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Die
Erfindung betrifft einen hydrostatischer Nabenantrieb, insbesondere
Radnabenantrieb, mit einer auf einem feststehenden Nabenträger
drehbar angeordneten Nabe und einem hydrostatischen Axialkolbenmotor,
der in direkter Antriebsverbindung mit der Nabe steht, wobei die
Nabe mittels einer Lagerung auf einem Lagerzapfen des Nabenträgers
gelagert ist, und der Nabenträger über eine Aufhängung an
einem Fahrzeugrahmen abgestützt ist.
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Aus
der
DE 39 05 292 A1 ist
ein hydrostatischer Radnabenantrieb bekannt, bei dem ein hydrostatischer
Motor unter Zwischenschaltung eines als Planetengetriebes ausgebildeten
Untersetzungsgetriebes eine Radnabenwelle antreibt, die in einem feststehenden
Radnabengehäuse mittels einer Lagerung drehbar gelagert
ist. Das Radnabengehäuse ist im axialen Bereich des Planetengetriebes
mittels Schrauben an einem Lagerschild des Achsgehäuses verschraubt,
wobei das Achsgehäuse mittels einer Aufhängung
an einem Fahrzeugrahmen abgestützt ist. Bei einem derartigen
Radnabenantrieb mit einer drehenden Radnabenwelle ergibt sich bei
der Abstützung der Radkräfte von der drehenden
Radnabenwelle zur der Aufhängung des Achsgehäuses
ein ungünstiger Kraftverlauf. Die Radkräfte werden
von einem Radflansch an der Radnabewelle nach radial Innen zu der
Radnabenwelle geführt und mittels der beiden Lager an das
Radnabengehäuse übertragen. An dem Radnabengehäuse
werden die Radkräfte wieder nach radial Außen
geleitet und über die Verschraubungen im Bereich des Lagerschildes
an das Achsgehäuse übertragen. An dem Achsgehäuse werden
die Radkräfte wieder nach radial Innen zur Aufhängung
des Achsgehäuses geleitet. Diese ungünstige Kraftführung
ist durch den großen Durchmesser des als Planetengetriebes
ausgebildeten Untersetzungsgetriebes bedingt. Aufgrund dieser ungünstigen
Kraftführung der Radkräfte müssen die Radnabenwelle,
das Radnabengehäuse und das Achsgehäuse mit entsprechend
großen Wandstärken ausgeführt werden.
Zudem ist im Bereich des Lagerschilds eine hohe Anzahl von Schrauben
erforderlich, wodurch der Herstellaufwand und die Herstellkosten
des Nabenantriebs weiter zunehmen.
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Zudem
ergibt sich eine aufwändige mechanische Bearbeitung und
Montage des Radnabenantriebs, da in dem Radnabengehäuse
und dem Achsgehäuse eine Innenbearbeitung erforderlich
ist und das Radnabengehäuse sowie das Untersetzungsgetriebe
gegenüber dem hydrostatischen Motor unterschiedliche Montagerichtungen
aufweisen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen
Nabenantrieb der eingangs genannten Gattung zur Verfügung
zu stellen, der hinsichtlich des Kraftverlaufs der Radkräfte verbessert
ist und einen einfachen Herstellaufwand aufweist.
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Diese
Aufgabe wird bei einem hydrostatischen Nabenantrieb, insbesondere
Radnabenantrieb, mit einer auf einem feststehenden Nabenträger drehbar
angeordneten Nabe und einem hydrostatischen Axialkolbenmotor, der
in direkter Antriebsverbindung mit der Nabe steht, wobei die Nabe
mittels einer Lageranordnung auf einem Lagerzapfen des Nabenträgers
gelagert ist, und der Nabenträger über eine Aufhängung
an einem Fahrzeugrahmen abgestützt ist, erfindungsgemäß dadurch
gelöst, dass die Lagerung von zwei am radseitigen Ende
des Lagerzapfens angeordneten Wälzlagern gebildet ist und
in axialer Richtung zwischen der Lagerung und der Aufhängung
der Axialkolbenmotor angeordnet ist, wobei eine Zylindertrommel
des Axialkolbenmotors fliegend auf dem Nabenträger gelagert
ist und mittels einer Drehmomentübertragungseinrichtung mit
der Nabe in Wirkverbindung steht.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Nabenantrieb ist die drehende
Nabe auf dem feststehenden Nabenträger gelagert, wobei
an dem radseitigen Ende des Nabenträgers ein Lagerzapfen
ausgebildet ist, an dem die Nabe mittels der beiden Wälzlager
gelagert ist und in Richtung zur Fahrzeugmitte benachbart zu den
beiden Wälzlagern und somit zwischen der von den beiden
Wälzlagern gebildeten Lagerung und der Aufhängung
des Nabenträgers an dem Fahrzeugrahmen der Axialkolbenmotor
mit einer fliegend gelagerten Zylindertrommel auf dem Nabenträger angeordnet
ist und direkt mit der Radnabe zu deren Antrieb verbunden ist. Durch
die direkte Verbindung des Axialkolbenmotors mit der Nabe und somit
der Ausbildung des Axialkolbenmotors als Langsamläufer,
der ohne ein zwischengeschaltetes Untersetzungsgetriebe die Nabe
antreibt, kann der Axialkolbenmotor und die Nabe außen
auf dem Nabenträger angeordnet bzw. gelagert werden und
somit das Antriebsdrehmoment radial außerhalb des Nabenträgers
erzeugt werden. Mit einem derartigen Nabenantrieb ist ein günstiger
Kraftverlauf erzielbar, da die Radkräfte von der drehenden
Nabe über die beiden Wälzlager der Lagerung auf
den Nabenträger und somit direkt zu der Aufhängung
des Nabenträgers an dem Fahrzeugrahmen geführt
werden können. Somit sind nur die Nabe, die Wälzlager
und der Nabenträger an der Weiterleitung der Radkräfte
beteiligt, wodurch die übrigen Bauteile des Nabenantriebs
mit geringen Wandstärken und somit geringem Materialaufwand
hergestellt werden können. Zudem ergibt die Lagerung der
Radnabe auf dem Nabenträger und die Anordnung des Axialkolbenmotors
auf dem Nabenträger eine günstige Außenbearbeitung
des Nabenträgers mit wenig mechanisch zu bearbeitenden
Flächen und eine einfache Montage des Axialkolbenmotors
und der Nabe von der Radseite aus. Insgesamt wird somit ein Nabenantrieb
mit günstigem Kraftverlauf der Radkräfte und einem
geringen Herstellaufwand sowie geringem Montageaufwand erzielt.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist an dem Nabenträger
benachbart zu der Lagerung eine Hubscheibe des Axialkolbenmotors drehfest
befestigt und an dem Nabenträger eine Steuerbodenaufnahme
des Axialkolbenmotors angeordnet. Eine derartige Anordnung der Hubscheibe
an dem radaussenseitigen Bereich des Nabenantriebs und der Steuerbodenaufnahme
an dem der Fahrzeugmitte zugewandten Bereich des Nabenträgers ergibt
eine einfache Montage des Axialkolbenmotors von der Radseite aus.
