DE3245518C2 - Steuersystem für eine Antriebsvorrichtung für landwirtschaftliche Zugmaschinen - Google Patents

Abstract

Um bei einem Kraftfahrzeug mit einem eine hydrostatische Axialkolbenpumpe aufweisenden hydrostatischen Getriebe eine Bedienung ähnlich derjenigen eines Kraftfahrzeugs mit herkömmlichem Automatikgetriebe zu ermöglichen, werden ein Fahrtrichtungsvorwählhebel zur Festlegung der Schwenkrichtung der Wiege der Axialkolbenpumpe, links der Steuersäule des Fahrzeugs ein mit einer Rückstellfeder versehener Fußhebel zur Rückstellung der Wiege und schließlich ein Handhebel zur Begrenzung des absoluten Werts des Wiegenneigungswinkels vorgesehen. Das Getriebe treibt das Fahrzeug vorwärts an, wenn der Fahrtrichtungsvorwählhebel nach vorn geschwenkt ist, und für die Rückwärtsfahrt gilt entsprechendes. Wird der Handhebel nach vorn geschwenkt, erhöht sich die Wiegenneigung und damit die Fahrtgeschwindigkeit.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Steuersystem für eine Antriebsvorrichtung für landwirtschaftliche Zugmaschinen mit einem Verbrennungsmotor, durch den ein Nebenantrieb und ein hydrostatisches Getriebe im Fahrantrieb antreibbar sind, wobei das hydrostatische Getriebe eine Axialkolbenpumpe mit hydraulischer Kolbenhubsteuerung, die durch ein Hebelsystem betätigbar ist, und einen hydrostatischen Motor enthält.
• Eine Zugmaschine mit einem derartigen Steuersystem ist aus der DE-OS 29 38 052 bekannt, wobei dort allerdings nicht im einzelnen angegeben ist, wie eine Einstellung der hydraulischen Kolbenhubsteuerung erfolgen soll.
• Beim Einsatz derartiger Zugmaschinen sind prinzipiell zwei Fahrzustände zu unterscheiden, die an das Steuersystem unterschiedliche Anforderungen stellen.
• Der erste Zustand entspricht der normalen Fahrt auf der Straße im Zugbetrieb. Dabei betätigt der Fahrer lediglich das Gaspedal, was einerseits zur Folge hat, daß sich mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors auch die Förderleistung der Axialkolbenpumpe erhöht und gleichzeitig auch noch der Kolbenhub in an sich bekannter Weise drehzahlabhängig verändert wird, so daß sich die Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs nicht nur proportional, sondern überproportional zur Drehzahl des Verbrennungsmotors erhöht.
• Im zweiten Zustand muß das Fahrzeug mit konstanter Drehzahl des Verbrennungsmotors gefahren werden können, da dies für den Antrieb des Zusatzaggregates erforderlich ist. In einem derartigen Fall ist es bekannt, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs über den Kolbenhub des hydrostatischen Getriebes zu regeln.
• Das in der DE-AS 22 51 536 offenbarte Steuersystem zeigt ein hydrostatisches Getriebe mit einer Pumpe, die eine Kolbenhubsteuerung und ein Proportionalregelventil besitzt, welches den einen Steuerkolben der Kolbenhubsteuerung beaufschlagenden Öldruck regelt. Dem Proportionalregelventil wird Öl mit einem durch einen Druckbegrenzer festgelegten Maximaldruck zugeführt, so daß über dieses Proportionalregelventil keine direkte drehzahlabhängige Kolbenhubsteuerung möglich ist. Außerdem ist auch eine lastabhängige Regelung des Kolbenhubs nicht möglich, da sich aufgrund des konstant gehaltenen Maximaldrucks keine Gleichgewichtslage des Steuerkolbens entsprechend der Rückwirkung der Pumpe auf diesen und den Öldruck einer Steuerdruckpumpe einstellen kann.
• Die eingangs erwähnten Funktionen, d. h. die Drehzahlabhängigkeit und die Lastabhängigkeit des Kolbenhubs, werden bei dem in der DE-AS 22 51 536 beschriebenen Steuersystem von einer das Proportionalregelventil betätigenden und von diesem getrennten Regeleinrichtung mit einem zweiarmigen Hebel und entsprechend angeordneten, den Hebel betätigenden Druckkolben und Druckzylindern übernommen. Zur Betätigung dieser Regeleinrichtung sind zwei vollständig getrennte Elemente, ein Stößel und ein Hebel, zu bedienen. Bei der Betätigung des Stößels wird der Kolbenhub verstellt, wobei eine Bedienungsperson gegen die drehzahlabhängige Kraft des Druckkolbens einwirken muß. Das hierzu verwendete Hebelsystem entspricht bis auf die sinusförmige Hubkurve vielfach bekannten Lösungen. Die Änderung der Fahrtrichtung erfolgt durch Betätigung einer nicht näher erläuterten Wendeeinrichtung und gleichfalls eines 2/2-Wegeventils.
• Weiterhin ist aus der DE-OS 26 01 226 ein Steuersystem für ein hydrostatisches Getriebe bekannt, bei welchem eine ölhydraulische Betätigung des Steuerkolbens der Axialkolbenpumpe erfolgt. Das vorgesehene Regelventil ist jedoch kein Proportionalregelventil und somit besteht auch keine Möglichkeit mittels des Steuersystems den Kolbenhub zu begrenzen. Mit dem Regelventil ist nur die Richtung, in welche der Steuerkolben verschoben werden soll, einstellbar. Die Auslenkung des Steuerkolbens hängt von dem drehzahlabhängig erzeugten Öldruck im Steuersystem ab. Damit ist nur der erste Fahrzustand realisierbar. Zusätzlich ist noch ein Pedal vorgesehen, welches eine Eingriffsmöglichkeit in das Steuersystem bietet, um das Fahrzeug abzubremsen. Hierbei muß mittels des Pedals über ein Hebelsystem auf den mit drehzahlabhängigem Druck beaufschlagten Steuerkolben eingewirkt werden, so daß die Bedienungsperson zum Abbremsen gegen den drehzahlabhängigen Öldruck im Steuersystem einwirken muß.
