Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein Nutz
fahrzeug, umfassend mindestens eine angetriebene Achse, einen
Verbrennungsmotor zum Antrieb einer Hydraulikpumpe eines
hydrostatischen Antriebskreislaufs und mindestens zwei in dem
Antriebskreislauf angeordnete und von diesem parallel ge
speiste Radmotoren, die der angetriebenen Achse zugeordnet
sind und von denen jeder ein an einem jeweiligen Ende der
Achse angeordnetes Rad antreibt.
Derartige Fahrzeuge sind aus dem Stand der Technik, bei
spielsweise der DE-A-37 44 215.5 bekannt.
Bei diesen Fahrzeugen handelt es sich vorwiegend um Forst-,
landwirtschaftliche oder Kommunalfahrzeuge, bei denen die
Notwendigkeit besteht, einerseits die Möglichkeit zur mög
lichst boden- und reifenschonenden Fahrweise zu haben, an
dererseits aber die Notwendigkeit, eine optimale Fahrleistung
in schwierigem Gelände zu erhalten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Fahrzeug
der gattungsgemäßen Art derart auszubilden, daß die vor
stehend genannten Möglichkeiten erreichbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einem Fahrzeug der eingangs genannten
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder Achse ein
mechanisches Verbindungselement zur mechanischen Kopplung der
zwei durch jeweils einen Radmotor angetriebenen Räder und
eine Kupplung zugeordnet ist und daß bei geschlossener Kupp
lung die Räder der angetriebenen Achse miteinander gekoppelt
und bei geöffneter Kupplung die Räder mit beliebigen Dreh
zahlunterschieden antreibbar sind.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu
sehen, daß durch das mechanische Verbindungselement und die
Kupplung eine einfache Möglichkeit geschaffen wurde, einer
seits, nämlich bei geschlossener Kupplung, die Räder mitein
ander zu koppeln und somit bei Schlupf in einem Rad, bei
spielsweise durch einen schlecht haftenden Untergrund, zu
vermeiden, daß das Fahrzeug trotz angetriebener Räder der
Achse nicht weiter bewegbar ist, und andererseits aber die
Möglichkeit zu schaffen, das Fahrzeug im Fahrbetrieb mit
unterschiedlicher Drehzahl der angetriebenen Räder einer
Achse möglichst boden- und reifenschonend zu bewegen.
Damit ist einerseits die übliche bekannte bodenschonende
Fahrweise realisierbar, andererseits aber auch eine optimale
Fahrleistung durch Kopplung zwischen den Rädern einer Achse
erreichbar.
Darüber hinaus ist durch das mechanische Verbindungselement
die Kupplung die Möglichkeit geschaffen, den Gleichlauf der
Räder jeder angetriebenen Achse mit technisch einfachen
Mitteln zu erzwingen und diesen Gleichlauf möglichst ohne
Leistungsverluste im Antriebsstrang zu erhalten.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Antriebskreis
lauf zur Speisung der parallel geschalteten Radmotoren
mengenteilerfrei oder mengenteilenden Ventilen oder ohne
mengenregulierenden Bremseingriff auf seiten des jeweils
weniger belasteten Radmotors ausgebildet ist, so daß jegliche
Art von Mengenteilung oder Mengenregulierung, d. h. vorgege
bener Aufteilung der Fördermenge der Hydraulikpumpe auf die
beiden Radmotoren der Achse, die in der Regel nur mit hohen
Leistungsverlusten erhältlich ist, entfallen kann. Dies ist
darüber hinaus auch deshalb vorteilhaft, weil in dem Fall, in
dem die Räder mit beliebigen Drehzahlunterschieden antreibbar
sein sollen, ein Mengenteiler der Einstellung der Drehzahl
unterschiede, beispielsweise bei Kurvenfahrt, entgegenwirken
und sich somit negativ auf das Fahrverhalten auswirken würde.
Andererseits ist durch das mechanische Verbindungselement die
Möglichkeit geschaffen, im Fall schlechter Bodenverhältnisse
in einfacher Art und Weise die Kopplung der durch jeweils
einen eigenen Radmotor angetriebenen Räder zu erreichen,
wobei eine derartige mechanische Kopplung im wesentlichen
völlig frei von Leistungsverlusten erfolgen kann und damit
das gesamte Achsmoment erhalten bleibt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann das mechanische Ver
bindungselement zur Kopplung der Räder in unterschiedlichster
Art und Weise ausgebildet sein. Beispielsweise wäre es denk
bar, als mechanisches Verbindungselement eine Zahnriemenver
bindung oder Kettenverbindung vorzusehen.
