DE4218700A1 - Vierradgetriebenes arbeitsfahrzeug mit separat bedienbaren getriebekupplungen zum antrieb des rechten und linken hinterrades - Google Patents

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf ein vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug, das separat bedienbare Getriebekupp­ lungen zum Antrieb des rechten und linken Hinterrades hat.

Als Beispiel für ein vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug wird die Aufsitz-Reispflanzmaschine genannt, die in der japanischen Patentveröffentlichung Kokai Nr. 1-2 93 234 enthalten ist. Bei diesem Arbeitsfahrzeug wird die aus einem Getriebe kommende Leistung durch ein hinteres Differential geteilt, um das rechte und linke Hinterrad durch ein paar den entsprechenden Hinterrädern zugeordne­ ten Getriebekupplungen, üblicherweise Seitenkupplungen genannt, anzutreiben. Dieses Arbeitsfahrzeug weist wei­ terhin Seitenbremsen auf, die auf die entsprechenden Hin­ terräder wirken. Die aus dem Getriebe abgegebene Leistung zum Antrieb der Vorderräder wird ebenfalls durch ein Frontdifferential zum Antrieb des rechten und linken Vor­ derrades geteilt.

Das hintere Differential ist zwischen einem gesperrten und einem ungesperrten Zustand umschaltbar, um zwei dem Sperrzustand entsprechende Wendemöglichkeiten zu bewir­ ken. Das heißt, daß wenn eines der Seitenbremspedale bei gesperrtem Differential betätigt wird, so wird die Ge­ triebekupplung gelöst, die mit dem Hinterrad verbunden ist, das durch die entsprechende Seitenbremse gebremst wird, gelöst. Damit kann das Fahrzeug mit einem gestopp­ ten Hinterrad gewendet werden, auch wenn das hintere Differential gesperrt ist. Falls das hintere Differential ungesperrt ist, wird die Verbindung zwischen dem Seiten­ bremspedal und der Seitenkupplung unterbrochen. Bei die­ sem Zustand bleibt die mit dem durch die entsprechende Seitenbremse gebremsten Rückrad verbundene Getriebekupp­ lung im Eingriff, wodurch es möglich wird, das Fahrzeug zu wenden mit Leistungsabgabe an das linke und das rechte Hinterrad. So bleibt das hintere Differential im normalen Arbeitszustand, wenn das Fahrzeug geradeaus gefahren wird oder auf einer normalen Arbeitsstelle leicht gewendet wird. Falls das hintere Getriebe gesperrt ist, wenn das Fahrzeug eine Wendung mit kleinem Wenderadius macht, wird die Getriebekupplung gelöst, die mit dem einen der Hin­ terräder verbunden ist, das durch eine der Seitenbremsen gebremst wird und auf der Innenkurve liegt. Obwohl die Fahreigenschaften des Fahrzeuges dadurch verbessert werden, ist eine komplizierte Kontrollstruktur notwendig, um das hintere Differential zu sperren und die Kupplungen zu betätigen. Dies bewirkt eine Vergrößerung und hohe Kosten des Gerätes aufgrund dieser Kontrolleinrichtungen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug anzugeben, mit einer Wendevorrichtung einfacher Konstruktion, die jedoch trotzdem ein sehr gutes Wendeverhalten realisiert.

Diese Aufgabe wird entsprechend der vorliegenden Erfin­ dung gelöst durch ein vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug, bei dem die Leistung zum Antrieb des rechten und linken Vorderrades von einer Geschwindigkeitsänderungsvorrich­ tung über ein Frontdifferential an diese übertragen wird, während die Leistung zum Antrieb des rechten und linken Hinterrades an diese von der Geschwindigkeitsänderungs­ vorrichtung über Getriebekupplungen übertragen wird. Wenn die Vorderräder aus einer Geradeausfahrstellung über einen vorbestimmten Winkel gesteuert werden, wird die Ge­ triebekupplung gelöst, die mit dem auf der Innenseite der Kurve liegenden Hinterrad verbunden ist.

In obigem vierradgetriebenen Arbeitsfahrzeug sind die Ge­ triebekupplungen zum Antrieb der Hinterräder bei Gerade­ ausfahrt des Fahrzeugs in eine leistungsübertragende Stellung gesetzt. In diesem Zustand fährt das Fahrzeug mit Vierradantrieb geradeaus, wobei Leistung an das rech­ te und linke Vorderrad durch das Frontdifferential über­ tragen wird und an das rechte und linke Hinterrad durch die rechte und linke Getriebekupplung.

