DE102005055729B4

DE102005055729B4 - Hydrostatische Antriebseinheit mit einem Axialkolbenmotor in Taumelscheibenbauweise und mit einem Differentialgetriebe

Info

Publication number: DE102005055729B4
Application number: DE200510055729
Authority: DE
Inventors: Franz Forster
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2005-11-23
Filing date: 2005-11-23
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2025-11-24
Also published as: DE102005055729A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Antriebseinheit mit einem Axialkolbenmotor in Taumelscheibenbauweise und mit einem von diesem angetriebenen Differentialgetriebe (6). Der Axialkolbenmotor weist ein Gehäuse (1) auf, das mit Anschlusskanälen (A, B) zur Druckmittelversorgung und mit einer Mehrzahl von gehäusefesten Verdrängerräumen (2) versehen ist, in denen jeweils ein auf einer rotierenden Taumelscheibe (5) abgestützter Verdrängerkörper (3) längsbeweglich ist. Das Differentialgetriebe (6) und die Taumelscheibe (5) sind zu einer Baueinheit zusammengefasst. Um einen einfachen Aufbau der hydrostatischen Antriebseinheit zu erzielen, ist erfindungsgemäß die Taumelscheibe (5) mit einem rohrförmigen, eine Abtriebswelle (7a) des Differentialgetriebes (6) umschließenden Mitnehmer (10) verbunden, der mit einem Steuerkörper (11) in Antriebsverbindung steht, welcher zwischen die Anschlusskanäle (A, B) und eine Mehrzahl von in das Gehäuse (1) eingearbeiteten Verbindungskanälen (Va, Vb) geschaltet ist, die zu den Verdrängerräumen (2) führen.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Antriebseinheit mit einem Axialkolbenmotor in Taumelscheibenbauweise und mit einem von diesem angetriebenen Differentialgetriebe, wobei das Differentialgetriebe ausgangsseitig zwei Abtriebswellen aufweist, wobei der Axialkolbenmotor ein Gehäuse aufweist, das mit Anschlusskanälen zur Druckmittelversorgung und mit einer Mehrzahl von gehäusefesten Verdrängerräumen versehen ist, in denen jeweils ein auf einer rotierenden Taumelscheibe abgestützter Verdrängerkörper längsbeweglich ist, und wobei das Differentialgetriebe und die Taumelscheibe zu einer Baueinheit zusammengefasst sind.
Eine gattungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit ist in der DE 196 39 732 A1 offenbart. Der dort zum Einsatz kommende Axialkolbenmotor weist zwei einander koaxial gegenüberliegende Gruppen von zylindrischen Verdrängerräumen im Gehäuse auf. Die kolbenförmigen Verdrängerkörper verfügen über zwei Kolbenabschnitte, die jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der axial zwischen den beiden Gruppen von Verdrängerräumen angeordneten Taumelscheibe abgestützt sind. Die Taumelscheibe ist als Differentialkorb eines Kegelrad-Differentialgetriebes ausgebildet.
Die Steuerung des Axialkolbenmotors der gattungsgemäßen Antriebseinheit erfolgt durch zwei Steuerspiegel, die jeweils im Bereich einer der beiden Abstützflächen auf der Taumelscheibe angeordnet sind. In die rotierende Taumelscheibe eingearbeitete Kanäle führen zu den Steuerspiegeln. Von dort fließt das Öl durch Bohrungen in linsenförmigen Stützkörpern und durch Bohrungen in den Kolbenabschnitten in die Verdrängerräume und wieder zurück.
Die DE 24 16 242 A1 offenbart eine Treibachse für Kraftfahrzeuge mit einem Axialkolbenmotor in Taumelscheibenbauweise und einem Differentialgetriebe.
