Vollautomatische hydraulische Kraftübertragung für motorgetriebene Fahrzeuge Es ist bereits bekannt, einzelne Räder von Motor fahrzeugen oder mit Motorfahrzeugen kuppelbaren Anhängern durch den Motor des Motorfahrzeugs an zutreiben. Bei bekannten Antrieben dieser Art wer den die Räder dies Fahrzeuges oder des Anhängers über eine Welle angetrieben, die bei Anhängern mit einer Zapfwelle des Motorfahrzertges kuppelbar ist.
Diese an sich einfache mechanische Lösung hat den Nachteil, d'ass die Verbindung zwischen Motorfahr zeug und Anhänger und auch beim normalen Fahr zeug ganz bestimmte Voraussetzungen erfüllen muss und dass man auch in der relativen Beweglichkeit des Anhängers und des Motorfahrzeuges verhältnismässig beschränkt ist.
Es ist zwar auch bereits bekannt, die Energie übertragung mittels eines hydraulischen Systems mit einer vom Fahrzeugmotor angetriebenen Pumpe .und einem von der Pumpe speisbaren hydraulischen Mo tor vorzunehmen. Dabei wurde jedoch angestrebt, durch stufenlose Einstellung des Verhältnisses zwi schen Drehzahl und Fördermenge der Pumpe und oder des hydraulischen Motors ein stufenloses Ge triebe zwischen den Antriebsmotor und, die Trieb räder einzulegen.
Hydraulische Plumpen und Moto ren mit variablem Verhältnis zwischen Fördermenge und Drehzahl sind jedoch teuer und störungsanfällig. Diese Nachteile werden nun gemäss vorliegender Er findung dadurch vermieden, dass Pumpe und hydrau lischer Motor nicht einstellbare Verhältnisse von Drehzahl und Fördermenge aufweisen und d'ass die Drehzahlverhältnisse zwischen Pumpe und Fahrzeug motor bzw. hydraulischem Motor und Triebrädern nicht einstellbar sind, wobei zwischen die Pumpe und den hydraulischen Motor ein automatisches Steuerventil zum Regeln der Druchflussmengen der Pumpe und des hydraulischen Motors und der auf tretenden Drücke eingeschaltet ist.
Das erwähnte Steuerventil kann verhältnismässig einfach und ohne störungsanfällige Teile ausgeführt werden. Es kann durch Verzögerung der Energieübertragung zwischen Pumpe und hydraulischem Motor auch als automa tische Kupplung dienen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Kraftübertragung an einem Sat telschlepper mit Sattelanhänger dargestellt. Der Sat- telaufliegeanhänger 1, der nach Belieben auch als Sattelkipper ausgebildet sein kann, ist in der Nähe seines vorderen Endes auf den Sattelschlepper 2 ab gestützt. Mit dem Nebengetriebe 3 des Sattelschlep pers ist eine erste Druckpumpe 4 gekuppelt, deren Druckleitung 5 und' Rückleitung 6 über ein Steuer ventil 18 mit einem am Anhänger 1 angebrachten Steuerventil 7 verbunden sind.
In die Leitungen 5 und 6 sind Schnellkupplungen 8 eingesetzt, die eine leichte Trennung der mit dem Sattelschlepper ver bundenen Teile der Leitungen 5 und 6 von den mit dem Anhänger verbundenen Teilstücken dieser Lei tung erlauben. Das Steuerventil 7 wird normaler weise durch nicht dargestellte Federn in einer neu tralen Ruhelage gehalten, in welcher die beiden Lei tungen 5 und 6 im Ventil 7 abgeschlossen sind und die Zuleitung 9 sowie die Rückleitung 10 eines Ölmotors 11 im Ventil 7 direkt miteinander ver bunden sind.
Der Ölmotor 11 arbeitet über ein Differentialgetriebe auf die Achse 12 bzw. die Räder 13 des Sattelanhängers.