Wenn die Vorderräder aus der Geradeausfahrstellung über den vorher bestimmten Winkel gelenkt werden, wird die Ge­ triebekupplung gelöst, die mit den) auf der Innenseite der Kurve liegenden Hinterrades verbunden ist, während die Getriebekupplung, die mit dem äußeren Hinterrad verbunden ist, im Eingriff bleibt. Demzufolge wird das Hinterrad, das auf der Innenseite des Kreises liegt und den kleinsten Wendekreis beschreibt, in einen unabhängigen Drehzustand versetzt. Dieses Arbeitsfahrzeug kann die Fahrtrichtung ändern und kleine, scharfe Wendungen ohne ein hinteres Differential problemlos ausführen.

Die Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung kann einen Vor­ derrad-Geschwindigkeitsänderer umfassen, um wahlweise ei­ nen ersten Zustand zu bewirken, um die Vorderräder und die Hinterräder mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit an­ zutreiben und einen zweiten Zustand, um die Vorderräder schneller als die Hinterräder anzutreiben, sowie eine Steuereinrichtung für die Vorderradgeschwindigkeit um den Vorderradgeschwindigkeitsänderer aus dem ersten Zustand in den zweiten Zustand umzuschalten, wenn die Vorderräder über einen zweiten vorbestimmten Winkel hinaus gelenkt werden. Diese Konstruktion verbessert die Wendeeigen­ schaften des Fahrzeuges weiter.

Bei einem vierradgetriebenen Arbeitsfahrzeug konventio­ neller Bauweise kann das Fahrzeug mit einem kleineren Wenderadius wenden, als wenn Vorder- und Hinterräder mit gleicher Geschwindigkeit angetrieben werden, wenn die Vorderräder in dem zweiten Zustand etwa doppelt so schnell angetrieben werden wie die Hinterräder. Wegen des kleinen Wenderadiuses wird das auf der Innenseite des Wendekreises liegende Hinterrad dabei aber über den Boden schleifen. Das Arbeitsfahrzeug entsprechend der vorlie­ genden Erfindung beseitigt diesen Nachteil, in dem das auf der Innenseite des Wendekreises liegende Hinterrad sich frei drehen kann.

Das folgende kann als zusätzlicher Vorteil der vorliegen­ den Erfindung gesehen werden. Wenn das Fahrzeug eine Wen­ dung macht, wobei das auf der Innenseite des Wendekreises liegende Hinterrad im freien Drehzustand ist, in dem die entsprechende Kupplung außer Eingriff ist, so wird nur das außenliegende Hiterrad angetrieben. In diesem Fall kann die durch das einzelne Hinterrad bewirkte Antriebs­ geschwindigkeit als die Hälfte der Antriebsgeschwindig­ keit angesehen werden, die durch beide Hinterräder be­ wirkt wird. Dementsprechend erhält man das gleiche Ergeb­ nis, als wenn der Unterschied zwischen der Antriebsge­ schwindigkeit zwischen den Vorder- und Hinterrädern er­ höht wird. So wird ein erstklassiges Wendeverhalten auf­ grund von Vorderradbeschleunigung voll und ganz erreicht, ohne die Geschwindigkeit der Vorderräder um das doppelte oder mehr zu erhöhen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer be­ vorzugten Ausführungsform entsprechend den beigefügen Zeichnungen. Dabei zeigt

Fig. 1 Skizze eines vierradgetriebenen Arbeitsfahrzeu­ ges entsprechend der vorliegenden Erfindung mit einem Antriebstrang für die Vorder- und einem für die Hinterräder,

Fig. 2 Eine Rückansicht in Vertikalschnitt, die rechte und linke Kupplungen zeigt, die mit den Hinter­ rädern verbunden sind, als auch benachbarte Teile,

Fig. 3 Ist eine Seitenansicht in Vertikalschnitt, die einen Vorderrad-Geschwindigkeitsänderer zeigt und

