DE10314956B4

DE10314956B4 - Überlagerungs-Lenkgetriebe, insbesondere für Gleiskettenfahrzeuge

Info

Publication number: DE10314956B4
Application number: DE10314956A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Rundel
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2003-04-02
Filing date: 2003-04-02
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: DE10314956A1; KR20040086211A; KR101113556B1

Abstract

Überlagerungs-Lenkgetriebe, insbesondere für Gleiskettenfahrzeuge, bei welchem die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle (16) und Summierungsgetriebe (12, 14) einem Ausgang eines Fahrgetriebeteils (6) überlagert wird, und die Nullwelle (16) ausschließlich von einem Hydromotor (10) eines stufenlos verstellbaren Hydrostatgetriebes (8, 10) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass trieblich zwischen dem Hydromotor (10) und der Nullwelle (16) ein mechanisches Getriebe (22) mit variabler Übersetzung angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Überlagerungs-Lenkgetriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Derartige Überlagerungs-Lenkgetriebe mit rein hydrostatisch angetriebener Nullwelle werden bisher, insbesondere bei leichteren Kettenfahrzeugen, mit einem Gewicht von bis zu etwa 25 t eingesetzt. Für die Leistungsanforderungen in dieser Gewichtsklasse stehen entsprechende hydrostatische Antriebe zur Verfügung. Gegenüber einem hydrostatisch leistungsverzweigten Überlagerungs-Lenkgetriebe ist ein solches Überlagerungs-Lenkgetriebe mit rein hydrostatischem Nullwellen-Antrieb einfacher aufgebaut, kompakter und kostengünstiger.

Für schwerere Kettenfahrzeuge werden Überlagerungs-Lenkgetriebe eingesetzt, bei denen, zumindest bei kleinen Lenkradien, ein Teil der Lenkleistung, also der Antriebsleistung für die Nullwelle, über einen zweiten Leistungszweig direkt, mechanisch und/oder hydrodynamisch vom Antriebsmotor auf die Nullwelle übertragen wird. Ein derartiges leistungsverzweigtes Überlagerungs-Lenkgetriebe ist in der DE 36 19 055 C2 offenbart.

Die DE 32 42 299 A1 zeigt ferner eine Antriebsanordnung für ein Gleiskettenfahrzeug, bei der die erforderliche Lenkleistung ausschließlich von einem drehzahlvariablen Hydromotor über eine Zahnradstufe auf die Nullwelle übertragen wird. Die schnellste Kurvenfahrt bei kleinstem Lenk radius wird erreicht, wenn der Hydromotor mit maximaler Drehzahl läuft.

Bei einem Kettenfahrzeug mit einem rein hydrostatischen Antrieb der Nullwelle muß das vom Hydromotor abgegebene Drehmoment so groß sein, dass das Wenden um die Hochachse, der sogenannte Pivot-Turn, auf allen Untergründen möglich ist. Bei diesem Manöver werden die linke und die rechte Gleiskette mit gleicher Drehzahl, jedoch umgekehrter Drehrichtung, angetrieben. In diesem Betriebsfall wird das maximale Drehmoment vom Hydromotor abverlangt. Die Nullwelle muß in einem anderen Betriebsfall auch mit hohen Drehzahlen betrieben werden, nämlich dann, wenn im Fahrbetrieb kleine Kurvenradien eingesteuert werden. In vielen Fällen ist der hydrostatische Antrieb sowohl bezüglich seiner Drehmomentkapazität als auch bezüglich der maximalen Drehzahlen bis an seine Leistungsgrenzen ausgereizt. Eine Erhöhung des Fahrzeuggewichts erforderte in solchen Fällen den Einbau eines stärkeren hydrostatischen Antriebs, der nicht zur Verfügung steht oder auch aus Bauraumgründen nicht einbaubar ist.

