NO874332L - Driv- og styresystem. - Google Patents

Description

BAKGRUNN FOR OPPFINNELSEN

Det er kjent å drive og styre beltegående kjøretøyer ved kraftoverføring fra en kraftdrevet aksel til kjedehjuldrivakslene via respektive planethjulsett, en styreaksel som hindrer et av solhjulene, planethjulholderen, ringhjulelementene i hvert planethjulsett i å dreies, slik at kjøretøyet beveger seg rettlinjet, og å dreie et av elementene i planethjulsettene i motsatte retninger for å svinge kjøretøyet.

Driv- og styresystemer av denne type er omtalt i de følg-ende patentskrifter:

11395.004, 25. oktober 1921, Norelius.

2.196.368, 9. april 1940, Thomson.

3.450.218, 17. juni 1969, Looker.

3.530.741, 29. september 1970, Charest

4.471.669, 18. september 1984, Seaberg.

Det er også kjent å drive og styre og militære tanks og bulldosere under anvendelse av et motordifferensial og et styre-differensial som er koblet sammen for å øke og senke belteaks-lenes hastighet når styreakselen dreies av en hjelpemotor og snekkedrev. Dette system er vist og beskrevet i en artikkel med tittelen "Tanks and dozers turn on a dime with new all-gear steering", side 60-62, i juli-utgaven av "Popular Science".

SAMMENFATNING AV OPPFINNELSEN

Et driv- og styresystem for beltegående eller hjulgående kjøretøy erkarakterisert vedat det frembringes et hus som omfatter koaksiale drivaksler for fremdrift av kjøretøyets belter eller hjul, et kraftdrevet legeme som er roterbart opplagret huset i lagre på drivakselens aksiale inner-ender, et par planet tannhjulsett på begge sider av det kraftdrevne legeme og som operativt sammenkobler det kraftdrevne legeme med de respektive drivaksler, og hvert planettannhjulsett omfatter et solhjul i drivinngrep med enten det kraftdrevne legeme eller de respektive drivaksler, et planethjul-holderelement i drivinngrep med det andre av det kraftdrevne legeme og respektive drivaksel, og et ringhjul som roterbart er opplagret i huset i lagre mellom ringhjulet og huset og mellom ringhjulet og den respektive drivaksel. Huset understøtter roterbart en styreaksel som står i drivinngrep med ringhjulene for å hindre dem i å rotere slik at kjøretøyet får en rettlinjet fremdrift, og å rotere ringhjulene i motsatte retninger slik at hastigheten til en av drivakslene økes mens hastigheten til den andre drivaksel tilsvarende senkes, for følgelig å svinge kjøretøyet.

Driv- og styresystemet karakteriseres videre ved at kjøre-tøyets styreratt operativt er tilkoblet til den forannevnte styreaksel og ved at en fluidmotor utgjør en kraftmedvirkning til å drive styreakselen, og innkobles som respons på dreiningen av styrerattet, og følgelig svinge kjøretøyet, og koble den ut når dreiningen av styrerattet opphører slik at kjøretøyet følgelig fortsetter den rettlinjede fremdrift.

Driv- og styresystemet er videre kjennetegnet ved at styreakselen kan drives i ønsket retning for styring av kjøretøyet, med en toveis fluidmotor som kobles inn som respons når styrerattet dreies i ønsket retning, og som kobles ut som respons på tilbakeføringen av styrerattet til opprinnelig rettlinjet fremdrift.

KORT OMTALE AV TEGNINGENE

På de medfølgende tegninger omfatter:

Fig. 1, 2 og 3 sidesnitt av et beltegående kjøretøy (fig. 1) og et hjulgående kjøretøy (fig. 2 og 3) respektivt, og som viser det foreliggende driv- og styresystem. Fig. 4 viser et skjematisk diagram av et fluiddrevet system som medvirker til dreiningen av systemets styreaksel under dreiningen av kjøretøyets styreratt. Fig. 5 viser et tversnitt av en del av det foreliggende driv- og styresystem langs linjen 5-5 på figurene 1, 2 og 3, og viser en retningsstyreventil som opereres av kjøretøyets styreratt for å kontrollere driften av en toveis fluidmotor som operativt er tilkoblet til systemets styreaksel. Fig. 6 viser et delvis i snitt det samme som er vist på fig. 5, bortsett fra at koblingsmekanismen er anbrakt mellom retningsstyreventilen og toveis fluidmotoren, for selektiv å frembringe manuell styring med kraftmedvirkning, eller med kraftstyring alene. Fig. 7 viser et tverrsnitt av det foreliggende driv- og styresystem omfattende en fortsettelse av fig. 5 eller 6. Fig. 8 er et tverrsnitt tilsvarende det som er vist på fig. 7, og viser en annen utførelse av det foreliggende driv- og styresystem. Fig. 9 viser et driv- og styresystem som f. eks. vises på fig. 6 og 7, og viser i tillegg en andre styreaksel og en toveis fluidmotor for anvendelser ved høye vridningspåkjenninger, og som reduserer belastningen på styremekanismens tenner.