Das Steuerventil 7 kann aus der beschriebenen neutralen Ruhelage durch einen pneumatischen Zy linder 14 in zwei Arbeitsstellungen gebracht werden, in welchen dem Ölmotor 11 in entgegengesetzten Richtungen Drucköl zugeführt wird, so d'ass er vor wärts oder rückwärts angetrieben wird. Der pneu matische Zylinder 14 kann mittels eines Steuerventils 15 über Leitungen 16 betätigt werden, in welchen sich selbstverständlich auch Kupplungen befinden.
Das in Fig. 2 im Schnitt gezeigte Steuerventil 18 weist in der Druckleitung 5 ein Rückschlagventil 19 auf. Eine die Leitungen 5 und 6 verbindende Leitung 20 kann durch einen hohlen Kolben 21 abgeschlossen werden, wenn er entgegen der Wirkung einer Feder 22 auf den Sitz 23 gepresst wird. Über dem Kolben 21 mündet in den Zylinderraum 28 die Druckleitung 25 einer zweiten Druckpumpe 24 geringer Leistung, die von der Druckpumpe 4 unabhängig ist, jedoch stets mit gleicher Drehzahl angetrieben wird. Mit der Druckleitung 25 ist ein überdruckventil 26 ver bunden.
Ferner ist zwischen der Rückleitung 6 und dem Zylinder des Kolbens 21 ein Rückschlagventil 27 angeordnet. Mit dem Zylinderraum 28 ist auch ein fein einstellbares Nadelventil 29 verbunden, des sen Ausgang in die Leitung 5 mündet. Mit dem Kol ben 21 ist ein Ventilkonus 30 verbunden, welcher zum Sperren der Leitung 6. dient. Zwischen die Rückleitung 6 und die Druckleitung 5 ist ein Rück schlagventil 31 eingesetzt.
Der dargestellte Radantrieb arbeitet wie folgt: Während der Fahrt auf guter, steigungsarmer Strasse ist das Nebengetriebe 3 des Sattelschleppers ausgekuppelt, so dass die Ölpumpen 4 und 24 still stehen. Das Steuerventil 7 befindet sich in der obern beschriebenen neutralen Ruhelage, so dass die Lei tungen 5 und 6 vom Ölmotor 11 getrennt sind und die Zu- und Rückleitungen 9 und 10 des Ölmotors 11 im Steuerventil 7 direkt miteinander verbunden sind. Der Ölmotor 11 ist vom Differential nicht ent- kuppelbar und wird daher während der Fahrt stets mitgedreht. Er arbeitet dabei als Pumpe.
Da jedoch der Kreislauf im Steuerventil 7 direkt kurzgeschlos sen ist, entstehen durch die stattfind'end'e Ölumwäl zung lediglich unbedeutende Reibungsverluste.
In steilem und'/oder weichem Gelände, insbeson dere auf Baustellen, wo der Sattelanhänger zum Ab transport von Aushubmaterial dienen kann, werden die Pumpen 4 und 24 mittels des Nebengetriebes 3 des Sattelschleppers 2 angetrieben, und das Steuer ventil 7 wird je nach der gewünschten Fahrtrichtung auf die eine oder andere Seite gesteuert. Im Ein schaltmoment der Pumpen 4 und 24 war das Sys tem drucklos und der Kolben 21 befindet sich unter der Wirkung der Feder 22 in seiner oberen Endlage, für welche die Leitung 6 durch den Konus 30 ge sperrt ist. Die Pumpe 4 ist über die Leitung 20 prak tisch kurzgeschlossen, so dass sich in der Leitung 5 vorderhand kein Druck aufbauen kann.
Durch die Pumpe 24 wird jedoch jetzt langsam ein Druck anstieg im Zylinderraum 28 erfolgen, welcher Anstieg durch die Ölverluste durch das Ventil 29 einstellbar verzögert ist und dessen Höchstwert durch das Ventil 26 bestimmt wird. Der Kolben 21 wird aber all mählich nach unten verschoben und beginnt die Leitung 20 abzusperren, so dass sich in Leitung 5 ein Druck aufbaut. Zugleich wird die Rückleitung 6 geöffnet. Schliesslich wird auch das Ventil 19 ge- öffnet, so d'ass Drucköl zum hydraulischen Motor 11 fliesst.