• Schließlich ist durch das DE-GM 69 25 645 noch ein Hebelsystem zur Betätigung einer Taumelscheibe eines hydrostatischen Getriebes bekannt, das unabhängig davon, ob ein Fahrthebel in Vorwärts- oder Rückwärtsstellung steht, mittels einer über ein Pedal betätigbaren Kulisse ermöglicht, jederzeit eine Null-Förderstellung zu erreichen und somit die Zugmaschine zu bremsen. Bei dieser Anordnung des Hebelsystems ist im wesentlichen an einen Betrieb des Fahrzeugs im zweiten Fahrzustand gedacht, bei dem eine Regulierung der Geschwindigkeit über das Hebelsystem erfolgen soll.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem für landwirtschaftliche Zugmaschinen der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das es erlaubt, das Fahrzeug in den beiden eingangs genannten Betriebszuständen unter zusätzlicher Ausnutzung der Vorteile des hydrostatischen Getriebes wie ein herkömmliches Fahrzeug mit automatischem oder Schaltgetriebe zu bedienen, so daß jeder an herkömmliche Fahrzeuge gewöhnte Fahrer ohne Eingewöhnungsphase sofort die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung bedienen und zusätzlich noch deren weitere Vorteile ausnützen kann.
• Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. In an sich bekannter Weise ist demgemäß eine Steuerdruckpumpe vorgesehen, die einen von der Drehzahl der Axialkolbenpumpe abhängigen Öldruck zur Betätigung der Kolbenhubsteuerung erzeugt und somit eine drehzahlabhängige Steuerung des Kolbenhubs erlaubt. Zusätzlich dazu besitzt die Kolbenhubsteuerung ein an sich bekanntes Proportionalregelventil, das einen, ausgehend von einer Neutralstellung, in entgegengesetzte Richtungen auslenkbaren Verstellhebel aufweist, so daß neben der Neutralstellung die Einstellung des Kolbenhubs entsprechend der Größe des Auslenkungswinkels und die Wahl der Fahrtrichtung entsprechend der Auslenkungsrichtung des Verstellhebels erfolgt. Durch dieses Ventil ist innerhalb des für die jeweilige Axialkolbenpumpe maximal möglichen Bereichs des Kolbenhubs ein maximaler Wert für den Kolbenhub vorwählbar, wobei zum Erreichen des vorgewählten maximalen Wertes der Kolbenhub sich entsprechend dem drehzahlabhängigen Öldruck einstellt. Des weiteren beinhaltet diese Regelung auch noch eine Nachregelung des Kolbenhubs entsprechend der Belastung des hydrostatischen Motors, da ein Ansteigen des Öldrucks zum Antrieb des hydrostatischen Motors über dieAxialkolbenpumpe auf den Kolben der Kolbenhubsteuerung zurückwirkt, der durch den drehzahlabhängigen Steuer-Öldruck beaufschlagt ist, so daß sich der Kolben der Kolbenhubsteuerung so lange verschiebt, bis sich wieder ein Gleichgewicht zwischen dem Steuer-Öldruck und der auf den Kolben der Kolbenhubsteuerung zurückwirkenden Kraft eingestellt hat.
• Die Kombination dieser beiden an sich bekannten Merkmale ermöglicht somit eine Steuerung des Kolbenhubs des hydrostatischen Getriebes entsprechend der Drehzahl der Axialkolbenpumpe, wobei über einen einzigen Verstellhebel die Fahrtrichtung und der maximale Kolbenhub, d. h. die maximale Übersetzung, vorwählbar sind.
• Die Bedienung des Steuersystems mittels dieses einzigen Verstellhebels würde jedoch eine ungewöhnlich lange Eingewöhnungsphase für die Bedienungsperson notwendig machen. Aus diesem Grund umfaßt die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung noch ein Hebelsystem, das einen in einem Winkelbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlagstellung frei betätigbaren Bedienungshebel besitzt, mit welchem ausschließlich der Auslenkungswinkel des Verstellhebels bestimmbar ist, wobei der Verstellhebel in der ersten Anschlagstellung in Neutralstellung steht. Dabei ist die zweite Anschlagstellung durch einen Begrenzungshebel variabel zwischen der Neutralstellung und einem größtmöglichen Kolbenhub einstellbar und die Richtung der Auslenkung des Verstellhebels durch einen bistabilen Fahrtrichtungsvorwahlhebel bestimmbar.
• Das erfindungsgemäße Hebelsystem ermöglicht ein völlig voneinander getrenntes Einstellen der Auslenkung des Verstellhebels und seiner Auslenkungsrichtung, wobei gleichzeitig noch die Neutralstellung durch eine Anschlagstellung des Bedienungshebels für die Bedienungsperson eindeutig auffindbar ist. Dies ist, unter sicherheitstechnischen Gesichtspunkten betrachtet, ein ausserordentlich wichtiger Aspekt, da die Bedienungsperson in Gefahrensituationen keine langen Überlegungen anstellen kann, sondern in der Lage sein muß, durch die reflexartige Betätigung eines Hebels das Fahrzeug zum Stehen zu bringen.