DETALJERT BESKRIVELSE AV FORETRUKNE UTFØRELSER

Driv- og styresystemet 1, ifølge fig. 1, beveger og styrer et beltedrevet kjøretøy 2 som har belter 3 som drives av kjede-hjulene 4 på drivakslene 5 fra systemet 1. Kjøretøyet 2 kan være en traktor slik det er vist, eller et kjøretøy med to belter såsom en tank, en bulldoser, en fronthjullaster, em motorslede, en gaffeltruck eller en boremaskin osv.

Driv- og styresystemet 1 ifølge fig 2 og 3 beveger og styrer et hjulgående kjøretøy såsom en slåmaskin eller en traktor 6 (fig. 2) eller en gaffeltruck 7 (fig. 3) som omfatter et hjulpar 8 i den ene ende, og som drives av drivakslene 5, samt ett eller to lenkehjul 9 i den andre ende. Istedenfor lenkehjul 9 kan det være anordnet et andre hjulpar 8 på adskilte aksler, og som drives f.eks. av kjeder- eller tannhjul av de respektive drivaksler 5 slik at det frembringes en fremdrifts- og styrevirkning tilsvarende den som fremgår av fig. 1.

Driv- og styresystemet 1 omfatter en styreaksel og et tann-hjuldrev 10 (se fig. 4 - 8) og som, når det hindres i å rotere, medfører at systemet 1 beveger kjøretøyets 2 drivaksler 5, kjede hjul, og belter 3 med samme hastighet (fig. 1), samt driver kjøretøyenes 6 og 7 drivaksler.5 og hjul 8 med samme hastighet (fig. 2 og 3), og dette fører til at kjøretøyene 2, 6 og 8 beveger seg langs en rettlinjet kjørebane. Når styreakselen 10 roteres i den ene eller den annen retning, slik det i detalj skal skal beskrives i forbindelse med fig. 7 og 8, øker eller avtar hastighetene til de respektive drivaksler 5 tilsvarende, og følgelig svinges kjøretøyet 2, 6, 7 i ønsket retning om en vertikal akse midtveis mellom beltene 3 og midt på beltenes 2 lengder, eller om en vertikal akse gjennom og midtveis mellom hjulsentrene 8. Kjøretøyets 2, 6, 7 svingradius avhenger av kjøretøyets frem-driftshastighet samt styreakselens 10 dreiningshastighet, og etterhvert som fremdriftshastigheten nærmer seg null, vil en fortsatt dreining av styreakselen 10 medføre at drivakslene 5 roterer i motsatte retninger slik at kjøretøyene 2, 6, og 7 dreies om de ovennevnte vertikale akser.

Hvert kjøretøy 2, 6, og 7 har et styreratt 11 som via en aksel 12 er tilkoblet til styreakselen 10. For å frembringe ekstra kraft til dreiningen av styreakselen 11, kan det anvendes et hydraulisk system som vist på fig. 4, og som omfatter et re-servoar 13, en motordrevet pumpe, en sikkerhetsventil 15, en retningsstyreventil 16, og en toveis motor 17 (servomotor). Motoren 17 står direkte i drivinngrep med styreakselen 10, men hvis det ønskes, kan motoren være lokalisert sideveis i forhold til akselen 10 under utnyttelse av en egnet drivanordning såsom belte-, kjede-, tannhjul- eller snekkehjuldrev. Ventilen er fortrinnsvis en fireveis ventil med tre innstillinger, såsom en glideventil, rotasjonsventil eller en tallerkenventil som har to driftsstillinger for selektivt å lede trykkfluid som leveres av pumpen 14, slik at motorens 17 rotor og styreaksel 10 roteres i ønskede retninger.