Der Erfindung liegt, ausgehend von einem Stand der Technik, wie ihn die DE 32 42 299 A1 offenbart, die Aufgabe zugrunde, ein Überlagerungslenkgetriebe anzugeben, das für ein höheres Fahrzeuggewicht geeignet ist, ohne einen stärkeren hydrostatischen Antrieb zu benötigen. Es soll einen geringen Bauraumbedarf haben und mit geringem Aufwand an vorhandene Fahrzeugkonzepte anpaßbar sein.

Diese Aufgabe wird durch ein, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisendes Überlagerungs-Lenkgetriebe gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gegeben.

Erfindungsgemäß ist also bei dem Überlagerungs-Lenkgetriebe, dessen Nullwelle rein hydrostatisch angetrieben wird, trieblich zwischen dem Hydromotor. und der Nullwelle ein mechanisches Getriebe mit variabler Übersetzung angeordnet. Der Antrieb der Nullwelle, bestehend aus dem Hydromotor mit dem nachgeschalteten mechanischen Getriebe mit variabler Übersetzung, liefert dann sowohl die hohen Momente, die beim Wenden um die Hochachse gefordert werden, als auch die hohen Drehzahlen, die für kleine Lenkradien im Fahrbetrieb notwendig sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das mechanische Getriebe mit variabler Übersetzung ein Zweigang-Planetengetriebe, dessen Hohlrad trieblich an den Hydromotor gekoppelt ist und dessen Planetenträger die Nullwelle antreibt, wobei das Sonnenrad mittels eines Schaltelements wahlweise in einer ersten Schaltstellung an ein gehäusefestes Glied oder in einer zweiten Schaltstellung an das Hohlrad koppelbar ist. Die Verwendung eines anderen mechanischen Getriebes mit variabler Übersetzung, wie z. B. eines Vorgelegegetriebes, ist ebenso möglich.

Bei einer einfachen Ausführungsform des Überlagerungs-Lenkgetriebes ist das Schaltelement des Zweigang-Getriebes eine von einem Hydraulikkolben betätigbare Schaltmuffe. Eine Synchronisierung ist nämlich nicht erforderlich, da nur bei stehendem Abtrieb geschaltet werden muß. Dies bedeutet keine Einschränkung, da unmittelbar vor und nach dem Wenden um die Hochachse der Abtrieb stillsteht und die erste Schaltstellung mit festgebremstem Sonnenrad nur für das Wenden um die Hochachse benötigt wird.

Ein nur einseitig wirkender Hydraulikkolben ist ausreichend, wenn mindestens ein Federelement vorgesehen ist, welches die Schaltmuffe in die zweite Schaltstellung drängt, wenn der Hydraulikkolben nicht mit einem Schaltdruck beaufschlagt ist.