Aus der DE 820 695 B ist eine hydrostatische Antriebseinheit mit Axialkolbenmotor in Taumelscheibenbauweise bekannt, die als Teil eines Antriebs mit Leistungsverzweigung und Drehmomentwandlung zwischen ein Verzweigungsgetriebe und ein Summiergetriebe geschaltet ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine hydrostatische Antriebseinheit der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, deren Aufbau vereinfacht ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Taumelscheibe mit einem rohrförmigen, eine Abtriebswelle des Differentialgetriebes umschließenden Mitnehmer verbunden ist, der mit einem Steuerkörper in Antriebsverbindung steht, welcher zwischen die Anschlusskanäle und eine Mehrzahl von in das Gehäuse eingearbeiteten Verbindungskanälen geschaltet ist, die zu den Verdrängerräumen führen.
Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Verdrängerräume nicht über die rotierende Taumelscheibe und die Verdrängerkörper mit Druckmittel zu versorgen sondern über gehäusefeste Verbindungskanäle, denen ein rotierender Steuerkörper vorgeschaltet ist. Durch diese Bauweise ist es nicht erforderlich, zum Steuerspiegel führende Kanäle in die rotierende Taumelscheibe einzuarbeiten, was den Aufbau der erfindungsgemäßen Antriebseinheit erheblich vereinfacht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerkörper einen axialen Steuerspiegel aufweist, der gegen eine gehäuseseitige Mündungsfläche anliegt, in der die Anschlusskanäle und die Verbindungskanäle münden. Eine solche Konstruktion ist funktionssicher und wenig aufwendig.
Sofern der Steuerkörper axial beweglich in einer Steuerkörperaufnahme gehaltert ist, ist einerseits die Herstellung des Steuerkörpers vereinfacht, da es sich dabei um ein separat hergestelltes Bauteil handelt, andererseits kann bei Verschleiss ein automatisches axiales Nachstellen in Richtung zur Mündungsfläche erfolgen, so dass der Steuerkörper mit stets gleich bleibenden Leckverlusten an der Mündungsfläche anliegt.
Es erweist sich als günstig, wenn der Steuerkörper auf der Seite, die der Mündungsfläche entgegengesetzt ist, zwei voneinander getrennte, ringnutförmige Druckkammern aufweist, die jeweils durch mindestens einen, in dem Steuerkörper angeordneten ersten Kanal mit dem Hochdruck oder Niederdruck führenden Anschlusskanal in Verbindung stehen und durch mindestens einen, in dem Steuerkörper angeordneten zweiten Kanal an die Hochdruck oder Niederdruck führenden Verdrängerräume angeschlossen sind. Durch diese Anordnung wird der Steuerkörper mittels unter Druck stehendem Hydrauliköl gegen die Mündungsfläche im Gehäuse gedrückt und es werden die Leckverluste minimiert.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Steuerspiegel des Steuerkörpers mit Druckentlastungsnuten versehen ist, die an die Druckkammern angeschlossen sind. Hierbei ergibt sich eine hydrostatische Entlastung des Steuerkörpers, also ein Ausgleich von Kräften und Momenten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigt
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit und
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1.
Das Ausführungsbeispiel zeigt eine als Antriebsachse ausgebildete hydrostatische Antriebseinheit mit einem direkt antreibenden Axialkolbenmotor, der in Taumelscheibenbauweise ausgebildet ist. Mit dem Begriff „direkt antreibend” ist eine Bauart umschrieben, bei der keine, dem Axialkolbenmotor nachgeschalteten Untersetzungsgetriebe vorgesehen sind. Es soll damit jedoch nicht ausgeschlossen werden, dass solche Untersetzungsgetriebe bei Bedarf zum Einsatz kommen können.
