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DE3035522C2 - Hydrostatischer Antrieb für zuschaltbare Zusatzantriebsräder selbstfahrender schwerer Arbeitsmaschinen - Google Patents

Hydrostatischer Antrieb für zuschaltbare Zusatzantriebsräder selbstfahrender schwerer Arbeitsmaschinen

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DE3035522C2
DE3035522C2 DE3035522A DE3035522A DE3035522C2 DE 3035522 C2 DE3035522 C2 DE 3035522C2 DE 3035522 A DE3035522 A DE 3035522A DE 3035522 A DE3035522 A DE 3035522A DE 3035522 C2 DE3035522 C2 DE 3035522C2
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hydrostatic
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wheels
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Siegfried 7759 Immenstaad Nembach
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatischen Antrieb für zuschaltbare Zusatzantriebsräder selbstfahrender schwerer Arbeitsmaschinen nach dem Oberbe-
J) griff von Anspruch 1. Er besteht im wesentlichen aus einem Mehrgangschaltgetriebe, über welches die Hauptantriebsräder antreibbar sind, sowie einem zusätzlichen hydrostatischen Antrieb für Zusatzantriebsräder, wobei die Zusatzantriebsräder wahlweise für sich oder bei den unteren Gängen des Mehrgangschaltgetriebes einschaltbar sind. Als Mehrgangschaltgetriebe, über welches die Fahrzeugräder angetrieben werden, kann dabei ein mehrgängiges mechanisches Schaltgetriebe oder auch ein hydrodynamisches Lastschaltgetriebe, eingesetzt werden.
Bei einem derartigen Antrieb werden dabei das Mehrgangschaltgetriebe sowie die Verstellpumpe des hydrostatischen Antriebes für die Zusatzantriebsräder direkt von dem Hauptantriebsmotor der Arbeitsmaschine angetrieben, wobei die Hauptantriebsräder vom Mehrgangschaltgetriebe im allgemeinen rein mechanisch über Gelenkwellen, Kardanantriebe usw. angetrieben werden, während die Verstellpumpe des hydrostatischen Antriebes für die die Zusatzantriebsräder antreibenden Hydromotoren mit diesen über Leitungen verbunden sind. Dabei können zwischen den Hydromotoren und den anzutreibenden Rädern zusätzliche Schaltkupplungen, Übersetzungsgetriebe und ähnliche Antriebselemente vorgesehen sein.
Antriebe der vorgenannten Gattung sind an sich bekannt, wobei im allgemeinen in den unteren Fahrgeschwindigkeiten entsprechend der Gangstufen mit den höchsten Übersetzungen (1. und 2. Gang) sowohl die Hauptantriebsräder als auch die Zusatzantriebsräder angeschlossen sind und das Fahrzeug antreiben, während in den oberen Gangstufen (3,4. usw. Gang) nur die Hauptantriebsräder über das Schaltgetriebe angetrieben werden. Dies erfolgt, weil im
Arbeitseinsatz der Arbeitsmaschine der Zusatzantrieb aufgrund schwieriger Bodenverhältnisse benötigt wird, während bei Straßenfahrt mit höherer Fahrgeschwindigkeit der Zusatzantrieb nicht nur nicht erforderlich, sondern vielfach sogar hinderlich im Lenkverhalten ist und darüberhinaus zusätzliche Leistung verbraucht. Deshalb wird vielfach der hydrostatische Zusatzantrieb an die Gänge des Schaltgetriebes gekoppelt und nur im ersten und im zweiten Vorwärts- bzw. Rückwärtsgang eingeschaltet und in den übrigen Gängen abgeschaltet.
Für einen einwandfreien Betrieb ist es dabei notwendig, daß die Zusatzantriebsräder im zugeschalteten Zustand so angetrieben werden, daß ihre Umfangsgeschwindigkeit möglichst genau der Umfangsgeschwindigkeit der Hauptantriebsräder entspricht bzw. bei gewissen Arbeitseinsätzen sogar eine geringfügig höhere Umfangsgeschwindigkeit als die Hauptantriebsräder aufweisen. Dabei muß diese Beziehung der Umfangsgeschwindigkeiten über den gesamten Geschwindigkeitsbereich beider Räder erhalten bleiben.
