DE2656474C3 - Hydraulische Kriechgang-Antriebsanordnung für ein Nutzfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kriechgang-Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits Kriechgang-Antriebsanordnungen in Spezial-Nutzfahrzeugen bekannt, bei denen die Umschalteinrichtung im Fahrbetrieb bis zum Erreichen des Arbeitsgebietes auf einen unmittelbaren Antrieb des Wechselgetriebes durch die Brennkraftmaschine über die Hauptkupplung einstellbar ist. Zum eigentlichen Arbeitsbetrieb, beispielsweise zum Schneeräumen, wird die Umschalteinrichtung auf Hydraulikantrieb umgestellt, wobei eine kontinuierliche Einstellung der Fahrgeschwindigkeit in einem sehr niedrigen Geschwindigkeitsbereich mit verhältnismäßig hohem Drehmoment möglich ist, wie dies für viele Anwendungsfälle gefordert wird. Die Umschalteinrichtung ist hierbei in dem speziell ausgebildeten Wechselgetriebe

ίο enthalten, das sich von dem Wechselgetriebe normaler, nicht auf Hydraulikbetrieb umschaltbarer Nutzfahrzeuge, insbesondere üblicher Lastkraftwagen, unterscheidet
Die erwähnten bekannten Spezial-Nutzfahrzeuge sind so ausgebildet, daß sie eine Reihe verschiedenartiger Aufgaben lösen können, die sich hinsichtlich der an das Fahrzeug gestellten Anforderungen stark unterscheiden. Um dies zu leisten, müssen die bekannten Spezial-Nutzfahrzeuge bezüglich jedes wesentlichen Bauelementes so ausgelegt sein, daß sie jeder Speziaiaufgabe gerecht werden. Beispielsweise sind das Ausgleichgetriebe und die Gelenkwellen zum Antrieb der Fahrzeugräder für extrem hohe Drehmomente ausgelegt, um auch bei sehr hohen Getriebeübersetzungen ins Langsame hierbei auftretende Spitzenbelastungen aufzunehmen. Infolgedessen sind solche Spezial-Nutzfahrzeuge für universellen Einsatz erheblich aufwendiger und damit teurer als ein Serien-Nutzfahrzeug, beispielsweise ein normaler Lastkraftwagen, welcher nur für normalen Fahrbetrieb ausgelegt ist. Häufig stellt sich die Aufgabe, unter Verzicht auf eine universelle Anwendbarkeit ein Serien-Nutzfahrzeug, insbesondere einen Lastkraftwagen, als Spezial-Nutzfahrzeug für lediglich eine bestimmte Aufgabe umzurüsten, beispielsweise zum Schneeräumen, wobei die Gebrauchstüchiigkcit dieses ausgebauten Scricnfahrzeuges derjenigen der eingangs erwähnten Spezial-Nutzfahrzeuge in bezug auf die vorgegebene Aufgabe nicht nachsteht Ein derartiger Ausbau dies Serienfahrzeuges ist nur dann sinnvoll, wenn unter Berücksichtigung des Fahrzeugpreises und der Ausbaukosten der Aufwand immer noch wesentlich geringer als bei den eingangs erwähnten Spezial-Nutzfahrzeugen liegt, wobei eine Grundvoraussetzung darin liegt, die zum Ausbau erforderlichen zusätzlichen Bauelemente raumsparend in dem Serienfahrzeug unterzubringen.

Eine Antriebsanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 ist aus de·· DE-OS 23 13 784 bekannt. Bei dieser Anordnung wird eine Hydraulikpumpe über ein der Brennkraftmaschine nachgeordnetes Wechselgetriebe angetrieben. Bekanntlich ist der Wirkungsgrad einej hydrostatischen Drehmomentwandlers auf einen verhältnismäßig geringen Änderungsbereich der Antriebsdrehzahl beschränkt. Als ein solcher zulässiger Bereich kann beispielsweise der Betriebsdrehzahlbereich einer Brennkraftmaschine betrachtet werden, während die Abtriebsdrehzahlen des der Brennkraftmaschine nachgeordneten Wechselgetriebes im Bereich von maximaler bis minimaler Abtriebsdrehzahl als extrem zu bezeichnen sind, wobei in einem solchen Drehzahlbereich ein hydrostatischer Wandler mit einem einigermaßen vertretbaren Wirkungsgrad nicht betrieben werden kann. Es wäre demnach bei der Anordnung nach der betrachteten Druckschrift erforderlich, wenn man schon einen Betrieb mit hydrostatischem Wandler in Betracht zieht, hierfür eine bestimmte Schaltstufe des Wechselgetriebes ausschließlich vorzusehen. In diesem Zusammenhang ist es nun nicht ohne weiteres möglich,