Als besonders vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, wenn
das mechanische Verbindungselement als Verbindungswelle aus
gebildet ist, da sich mit einer derartigen Verbindungswelle
in einfacher Art und Weise eine Kopplung der mit eigens zuge
ordneten Radmotoren angetriebenen Räder erreichen läßt.
Die Verbindungswelle könnte prinzipiell so angeordnet sein,
daß sie direkt die Räder miteinander koppelt. Aus Gründen
einer konstruktiv besonders einfachen Lösung hat es sich
jedoch als vorteilhaft erwiesen, wenn mit der Verbindungs
welle die Radmotoren miteinander koppelbar sind, insbesondere
wenn sich die Verbindungswelle zwischen den Radmotoren er
streckt und somit die Radmotoren miteinander verbindet.
Damit sind in einfacher Weise einerseits die Radmotoren
direkt miteinander koppelbar und andererseits besteht die
Möglichkeit, diese so günstig anzuordnen, daß sich auch die
Verbindungswelle in einfachster Art und Weise führen läßt.
Vorzugsweise sind bei dieser Lösung die Radmotoren so ange
ordnet und ausgebildet, daß die Radmotoren zwischen der Ver
bindungswelle und dem jeweils angetriebenen Rad liegen. Damit
sind die Radmotoren einerseits selbst in einfacher Art und
Weise koppelbar und andererseits sind in diesem Fall dann
auch die Radmotoren in einfacher Art und Weise im Bereich der
angetriebenen Achse einbaubar.
Um eine möglichst wenig störende Verbindungswelle zwischen
den Rädern vorzusehen, könnte beispielsweise die Verbindungs
welle gegenüber einer Drehachse der Räder höhenversetzt ange
ordnet sein, um dem erfindungsgemäßen Fahrzeug eine möglichst
große Bodenfreiheit zu geben. In diesem Fall müßte die Ver
bindungswelle auf einer dem Boden abgewandten Seite der Dreh
achse der Räder angeordnet sein. Je größer der Abstand von
der Drehachse der Räder, um so aufwendiger ist aber eine
drehfeste Kopplung zwischen der Verbindungswelle und den
Rädern oder den Radmotoren zu realisieren.
Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Lösung sieht daher
vor, daß die Verbindungswelle koaxial zur Drehachse der Räder
angeordnet ist.
Als besonders günstig hat es sich dabei erwiesen, wenn jeder
Radmotor mit einer Radwelle und einer Kopplungswelle zur
Kopplung der Radmotoren an die Verbindungswelle versehen ist.
Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn jeder Radmotor als
Radialkolbenmotor ausgebildet ist, da bei einer derartigen
Ausbildung als Radialkolbenmotor die Möglichkeit besteht, auf
entgegengesetzten Seiten des Motors Wellen herauszuführen,
wobei eine Welle als Radwelle zum Antrieb des Rades und die
andere Welle, als Kopplungswelle, zur Ankopplung an die Ver
bindungswelle zur Verfügung steht.
Hinsichtlich der Anordnung der Kupplung wurde im Zusammenhang
mit den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen keine
näheren Angaben gemacht. So könnte auch die der Achse zuge
ordnete Kupplung beliebig ausgebildet sein.
Als besonders günstig hat sich jedoch eine Lösung erwiesen,
bei welcher die Kupplung zwischen einem der Radmotoren und
der Verbindungswelle angeordnet ist, so daß bei dieser Lösung
die Möglichkeit geschaffen ist, lediglich mit einer Kupplung
zu arbeiten, welche die Verbindung zwischen einem der Rad
motoren und der Verbindungswelle löst, während der andere
Radmotor stets die Verbindungswelle antreibt.
Die Kupplung selbst kann auf unterschiedlichste Art und Weise
ausgebildet sein. Beispielsweise wäre es denkbar, als Kupp
lung eine solche zu verwenden, welche noch einen begrenzten
Schlupf aufweist, um keine mechanisch starre Verbindung
zwischen den Rädern der jeweiligen Achse vorzusehen, sondern
eine Verbindung, welche nur ein gänzliches Durchdrehen eines
der Räder verhindert.
Aus Gründen eines einfachen mechanischen Aufbaus und mög
lichst geringer Leistungsverluste hat es sich jedoch als
besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Kupplung zwei form
schlüssig miteinander in Eingriff bringbare Kupplungselemente
umfaßt, so daß mit einer derartigen Kupplung und dem mecha
nischen Verbindungselement die Räder starr miteinander
kuppelbar sind.
Hinsichtlich der Betätigung der Kupplung wurden ebenfalls
keine näheren Angaben gemacht. So wäre es beispielsweise
denkbar, die Kupplung mechanisch zu betätigen, da dies jedoch
konstruktiv hinsichtlich des Betätigungsmechanismus einen er
heblichen Aufwand verlangt, ist es weit vorteilhafter, wenn
die Kupplung - bei ohnehin vorliegenden hydraulischen Ein
richtungen - hydraulisch betätigbar ist.