Darüberhinaus soll der hydrostatische Antriebskreis für die Zusatzantriebsräder auch in seiner Leistung regelbar sein zur optimalen Ausnutzung der Antriebsleistung (Anpassung an die Bodenverhältnisse, Fahrtrichtungswechsel usw.). Außerdem ist ein Überlastschutz der Antriebsmaschine wünschenswert und notwendig.
Zur Einhaltung dieser Bedingungen sind bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht worden, die alle mehr oder weniger komplizierte, im allgemeinen elektrisch bzw. elektronisch arbeitende Steuersysteme aufweisen, jo So ist beispielsweise durch die DE-OS 29 21 756 (US-t'S 41 86 816) eine elektronische Steuerung für Fahrzeuge mit eir"im Hauptfahrantrieb und einem Hilfsfahrantrieb der vorgenannten Gattung bekannt geworden, bei welchem über Fühler am Hauptantrieb und am Hilfsantrieb die jeweiligen Geschwindigkeiten gemessen werden und in Abhängigkeit der Meßwerte der Hilfsantrieb gesteuert wird.
Auch die Zuordnung eines Wechselstromgenerators zum Hauptantrieb (vgl. US-PS 35 61557) ist zur abhängigen Steuerung der Antriebsräder bekanntgeworden.
Derartige Schaltungen sind aufwendig und lassen sich auch nur bedingt zur Steuerung des hinsichtlich der Antriebsleistung vorteilhaften hydrostatischen Antriebes für die Zusatzantriebsräder einsetzen.
Auch ist durch die DE-OS 24 52 835 (US-PS 39 18 546) ein hydrostatischer Unterstützungsantrieb bzw. Hilfsantrieb für Fahrzeuge, also ein hydrostatischer Zusatzantrieb bekannt, welcher die Zusatzan- so triebsräder über eine Steuereinrichtung, bestehend aus einer Konstantpumpe, einer Steuerpumpe, einem Mengenteilerventil, Drosseln und Wegeventilen, zu- und abschaltet. Diese bekannte Steuereinrichtung ermöglicht jedoch nicht eine Betätigung der Zusatzantriebsräder in Abhängigkeit von dem in diesem belastungsabhängig auftretenden Moment.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Antrieb zu schaffen, bei welchem die an den Antriebsrädern in Abhängigkeit von der Belastung auftretenden Drehmo- w> mente sowohl im Haupt- als auch im Zusatzantrieb berücksichtigt werden, ohne daß teure und komplizierte Einrichtungen, wie beispielsweise Sensoren benötigt werden. Dabei soll die Drehmomentanpassung sowohl automatisch als auch nach Bedarf manuell vorgenom- f>5 men werden können.
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem gattungsgemäßen hydrostatischen Antrieb für zuschaltbare Zusatzantriebsräder selbstfahrender schwerer Arbeitsmaschinen mit Antrieb der Hauptantriebsräder durch ein Mehrgangschaltgetriebe, mit je einer proportional zur Drehzahl der Fahrzeug-Hauptantriebsmaschine angetriebenen Hydropumpe und Steuerpumpe, von deneii die Hydropumpe den den Zusatzantriebsrädern zuführbaren Arbeiis-Flüssigkeitsstrom bereitstellt, die als Konstantpumpe ausgebildete Steuerpumpe ihren Abgabestrom über eine Drosselstelle entspannt und vom Druck stromauf der Drosseistelie über eine Steuereinrichtung der Arbeits-Flüssigkeitsstrom für die Zusatzräder beeinflußbar ist, gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Aufbau der Steuereinrichtung der an sich bekannten automotiven Steuerung von Fahrantrieben mit Ausbildung der Hydropumpe als Verstellpumpe entspricht, die durch den Druck stromauf der einen oder mehreren Drosselstellen gegen Federkraft in Richtung größeren Verdrängungsvolumens und durch den im Zusatzantrieb gebildeten Arbeitsdruck in Richtung kleineren Verdrängungsvolumens beeinflußt wird.
Dies ist von besonderer Wichtigkeit bei ungünstigen Bodenverhältnissen, wo mit Hilfe des erfindungsgemäßen Antriebes die Zusatzantriebsräder im Verhältnis zu den gegebenen Anforderungen ein zusätzliches Drehmoment aufbringen.
