DE10030900A1

DE10030900A1 - Wheel drive for cross-country vehicle has hydraulic motor flanged directly to wheel head and two-stage planetary drive

Info

Publication number: DE10030900A1
Application number: DE2000130900
Authority: DE
Inventors: Robert Pauli; Franz Burmberger; Ulrich Solka
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2002-01-03

Abstract

The wheel drive has a hydraulic motor (1) which is flanged directly to the wheel head. The planetary drive (2) has two stages. The axle stub (14) fits round the articulation casing. The hydraulic supply has a rotary guide (9) in the upper turning bearing. This bearing is connected to the hydraulic motor by a fixed pipeline.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Radantrieb für ein Fahrzeug, insbesondere ein land- oder forstwirtschaft liches Fahrzeug mit Vierradlenkung, mit einem Hydromotor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a wheel drive for a vehicle, especially an agriculture or forestry vehicle with four-wheel steering, with a hydraulic motor, according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 42 06 101 C2 ist ein hydromechanisches An triebssystem bekannt, das aus einer hydrostatischen Axial kolbenmaschine und einem mechanischen Getriebe insbesondere einem Zahnradgetriebe besteht, wobei die Axialkolbenmaschi ne eine mit Arbeitszylindern versehene Zylindertrommel auf weist und eine Steuerfläche, in der Druckmittelkanäle mün den, wobei die Arbeitszylinder bei Rotation der Zylinder trommel periodisch mit den Druckmittelkanälen verbunden wird. Der hierbei verwendete hydrostatische Motor weist eine innere Zentralwelle auf, die eine erste Planetenstufe antreibt, bei welcher das Hohlrad feststeht und der Steg ein inneres Zentralrad einer zweiten Planetenstufe an treibt, bei welcher das Hohlrad feststeht und der Steg den Abtrieb bildet. Da dieser bekannte Radantrieb keine Fest stellbremse aufweist und die Radlagerung über der zweiten Plantenstufe angeordnet ist, kann dieser nicht in die Felge eingeschoben werden, sodass er sich nur für nicht gelenkte Räder eines Fahrzeugs eignet.DE 42 06 101 C2 describes a hydromechanical type known drive system, which consists of a hydrostatic axial piston machine and a mechanical transmission in particular a gear transmission, wherein the axial piston machine ne on a cylinder drum equipped with working cylinders has and a control surface in the pressure medium channels mün the, the working cylinders when the cylinders rotate Drum periodically connected to the pressure medium channels becomes. The hydrostatic motor used here has an inner central shaft, which is a first planetary stage drives, in which the ring gear is fixed and the web an inner central gear of a second planetary stage drives, in which the ring gear is fixed and the web Downforce forms. Because this well-known wheel drive is not fixed has parking brake and the wheel bearing over the second Planet step is arranged, this cannot enter the rim be inserted so that it is only for uncontrolled Wheels of a vehicle.

Ein weiterer Radantrieb insbesondere für Kettenfahrzeu ge ist aus der DE A 195 03 477 der Anmelderin bekannt. Hierbei verbindet eine Antriebswelle einen Hydraulikmotor, der als langsam laufender Radialkolbenmotor ausgebildet ist, mit einem Planetentrieb. Auf einer Seite eines Naben trägers ist der Hydraulikmotor und auf der anderen Seite der Planetentrieb sowie die Nabe angeordnet. Zwischen dem Nabenträger und der Nabe ist eine Gleitringdichtung einge schaltet. Dieser bekannte Antrieb eignet sich vorzüglich für Kettenfahrzeuge z. B. Raupenbagger, da das Planetenge triebe eine große Übersetzung aufweist, sodass ein niedri ges Drehzahlniveau am Kettenrad erreicht wird. Allerdings ist hierbei der Hydromotor als langsam laufender Radialkol benmotor ausgebildet, der auf einem relativ geringen Dreh zahlniveau arbeitet.Another wheel drive especially for tracked vehicles ge is known from DE A 195 03 477 by the applicant. Here, a drive shaft connects a hydraulic motor, which is designed as a slow-running radial piston motor is, with a planetary drive. On one side of a hub Carrier is the hydraulic motor and on the other side the planetary gear and the hub are arranged. Between the The hub carrier and the hub are fitted with a mechanical seal on. This known drive is ideal for tracked vehicles z. B. crawler excavators, since the planetary drives has a large gear ratio, so that a low total speed level on the chain wheel is reached. Indeed is the hydraulic motor as a slow-running radial piston benmotor trained on a relatively low rotation number level works.