• Daraus ist ersichtlich, welche große Vorteile die erfindungsgemäße Entkopplung der Auslenkung des Verstellhebels von dessen Auslenkungsrichtung hat. Der Vorteil der über den Begrenzungshebel variablen zweiten Anschlagstellung des Bedienungshebels äußert sich darin, daß dadurch der maximal mögliche Kolbenhub vorwählbar ist und gleichzeitig über den Bedienungshebel der maximal mögliche Kolbenhub variabel bis auf Null zurückgeführt werden kann. Dieser Vorteil ist vor allem für den zweiten Betriebszustand der landwirtschaftlichen Zugmaschine entscheidend, da mit den meisten über den Nebenantrieb angetriebenen Zusatzgeräten mit einer konstanten Motorendrehzahl gearbeitet werden muß und eine bestimmte Fahrtgeschwindigkeit, einstellbar über den Begrenzungshebel, nicht überschritten werden sollte. Trotzdem besteht die Notwendigkeit, kurzzeitig langsamer zu fahren oder gar anzuhalten, wobei anschliessend die ursprünglich eingestellte Fahrtgeschwindigkeit wieder erreicht werden soll.
• Somit umfaßt der Bedienungshebel in beiden Fahrzuständen die Funktionen eines Kupplungshebels, so daß beispielsweise bei Ausbildung dieses Hebels als Pedal ein fremder Fahrer die erfindungsgemäße Vorrichtung auf Anhieb in beiden Fahrzuständen bedienen kann, wobei er den über die gewöhnliche Kupplungsfunktion hinausgehenden Vorteil der Regelung der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von der Auslenkung des Pedals sofort erkennt, da ihm etwas ähnliches, nämlich Fahren mit schleifender Kupplung, ebenfalls geläufig ist.
• In diesem Zusammenhang kommt noch als weiterer Vorteil des hydrostatischen Getriebes zum Tragen, daß dieses mit der erfindungsgemäßen Steuerung gleichzeitig auch als Bremse für das Fahrzeug eingesetzt werden kann, da die Drehzahl der Räder starr an den vorgegebenen Kolbenhub gekoppelt ist und folglich die Räder in der Neutralstellung des Verstellhebels blockiert sind.
• Weiterhin ermöglicht die Entkopplung der Auslenkrichtung des Verstellhebels und deren Einstellung mittels des bistabilen Fahrtrichtungsvorwahlhebels, in vorteilhafter Weise die Fahrtrichtung unabhängig von der Geschwindigkeit zu invertieren. Dies verbessert vor allem bei vielen difizilen Arbeiten mit Zusatzgeräten, z. B. beim Mähen, die Handlichkeit des gesamten Fahrzeugs enorm.
• Weiterhin ist es aus ergonomischer Sicht von Vorteil, wenn der Bedienungshebel ein links einer Steuersäule angeordnetes Pedal ist, da dies bei den üblichen Fahrzeugen dem Kupplungspedal entspricht.
• Eine weitere Anpassung des Pedals an die jedem Fahrer bekannte Funktion des Kupplungspedals ist dadurch möglich, daß das Pedal derart an das Hebelsystem angekoppelt ist, daß seine durchgetretene Stellung der ersten Anschlagstellung entspricht, bei welcher das Fahrzeug anhält, und somit die Zugmaschine ein Fahrverhalten zeigt, welches dem eines normalen Kraftfahrzeugs bei durchgetretener Kupplung zumindest teilweise entspricht.
• Um auch die Wahl der Fahrtrichtung den allgemein üblichen Vorstellungen entsprechend vornehmen zu können, ist vorgesehen, daß der Fahrtrichtungsvorwahlhebel derart mit dem Hebelsystem gekoppelt ist, daß der hydrostatische Motor bei nach vorn geschwenktem Fahrtrichtungsvorwahlhebel eine Bewegung des Fahrzeugs in Vorwärtsfahrtrichtung bewirkt und daß der Begrenzungshebel als aus einer Null-Stellung in Vorwärtsfahrtrichtung schwenkbarer Hebel ausgebildet und derart mit dem Hebelsystem gekoppelt ist, daß ein Verschwenken des Begrenzungshebels nach vorn eine Vergrößerung des Verdrängervolumens der Axialkolbenpumpe und somit eine Zunahme der Geschwindigkeit zur Folge hat.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Hebelsystems sind Gegenstand der Ansprüche 5 und 6.
• Bei den bisherigen Ausführungen des Steuersystems bestand noch grundsätzlich die Gefahr, daß der Verstellhebel beim Anlassen des Verdrängungsmotors nicht in seiner Neutralstellung ist und somit das Fahrzeug unmittelbar nach dem Anlassen entweder vorwärts oder rückwärts losfährt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, einem Anlasser für den Verdrängungsmotor eine durch den Bedienungshebel oder den Begrenzungshebel steuerbare Blockiervorrichtung zuzuordnen, die unwirksam ist, wenn der Verstellhebel in seiner Neutralstellung ist.
• Letztlich ist es noch vorteilhaft, wenn der Begrenzungshebel rückstellkraftfrei ausgebildet ist und eine Begrenzung des Kolbenhubs in jeder Stellung ermöglicht.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der zeichnerischen Darstellung sowie insbesondere der nachfolgenden Beschreibung einer besonders vorteilhaften Ausführungsform einer Zugmaschine mit erfindungsgemäßer Antriebsvorrichtung; in der Zeichnung zeigt
• Fig. 1a eine Seitenansicht der Zugmaschine;
• Fig. 1b eine Ansicht des Bereichs um die Steuersäule der Zugmaschine von oben;
• Fig. 2 eine perspektivische Seitenansicht der Axialkolbenpumpe mit Bedienungselementen;
• Fig. 3 einen Axialschnitt durch die Axialkolbenpumpe;
• Fig. 4 einen Schnitt durch die Axialkolbenpumpe gemäß der Linie 4-4 in Fig. 3;
• Fig. 5a einen Schnitt durch die drehzahlabhängige Kolbenhubsteuerung der Axialkolbenpumpe entsprechend der Linie 5-5 in Fig. 3;
• Fig. 5b den in Fig. 5a mit "A" gekennzeichneten Ausschnitt in größerem Maßstab, und zwar in einer Stellung, die durch die Neutralstellung des Neigungsstellelements sowie den Stillstand oder die Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors gekennzeichnet ist;
• Fig. 5c eine der Fig. 5b entsprechende Darstellung, jedoch bei aus seiner Neutralstellung herausgeschwenktem Neigungsstellelement;