Vorzugsweise ist zum hydraulischen betätigen der Kupplung das
Fahrzeug mit einem Speisedrucksystem versehen, welches den
für eine Betätigung der Kupplung erforderlichen Druck lie
fert.
Insbesondere ist die Kupplung dabei so ausgebildet, daß ein
Schließen derselben lediglich durch Druckbeaufschlagung mög
lich ist, so daß die Kupplung im drucklosen Zustand ausge
kuppelt ist.
Hinsichtlich der Radmotoren selbst wurden bislang keine
näheren Angaben gemacht. So können diese unterschiedlichst
ausgebildet und angeordnet sein. Als hinsichtlich des Platz
bedarfs besonders vorteilhaft haben sich als Radnabenmotoren
ausgebildete Radmotoren erwiesen, da diese die Möglichkeit
eröffnen, die Radmotoren im wesentlichen unmittelbar nahe der
Radnabe anzuordnen.
Um bei den erfindungsgemäßen Radmotoren einerseits bei Lang
samfahrt ein möglichst großes Drehmoment zur Verfügung zu
haben, andererseits aber das Fahrzeug bei Schnellfahrt mit
möglichst geringer Leistung der Hydraulikpumpe antreiben zu
können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß jeder Radmotor
zwischen einem ersten und einem zweiten, größer als das erste
gewählten Schluckvolumen umschaltbar ist. Diese Lösung hat
den großen Vorteil, daß der Radmotor dann bei größerem
Schluckvolumen geringe Drehzahlen mit hohem Drehmoment
liefert, bei geringerem Schluckvolumen allerdings ohne Ver
größerung der Fördermenge der Hydraulikpumpe mit der doppel
ten Drehzahl läuft.
Vorzugsweise beträgt das erste Schluckvolumen ungefähr die
Hälfte des zweiten Schluckvolumens.
Das Umschalten zwischen den einzelnen Schluckvolumen bei den
Radmotoren läßt sich mit allen möglichen Arten der Betätigung
eines Schaltventils durchführen. Besonders einfach ist es
jedoch, wenn das Umschalten zwischen dem ersten und zweiten
Schluckvolumen hydraulisch durchführbar, da ohnehin ein
Hydrauliksystem zur Verfügung steht.
Hinsichtlich der Ausbildung der Hydraulikpumpe wurden im
Zusammenhang mit der bisherigen Beschreibung der Ausführungs
beispiele keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein vor
teilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Hydraulikpumpe
mengensteuerbar ist, so daß dieselben Fahrzustände, wie in
der DE-A-41 11 921 beschrieben, realisierbar sind.
Im Zusammenhang mit den bisher erläuterten Ausführungs
beispielen wurde von einer angetriebenen Achse ausgegangen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch nicht auf eine ange
triebene Achse beschränkt. Die Vorteile der erfindungsgemäßen
Lösung ergeben sich in gleicher Weise bei einem Fahrzeug mit
mehreren angetriebenen Achsen.
Eine besonders vorteilhafte Konzeption, welche sich alter
nativ oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Lösung
ergibt, sieht vor, daß das Fahrzeug mehrere angetriebene
Achsen aufweist und daß jeder Achse ein eigener Hydraulik
kreislauf mit einer eigenen Hydraulikpumpe zugeordnet ist.
Die Tatsache, daß jeder Achse ein eigener Hydraulikkreislauf
mit einer eigenen Hydraulikpumpe zugeordnet ist, erlaubt es,
ein bei derartigen Fahrzeugen mit einer Hydraulikpumpe erfor
derliches Verteilersystem für das Hydraulikmedium zwischen
den beiden Achsen zu umgehen. Ein derartiges Verteilersystem
wäre notwendig, um dafür zu sorgen, daß bei unterschiedlichen
Achsbelastungen an den unterschiedlichen Achsen auch unter
schiedliche Drehmomente aufbringbar sind. Ohne eine Verteil
einrichtung oder ohne die vorstehend genannte erfindungsge
mäße Lösung hätten sonst die Räder bei der geringer be
lasteten Achse die Tendenz, durchzudrehen, da diese ein ihrer
Achsbelastung nicht angepaßtes Drehmoment erfahren würden.
Durch das Vermeiden der bei mehreren von einer einzigen
Hydraulikpumpe angetriebenen Achsen üblicherweise verwendeten
Verteileinrichtung für das geförderte Hydraulikmedium wird
zwangsläufig auch der nachteilige, mit einer derartigen Ver
teileinrichtung verbundene Leistungsverlust vermieden.
