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Antriebs- und Lenkvorrichtung für Gleiskettenfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf eine Antriebs- und Lenkvorrichtung für Gleiskettenfahrzeuge mit
zwei auf die Gleisketten einwirkenden Lenkhebeln sowie mit je einer voneinander
unabhängig abbremsbaren und mit dem Antrieb kuppelbaren Antriebswelle für jede Gleiskette,
wobei die Bremse und die Kupplung jeder Antriebswelle über je eine Zuführungsleitung
durch ein Druckmittel beaufschlagbar und die Zuführungsleitungen mittels einer Steuervorrichtung
nach Maßgabe des Lenkhebelausschlages an die Druckmittelpumpe an- und abschaltbar
sind.
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Bei den Antriebs- und Lenkvorrichtungen dieser Art wird die Lenkung
des Gleiskettenfahrzeuges durch die beiden Lenkhebel vorgenommen, wobei jedem Lenkbereich
für eine Fahrtrichtungsänderung nach rechts oder nach links ein Lenkhebel sinngemäß
zugeordnet ist. Hierbei wird der der gewünschten Fahrtrichtungsänderung zugeordnete
Lenkhebel angezogen, durch den bei geringem Ausschlag die Kupplung gelöst und bei
größerem Ausschlag zusätzlich die auf die entsprechende Antriebswelle wirkende Bremse
angelegt wird. Beim Lösen der Kupplung für die bei der Kurvenfahrt eine geringere
Laufgeschwindigkeit erfordernde Gleiskette erfolgt die Leistungsübertragung lediglich
noch auf die mit dem Antrieb verbundene andere Gleiskette, wodurch das Gleiskettenfahrzeug
eine Wendekreisbahn ausführt, deren Krümmungshalbmesser von dem jeweiligen Unterschied
der Laufgeschwindigkeit der angetriebenen Gleiskette gegenüber der Fahrgeschwindigkeit
des Gleiskettenfahrzeuges abhängt. Durch ein die Bremse blockierendes Anziehen des
auf der Innenseite der Fahrbahnkurve liegenden Lenkhebels beschreibt das Gleiskettenfahrzeug
einen Wendekreis, dessen Halbmesser der Spurweite der Gleisketten entspricht. Beim
abwechselnden Anziehen und Lösen des Lenkhebels ändert das Gleiskettenfahrzeug seine
Bewegungsrichtung ruckweise, so daß die Fahrbahn des Gleiskettenfahrzeuges polygonzugartig
verläuft, deren Abweichen vom ideellen Wendekreis von der Art der Bremsbetätigung
und somit von der Geschicklichkeit des Fahrers abhängt. Die bekannte Antriebs- und
Lenkvorrichtung entbehrt somit der Feinfühligkeit in der Lenkung. Sie beansprucht
daher eine große Geschicklichkeit und Erfahrung in der Bedienung, um kurvenreiche
Strekken in zügiger Fahrweise zu durchfahren, ganz abgesehen davon, daß eine derartige
Führung des Gleiskettenfahrzeuges sehr ermüdend ist.
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Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Antriebs-
und Lenkvorrichtüng nach dem Gattungsbegriff so weiterzubilden, daß das Gleiskettenfahrzeug
bei jeder Lenkhebelverstellung eine gekrümmte, praktisch einem Kreisbogen entsprechende
Fahrbahn durchfährt. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin,
daß zwischen der Druckmittelpumpe und der Steuervorrichtung eine für beide Zuführungsleitungen
gemeinsame Umgehungsleitung mit einem periodisch wirkenden Unterbrecher angeordnet
ist, die mittels der Steuervorrichtung nach Maßgabe des Lenkhebelausschlages für
den zugeordneten Kurvenlauf wechselweise an die eine oder an die andere Zuführungsleitung
an- bzw. abschaltbar ist derart, daß für einen praktisch kreisförmigen Kurvenlauf
des Gleiskettenfahrzeuges die Kupplung bzw. die Bremse der Antriebswelle einer Gleiskette
durch intermittierende Druckimpulse beaufschlagt sind.