Damit wird nun der Ölmotor 11 angetrieben und treibt seinerseits die Räder 13 des Sattelschlep pers 1 zusätlich an, so d'ass viel geringere Gefahr besteht, d'ass der Anhänger im weichen Gelände steckenbleibt. Die Pumpe 4 und der Motor 11 sind fest eingestellt, d. h. ihre Drehzahlen sind praktisch proportional der geförderten bzw. aufgenommenen Flüssigkeitsmenge. Da jedoch die Pumpe 4 mit einer Drehzahl angetrieben wird', die der Drehzahl des Schleppmotors proportional ist, die Fahrgeschwindig keit des Schleppers dagegen vom eingeschalteten Gang und von der Betätigung der Kupplung des Sattelschleppers abhängt, wird der Ölmotor 11 im allgemeinen nicht genau die Ölmenge aufnehmen, die von der Pumpe 4 gefördert wird.
Die Mengen differenz zwischen Ölabgabe der Pumpe 4 und der Ölaufnahme des Ölmotors 11 wird durch das Steuer ventil 18 ausgeglichen, wobei die überflussmenge gleich wieder an den Pumpeneingang bzw. in den Behälter 17 zurückfliesst. Bei zu grosser Belastung des Ölmotors 11, hervorgerufen durch auftretende Widerstände an der Antriebsachse 18, steigt der Druck in der Leitung 5 an, wobei der Kolben 21 gehoben wird'' und sich ein Druck- und Zuflussaus- gleich durch die Leitung 20 vollzieht.
Beim Abwärtsfahren wirkt der Ölmotor 11 als Pumpe, wobei sich folgender Schaltvorgang abspielt: Durch Motorendrehzahlreduzierung und sich da durch ergebende Schöpfmengenreduzierung der Steuerpumpe 24 fällt der Druck im Zylinder 28 ab, beschleunigt durch höheren Durchfluss durch das Ventil 29 infolge Druckwegfalls in Leitung 5. Somit wird der Kolben 21 durch die Druckfeder 22 nach oben gestossen und verschliesst den Rücklaufdurch- fluss der Leitung 6, wodurch eine Abbremsung des Ölmotors 11 hervorgerufen wird, welcher nun übri gens teilweise über das Ventil 31 gespiesen wird.
Die Bremskraft bzw. der in Leitung 6 auftre tende Druck sind beliebig wählbar durch das einstell bare Ventil 27, über welches bei Überschreitung der eingestellten Federkraft das Öl in den .Zylinder 28 einströmt und mit dem Kolben 21 die Durchfluss- öffnung über dem Konus 30 einreguliert.
Der ganze Kupplungs-Schalt- und Bremsvorgang wickelt sich vollautomatisch im Schaltventil 18 in Verbindung mit der Steuerpumpe 24 und dem Gas pedal des Motors der Zugmaschine ab.
Der dargestellte hydraulische Radantrieb hat ge genüber jedem mechanischen Antrieb den erheblichen Vorteil, dass die Drehzahl der getriebenen. Räder des Anhängers nicht in einem starren Verhältnis weder zur Raddrehzahl des Schleppers noch zur Drehzahl des Schleppermotors zu stehen braucht. Das wäre allerdings bei einer rein mechanischen Lösung eben falls möglich, indem eine Reibungskupplung einge baut wird. In dieser Reibungskupplung würde jedoch unter Umständen unzulässig viel Energie in Wärme umgesetzt, so dass die Kupplung Schaden leiden würde. Beim dargestellten Radantrieb übernimmt das Schaltventil 18 gewissermassen die Aufgabe der Rei bungskupplung und die eines stufenlosen Getriebes, wobei unzulässige Erwärmungen praktisch kaum auf treten können.