Ventilen som vises på fig. 5 er en fireveis glideventil med tre stillinger hvor hylsen 18 står i gjenget inngrep med styre-rattets aksel 12 og er aksialt glidbart fastkilt til akselen 12', som står i drivinngrep med rotoren, dvs motorens 17 styreaksel 10. En torsjonsfjær 19 i form av en langstrakt tynn stang er festet med sine ender til akslene 12 og 12'. Når styrerattet 11 og akselen 12 dreies i den ene eller den annen retning i forhold til akselen 12', vil de motstøtende gjenger på akselen 12 og hylsen 18 føre til en aksial forskyvning av hylsen 18 fra nøytral stilling, slik det fremgår av fig. 5, til en valgt driftsstilling slik at motoren 17 innkobles som derved driver styreakselen 10 i bestemte retninger slik at kjøretøyet 2, 6, 7 følgelig styres.

En knast 20 på akselen 12 rager radielt inn i et knastspor 21 i akselen 12' og med tilstrekkelig sirkulær utstrekning til at akselen 12 kan dreies i forhold til akselen 12' i motsatte retninger for å forskyve hylsen 18 aksialt til den ene eller den annen driftsstilling med full gjennomstrømning, samt begrense fjærens 19 vridningsgrad. Dreining av akselen 12 i forhold til akselen 12', medfører også en vridning av torsjonsfjæren 19 slik at når dreiningen av styrerattet 11 og akselen 12 stanses, ut-løses energien som er lagret i fjæren 19 ved en fortsatt svak dreining av akselen 12' og hylsen 18 slik, at gjengene i hylsen 18 og akselen 12 vil forskyve hylsen til nøytral stilling, slik at motoren 17 utkobles.

Fig. 6 viser en modifisert utførelse hvor den nedre ende av akselen 12' er roterbart montert i den øvre ende (styreakselen 10) av motorens rotor (styreakselen 10) hvortil det er festet et koblingslegeme 22. Et stasjonært koblingslegeme 23 er anbrakt i aksial avstand fra koblingslegemet 22, og et bevegelig koblingslegeme er aksialt glidbart og kan fastkiles til akselen 12' for ved hjelp av drivenheten 25, å beveges til inngrep med koblingslegemet 22 for en kraftpåvirket styring slik det er beskrevet i forbindelse med fig. 5. Når drivenheten 25 forskyver koblingslegemet 24 inn i inngrep med koblingslegemet 23, vil akselen 12' låses mot rotasjon, og følgelig vil dreiningen av styrerattet 11 og akselen 12 forskyve hylsen 18 fra nøytral stilling til front-bestemte driftsposisjoner, slik at motoren 17 innkobles i ønsket retning for kraftstyring uten manuell medvirkning. Når kjøretøyet 2, 6, eller 7 har utført den ønskede svingebevegelse, returneres styrerattet 10 og akselen 12 ved hjelp av fjæren 19 slik at hylsen 18 forskyves til nøytral stilling og motoren 17 kobles ut.

Under henvisning til fig. 7, omfatter driv- og styresystemet 1 et hus 26 hvor drivakslene 5 rager ut i motsatte retninger og er roterbart montert i lagrene 27. Mellom drivakslenes 5 aksielle inner-ender er det montert et kraftdrevet legeme 28 som kan være et kjededrevet tannhjul slik, det er vist, eller en beltedrevet eksenterskive, et konisk tannhjul drevet av et konisk lillehjul, eller snekkenjuldrev som drives av kjøretøyets transmisjon, idet legemet 28 er roterbart montert på drivakslene 5 i lagrene 29.

To planethjulsett 30 er montert på hver side av det kraftdrevne legeme 28, idet hvert omfatter et solhjul 31 som drives av det kraftdrevne legeme 28, et holder-33-element for planethjulene i drivinngrep med de tilhørende drivaksler 5, og et ringhjul som er opplagret i lagrene 3 5 for rotasjon i huset 26, og som sammen med lageret 36 utgjør en tilleggsstøtte for de tilhørende drivaksler 5 i aksial avstand fra lageret 27 og lageret 29. Planethjulene -32, vanligvis i et antall tre eller fire er opplagret roterbart i lagrene 37 på de korte akslene 3 8 som rager sideveis utad fra holderelementet 33. Planethjulenes 32 tenner danner inngrep med tennene på solhjulet og ringhjulene 31 og 34.

Ringhjulene 34 omfatter perifere koniske tannhjul 39 som danner inngrep med styreakselen og tannhjuldrevet 10, idet det sistnevnte omfatter motorens 17 rotor og er roterbart montert i lagrene 40 og 41.

