DE10060679B4

DE10060679B4 - Hydrostatischer Fahrantrieb

Info

Publication number: DE10060679B4
Application number: DE10060679A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dipl.-Ing. Bracke; Horst Tobias
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Hydraulics GmbH and Co KG
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2020-12-07
Also published as: DE10060679A1; US6604596B2; US20020070065A1

Abstract

Hydrostatischer Fahrantrieb mit einem ersten hydrostatischen Motor (1) und einem dazu koaxialen, zweiten hydrostatischen Motor (2), die als hydrostatische Axialkolbenmotoren in Schrägscheibenbauweise ausgebildet und spiegelbildlich zueinander („back-to-back-Anordnung") angeordnet sind, und mit mindestens einer damit in Wirkverbindung stehenden Antriebseinheit (9; 10), wobei mindestens einer der Motoren (1; 2) im Hubvolumen verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden miteinander zu einer Baueinheit verbundenen Motoren (1, 2) zwischen zwei als Antriebsachsen (9, 10) ausgebildeten Antriebseinheiten angeordnet sind und jeder Motor (1; 2) mit einer der Antriebsachsen (9; 10) in Wirkverbindung steht, wobei beidseitig jeweils ein Abtrieb (5; 6) zu einer Antriebseinheit vorgesehen ist und wobei zwischen die Motoren (1, 2) und zwischen mindestens einen Motor (1; 2) und die mit ihm in Wirkverbindung stehende Antriebsachse (9; 10) eine im Betrieb lösbare Kupplung (K1; K2; K3) geschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Fahrantrieb mit einem ersten hydrostatischen Motor und einem dazu koaxialen, zweiten hydrostatischen Motor, die als hydrostatische Axialkolbenmotoren in Schrägscheibenbauweise ausgebildet und spiegelbildlich zueinander („back-to-back-Anordnung") angeordnet sind, und mit mindestens einer damit in Wirkverbindung stehenden Antriebseinheit, wobei mindestens einer der Motoren im Hubvolumen verstellbar ist.
Ein gattungsgemäßer Fahrantrieb ist aus der DE 1 065 734 A bekannt. Bei diesem Fahrantrieb befinden sich die hydrostatischen Motoren zusammen mit einer hydrostatischen Pumpe in einem gemeinsamen Gehäuse und bilden somit ein hydrostatisches Kompaktgetriebe. Eine Eingangswelle an einem der beiden axialen Enden des Getriebes ist zur Verbindung mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen. Eine am axial entgegengesetzten Ende des Getriebes angeordnete Ausgangswelle ist zur Verbindung mit einer Antriebseinheit vorgesehen.
Mit dem gattungsgemäßen Fahrantrieb ist eine stufenlose Übersetzungsänderung (Wandlung) auf der Motorseite ohne Zugkraftunterbrechung möglich. Im niedrigen Geschwindigkeitsbereich eines mit dem gattungsgemäßen hydrostatischen Fahrantrieb ausgestatteten Fahrzeugs weisen beide Motoren zunächst eine Einstellung mit maximalen Hubvolumen (Schluckvolumen) auf. Geschwindigkeitsveränderungen erfolgen zu Beginn primärseitig, d. h. zur Geschwindigkeitserhöhung wird das Fördervolumen der die Motoren speisenden Verstellpumpe erhöht. Der Fahrantrieb erzielt in dieser Einstellung sein größtmögliches Antriebsmoment. Bei gleichbleibender Menge an zufließendem Druckmittel wird zur weiteren Geschwindigkeitserhöhung sodann das Hubvolumen des verstellbaren Motors reduziert. Das freiwerdende Druckmittel steht dann dem anderen Motor zur Verfügung, so dass die Abtriebsdrehzahl und damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs in der gewünschten Weise erhöht wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen kompakten und verbesserten hydrostatischen Fahrantrieb der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der einen einfachen Aufbau besitzt, für einen großen Geschwindigkeitsbereich geeignet ist und vielfältige Einsatzmöglichkeiten aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die beiden miteinander zu einer Baueinheit verbundenen Motoren zwischen zwei als Antriebsachsen ausgebildeten Antriebseinheiten angeordnet sind und jeder Motor mit einer der Antriebsachsen in Wirkverbindung steht, wobei beidseitig jeweils ein Abtrieb zu einer der Antriebsachsen vorgesehen ist und wobei zwischen die Motoren und zwischen mindestens einen Motor und die mit ihm in Wirkverbindung stehende Antriebsachse eine im Betrieb lösbare Kupplung geschaltet ist.