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In günstiger Weise ist bei einer solchen Antriebs-und Lenkvorrichtung
mit je einer aus Lamellen bestehenden Kupplung und Bremse auf der Antriebswelle
jeder Gleiskette jede Kupplung und Bremse in an sich bekannter Weise mit einem auf
die Lamellen einwirkenden ringförmigen Arbeitskolben versehen, der einen kragenförmigen
Schaft aufweist, welcher in einer als Arbeitszylinder dienenden Ringnut des Kupplungs-
bzw. Bremsgehäuses geführt ist.
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Weiterhin ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Steuervorrichtung
als Kolbenschieber mit vier den Kolben durchsetzenden Steuerkanälen ausgebildet,
von denen die beiden inneren Steuerkanäle zum Zuführen des Druckmittels zum Arbeitszylinder
der Kupplung oder Bremse dienen und die äußeren Steuerkanäle in an sich bekannter
Weise zum Entlüften dieser Arbeitszylinder vorgesehen sind.
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Es ist zwar bereits eine aus Lamellen bestehende Kupplung und Bremse
mit ringförmigen Arbeitskolben ohne zur Führung dienenden Schaft für Gleiskettenfahrzeuge
bekannt, indessen erfolgt bei diesen die Führung der Arbeitskolben mittels einer
profilierten Nabe, die undrehbar, jedoch axial verschiebbar auf
einer
am Außenmantel zahnartig ausgebildeten und auf der Antriebswelle 'sitzenden Büchse
geführt ist. Diese Führungsvorrichtung ist jedoch nicht nur vielgestaltig, sondern
neigt auch zum Verklemmen.
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Ferner ist bereits eine Steuervorrichtung bekannt, bei der an der
Stelle eines `Steuerschiebers zwei im Aufbau verhältnismäßig verwickelte Steuerventile
lediglich zum Be- und Entlüften der Arbeitszylinder vorgesehen sind. Diese Steuerventile
ermöglichen jedoch nur ein Beaufschlagen der Arbeitszylinder mit konstantem Druck,
nicht aber mit intermittierenden Druckimpulsen.
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Durch diese Maßnahmen wird nicht nur die Aufgabe in günstiger Weise
gelöst, sondern darüber hinaus-der Vorteil erzielt, daß das Gleiskettenfahrzeug
auch in kurvenreichen Fahrbahnstrecken selbst bei größter Geschwindigkeit leicht,
sicher und sehr feinfühlig gelenkt werden kann. Insbesondere kann die Erfindung
auch zusätzlich an bestehenden hydraulischen Antriebs- und Lenkvorrichtungen angebracht
werden, ohne daß durch den Aufwand für die zusätzliche Vorrichtung nach der Erfindung
die bekannte hydraulische Antriebs- und Lenkvorrichtung nennenswert verteuert wird,
zumal es sich hierfür nur um einfache Bauelemente handelt.
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Die Ausbildung der Lamellenkupplung und -bremse hat neben des einfachen
Aufbaues noch den Vorteil der einwandfreien Führung des als kragenförmiger Schaft
ausgebildeten Arbeitskolbens in der als Arbeitszylinder dienenden Ringnut des Kupplungs-
bzw. Bremsengehäuses. Ebenso ist auch der als Steuervorrichtung für die Arbeitskolben
dienende Kolbenschieber einfach gestaltet und ermöglicht durch unmittelbares Anlenken
mittels -eines pleuelstangenartigen Verbindungsgliedes an dem Lenkhebel sowie durch
axiales Verschieben ein sicheres und störungsfreies Umschalten des konstanten oder
pulsierenden Druckmittels zu den Arbeitszylindern.
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. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt Abb. 1 eine Antriebswelle für eine Gleiskette eines Gleiskettenfahrzeuges
mit einer hydraulisch beaufschlagbaren Kupplung und Bremse nebst der dazugehörigen
Steuervorrichtung im Längsschnitt, Abb. 2 die Stellungen der Steuervorrichtung bei
verschiedenen Lenkhebelausschlägen im Längsschnitt, Abb. 3 die Fahrbahn eines mit
der bekannten Antriebs- und Lenkvorrichtung ausgestatteten Gleiskettenfahrzeuges
beim Durchfahren einer Kurve, Abb. 4 die Fahrbahn eines mit der Antriebs- und Lenkvorrichtung
nach der Erfindung versehenen Gleiskettenfahrzeuges, Abb. 5 einen Unterbrecher in
schaubildlicher Darstellung und Abb. 6 die Draufsicht auf die in Abb. 5 nicht geschnittene
Scheibe des Unterbrechers.