• Fig. 5d eine der Fig. 5c entsprechende Darstellung, wobei jedoch die Drehzahl des Verbrennungsmotors bereits soweit erhöht ist, daß die Wiege der Axialkolbenpumpe nicht mehr weiter verschwenkt werden kann;
• Fig. 6 das sich aus Fig. 2 ergebende Gestänge in demjenigen Zustand, in dem der Verbrennungsmotor gestartet werden kann und sich die Wiege der Axialkolbenpumpe in ihrer Neutralstellung befindet; vorgewählt ist hierbei die Vorwärtsfahrtrichtung;
• Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung, jedoch bei einer derartigen Einstellung des Gestänges, daß sich das Fahrzeug allein mit dem Gaspedal zwischen Stillstand und größtmöglicher Vorwärtsfahrtgeschwindigkeit bewegen läßt;
• Fig. 8 das Gestänge in demselben Betriebszustand, jedoch mit vorgewählter Rückwärtsfahrt;
• Fig. 9 das Gestänge bei einem Betriebszustand, in dem die Drehzahl des Verbrennungsmotors auf einen bestimmten Wert eingestellt wurde und die Fahrtgeschwindigkeit mit dem Neigungsstellelement von Hand oder mit dem Fuß gesteuert wird, wobei die Vorwärtsfahrtrichtung vorgewählt wurde;
• Fig. 10 das Gestänge in demselben Betriebszustand, wobei jedoch die Rückwärtsfahrtrichtung vorgewählt wurde, und
• Fig. 11 das Antriebsschema des Fahrzeugs.
• Die Fig. 1a zeigt eine als Schlepper ausgebildete erfindungsgemäße Zugmaschine 10 mit vorderen, lenkbaren Laufrädern 12 und einer Hinterachse 14 zugeordneten hinteren Laufrädern 16, deren Aufbau unter anderem eine Kabine 18 umfaßt. Vor dieser sitzt ein Verbrennungsmotor 20, bei dem es sich meist um einen Dieselmotor handeln wird und der eine mit 22 bezeichnete und besonders deutlich in Fig. 3 erkennbare Pumpenwelle einer hydrostatischen Axialkolbenpumpe 24 antreibt, die vorzugsweise unter dem Fußbereich der Kabine 18 angeordnet wird. Innerhalb der letzteren befinden sich unter anderem ein Fahrersitz 26 und eine ein Lenkrad 28 tragende Steuersäule 30. Wie die Fig. 1a und 1b erkennen lassen, sind im Fußraum der Kabine 18 zu beiden Seiten der Steuersäule ein Gaspedal 32, ein Bremspedal 34 und ein Pumpen- Rückstell-Pedal 36 angeordnet, und im oberen Bereich der Steuersäule 30 befindet sich ein Handgashebel 38. Mit dem letzteren und dem Gaspedal 32 läßt sich die Brennstoffzufuhr zum Verbrennungsmotor 20 in üblicher Weise steuern, über das Bremspedal 34 werden in bekannter Art den Laufrädern 12, 16 zugeordnete Bremsen hydraulisch betätigt, und das Rückstell-Pedal 36 ermöglicht es in noch zu beschreibender Weise, die Förderleistung der Axialkolbenpumpe 24 unabhängig von der Drehzahl des Verbrennungsmotors 20 zu steuern.
• Die Fig. 1a zeigt schließlich eine Reihe von Hebeln, die anhand der weiteren Figuren erläutert werden sollen, sowie eine hintere sogenannte Zapfwelle 42, über die auf das Fahrzeug hinten aufgesattelte oder an das Fahrzeug hinten angehängte Geräte, wie z. B. eine Kehrmaschine, angetrieben werden können. Vorn besitzt das Fahrzeug eine entsprechende Zapfwelle, die anhand der Fig. 11 erläutert werden wird.
• Die Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeugs 10 wurde in Fig. 1a mit dem Pfeil "F" angedeutet.
• Die Fig. 2 zeigt die Axialkolbenpumpe 24 mit dem zugehörigen Steuersystem. Bei der Axialkolbenpumpe 24 handelt es sich um ein bekanntes, käufliches Aggregat, dessen Aufbau, soweit erforderlich, anhand der Fig. 3 und 4 noch erläutert werden wird. Die Fig. 2 zeigt zwei Hochdruckleitungen 44 und 46, über die das von der Axialkolbenpumpe 24 geförderte Hydrauliköl zu einem hydrostatischen Motor gefördert wird und von diesem zur Axialkolbenpumpe 24 zurück fließt, eine Steuerdruckleitung 48 von einer in die Axialkolbenpumpe 24 integrierten Steuerdruckpumpe 50 zu einer an die Axialkolbenpumpe 24 angebauten hydraulischen Kolbenhubsteuerung 52 und eine Steueröl-Zufuhrleitung 54, über die die Steuerdruckpumpe 50 mit Hydrauliköl versorgt wird. An die Axialkolbenpumpe 24 angebaut ist ein Lagerbügel 58, der eine Schwenkachse 60 für einen doppelarmigen Zwischenhebel 62 sowie eine Schwenkachse 64 für einen Fahrtrichtungsvorwahlhebel 66 trägt. Wegen der besseren Übersichtlichkeit der Fig. 2 wurde der Zwischenhebel 62 schräggestellt, obwohl er in Fig. 2 eigentlich vertikal ausgerichtet sein müßte. Bestandteil der Kolbenhubsteuerung 52 ist ein um eine vertikale Schwenkachse 70 drehbarer Pumpen-Verstellhebel 72, an dem sowie am oberen Ende des Zwischenhebels 62 eine Übertragungsstange 74 gelenkig angebracht ist. Schließlich greift ein als Stellfeder 78 ausgebildeter Federmechanismus sowohl am Fahrtrichtungsvorwahlhebel 66 als auch am unteren Arm des Zwischenhebels 62 an. An geeeigneten Stellen des nicht mehr dargestellten Fahrgestells des Fahrzeugs 10 sind Schwenkachsen 80 und 82 für das Rückstell-Pedal 36 und einen Pumpen-Begrenzungshebel 84 angebracht. Der letztere ist als doppelarmiger Winkelhebel ausgebildet, und sein unterer Hebelarm ist über ein Übertragungsgestänge 86 mit dem Pumpen- Rückstell-Pedal 63 verbunden, wobei dieses Übertragungsgestänge sowohl am Pumpen-Begrenzungshebel 84 als auch am Rückstell-Pedal 36 angelenkt ist. Eine am Pedal 36 fest angebrachte, als Kulisse ausgebildete Anschlagplatte 88 besitzt zwei Führungsschlitze 92 und 94, in denen die vorderen Enden einer oberen und einer unteren Zugstange 96 bzw. 98 verschiebbar geführt sind. Die obere Zugstange 96 ist am oberen Arm und die untere Zugstange 98 am unteren Ende des Zwischenhebels 62 angelenkt.