Somit sind erfindungsgemäß beiderseits der von den beiden Motoren gebildeten Baueinheit Antriebsachsen vorgesehen, die durch die Motoren angetrieben werden können (Allradantrieb). Hierbei ergeben sich durch die Anordnung von schaltbaren Kupplungen im Antriebsstrang einige Vorteile:
Eine zwischen die Motoren geschaltete Kupplung ermöglicht es, bei Bedarf einen der Motoren abzuschalten und dadurch die Verlustleistung zu reduzieren und den Verschleiß zu mindern. Ferner ist es durch eine zwischen die Motoren geschaltete Kupplung möglich, Verspannungen, die sich in bestimmten Fahrsituationen zwischen den beiden Antriebsachsen ergeben können (z. B. bei Lenkeinschlag, verschiedenen Reifendurchmessern etc.), durch vollständiges Öffnen der Kupplung oder gezielten Schlupf (teilweises Öffnen) zu vermeiden bzw. zu verringern. Durch gezielte Schlupfbeeinflussung können die Antriebsmomente auf die beiden Antriebsachsen in einem bestimmten Verhältnis aufgeteilt werden. Es kann auch eine Anti-Schlupf-Regelung realisiert werden, bei der mit Hilfe der Kupplung das Antriebsmoment für eine der Antriebsachsen gezielt reduziert wird, um ein Durchdrehen von Treibrädern zu verhindern. Durch eine abtriebsseitige Kupplung kann die benachbarte Antriebsachse von den Motoren abgekoppelt werden.
Als Kupplungsbauarten kommen sowohl formschlüssige Kupplungen, wie Klauenkupplungen, in Frage als auch kraftschlüssige Kupplungen, wie Reibungskupplungen oder Viskosekupplungen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind beide Motoren an eine der als Antriebsachsen ausgebildeten Antriebseinheiten angeflanscht.
Zweckmäßigerweise ist zwischen mindestens einer Antriebsachse und einem Motor eine Zwischenwelle, insbesondere eine Gelenkwelle angeordnet. Sind die beiden Motoren nicht an einer der Antriebsachsen angeflanscht, so wird die Verbindung zu den beiden Antriebsachsen dann jeweils durch eine Zwischenwelle hergestellt. Die beiden Motoren sind somit in den Gelenkwellenstrang integriert.
Sofern beiden Abtrieben jeweils eine Kupplung zugeordnet ist, können beide Motoren wahlweise mit beiden oder nur mit einer der beiden Antriebsachsen gekoppelt werden, wodurch anstelle eines Allradantriebs – je nach Wunsch – ein Vorderrad- oder Hinterradantrieb oder sogar ein Freilauf (z. B. für den Abschleppbetrieb) erzielbar ist.
Es erweist sich als günstig, wenn die beiden Motoren jeweils eine eigene Motorwelle aufweisen und die beiden Motorwellen mittels einer axial zwischen den Motoren angeordnete Kupplungshülse miteinander drehsynchron gekoppelt sind oder mittels einer axial zwischen den Motoren angeordneten Kupplung miteinander koppelbar sind. Dadurch ist die Verwendung von baugleichen und weitgehend standardisierten Motoren möglich.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des Fahrantriebs in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine. Für derartige Maschinen wird einerseits im Arbeitseinsatz, d. h. im Gelände, bei niedriger Geschwindigkeit ein hohes Antriebsmoment verlangt, andererseits sollen solche Maschinen möglichst schnell zum nächsten Einsatzort gelangen, was eine möglichst hohe Geschwindigkeit auf der Strasse erfordert. Der erfindungsgemäße Fahrantrieb kann auch in Land-, Forst- und Kommunalfahrzeugen, die mehrere Antriebsachsen aufweisen, eingesetzt werden.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen hydrostatischen Fahrantrieb mit zwei Antriebsachsen, mittiger Anordnung der Motoren und einer Kupplung zwischen den Motoren,
2 zwei miteinander verbundene Motoren eines Fahrantriebs und
3 einen erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantrieb mit einer Kupplung zwischen den Motoren und zwei abtriebsseitigen Kupplungen.
1 zeigt einen hydrostatischen Fahrantrieb als Allradantrieb, der zwei hydrostatische Motoren 1 und 2 aufweist, die hydraulisch parallel geschaltet sind und deren Motorwellen 1a und 2a durch eine Kupplung K1 lösbar miteinander verbunden sind.
Wie sich aus 3 ergibt, sind ferner zwei abtriebsseitige Kupplungen K2 und K3 vorgesehen.
Als Kupplungsbauarten kommen sowohl formschlüssige Kupplungen, wie Klauenkupplungen in Frage als auch kraftschlüssige Kupplungen, wie Reibungskupplungen oder Viskosekupplungen.
