Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antrieb für ein Kettenfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine als Antriebsmotor, einem Schaltgetriebe mit Verzweigungen zum Antrieb zweier Kettenräder und einem vom Antriebsmotor angetriebenen hydraulischen Lenkgetriebe mit Überlagerungsgetrieben zur Beeinflussung der beiden Kettenraddrehzahlen. Sie bezweckt, das Fahrzeug stark beschleunigen und schneller kurven zu können, insbesondere wenn der Antriebsmotor noch nicht auf voller Leistung ist.
Das Lenkgetriebe bei bekannten Kettenfahrzeug-Antrieben bezweckt, die Verzweigungen des Schaltgetriebes mittels der Überlagerungsgetriebe auf unterschiedliche Drehzahlen zu bringen, die Kettenräder verschieden schnell anzutreiben und so das Fahrzeug zu lenken. Wegen den sehr grossen erforderlichen Lenkleistungen bei schneller Kurvenfahrt im Gelände müssen Lenk- und Überlagerungsgetriebe so dimensioniert sein, dass sie die volle Antriebsleistung übertragen können.
Um anderseits das Bauvolumen der gesamten Antriebsgruppe möglichst klein zu halten, werden als Antriebsmotoren bevorzugt hoch aufgeladene Dieselenodr Gasturbinen eingesetzt. Beide Brennkraftmaschinengattungen sind in ihrer Wirkung jedoch insofern benachteiligt, als ihre eigene Drehbeschleunigung, speziell unter Last, klein ist. Beispielsweise beträgt ihre Drehbeschleunigung bei gleichen Drehzahl- und Lastbereichen bestenfalls 1/3 bis 1/5 derjenigen äquivalenter Saug- oder wenig aufgeladener Dieselmotoren. Die Beschleunigungsfähigkeit eines mit einem solchen Antriebsmotor ausgerüsteten Kettenfahrzeuges bleibt daher trotz grosser installierter Nennleistung ungenügend.
Die vorliegende Erfindung überwindet diesen Nachteil, indem das Lenkgetriebe einen Hochdruck-Akkumulator umfasst und Mittel zu dessen Aufladung, um das Lenkgetriebe zu speisen und oder den Antriebsmotor leistungsmässig zu unterstützen.
Dazu ist es vorteilhaft, dass das Lenkgetriebe durch wahlweises Schalten eines Zusatzgetriebes entweder als Lenkgetriebe und/oder als Leistungszusatz zum Antriebsmotor auf die Überlagerungsgetriebe wirkt. Dieses Zusatzgetriebe kann zwischen den beiden Überlagerungsgetrieben angeordnet sein, wobei es durch Umschalten entweder Gleichlauf oder Gegenlauf der beiden die Überlagerungsgetriebe antreibenden Wellen bewirkt. Es kann dabei als Planetengetriebe ausgebildet sein, dessen Steg wahlweise entweder gebremst oder mit dem Sonnenrad gekuppelt sein kann.
Der Erfindungsgegenstand wird anschliessend anhand zweier Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Blockschema die funktionelle Abhängigkeit der einzelnen Baugruppen,
Fig. 2 ein hydraulisches Lenkgetriebe, ein Zusatzgetriebe, ein Überlagerungsgetriebe und ein Schaltgetriebe in einer typischen Ausführungsmöglichkeit.
In Fig. list ein Antriebsmotor 1 dargestellt, welcher seine Leistung in ein Schaltgetriebe 2 und, bei Bedarf, in ein vom Motor angetriebenes hydraulisches Lenkgetriebe 3 einspeist.
Im Schaltgetriebe 2 wird mit bekannten Mitteln je nach Motorleistung und Drehzahl und den jeweiligen Fahrwiderständen die mit diesen Bedingungen kompatible Getriebeuntersetzung und damit Geschwindigkeit des Fahrzeuges eingestellt.
Das Moment am Getriebeausgang wird über zwei Zwischenwellen 4 und 5 und zwei Überlagerungsgetriebe 6 und 7 in Kettenräder 8 und 9 geleitet. Drehzahlen und Drehsinne der Zwischenwellen 4 und 5 sind einander gleich.