Eine konstruktiv einfache und besonders zweckmäßige Lösung
sieht dabei vor, daß die Hydraulikpumpen für die jeweiligen
Achsen gemeinsam durch den Verbrennungsmotor angetrieben
sind, so daß die Hydraulikpumpen in Summe eine Last für den
Verbrennungsmotor darstellen, wobei die unterschiedlichen
Drehmomente an den unterschiedlichen Achsen jeweils zu unter
schiedlicher Belastung des Verbrennungsmotors führen. Durch
die jeder Achse zugeordnete Hydraulikpumpe jedoch ist sicher
gestellt, daß unabhängig von der Belastung der jeweiligen
Achse und dem an dieser auftretenden Drehmoment die den Rad
motoren der jeweiligen Achse zugeführte Fördermenge jeweils
der gewünschten und der Drehzahl der jeweiligen Räder ange
paßten Fördermenge entspricht.
Um bei mengengeregelten Hydraulikpumpen sicherzustellen, daß
diese stets allen Achsen anteilig, entsprechend der Größe der
Räder, die gewünschte Fördermenge von Hydraulikmedium zu
kommen lassen, ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Hydrau
likpumpen synchron miteinander mengensteuerbar sind. Dies ist
im einfachsten Fall bei gleich großen Rädern dadurch möglich,
daß gleiche Hydraulikpumpen und gleiche Radmotoren Verwendung
finden und die Hydraulikpumpen im einfachsten Fall mechanisch
oder hydraulisch synchron betätigbar sind.
Um allerdings auch unterschiedliche Größen der Räder und
unterschiedliche Fahrzustände, beispielsweise einen Voraus
lauf beim Lenken, bei dem erfindungsgemäßen Fahrzeug rea
lisieren zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß für die
Mengensteuerung der Hydraulikpumpen eine Steuereinrichtung
vorgesehen ist, welche bei jeder Achse die Drehzahl von deren
Räder erfaßt und die Fördermenge der dieser Achse zugeordne
ten Hydraulikpumpe so steuert, daß sich eine der gewünschten
Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Drehzahl der Räder ein
stellt. Durch diese Steuereinrichtung ist die Möglichkeit ge
schaffen, unterschiedliche Räder, gegebenenfalls unterschied
liche Pumpen und auch unterschiedliche Radmotoren vorzusehen,
wobei jeweils durch die Steuereinrichtung die entsprechende
Fördermenge des Hydraulikmediums zum erreichen der entspre
chenden Fahrzeuggeschwindigkeit zur Verfügung gestellt wird.
Besonders vorteilhaft läßt sich eine derartige Steuereinrich
tung dann einsetzen, wenn die beiden Hydraulikpumpen so
steuerbar sind, daß die Raddrehzahlen synchron miteinander
sind, so daß damit unterschiedliche Leckagen der Hydraulik
pumpen und der Radmotoren kompensierbar sind.
Die erfindungsgemäße Realisierung eines Fahrzeugs mit meh
reren angetriebenen Achsen durch Zuordnen eines Antriebs
kreislaufes mit einer Hydraulikpumpe zu jeder Achse kann
ferner noch dadurch ergänzt werden, daß die Radmotoren durch
entsprechend der eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen
Lösung mechanisch koppelbar sind. Diesbezüglich wird auf die
einzelnen vorstehend detailliert erläuterten Ausführungsform
der Erfindung verwiesen.
Beim Einsatz der vorstehend erläuterten Steuereinrichtung,
welche die Drehzahl der Räder erfaßt, ist es besonders
günstig, wenn diese so ausgebildet ist, daß sie bei einem die
Bodenhaftung verlierenden Rad die Radmotoren der entsprechen
den Achse automatisch miteinander mechanisch koppelt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand
der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Dar
stellung einiger Ausführungsbeispiele.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines ersten
Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugs;
Fig. 2 ein hydraulisches Schaltschema dieses Fahr
zeugs;
Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen Radmotor mit
einer erfindungsgemäßen Kupplung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Schnitts
längs Linie 4-4 in Fig. 3;
Fig. 5 ein Hydraulikschaltschema für das Umschalten
eines Radmotors auf unterschiedliche Schluck
volumina und
Fig. 6 ein hydraulisches Schaltschema eines zweiten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Fahrzeugs.
Ein in Fig. 1 als Ganzes mit 10 bezeichnetes Nutzfahrzeug,
beispielsweise eingesetzt als Kommunal- oder landwirtschaft
liches- oder Forstfahrzeug, umfaßt einen Rahmen 12, welcher
mit zwei Achsen 14 und 16 versehen und mittels einer Knick
lenkung 18 lenkbar ist, wobei die Knicklenkung 18 ungefähr
mittig zwischen den beiden Achsen 14 und 16 angeordnet ist
und den Rahmen 12 in einen Rahmenteil 12a und einen Rahmen
teil 12b unterteilt.