Da die Steuerung mit einer Drossel- bzw. Blendeneinstellung jeweils nur für einen Gang optimal ausgelegt werden kann, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Vorschlages nach der Erfindung bei dem Antrieb für weitere Gänge eine oder mehrere über Wegeschieber zuschaltbare Blende bzw. Blenden vorgesehen.
Um die Umfangsgeschwindigkeit des Zusatzantriebes beeinflussen zu können, beispielsweise um diese auf den Hauptantrieb abzustimmen bzw. diesem gegenüber einen gewissen Vorlauf zu geben, ist mindestens eine der gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung vorzusehenden Steuerdrosseln verstellbar ausgeführt, um damit den Steuerdruck — beispielsweise auch durch Hand — variieren zu können.
Da die Drehzahl des Hauptantriebmotors und der Arbeitsdruck des hydrostatischen Antriebes die Arbeitsweise der Verstellpumpe derart beeinflussen, daß bei langsamer Fahrgeschwindigkeit mit hohem Arbeitdruck entsprechend hoher Zugkraft und bei hoher Fahrgeschwindigkeit mit niedrigem Arbeitsdruck entsprechend niedriger Zugkraft gefahren wird, ist automatisch eine Leistungsregelung gegeben. Darüberhinaus arbeitet der hydrostatische Zusatzantrieb bei einem Antrieb mit den Merkmalen der Erfindung auch dann noch, wenn beispielsweise der Hauptantrieb einen zu hohen Schlupf hat oder bei Verwendung eines hydrodynamischen Antriebes sogar den Festbremspunkt erreicht.
Gemäß einer anderen Weiterbildung des Antriebes nach der Erfindung können die Hydromotoren, insbesondere wenn sie über mehrere Gänge eingesetzt werden sollen, als Verstellmotoren ausgebildet und das Verdrängungsvolumen dem jeweiligen Gangsprung angepaßt werden. Die Zu- und Abschaltung der Hydromotoren ist dabei ebenfalls in Abhängigkeit von der Gangschaltung im Getriebe vorzusehen, so daß diese beispielsweise nur im ersten und zweiter. Vor- und Rück;1 ärtsgang wirksam werden und bei Neutralstellung des Schaltgetriebes die Kupplungen geöffnet sind.
Diese Merkmale sowie weitere Einzelheiten eines Verbundantriebes nach der Erfindung werden im folgenden anhand einer beispielhaften Ausführungs-
möglichkeit eines Verbundantriebes in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung erläutert.
Die anliegende Zeichnung zeigt schematisch und auszugsweise einen Antrieb, wie er gemäß dem Vorschlag nach der Erfindung aufgebaut sein kann, ί Dabei ist mit I ein Hauptantriebsrad einer im übrigen nicht dargestellten Arbeitsmaschine dargestellt, das gemeinsam mit dem — ebenfalls nicht dargestellten — zweiten Rad eines Radpaares über rein mechanisch wirkende Antriebselemente, nämlich ein Differential 2, κι eine Kardanwelle 3 sov/ie ein mechanisches Mehrgangschaltgetriebe 4 von dem Hauptantriebsmotor 5 in üblicher Weise mit verschiedener Geschwindigkeit antreibbar ist.
Es sei darauf hingewiesen, daß die Antriebskraft vom ι ϊ Motor 5 auf das Hauptantriebsrad 1 auch in jeder anderen bekannten gangumschaltbaren Weise, insbesondere auch über ein hydrodynamisch arbeitendes Lastschaltgetriebe erfolgen kann.
Voraussetzungsgemäß sind hydrostatisch betriebene _>o Zusatzantriebsräder 6 bzw. 6' vorgesehen, die wahlweise bei unteren Gängen, beispielsweise im 1. und 2. Vorwärts- und Rückwärtsgang eingeschaltet werden. Der Antrieb dieser hydrostatisch betriebenen Zusatzräder 6,6' erfolgt dabei abhängig von einer Verstellpumpe r>
7 mit Verstelleinrichtung 8, wobei je nach der Einstellung der Verstellpumpe 7 und der Antriebsgeschwindigkeit über die Druckleitungen 9 bzw. 10 die beiden Hydromotoren (Verstellmotoren 11, 12) in an sich bekannter Weise angetrieben werden. Der jo Verstellpumpe 7 ist eine als Füll- und Steuerpumpe wirkende Pumpe 13 angeordnet, die drehzahlabhängig angetrieben wird und die ölfüllung in den Leitungen 9 und 10 über Rückschlagventile 14 und 15 in bekannter Weise aufrecht erhält.