Der hyd'rauliche Antrieb fällt vor allem auch dann erheblich einfacher aus als ein mechanischer Antrieb, wenn anstelle eines einzigen Anhängers mehrere Anhänger vorhanden sind, von welchen ein oder mehrere Radpaare anzutreiben sind. Ein weiterer Vorteil kann darin bestehen, dass anstelle eines Differentialgetriebes zwei Ölmotoren 11 angeordnet werden können, von welchen jeder ein Rad des Sättelaufliegeanhängers antreibt. Beide Motoren könnten ohne weiteres über ein gemein sames Steuerventil 7 gesteuert werden.
Fully automatic hydraulic power transmission for motor-driven vehicles It is already known to drive individual wheels of motor vehicles or trailers that can be coupled with motor vehicles by the motor of the motor vehicle. In known drives of this type who the wheels of this vehicle or the trailer is driven via a shaft which can be coupled to a PTO of the Motorfahrzertges for trailers.
This simple mechanical solution has the disadvantage that the connection between the motor vehicle and the trailer and the normal vehicle must meet certain requirements and that one is relatively limited in the relative mobility of the trailer and the motor vehicle.
It is also already known to carry out the energy transfer by means of a hydraulic system with a pump driven by the vehicle engine and a hydraulic engine that can be fed by the pump. However, the aim was to insert a continuously variable transmission between the drive motor and the drive wheels by continuously adjusting the ratio between the speed and flow rate of the pump and / or the hydraulic motor.
Hydraulic plumps and motors with a variable ratio between flow rate and speed are expensive and prone to failure. These disadvantages are now avoided according to the present invention in that the pump and hydraulic motor have non-adjustable ratios of speed and flow rate and d'ass the speed ratios between pump and vehicle engine or hydraulic motor and drive wheels are not adjustable, with between the pump and the hydraulic motor, an automatic control valve for regulating the flow rates of the pump and the hydraulic motor and the pressures occurring is switched on.
The control valve mentioned can be made relatively simple and without failure-prone parts. It can also serve as an automatic clutch by delaying the energy transfer between the pump and the hydraulic motor.
In the drawing, an embodiment of the power transmission according to the invention is shown on a Sat telschlepper with a semitrailer. The semi-trailer 1, which can also be designed as a tipper semi-trailer, is supported on the semi-trailer 2 in the vicinity of its front end. With the secondary transmission 3 of the tractor pers a first pressure pump 4 is coupled, the pressure line 5 and 'return line 6 via a control valve 18 with a control valve 7 attached to the trailer 1 are connected.
In the lines 5 and 6 quick couplings 8 are used, which allow easy separation of the ver connected with the semi-trailer parts of the lines 5 and 6 from the parts connected to the trailer of this Lei device. The control valve 7 is normally held by springs, not shown, in a neutral rest position, in which the two lines 5 and 6 in the valve 7 are completed and the feed line 9 and the return line 10 of an oil motor 11 in the valve 7 are directly connected to each other .
The oil motor 11 works via a differential gear on the axle 12 or the wheels 13 of the semitrailer.
The control valve 7 can be brought from the neutral rest position described by a pneumatic cylinder 14 in two working positions, in which the oil motor 11 is supplied in opposite directions pressure oil, so d'ass it is driven forward or backward. The pneumatic cylinder 14 can be actuated by means of a control valve 15 via lines 16 in which, of course, there are also clutches.
The control valve 18 shown in section in FIG. 2 has a check valve 19 in the pressure line 5. A line 20 connecting the lines 5 and 6 can be closed by a hollow piston 21 when it is pressed onto the seat 23 against the action of a spring 22. The pressure line 25 of a second low-power pressure pump 24, which is independent of the pressure pump 4, but is always driven at the same speed, opens into the cylinder space 28 via the piston 21. With the pressure line 25, a pressure relief valve 26 is connected ver.
Furthermore, a check valve 27 is arranged between the return line 6 and the cylinder of the piston 21. A finely adjustable needle valve 29 is also connected to the cylinder chamber 28, the output of which opens into the line 5. With the Kol ben 21 a valve cone 30 is connected, which is used to block the line 6. Between the return line 6 and the pressure line 5, a check valve 31 is used.