Um nun mit dem Fahrzeug z.B. eine Rechtskurve zu fahren, muss das Kettenrad 8 schneller drehen als das Kettenrad 9. Ein Zusatzgetriebe 13 muss folglich eine Überlagerungswelle 10 umgekehrt zum Drehsinn zweier Überlagerungs- wellen 11 und 12, welche durch das Lenkgetriebe 3 gleich- sinnig bewegt werden, drehen lassen. Wenn nun im Überla gerungsgetriebe 6 die Drehzahl der Welle 10 zur Wellendrehzahl der Welle 4 hinzugezählt wird, wird sinngemäss im Über lagerungsgetriebe 7 die Drehzahl der Welle 11 von derjenigen der Weller abgezählt. Damit dreht die Welle mit dem Kettenrad 8 schneller als die andere Welle mit dem Kettenrad 9: Das Fahrzeug beschreibt eine Rechtskurve.
Soll anderseits das zusätzlich von einem Hochdruck-Akkumulator 14 speisbare Lenkgetriebe 3 den Antriebsmotor 1 unterstützen, so müssen alle drei Wellen 10, 11 und 12 in gleichem Sinn drehen, um in den Überlagerungsgetrieben 6 und 7 eine gleichsinnige und gleichmässige Erhöhung der Kettenraddrehzahlen und -Momente zu ermöglichen. Dies wird durch den im Zusatzgetriebe 13 durch direktes Kuppeln erzeugten Gleichlauf der Wellen 10 und 12 erreicht.
In Fig. 2 sind die einzelnen Baugruppen schematisch in ihrem grundsätzlichen Aufbau gezeigt. Das vom Antriebsmotor 1 angetriebene hydraulische Lenkgetriebe 3 weist eine Hydraulikpumpe 15, ein Umschaltventil 17 und einen Hydraulikmotor 16 auf. Die Hydraulikpumpe 15 fördert Drucköl, welches je nach Stellung des Umschaltventils 17 in den Hydraulikmotor 16 oder den Hochdruck-Akkumulator 14 gepumpt wird. Im Falle der Förderung in den Hydraulikmotor 16 stellt sich seine Drehzahl entsprechend der Fördermenge der Hydraulikpumpe 15 und dem angelegten Moment ein. Da der Hydraulikmotor 16 mit den Überlagerungswellen 11 und 12 direkt gekuppelt ist, ist deren Drehzahl von der Fördermenge der Hydraulikpumpe 15 und dem angelegten Moment abhängig.
Die Fördermenge der Hydraulikpumpe 15 bewirkt also im Verein mit den Drehzahlen der Zwischenwellen 4 und 5 bei Gegenlauf der Wellen 10 und 11 bzw. 12 die Lenkung des Fahrzeuges.
Damit der Wagen fährt, muss das Schaltgetriebe 2 die Kranzräder 18 der Überlagerungsgetriebe 6 und 7 über die Zwischenwellen 4 und 5 antreiben. Bei Nullförderung der Hydraulikpumpe 15 oder bei Stellung des Umschaltventils 17 so, dass kein Drucköl in den Hydraulikmotor 16 gelangen kann, steht der Hydraulikmotor 16 mit den Überlagerungswellen 10, 11 und 12 still, also auch die Sonnenräder 19 der Überlagerungsgetriebe 6 und 7. Ihre Stege 20 treiben daher die Kettenräder 8 und 9 entsprechend den Zähnezahlen der Überlagerungsgetriebe 6 und 7 mit gleicher Drehzahl an: Der Wagen fährt geradeaus.