Fig. 4 Ein Blockdiagramm mit einem hydraulischen Steuersystem, das mit der rechten und linken Seitenkupplung verbunden ist, Kupplungen des Vorderrad-Geschwindigkeitsänderers, einem Steuerrad und Bremspedal.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Ackerschlepper als ein Beispiel für vierradgetriebene Arbeitsfahrzeuge ent­ sprechend der vorliegenden Erfindung. Der dargestellte Schlepper hat einen Rahmen, der durch rechte und linke Vorderräder 1 und rechte und linke Hinterräder 2 getragen wird. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt wird, wird die Leistung eines Motors 3 in ein Getriebe 13 eingelei­ tet zur Drehzahländerung und wird dann über eine Aus­ gangswelle 4 zu einem Kegelradgetriebe 5 zum Antrieb der Hinterräder 2 übertragen. Das Kegelradgetriebe 5 wird durch ein Getriebegehäuse 6 getragen, von dem sich zwei Übertragungswellen 14 nach rechts und nach links er­ strecken. Zwischen dem Getriebegehäuse 6 und der linken Übertragungswelle 14 ist eine linke Seitenkupplung 15 mit Reibungsplatten 15a, einem Kolben 15b und einem Reibungs­ plattenträger 15c. Gleicherweise ist zwischen dem Getrie­ begehäuse 6 und der rechten Übertragungswelle 14 eine rechte Seitenkupplung 16 mit Reibungsplatten 16a einem Kolben 16b und einem Reibungsplattenträger 16c. Nr. 17 bezeichnet einen Teilungsring, der zwischen der linken und der rechten Seitenkupplung 15 und 16 montiert ist.

Jede der Seitenkupplungen 15 und 16 wird durch Drucköl betätigt, durch die die Kolben 15b oder 16b die Reibungs­ platten 15a oder 16a zusammenpressen. Dann wird Leistung an das rechte und linke Hinterrad 2 durch das Kegelradge­ triebe 5, das Getriebegehäuse 6, die Seitenkupplungen 15 und 16, erste Übertragungswellen 14, Übertragungsgetriebe 18 und zweite Übertragungswellen 19 übertragen. Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, ist eine Reibungsbrems­ platte 7 mittels Keilwellennuten auf jeder der ersten Übertragungswellen 14 angeordnet. Zwischen der Reibungs­ platte 7 und dem Gehäuse 8 befindet sich ein kreisförmi­ ges Bremselement 9, das um die erste Übertragungswelle 14 verdrehbar ist, und Nockenkugeln 10, die in ihrer Posi­ tion fest sind. Wie in Fig. 1 dargestellt, sind im rech­ ten Bereich des Fahrerraumes ein Paar Bremspedale 20 für rechts und links angeordnet. Die Bremspedalen 20 sind me­ chanisch durch Drähte 11 mit den entsprechenden Bremsele­ menten 9 verbunden.

Wenn in der in der Fig. 2 dargestellten Position eines der Bremspedale 20 betätigt wird, um das Bremselement 9 um einen vorbestimmten Winkel zu verdrehen, so gleitet das Bremselement 9 in Fig. 2 nach links durch Betätigung der Nockenkugeln 10. Dadurch drückt das Bremselement 9 die Reibungsplatte 7, wodurch die erste Übertragungswelle 14 gebremst wird.

Als nächstes wird die Konstruktion zum Antrieb der Vor­ derräder 1 geschrieben. Wie in den Fig. 1 und 3 dar­ gestellt ist, wird Leistung von der Ausgangswelle 4 abge­ nommen und durch das Getriebe 23 und 24, einen Vorderrad­ geschwindigkeitsänderer 25, eine Vorderradausgangswelle 26 und ein vorderes Differential 27 auf die Vorderräder 1 übertragen. Wie in Fig. 3 dargestellt, umfaßt der Vor­ derradgeschwindigkeitsänderer 25 einen Standardgang 28 und einen Beschleunigungsgang 29, die auf der Vorderrad­ ausgangswelle 26 relativ zu dieser routierbar montiert sind. Leistung wird von dem Getriebe 24 über den Stand­ ardgang 28 und einer Übertragungswelle 30 auf den Be­ schleunigungsgang 29 übertragen. Eine erste hydraulische Lamellenkupplung 31 ist zwischen der Ausgangswelle 26 und dem Standardgang 28 angeordnet, und eine zweite hydrauli­ sche Lamellenkupplung 32 zwischen der Ausgangswelle 26 und dem Beschleunigungsgang 29.