Die Ansteuerung des Hydraulikkolbens kann in vorteilhafter Weise durch ein hydraulisches "Und"-Gatter mit zwei Eingängen und einem Ausgang erfolgen, dessen Ausgang auf den Hydraulikkolben wirkt und dessen erster und zweiter Eingang jeweils über eine Druckleitung mit einem ersten bzw. zweiten Schaltelement des Fahrgetriebes kommuniziert, wobei beim Wenden um die Hochachse das Fahrgetriebe dadurch blockiert ist, dass das erste und das zweite Schaltelement gleichzeitig mit Druck beaufschlagt sind.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert.
Darin zeigen:
1 ein Schema eines Überlagerungs-Lenkgetriebes, das zum Stand der Technik gehört;
2 ein Schema einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Überlagerungs-Lenkgetriebes und
3 einen Längs-Schnitt durch ein Zweigang-Getriebe, welches trieblich zwischen Hydromotor und Nullwelle angeordnet ist.
In 1 ist mit 2 eine Eintriebsbaugruppe bezeichnet, deren Eingangswelle 4 mit einem nicht dargestellten Antriebsmotor verbunden ist. Die Eintriebsbaugruppe 2 verzweigt die Leistung des Antriebsmotors zum Fahrgetriebeteil 6 und zur Regelpumpe 8 des hydrostatischen Antriebs 8, 10. Ein linkes Summierungsgetriebe 12 treibt eine nicht dargestellte linke Gleiskette an. Ein rechtes Summierungsgetriebe 14 eine nicht dargestellte rechte Gleiskette. Die Summierungsgetriebe 12, 14 sind mit jeweils einem Eingangsglied an den Ausgang des Fahrgetriebeteils 6 gekoppelt. Die Nullwelle 16 des Lenkgetriebeteils 18 ist mit einem zweiten Eingang des Summierungsgetriebes 12 direkt und mit einem zweiten Eingang des rechten Summierungsgetriebes 14 über eine Umkehrstufe 20 verbunden. Bei stehender Nullwelle 16 werden die beiden Gleisketten mit gleicher Drehzahl und gleicher Drehrichtung angetrieben. Wird die Nullwelle 16 vom Hydromotor 10 angetrieben, so wird den beiden Gleisketten eine Differenzdrehzahl aufgeprägt. Bei diesem bekannten Überlagerungs-Lenkgetriebe ist zwischen dem Hydromotor 10 und der Nullwelle 16 eine feste Übersetzungsstufe angeordnet, die aus einem Planetengetriebe 22 besteht. Der Hydromotor 10 treibt die Hohlradwelle 24 an, während die Nullwelle mit dem Planetenträger 26 verbunden ist. Das Sonnenrad 28 ist im Gehäuse drehfest festgelegt. Der Hydromotor 10 wird durch die Hydraulikleitung 30 von der Regelpumpe 8 versorgt. Ein nicht dargestelltes, vom Fahrer betätigbares Lenkorgan wirkt auf die Regelpumpe 8.
In 2 sind entsprechende Positionen mit gleichen Bezugszeichen versehen, wie in 1. Die Schiebemuffe 32 koppelt das Sonnenrad in der ersten Schaltstellung an den Bremskörper 40. In der dargestellten zweiten Schaltstellung koppelt die Schaltmuffe 32 das Sonnenrad 28 mit dem Hohlrad bzw. der Hohlradwelle 24, so dass das Planetengetriebe 22 verblockt umläuft. In dieser zweiten Schaltstellung kann die Nullwelle 16 mit hohen Drehzahlen angetrieben werden, während in der ersten Schaltstellung ein hohes Drehmoment an der Nullwelle erzeugbar ist, welches für das Wenden um die Hochachse benötigt wird.
Aus 3 ist der konstruktive Aufbau der Schalteinheit für das Planetengetriebe 22 ersichtlich. Auf der Sonnenradwelle 34 sitzt drehfest ein klauenverzahnter erster Kupplungskörper 36. Ein zweiter klauenverzahnter Kupplungskörper 38 sitzt drehfest auf der Hohlradwelle 24. Ein ebenfalls klauenverzahntes Bremselement 40 ist im Gehäuse festgelegt. Die Schaltmuffe 32 koppelt in ihrer ersten Schaltstellung den ersten Kupplungskörper 36 und damit das Sonnenrad 28 an den Bremskörper 40. In der dargestellten zweiten Schaltstellung der Schiebemuffe 32 sind der erste Kupplungskörper 36 und der zweite Kupplungskörper 38 aneinander gekoppelt, so dass das Planetengetriebe 22 verblockt ist. Die Schiebemuffe 32 wird von einem Hydraulikkolben 42 betätigt. Die Feder 44 drängt den Hydraulikkolben 42 und damit die Schiebemuffe 32 in die dargestellte zweite Schaltstellung, wenn der Hydraulikkolben nicht mit einem Schaltdruck beaufschlagt ist. Der Hydraulikkolben 42 wird mit einem Druck beaufschlagt, wenn am Ausgang 46 des hydraulischen "Und"-Gatters 48 ein Druck anliegt. Dies ist dann der Fall, wenn sowohl der erste Eingang 50 als auch der zweite Eingang 52 des hydraulischen "Und"-Gatters 48 mit Druck beaufschlagt sind. Der Steuerkolben 54 wird dann nach links gegen die Wirkung der Feder 56 ausgelenkt, so dass der am Eingang 50 anliegende Druck auf den Hydraulikkolben 42 wirkt.
Die beiden Eingänge 50, 52 des hydraulischen "Und"-Gatters 48 kommunizieren jeweils mit einem Schaltelement des Fahrgetriebes, wobei beim Wenden um die Hochachse das Fahrgetriebe dadurch blockiert ist, dass diese beiden Schaltelemente gleichzeitig mit Druck beaufschlagt sind. Eine vorhandene Steuereinrichtung, welche bei einem Getrie be gemäß 1 vorliegt, kann somit für die Ansteuerung dieses Zweigang-Getriebes genutzt werden.
Die Erfindung ermöglicht mit sehr geringem konstruktiven Aufwand, ein vorhandenes Getriebe gemäß 1 für schwerere Fahrzeuge umzurüsten, ohne dass zusätzlicher Bauraum benötigt wird.

