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Hydrostatischer Fahrzeugantrieb, insbesondre für Vielradfahrzeuge
Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrzeugantrieb mit mehreren an einzelnen
Fahrzeugrädern angeordneten Ölmotoren, wobei die von einer Pumpe oder von mehreren
Pumpen geförderte Druckflüssigkeit über einen oder mehrere durch die Lenkung verstellbare,
als Differentialsperre wirkende, mit Flügelrädern ausgestattete Verteiler an die
Ölmotoren der einzelnen Fahrzeugseiten verteilt wird.
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Hydrostatische Einzelradantriebe und eine Lenkung der einzeln angetriebenen
Räder sind bekannt. Auch ist es bereits bekannt, eine hydrostatische Differentialsperre
als Verteilereinrichtung zwischen einer Druckölquelle und den Radantriebsmotoren
anzuordnen. Die Differentialsperre wird dabei von der Lenkung abhängig gesteuert,
und die Verteilereinrichtung verhindert, daß durch einen nicht belasteten Radantriebsmotor
mehr Öl durchströmt, als der Fahrgeschwindigkeit entspricht. Die für ein Rad nicht
benötigte Leistung wird dabei den anderen Triebrädern zugeführt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vielradantriebsschaltung
zu schaffen, bei der eine Mehrzahl von Ölpumpen gleicher Drehzahl auf eine größere
Anzahl an einzelnen Fahrzeugrädern angeordneten Ölmotoren arbeiten soll. Das Verhältnis
der Pumpen und Ölmotoren soll stets ganzzahlig sein. Die zusammenschaltbaren Radnabenmotoren
werden auf eine Pumpe gelegt, so däß für ein Vielradfahrzeug mehrere Pumpengruppen
vorgesehen sind, die mehreren Ölmotoren einer Fahrspur gleiche Ölmengen zuführen.
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Die Erfindung besteht darin, daß mindestens drei Verteiler vorhanden
sind, deren Flügelräder in bekannter Weise eine ellipsenförmige Kammer in zwei Arbeitsräume
mit je einem Zufluß und je einem Abfluß teilen, wobei einem Verteiler oder mehreren
Verteilern mit verstellbarem Flügelrad j e zwei Verteiler mit einem feststehenden
Flügelrad unmittelbar nachgeschaltet sind, von denen jeder zwei Ölmotoren der gleichen
Fahrzeugseite mit Flüssigkeit versorgt.
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Die Erfindung kann auch darin bestehen, daß mindestens drei Verteiler
vorgesehen sind, deren Flügelräder in bekannter Weise eine ellipsenförmige Kammer
in zwei Arbeitsräume mit je einem Zufluß und je einem Abfluß teilen, wobei mehreren
Verteilern mit feststehendem Flügelrad je zwei Verteiler mit verstellbarem Flügelrad
nachgeschaltet sind, von denen jeder zwei weitere Ölmotoren versorgende Verteiler
mit feststehendem Flügelrad oder zwei Ölmotoren versorgt.
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Die Flügelräder können durch die Lenkung über Übersetzungen unterschiedlich
verstellbar sein. In vorteilhafter Weiterbildung sind die Flügelräder auf einer
ge- ; irreinsamen Achse drehbar angeordnet, und das verstellbare Flügelrad ist auf
einer zusätzlichen exzentrischen Achse drehbar.
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Weiter ist vorgesehen, daß mindestens. zwei von verschiedenen Antriebsmaschinen
angetriebene Pumpen zu einem Verteiler mit verstellbarem Flügelrad fördern.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung in einigen Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 ein Schema für den hydrostatischen Antrieb eines Vierradfahrzeuges,
Fig. 2 einen mit einem Flügelrad versehenen Verteiler in seiner ellipsenförmigen
Kammer, Fig. 3 und 4 die exzentrische Verstellung des Flügelrades des Verteilers,
Fig. 5 ein Schema des hydrostatischen Antriebs eines Fahrzeuges mit 16 Rädern, Fig.
6 ein Schema des hydrostatischen Antriebs von 24 Rädern bei einem Vielradfahrzeug,
Fig. 7 ein Schema der Verteilung des Drucköls auf je zwei Räder in zwei verschiedenen
Fahrspuren, Fig. 8 ein Schema der Verteilung, Fig. 9 ein Schema für die Anordnung
der Verteiler und Fig.10 ein Schema für eine andere Anordnung der Verteiler.