Um für eine Lenkbewegung gerüstet zu sein, muss das Umschaltventil 17 für Förderung in den Hydraulikmotor 16 und das Zusatzgetriebe 13 für Gegenlauf der Wellen 10 und 11 bzw. 12 gestellt sein. Im Zusatzgetriebe 13 erfolgt dies durch Blockierung eines Steges 21 bei gelöster Kupplung 23. Fördert nun die Hydraulikpumpe 15 in den Hydraulikmotor 16, so dreht dieser die Überlagerungswellen 11 und 12, während der Drehsinn der Überlagerungswelle 10 durch das Zusatzgetriebe 13 gewendet wird. Die Sonnenräder 19 der Überlagerungsgetriebe 6 und 7 drehen sich entgegengesetzt und vergrössern oder verkleinern die von den Zwischenwellen 4 und 5 eingehenden Drehzahlen dementsprechend, so dass die Kettenräder 8 und 9 unterschiedlich schnell drehen: Der Wagen befährt eine Kurve.
Wird das Umschaltventil 17 ganz auf Förderung des Drucköls in den Hochdruck-Akkumulator 14 gestellt, dann steht das Lenkgetriebe 3 still, der Wagen fährt geradeaus. Normalerweise wird nun der Hochdruck-Akkumulator 14 sofort nachdem der Motor angelassen worden ist, der Wagen aber noch steht, geladen. Nicht dargestellt sind die üblichen Überdruk- und Bypassventile, welche die Förderung in den Hochdruck-Akkumulator 14 abstellen, sobald er vollständig geladen ist.
Wird nun das Umschaltventil 17 auf Entladung des Hoch- druck-Akkumulators 14 in den Hydraulikmotor 16 bei gleich- zeitiger Lösung einer Bremse 25 des Steges 21 und Schliessen der Kupplung 23 im Zusatzgetriebe 13 gestellt, so dass ein Kranzrad 22, der Steg 21 und die Kupplung 23 mit dem Sonnenrad 24 als Ganzes rotieren und einen Gleichlauf der Übertragungswellen 10 und 11 verursachen, so werden in den Überlagerungsgetrieben 6 und 7 deren Drehzahlen und Momente zu den Drehzahlen und Momenten der Zwischenwellen 4 und 5 addiert und erhöhen damit die Drehzahlen und Drehmomente an den Kettenrädern 8 und 9. Das Fahrzeug wird über die vom Antriebsmotor 1 herrührende Bewegung durch die vom Hochdruck-Akkumulator 14 zusätzlich abgegebene Leistung zusätzlich beschleunigt.
Gleicherweise kann die Entladung des Hochdruck-Akkumulators 14 als Verstärkung einer Lenkbewegung benützt werden, wenn für diesen Fall das Zusatzgetriebe 13 durch Blockieren des Steges 21 und Lösen der Kupplung 23 auf Gegenlauf der Überlagerungswellen 10 und 11 gestellt wird und wenn das Umschaltventil 17 für gleichzeitige Förderung der Hydraulikpumpe 15 und des Hochdruck-Akkumulators 14 in den Hydraulikmotor 16 gestellt wird.
Da in einem solchen Hochdruck-Akkumulator 14je nach Speichervolumen- und Druck eine ganz beträchtliche Energie gespeichert werden kann, ist es ohne weiteres möglich, die Leistung des Antriebsmotors 1 während einiger Sekunden mindestens zu verdoppeln. Die B eschleunigungsfähigkeit des Fahrzeuges kann dadurch mindestens auf das Mass gebracht werden, wie sie bei Verfügbarkeit der Nennleistung des Antriebsmotors 1 im Beharrungszustand möglich wäre. Darüber hinaus kann auch die Abgabe von Lenkleistung über das übliche Mass hinaus vergrössert werden.
Im Rahmen der Erfindung sind selbstveständlich auch andere konstruktive Lösungen denkbar: Beispielsweise kann das Zusatzgetriebe mit dem Lenkgetriebe oder einem der beiden Überlagerungsgetriebe kombiniert sein oder es kann als Vorgelege mit Schaltkupplungen ausgebildet sein. Desgleichen wurde die Ausführung des Hochdruck-Akkumulators mit seinen Steuerventilen und seinen Armaturen und ihre Zusammenschaltung mit der Betätigung des Zusatzgetriebes nicht näher erläutert, da sie auf bekannten Elementen des Maschinen- und Fahrzeugbaues beruht.
