DE10037927C2 - Hydromotor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydromotor für den Antrieb eines Schaltgetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Ein Hydromotor dieser Art geht beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 17 853 A1 hervor. Da der Fülldruck des Hydrauliköls in dem Blockzylinder und die Federkraft der Blockzylinderfeder bewirken, dass der Blockzylinder einen Anpressdruck auf die Ventilplatte ausübt, entsteht im Stillstand des Hydromotors ein erhebliches Reibmoment zwischen der Ventilplatte und dem Blockzylinder. Dieses Reibmoment ist zu überwinden, wenn die Abtriebswelle des stillstehenden Hydromotors von außen gedreht werden soll. Für die in der DE 44 17 853 A1 beschriebenen Zusammenhänge ist das beim Stillstand des Hydromotors vorhandene Reibmoment ohne Bedeutung; denn in dieser Druckschrift geht es darum, das um die Drehachse des Rotors wirkende Drehmoment zu bestimmen. Bei dem Hydromotor gemäß der Erfindung stehen andere Gesichtspunkte im Vordergrund.

Wenn Hydromotoren bzw. Hydraulikmotoren zusammen mit einer Pumpe, in der Regel einer Verstellpumpe, einen sogenannten hydrostatischen Antrieb bilden, dann stehen die Verstellpumpe und der Hydromotor dabei über entsprechende Leitungen miteinander in Verbindung und bilden so ein hydraulisches Kraftübertragungssystem aus. Dieses Prinzip beruht darauf, dass der Hydromotor den von der Verstellpumpe erzeugten Ölvolumenstrom aufnimmt und in eine entsprechende Drehbewegung umwandelt. Das hierbei vom Hydromotor ausgestoßene Öl wird dann auf einem niedrigeren Druckniveau zur Verstellpumpe zurückgeführt. In der Regel ist die Verstellpumpe mit einer Servoverstellung ausgerüstet, so dass sich die Fördermenge des Ölvolumenstroms stufenlos verstellen lässt.

Neben unterschiedlichen Verwendungsmöglichkeiten kann der Hydromotor zum Antrieb eines Getriebes eingesetzt werden, das einstufig oder mehrstufig schaltbar ausgeführt sein kann. In der Regel wird durch das Getriebe die Drehzahl des Hydromotors reduziert.

Für den Fall des Einsatzes eines Schaltgetriebes ist es zwangsläufig erforderlich, dass der Hydromotor während des Schaltvorgangs möglichst leicht geringfügig zu drehen ist. Ist dies der Fall, so können innerhalb des Schaltgetriebes die beim Schalten auf die Zahnflanken und die Schaltgabeln wirkenden Kräfte auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, was neben der Schaltungserleichterung den Verschleiß des Getriebes minimiert.

Insbesondere bei einem Antrieb eines Schaltgetriebes ist dessen Schaltung nur möglich, wenn sich der Hydromotor im Stillstand befindet, d. h. also in der Neutralstellung der Verstellpumpe. Der Hydromotor muss also im Stillstand möglichst leicht gedreht werden, wobei sich das oben erwähnte Reibmoment als ein Hindernis erweist und überwunden werden muss. Das hierzu erforderliche Drehmoment wird allgemein als Losbrech-Moment im Stillstand bezeichnet. Selbstverständlich erweist sich ein hohes Losbrech-Moment zum Schalten eines Schaltgetriebes als äußerst nachteilig.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Motor-Losbrech-Moment zum Schalten eines Schaltgetriebes so gering wie möglich zu halten, so dass eine geringe Drehbewegung für den erforderlichen Schaltvorgang ausreicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Hydromotor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 vor.

Die erfindungsgemäße Einrichtung innerhalb des Hydromotors ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Anpresskraft zwischen dem Blockzylinder und der Ventilplatte des Hydromotors, so daß in diesem Zusammenhang auch das zu überwindende Reibmoment zwischen diesen Bauteilen erheblich herabgesetzt ist.

