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Hydrostatischer Zusatzantrieb für Zugmaschinen
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Die Erfindung bezieht sich auf einen hydrostatischen Zusatzantrieb
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
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Ein derartger hydrostatischer Zusatzantrieb für Schlepper ist durch
die DE-AS 1 804 779 bekannt geworden. Die dort eingesetzte Pumpe zur Beaufschlagung
der hydrostatischen Motoren.ist ! da auch noch die übrigen hydraulischen Werbraucher
des Schleppers mit Ö1 beliefert werden müssen, eine sog.
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Konstantdruckpumpe, die so gesteuert wird, daß unabhangig vom jeweiligen
Druckinittelverbrauch der Druck im angeschlossenen -Hydraulikkreis konstant bleibt.
Wenn ein mit einer derartigen Pumpe ausgerüsteter Schlepper durch die Anbringung
relativ schwerer Arbeitsgeräte am Heck an der Worderachse entlastet wird, oder relativ
schlQfriges Gelände befährt, kommt es immer wieder vor, daß sich die Worderräder
durchzudrehen beginnen. Da sich die Fördermenge der Pumpe innerhalb der konstruktiv
vorgegebenen Grenzen zur Aufrechterhaltung des Systemdruckes entsprechend der Drehzahl
der Vorderräder automatisch erhöht, kann dieses Durchdrehen der Räder sich sehr
rasch so stark vergrößern, daß der Boden bzw. die Grasnarbe durch die Reifen beschädigt
wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es einen hydrostatischen Zusatzantrieb der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen, bei uelchem
ein derartiges
unkontrolliertes qurchdrehen der durch den Zusatzantrieb angetriebenen Räder unmöglich
ist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen
aus den übrigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand einer Zeichnung
hervor.
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Der in der Zeichnung gezeigte hydrostatische Zusatzantrieb für einen
Schlepper weist eine aus einem Druckmittelbehälter 1 gespeiste hydrostatische Pumpe
2 auf, die zwei mit den vorderen gelenkten Rädern des Schleppers in Verbindung stehende
hydrostatische Motoren 3,4 mit Druckmittel versorgt. In die die hydrostatische Pumpe
2 mit den hydrostatischen Motoren 3 und 4 verbindenden Druckmittelleitungen 5,6,7
und 8 sind zwei elektromagnetisch betätigte Steuerventile 9 und 10 angeordnet,wobei
durch das Steuerventil 9 je nach dessen Schalt stellung der Zusatzantrieh ein- und
ausschalthar sowie die Fahrtrichtung des Fahrzeuges wählha ist, während mit dem
Steuerventil 10 je nach dessen Schaltstellung eine höhere Zugkraft oder eine höhere
Fahrgeschwin digkeit an den vorderen Rädern erielt werden kann. Hinter dem Steuerventil
9 ist zwischen den beiden Druckmittelleitungen 5 und 6 ein Wechselventil 11 angeordnet,
dessen Ausgangsleitung 12 mit dem Schaltzylinder eines 3/2 Wegeventils 13 verbunden
ist. In der gezeigten Schaltstellung des Wegeventils 13 verbindet dieses den Druckraum
14a eines die Fördermenge der hydrostatischen Pumpe 2 beeinflussenden Stellmotors
4 mit dem Druckmittelbehälter 1, während in der anderen möglichen'Schaltstellung
des Wegeventils 13 der Druckraum 14a mit der vor dem Steuerventil 9 liegenden Druckmittelleitung
5 verbunden ist. Das Wegeventil 13 ist dabei so eingestellt, daß erst beim Eintritt
eines bestimmten Druckabfalls
über das Steuerventil 9 das Wegeventil
13 in die zuerst beschriebene Schaltstellung übergeführt wird und dabei über den
Stellmotor 14 die Pumpe 2 veranlasst, die geförderte Druckmittelmenge zu verringern.