Zur Einstellung der Antriebsgeschwindigkeit sind im Ölkreislauf der Pumpe 13 zunächst ein Zuschaltwegeventil 16, eine Blende 17, eine Verstelldrossej 18 und ein Wegeventil 19 vorgesehen.
Über diese Schaltglieder wird die Verstelleinrichtung
8 der Verstellpumpe 7 entgegen der Eigenriickstellkraft der Verstellpumpe 7 und entgegen der Federn 21 bzw. 22 drehzahlabhängig vom Antrieb der Pumpe 13 verstellt, und zwar derart, daß bei langsamer Fahrgeschwindigkeit, d. h. also wenn der Antriebsmotor 5 im ίϊ unteren Bereich eines Ganges arbeitet, hoher Arbeitsdruck und damit hohe Zugkraft innerhalb der Zusatzantriebsräder 6 und 6' erzeugt wird, während bei hoher Fahrgeschwindigkeit mit niedrigem Arbeitsdruck und entsprechend niedriger Zugkraft gefahren wird.
Gemäß der schon vorstehend erläuterten Weiterbildung ist es vorteilhaft, die Hydromotoren 11, 12 bei Wirksamkeit über mehrere Gänge als Verstellmotoren auszubilden und das Verdrängungsvolumen dem jeweiligen Gangsprung anzupassen. Dabei kann, wie gestrichelt in dem dargestellten Ausführungsbeispiel eingezeichnet, die Zu- und Abschaltung der Hydromotoren 11, 12 über ein Zuschaltventil 20 in Abhängigkeit von der Gangschaltung im Mehrgangschaltgetriebe 4 vorgesehen sein, die derart wirkt, daß diese beispielsweise nur im ersten und zweiten Vorwärts- oder Rückwärtsgang wirksam werden, indem die zwischen Hydromotoren 11, 12 und Zusatzantrieb 6, 6' vorgesehenen Kupplungen, wie gestrichelt eingezeichnet, gelöst sind.
Dabei kann das Zuschaltventil 20 auch zusätzlich von Hand betätigt werden, um den Zusatzantrieb unabhängig von den Gängen zu- und abzuschalten.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedanken kann aber auch das Zuschaltventil 20 automatisch abhängig von einer Zuschaltautomatik betätigt werden. Hierzu ist, wie in der Figur eingezeichnet, ein Überwachungsmeßglied Ü vorgesehen, welches die Drehzahlen n, und /72, nämlich die Eingangs- und die Ausgangsdrehzahlen des Wandlers 4' abtastet und vergleicht. Abhängig von diesem Meßvorgang wird dann, wie durch die Funktionslinie zum Zuschaltventil 20 angedeutet, der Zusatzantrieb dann und nur dann zugeschaltet, wenn der Wandler 4' des Mehrgangschaltgetriebes 4 gedruckt ist.
Diese automatische Zuschaltung hat den Vorteil, daß der Zusatzantrieb 11, 12 zugeschaltet wird bei hohem Zugkraftbedarf, z. B. bei einem Abfall des Drehzahlverhältnisses von Pumpenrad zu Turbinenrad von 1,0 auf 0,8 oder gar 0,6. Dabei kann abhängig von diesem Überwachungsmeßglied nicht nur die Ein- und Ausschaltung des Zusatzantriebes 11, 12 sondern gegebenenfalls auch bei größerer Drehzahldifferenz die Wirkung des Zusatzantriebes durch automatische Beeinflussung der Pumpensteuerung entsprechend verstärkt werden.