Über eine zusätzliche Ventileinrichtung wird im Stillstand des Hydromotors Hy­ drauliköl in den Innenraum des Blockzylinders eingeleitet. In einer Ausführungs­ form der Erfindung wird das zu diesem Zweck zugeführte Hydrauliköl dem be­ reits vorhandenen Füllkreis des Hydraulikölsystems des Hydromotors entnommen und dessen Volumenstrom über die Ventileinrichtung entsprechend gesteuert.

Auf diese Art und Weise wird in einer definierten Fläche zwischen dem Blockzy­ linder und der Ventilplatte ein hydraulisches Druckfeld aufgebaut, das der vorher erwähnten Anpresskraft entgegenwirkt. Der sich hierdurch in dem Innenraum des Blockzylinders aufbauende Druck vermag den Blockzylinder gegen die Kraft der zentralen Blockzylinderfeder einerseits und gegen die Kraft des Fülldruckes ande­ rerseits abzuheben, so daß die mechanische Verbindung zwischen der Ventilplatte und dem Blockzylinder aufgehoben ist.

Es wird deutlich, daß gemäß der Erfindung das Losbrech-Moment der so herge­ stellten Zwischenschicht aus Hydrauliköl wesentlich geringer als bei einer direk­ ten mechanischen Auflage des Blockzylinders auf der Ventilplatte ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fläche, die mit dem hydraulischen Druckfeld beaufschlagt werden soll, dadurch definiert, daß diese in der der Ventilplatte zugewandten Stirnseite des Blockzylinders unter Ausbildung eines Zwischenspaltes vertieft ist. In diesen Zwischenspalt läßt sich ein größeres Ölvolumen zuführen und dadurch ein erheblich größeres hydraulisches Druckfeld aufbauen, das der Anpresskraft entgegenwirken kann.

Die Zuleitung des Hydrauliköls wird im Stillstand des Hydromotors über die Ventileinrichtung aufrechterhalten. Nach dem Schaltvorgang öffnet diese wieder, so daß sich dieses Druckfeld abbaut und das zugeführte Hydrauliköl über die Ventilsteuerung drucklos abgeführt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventileinrichtung elektro­ nisch von einem Drucksensor angesteuert, der im Bereich der Abtriebswelle an­ geordnet ist und bei nicht vorhandener Drehung der Welle zum Schalten des Ge­ triebes ein entsprechendes Schaltsignal an die Ventileinrichtung weiterleitet.

Gemäß der Erfindung läßt sich so die Reibkraft bzw. das Reibmoment zum Los­ brechen der Motorwelle erheblich verringern, um ca. das Fünffache im Vergleich zur Betätigung bei einem nicht vorhandenen hydraulischen Druckfeld. Auf diese Weise kann das nachgeschaltete, vorzugsweise nicht-synchronisierte Getriebe problemlos geschaltet werden, wodurch sich auch der mechanische Aufwand und die damit in direktem Zusammenhang stehenden Verschleißerscheinungen in dem Schaltgetriebe erheblich herabsetzen lassen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem im Zusammenhang mit der Zeichnung dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel. Es zeigt die einzige Figur eine schematische Querschnittsansicht des Hydromotors gemäß der vorlie­ genden Erfindung in dessen Stillstand.

Ein Hydromotor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Abtriebswelle 3 über ent­ sprechende Lager 4 drehbar gelagert ist.

Der Abtriebsseite des Hydromotors 1 gegenüberliegend weist dieser ein Endge­ häuse 15 auf. In diesem Endgehäuse 15 sind für den Zulauf und Ablauf des zum Antrieb erforderlichen Hydrauliköls in der Regel Spüldruckbegrenzungs- und Wechselventile integriert.