The present invention relates to a drive for a tracked vehicle with an internal combustion engine as the drive motor, a gearbox with branches for driving two chain wheels and a hydraulic steering gear driven by the drive motor with superimposed gears for influencing the two sprocket speeds. Its purpose is to be able to accelerate the vehicle sharply and turn faster, especially when the drive motor is not yet at full power.
The purpose of the steering gear in known tracked vehicle drives is to bring the branches of the gearbox to different speeds by means of the superposition gears, to drive the sprockets at different speeds and thus to steer the vehicle. Because of the very high steering power required when cornering quickly in the field, the steering and superposition gears must be dimensioned so that they can transmit the full drive power.
On the other hand, in order to keep the overall volume of the entire drive group as small as possible, highly charged diesel or gas turbines are preferably used as drive motors. Both types of internal combustion engine are, however, disadvantaged in their effect insofar as their own rotational acceleration, especially under load, is small. For example, their rotational acceleration for the same speed and load ranges is at best 1/3 to 1/5 of that of equivalent naturally aspirated or slightly supercharged diesel engines. The acceleration ability of a tracked vehicle equipped with such a drive motor therefore remains inadequate despite the large installed nominal power.
The present invention overcomes this disadvantage in that the steering gear comprises a high-pressure accumulator and means for charging it, in order to feed the steering gear and / or to support the drive motor in terms of power.
For this purpose, it is advantageous that the steering gear acts on the superimposed gear either as a steering gear and / or as a power addition to the drive motor by selectively switching an additional gear. This additional gear can be arranged between the two superposition gears, whereby it effects either synchronism or counter-rotation of the two shafts driving the superposition gears by switching. It can be designed as a planetary gear, the web of which can either be braked or coupled to the sun gear.
The subject matter of the invention is then explained using two figures. Show it:
1 shows the functional dependency of the individual assemblies in a block diagram,
2 shows a hydraulic steering gear, an additional gear, a superposition gear and a gearbox in a typical embodiment.
In Fig. 1 shows a drive motor 1 which feeds its power into a gearbox 2 and, if necessary, into a hydraulic steering gear 3 driven by the motor.
In the gearbox 2, the gear reduction compatible with these conditions and thus the speed of the vehicle are set with known means depending on the engine power and speed and the respective driving resistances.
The torque at the gear output is fed to chain wheels 8 and 9 via two intermediate shafts 4 and 5 and two superimposed gears 6 and 7. The speeds and directions of rotation of the intermediate shafts 4 and 5 are equal to one another.
To now use the vehicle e.g. To drive a right-hand bend, the chain wheel 8 must rotate faster than the chain wheel 9. An additional gear 13 must consequently allow a superimposed shaft 10 to rotate in the opposite direction to the direction of rotation of two superimposed shafts 11 and 12, which are moved in the same direction by the steering gear 3. If the speed of the shaft 10 is now added to the shaft speed of the shaft 4 in the Überla gerungs gear 6, the speed of the shaft 11 is counted analogously in the overlay gear 7 from that of the Weller. The shaft with the chain wheel 8 thus rotates faster than the other shaft with the chain wheel 9: the vehicle makes a right turn.
If, on the other hand, the steering gear 3, which can also be fed by a high-pressure accumulator 14, supports the drive motor 1, all three shafts 10, 11 and 12 must rotate in the same direction in order to increase the sprocket speeds and torques in the same direction in the superimposition gears 6 and 7 to enable. This is achieved by the synchronism of the shafts 10 and 12 generated in the additional gear 13 by direct coupling.
In Fig. 2 the individual assemblies are shown schematically in their basic structure. The hydraulic steering gear 3 driven by the drive motor 1 has a hydraulic pump 15, a switchover valve 17 and a hydraulic motor 16. The hydraulic pump 15 conveys pressure oil which, depending on the position of the switching valve 17, is pumped into the hydraulic motor 16 or the high-pressure accumulator 14. In the case of delivery in the hydraulic motor 16, its speed is adjusted according to the delivery rate of the hydraulic pump 15 and the applied torque. Since the hydraulic motor 16 is directly coupled to the superimposed shafts 11 and 12, their speed is dependent on the delivery rate of the hydraulic pump 15 and the applied torque.