für einen Kriechgangbetrieb die niedrigste Schaltstufe des Wechselgetriebes vorzusehen, weil die Bauabmessungen einer Hydraulikpumpe und eines Hydraulikmotors mit sinkender Drehzahl wegen der unvermeidbaren Leckverluste und des zulässigen Arbeitsdruckes zunehmen und bei sehr geringen Drehzahlen in sehr erhebliche Dimensionen steigen. Damit wäre aber die Unterbringungsmöglichkeit in einem normalen Nutzfahrzeug nicht mehr gegeben. Legt man indessen die mittlere Antriebsdrehzahl des hydrostatischen Wandlers auf einen verhältnismäßig hohen Wert vor, beispielsweise entsprechend der höchsten oder zweithöchsten Abtriebsdrehzahl des Wechselgetriebes, so wäre ein Kriechgangbetrieb mit ausreichend hohem Drehmoment wiederum nicht möglich.

Außerdem ist eine raumsparende Unterbringung der betrachteten bekannten Anordnung in einem Nutzfahrzeug nur sehr begrenzt möglich.

Die von der Erfindung zu lösende Aufgabe besteht in dem raumsparenden Ausbau eines Serien-Nutzfahrzeuges mit mechanischem Wechselgetriebe un-l relativ hoher Fahrtgeschwindigkeit im niedrigsten Gang auf wahlweisen Hydraulikantrieb mit einem Kriechgang nebst entsprechend erhöhtem Drehmoment, jedoch ohne übermäßige Beanspruchung der auf die hydraulischen Antriebselemente folgenden Antriebselemente, insbesondere Gelenkwellen und Ausgleichgetriebe, und zwar ohne Anbringung von Hydraulikbauteilen am Antriebsmaschinen-Wechselgetriebe-Block, welcher in den meisten Fällen zu schwach ist, um eine Hydraulikpumpe und einen Hydraulikmotor zu tragen.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der Anordnung nach der Gattung durch die Merkmale des ICennzeichnungsteils des Patentanspruchs 1 gelöst

Durch das erfindungsgemäß angeordnete Umschaltgetriebe, welches verhältnismäßig leicht ausgebildet sein kann, wird erreicht, daß über dessen Pumpenantriebswelle und Kriechgangabtriebswelle eine Hydraulikpumpe unf* ein Hydraulikmotor an die Brennkraftmaschine und gleichzeitig auch an das Wechselgetriebe anschließbar sind, ohne daß indessen ein Anblocken der Hydraulikpumpe und des Hydraulikmotors an dem die Brennkraftmaschine und das Wechselgetriebe umfassenden Block notwendig wäre. Durch die Ausrichtung der Anschhißenden der Pumpena.ntriebs- und der Kriechgangabtriebswelle von der Brennkraftmaschine weg ergibt sich eine günstige Anordnungsmöglichkeit für die Hydraulikpumpe und den Hydraulikmotor unmittelbar unterhalb d«:s Fahrzeugrahmens sowie unterhalb des Wechselgetriebes. Die Ausbaukosten sind verhältnismäßig gering, 'veil das erfindungsgemäß vorgesehene Umschaltgetriebe nach Trennung des üblicherweise an das Kupplungsgehäuse der Brennkraftmaschine angeblockten Wechselgetriebes zwischen diese beiden Bauelemente eingebaut werden kann. Gegenüber der vorangehend betrachteten Anordnung nach der DE-OS 23 13 784 wird nicht nur eine raumsparende und bei jedem serienmäßigen Nutzfahrzeug vorzunehmende günstige Unterbringung des Hydraulikwandlers erreicht, ohne Rücksicht auf die Stabilität des Blockes des Wechselgetriebes, sondern es wird weiterhin erreicht, daß jeder einzelne Gang des Wechselgetriebes und nicht nur ein einziger Gang durch den hydrostatischen Wandler angetrieben werden kann. Durch den letztgenannten Vorteil ist dann ein mit dem erfindungsgemäßen HyH.raulikwandler ausgestattetes Nutzfahrzeug einem von vornherein für hydraulischen Kriechgangbetrieb ausgelegten Spezialfahrzeug völlig ebenbürtig Der Erfindungsgegenstand ermöglicht also insgesamt eine einfache Umrüstung vorhandener Serien-Nutzfahrzeuge, wobei wie bei Spezialfahrzeugen jeder einzelne Gang des Wechselgetriebes über den hydrostatischen Wandler gefahren werden kann.