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Zum Antrieb der Gleisketten eines Gleiskettenfahrzeuges, beispielsweise
eines Baggers, einer Zugmaschine od. dgl., ist der in der Zeichnung nicht dargestellte,
mit der Abtriebwelle in Fahrzeuglängsrichtung angeordnete Antriebsmotor mittels
je einer Antriebswelle 1 mit dem Antriebsturas 2 jeder Gleiskette verbunden. Jede
Antriebswelle 1 besteht aus einem mit der Abtriebwelle des Antriebsmotors gegebenenfalls
über ein Übersetzungsgetriebe verbundenen Wellenteil 1 a sowie je einem senkrecht
an diesem angeordneten und durch einen Kegelrädertrieb 3 mit diesem verbundenen
Wellenzug, wobei jeder Wellenzug am freien Ende jeweils den Antriebsturas 2 der
Gleiskette trägt. Diese senkrecht zur- Fahrzeuglängsachse verlaufenden Wellenzüge,
von denen nur einer in der Zeichnung dargestellt ist, werden im folgenden kurz als
Antriebswelle 1 bezeichnet.
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Die Wellenteile 1 b und 1 c der Antriebswelle 1 sind durch eine lösbare
Kupplung 4 miteinander verbunden. Zwischen der Kupplung 4 und dem Antriebsturas
2 ist eine Bremse 5 auf der Antriebswelle 1 vorgesehen. Die Kupplung 4 und die Bremse
5 sind in bekannter Weise als hydraulische Lamellenkupplung bzw. -bremse ausgeführt.
Hierbei sind die Lamellen 6 abwechselnd mit der Antriebswelle 1 und mit dem Kupplungs-
bzw. Bremsengehäuse 7 verbunden, wobei letzteres am Fahrzeugrahmen 7a befestigt
ist. Die kraftschlüssige Verbindung benachbarter Lamellen 6 wird durch einen ringförmigen,
von einem hydraulischen Druckmittel beaufschlagten Arbeitskolben 8 hergestellt.
Der gleichfalls ringförmig ausgebildete Schaft 8a des Arbeitskolbens 8 ist in einer
im Kupplungs- bzw. Bremsengehäuse 7 vorgesehenen Ringnut 9 geführt.
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Zur Beaufschlagung des Schaftes 8a des Arbeitszylinders 8 der Kupplung
4 und Bremse 5 durch das Druckmittel ist je eine Zuführungsleitung 10 vorgesehen,
die über einen Kolbenschieber 11 mit der Druckseite einer Druckmittelpumpel2 verbunden
sind. Der Kolbenschieber 11 besteht aus einem zylindrischen Gehäuse 13 mit dem Kolben
14, in dem vier diesen durchsetzende Steuerkanäle 15 und 16 vorgesehen sind. Von
diesen Steuerkanälen sind jeweils benachbarte Steuerkanäle 15 und 16 nach entgegengesetzter
Richtung geneigt. An einer Stirnseite des Kolbens 14 ist der zugehörige Lenkhebel
17 über ein Gestänge 18 angelenkt. Zwischen den beiden Zuführungsleitungen 10 ist
zwischen der Druckmittelpumpe 12 und dem Kolbenschieber 11 eine beiden gemeinsame
Umgehungsleitung 19 angeordnet.
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Diese Umgehungsleitung ist einerseits gemeinsam mit den Zuführungsleitungen
10 für die Kupplung 4 und Bremse 5 an die Druckseite der Druckmittelpumpe 12 und
andererseits mittels zweier Leitungsäste 19a und 19 b kurz vor dem Kolbenschieber
11 an das Gehäuse 13 des Kolbenschiebers 11 angeschlossen. Durch Verschieben des
Kolbens 14 lassen sich die beiden zwischen dem Kolbenschieber 11 und der Kupplung
4 sowie der Bremse 5 vorgesehenen Zuführungsleitungen 10 jeweils durch einen der
beiden inneren Steuerkanäle 15 des Kolbens 14 mit einer der zwei zur Druckmittelpumpe
12 führenden Zuführungsleitungen 10 oder der Umgehungsleitung 19 verbinden, wodurch
das Druckmittel entweder der Kupplung 4 oder der Bremse 5 zugeführt wird. In die
Umgehungsleitung 19 ist ein periodisch wirkender Unterbrecher 20 eingeschaltet.