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In Fig. 1 ist ein Schema für den hydrostatischen Antrieb eines Vierradfahrzeuges
dargestellt, die reit den Verteilereinrichtungen ein Durchgehen der an den einzelnen
Fahrzeugrädern angeordneten Ölmotoren einer Seite vermeidet und eine Kurvenfahrt
ermöglicht. Die Brennkraftmaschine 1 treibt eine regelbare Hauptförderpumpe 2. An
diese ist ein Verteiler 4 mit einem in der Exzentrizität verstellbaren Flügelrad
angeschlossen. Mit dem Verteiler 4 sind die Verteiler 5 und 6 mit feststehendem
Flügelrad und über diese die Ölmotoren 7 auf der einen und die Ölmotoren 8 auf der
anderen Fahrzeugseite verbunden. Die Lenkung 3 beeinflußt den Verteiler 4 über das
Gestänge 9.
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Der in Fig. 3 dargestellte Verteiler 5 oder 6 besteht aus dem Flügelrad
10 mit den verschiebbaren Flügeln 11. jedes Flügelrad ist frei laufend in einer
ellipsenförmigen
Kammer 12 des Gehäuses. gelagert. Der Zufluß erfolgt
an den Anschlüssen 13 und 14 und der Abfluß an den Anschlüssen 15 und 16. Das Flügelrad
10 fördert zwei Ölströme: -Wenn die Endvolumina gleich groß sein sollen, liegt das
Flügelrad genau in der Mitte der ellipsenförmigen Kammer und bildet die beiden sichelförmigen
Arbeitsräume 17 und 18.
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Fig. 4 zeigt einen Verteiler mit einem- exzentrisch verstellbaren
Flügelrad 19,`das auf der exzentrischen Buchse 20 auf der Welle 21 läuft. Durch
eine Verstelleinrichtung 22 kann die Buchse verstellt werden. Bei mehreren Verteilern.
mit einem verstellbaren Flügelrad können die Flügeläder 19 und die Buchsen 20 auf
einer gemeinsamen Welle angeordnet sein, so daß die Buchsen gemeinsam verstellbar
sind.
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In Fig..5 ist ein Schema des hydrostatischen Antriebs für ein 16-Rad-Fahrzeug
gezeigt, bei dem alle Räder angetrieben und gelenkt werden sollen. Um den hydrostatischen
Antrieb möglichst leicht und auch einfach lenkbar zu machen, sind jeweils vier Pumpen
35 und 35', also insgesamt acht Pumpen, vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Fördermenge
regelbar sind, wobei die Verstellung dieser nach Art der Axialkolbenpumpen ausgeführten
Pumpen durch Verschwenkeri. eines gemeinsamen Mechanismus erfolgt, um die Fördermenge
zu regeln. Bei derart großen Leistungen wird man auf mehrere Brennkraftmaschinen
zum Erzielen der geforderten Antriebsleistung zurückgreifen müssen, da Brennkraftmaschinen
mit Leistungen von mehreren 100 PS auf dem Markt nicht verfügbar sind. Es sei angenommen,
es wären zwei Brennkraftmaschinen 36 und 37 vorhanden, von denen jede vier Ölpumpen
35 und 35' antreibt. Um keine Schwierigkeiten beim Regeln zu bekommen, wird man
immer eine Pumpe 35, die von der Brennkraftmaschine 36 angetrieben wird, mit einer
Pumpe 35', die von der Brennkraftmaschine 37 angetrieben wird, auf eine gemeinsame
Leitung 38 arbeiten lassen. Ebenso arbeiten je zwei entsprechende andere
Pumpen immer auf eine gemeinsame Leitung. Es sind dann auch, wenn die Brennkraft
maschinen 36 und 37 mit verschiedener Drehzahl arbeiten, die Flüssigkeitsmengen,
die in die Leitungen geführt werden, immer gleich groß, da j a die mechanische Ver-'schwenkung
der Pumpen durch einen gemeinsamen Mechanismus bedient wird. Es kann also nur der
Unterschied in der Fördermenge in der unterschiedlichen Drehzahl der Brennkraftmaschinen
36 und 37 liegen, was aber auch zu erwarten ist, da Drehzahlregler usw. stets von
einem gewissen Sollwert etwas abzuweichen pflegen. Die Pumpen selbst sind paarweise
durch ein Getriebe 39 und 39' angetrieben. Die Leitung 38, die die Fördermenge der
Pumpen 35, 35' aufnimmt, führt dann zunächst zu einem Verteiler 40 mit verstellbarem
Flügelrad, von dem dann zwei Leitungen 41 und 42 abgehen, die je einen Verteiler
43 und 44 mit feststehendem Flügelrad beaufschlagen, der die ihm zugeführte Flüssigkeitsmenge
in zwei gleiche Teile zerlegt. Für eine Leitung und zwei Pumpen ist dieselbe Anordnung
getroffen, wie bei dem Vierradfahrzeug. Über die Leitungen 45, 46, 47 und die Verteiler
48, 49, 50 mit verstellbarem Flügelrad sowie die Leitungen 51 bis 56 und die Verteiler
57 bis 62 mit feststehendem Flügelrad wird die Ölmenge in der vorstehend beschriebenen
Weise verteilt.