Ein weiterer hydrostatisch-mechanischer Radantrieb für Raupenfahrzeuge mit einem hydrostatischen Kolbenmotor ist aus der DE A 196 37 573 der Anmelderin bekannt geworden. Der Radantrieb ist mit einem Steuerdeckel verbunden und über eine Sonnenradwelle, Planetenräder und ein Hohlrad eines Planetengetriebes mit einer Radnabe verbunden und in einem Radnabenträger angeordnet, auf dem die Radnabe über zwei Radlager gelagert ist. Der Radnabenträger ist mit ei nem Getriebeanschlußteil fest verbunden, das an einem Fahr zeugrahmen befestigt ist, wobei der Radnabenträger den als Radialkolbenmotor ausgebildeten Hubkolbenmotor und den Steuerdeckel glockenförmig umfaßt und wobei an seiner äuße ren Umfangswand ein Getriebeanschlußteil einstückig ange formt ist. Dieses Getriebeanschlußteil weist einen parallel zur Rotationsachse verlaufenden Flansch auf, der axial die Radnabe überdeckt und mit einem oder mehreren Stegen am Radnabenträger angeschlossen ist. Damit wird der Vorteil einer kurzen axialen Baulänge erreicht, wobei eine Schraub verbindung zwischen Radnabenträger und Getriebenanschluß teil entfällt. Der parallel zur Rotationsachse verlaufende Flansch überdeckt axial die Radnabe in einem ausreichenden radialen Abstand, damit ein am Radflansch befestigtes Ket tenrad frei laufen kann. Another hydrostatic-mechanical wheel drive for Tracked vehicles with a hydrostatic piston engine from DE A 196 37 573 of the applicant. The wheel drive is connected to a control cover and via a sun gear shaft, planet gears and a ring gear a planetary gear connected to a wheel hub and in arranged a wheel hub carrier on which the wheel hub over two wheel bearings is mounted. The wheel hub carrier is with egg Nem gear connection part firmly connected to a drive is attached to the frame, the wheel hub carrier as Radial piston engine trained reciprocating engine and Control cover covers bell-shaped and being on its outer Ren peripheral wall is a gear connection part in one piece is formed. This gear connection part has a parallel to the axis of rotation extending flange, the axially the Wheel hub covered and with one or more webs on Wheel hub carrier is connected. This is the advantage a short axial length, with a screw connection between wheel hub carrier and gearbox connection part omitted. The one running parallel to the axis of rotation The flange axially covers the wheel hub to a sufficient extent radial distance, so that a ket attached to the wheel flange can run freely.

Dieser bekannte hydrostatisch-mechanische Radantrieb eignet sich in hervorragender Weise für Raupenfahrzeuge, beispielsweise Baumaschinen und Fahrzeuge für Sonderaufga ben, wie Müllabfuhr, Schwertransport, Feuerwehr usw., wobei einzelne Kettenräder zum Antrieb der Raupe angetrieben wer den. Dieser Radantrieb ist jedoch nicht für die gelenkten Räder eines Fahrzeuges geeignet.This well-known hydrostatic-mechanical wheel drive is ideal for caterpillar vehicles, for example construction machinery and vehicles for special tasks ben, such as garbage disposal, heavy transport, fire service, etc., whereby individual sprockets to drive the caterpillar who who the. However, this wheel drive is not for the steered Suitable wheels of a vehicle.

