DE3012220A1 - Ueberlagerungslenkgetriebe fuer arbeitsmaschinen - Google Patents
Ueberlagerungslenkgetriebe fuer arbeitsmaschinenInfo
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Description
Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft
Aktiengesellschaft
799o Friedrichshafen
Überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen, insbesondere für Planieroder
Laderaupen, bei denen die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle und Summierungsdifferentiale
dem Fahrantrieb überlagert wird und zum Antrieb der Nullwelle ein aus Pumpe und Motor bestehendes,
mit dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine verbundenes und stufenlos regelbares hydrostatisches Getriebe vorgesehen
ist, dessen Abtriebsglied über ein Verzweigungsgetriebe mit der Nullwelle in Triebverbindung steht.
Ein derartiges überlagerungslenkgetriebe ist durch die
DE-AS 24 12 562 bekannt. Das bei dieser Ausgestaltung zwischen dem hydrostatischen Getriebe und der Nullwelle
vorgesehene Verzweigungsgetriebe besteht jedoch aus vier Planetenradgetrieben und drei Schaltbremsen, so daß der
Bauaufwand sehr groß ist. Außerdem ist hierbei der Wirkungsgrad ungünstig, da eine große Anzahl von Zahnrädern ständig
in Eingriff ist.
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Es ist demnach Aufgabe der Erfindung, das Überlagerungslenkgetriebe
der vorgenannten Gattung derart zu verbessern, daß die,durch dieses bedingten Leistungsverluste gering gehalten
werden und daß der Bauaufwand in einem erheblichen Maße reduziert wird. Des weiteren soll dennoch eine hohe Wendigkeit
und Manövrierfähigkeit einer mit einem solchen Getriebe ausgestatteten Arbeitsmaschine gegeben sein.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Verzweigungsgetriebe aus einem dreigliedrigen Planetendifferential,
dessen erstes und zweites Getriebeglied mit dem Abtriebsglied des hydrostatischen Getriebes und der Nullwelle
trieblich verbunden und dessen Planetenträger mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors kuppelbar sind, und einer schaltbaren
Kupplung, mittels der das erste und das zweite Getriebeglied des Planetendifferentials miteinander kuppelbar sind,
besteht.
Zweckmäßig ist es hierbei, das Hohlrad des Planetendifferentials
mit dem Abtriebsglied des hydrostatischen Getriebes und das Sonnenrad mit der Nullwelle zu verbinden und das schaltbare
Glied der dem Planetendifferentxal zugeordneten Schaltkupplung gemeinsam mit dessen Sonnenrad drehfest auf der
Nullwelle anzuordnen.
Vorteilhaft ist es des weiteren, zur Verbindung des Planetenträgers
des Planetendifferentials mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors eine wechselweise schaltbare Doppelkupplung
vorzusehen, die ein mit dem Planetenträger fest verbundenes vorzugsweise als Kupplungsglocke ausgebildetes Kupplungsglied aufweist und deren schaltbare Kupplungsglieder mit
der Abtriebswelle in Triebverbindung stehen und mit entgegengesetzter Drehrichtung antreibbar sind.
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Angebracht ist es ferner, die Doppelkupplung jeweils bei Synchronlauf zwischen einem der mit der Abtriebswelle des
Antriebsmotors verbundenen Kupplungsglieder und dem mit dem Planetenträger verbundenen gemeinsamen Kupplungsglied
selbsttätig einzuschalten, wobei deren Betätigung mittels Drehzahlabgleichung oder mechanisch mittels einer Schaltkulisse
in Abhängigkeit von der Schwenkstellung der Pumpe des hydrostatischen Getriebes erfolgen kann.
Die mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbundenen schaltbaren Glieder der Doppelkupplung sollten, um unterschiedliche
Drehrichtungen zu erhalten, jeweils über einen dreigliedrigen Kegelradtrieb antreibbar sein, es ist aber
auch möglich, dazu einen doppelten Stirntrieb vorzusehen.