Durch die weitere Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 2 ergibt sich ein besonders geringer Raumbedarf der zum Ausbau erforderlichen Teile (Umschaltgetriebe, Hydraulikpumpe, Hydraulikmotor).

ίο Durch gie Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 3 wird ein günstiger und raumsparender Anschluß der Brennkraftmaschine an ein an der Fahrzeugstirnseite vor der Brennkraftmaschine angebrachtes Zapfwellengetriebe für ein Arbeitsgerät, beispielsweise eine Schneefräse, ermöglicht

Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 4 wird eine Drehmomentreduzierung bei Hydraulikbetrieb im Kriechgang erzieit, um trotz sehr geringer Fahrgesch-A indigkeiten die für normalen Fahrbetrieb ausgelegten Antriebselemente, insbesondere Gelenkwellen und Ausgleichgetriebe, nicht zu überlasten.

Durch die Ausgestaltung nach dem Patentanspruch 5 ergibt sich ein weiter verminderter Raumbedarf. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachste-

2S hend an'jand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine hydraulische Kriechgang-Antriebsanordnung nach Einbau in ein Serien-Nutzfahrzeug in Form eines üblichen Lastwagens in stark schematisierter Seitenansicht,

F i g. 2 die Antriebsanordnung von F i g. 1 in Blockschaltbilddarstellung,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel eines einen Bestandteil der Antriebsanordnung von F i g. 1 und 2 bildenden Umschaltgetriebes in schematischer Darstellung.

Der in F i g. 1 veranschaulichte Lastkraftwagen umfaßt einen Fahrzeugrahmen 1, der in seinein vorderen Teil eine Brennkraftmaschine 2 nebst Kupplungsgehäuse 3 aufnimmt. Zwischen dem kupplungsgehäuse 3 und einem ursprünglich an dieses angeblockten mechanischen Sechsgang-Wechselgetriebe 4 ist ein Umschaltgetriebe 5 angeordnet, das nachfolgend noch näher erläutert wird. Von dem V/echselgetriebe 4 verläuft eine GelenKwelle 6 zu einem Verteilergetriebe 7, welches über je eine Gelenkwelle 8,

■»5 9 ein Paar Hinterräder 10 bzw. Vorderräder 11 antreibt. Die Bauelemente 4, 6—11 sind in üblicher Weise ausgebildet und stellen keinen Bestandteil der Erfindung dar, obgleich die Gelenkwelle 6 gegenüber der Serienausführung des Lastkraftwagens etwas verkürzt werden muß, um da^p. Umschaltgetriebe 5 unterzubringen. Zur Anwendung des Erfindungsgedankens ist ein Fahrzeug mit Allradantrieb, wie es in F i g. 1 veranschaulicht ist, nicht erforderlich. Stattdessen kann die erfindungsgemäße Antriebsanordnung auch auf Fahrzeuge mit Hinterradantrieb angewendet werden, wobei das Verteilergetriebe 7 in Fortfall kommt und das Paar von Hinterrädern 10 unmittelbar von dem Wechselgetriebe 4 über eine Gelenkwelle angetrieben wird. Unterhalb des mechanischen Schaltgetriebes 4 sind an einer (nicht veranschaulichten) Querbrücke eine Hydraulikpumpe 12 und ein Hydraulikmotor 13, in Fahrzeugquerrichtung gesehen, im Abstand von einander etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse angebracht. Bei der Darstellung "on F i g. 1 ist nur eines der beiden o5 Hydraulikelemente 12,13 sichtbar.

Vor der Brennkraftmaschine 2 sowie unterhalb des Fahrzeugrahmens 1 ist ein Zapfwellenanschluß 14 nebst zugeordneter Zapfwellenschaltkupplung vorgesehen,

um ein Arbeitsgerät an dem Fahrzeug anzuschließen, beispielsweise eine Schneefräse.