Der Aufbau und die Anordnung der Motoren 1 und 2 zueinander ist in 2 dargestellt. Es handelt sich dabei bevorzugt um Axialkolbenmotoren in Schrägscheibenbauweise, die koaxial angeordnet und miteinander verbunden sind. Die Verbindung ist derart, dass die Motoren 1 und 2 spiegelbildlich zueinander in sogenannter „back-to-back"-Anordnung miteinander verflanscht sind.
Die beiden Motoren 1 und 2 weisen eine gemeinsame Steuerbodenaufnahme 3 sowie eine gemeinsame Druckmittelzufuhr und – abfuhr auf. Die Motoren 1 und 2 sind – wie in 1 dargestellt – durch eine Kupplung 1 miteinander lösbar verbunden, die anstelle der in der vorliegenden 2 gezeigten, die Motorwellen 1a und 2 verbindenden Kupplungshülse 4 vorgesehen ist.
Die beiden miteinander verbundenen Motoren 1 und 2 sind beidseitig jeweils mit einem Abtrieb 5 und 6 versehen. Der Abtrieb 5 ist über die Kupplung K2 mit einer als Gelenkwelle ausgebildeten Zwischenwelle 7 verbunden und der Abtrieb 6 ist über die Kupplung K3 mit einer ebenfalls als Gelenkwelle ausgebildeten Zwischenwelle 8 verbunden. Die Zwischenwelle 7 ist an eine Antriebsachse 9 angeschlossen, während die Zwischenwelle 8 mit einer Antriebsachse 10 in Verbindung steht.
Beide Motoren 1 und 2 (mindestens jedoch einer der Motoren 1 oder 2) sind im Hubvolumen verstellbar. Dies ermöglicht eine stufenlose Übersetzungsänderung des hydrostatischen Fahrantriebs. Dabei weisen im niedrigen Geschwindigkeitsbereich eines mit einem erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantrieb ausgestatteten Fahrzeugs beide Motoren 1 und 2 eine Einstellung mit maximalem Hubvolumen (Schluckvolumen) auf. Der Fahrantrieb erzielt in dieser Einstellung sein größtmögliches Antriebsmoment.
Bei gleichbleibender Menge an zufließendem Druckmittel wird zur Erhöhung der Geschwindigkeit das Hubvolumen des verstellbaren Motors reduziert. Das freiwerdende Druckmittel steht dann dem anderen Motor zur Verfügung, so dass die Abtriebsdrehzahl erhöht wird.
Sofern beide Motoren 1 und 2 im Hubvolumen verstellbar sind, kann der Wandlungsbereich des erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs weiter vergrößert und dadurch eine erhöhte Endgeschwindigkeit erzielt werden.
Darüber hinaus kann einer der Motoren zur Geschwindigkeitserhöhung reversiert werden. Im reversierten Zustand ist bei gleichbleibender Drehrichtung des ersten Motors die Strömungsrichtung des Druckmittels im zweiten, reversierten Motor umgekehrt. Dadurch kann dem ersten Motor zusätzlich Druckmittel zugeführt werden, d. h. das verstellbare zweite Triebwerk wirkt im reversierten Zustand als vom ersten Motor angetriebene Pumpe, deren „Fördervolumen" die Abtriebsdrehzahl weiter erhöht. Infolge dessen wird in diesem Betriebszustand der Wandlungsbereich, d. h. der Drehzahlbereich des erfindungsgemäßen hydrostatischen Fahrantriebs erweitert.
Die zwischen die Motoren 1 und 2 geschaltete Kupplung K1 (siehe 1 und 3) ermöglicht es, Verspannungen, die sich in bestimmten Fahrsituationen zwischen den beiden Antriebsachsen 9 und 10 ergeben können (z. B. bei Lenkeinschlag, verschiedenen Reifendurchmessern etc.), durch vollständiges Öffnen der Kupplung K1 oder gezielten Schlupf zu vermeiden bzw. zu verringern. Durch gezielte Schlupfbeeinflussung können darüber hinaus die Antriebsmomente auf die beiden Antriebsachsen 9 und 10 in einem bestimmten Verhältnis aufgeteilt werden. Es ist auch eine Anti-Schlupf-Regelung denkbar, bei der mit Hilfe der Kupplung K1 das Antriebsmoment für eine der Antriebsachsen 9 bzw. 10 gezielt reduziert wird, um ein Durchdrehen von Treibrädern zu verhindern.
Darüber hinaus können beide Motoren 1 und 2 wahlweise mit beiden oder nur mit einer der beiden Antriebsachsen 9 bzw. 10 gekoppelt werden. Dadurch kann anstelle eines Allradantriebs ein Vorderrad- oder Hinterradantrieb oder sogar ein Freilauf (z. B. für den Abschleppbetrieb) erreicht werden.
Ferner kann durch die Kupplung K1 einer der Motoren 1 oder 2 mechanisch abgeschaltet werden.
Die miteinander verbundenen Motoren 1 und 2 können auch direkt an eine der Antriebsachsen 9 oder 10 angeflanscht sein. Zum Antrieb der anderen Antriebsachse ist dann eine (verlängerte) Zwischenwelle vorgesehen. Ingesamt ist für einen solchen Allradantrieb also nur eine Zwischenwelle erforderlich.