Bei einer Triebverbindung der Abtriebswelle des Antriebsmotors mit dem Planetenträger des Planetendifferentials
sollte des weiteren die zwischen dessen erstem und zweitem Getriebeglied vorgesehene schaltbare Kupplung selbsttätig,
vorzugsweise zeitverzögert, nach dem Betätigen der den Planetenrädern zugeordneten Doppelkupplung lösbar sein.
Das bei einem Lenkgetriebe verwendete gemäß der Erfindung ausgebildete Verzweigungsgetriebe ist n-^ht nur sehr einfach
in der konstruktiven Ausgestaltung und weist, da nur wenige Bauteile in Eingriff sind, auch nur geringe Leistungsverluste
auf, sondern ermöglicht es, daß trotz des geringen Bauaufwandes eine hohe Wendigkeit und Manövrierfähigkeit
einer mit diesem Getriebe bestückten Arbeitsmaschine gegeben ist. Das Verzweigungsgetriebe besteht
nämlich nur aus einem dreigliedrigen mit der Antriebsmaschine kuppelbaren Planetendifferential und einer Schaltkupplung,
mittels der dieses zu blockieren ist. Auf diese Weise ist es möglich, bei einer Kurvenfahrt den Verstellbereich der hydrostatischen
Pumpe jeweils dreimal auszunutzen,
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so daß auch das hydrostatische Getriebe klein baut. Außerdem
ist mit Hilfe des hydrostatischen Getriebes die übersetzung
in dem Planetendifferential derart veränderbar, daß die Nullwelle
und die mit dieser verbundenen Summierungsdifferentia-Ie mit einer erhöhten Drehzahl angetrieben werden können.
Weitere Einzelheiten des gemäß der Erfindung ausgebildeten Uberlagerungslenkgetriebes für Arbeitsmaschinen sind dem in
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist, zu entnehmen. Hierbei
zeigt:
Fig. 1 die Antriebsanlage mit überlagerungslenkgetriebe
eines Fahrzeuges in schematischer Darstellung und
Fig. 2 den Drehzahlplan des Überlagerungslenkgetriebes
nach Fig. 1.
Die in Fig. 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete Antriebsanlage einer Arbeitsmaschine, beispielsweise einer Planier oder
Laderaupe, besteht aus einem Antriebsmotor 2, einem an dessen Abtriebswelle 3 angeschlossenen Fahrgetriebe 4 sowie
einem mit dieser trieblich verbundenen Überlagerungslenkgetriebe 1o. Über Summierungsdifferentiale 5 und 6 wird die Antriebsleistung
des Motors 2 bei Geradeausfahrt unmittelbar von dem Fahrgetriebe 4 und bei Kurvenfahrt von diesem und dem
überlagerungslenkgetriebe 1o auf die Antriebsachsen 7 und 8
übertragen.
Das überlagerungslenkgetriebe 1o besteht hierbei aus einem
hydrostatischen Getriebe 11, das aus einer verstellbaren Pumpe 12 und einem Motor 13 gebildet ist/ und einem Verzweigungsgetriebe
21, das auf der Nullwelle 22 des Überlagerungslenkgetriebes 1o angeordnet ist. Das Verzweigungsgetriebe
21 ist mit d^m Antriebsmotor 2 kuppelbar und aus
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einem dreigliedrigen Planetendifferential 23 und einer
Schaltkupplung 24 zusammengesetzt. Das Hohlrad 25 des
Planetendifferentials 2 3 ist mit dem einen als Kupplungsglocke ausgebildeten Kupplungsglied 29 der Schaltkupplung 24
fest und über ein Zahnrad 31 mit dem ebenfalls als Zahnrad ausgebildeten Abtriebsglied 16 des Motors 13 trieblich verbunden;
das Sonnenrad 26 dagegen ist drehfest auf der Nullwelle 22 gelagert. Das andere Kupplungsglied 3o der Schaltkupplung
24 ist ebenfalls mit der Nullwelle 22 verbunden, so daß bei geschlossener Schaltkupplung 24 des Planetendifferential
23, da somit das Hohlrad 25 und das Sonnenrad 26 miteinander gekuppelt sind, als Block umläuft.