Beispielsweise trägt der Rahmenteil 12a eine Fahrerkabine 20
und einem Bedienungsstand 24 mit den üblichen Armaturen.
Ferner trägt der Rahmenteil 12a eine Hydraulikpumpe 26 zum
hydraulischen, insbesondere hydrostatischen Antrieb des Nutz
fahrzeugs 10.
Der Rahmenteil 12b trägt seinerseits einen Verbrennungsmotor
28, welcher über eine Gelenkwelle 30 die Hydraulikpumpe 26
antreibt.
Jede der Achsen 14 und 16 ist mit einem Satz Räder 34 bzw. 36
versehen.
Wie in Fig. 2 dargestellt, ist bei einem ersten Ausführungs
beispiel des erfindungsgemäßen Nutzfahrzeugs 10 die Achse 14
angetrieben, welche im Bereich eines ersten Endes 14a mit dem
Rad 34a versehen ist und am gegenüberliegenden Ende 14b mit
dem Rad 34b.
Jedes der Räder 34a und b ist durch einen eigenen Radmotor
38a bzw. 38b angetrieben, wobei beide Radmotoren 38a und 38b
in einem hydraulischen Antriebskreislauf 40 parallelgeschal
tet angeordnet sind. Dabei ist bei jedem der Radmotoren 38a und 38b
ein erster Hochdruckanschluß 42 mit einer ersten
Hockdruckleitung 44 des Antriebskreislaufs 40 verbunden und
ein zweiter Hochdruckanschluß 46 mit einer zweiten Hochdruck
leitung 48 des Antriebskreislaufs 40. Beide Hochdrucklei
tungen 44 und 48 des Antriebskreislaufs 40 sind mit Hoch
druckanschlüssen 52 und 54 der steuerbaren Hydraulikpumpe 26
verbunden, welche vorzugsweise als mengensteuerbare Axial
kolbenpumpe ausgebildet und direkt von dem Verbrennungsmotor
28 angetrieben ist.
Wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, ist jeder der Radmotoren 38
als Radialkolbenmotor ausgebildet und umfaßt dabei einen um
eine Drehachse 60 des Rades rotierenden Kolbenträger 62, in
welchem eine Vielzahl von Kolben 64 in einer zur Drehachse 60
radialen Richtung 66 beweglich gelagert sind und dabei eine
radial außenliegende Druckrolle 68 tragen, welche auf eine
Kulissenbahn 70 wirken, die fest an einem als Ganzes mit 72
bezeichneten Gehäuse des Radmotors 38 angeordnet ist und den
Kolbenträger 62 radial außenliegend umgibt. Der Kolbenträger
62 ist seinerseits relativ zur Achse 60 dadurch drehbar ge
lagert, daß er auf einer Radwelle 74 sitzt, welche sich
zwischen einer Radnabe 76 und dem Kolbenträger 62 erstreckt
und dabei zweifach am Gehäuse 72 drehbar gelagert ist. Die
Radwelle 74 erstreckt sich dabei mit einem Ende 78 ungefähr
in axialer Richtung über die Hälfte des Kolbenträgers 62 in
diesen hinein, wobei das Ende 78 formschlüssig mit dem Kol
benträger 62 verbunden ist. Auf der gegenüberliegenden Seite
der Radwelle 74 erstreckt sich eine als Ganzes mit 80 be
zeichnete Kopplungswelle 80, welche mit ihrem Ende 82 sich
von der gegenüberliegenden Seite der Radwelle 74 ebenfalls
bis ungefähr zur Hälfte des Kolbenträgers 62 in diesen hin
einerstreckt und ebenfalls formschlüssig mit dem Kolbenträger
62 verbunden ist.
Die Kopplungswelle 80 trägt an ihrem, dem Kolbenträger 62 ab
gewandten Ende 84 ein Formschlußelement 86, welches mit einem
korrespondierenden Formschlußelement 88 eines Kupplungskör
pers 90 und durch Verschiebung desselben in Richtung der
Drehachse 60 in Eingriff oder außer Eingriff bringbar ist.
Der Kupplungskörper 90 bildet seinerseits einen Kolben 92,
welcher in einem als Zylindergehäuse ausgebildeten und diesen
umschließenden Gehäuseblock 94 angeordnet ist. Der Kolben 92
hat dabei eine der Kopplungswelle 80 abgewandt liegende Stufe
96, deren in radialer Richtung verlaufende Flanschfläche 98
eine erste Kolbenfläche bildet, während eine dem Ende 84 der
Kopplungswelle 80 zugewandte Stirnfläche 100 des Kolbens 92
eine zweite Kolbenfläche 100 bildet.