The delivery rate of the hydraulic pump 15, in conjunction with the speeds of the intermediate shafts 4 and 5, when the shafts 10 and 11 and 12 rotate in opposite directions, steer the vehicle.
In order for the car to move, the gearbox 2 must drive the ring gears 18 of the superposition gears 6 and 7 via the intermediate shafts 4 and 5. With zero delivery of the hydraulic pump 15 or with the switching valve 17 in such a way that no pressure oil can get into the hydraulic motor 16, the hydraulic motor 16 with the superimposed shafts 10, 11 and 12 stands still, so also the sun gears 19 of the superimposed gears 6 and 7 20 therefore drive the sprockets 8 and 9 according to the number of teeth of the superimposition gears 6 and 7 at the same speed: The carriage drives straight ahead.
In order to be prepared for a steering movement, the switching valve 17 must be set for delivery in the hydraulic motor 16 and the additional gear 13 for counter-rotation of the shafts 10 and 11 or 12. In the additional gear 13 this is done by blocking a web 21 when the clutch 23 is released. If the hydraulic pump 15 now feeds into the hydraulic motor 16, the latter rotates the superimposed shafts 11 and 12, while the direction of rotation of the superimposed shaft 10 is reversed by the additional gear 13. The sun gears 19 of the superposition gears 6 and 7 rotate in opposite directions and increase or decrease the speeds incoming from the intermediate shafts 4 and 5 accordingly, so that the sprockets 8 and 9 rotate at different speeds: The car travels a curve.
If the changeover valve 17 is set entirely to convey the pressurized oil into the high-pressure accumulator 14, then the steering gear 3 stands still and the car drives straight ahead. Normally, the high-pressure accumulator 14 is now charged immediately after the engine has been started but the car is still at a standstill. The usual overpressure and bypass valves, which shut off the delivery to the high-pressure accumulator 14 as soon as it is fully charged, are not shown.
If the switching valve 17 is now set to discharge the high-pressure accumulator 14 into the hydraulic motor 16 with simultaneous release of a brake 25 of the web 21 and the closing of the clutch 23 in the additional gear 13, so that a ring gear 22, the web 21 and the If the clutch 23 rotates with the sun gear 24 as a whole and causes the transmission shafts 10 and 11 to run synchronously, their speeds and torques are added to the speeds and torques of the intermediate shafts 4 and 5 in the superimposition gears 6 and 7, thus increasing the speeds and torques the chain wheels 8 and 9. The vehicle is additionally accelerated by the movement originating from the drive motor 1 by the additional power output by the high-pressure accumulator 14.
Likewise, the discharge of the high-pressure accumulator 14 can be used to amplify a steering movement if, in this case, the additional gear 13 is set to counter-rotation of the superimposed shafts 10 and 11 by blocking the web 21 and releasing the clutch 23 and if the switching valve 17 for simultaneous delivery the hydraulic pump 15 and the high-pressure accumulator 14 is placed in the hydraulic motor 16.
Since a very considerable amount of energy can be stored in such a high-pressure accumulator 14, depending on the storage volume and pressure, it is easily possible to at least double the power of the drive motor 1 for a few seconds. The ability of the vehicle to accelerate can thereby be brought to at least the level that would be possible if the rated power of the drive motor 1 was available in the steady state. In addition, the output of steering power can also be increased beyond the usual level.
Within the scope of the invention, other constructive solutions are of course also conceivable: For example, the additional gear can be combined with the steering gear or one of the two superposition gears, or it can be designed as a countershaft with shift clutches. Likewise, the design of the high-pressure accumulator with its control valves and its fittings and their interconnection with the actuation of the additional gear was not explained in more detail, since it is based on known elements of machine and vehicle construction.