Die Planetenräder 27 des Planetendifferentials 23 sind über
einen Planetenradträger 28 an eine Doppelkupplung 41 angeschlossen, mittels der dieses mit dem Antriebsmotor 3 kuppelbar
ist. Der dazu erforderliche Antriebsstrang wird durch ein auf der Abtriebswelle 3 angeordnetes Zahnrad 47, ein mit diesem
kämmendes Zahnrad 48 sowie einer Welle 49 gebildet, die über Kegelräder 5o, 51 und 52 mit die Nullwelle 22 umgebenden
Hohlwellen 45 und 46 in Triebverbindung steht/ an denen
die mit einem gemeinsamen als Kupplungsglocke, ausgebildeten Kupplungsglied 42 zusammenwirkenden Glieder 43 und 44 der
Doppelkupplung 41 befestigt sind.
Auf der Hohlwelle 46 ist des weiteren ein Zahnrad 14 angebracht, das mit einem mit der regelbaren Pumpe 12 des hydrostatischen
Getriebes 11 verbundenen Zahnrad 15 kämmt, so daß auch dieses auf einfache Weise mit dem Antriebsmotor 2 ständig
in Triebverbindung steht, über ein Zahnrad 32 sowie einem
Zahnrad 34 ist die Nullwelle 22 des Lenkgetriebes 1o mit dem Summierungsdifferential 5 und über ein Zahnrad 33 mit dem
Summierungsdifferential 6 verbunden. Dadurch werden die
Suirtmierungsdif ferentiale 5 und 6 bei einer Kurvenfahrt
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mit der unterschiedlich gerichteten Lenkleitung überlagert.
Das überlagerungslenkgetriebe 1o weist, wie dies dem Drehzahlplan
gem. Fig. 2 entnommen werden kann, bei Kurvenfahrt jeweils zwei Lenkbereiche L1 und L2 bzw. R1 und R2
auf. In den Bereichen L1 und R1 wird von Null ausgehend
die max. Verstellmöglichkeit der hydrostatischen Pumpe in einer Richtung ausgenutzt, in den Bereichen L2 und R2
wird diese auf Null zurückgestellt und in der anderen Rieh tung verstellt, so daß die Drehrichtung des hydrostatischen
Motors 13 dadurch umgekehrt und dessen Antriebsglied 16 mit geändertem Drehsinn, umläuft.
Bei Geradeausfahrt steht die Nullwelle 22 still. Die ständig
mit der Abtriebswelle 3 verbundene hydrostatische Pumpe ist, um dies zu erreichen, in Nullstellung, so daß der hydrostatische
Motor 13 sowie die an diesem angeschlossenen Zahnräder 16 und 31 und damit das Kupplungsglied 29 ebenfalls
stillstehen. Die Schaltkupplung 24 ist geschlossen - die Doppelkupplung 41 dagegen ist geöffnet - die Nullwelle 22
wird somit an dem hydrostatischen Motor 13 abgestützt.
Wird in diesem Betriebszustand die hydrostatische Pumpe
in einer der beiden möglichen Richtungen,um eine Rechts oder Linkskurve zu durchfahren, verstellt, so werden der
hydrostatische Motor 13, die Zahnräder 16 und 31 sowie
über die Schaltkupplung 24. die Nullwelle 22 angetrieben. Über diese Getriebeglieder wird demnach der Nullwelle 22 Antriebsenergie
zugeführt, die von dieser über die Zahnräder 32 und 33 sowie 34 an die Summierungsdifferentiale 5 und
abgegeben wird, und zwar sind die Drehmomente unterschiedlich gerichtet. Durch die positive und negative überlagerung
wird somit je nach der gewölbten Verstellung der hydrostatischen Pumpe 12 in den Lenkbereichen L1 bzw. R1 eine
Lenkbewegung ausgeführt.