Die vorstehend beschriebene Realisierung kann in verschiedener Weise praktischen Gegebenheiten angepaßt werden. Insbesondere ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, sofern beispielsweise der Zusatzantrieb 11, 12 bei mindestens einem weiteren Gang des Mehrgangschaltgetriebes 4 zugeschaltet bleiben soll, zusätzliche Blenden vorzusehen, um den Zuströmquerschnitt entsprechend der vorgegebenen Regel für diesen weiteren Gang zu beeinflussen. Auch diese Steuerung kann mit an sich bekannten Meßgliedern automatisch gang- und/oder drehzahlabhängig in entsprechender Weise erfolgen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:
1. Hydrostatischer Antrieb für zuschaltbare Zusatzantriebsräder selbstfahrender schwerer Arbeitsmaschinen mit Antrieb der Hauptantriebsräder durch ein Mehrgangschaltgetriebe, mit je einer proportional zur Drehzahl der Fahrzeug-Hauptantriebsmaschine angetriebenen Hydropumpe (7) und Steuerpumpe (13), von denen die Hydropumpe den den Zusatzantriebsrädern zuführbaren Arbeits-Flüssigkeitsstrom bereitstellt, die als Konstantpumpe ausgebildete Steuerpumpe ihren Abgabestrom über eine Drosselstelle entspannt und vom Druck stromauf der Drosselstelle über eine Steuereinrichtung der Arbeits-Flüssigkeitsstrom für die Zusatzräder beeinflußbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufbau der Steuereinrichtung der an sich bekannten automotiven Steuerung von Fahrantrieben mit Ausbildung der Hydropumpe (7) als Verstellpumpe entspricht, die durch den Druck stromauf der einen oder mehrerer Drosselstelien (17, 18) gegen Federkraft in Richtung größeren Verdrängungsvolumens und durch den im Zusatzantrieb gebildeten Arbeitsdruck in Richtung kleineren Verdrängungsvolumens beeinflußt wird.
2. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den einzelnen Gängen des Mehrgangschaltgetriebes (4) einzelne Drosseln bzw. Blenden (17,18) zugeordnet sind.
3. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine abhängig von den einzelnen Gängen einstellbare Verstelldrossel (18) im ölkreislauf der Steuerpumpe (13) angeordnet ist, über welche die Einstellung des höheren bzw. niederen Steuerdruckes und damit eine Beeinflussung des hydrostatischen Antriebes erfolgt.
4. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelldrossel (18) einen mit den Lastnornialwerten der Gänge abgestimmten Druckpunkt für eine Optimalstellung mit wirtschaftlichster Betriebsweise bzw. für die Normaldrosselung bei Zuschaltung der Zusatzantriebsräder (6, 6') aufweist, welcher außer durch manuellen Eingriff nur über eine durch eine Hilfskraft betätigbare Zuschaltung eines weiteren zusätzlichen Zuströmquerschnittes (17) verlassen werden kann.
5. Hydrostatischer Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Gang des Mehrgangschaltgetriebes (4) ein größerer und dem zweiten Gang ein kleinerer Gesamtquerschnitt der zuschaltbaren Zuströmquerschnitte zugeordnet sind.
6. Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung der Drosseln (18) bzw. Blenden (17) mit der Schaltung der einzelnen Gänge im Mehrgangschaltgetriebe (4) verknüpft ist.
7. Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Zusatzantriebsräder (6,6') selbsttätig bei Leerlauf oder bei Schnellgängen im Mehrgangschaltgetriebe (4) vom Hauptantrieb (5) abkoppelbar ist.
8. Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydromotoren (11, 12) für die Zusatzantriebsräder
(6, 6') als Verstellmotoren ausgebildet sind und das Verdrängungsvolumen dem jeweils eingestellten Gang im Mehrgangschaltgetriebe (4) angepaßt ist.
9. Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung der Drosseln (18) bzw. Blenden (17) und/oder die Einstellung der Verstellmotoren (11, 12), mechanisch, hydraulisch oder elektrisch abhängig vom eingelegten Gang im Mehrgangsschaltgetriebe (4) erfolgt
10. Hydrostatischer Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Zuschaltautomatik (Cl) zum selbsttätigen vorzugsweise vom Hauptantrieb (4, 5) drehzahl- und/oder drehmomentabhängigen Zuschalten des Zusatzantriebes.
11. Hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Strömungswandlers (4') im Antrieb der Hauptantriebsräder (1) die Zuschaltautomatik ein Überwachungsmeßgiied (O) aufweist, das über einen Drehzahlvergieich (n\ und Π2) die vom Ausgangsmoment des Strömungswandlers (4') abhängige Drehzahldrückung des Strömungswandlers (4') überwacht und abhängig davon durch Freigabe des Zuschaltventils (20) den Zusatzantrieb zu- und abschaltet.
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