• Nun soll anhand der Fig. 11 das Antriebsschema des Fahrzeugs 10 erläutert werden.
• Vom Verbrennungsmotor 20 wurde lediglich dessen Kurbelwelle 20 a angedeutet, die die Welle 22 der Axialkolbenpumpe 24 antreibt. Die Pumpenwelle 22 dient auch dem Antrieb der Steuerdruckpumpe 50 und setzt sich schließlich bis zu einer sogenannten Zapfwellenkupplung 100 fort, bei der es sich wie üblich um eine schaltbare Lamellenkupplung handelt. Da die Pumpenwelle 22 erfindungsgemäß die Axialkolbenpumpe 24 und Steuerdruckpumpe 50 durchsetzt und bis zur Zapfwellenkupplung 100 hindurchgeführt ist, wird die letztere mit der Drehzahl des Verbrennungsmotors 20 angetrieben. Eine Antriebswelle 102 eines Stirnradgetriebes 104 dreht sich infolgedessen bei eingerückter Zapfwellenkupplung gleichfalls mit der Motordrehzahl. Über dieses Stirnradgetriebe und zwei schaltbare Klauenkupplungen 106 und 108 können die hintere Zapfwelle 42 und eine vordere Zapfwelle 110 der Zugmaschine 10 angetrieben werden.
• Die Steuerdruckpumpe 50 saugt aus einem Hydrauliköl- Vorratsbehälter 112 Hydrauliköl über die Steuerölzufuhrleitung 54 an und fördert das Hydrauliköl über die Steuerdruckleitung 48 zur Kolbenhubsteuerung 52 der Axialkolbenpumpe 24. Von der Steuerdruckleitung 48 zweigt eine Rücklaufleitung 114 ab, die über ein Druckbegrenzungsventil 116 und einen Ölkühler 118 zum Vorratsbehälter 112 geführt ist. Die Axialkolbenpumpe 24 ist über die Hochdruckleitungen 44 und 46 mit einem hydrostatischen Antriebsmotor 122 verbunden, der über ein Stirnradgetriebe 124 ein in der Hinterachse 14 liegendes Differentialgetriebe 126 antreibt. Eine Differentialsperre ist bei 128 angedeutet, und mit 130 wurden die über das Bremspedal 34 hydraulisch betätigbaren Hinterradbremsen bezeichnet.
• Da, wie bereits erwähnt, die Axialkolbenpumpe 24 samt Steuerdruckpumpe 50 und Kolbenhubsteuerung 52 ein bekanntes Aggregat darstellt, sollen nur die wesentlichsten Teile dieses Aggregats beschrieben werden, soweit dies eben für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Wie die Fig. 3 und 4 erkennen lassen, durchsetzt die Pumpenwelle 22 eine stationäre Wiegenlagerschale 132, in der eine als ganzes mit 134 bezeichnete Wiege mittels eines Wälzlagers 135 um eine virtuelle, senkrecht zur Pumpenachse 136 verlaufende Achse 138 schwenkbar gelagert ist. Auch die Wiege 134 wird von der Pumpenwelle 22 durchsetzt, die einen Zylinderkörper 140 trägt, welcher über eine Keilverzahnung 142 von der Pumpenwelle mitgenommen, d. h. in Drehung versetzt wird. In Zylinderbohrungen 144 ist ein Satz von Pumpenkolben 146 verschiebbar geführt; diese weisen jeweils einen Kugelkopf 148 auf, die in Lagerpfannen eines ringförmigen Gleitstücks 150 schwenkbar gelagert sind. Dieses Gleitstück liegt gegen eine glatte Stirnfläche 152 der Wiege 134 an. Verläuft diese Stirnfläche senkrecht zur Pumpenachse 136, so bewegen sich die Pumpenkolben 146 in axialer Richtung nicht; wird die Wiege 134 jedoch um die virtuelle Achse 138 in einer der beiden Richtungen geschwenkt, so führt die Drehung des durch die Pumpenwelle 22 angetriebenen Zylinderkörpers 140 zu hin und her gehenden Axialbewegungen der Pumpenkolben 146. Je nach Schwenkrichtung der Wiege 134 saugen sie dann über einen der beiden Kanäle 154 und 156 Hydrauliköl an und fördern es in den anderen der beiden Kanäle; diese Kanäle sind an die Hochdruckleitungen 46 und 44 angeschlossen und stehen mit den Zylinderbohrungen 144 in bekannter Weise über eine Steuerplatte 158 in Verbindung.
• Die Steuerdruckpumpe 50 ist als Zahnradpumpe ausgebildet, deren Rotor 160 an die mehrteilige Pumpenwelle 22 angeformt ist. Die Steuerdruckpumpe saugt Hydrauliköl über die Steuerölzuführleitung 54 an und fördert es in die Steuerdruckleitung 48.
• Die Steuerdruckleitung 48 mündet in eine Einlaßbohrung 164 des Gehäuses 166 der Kolbenhubsteuerung 52. In diesem Gehäuse ist eine Steuerbüchse 168 drehbar gelagert, und in dieser sitzt eine die vertikale Schwenkachse 70 definierende Stellwelle 170, auf der der Pumpenverstellhebel 72 befestigt ist. Sie bildet einen Drehschieber 172, mit dem eine Einlaßöffnung 174 der Steuerbüchse 168 verschlossen werden kann. Die letztere weist noch zwei Auslaßöffnungen 176 und 178 auf, die in der in den Fig. 5a und 5b gezeigten Neutralstellung der Steuerbüchse 168 in einen Kanal 180 bzw. einen Kanal 182 des Gehäuses 166 münden. Jeder dieser Kanäle führt auf eine der beiden Seiten eines in einem Zylinder 184 verschiebbaren Stellkolbens 186, der über Rückstellfedern 188 in der in Fig. 5a gezeichneten Mittelstellung gehalten wird, wenn der Druck in den Kanälen 180 und 182 gleich groß ist. Im Gehäuse 166 ist eine Schwenkachse 190 angeordnet, um die ein doppelarmiger Rückführhebel 192 gedreht werden kann. Dieser greift mit seinem einen Ende in eine Nut 194 des Stellkolbens 186 ein, so daß eine axiale Verschiebung des Stellkolbens eine Schwenkbewegung des Rückführhebels 192 um seine Achse 190 zur Folge hat. Das andere Ende des Rückführhebels 192 greift in eine Ausnehmung 196 der Steuerbüchse 168 ein, so daß eine Schwenkbewegung des Rückführhebels eine Drehbewegung der Steuerbüchse um die Achse 70 bewirkt. Schließlich besitzt der Stellkolben 186 noch eine Nut 198, in der ein Gleitstein 200 angeordnet ist. Dieser trägt einen Zapfen 202, der in eine Ausnehmung 204 der Wiege 134 eingreift. Eine axiale Bewegung des Stellkolbens 186 hat deshalb eine Schwenkbewegung der Wiege 134 um die virtuelle Achse 138 zur Folge, wie die Fig. 4 sofort erkennen läßt.