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Soll jedoch eine weitergehende überlagerung, um eine engere
Kurvenfahrt zu ermöglichen, vorgenommen werden, so wird die
durch das Planetendifferential 23 gegebene übersetzungsmöglichkeit
ausgenutzt, indem bei einer Drehzahl des Kupplungsgliedes 29 bzw. des Hohlrades 25, die in ihrer Größe mit der
Drehzahl und auch in der Drehrichtung mit einem der ständig angetriebenen Kupplungsglieder 43 und 44 übereinstimmt, die
Doppelkupplung 41 geschlossen und die Schaltkupplung 24 wird zeitverzögert geöffnet. Der hydrostatische Motor 13
ist jetzt nicht mehr über die Schaltkupplung 24 mit dor NuIlwelle
22 verbunden, sondern über das Planetendifferential 23,
dessen Planetenradträger 28 mit umläuft. Wird in diesem Betriebszustand die hydrostatische Pumpe 12 zurückgeschwenkt,
so wird zunächst die Drehzahl des Hohlrades 25 bis auf Null reduziert und bei einer weiteren Verstellung sogar umgekehrt.
Die übersetzung zwischen dem Hohlrad 25, den umlaufenden Planetenrädern
27 und dem Sonnenrad 26 wird auf diese Weise erhöht, so daß die Nullwelle 22 mit einer höheren Drehzahl angetrieben
und die Überlagerung in den Summierungsdifferentialen
5 und 6 ebenfalls vergrößert wird. Der Verstellbereich der hydrostatischen Pumpe 3 wird somit dreifach ausgenutzt,
eine große Wendigkeit und Manövrierfähigkeit einer mit einem derartigen Getriebe ausgerüsteten Arbeitsmaschine ist daher
gegeben.
A 9341 e-1
27. März
27. März
1 98p
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Bezugszeichenliste
1. . . | Antriebsanlage | e-s ι |
21. . | . Verzweigungsgetriebe |
2.. . | Motor | 27. März 198Jb | 22.. | . Nullwelle |
3.. . | Motor-Abtriebswelle | 23.. | . Planetendifferential | |
4. . . | Fahrgetriebe | 24. . | . Kupplung | |
5. . . | Summierungsdifferential | 25. . | . Hohlrad | |
6... | Summierungsdifferential | 26. . | . Sonnenrad | |
7... | Triebachse | 27. . | . Planetenräder | |
δ... | Triebachse | 28. . | . Steg | |
9. . . | I | 29. . | . Kupplungsglied | |
1ο.. . | Lenkgetriebe | 3o. . | . Kupplungsglied | |
11. .. | Hydrostatisches Getriebe | 31. . | . Zahnrad | |
12. .. | Pumpe | 32. . | . Zahnrad | |
13. .. | Motor | 33. . | . Zahnrad | |
14. . . | Zahnrad | 34. . | . Zwischenrad | |
15. . . | Zahnrad | |||
16. . . | Zahnrad | 41 .. | . Doppelkupplung | |
42. . | . Kupplungsglied | |||
43. . | . Kupplungsglied | |||
/ | 44. . | . Kupplungsglied | ||
!V. 9341 | 45. . | . Hohlwelle | ||
46. . | . Hohlwelle | |||
47. . | . Zahnrad | |||
48. . | . Zahnrad | |||
49. . | . Welle | |||
5o. . | . Kegelrad | |||
51. · | . Kegelrad | |||
52. . | . Kegelrad |
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-Λ3-
Le e r s e11 e
Claims (1)
- G '.M dt) t ηα-Ίρ ,ι,- ,r .■■« r ί· η t f> η ν ■<■ · fhici■,:,·■ ι? I4,: cj.'., , ,·D · /IiKi ί .!--.J ! .. .', >ί.Zahnradfabrik Friedrichshafen