Ein Radantrieb für die gelenkten Räder eines Fahrzeugs, insbesondere eines land- und forstwirtschaftlichen Fahr zeugs, sowie für Arbeitsmaschinen zum Antrieb der einzelnen gelenkten Antriebsräder wurde in der deutschen Patentanmel dung DE 199 22 651.2 der Anmelderin vorgeschlagen. Dieser Radantrieb, der eine kompakte Bauform aufweist, sowie eine Betriebs- und Feststellbremse und für den nur geringe Lenk kräfte erforderlich sind, enthält einen Antriebsmotor, der eine erste Planetenstufe antreibt, welche über eine zweite Planetenstufe mit dem Abtrieb verbunden ist und enthält ferner eine Bremse, welcher der zweiten Plantenstufe vorge schaltet ist. Der Motor kann ein hydrostatischer Motor oder ein elektrischer Motor sein, der das innere Zentralrad der ersten Planetenstufe antreibt, deren Hohlrad drehfest gela gert ist und deren Steg ein inneres Zentralrad der zweiten Planetenstufe antreibt, deren Hohlrad drehfest gelagert ist und deren Steg den Abtrieb bildet. Die Bremslamellen der Betriebs- und Feststellbremse sind dabei einerseits auf dem Planetenträger der ersten Planetenstufe und andererseits in einem drehfesten Teil, welches mit den beiden Hohlrädern in Verbindung steht, angeordnet. Die Radlagerung sowie die Anflanschfläche der Felge befindet sich in axialer Richtung neben den beiden Planetenstufen und der Betätigungseinrich tung der Bremse. Dadurch wird der Abstand der Anflanschflä che der Felge zur Lenkdrehachse reduziert und damit auch die Lenkkräfte. Ein Teil des Radantriebs ist in die Felge eingeschoben, sodass der Radantrieb einen geringen Bauraum in Richtung Fahrzeugmitte beansprucht.A wheel drive for the steered wheels of a vehicle, especially an agricultural and forestry driving stuff, as well as for machines to drive the individual steered drive wheels was in the German patent application dung DE 199 22 651.2 proposed by the applicant. This Wheel drive, which has a compact design, and a Service and parking brake and for the low steering forces are required includes a drive motor that drives a first planetary stage, which over a second Planetary stage is connected to the output and contains also a brake, which pre-the second planet stage is switched. The motor can be a hydrostatic motor or be an electric motor that drives the inner central wheel of the drives the first planetary stage, the ring gear rotatably gela gert and its web is an inner central wheel of the second Drives planetary stage, the ring gear is rotatably mounted and whose web forms the output. The brake discs of the Service and parking brakes are on the one hand on the Planet carrier of the first planetary stage and on the other hand in a non-rotatable part, which with the two ring gears in Connection is established. The wheel bearings as well as the Flange surface of the rim is in the axial direction in addition to the two planetary stages and the actuator brake. As a result, the distance between the flange faces surface of the rim to the steering axis of rotation and thus also reduced the steering forces. Part of the wheel drive is in the rim inserted so that the wheel drive has a small installation space stressed towards the center of the vehicle.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen ko stengünstigen und im Mittelbereich platzsparenden Radan trieb, insbesondere für ein land- und forstwirtschaftliches Fahrzeug mit Vierradlenkung, zu schaffen, der eine hohe Übersetzung ermöglicht, bei dem der Hydromotor ohne Demon tage des Radkopfes gewechselt werden kann und der hohe Lenkwinkel mit einem Bereich von mehr als 30° ermöglicht.The object of the present invention is a ko most affordable and space-saving radan in the middle drive, especially for an agricultural and forestry Vehicle with four-wheel steering, to create a high Gear ratio enables the hydraulic motor without demon days of the wheel head can be changed and the high Steering angle with a range of more than 30 ° allows.