Zwischen der Stufe 96 und dem Gehäusestück 94 bildet sich
dabei ein erster Zylinderraum 102, in welchen über einen
Druckanschluß 104 Hydraulikmedium einspeisbar ist, um den
Kolben 92 in Richtung der Kopplungswelle 80 zu verschieben
und somit das Formschlußelement 88 desselben mit dem Form
schlußelement 86 der Kopplungswelle 80 in Eingriff zu
bringen. Ferner liegt vor der Stirnfläche 100 ein zweiter
Zylinderraum 106, welcher mit einem Leckölanschluß 108 des
Radmotors 38 in Verbindung steht, so daß auf der Stirnfläche
100 der Druck im Leckölanschluß 108 wirksam ist.
Je nach dem, ob die durch unter Druck stehendes Hydraulik
medium im ersten Zylinderraum 102 erzeugbare Kraft größer ist
als die durch den Druck im Lecköl im zweiten Zylinderraum 106
wirkende Kraft, wird der Kolben 92 entweder in seine ein
kuppelnde Stellung, in welcher die Formschlußelemente 86 und
88 in Eingriff sind, oder seine ausgekuppelte Stellung, dar
gestellt in Fig. 3, verschoben, so daß der Kolben 92 entweder
mit der Kopplungswelle 80 gekoppelt oder frei gegenüber
dieser drehbar ist.
Der Kupplungskörper 90 umfaßt seinerseits an seinem dem Form
schlußelement 88 gegenüberliegenden Ende eine im Querschnitt
als Mehrkant, beispielsweise Vierkant, ausgebildete Aus
nehmung 110, in welche eine entsprechende Mehrkantwelle 112
eingreift. Die Mehrkantwelle 112 ist beispielsweise in Rich
tung der Drehachse 60 unverschieblich, so daß der Kupplungs
körper 90 relativ zu einem in der Mehrkantausnehmung 110
liegenden Ende 114 der Mehrkantwelle 112 verschieblich ist,
wobei das Ende 114 stets mit der Mehrkantausnehmung 110 in
formschlüssiger und drehfester Verbindung steht.
Vorzugsweise ist die Mehrkantwelle 112 mit einem dem Ende 114
gegenüberliegenden und zeichnerisch nicht dargestellten Ende
drehfest und axial unverschieblich mit der Kopplungswelle 80
des am anderen Ende der Achse 14 angeordneten Radmotors 38
verbunden.
Die Kopplungswelle 80 bildet mit dem Kupplungskörper 92
zusammen eine Kupplung 118, die wie folgt arbeitet:
Wird nun der Kupplungskörper 90 so weit verschoben, daß die
Formschlußelemente 86 und 88 formschlüssig ineinander ein
greifen, so ist eine feste Verbindung zwischen den an gegen
überliegenden Enden 14a, b der Achse 14 angeordneten Rad
motoren 38a, 38b geschaffen, und es wird ein Gleichlauf der
Räder 34a und 34b erzwungen, wobei beide Radmotoren 38a und
38b aufgrund ihrer starren Kopplung zum Antrieb beider Räder
34a und 34b beitragen.
Ist dagegen der Kupplungskörper 90 in einer Stellung, in
welcher die Formschlußelemente 86 und 88 außer Eingriff
stehen, so sind die Radmotoren 38a und 38b an gegenüber
liegenden Enden 14a, 14b der Achse 14 unabhängig voneinander
drehbar, so daß jeder Radmotor 38a, 38b mit unterschiedlicher
Drehzahl laufen kann und somit, insbesondere in Kurven etc.
eine boden- und/oder reifenschonende Fahrweise möglich ist,
wobei die voneinander unabhängigen Drehzahlen der Radmotoren
38a, 38b dadurch möglich sind, daß die Radmotoren 38a und 38b
parallel geschaltet im hydraulischen Antriebskreislauf 40
liegen.
Erfindungsgemäß wird mit dem erfindungsgemäßen Nutzfahrzeug
10 in der Regel mit entkoppelten Radmotoren 38a und 38b ge
fahren, während die Möglichkeit besteht, beispielsweise bei
durchdrehendem Rad 34a, die Radmotoren 38a und 38b über die
Mehrkantwelle 112 starr zu koppeln, so daß beide Radmotoren
38 beide Räder 34a und 34b antreiben und somit unabhängig
davon, ob eines der Räder Schlupf hat oder nicht, gemeinsam
zumindest über das noch Bodenhaftung aufweisende Rad bewegen.