• Ehe die Funktion der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung beschrieben wird, ist zur Fig. 6 noch folgendes zu bemerken: Das Übertragungsgestänge 86 umfaßt eine Führungsbüchse 86 a, in der ein kolbenförmiger Kopf 86 b einer Stange 86 c verschiebbar geführt ist und die eine von dieser Stange durchsetzte Druckfeder 86 d aufnimmt, die sich einerseits am Kopf 86 b und andererseits an einem Ring 86 e abstützt, der unten in der Führungsbüchse 86 a befestigt ist. Für das Pumpen-Rückstellpedal 36 sind eine Rückstellfeder 200 und ein Anschlag 202 vorgesehen, die an einem geeigneten Karosserieteil des Fahrzeugs befestigt sind. Gleiches gilt für Anschläge 204 und 206 für den Fahrtrichtungs-Vorwahlhebel 66 sowie für einen Anschlag 208 für den Koppelhebel 62. Schließlich soll noch darauf hingewiesen werden, daß zum besseren Verständnis die Schwenkachse 70 und der Pumpenverstellhebel 72 in den Fig. 6 bis 10 gegenüber ihrer tatsächlichen Lage um 90° nach vorn umgeklappt dargestellt wurden.
• Über den unteren Arm des Pumpen-Begrenzungshebels 84 wird eine in einem Stromkreis 210 für den Anlasser des Verbrennungsmotors 20 liegende Blockiervorrichtung 212 betätigt, so daß der Verbrennungsmotor 20 nur dann angelassen werden kann, wenn sich der Begrenzungshebel 84 in seiner in Fig. 6 dargestellten Nullstellung befindet, die der Neutralstellung der Wiege 134 der Axialkolbenpumpe 24 entspricht. In dieser Stellung schlägt der Kopf 86 b am oberen Ende der Führungsbüchse 86 a an, außerdem drückt das Übertragungsgestänge 86 das Pumpen- Rückstell-Pedal 36 in seine vordere Endstellung gegen den Anschlag 202, der Koppelhebel 62 befindet sich in seiner mittleren Neutralstellung, und gleiches gilt für den Pumpenverstellhebel 72. Dieser Zustand ist unabhängig von der Stellung des bistabilen Fahrtrichtungsvorwahlhebels 66 - dieser ist erfindungsgemäß deshalb bistabil, weil er über Totpunkt gefedert ist (die Stellfeder 78 greift ja über seiner Schwenkachse 64 an die der Einfachheit halber in den Fig. 6 bis 10 mit der Schwenkachse 60 zusammengelegt wurde). Zwar versucht die Stellfeder 78 in der Stellung "Vorwärtsfahrt" des Fahrtrichtungsvorwahlhebels 66 den Zwischenhebel 62 im Uhrzeigersinn zu verschwenken, dies läßt jedoch die obere Zugstange 26 infolge des Umstands nicht zu, daß sie am rechten Ende des Führungsschlitzes 92 der Kulisse 88 anschlägt. Befände sich der Fahrtrichtungsvorwahlhebel 66 in der Position "Rückwärtsfahrt", so würde die Stellfeder 78 versuchen, den Zwischenhebel 62im Gegenuhrzeigersinn zu verschwenken, was durch die untere Zugstange 98 verhindert wird, welche gegen das rechte Ende des unteren Führungsschlitzes 94 anliegt.
• Es sei nun angenommen, daß der Verbrennungsmotor 20 läuft und das Fahrzeug allein in Abhängigkeit von der Drehzahl des Verbrennungsmotors vorwärts gefahren werden soll. Zu diesem Zweck wird der Pumpen-Begrenzungshebel 84 in seine vordere Endstellung geschoben, die in Fig. 7 dargestellt worden ist. Infolgedessen kann das Pumpen-Rückstell-Pedal 36 unter der Wirkung der Rückstellfederkräfte gemäß den Fig. 6 und 7 im Gegenuhrzeigersinn in seine obere Endstellung schwenken. Da die Anschlagplatte 88 mitschwenkt, gibt diese die obere Zugstange 96 frei, so daß der Zwischenhebel 62 unter der Wirkung der Stellfeder 78 im Uhrzeigersinn schwenken und den Pumpenverstellhebel 72 im Gegenuhrzeigersinn in seine gemäß Fig. 7 richtige Stellung verdrehen kann. Dadurch wird der Drehschieber 172 im Gegenuhrzeigersinn in seine eine, in Fig. 5c dargestellte Endlage gedreht, in der er die Einlaßöffnung 174 frei gibt, so daß die Einlaßbohrung 164 mit dem Kanal 180 verbunden ist. Die Rückstellfedern 188 sind so eingestellt, daß der bei Leerlaufdrehzahl des Verbrennungsmotors 20 von der Steuerdruckpumpe 50 in der Steuerdruckleitung 48 erzeugte Druck nicht ausreicht, den Stellkolben 186 zu verschieben. Wird nun die Drehzahl des Verbrennungsmotors 20 mit Hilfe des Gaspedals 32 oder des Handgashebels 38 erhöht, erhöht sich auch der von der Steuerdruckpumpe 50 in der Steuerdruckleitung 48 erzeugte Druck, so daß der Stellkolben 186entgegen der Wirkung der einen Rückstellfeder 188 gemäß Fig. 5a nach unten geschoben wird. Dies hat zur Folge, daß der Rückführhebel 192 die Steuerbüchse 168 gemäß den Fig. 5 im Uhrzeigersinn dreht, wobei die Übersetzung zwischen Stellkolben 186 und Steuerbüchse 168 so gewählt wurde, daß die Steuerbüchse 168 bei der Höchstdrehzahl des Verbrennungsmotors 20 die Einlaßbohrung 164 verschließt, wie