Entsprechend dieser Konstruktion wird die erste Kupplung 31 bei normalem Geradeauslauf des Schleppers betätigt, wodurch die Vorderräder 1 im wesentlichen mit der glei­ chen Geschwindigkeit angetrieben werden, wie die Hinter­ räder 2. Wenn die zweite Kupplung 32 betätigt wird, wer­ den die Vorderräder 1 beschleunigt, um schneller zu sein als die Hinterräder 2.

Die Konstruktion und Funktion dieses Vorderrädergeschwin­ digkeitsänderers sind detailliert in den US-Patenten Nr. 48 62 988 und 47 23 622 dargestellt.

Fig. 4 zeigt schematisch ein Kontrollsystem 100 zur Kontrolle des Vorderradgeschwindigkeitsänderers 25 und der linken und rechten Seitenkupplungen 15 und 16 als Reaktion einer Betätigung des Lenkrades 21 zur Lenkung der Vorderräder 1 und auf eine Betätigung der Bremspedale 20. In dieser Ausführungsform umfaßt das Kontrollsystem 100 im wesentlichen eine hydraulische Schaltung. Insbe­ sondere erstreckt sich eine Ölleitung 38 von einer Pumpe 12 nach links und nach rechts zu einem Paar Ausfluß­ öffnungen 34. Ölleitungen 33 (vergleiche Fig. 2) er­ strecken sich von den Ausflußöffnungen 34 jeweils zu der linken und rechten Seitenkupplung 15 und 16. Eine Öllei­ tung 35, die von der Ölleitung 38 abgezweigt ist, ist mit einer hydraulischen Einheit 22 verbunden, zur Steuerung des Vorderradgeschwindigkeitsänderers 25. Ein Paar von normalerweise geschlossenen Schaltventilen 36 und 37 ist jeweils an die linke und rechte Ölleitung 33 ange­ schlossen.

Das Lenkrad 21 ist zur Betätigung verbunden mit den ent­ sprechenden Schaltventilen 36 und 37 und der hydrauli­ schen Einheit 22 mittels einer verbindenen Einrichtung 39. Diese verbindende Einrichtung 39 kann eine hydrauli­ sche oder elektrische Einrichtung oder eine mechanische Verbindung sein, die allgemein bekannt ist.

Entsprechend der vorbeschriebenen Konstruktion ist die erste Kupplung 31 des Vorderradgeschwindigkeitsänderers 25, wie er in Fig. 3 dargestellt, im Eingriff, den Stän­ derzustand zu bewirken, wenn die Vorderräder 1 in einer Geradeauslaufposition oder innerhalb eines ersten vorbe­ stimmten Winkels, beispielsweise 10 bis 20°, nach links oder nach rechts von der Geradeauslaufposition sind. Dann wird Drucköl auf die Kolben 15b und 16b der linken und rechten Seitenkupplungen 15 und 16 gegeben (wobei die Schaltventile 36 und 37 in Fig. 4 geschlossen sind), um die Seitenkupplungen 15 und 16 in Eingriff zu bringen. In diesem Zustand werden das linke und das rechte Hinterrad 2 bei der gleichen Geschwindigkeit angetrieben und die Vorderräder 1 und die Hinterräder 2 werden im wesentli­ chen mit der gleichen Geschwindigkeit angetrieben.

Man stelle sich nun vor, daß das Lenkrad 21 nach links gedreht wird, um die Vorderräder 1 nach links aus der Ge­ radeauslaufposition über den ersten vorbestimmten Winkel hinauszulenken. Als Reaktion auf die Betätigung des Lenk­ rades 21 wird das linke Schaltventil 36 in Fig. 4 geöff­ net, um die linke Seitenkupplung 15 in Fig. 2 zu ent­ kuppeln, wodurch das linke Hinterrad 2 (auf der Innensei­ te der Kurve) in frei drehbaren Zustand versetzt wird. Da der Vorderradgeschwindigkeitsänderer 25 in seinem Normal­ zustand gehalten wird, wird der Schlepper nach links ge­ wendet, wobei das linke und das rechte Vorderrad 1 und das rechte Hinterrad (auf der Außenseite der Kurve) mit der im wesentlichen gleichen Geschwindigkeit angetrieben werden.