Ausgehend von einem Radantrieb der eingangs näher ge nannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.Starting from a wheel drive the ge closer named kind the solution of this task with the in characterizing part of claim 1 specified Features.

Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass der Radan trieb, der einen Hydromotor, eine Hydraulikversorgung für den Hydromotor, einen Planetentrieb sowie ein oberes und ein unteres Schwenklager aufweist, dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hydromotor direkt am Radkopf angeflanscht ist, dass der Planetentrieb ein zweistufiger Planetentrieb ist, dass die Achsfaust das Lenkgehäuse umgreift, dass die Hydraulikversorgung eine Drehdurchführung im oberen Schwen klager aufweist, dass die Verbindung zwischen dem oberen Schwenklager und dem Hydromotor aus einer fest verlegten Rohrleitung besteht und dass das untere Schwenklager mit einem Drehwinkelsensor versehen ist.According to the invention it is therefore provided that the radan who drove a hydraulic motor, a hydraulic supply for the hydraulic motor, a planetary gear and an upper and has a lower pivot bearing, characterized is that the hydraulic motor is flanged directly to the wheel head is that the planetary gear is a two-stage planetary gear is that the axle fist encompasses the steering housing, that the Hydraulic supply a rotating union in the upper swing Klager shows that the connection between the upper Swivel bearing and the hydraulic motor from a fixed installation Pipeline exists and that the lower pivot bearing with is provided with a rotation angle sensor.

Durch das direkte Anflanschen des Motors an den Radkopf wird eine kostengünstige und im Mittelbereich platzsparende Bauweise ermöglicht, da kein Kegeltrieb in Achsmitte not wendig ist und auch keine Gelenkwellen eingesetzt werden müssen. Aufgrund der hohen Übersetzung durch die Verwendung eines zweistufigen Planetentriebes ist es möglich, einen schnell laufenden Hydromotor einzusetzen, der eine geringe re Verlustleistung aufweist. Wegen der seitlich offenen Bauweise der Achsfaust wird ferner der Vorteil erzielt, dass der Motor ohne Demontage des Radkopfes gewechselt wer den kann, indem man den Radkopf bei demontierten Spurstan gen ausschwenkt. Durch Ausschwenken des Radkopfes wird die Gesamtlänge der Achse verkürzt, so daß eine maximale vorge gebenen Verladespurweite erreicht wird, wie es insbesondere für Mähdrescher gefordert wird. Durch das Vorsehen einer das Gelenkgehäuse umgreifenden Achsfaust lassen sich unter Einsatz bestimmter Felgen Lenkwinkel bis zu einem Bereich von 33° ermöglichen, wie es mit den nach dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei denen das Gelenkgehäuse die Achsfaust umgreift, nicht möglich ist.By flanging the motor directly onto the wheel head becomes an inexpensive and space-saving in the middle area Design allows, since no bevel gear is necessary in the center of the axis is agile and no PTO shafts are used have to. Due to the high translation through use a two-stage planetary gear, it is possible to use one use fast running hydraulic motor, which is a low one re has power loss. Because of the side open Construction of the axis fist also has the advantage that the engine can be changed without removing the wheel head you can do this by removing the wheel head from the disassembled track swings out. By swiveling the wheel head out Total length of the axis shortened so that a maximum pre given loading track is reached, as it is in particular for combine harvesters. By providing one The axis fist encompassing the joint housing can be under Use certain rims steering angle up to an area of 33 °, as with the state of the art Technology known solutions in which the joint housing the Grips around the axis, is not possible.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zwei vorteilhafte Ausführungsbei spiele dargestellt sind. Es zeigenIn the following the invention with reference to the drawing explained in more detail in the two advantageous embodiment games are shown. Show it

Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Radantrieb für eine Vorderachse, und Fig. 1 shows a partial section through a wheel drive according to the invention for a front axle, and

Fig. 2 einen Teilschnitt eines erfindungsgemäßen Radantriebs für eine Hinterachse eines mit einer Vieradlen kung versehenen Fahrzeuges. Fig. 2 is a partial section of a wheel drive according to the invention for a rear axle of a four-wheel drive vehicle.