dies in Fig. 5d dargestellt worden ist. Wenn der Pumpenverstellhebel 72 aus seiner in Fig. 6 gezeigten Neutralstellung in eine seiner Endstellungen geschwenkt worden ist, wird der Stellkolben 186 also bis zum Erreichen der Höchstdrehzahl des Verbrennungsmotors 20 immer weiter aus seiner in Fig. 5a gezeichneten Mittelstellung herausgedrückt, und zwar gemäß Fig. 5a entweder nach unten oder nach oben, je nach dem der Pumpenverstellhebel 72 im Uhrzeiger oder im Gegenuhrzeigersinn aus seiner Neutralstellung herausgeschwenkt wurde. Je größer die Verdrängung des Stellkolbens 186 ist, um so größer ist jedoch der Winkel, um den die Wiege 134 aus ihrer Neutralstellung ausgelenkt wird; da das von den Pumpenkolben 146 je Zeiteinheit geförderte Hydraulikölvolumen proportional zu dem Produkt aus Drehzahl der Pumpenwelle 22 und Schwenkwinkel der Wiege 134 ist, erhöht sich also die Drehzahl des Antriebsmotors 122 mit der Drehzahl der Verbrennungsmotors 20 und dem absoluten Wert des Auslenkwinkels der Wiege 134, während die Drehrichtung des Antriebsmotors 122 von der Richtung der Auslenkung der Wiege 134 aus ihrer Neutralstellung abhängt.
• Aus dem Vorstehenden wird ersichtlich, daß sich mit dem Pumpenverstellhebel 72 die Auslenkung des Stellkolbens 186 und damit der Wiege 134 begrenzen läßt; wird der Pumpenverstellhebel 72 in eine seiner Endlagen verschwenkt, wie dies in Fig. 7 der Fall ist, läßt sich das Fahrzeug demnach allein mit dem Gaspedal 32 bzw. dem Handgashebel 38 zwischen Null und der maximalen Fahrtgeschwindigkeit bewegen, und zwar bei der Stellung des Pumpenverstellhebels 72 gemäß Fig. 7 in Vorwärtsfahrtrichtung, in dem Betriebszustand gemäß Fig. 8 in Rückwärtsfahrtrichtung. Die Fahrtrichtung hängt allein von der vorgewählten Position des Fahrtrichtungsvorwahlhebels 66 ab.
• Durch den Pumpen-Begrenzungshebel 84 oder das Pumpen- Rückstell-Pedal 36 kann das Fahrzeug aus jeder Fahrtgeschwindigkeit heraus hydrostatisch gebremst werden, indem der Begrenzungshebel 84 von Hand oder das Pedal 36 mit dem Fuß im Uhrzeigersinn geschwenkt wird, und die Größe des Rückschwenkwinkels und die Schnelligkeit der Schwenkbewegung bestimmen die Geschwindigkeit, auf die heruntergebremst wird, bzw. die Größe der Verzögerung. Die Ausbildung des Übertragungsgestänges 86 läßt es außerdem zu, das Pedal 36 ohne Verstellung des Begrenzungshebels 84 zu betätigen, so daß nach dem Loslassen des Pedals 36 das Fahrzeug wieder auf seine vor der Verzögerung gewählte Fahrtgeschwindigkeit beschleunigt wird. Besonders vorteilhaft ist, daß sich durch völliges Niedertreten des Pedals 36 das Fahrzeug hydrostatisch auf Null abbremsen läßt, und zwar außerordentlich schnell, ohne daß das Bremspedal 34 betätigt werden muß.
• Für die Betriebszustände nach den Fig. 9 und 10 sei angenommen, daß in dem Betriebszustand gemäß Fig. 6 die Drehzahl des Verbrennungsmotor 20 mit Hilfe des Handgashebels 38 auf einen Wert eingestellt wurde, der z. B. für ein bestimmtes Anbaugerät besonders günstig ist. Soll vorwärts gefahren werden, wird der Fahrtrichtungsvorwahlhebel 66 in die in Fig. 9 gezeigte Position gebracht, soll rückwärts gefahren werden in die in Fig. 10 gezeigte Position. Dann wird die gewünschte Fahrgeschwindigkeit durch Vorschieben des Pumpenbegrenzungshebels 84 aus seiner in Fig. 6 gezeigten Nullstellung heraus eingestellt. Auch jetzt kann über den Pumpen-Begrenzungshebel 84 wieder beschleunigt und verzögert und über das Pumpen-Rückstell-Pedal 36 abgebremst und wieder beschleunigt werden.
• Allein durch Umlegen des Fahrtrichtungsvorwahlhebels 66 kann aber auch von Vorwärts- auf Rückwärtsfahrt bzw. umgekehrt umgeschaltet werden, ohne daß an der Einstellung irgendeines anderen Steuerorgans irgendetwas geändert werden muß.
• Wird bei den anhand der Fig. 9 und 10 erläuterten Betriebszuständen die Fahrtgeschwindigkeit von Hand über den Pumpen-Begrenzungshebel 84 gesteuert, so wird der Drehschieber 172 nicht wie bei den Betriebszuständen nach den Fig. 7 und 8 auf Vollausschlag gebracht, während der Stellkolben 186 entsprechend der Drehzahl des Verbrennungsmotors sofort in eine dieser Drehzahl bzw. der Stellung des Pumpenbegrenzungshebels 84 entsprechende Stellung verschoben wird, sobald der Drehschieber 172 die Einlaßöffnung 174 frei gibt. Infolgedessen wird dann auch die Steuerbüchse 168 um einen Winkel verdreht, der der eingestellten Drehzahl des Verbrennungsmotors bzw. der Stellung des Begrenzungshebels 84 entspricht und kleiner als der in Fig. 5d gezeigte Drehwinkel ist (dieser entspricht ja der Höchstdrehzahl des Verbrennungsmotors 20 sowie dem Vollausschlag des Pumpenverstellhebels 72). Deshalb verschließt der Drehschieber 172 die Einlaßöffnung 174 der Steuerbüchse 168 schon nach einer geringeren Drehung des Pumpenverstellhebels 72 als dessen Vollausschlag und verhindert eine weitere Verschiebung des Stellkolbens 186 und somit eine weitere Verschwenkung der Wiege 134. Hieraus wird ersichtlich, daß die Auslenkung der Wiege 134 umso früher zum Stillstand gebracht wird, je geringer die Drehzahl des Verbrennungsmotors 20 und/oder die Auslenkung des Pumpenverstellhebels 72 ist.