Um hierzu das Formschlußelement 88 in Eingriff mit dem Form
schlußelement 86 der Kopplungswelle 80 zu halten, ist der
erste Zylinderraum 102 mit Druck eines über den Druckanschluß
104 verbindbaren Speisedrucksystems 120 beaufschlagbar, wobei
das Speisedrucksystem 120 eine über den Verbrennungsmotor 28
antreibbare Speisedruckpumpe 122 sowie ein Druckregelventil
124 umfaßt, welches für einen konstanten Speisedruck im
Speisedrucksystem 120 sorgt. Mittels eines Kupplungsschalt
ventils 126 ist eine mit dem Druckanschluß 104 verbundene
Kupplungsleitung 128 entweder mit dem Speisedrucksystem 120
oder einer Leckölleitung 130 verbindbar. Ist die Kupplungs
leitung 128 mit dem Speisedrucksystem 120 verbunden, so ist
der Formschlußkörper 90 soweit in Richtung der Kupplungswelle
80 bewegt, daß die Formschlußelemente 86 und 88 miteinander
in Eingriff gehalten werden. Ist die Kupplungsleitung 128 mit
der Leckölleitung 130 verbunden, so ist die durch den Lecköl
druck in dem zweiten Zylinderraum 106 ausgeübte Kraft größer
als die durch den Lecköldruck im ersten Zylinderraum 102 aus
geübte Kraft, so daß der Kupplungskörper 90 in einer Stellung
verbleibt, in welcher die Formschlußelemente 86 und 88 außer
Eingriff sind.
Wie in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt, sind die Radmotoren 38
mit einem ersten Satz von Kolben 64₁ und einem zweiten Satz
von Kolben 64₂ versehen, wobei Kolben es ersten Satzes 64₁
mit Kolben des zweiten Satzes 64₂ miteinander abwechseln.
Wie in Fig. 5 dargestellt, stellt im Prinzip jeder Satz von
Kolben 64₁ oder 64₂ einen Teilradmotor 38₁ oder 38₂ dar, der
separat gespeist werden kann.
Hierzu ist ein Umschaltventil 140 vorgesehen, welches in der
in Fig. 5 gezeichneten Stellung beide Teilradmotoren 38₁ und
38₂ parallel geschaltet betreibt, so daß die beiden Teilrad
motoren 38₁ und 38₂ parallel geschaltet zwischen den Hoch
druckanschlüssen 42 und 46 liegen.
In der zweiten Stellung erlaubt das Umschaltventil 140 den
zweiten Teilradmotor 38₂ beiderseits mit dem zweiten Hoch
druckanschluß 46 zu verbinden, so daß lediglich der erste
Teilradmotor 38₁ zwischen dem ersten Hochdruckanschluß 42 und
dem zweiten Hochdruckanschluß 46 liegt. In diesem Zustand ist
somit das Schluckvolumen des gesamten Radmotors 38 halbiert
gegenüber dem in Fig. 5 gezeichneten Fall, bei welchem beide
Teilradmotoren 38₁ und 38₂ parallel zwischen den Hochdruckan
schlüssen 42 und 46 liegen.
Zur Steuerung des Umschaltventils 140 ist ein Steueranschluß
142 vorgesehen, welcher über eine Steuerleitung 144 mit einem
Steuerventil 146 verbunden ist, das entweder die Steuer
leitung 144 mit dem Speisedrucksystem 120 oder der Lecköl
leitung 130 verbindet.
Ist die Steuerleitung 144 mittels des Steuerventils 146 mit
der Leckölleitung 130 verbunden, so ist das Umschaltventil
140 nicht beaufschlagt und die beiden Teilradmotoren 38₁ und
38₂ liegen parallel zwischen den Hochdruckanschlüssen 42 und
46. Ist die Steuerleitung 144 mittels des Steuerventils 146
mit dem Steuerdrucksystem 120 verbunden so ist das Umschalt
ventil 140 druckbeaufschlagt und der Teilradmotor 38₂ ist
funktionslos. In diesem Zustand werden vorzugsweise sämtliche
Kolben 64 des zweiten Satzes 64₂ von Kolben 64 in ihre radial
innenliegende Grundstellung verfahren und haben somit keiner
lei Berührung mit der Kulissenbahn 70.
Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel, dargestellt in
den Fig. 1 bis 5 ist bei einem zweiten Ausführungsbeispiel,
dargestellt in Fig. 6 vorgesehen, daß nicht nur die Achse 14,
sondern auch die Achse 16 angetrieben ist, so daß auch deren
Räder 36a, b für einen Vortrieb sorgen können.
Die Achse 16 ist dabei identisch aufgebaut und ausgebildet
wie die Achse 14.