F i g. 2 zeigt die Wirkungsweise der Umschalteinrichtung von normalem Fahrbetrieb auf hydraulischen Kriechgangbetrieb. Die Brennkraftmaschine 2 treibt über eine Hauptkupplung 3' das Umschaltgetriebe S an. Zwischen der Hauptkupplung 3' und dem Wechselgetriebe 4 besteht im normalen Fahrbetrieb eine unmittelbare Antriebsverbindung, wobei zusätzlich zu dem Umschaltgetriebe 5 verlaufende Antriebs- und Abtriebsverbindungen gemäß gestrichelten Linien L 1 als unterbrochen zu denken sind. Bei Umschaltung auf hydraulischen Kriechgangbetrieb werden indessen die Unterbrechungen gemäß den Linien L 1 aufgehoben und stattdessen die unmittelbare Antriebsverbindung zwischen der Hauptkupplung 3' und dem Wechselgetriebe 4 gemäß einer strichpunktierten Linie L 2 unterbrochen. Danach treibt das Umschaltgetriebe 5 die Hydraulikpumpe 12 an, die ihrerseits über eine Leitung 15 den Hydraulikmotor 13 antreibt. Dessen Kriechgangabtriebswelle 19 verläuft in das Umschaltgetriebe 5, welches seinerseits das Wechselgetriebe 4 antreibt Die Hydraulikpumpe 12 und/oder der Hydraulikmotor 13 können in üblicher Weise hinsichtlich ihres gegenseitigen Drehzahlverhältnisses kontinuierlich versteilt werden. Man erhält auf diese Weise im Arbeitsbetrieb, beispielsweise zum Schneeräumen, die gewünschten niedrigen Drehzahlen für den Kriechgangbetrieb.

Gemäß F i g. 3 umfaßt das Umschaltgetriebe 5 eine Eingangswelle 16, eine Ausgangswelle 17, eine Pumpenantriebswelle 18 und eine Kriechgangabtriebswelle 19. Ein mit der Eingangswelle 16 verbundenes Zahnrad 20 ist im normalen Fahrbetrieb über ein formschlüssiges Verbindungselement in Form einer Schaltmuffe 21 mit einem Zahnrad 22 in Eingriff, das auf der Ausgangswelle 17 sitzt. Die Eingangswelle 16 und die Ausgangsweile 17 Schaltmuffe 25 zu gemeinsamer Bewegung gekoppelt, welche bei Bewegung gemäß dem Pfeil Pi einen Kupplungseingriff zwischen dem Zahnrad 20 und einem koaxial auf der Eingangswelle 16 gelagerten Zahnrad 26 herbeiführt, wie dies im unteren Teil von F i g. 3 gestrichelt veranschaulicht ist. Das Zahnrad 26 steht mit einem Zahnrad 27 der Pumpenantriebswelle 18 in Eingriff.

In der gestrichelten Stellung der Schaltmuffe 21 bzw. zusätzlichen Schaltmuffe 25 von Fig.3 treibt infolgedessen die Eingangswelle 16 über das Zahnrad 20, die zusätzliche Schaltmuffe 25, das Zahnrad 26, das Zahnrad 27 und die Pumpenantriebswelle 18 die Hydraulikpumpe 12 an. Diese treibt ihrerseits über die in F i g. 3 nicht gezeigte Hydraulikleitung 15 den Hydraulikmotor 13 an. Dieser treibt über die Kriechgangabtriebswelle 19, das Zahnrad 24, das Zahnrad 23, die Schaltmuffe 21 und das Zahnrad 22 die Ausgangswelle 17 an, so daß also im Ergebnis der Antrieb von der Eingangsweiie io zu der Ausgangswelle 17 nicht direkt, sondern über die Hydraulikpumpe und den Hydraulikmotor 13 erfolgt. Die Pumpenantriebswelle 18 und die Kriechgangabtriebswelle 19 verlaufen exzentrisch zu der Eingangswelle 16 bzw. Ausgangswelle 17, was hinsichtlich der räumlichen Unterbringung der Hydraulikpumpe 12 bzw. des Hydraulikmotors 13 an dem Fahrzeugrahmen 1 günstig ist Obgleich dies in F i g. 3 nicht veranschaulicht ist, sind d.r Purripenantriebswelle 18 und die Kriechgangabtriebswelle 19 mit der Hydraulikpumpe 12 bzw. dem Hydraulikmotor 13 über je eine zugeordnete Gelenkwelle 28 (siehe Fig. 1) verbunden. Dies gilt auch für die Verbindung des Umschaltgetriebes 5 mit dem Zapfwellenanschluß 14, der durch eine Gelenkwelle 29 bewirkt wird.