In ein Gehäuse 1 des Axialkolbenmotors, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel zugleich den Achskörper der Antriebsachse darstellt, sind konzentrische, als Zylinderbohrungen ausgebildete Verdrängerräume 2 eingearbeitet, in denen jeweils ein als Kolben ausgebildeter Verdrängerkörper 3 längsbeweglich ist, der sich mittels eines Gleitschuhes 4 auf einer Taumelscheibe 5 abstützt. Selbstverständlich ist auch eine Ausführung mit zwei spiegelsymmetrischen Gruppen von Verdrängerräumen möglich, wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik – für sich genommen – bekannt. Darüber hinaus können Achskörper und Gehäuse des Axialkolbenmotors auch voneinander getrennt hergestellte Bauteile sein, die erst bei der Montage starr miteinander verbunden werden.
Die Taumelscheibe 5 ist an einem Differentialkorb eines im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Kegelrad-Differentialgetriebe ausgeführten Differentialgetriebes 6 angeformt. Das Differentialgetriebe 6 weist ausgangsseitig zwei als querkraftfreie Steckwellen ausgebildete Abtriebswellen 7a, 7b auf, die jeweils zu einem der Achsenden führen und dort mit einer Radwelle 8a bzw. 8b gekoppelt sind, um diese anzutreiben.
Mittels einer Klemmbuchse 9 ist ein rohrförmiger Mitnehmer 10, der die in 1 linke Abtriebswelle 7a umschließt, mit der Taumelscheibe 5 und daher mit dem Differentialkorb des Differentialgetriebes 6 drehsynchron verbunden. Am taumelscheibenfernen Ende des Mitnehmers 10 ist eine Steuerkörperaufnahme 10a befestigt. In einer ringnutförmigen Axialausnehmung der Steuerkörperaufnahme 10a ist ein mit dieser drehsynchron verbundener Steuerkörper 11 gehaltert.
Steuerkörperaufnahme 10a und Steuerkörper 11 befinden sich im vorliegenden Ausführungsbeispiel axial hinter den Verdrängerräumen 2. Sofern radial genügend Platz zur Verfügung steht, ist prinzipiell auch eine Bauweise möglich, bei der die genannten Bauteile innerhalb des Bereichs der Axialerstreckung der Verdrängerräume 2, jedoch radial innerhalb der inneren Einhüllenden angeordnet sind.
Die Funktion des Steuerkörpers 11 ergibt sich aus 2: Der Steuerkörper 11 wirkt mit einer gehäusefesten Mündungsfläche M zusammen, gegen die ein axialer Steuerspiegel S des Steuerkörpers 11 anliegt. In der Mündungsfläche M münden Anschlusskanäle A, B, die zur Außenseite des Gehäuses 1 geführt sind, und eine Mehrzahl von Verbindungskanälen Va und Vb, die zu den Verdrängerräumen 2 führen (an jeden Verdrängerraum 2 ist ein Verbindungskanal Va oder Vb angeschlossen).
Auf der Seite des Steuerkörpers 11, die der Mündungsfläche M sowie dem Steuerspiegel S entgegengesetzt ist, also auf seiner Rückseite, sind getrennt voneinander ringnutförmige, auf verschiedenen Radien angeordnete Druckkammern 12 und 13 in den Steuerkörper 11 eingearbeitet.
Der Steuerspiegel S ist mit mehreren Ausnehmungen und Drucktaschen versehen: Eine äußere Ringnut 14 ist dem Anschlusskanal A und eine innere Ringnut 15 dem Anschlusskanal B zugeordnet. Die Druckkammer 12 ist durch mehrere im Steuerkörper 11 angeordnete Kanäle mit der äußeren Ringnut 14 und folglich mit dem Anschlusskanal A verbunden. Die Druckkammer 13 ist durch mehrere im Steuerkörper 11 angeordnete Kanäle mit der inneren Ringnut 15 und folglich mit dem Anschlusskanal B verbunden. Die beiden Druckkammern 12 und 13 führen also Hochdruck bzw. Niederdruck.