Ferner ist für die Achse 16 ein eigener Antriebskreislauf 240
vorgesehen, mit einer eigenen Hydraulikpumpe 226, die in
gleicher Weise wie die Hydraulikpumpe 26 von dem Ver
brennungsmotor 28 angetrieben ist. Vorzugsweise erfolgt der
Antrieb der Hydraulikpumpen 26 und 226 über dieselbe Gelenk
welle 30, wobei die beiden Hydraulikpumpen 26 und 226 vor
zugsweise auf dem ersten Rahmenteil 12a sitzen.
In allen übrigen Details ist die Achse 16 identisch ausge
bildet und aufgebaut wie die Achse 14, so daß die selben
Teile mit den selben Bezugszeichen versehen sind und hin
sichtlich deren ausführlicher Erläuterung auf die Ausfüh
rungen zum ersten Ausführungsbeispiel verwiesen wird.
Ferner erfolgt auch die Ansteuerung der Kupplung 118 und der
Radmotoren 38 in identischer Weise, wie beim ersten Ausfüh
rungsbeispiel beschrieben.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispielen ist die Mengenregelung
beider Hydraulikpumpen 26 und 226 miteinander synchronisiert.
Dies erfolgt im einfachsten Fall, wie in Fig. 6 schematisch
dargestellt, dadurch, daß bei identischen Größen der Räder 34
und 36 identische Radmotoren 38 und identische Hydraulik
pumpen 26 und 226 Verwendung finden, so daß diese identisch
angesteuert werden können, beispielsweise im einfachsten Fall
dadurch, daß deren Steuerhebel starr oder hydraulisch mitein
ander gekoppelt sind.
Besonders vorteilhaft ist jedoch eine Lösung, bei welcher
insgesamt eine Steuerung 230 vorgesehen ist und jedem der
Räder ein Drehzahlsensor 234a, 234b, 236a, 236b zugeordnet
ist, wobei alle Drehzahlsensoren 234a, b, 236a, b mit der
Steuerung 230 verbunden sind, so daß die Steuerung 230 in der
Lage ist, die Drehzahl jedes der Räder 34a, b, 36a, b zu er
kennen und für jedes Radpaar 34a, b oder 36a, b der jeweiligen
Achse 14 bzw. 16 die mittlere Drehzahl durch entsprechende
Ansteuerung der jeweiligen Hydraulikpumpe 26 bzw. 226 vorzu
geben, wobei die Ansteuerung der Hydraulikpumpe 26 bzw. 226
durch unabhängige Stellelemente, die jeweils von der Steue
rung 230 gesteuert sind, erfolgen kann.
Mit einer derartigen Steuerung 230 lassen sich dann alle
Fahrzustände exakt steuern, beispielsweise so, daß bei
Kurvenfahrten die jeweils vordere Achsen 14, 16 gegenüber der
anderen Achse 16, 14 Vorlauf hat, um ein spurtreues Fahrver
halten zu erreichen.
Außerdem läßt sich die Steuerung 230 so ausbilden, daß sie
dann, wenn eines der Räder 34a, b, 36a, b beginnt, die Boden
haftung zu verlieren, automatisch die Radmotoren 38a, b der
jeweiligen Achse 14 bzw. 16 mechanisch durch Einrücken der
Kupplung 118 miteinander koppelt.
Ferner ist es mit der Steuerung 230 möglich, die Räder 34a, b,
36a, b hinsichtlich ihrer Drehzahl synchron anzutreiben, so
daß unterschiedliche Leckverluste in den Antriebskreisläufen
40, 240 zwangsläufig kompensiert werden.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß unabhängig
von der Belastung der jeweiligen Achse 14, 16 eine Rück
wirkung einer Druckerhöhung in jeweiligen hydraulischen
Antriebskreislauf 40, 240 auf die Mengenverteilung zwischen
den einzelnen Achsen 14, 16 nicht erfolgt, so daß sich der
Druck im jeweiligen hydraulischen Antriebskreislauf 40, 240
je nach Belastung der jeweiligen Achse 14, 16 frei einstellen
kann. Damit sind im Gegensatz zu den Fällen, in denen beide
Achsen über dieselbe Pumpe angetrieben werden, Mengenteiler
und mit diesen verbundene Verluste vermeidbar.
Darüber hinaus ist die Möglichkeit geschaffen, viele Achsen
eines Nutzfahrzeugs 10 gleichzeitig angetrieben auszubilden,
wobei für jede Achse ein in sich geschlossener hydraulischer
Antriebskreislauf vorliegt und somit die einzelnen Antriebs
kreisläufe 40, 240 modulartig, entsprechend der Zahl der an
getriebenen Achsen 14, 16, vervielfacht werden können.
Hinsichtlich der übrigen Merkmale wird voll inhaltlich auf die
Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.