The wheel drive shown works as follows: While driving on a good road with little gradients, the secondary transmission 3 of the articulated lorry is disengaged so that the oil pumps 4 and 24 stand still. The control valve 7 is in the neutral rest position described above, so that the lines 5 and 6 are separated from the oil motor 11 and the supply and return lines 9 and 10 of the oil motor 11 in the control valve 7 are directly connected to one another. The oil motor 11 cannot be decoupled from the differential and is therefore always rotated while driving. He works as a pump.
However, since the circuit in the control valve 7 is directly short-circuited, only insignificant frictional losses arise from the oil circulation that takes place.
In steep and '/ or soft terrain, especially on construction sites where the semi-trailer can be used to transport excavated material from, the pumps 4 and 24 are driven by means of the auxiliary gear 3 of the semi-trailer 2, and the control valve 7 is depending on the desired Direction of travel controlled to one side or the other. In a switching moment of the pumps 4 and 24 the system was pressureless and the piston 21 is under the action of the spring 22 in its upper end position, for which the line 6 is blocked by the cone 30 ge. The pump 4 is practically short-circuited via the line 20 so that no pressure can build up in the line 5 for the time being.
However, the pump 24 will now slowly increase the pressure in the cylinder chamber 28, which increase is adjustable delayed by the oil losses through the valve 29 and whose maximum value is determined by the valve 26. However, the piston 21 is gradually shifted downwards and begins to shut off the line 20, so that a pressure builds up in line 5. At the same time the return line 6 is opened. Finally, the valve 19 is also opened so that pressurized oil flows to the hydraulic motor 11.
The oil motor 11 is now driven and, in turn, drives the wheels 13 of the semi-trailer 1, so that there is a much lower risk of the trailer getting stuck on soft terrain. The pump 4 and the motor 11 are fixed, i. H. their speeds are practically proportional to the amount of liquid conveyed or absorbed. However, since the pump 4 is driven at a speed which is proportional to the speed of the towing motor, the speed of the tractor, on the other hand, depends on the gear engaged and on the operation of the coupling of the semi-trailer, the oil motor 11 will generally not take exactly the amount of oil that is conveyed by the pump 4.
The quantity difference between the oil delivery of the pump 4 and the oil intake of the oil motor 11 is compensated for by the control valve 18, the excess quantity flowing straight back to the pump inlet or into the container 17. If the load on the oil motor 11 is too great, caused by resistances occurring on the drive shaft 18, the pressure in the line 5 rises, the piston 21 being lifted ″ and the pressure and flow equalizing through the line 20.
When driving downwards, the oil motor 11 acts as a pump, with the following switching process taking place: By reducing the engine speed and the resulting reduction in the delivery rate of the control pump 24, the pressure in the cylinder 28 drops, accelerated by a higher flow rate through the valve 29 due to the drop in pressure in line 5 the piston 21 is pushed upwards by the compression spring 22 and closes the return flow of the line 6, which causes a braking of the oil motor 11, which is now partially fed via the valve 31.
The braking force or the pressure occurring in line 6 can be selected as required by the adjustable valve 27, via which the oil flows into the cylinder 28 when the set spring force is exceeded and regulates the flow opening via the cone 30 with the piston 21 .
The entire clutch switching and braking process takes place fully automatically in the switching valve 18 in connection with the control pump 24 and the gas pedal of the engine of the tractor.
The hydraulic wheel drive shown has the significant advantage over any mechanical drive that the speed of the driven. The trailer wheels need not be in a rigid relationship either to the wheel speed of the tractor or to the speed of the tractor engine. With a purely mechanical solution, however, that would also be possible if a friction clutch is built in. In this friction clutch, however, an inadmissible amount of energy would possibly be converted into heat, so that the clutch would suffer damage. In the wheel drive shown, the switching valve 18 takes over the task of the Rei environment clutch and that of a continuously variable transmission, in which case inadmissible heating can hardly occur.
The hydraulic drive is also considerably simpler than a mechanical drive when, instead of a single trailer, there are several trailers from which one or more pairs of wheels are to be driven. Another advantage can be that, instead of a differential gear, two oil motors 11 can be arranged, each of which drives a wheel of the semitrailer. Both motors could easily be controlled via a common control valve 7.