Radial zwischen den beiden Ringnuten 14 und 15 sind sowohl auf der Hochdruckseite (in 2 unten) als auch auf der Niederdruckseite (in 2 oben) jeweils eine Steuerniere 16 bzw. 17 und eine Druckentlastungsnut 18 bzw. 19 in den Steuerkörper 11 eingearbeitet. Die Steuerniere 16 stellt die Mündung eines mit der Druckkammer 12 verbundenen Kanals dar, während die Steuerniere 17 die Mündung eines mit der Druckkammer 13 verbundenen Kanals bildet.
Die Druckentlastungsnut 18, die auf derselben Seite wie die Steuerniere 16 angeordnet ist, weist eine Verbindung zur Druckkammer 13 auf. Die Druckentlastungsnut 19, die auf derselben Seite wie die Steuerniere 17 angeordnet ist, weist eine Verbindung zur Druckkammer 12 auf.
Durch die beschriebenen Verbindungen zwischen den Anschlusskanälen A, B, den Ringnuten 14, 15, den Druckkammern 12, 13, den Steuernieren 16, 17, den Druckentlastungsnuten 18, 19 bzw. den Verbindungskanälen Va, Vb erfolgt einerseits die Zu- und Abfuhr von Druckmittel zu und von den Verdrängerräumen 2, andererseits werden die Kräfte und Momente, die auf den Steuerkörper 11 einwirken, gezielt ausgeglichen, so dass der Steuerkörper 11 hydrostatisch entlastet ist.
Eine in Richtung zur Mündungsfläche M auf den Steuerkörper 11 einwirkende Feder 20 (Tellerfeder) sorgt dafür, dass der Steuerkörper 11 in allen Betriebszuständen mit einer bestimmten Mindestkraft gegen die Mündungsfläche M anliegt.

Claims

Hydrostatische Antriebseinheit mit einem Axialkolbenmotor in Taumelscheibenbauweise und mit einem von diesem angetriebenen Differentialgetriebe, wobei das Differentialgetriebe ausgangsseitig zwei Abtriebswellen aufweist, wobei der Axialkolbenmotor ein Gehäuse aufweist, das mit Anschlusskanälen zur Druckmittelversorgung und mit einer Mehrzahl von gehäusefesten Verdrängerräumen versehen ist, in denen jeweils ein auf einer rotierenden Taumelscheibe abgestützter Verdrängerkörper längsbeweglich ist, und wobei das Differentialgetriebe und die Taumelscheibe zu einer Baueinheit zusammengefasst sind, wobei die Taumelscheibe an einem Differentialkorb des Differentialgetriebes angeformt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Taumelscheibe (5) mit einem rohrförmigen, eine Abtriebswelle (7a) des Differentialgetriebes (6) umschließenden Mitnehmer (10) verbunden ist, der mit einem Steuerkörper (11) in Antriebsverbindung steht, welcher zwischen die Anschlusskanäle (A, B) und eine Mehrzahl von in das Gehäuse (1) eingearbeiteten Verbindungskanälen (Va, Vb) geschaltet ist, die zu den Verdrängerräumen (2) führen.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (11) einen axialen Steuerspiegel (S) aufweist, der gegen eine gehäuseseitige Mündungsfläche (M) anliegt, in der die Anschlusskanäle (A, B) und die Verbindungskanäle (Va, Vb) münden.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (11) axial beweglich in einer Steuerkörperaufnahme (10a) gehaltert ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (11) auf der Seite, die der Mündungsfläche (M) entgegengesetzt ist, zwei voneinander getrennte, ringnutförmige Druckkammern (12, 13) aufweist, die jeweils durch mindesten einen, in dem Steuerkörper (11) angeordneten ersten Kanal mit dem Hochdruck oder Niederdruck führenden Anschlusskanal (A bzw. B) in Verbindung stehen und durch mindestens einen, in dem Steuerkörper (11) angeordneten zweiten Kanal an die Hochdruck oder Niederdruck führenden Verdrängerräume (2) angeschlossen sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerspiegel (S) des Steuerkörpers (11) mit Druckentlastungsnuten (18, 19) versehen ist, die an die Druckkammern (12, 13) angeschlossen sind.