Die Abtriebswelle 3 umgebend ist ein Blockzylinder 6 angeordnet. In diesem Blockzylinder 6 sind mehrere Hochdruckkolben 7 verschiebbar gelagert. An ihren gegenüberliegenden Enden sind diese Hochdruckkolben 7 an einer Motorschräg­ scheibe 8 des Hydromotors 1 gelagert. Das Wirkungsprinzip eines so aufgebauten Hydromotors 1 ist hinlänglich bekannt und soll hier nicht weiter ausgeführt wer­ den.

Zwischen dem Blockzylinder 6 und der Abtriebswelle 3 im Innenraum des Block­ zylinders 6 ist eine Blockzylinderfeder 9 angeordnet.

Die Blockzylinderfeder 9 übt eine Kraft in Richtung zur Ventilplatte 5 aus. Dar­ über hinaus entsteht eine weitere Anpresskraft durch den Fülldruck in dem den Hochdruckkolben 7 führenden Innenraum 10 innerhalb des Blockzylinders 6, der sich durch die Druckdifferenz der Verdrängungsfläche der Hochdruckkolben 7 gegenüber der Blockzylinderniere 11 einstellt.

Beide Kräfte zusammen ergeben im Stillstand des Hydromotors 1 bei einer sich nicht drehenden Abtriebswelle 3 einen Anpressdruck, der den Blockzylinder 6 gegen die Ventilplatte 5 andrückt, so daß die entsprechenden Stirnflächen dieser Motorkomponenten unter Ausbildung eines erhöhten Reibmomentes aufeinander zum Liegen kommen.

Gemäß der Erfindung wird über eine Ventileinrichtung 12 und eine entsprechende Zufuhrleitung 12' durch das Endgehäuse 15 Hydrauliköl in den Innenraum des Blockzylinders 6 eingeleitet, so daß sich auf einer definierten Fläche 13 ein hy­ draulisches Druckfeld aufbauen kann, was den Blockzylinder 6 von der Ventil­ platte 5 wegdrückt. Das Hydrauliköl für dieses hydraulische Druckfeld entnimmt die Ventileinrichtung 12 dem Füllkreis 14 des Hydromotors 1.

Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, ist gemäß der Erfindung die Fläche 13 in der Stirnseite des Blockzylinders 6 vertieft, so daß dem hydraulischen Druckfeld ein größerer Raum und damit eine größere Kraftaufbringung zur Verfügung gestellt werden kann.

Claims (4)

1. Hydromotor für den Antrieb eines nicht-synchronisierten Getriebes, bestehend aus einem eine Abtriebswelle (3) umgebenden Blockzylinder (6), in welchem Hochdruckkolben (7) geführt sind, aus einer zwischen dem Blockzylinder (6) und der Abtriebswelle (3) angeordneten Blockzylinderfeder (9) und aus einer dem Blockzylinder (6) stirnseitig gegenüberliegenden Ventilplatte (5), wobei aufgrund des Fülldrucks des Hydrauliköls in dem Blockzylinder (6) und der Federkraft der Blockzylinderfeder (9) der Blockzylinder (6) auf die Ventilplatte (5) einen Anpressdruck ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß im Stillstand des Hydromotors (1) über eine Ventileinrichtung (12) ein entgegen der Anpreßkraft ausgerichtetes hydraulisches Druckfeld an einer Fläche (13) zwischen dem Blockzylinder (6) und der Ventilplatte (5) aufgebaut ist.

2. Hydromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem hydraulischen Druckfeld beaufschlagte Fläche (13) in der Stirnseite des Blockzylinders (6) vertieft ist.

3. Hydromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Aufbau des hydraulischen Druckfelds Hydrauliköl aus dem Füllkreis (14) des Hydromotors (1) entnehmbar ist.

4. Hydromotor nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (12) über einen Drehzahlsensor so ansteuerbar ist, daß bei einer Drehzahl = 0 Hydrauliköl aus dem Füllkreis zu der Fläche (13) gefördert wird.