Claims

Hydrostatischer Fahrantrieb mit einem ersten hydrostatischen Motor (1) und einem dazu koaxialen, zweiten hydrostatischen Motor (2), die als hydrostatische Axialkolbenmotoren in Schrägscheibenbauweise ausgebildet und spiegelbildlich zueinander („back-to-back-Anordnung") angeordnet sind, und mit mindestens einer damit in Wirkverbindung stehenden Antriebseinheit (9; 10), wobei mindestens einer der Motoren (1; 2) im Hubvolumen verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden miteinander zu einer Baueinheit verbundenen Motoren (1, 2) zwischen zwei als Antriebsachsen (9, 10) ausgebildeten Antriebseinheiten angeordnet sind und jeder Motor (1; 2) mit einer der Antriebsachsen (9; 10) in Wirkverbindung steht, wobei beidseitig jeweils ein Abtrieb (5; 6) zu einer Antriebseinheit vorgesehen ist und wobei zwischen die Motoren (1, 2) und zwischen mindestens einen Motor (1; 2) und die mit ihm in Wirkverbindung stehende Antriebsachse (9; 10) eine im Betrieb lösbare Kupplung (K1; K2; K3) geschaltet ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beide Motoren (1, 2) an einer der als Antriebsachse (10) ausgebildeten Antriebseinheiten angeflanscht sind.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer Antriebsachse (9; 10) und einem Motor (1; 2) eine Zwischenwelle (7; 8), insbesondere eine Gelenkwelle angeordnet ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass beiden Abtrieben (5, 6) jeweils eine Kupplung (K2, K3) zugeordnet ist.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Motoren (1, 2) jeweils eine eigene Motorwelle (1a; 2a) aufweisen und die beiden Motorwellen (1a, 2a) mittels einer axial zwischen den Motoren (1, 2) angeordneten Kupplungshülse (4) miteinander drehsynchron gekoppelt sind oder mittels einer axial zwischen den Motoren (1, 2) angeordneten Kupplung miteinander koppelbar sind.
Hydrostatischer Fahrantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Baumaschine.