verbundenen Kupplungsglied (42) selbsttätig einschaltbar ist.

6. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 5, .dadurch gekennzeichnet,

daß die Betätigung der Doppelkupplung (41) mittels Drehzahlabgleichung oder mechanisch mittels einer Schaltkulisse in Abhängigkeit von der Schwenkstellung der Pumpe (12) des hydrostatischen Getriebes (11) erfolgt.

7. überlagerungslenkgetriebe nach einem urr Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) verbundenen schaltbaren Glieder (43, 44) der Doppelkupplung (41) jeweils über einen dreigliedrigen Kegelantrieb (5o, 51, 52) antreibbar sind.

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8. Überlagerungslenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,

dadurch gekennzeichnet,

daß bei einer Triebverbindung der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (1) mit dem Planetenträger (28) des Planetendifferentials (23) die zwischen dessen erstem und zweitem Getriebeglied (25, 26) vorgesehene schaltbare Kupplung (24) selbsttätig, vorzugsweise zeitverzögert, nach dem Betätigen der dem Planetenträger (28) zugeordneten Doppelkupplung (41) lösbar ist.

26. März 198o Se-I
A 9341

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