Når styreakselen 10 hindres i å rotere når motoren utkobles, hindres begge ringhjulene 34 i å rotere slik at bevegelsen av det kraftdrevne legeme 28 vil resultere i at drivakslene 5 vil drives med samme hastighet, for rettlinjet fremdrift av kjøre-tøyene 2, 6 og 7.

Når styreakselen 10 dreies i den ene eller den annen retning ved innkobling av motoren 17, roteres ringhjulene 34 i motsatte retninger slik at hastigheten til en av drivakslene 5 øker, mens hastigheten til den andre drivaksel 5 tilsvarende avtar, og følgelig svinger kjøretøyene 2, 6, og 7 slik det er forklart tid-ligere .

Fremdrifts- og styresystemet 1 som vises på fig. 8, til-svarer det som er vist på fig. 7, bortsett fra at det kraftdrevne legeme 28 holder begge planethjul-holdeeelementene 32, 33, og at solhjulene 31 driver de respektive drivaksler 5. Når styreakselen 10 hindres i å rotere, låses ringhjulene 34 mot rotasjon slik at bevegelsen av det kraftdrevne legeme 28 også roterer begge pla-neth julholdeelementene 32-33, og følgelig at disse driver de respektive solhjul 31 og drivaksler 5 i samme hastighet, og kjøre-tøyenes 2, 6, og 7 får en rettlinjet fremdrift. Når styreakselen 10 roteres i den ene eller den annen retning, dreies ringhjulene

34 i motsatte retninger slik at hastigheten til en av drivakslene 5 øker, mens hastigheten til den andre drivaksel 5 senkes tilsvarende, noe som fører til at kjøretøyene 2, 6 og 7 svinger. Driv- og styresystemet 1 ifølge fig. 9 representerer en kombinasjon av systemet ifølge fig. 6 og 7, og omfatter toveis fluidmotorer (servomotorer) 17 som er anbrakt i avstand fra hver-andre langs omkretsen, og styreaksler 10, for anvendelse ved høye vridningskrefter, og det fører til redusert belastning mellom tennene i de koniske tannhjul på styreakselen 10 og ringhjulets 34 koniske tannhjul 39. På fig 9 omfatter det kraftdrevne legeme 28 et snekkehjul som drives av en snekke 42 via kjøretøyets motor eller transmisjon.

Ved den foreliggende oppfinnelse frembringes det følgelig et driv- og styresystem som er kompakt, effektivt og lett, for beltegående eller hjulgående kjøretøy.

Claims (10)

1. Driv- og styresystem for et kjøretøy med minst to f rein-driftsorganer, karakterisert ved et hus mellom fremdriftsorganene, koaksiale drivaksler som er opplagret roterbart i huset for drift av de respektive fremdriftsorganer, et kraftdrevet legeme koaksialt mellom drivakslene og roterbart understøttet av disse, et par planethjulsett i huset koaksialt med og på hver side av det kraftdrevne legeme, og hvert planethjulsett omfatter et ringhjul som er roterbart opplagret i huset, et solhjul, og et planethjul-holderelement som omfatter et planethjul som danner inngrep med ringhjulene og solhjulene, idet planethjulsettene har de første av solhjul- og planethjul-holderelementene i drivinngrep med det nevnte kraftdrevne legeme, og har de andre av solhjul- og planethjulholderelementene i drivinngrep med de respektive drivaksler, en styreaksel som roterbart er opplagret i huset og tilkoblet til ringhjulelementene for å hindre disse i å rotere, slik at kjøretøyet får en rettlinjet fremdrift, og for å rotere ringhjulelementene i motsatte retninger slik at hastighetene til drivakslene og følgelig fremdriftsorganene øker og avtar slik at kjøretøyet svinger, og hver drivaksel er opplagret roterbart i aksialt adskilte lagre mellom hver aksel og huset, mellom akselen og ringhjulelementene, og mellom ringhjulelementet og huset.

2. System i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de nevnte første av solhjul- og plantehjulelementer er de nevnte solhjulelementer.

3. System i samsvar med krav 1, karakterisert ved at de nevnte første av solhjul- og planethjulbærerele-mentene er de nevnte planethjulholderelementer.