Dieser Unterbrecher ist als Drehschieber mit einem Durchgangskanal 21 ausgebildet
und wird von einem in der Zeichnung nicht dargestellten regelbaren Motor, vorzugsweise
einem Elektromotor mit Feldregelung, angetrieben. Der für die Feldregelung dienende
Regelwiderstand kann beispielsweise mittels eines Fußhebels bedienbar sein. Durch
diesen Regelwiderstand wird die Drehzahl des Elektromotors und damit die Frequenz
des durch den Unterbrecher 20 pulsierenden Druckmittels verändert. Durch diesen
Unterbrecher läßt sich die Kurvenbahn des Gleiskettenfahrzeuges mehr oder weniger
an den ideellen Wendekreis angleichen.
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In Abb.5 ist ein Unterbrecher dargestellt, der außerdem auch noch
eine Veränderung des Krümmungshalbmessers des Wendekreises bzw. der Kurvenbahn des
Gleiskettenfahrzeuges erlaubt. Dieser Unterbrecher besteht aus drei koaxial zueinander
angeordneten Scheiben 22, 23 und 24, die durch in der
Zeichnung
nicht dargestellte Druckfedern flüssigkeitsdicht aneinandergepreßt sind. Die einander
zugekehrten Stirnflächen der äußeren Scheiben 22 und 24 sind mit je zwei gleich
angeordneten, auf Kreisen verschiedenen Durchmessers .vorgesehenen und sich etwa
über den halben Umfang erstreckenden Nuten 25 auf verschiedenen Symmetriehälften
der Stirnflächen versehen. Eine dieser Scheiben 22 bzw. 24 ist im Gleiskettenfahrzeug
fest, die andere drehbar angeordnet. Zum Drehen dieser Scheibe kann ein Zahnrad
mit ihr fest verbunden sein, das mit einer Zahnstange im Eingriff steht, die durch
ein Gestänge mit einem Fußhebel in der Nähe des Führersitzes verbunden ist. Die
mittlere Scheibe 23 ist mit der Antriebswelle 27 fest verbunden. Diese Scheibe weist
zwei in der gleichen Längsmittelebene angeordnete Verbindungsbohrungen 28 und 29
auf, von denen eine auf dem mittleren Krümmungsradius der inneren Nut 26 und die
andere auf dem mittleren Krümmungsradius der äußeren Nut 25 liegt. Die Anordnung
dieses Unterbrechers in der Umgehungsleitung 19 entspricht der nach Abb. 1, jedoch
mit dem Unterschied, daß beide Nuten 25 und 26 der einen äußeren Scheibe 22 bzw.
24 mit dem Druckraum der Druckmittelpumpe 12 und beide Nuten 25 und 26 der anderen
äußeren Scheibe 24 bzw. 22 mit dem Kolbenschieber 11 verbunden sind. Wird nun die
drehbare Scheibe 22 bzw. 24 in eine Stellung gebracht, in der sich die Nuten 25
und 26 beider Scheiben in der Draufsicht decken, so vermag das Druckmittel praktisch
dauernd durch den Unterbrecher zu fließen; denn bei je einer halben Umdrehung der
mittleren Scheibe 23 sind durch jeweils eine ihrer Verbindungsbohrungen 28 bzw.
29 jeweils ein Paar der einander überdeckenden Nuten 25 bzw. 26 miteinander verbunden.