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Das Steuerventil 9 ist ein sog. Proportionalwegeventil, das je nach
seiner Ansteuerung bei eingeschaltetem Zusatzantrieb dem durchflieenden Druckmittel
einen stufenlos veränderbaren Durchflußquerschnitt zur Verfügung stellt und so als
Druckdifferenzerzeuger eingesetzt werden kann. Die Ansteuerung dos Steuerventils
9, aber auch die des Steuerventils 10erfolgt von einem Umformer 15 aus'der in bekannter
Weise fahrgeschwindigkeitsabhängig Signale erzeugt, welche über Leitungen 16 oder
17 die zugeordneten Steuermagnete des Steuerventiles 9 beaufschlagen. Zur Erzeugung
dieser Signale und entsprechenden Verstellung des Steuerventiles 9 in seiner Eigenschaft
als Druckdifferenzerzeuger steht der Umformer 15 mit einer Steuervorrichtung in
Verbindung, die einen Signalaufnehmer (Schalter 18) aufweist, welcher mit einem
-der jeweiligen Fahr-.geschwindigkeitproportionale Signale erzeugenden Signalgeber
zusammenarbeitet. Der Signalgeber besteht dabei aus einer im Kraftfluß vom Hauptantrieb
zu den vom Hauptantrieb angetriebenen Rädern angeordneten Nockenscheibe 19 mit mindestens
einem Nocken 19a.
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Die Umsteuerung des Steuerventiles 10 erfolgt ebenfalls vom Umformer
15 aus, der zu diesem Zweck mit einem weiteren, auf induktiver Basis arbeitenden
Signalaufnehmer 20 verbunden ist, der mit einer in der gleichen Weise wie die Nokkenscheibe
49 angetriebenen Nockenscheibe mit einer Vielzahl
Nocken (zahnkranz
21) korrespondiert.
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Das Vorhandensein einer besonderen Steuer vorrichtung für jedes der
Steuerventile 9,10 ist im wesentlichen begründet durch Kostenerwägungen. So ist
für die stufenlose Verstellung des Steuerventils 9 zur Anpassung seines DurchfluBquerschnittes
an den fahrgeschwindigkeitsabhängigen Druckmitteldurchfluß eine auf analoger Basis
arbeitende Steuervorrichtung zweckmäßig, während für die bei einer Geschwindigkeit
von 7,5km/h erfolgende Umsteuerung des Steuerventils 10 z.B. aus seiner gezeigten
Normalschaltstellung für hohe Zug -kraft im Fahrgeschwindigkeitsbereich von 0-7,5km/h,
welche bei nicht angesteuertem Steuerventil 10 durch eine dessen Steuerschieber
beaufschlagende Feder eingestellt ist, in die Schaltstellung für den Fahrgeschwindigkeit
sbereich von 7,5 - 15km/h eine auf digitaler Basis arbeitende, wesentlich kostengünstiger
herstellbare Steuervorrichtung ausreicht.
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Das Ein- und Ausschalten des Zusatzantriebes erfolgt durch die Betätigung
eines den Umformer 15 mit Energie versorgenden Schalters 22, wobei durch entsprechende
Vorkehrungen sichergestellt ist, daß das Steuerventil 9 bei desaktiviertem Umformer
15 die gezeigte Schaltstellung einnimmt.
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Der hydrostatische Zusatzantrieb arbeitet wie folgt: In der gezeigten
Stellung des Steuerventiles 9 und des Schalters 22 ist die Druckmittelzuführung
zu den hydrostatischen Motoren 3,4 unterbunden und die hydrostatische Pumpe 2 über
die pumpeneigene, nicht gezeigte Regeleinrichtung auf Nullfördermenge eingestellt.
Sobald das Steuerventil 9 nach Betätigung des Schalters 22 durch die Wahl der Fahrtrichtung
eine der beiden möglichen Betriebsschaltstellungen einnimmt,
fließt
bei in der gezeigten Stellung befindlichem Steuerventil 10 über jeden der hydrostatischen
Motore 3 und 4 jeweils die Hälfte des von der Pumpe 2 geförderten Druckmittels.
Dies ist vorteilhaft für Arbeiten mit höheren Zugkräften, die in der Regel bei geringeren
Geschwindigkeiten - pflügen bis zu etwa 8km/h - benötigt werden.