Da Radantriebe mit einem Hydromotor und einem Planeten trieb dem Fachmann gut bekannt sind, sind an der Zeichnung nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Bau teile mit Bezugszeichen versehen, wobei in beiden Figuren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.Because wheel drives with a hydraulic motor and a planet are well known to those skilled in the art, are on the drawing only the construction necessary for understanding the invention parts provided with reference numerals, in both figures same parts are provided with the same reference numerals.

In den Figuren ist mit 1 ein schnell laufender Hydromo tor angedeutet, mit 2 ein zweistufiger Planetentrieb, der eine Sonnenradwelle 3, Planetenträger 4 und 13, ein Hohlrad 5, ein Planetenrad 6, eine Zentrierstufe 11 und eine Nabe 12 aufweist. Mit 7 ist der Lagerbolzen des oberen Schwen klagers und mit 8 der Lagerbolzen des unteren Schwenklagers bezeichnet, wobei im oberen Schwenklager eine Drehdurchfüh rung 9 für die Hydraulikzufuhr zum Hydromotor vorgesehen ist und im unteren Schwenklager ein Drehwinkelsensor 10. Mit 14 ist eine Achsfaust bezeichnet und mit 12 eine Nabe.In the figures, a fast-running hydromotor is indicated by 1 , by 2 a two-stage planetary drive which has a sun gear shaft 3 , planet carriers 4 and 13 , a ring gear 5 , a planet gear 6 , a centering stage 11 and a hub 12 . 7 with the bearing pin of the upper Schwen klager and 8 of the bearing pin of the lower pivot bearing, wherein in the upper pivot bearing a rotary feed-through 9 is provided for the hydraulic supply to the hydraulic motor and in the lower pivot bearing a rotation angle sensor 10th 14 is an axle fist and 12 is a hub.

Der Hydromotor wird bei dem erfindungsgemäßen Radan trieb direkt an den Radkopf angeflanscht, sodass eine im Mittelbereich platzsparende Bauweise ermöglicht wird, die weder einen Kegeltrieb in Achsmitte noch Gelenkwellen er fordert. Aufgrund der hohen erzielbaren Übersetzung durch den als zweistufigen Planetentrieb 2 ausgebildeten Plane tentrieb ist es möglich, einen schnell laufenden Hydromotor 1 einzusetzen, der eine geringere Verlustleistung aufweist. Wegen der seitlich offenen Bauweise der Achsfaust 14 ist es auch möglich, den Hydromotor 1 ohne Demontage des Radkopfes zu wechseln, indem der Radkopf bei demontierten Spurstangen ausgeschwenkt wird. Dadurch wird die Gesamtlänge der Achse verringert, so daß die optimale Verladespurweite erreicht wird. Mit der Anordnung der umgreifenden Achsfaust 14 las sen sich bei speziellen Felgen Lenkwinkel im Bereich von 33° darstellen. Die Position für die Drehdurchführung 9 im oberen Schwenklager 7 ist derart gewählt, dass die Hydrau likversorgung über eine feste Verrohrung zum Hydromotor 1 hin ausgeführt werden kann.The hydraulic motor is flanged directly to the wheel head in the Radan drive according to the invention, so that a space-saving construction is made possible in the central region, which requires neither a bevel gear in the center of the axle nor cardan shafts. Due to the high achievable translation by the two-stage planetary gear 2 designed as a planet drive, it is possible to use a fast-running hydraulic motor 1 which has a lower power loss. Because of the laterally open design of the axle fist 14 , it is also possible to change the hydraulic motor 1 without dismantling the wheel head by swiveling the wheel head out when the tie rods are removed. This reduces the total length of the axle so that the optimal loading track is achieved. With the arrangement of the encompassing axis fist 14 , steering angles in the range of 33 ° can be represented with special rims. The position for the rotary union 9 in the upper pivot bearing 7 is selected such that the hydraulic supply can be carried out via fixed piping to the hydraulic motor 1 .