Dagegen findet kein Durchfluß des Druckmittels durch den Unterbrecher hindurch statt,
wenn die drehbare Scheibe 22 bzw. 24 in eine Stellung gebracht wird, in der die
äußeren bzw. die inneren Nuten 25 und 26 beider Scheiben 22 und 24 sich in der Draufsicht
nahezu zu einem Kreis ergänzen; denn in dieser Stellung der Scheiben 22 und 24 zueinander
stehen die Verbindungsbohrungen 28 bzw. 29 jeweils nur mit einer der zugehörigen
Nuten 25 bzw. 26 in Verbindung. Wird die drehbare Scheibe 22 bzw. 24 in eine Stellung
zwischen diesen Grenzstellungen gebracht, so entspricht das Verhältnis der Durchflußzeit
zur Unterbrechungszeit dem Verdrehwinkel der drehbaren Scheibe 22 bzw. 24 bzw. dem
Überschneidungswinkel der einander zugeordneten Nuten 25 und 26. Durch Drehen der
Scheibe 22 bzw. 24 kann somit dieses Verhältnis und damit die Krümmung der Kurvenbahn
des Gleiskettenfahrzeuges beliebig und stufenlos in weiten Grenzen verändert werden.
Um während der Unterbrechungszeit den vorher mit dem Druckmittel beaufschlagten
Arbeitskolben 8 der Kupplung 4 bzw. Bremse 5 zu entlüften, ist auf der Antriebswelle
27 des Unterbrechers ein weiterer gleich ausgebildeter Unterbrecher angeordnet,
dessen feste Scheibe gegenüber der des anderen Unterbrechers um 180° verdreht ist
und deren Nuten mit der Umgehungsleitung 19 zwischen dem Kolbenschieber 11 und Unterbrecher
verbunden sind. Die Nuten der drehbaren Scheibe sind über eine Rücklaufleitung an
den Ölsumpf der Druckmittelpumpe 12 angeschlossen. Die drehbaren Scheiben 22 und
24 beider Unterbrecher sind entweder durch einen Zahnradtrieb miteinander verbunden,
oder die drehbare Scheibe 22 bzw. 24 des einen Unterbrechers ist gleichzeitig als
Verdrehscheibe des anderen ausgebildet. Je nach dem Lenkhebelausschlag bzw. der
Kolbenstellung des Steuerschiebers 11 wird durch einen der Steuerkanäle 15 die züm
Arbeitskolben 8 der Kupplung 4 bzw. Bremse 5 führende Zuführungsleitung 10 entweder
mit der an den Druckraum der Druckmittelpumpe 20 angeschlossenen Zuführungsleitung
10 oder mit der Umgehungsleitung 19 verbunden und hierdurch der Arbeitskolben 8
entweder mit dem Druckmittel konstanten oder veränderlichen Druckes beaufschlagt.
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Die Steuerstellungen, in die der Kolben 14 des Kolbenschiebers 11
durch entsprechende Lenkhebelausschläge gebracht werden kann, sind in Abb. 1 und
2 dargestellt und mit den Ziffern I bis IV bezeichnet. So zeigt die Steuerstellung
I (Abb. 1) die Beaufschlagung des Arbeitskolbens 8 der Kupplung 4 mit dem Druckmittel
konstanten Druckes über die Zuführungsleitung 10 und den Steuerkanal 15 des Kolbenschiebers
11. Durch die Beaufschlagung des Arbeitskolbens 8 werden die Lamellen 6 zusammengepreßt,
und der Wellenteil 1 b wird mit dem Wellenteil 1c der Antriebswelle 1 und damit
der Antriebsturas 2 mit dem Antriebsmotor verbunden.
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Wird nur der in der Zeichnung dargestellte Lenkhebel 17 während der
Fahrt in diese Stellung gebracht, während der andere Lenkhebel 17 in der Entkupplungsstellung
steht, so vollführt das Gleiskettenfahrzeug einen Lenkeinschlag nach der dem nicht
bedienten Lenkhebel 17 zugeordneten Lenkrichtung. Hierbei ist die Krümmung der durchfahrenen
Kurve von der jeweiligen Laufgeschwindigkeit der antreibenden Gleiskette abhängig.