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Für Transportfahrten mit in der Regel 7km/h übersteigenden Geschwindigkeiten
ist der Zgkraftbedarf des Fahrzeuges relativ klein, wogegen höhere Raddrehzahlen
auftreten. Zu diesem Zweck ist das Steuerventil 10 mittels des Umformers 15 in die
andere mögliche Ventilstellung umschaltbar, in der das von der Pumpe 2 geförderte
Druckmittel über die Druckmittel leitungen 5und 8 zu dem hydrostatischen Motors
4 und von dort Ober die Druckmittelleitung 6, das Steuerventil 10 und die Druckmittelleitung
5 zum hydrostatischen Motor 3 flieSt,umanschließend über die Druckmittelleitungen
7 und 5 zum Druckmittelbehälter 1 zurückzuströmen.
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Bei stehendemFahrzeug und sich daher nicht drehenden hydrostatischen
Motoren 3,4 bleibt die hydrostatischePumpe 2 in der eingenommenen Förderstellung
stehen, in der sie kein Druckmittel fördert Sobald das Fahrzeug wird den mit dem
Hauptmotor in treibender Werbindung stehenden Rädern angetrieben wSrd und sich die
vorderen Räder mit den hydrostatischen Rotoren 3 und 4 zu drehen beginnend bezirke
der dabei entstehende Druckabfall direkt hinter der Pumpe. 2 über die pumpeneigeneRegeleinrichtung
eine Verstellung der hydrostatischen Pumpe 2 nach hoheren Fördermengen. Mit steigender
Fahrtgeschwindigkeit wird diese Fördermenge entaprechend erhöht so daß standig die
der Pumpenleistung entaprechende
Leistung an den vorderen Rädern
zur Verfügung steht.
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Der Umformer -15 ist steuerungstechnisch so ausgebildet, daß im Fahrgeschwindigkeitsbereich
von 0-7,5km/h das Steuerventil 10 in der gezeigten Stellung geschaltet ist, während
in dem Geschwindigkeitsbereich von 7,5-15km/h die andere mögliche Ventilstellung
geschaltet ist. Wird das Fahrzeug mit größeren .Geschwindigkeiten als 15km/h angetrieben,
so wird über dem Umformer 15 das Steuerventil 9 in seine Sperrstellung geschaltet,
in welcher der Zusatzantrieb abgeschaltet ist.
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Zur Ermittlung der jeweiligen Fahrgeschwindigkeitsbereiche werden
dem Umformer 15 von den Signalaufnehmern 18 und 20 e rzeugte Signale zugeleitet
und in an sich bekannter Weise in einen entsprechenden Steuerimpuls für die Steuerventile
9,10 umgeformt.
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Da eine hydrostatische Pumpe 2 verwendet wird, die sich in ihrem Fördervolumen
selbsttätig auf die von den hydrostatischen Motoren 3,4 verlangte Druckmittelmenge
einstellt, besteht die Möglichkeit, daß die von den hydrostatischen Motoren 3,4
angetriebenen vorderen Räder bereits beim Befahren mäßig glatten Bodens durchdrehen.
Um dies zu vermeiden ist hinter dem Steuerventil 9 ein Wechwelventil 11 angeordnet,
das den Druckabfall des Druckmittels im Steuerventil 9 ermittelt und bei Überschreiten
eines vorbestimmten Wertes das Wegeventil 13 in die gezeigte Lage umschaltet. Dabei
wird der Druckraum 14a des Stellmotors 14 mit dem Druck hinter der Pumpe 2 beaufschlagt
und die hydrostatische Pumpe 2 soweit nach niedrigeren Fördermengen reguliert,
bis
der Druckabfall innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt.
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Da der Druckabfall abhängig ist von der durch das Steuerventil 9 durchfließenden
Druckmittelmenge, diese aber wiederum abhängig ist von der Fahrgeschwindigkeit,
wird der Durchflußquerschnitt des Steuerventiles 9 d.h. dessen Strömungswiderstand
mittels des Umformers 15 stufenlos auf den Wert gehalten, welcher für die jeweilige
Fahrgeschwindigkeit erforderlich ist und noch keinen unzulässigen Druckabfall verursacht.
Ein solcher tritt bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwertes der Druckmittelmenge
ein, wenn sich die vorderen Räder des Schelppers durchdrehen. In diesem Fall spricht
der Stellmotor 14 im Sinne eines Verringerns der Fördermenge der Pumpe 2 an, so
daß sich die Drehzahl der vorderen Räder augenblicklich normalisiert.