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Dabei sind noch unter den 16 Rädern die 4 Räder zu bestimmen, durch
deren Zusammenfassung in den verschiedenen Leitungen dann gleiche Fördermengen auch
bei Kurvenfahrt erforderlich werden. Die Überlegungen, die dabei durchgeführt werden
müssen, sind im wesentlichen aus Fig. 6 zu entnehmen, die allerdings ein Schema
für den hydrostatischen Antrieb von 24 Antriebsrädern zeigt. In Fig. 6 'bis 9 ist
der hydrostatische Antrieb für 24 Antriebsräder mit der Fahrtrichtung 63 schematisch
gezeigt.
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Die in den Radnaben der einzelnen Fahrzeugräder angeordneten Ölmotoren,
die zusammengeschaltet werden können, findet man dadurch, daß man den mittleren
Radius 23, der zu j e zwei Rädern gehört, ermittelt und dann die Paarungen feststellt,
die von einem gemeinsamen Wert möglichst wenig abweichen. Die Achsrichtungen der
Fahrzeugräder sind mit a, b, c und a', b', c' bezeichnet, und die
einzelnen Ölmotoren tragen die Bezeichnung a1, a2, a3, a4, b1, b2 usw. Die
günstigsten Paarungen sind: a1 + C4; a2 + C3; a3 T C2.; a4 + Cl; b1 + b4;
b2 + b3 Es ist aber auch a1 = a1', b, = b1' usw. Bei sechs Druckleitungen
schaltet man eine Pumpengruppe auf vier Ölmotoren, die dann je Pumpengruppe sich
wie folgt zusammensetzen: (a.+c4)+(a,'+C4) (a2 + c3) + (a2 + c3 ) (a3.
+ C2) + (a3 + C2 )
(a4 + c,) + (a4 + Cl')
(b1
+ b4) + (bi + b4') (b2 + b3) + (b3' + b3') Diese Pumpengruppen
werden also j e Zeile mit Drucköl versorgt. Der Ölstrom wird über den von der Lenkung
24 aus verstellbaren Verteiler 25 und dann für jede Fahrspurseite nochmals
über den Verteiler 26 und 26' den in den einzelnen Fahrzeugrädern angeordneten Ölmotoren
zugeführt. Die über die Leitung 27 zugeführte Ölmenge für a1 + c4 + a1'
+ c4' entspricht dann einem Sechstel der gesamten Fördermenge.
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Der zufließende Ölstrom wird in zwei in der Größe einstellbare Ölteilströme
geteilt, und dann werden diese jeweils in vier gleich große Teilströme zerlegt.
Ein solches Bauelement kann zur Lösung der meisten Aufgaben bei der Antriebsverteilung
dienen. Es wird aus zwei Verteilern mit feststehendem Flügelrad und einem Verteiler
mit in der Exzentrizität verstellbarem Flügelrad bestehen. Da das zu teilende Medium
nicht kompressibel ist, braucht man die Spalte zwischen den beiden Kammern nicht
absolut klein zu halten. Es kann ohne Schaden ein gewisser Teilstrom mit umgewälzt
werden, der sozusagen die ellipsenförmige Kammer nur durch Austausch langsam verläßt.