2: Eintriebsbaugruppe
4: Eingangswelle
6: Fahrgetriebeteil
8: Regelpumpe
10: Hydromotor
12: Summierungsgetriebe
14: Summierungsgetriebe
16: Nullwelle
18: Lenkgetriebeteil
20: Umkehrstufe
22: Planetengetriebe
24: Hohlradwelle
26: Planetenträger
28: Sonnenrad
30: Hydraulikleitung
32: Schiebemuffe
34: Sonnenradwelle
36: Kupplungskörper
38: Kupplungskörper
40: Bremsglied
42: Hydraulikkolben
44: Feder
46: Ausgang
48: "Und"-Gatter
50: Eingang
52: Eingang
54: Steuerkolben
56: Feder

Claims

Überlagerungs-Lenkgetriebe, insbesondere für Gleiskettenfahrzeuge, bei welchem die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle (16) und Summierungsgetriebe (12, 14) einem Ausgang eines Fahrgetriebeteils (6) überlagert wird, und die Nullwelle (16) ausschließlich von einem Hydromotor (10) eines stufenlos verstellbaren Hydrostatgetriebes (8, 10) antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass trieblich zwischen dem Hydromotor (10) und der Nullwelle (16) ein mechanisches Getriebe (22) mit variabler Übersetzung angeordnet ist.
Überlagerungs-Lenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Getriebe ein Planetengetriebe (22) mit mehreren Planetenrädern ist, die auf einem Planetenträger (26) drehbar gelagert sind und gleichzeitig mit einem Sonnenrad (28) und einem Hohlrad in Eingriff stehen, wobei das Hohlrad trieblich an den Hydromotor (10) gekoppelt ist, der Planetenträger (26) die Nullwelle (16) antreibt und ein Schaltelement (32) vorgesehen ist, welches das Sonnenrad (28) wahlweise in einer ersten Schaltstellung an ein gehäusefestes Glied (40) oder in einer zweiten Schaltstellung an das Hohlrad koppelt.
Überlagerungs-Lenkgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement eine von einem Hydraulikkolben (42) betätigbare Schaltmuffe (32) ist.
Überlagerungs-Lenkgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Federelement (44) vorgesehen ist, welches die Schaltmuffe (32) in die zweite Schaltstellung drängt, wenn der Hydraulikkolben (42) nicht mit einem Schaltdruck beaufschlagt ist.
Überlagerungs-Lenkgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches "Und"-Gatter (48) mit zwei Eingängen (50, 52) und einem Ausgang (46) vorgesehen ist, dessen Ausgang (46) auf den Hydraulikkolben (42) wirkt, und dessen erster und zweiter Eingang jeweils über eine Druckleitung mit einem ersten bzw. zweiten Schaltelement des Fahrgetriebeteils (6) kommuniziert, wobei beim Wenden um die Hochachse der Fahrgetriebeteil (6) dadurch blockiert ist, dass das erste und das zweite Schaltelement gleichzeitig mit Druck beaufschlagt sind.