Aktiengesellschaft799o FriedrichshafenPatentansprüche :1. überlagerungslenkgetriebe für Arbeitsmaschinen, insbesondere für Planier- oder Laderaupen, bei denen die für die Kurvenfahrt erforderliche Lenkleistung über eine Nullwelle und Summierungsdifferentiale dem Fahrantrieb überlagert wird und zum Antrieb der Nullwelle ein aus . Pumpe und Motor bestehendes, mit dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine verbundenes und stufenlos regelbares hydrostatisches Getriebe vorgesehen ist, dessen Abtriebsglied über ein Verzweigungsgetriebe mit der Nullwelle in Triebverbindung steht,dadurch gekennzeichnet,daß das Verzweigungsgetriebe (21) aus einem dreigliedrigen Planetendifferential (23), dessen erstes und zweites Getriebeglied (2 5, 26) mit dem Abtriebsglied (16) des hydrostatischen Getriebes (11) und der Nullwelle (22) trieblich verbunden und dessen drittes Getriebeglied (Planetenträger 28) mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) kuppel-130041/0184bar sind, und einer schaltbaren Kupplung (24)( mittels der das erste und das zweite Getriebeglied (25, 26) des Planetendifferentials (23) miteinander koppelbar sind, besteht.2. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Hohlrad (25) des Planetendifferentials (23) mit dem Abtriebsglied (16) des hydrostatischen Getriebes (11) und das Sonnenrad (26) mit der Nullwelle (22) in Triebverbindung stehen.3. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß das schaltbare Glied (3o) der dem Planetendifferential (23) zugeordneten Schaltkupplung (24) gemeinsam mit dessen Sonnenrad (26) drehfest auf der Nullwelle (22) angeordnet ist.4. überlagerungslenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch geke-nnzeichnet,daß zur Verbindung des Planetenträgers (28) des Planetendifferentials (23) mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) eine wechselweise schaltbare Doppelkupplung (41) vorgesehen ist, die ein mit dem Planetenträger (28) fest verbundenes vorzugsweise als Kupplungsglocke ausgebildetes Kupplungsglied (42) aufweist und deren schaltbare1 30041/0184Kupplungsglieder (43, 44) mit der Abtriebswelle (3) in Triebverbindung stehen und mit entgegengesetzter Drehrichtung antreibbar sind.5. Überlagerungslenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzei cn net/daß die Doppelkupplung (41) jeweils bei Synchronlauf zwischen einem der mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) verbundenen Kupplungsglieder (43, 44) und dem mit dem Planetenträger (28) verbundenen Kupplungsglied (42) selbsttätig einschaltbar ist.6. Überlagerungslenkgetriebe nach Anspruch 5, .dadurch gekennzeichnet,daß die Betätigung der Doppelkupplung (41) mittels Drehzahlabgleichung oder mechanisch mittels einer Schaltkulisse in Abhängigkeit von der Schwenkstellung der Pumpe (12) des hydrostatischen Getriebes (11) erfolgt.7. überlagerungslenkgetriebe nach einem urr Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,daß die mit der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (2) verbundenen schaltbaren Glieder (43, 44) der Doppelkupplung (41) jeweils über einen dreigliedrigen Kegelantrieb (5o, 51, 52) antreibbar sind.130041/01848. Überlagerungslenkgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,dadurch gekennzeichnet,daß bei einer Triebverbindung der Abtriebswelle (3) des Antriebsmotors (1) mit dem Planetenträger (28) des Planetendifferentials (23) die zwischen dessen erstem und zweitem Getriebeglied (25, 26) vorgesehene schaltbare Kupplung (24) selbsttätig, vorzugsweise zeitverzögert, nach dem Betätigen der dem Planetenträger (28) zugeordneten Doppelkupplung (41) lösbar ist.26. März 198o Se-I
A 93411300A1/0184
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