Der die Ölströme in einstellbare Ölteil ströme teilende Verteiler kann dann auf
einem Einfach-Exzenter gelagert werden, dessen Exzentrizität im Fall der gleichen
Teilung parallel zu der Achse des kleinsten Durchmessers der ellipsenförmigen Kammer
ist. Eine Veränderung durch Verdrehen in die Richtung der einen oder anderen großen
Halbachse verkleinert das Fördervolumen des auf dieser Seite angeordneten Arbeitsraumes.
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An die Verteiler 28 (Fig. 9) mit feststehendem Flügelrad schließen
sich die Verteiler I bis VI und I' bis VI' mit in der Exzentrizität verstellbarem
Flügelrad an, die dann die Druckflüssigkeit den Ölmotoren in dem einstellbaren Verhältnis
zuführen.
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Dies gilt natürlich. genauso für das 16-Rad-Fahrzeug. Wenn bei der
16-Rad-Anordnung (Fig. 5) die Bezeichnung der Achsreihen mit a, b, b', ä
erfolgt und jede Achsreihe vier Räder aufweist, dann hat die Summe der Fördermenge,
die den Ölmotoren der Räder an den Stellen a1 + b4, b4 + a,', a2
+ b, a3 + b3 USW- zuzuführen ist, aus Gründen der verschiedenen
Fahrgeschwindigkeit in der Kurve gleiche Größenordnung. Es werden also bei Anordnung
von zwei Brennkraftmaschinen 36 und 37 je -zwei Pumpen 35 und 35' mittels einer
Leitung zum Antrieb
von vier Ölmotoren verwendet, wobei die Differentialwirkung
durch einen Verteiler 40 mit verstellbarem Flügelrad und zwei Verteilern 43 und
44 mit feststehendem Flügelrad hervorgerufen wird, wobei die einen Verteiler einer
ganz bestimmten Radgruppe zugeordnet sind.
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Eine andere Verteilung für die Druckflüssigkeit zeigt Fig. 10. Die
Zuleitung 29 führt zum Verteiler 30 mit feststehendem Flügelrad, und die beiden
gleichen Teilströme gelangen zu den Verteilern 31 und 32 mit einem verstellbaren
Flügelrad.
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Vom Verteiler 31 mit verstellbarem Flügelrad werden zwei Verteiler
33 und 64 mit feststehendem Flügelrad versorgt, die jeder zwei Ölmotoren cl, cl'
bzw. a4, a4 beliefern. Vom Verteiler 32 mit verstellbarem Flügelrad werden
ebenfalls zwei Verteiler 34 und 65 mit feststehendem Flügelrad versorgt, die jeder
zwei Ölmotoren c4, e4' bzw. a1, a1' beliefern. Die Zuleitung 29 erfaBt somit acht
Ölmotoren.
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In Fig. 10 sind drei Antriebsgruppen von je acht Ölmotoren dargestellt,
da ein 24rädriges Fahrzeug beschrieben wird. Für jede Antriebsgruppe muB dann ein
Verteiler 30 mit einer Zuleitung 29 vorhanden sein. Es ist nur ein Verteiler 30
dargestellt. Jeder der drei Verteiler 30 ist mit zwei Verteilern 31 und 32 mit verstellbarem
Flügelrad verbunden, die auch nur für eine Antriebsgruppe gezeichnet sind. Die je
drei Verteiler 31 und 32 führen dann zu den dargestellten Verteilern 33, 34, 64
und 65 für die erste Antriebsgruppe, zu den Verteilern 66 bis 69 für die zweite
Antriebsgruppe und zu den Verteilern 70 bis 73 für die dritte Antriebsgruppe.
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Die zweite Antriebsgruppe erfaBt über die Verteiler 66 und 67 die
Ölmotoren a2, a2' bzw. c2, c3 und über die Verteiler 68 und 69 die Ölmotoren a3,
a3 bzw. c2, C2" Die dritte Antriebsgruppe erfaBt über die Verteiler 70
und
71 die Ölmotoren b1, bi bzw. b4, b4 und über die Verteiler 72 und 73 die Ölmotoren
b2, b2' bzw. b3, b,'.