Man nehme an, daß das Lenkrad 21 weiter nach links ge­ dreht wird, um die Vorderräder 1 nach links von der Gera­ deauslaufposition jenseits eines zweiten vorgegebenen Winkels zu schwenken, beispielsweise 40°. Als Reaktion auf diese Betätigung schaltet die hydraulische Einheit 22 den Vorderradgeschwindigkeitsänderer 25 in den beschleu­ nigenden Zustand, wobei das linke Schaltventil 36 in Fig. 4 geöffnet ist, und die linke Seitenkupplung 15 in Fig. 2 entkuppelt. Als Ergebnis ist das rechte Hinterrad 2 (auf der Außenseite der Kurve) angetrieben, während das linke Hinterrad 2 (auf der Innenseite der Kurve) in einem frei drehbaren Zustand ist und das linke und rechte Vor­ derrad 1 schneller angetrieben werden als das rechte Hin­ terrad 2. So macht der Schlepper sanft eine kleine, scharfe Linkskurve ohne den Boden aufzuwühlen.

Auch wenn das rechte oder linke Bremspedal 20, die in den Fig. 1 und 4 dargestellt sind, betätigt werden, wird das rechte oder linke Schaltventil 37 geöffnet, um die rechte oder linke Seitenkupplung 16 oder 15 zu ent­ koppeln.

Die hier dargestellte Ausführungsform enthält den Vorder­ radgeschwindigkeitsänderer 25. Es ist im Rahmen dieser Erfindung aber auch möglich, einen Schlepper ohne diesen Vorderrädergeschwindigkeitsänderer 25 zu konstruieren.

Claims (4)

1. Vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug mit einem Motor
Vorderrädern und Hinterrädern;
Vorderradlenkmitteln, um die besagten Vorderräder zu lenken;
ein vorderes Differential , das mit den besagten Vorderrä­ dern verbunden ist;
eine Geschwindigkeitsänderungsvorrichtung, um die Ge­ schwindigkeit der von dem besagten Motor erhaltenen Leistung zu ändern und die Leistung zu dem besagten vor­ deren Differential und den besagten Hinterrädern zu über­ tragen;
eine erste Kupplung zur Steuerung der Leistungsübertra­ gung von der besagten Geschwindigkeitsänderungseinrich­ tung zu einem rechts gelegenen Hinterrad;
eine zweite Kupplung zur Steuerung der Leistungsübertra­ gung von der besagten Geschwindigkeitsänderungseinrich­ tung zu einem links gelegenen Hinterrad; und
Kupplungssteuermittel, um die besagten ersten und zweiten Kupplungen zu steuern, wobei die Kupplungssteuermittel mit den besagten Vorderradlenkmitteln verbunden sind, um eine der besagten ersten und zweiten Kupplungen zu ent­ kuppeln, die mit einem der besagten Hinterräder verbunden ist, das auf der Innenseite einer Kurve liegt, wenn die besagten Vorderräder über einen ersten vorgegebenen Winkel hinaus gelenkt werden.

2. Ein vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug gemäß Anspruch dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Geschwindigkeitsänderungsmittel einen Vorderradgeschwindigkeitsänderer aufweisen, um wahlweise einen ersten Zustand bewirken zu können, bei dem die be­ sagten Vorderräder und die besagten Hinterräder mit im wesentlichen der gleichen Geschwindigkeit angetrieben werden und einen zweiten Zustand, bei dem die besagten Vorderräder schneller als die besagten Hinterräder angetrieben werden, sowie Vorderrädergeschwindigkeits­ steuermitteln, um den besagten Vorderrädergeschwindig­ keitsänderer aus dem besagten ersten Zustand in den besagten zweiten Zustand umzuschalten, wenn die Vor­ derräder über einen zweiten vorbestimmten Winkel hin ausgelenkt werden.

3. Vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte erste vorbestimmte Winkel zwischen 10° und 20° liegt und der besagte zweite vorbestimmte Winkel etwa 40° beträgt.

4. Vierradgetriebenes Arbeitsfahrzeug gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der besagte Vorderradgeschwindigkeitsänderer in dem besagten zweiten Zustand so betreibbar ist, daß die Vorderräder etwa doppelt so schnell angetrieben sind wie die Hinterräder.