Vorzugsweise ist die Hydraulikpumpe 12 so ausgelegt, daß das Drehzahlverhältnis dieser beiden Einhei-

verläufen koaxial. Wird die Schalirr.üffc 2! in Richtung ten, das auch den Wert 1 haben, kann, 1 : x(x größer !)

eines Pfeiles ρ 1 in die gestrichelte Stellung von Fig.3 gebracht, so wird ein Kupplungseingriff mit einem Zahnrad 23 herbeigeführt, das koaxial auf der Ausgangswelle 17 gelagert ist und mit einem Zahnrad 24 der Kriechgangabtriebswelle 19 in Eingriff steht. Die Schaltmuffe 21 ist mit einem zusätzlichen formschlüssigen Verbindungselement in Form einer zusätzlichen übersetzend ausgebildet ist, während das Umschaltgetriebe 5 zwischen der Kriechgangabtriebswelle 19 und der Ausgangswelle 17 1 :x langsamer übersetzt. Dies hat den Vorteil, daß der Hydraulikmotor 13 ein auf die Antriebselemente des Fahrzeuges abgestimmtes kleineres Drehmoment bringt, während er sonst überdimensioniert wäre.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 Patentansprüche:

1. Hydraulische Kriechgang-Antriebsanordnung für ein einen Fahrzeugrahmen umfassendes Nutzfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine mit Hauptkupplung, mit einem mechanischen Wechselgetriebe im Antriebsstrang zwischen der Hauptkupplung und dem mindestens zu einem Fahrzeugräderpaar führenden Endantrieb und mit einem Umschaltgetriebe, das im Antriebsstrang in Reihe zum Wechselgetriebe liegt und in seiner einen Schaltstellung einen direkten Durchtrieb von seiner Eingangswelle zu seiner Ausgangswelle ergibt, während in seiner anderen Schaltstellung der direkte Durchtrieb unterbrochen ist und die Eingangswelle mit einer zu einer Hydraulikpumpe führenden Pumpenantriebswelle und die Ausgangswelle mit einer von einem Hydraulikmotor kommenden Kriechgangabtriebswelle trieblich verbunden sind, sowie der Hydraulikmotor von der Hydraulikpumpe hydraulisch antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltgetriebe (5) zwischen der Brennkraftmaschine (2) bzw. deren Hauptkupplung (3') und dem mechanischen Wechselgetriebe (4) eingebaut ist und daß die Pumpenantriebswelle (18) sowie die Kriechgangabtriebswelle (19) mit ihren Anschlußenden von der der Brennkraftmaschine (2) abgewandten Seite des Umschaltgetriebes (5) weg verlaufen und mit der an einem tragenden Bauteil oder einem mit diesem verbundenen Bauteil des Fahrzeugs befestigten Hyu.aulikpumpe (12) bzw. dem Hydraulikmotor (13) verbunden srnd.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpunv ü (12) und der Hydraulikmotor (13) in Fahrzeugquerrichtung gesehen im horizontalen Abstand etwa parallel zur Fahrzeuglängsachse angebracht sind.

3. Anordnung nach Ansprucfiirdadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Pumpenantriebswelle (18) mit einem Zapfwellenanschluß (14) nebst zugeordneter Zapfwelle-Schaltkupplung verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikpumpe (12) in bezug auf den Hydraulikmotor (13) so ausgelegt ist, daß das Drehzahlverhältnis dieser beiden Einheiten 1 : x(x > 1) übersetzend ausgebildet ist und daß das Umschaltgetriebe (5) zwischen der Kriechgangabtriebswelle (19) und der Ausgangswelle (17) in an sich bekannter Weise 1 : χ langsamer übersetzend ausgebildet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußenden der Pumpenantriebswelle (18) sowie der Kriechgangabtriebswelle (19) über je eine Gelenkwelle (28) mit der am Fahrzeugrahmen (1) befestigten Hydraulikpumpe (12) bzw. dem Hydraulikmotor (13) verbunden sind.