Der Drehwinkelsensor 10 im unteren Schwenklager mißt die Verdrehung zwischen Gelenkgehäuse und Achsfaust 14 im unteren Schwenklager. Dieser Drehwinkelsensor 10 liefert ein Ausgangssignal, welches für die Steuerung oder Regelung der Lenkung des mit dem erfindungsgemäßen Radantrieb verse henen Fahrzeugs verwendet wird.The angle of rotation sensor 10 in the lower pivot bearing measures the rotation between the joint housing and the axis fist 14 in the lower pivot bearing. This rotation angle sensor 10 provides an output signal which is used for the control or regulation of the steering of the vehicle provided with the wheel drive according to the invention.

Das freie Durchschwenken des Hydromotors ermöglicht al so einen größeren Lenkwinkel als bei den bekannten Lösun gen; eine Möglichkeit der Selbstreinigung der Achsfaust wird durch die offenen Seiten ermöglicht, da das Ansammeln von Schmutz innerhalb der Achsfaust vermieden wird; die einheitliche Bauweise der Achsfaust für Single-Reifen und Dual-Reifen führt zu einer modularen Bauweise des Radan triebes; die Verladespurweite kann ohne Demontage der Achse eingestellt werden, wobei nur die Spurstange demontiert werden muß; verschiedene Spurweiten können eingestellt wer den, da keine Gelenkwellen einzusetzen sind, wenn ein Achs mittentrieb vorhanden ist; der Hydromotor und/oder der Drehwinkelsensor kann ohne Demontage der Achse oder des Radkopfes gegebenenfalls ausgetauscht werden; schließlich wird noch eine Gewichtsoptimierung der beteiligten Struk turteile erzielt. The free swiveling of the hydraulic motor enables al so a larger steering angle than the known solution gene; a possibility of self-cleaning the axis fist is made possible by the open sides since the accumulation of dirt inside the axis fist is avoided; the uniform construction of the axle fist for single tires and Dual tires lead to a modular construction of the Radan drive; the loading track width can be removed without dismantling the axle can be adjusted, with only the tie rod disassembled must become; different track gauges can be set because there are no cardan shafts to be used if an axle central shoot is present; the hydraulic motor and / or the Angle of rotation sensor can be removed without dismantling the axis or Wheel head may be replaced; finally weight optimization of the structure involved scores achieved.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Hydromotor
hydraulic motor

22

Planetentrieb
planetary drive

33

Sonnenradwelle
sun

44

Planetenträger
planet carrier

55

Hohlrad
ring gear

66

Planetenrad
planet

77

Lagerbolzen für das obere Schwenklager
Bearing pin for the upper swivel bearing

88th

Lagerbolzen für das untere Schwenklager
Bearing pin for the lower pivot bearing

99

Drehdurchführung
Rotary union

1010

Drehwinkelsensor
Rotation angle sensor

1111

Zentrierstufe
Zentrierstufe

1212

Nabe
hub

1313

Planetenträger
planet carrier

1414

Achsfaust
axle stub

Claims

Wheel drive for a vehicle, in particular an agricultural or forestry vehicle with four-wheel steering with a hydraulic motor, with a hydraulic supply for the hydraulic motor, with a planetary drive and with an upper and a lower pivot bearing, characterized by the following combination:

a) the hydraulic motor ( 1 ) is flanged directly to the wheel head;
b) the planetary gear ( 2 ) is a two-stage planetary gear;
c) the axis fist ( 14 ) surrounds the joint housing;
d) the hydraulic supply has a rotating union ( 9 ) in the upper pivot bearing;
e) the connection between the upper pivot bearing and the hydraulic motor consists of a fixed pipeline; and
f) the lower pivot bearing is provided with a rotation angle sensor ( 10 ).