4. Driv- og styresystem for et kjøretøy som omfatter minst to fremdriftsorganer, karakterisert ved et hus mellom fremdriftsorganene, koaksiale drivaksler som roterbart er opplagret i huset for å drive de respektive fremdriftsorganer, et kraftdrevet legeme som er anbrakt mellom drivakslene og som roterbart understøttes av disse, et par planethjulsett i huset og som er koaksiale med og anbrakt på hver side av det kraftdrevne legeme, og hvert planethjulsett omfatter et ringhjul som roterbart er opplagret i huset, et solhjul, et planethulderelement som omfatter et planethjul som står i inngrep med ringhjul- og sol-li julelementene , idet planethjulelementene i drivinngrep med det nevnte kraftdrevne legeme, og har de andre av solhjul og planethjul-holderlementene i drivinngrep med de respektive drivaksler, og en styreaksel er roterbart opplagret i huset og tilkoblet til ringhjulelementene for å hindre ringhjulelementene i å rotere slik at kjøretøyet får en rettlinjet fremdrift, samt å rotere ringhjulelementene i motsatte retninger for derved øke og senke drivakslenes og fremdriftsorganenes hastigheter tilsvarende slik at kjøretøyet svinges og det kraftdrevne legemer er roterbart opplagret i lagre mellom det kraftdrevne legeme og de respektive drivaksler.

5. System i samsvar med krav 4, karakterisert ved at hver drivaksel er roterbart opplagret i aksialt adskilte lagre mellom akselen og huset, mellom akselen og ringhjulelementet, og mellom ringhjulelementet og huset.

6. System i samsvar med krav 1 hvor kjøretøyet har et styreratt og en styrerattaksel, karakterisert ved at en toveis fluidmotor er tilkoblet til styreakselen, idet en forlengelse av styrerattakselen står i drivinngrep med styreakselen og har en begrenset roterbar dødgangs-fjærforbindelse med styrerattakselen, og hvor en retningsstyreventil som står i fluidforbindelse med motoren og med en pumpe som drives av kjøre-tøyets motor, er tilkoblet til styrerattakselen og nevnte forlengelse for å bevirke innkobling av motoren for rotering av styreakselen i ønsket retning i forhold til forlengelsen, slik at det muliggjøres ved den begrensete roterbare dødgangs-fjærfor-bindelse, og som respons på den fortsatte felles dreining av styrerattakselen og forlengelsen idet nevnte dødgangs-fjærforbin-delse" er operativ ved stansingen av den fortsatte dreining av styrerattet og styrerattakselen slik at ventilen utkobler motoren.

7. System i samsvar med krav 6, karakterisert ved at en koblingsmekanisme omfatter et første koblingslegeme festet til styreakselen, et andre stasjonært koblingslegeme, et forskyvbart koblingslegeme som er glidbart festet på nevnte forlengelse,, og en drivinnretning som står i inngrep med det for-skyvbare koblingslegeme for selektivt å kunne forskyve det sistnevnte til inngrep, enten med det første koblingslegeme for å frembringe forlengelsens nevnte drivinngrep med styreakselen, eller med det nevnte andre stasjonære koblingslegeme for å hindre forlengelsen i å rotere slik at dreiningen av styreratter og styrerattakselen i den ene eller den annen retning begrenses til det som muliggjøres av det begrensete roterbare dødgangs-fjærfor-bindelse for å bevirke at ventilen innkobler motoren, idet død-gangs-f jærf orbindelsen er operativ for å medvirke til å returnere styrerattet og styrerattakselen til en stilling som får ventilen til å utkoble motoren.

8. Driv- og styresystem i samsvar med krav 6, karakterisert ved at fremdriftsorganene, for et hjulgående kjøretøy, omfatter minst to koaksiale hjul i den ene ende av kjøretøyet og minst ett lenkehjul i den andre ende av kjøre-tøyet.

9. Driv- og styresystem i samsvar med krav 6, karakterisert ved at fremdriftsorganene, for et beltegående kjøretøy, omfatter minst to beltedrivende kjedehjul.

10. System i samsvar med krav 6 eller 7, karakterisert ved at en annen andre styreaksel er opplagret roterbart i huset, og operativt tilkoblet til ringhjulelementene i perifer avstand i forhold til den første nevnte styreaksel, idet en andre toveis fluidmotor er operativt tilkoblet til den andre styreaksel og står i fluidforbindelse med retningsstyreventilen slik at begge motorer innkobles til å rotere begge styreakslene som respons på dreiningen av styrerattet og styrerattakselen .