Um den Krümmungsradius der durchfahrenen Kurve im Bedarfsfall vergrößern zu können,
muß die Kupplung ein oder mehrere Male vorübergehend gelöst werden, wodurch eine
polygonartige Fahrbahn entsteht, die je nach der Geschicklichkeit des Fahrers mehr
oder weniger von der ideellen Kreisbahn abweicht (Abb. 3). In der Steuerstellung
II (Abb. 2) ist die Zuführungsleitung 10 zur Kupplung 4 über den Steuerkanal 15
des Kolbenschiebers 11 mit der Umgehungsleitung 19 verbunden. In dieser Stellung
wird dem Arbeitskolben 8 der Kupplung 4 pulsierendes Druckmittel zugeführt, das
ein abwechselndes Anziehen und Lösen der Kupplung 4 bewirkt. In dieser Stellung
des Kolbenschiebers 11 läßt sich der Krümmungsradius der vom Fahrzeug ausgeführten
Kurvenbahn durch axiales Verschieben des Unterbrechers 20 ändern, wobei diese mit
großer Annäherung durch einen Kreisbogen gebildet ist. In der Steuerstellung III
des Kolbens 14 ist die Bremse 5 mit der Umgehungsleitung 19 für das pulsierende
Druckmittel verbünden. Durch das abwechselnde rasch aufeinanderfolgende Anziehen
und Lösen der Bremse 5 wird gleichfalls ein praktisch kreisförmiger Kurvenlauf erzielt,
dessen Krümmungsradius wiederum durch das axiale Verschieben des Unterbrechers 20
beeinflußbar ist.
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Abb. 4 zeigt die Fahrbahn des Gleiskettenfahrzeuges in dieser Kolbenstellung
des Kolbenschiebers 11, die sich praktisch kaum von der eines mit Rädern ausgestatteten
Fahrzeuges unterscheidet. Wird schließlich der Kolben 14 des Kolbenschiebers 11
in die Steuerstellung IV gebracht, so erfolgt die Beaufschlagung des Arbeitskolbens
8 der Bremse 5 mit konstantem Druck des Druckmittels. Beim Belassen des Lenkhebels
17 in der Stellung IV während des Kurvenlaufes ist die Bremse 5 blockiert. Das Gleiskettenfahrzeug
beschreibt dabei den kleinsten möglichen Wendekreis, dessen Radius der Spurweite
entspricht.
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Selbstverständlich muß beim Übergang von der Kupplungs- zur Bremsbetätigung
und umgekehrt der vorher mit dem Druckmittel beaufschlagte Arbeitskolben
8
der Kupplung 4 bzw. Bremse 5 entlüftet werden. Hierzu sind die außen liegenden Steuerkanäle
16 im Kolben 14 des Kolbenschiebers 11 vorgesehen. So wird beispielsweise in der
Steuerstellung III gleichzeitig mit der Herstellung der Verbindung der Umgehungsleitung
19 für das pulsierende Druckmittel über den Steuerschieber 11 und die Zuführungsleitung
10 mit dem Arbeitskolben 8 der Bremse 5 gleichzeitig auch die Verbindung der Zuführungsleitung
10 zur Kupplung 4 über den Steuerkanal 16 mit einer Leitung 30 hergestellt, die
das im Druckraum 9 der Kupplung 4 befindliche Öl in den Ölsumpf der Druckmittelpumpe
12 ableitet bzw. zurückführt, wodurch die Kupplung 4 außer Betrieb gesetzt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt.
So kann an Stelle des hydraulischen Druckmittels auch ein elektrischer Strom, z.
B. Gleichstrom, verwendet werden. In diesem Fall tritt an die Stelle des Arbeitskolbens
8 in der Kupplung 4 bzw. Bremse 5 ein Hubmagnet und an die Stelle des Kolbenschiebers
11 ein Schalter mit vier Kontaktpaaren sowie an die Stelle des Unterbrechers 20
eine rotierende Momentankontakteinrichtung. Durch Schwenken des mit dem Schalter
verbundenen Lenkhebels 17 läßt sich durch entsprechende Lenkhebelausschläge jeweils
ein Kontaktpaar schließen und hierdurch ein ununterbrochen fließender oder ein pulsierender
Strom dem Hubmagnet der Kupplung 4 bzw. der Bremse 5 zuführen und auf diese Weise
die gleiche Wirkung wie bei der hydraulischen Antriebs- und Lenkvorrichtung erzielen.
Selbstverständlich kann an Stelle der beiden Lenkhebel 17 auch ein Lenkrad
vorgesehen werden, wobei der Kolbenschieber 11 in vorteilhafter Weise als Drehschieber
ausgebildet wird.