Claims (8)

1. Steuersystem für eine Antriebsvorrichtung für landwirtschaftliche Zugmaschinen mit einem Verbrennungsmotor, durch den ein Nebenantrieb und ein hydrostatisches Getriebe im Fahrantrieb antreibbar sind, wobei das hydrostatische Getriebe eine Axialkolbenpumpe mit hydraulischer Kolbenhubsteuerung, die durch ein Hebelsystem betätigbar ist und einen hydrostatischen Motor enthält, dadurch gekennzeichnet,

- daß eine Steuerdruckpumpe (50) vorgesehen ist, die einen von der Drehzahl der Axialkolbenpumpe (24) abhängigen Öldruck zur Betätigung der Kolbenhubsteuerung (52) erzeugt,

- daß die Kolbenhubsteuerung (52) ein Proportionalregelventil (166 bis 182) besitzt, das einen, ausgehend von einer Neutralstellung, in entgegengesetzte Richtungen auslenkbaren Verstellhebel (72) aufweist, so daß neben der Neutralstellung die Einstellung des Kolbenhubs entsprechend der Größe des Auslenkungswinkels und die Wahl der Fahrtrichtung entsprechend der Auslenkungsrichtung des Verstellhebels (72) erfolgt,

- daß das Hebelsystem einen in einem Winkelbereich zwischen einer ersten und einer zweiten Anschlagstellung frei betätigbaren Bedienungshebel (36) besitzt, mit welchem ausschließlich der Auslenkungswinkel des Verstellhebels (72) bestimmbar ist, wobei der Verstellhebel (72) in der ersten Anschlagstellung in Neutralstellung steht,

- daß die zweite Anschlagstellung durch einen Begrenzungshebel (84) variabel zwischen der Neutralstellung und einem größtmöglichen Kolbenhub einstellbar ist und

- daß die Richtung der Auslenkung des Verstellhebels (72) durch einen bistabilen Fahrtrichtungsvorwahlhebel (66) bestimmbar ist.

2. Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bedienungshebel ein links einer Steuersäule (30) angeordnetes Pedal (36) ist.

3. Steuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedal (36) derart an das Hebelsystem gekoppelt ist, daß seine durchgetretene Stellung der ersten Anschlagstellung entspricht.

4. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrtrichtungsvorwahlhebel (66) derart mit dem Hebelsystem gekoppelt ist, daß der hydrostatische Motor (122) bei nach vorn geschwenktem Fahrtrichtungsvorwahlhebel (66) eine Bewegung des Fahrzeugs in Vorwärtsfahrtrichtung bewirkt und daß der Begrenzungshebel (84) als aus einer Nullstellung in Vorwärtsfahrtrichtung schwenkbarer Hebel ausgebildet und derart mit dem Heblsystem gekoppelt ist, daß ein Verschwenken des Begrenzungshebels (84) nach vorn eine Vergrößerung des Verdrängungsvolumens der Axialkolbenpumpe (24) zur Folge hat.

5. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungshebel (84) mit einem Zwischenhebel (62) gekoppelt ist, der unter der Wirkung eines durch den Fahrtrichtungsvorwahlhebel (66) von rechts- auf links-schwenkend bzw. umgekehrt schaltbaren Federmechanismus ( 78) steht und dessen Neutralstellung derjenigen des Verstellhebels (72) entspricht und daß zur beidseitigen Begrenzung des Zwischenhebelschwenkwinkels eine durch den Begrenzungshebel (84) einstellbare Anschlagplatte (88 ) vorgesehen ist.

6. Steuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement (84) mit dem Pedal (36) über eine nur im Sinne einer Rückstellung des Verstellhebels (72) wirksame erste Verbindungsvorrichtung (86) gekoppelt ist und daß das Pedal (36) zur Rückstellung des Zwischenhebels (62) über eine nur im Sinne einer Rückstellung des Verstellhebels (72) wirksame zweite Verbindungsvorrichtung (92, 94, 96, 98) gekoppelt ist.

7. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem Anlasser für den Verbrennungsmotor (20) eine durch den Bedienungshebel (36) oder den Begrenzungshebel (84) steuerbare Blockiervorrichtung (212) zugeordnet ist, die unwirksam ist, wenn der Verstellhebel (72) in seiner Neutralstellung ist.

8. Steuersystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungshebel (84) rückstellkraftfrei ist.