Zudem ist die Steuerbodenaufnahme zur Druckmittelversorgung des
Axialkolbenmotors an dem Nabenträger auf einfache Weise
herstellbar.
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Die
Lagerung ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung von zwei in O-Anordnung angeordneten Schrägwälzlagern,
insbesondere Kegelrollenlagern, gebildet, wobei die Schrägwälzlager
und die Hubscheibe mittels einer an dem Lagerzapfen angeordneten
Wellenmutter gegen einen am Nabenträger ausgebildeten Wellenabsatz vorspannbar
sind. Eine gemeinsame axiale Befestigung der Hubscheibe und Vorspannung
der Innenringe der beiden Wälzlager der Radlagerung gegen
den Wellenabsatz an dem Nabenträger ermöglicht
eine einfache Montage der Hubscheibe und Einstellung der Vorspannung
der Wälzlager.
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Zur
drehfesten Befestigung ist die Hubscheibe bevorzugt mittels einer
Verzahnung an dem Nabenträger drehfest befestigt. Es sind
jedoch ebenfalls andere formschlüssige und/oder kraftschlüssige
Verbindungen der Hubscheibe an dem Nabenträger zur drehfesten
Befestigung der Hubscheibe an dem Nabenträger möglich.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn die Nabe gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einer die Hubscheibe übergreifenden Auskragung
versehen ist, wobei die Nabe im Bereich des stirnseitigen Endes
der Auskragung mittels der Drehmomentübertragungseinrichtung
mit der Zylindertrommel in Wirkverbindung steht. Mit einer derartigen
zur Fahrzeugmitte zugewandten Auskragung der Nabe kann auf einfache
Weise die drehende Nabe mit der Zylindertrommel des Axialkolbenmotors zu
deren Antrieb direkt verbunden werden. Die Auskragung dient hierbei
lediglich zur Übertragung des Drehmoments von der Zylindertrommel
des Axialkolbenmotors auf die drehende Nabe und nicht zur Abstützung
der Radkräfte, so dass die Auskragung der Nabe mit einer
geringen Wandstärke ausgeführt werden kann.
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Die
Drehmomentübertragungseinrichtung kann von einer Verzahnung
gebildet werden. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Drehmomentübertragungseinrichtung
von einer Klauenkupplung gebildet, wodurch die durch die fliegende
Anordnung der Zylindertrommel auftretende Fluchtungsfehler auf einfache
Weise ausgeglichen werden können.
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Zweckmäßigerweise
ist hierbei an der Stirnseite der Auskragung der Nabe mindestens
eine Klauenaufnahme der Klauenkupplung ausgebildet, in die mindestens
eine an der Stirnseite der Zylindertrommel angeordnete Klaue der
Klauenkupplung eingreift. Die in die Klauenaufnahme an dem stirnseitigen
Ende der Auskragung der Nabe eingreifenden Klauen können
an der Stirnseite der Zylindertrommel an deren Außenumfang
auf einfache Weise hergestellt werden. Zudem wird durch die in die
Klauenaufnahmen eingreifenden Klauen eine Übertragung von Querkräften
und die Abstützung eines daraus resultierenden Kippmoments
der Zylindertrommel in der Nabe auf einfache Weise ermöglicht.
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Zweckmäßigerweise
ist hierzu die fliegend angeordnete Zylindertrommel an der Klauenkupplung
nach radial Außen abgestützt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist an dem Nabenträger
im Bereich der Steuerbodenaufnahme ein den Axialkolbenmotor in axialer
Richtung überdeckendes Motorgehäuse angeordnet,
das mittels einer Dichtungseinrichtung, insbesondere eines Wellendichtringes,
gegenüber der Nabe abgedichtet ist. Da sich die drehende
Nabe lediglich bis zur Stirnseite der Axialkolbenmaschine an der
Hubscheibe erstreckt, kann mit einem derartigen Motorgehäuse,
das an dem Nabenträger im Bereich der Steuerbodenaufnahme
angeordnet ist und sich nach Außen zum radseitigen Ende erstreckt,
auf einfache Weise der Axialkolbenmotor nach Außen abgeschlossen
und mittels der Dichtungseinrichtung gegenüber der Umgebung
abgedichtet werden.
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Das
Motorgehäuse kann von einem separaten Motorgehäuse
gebildet werden, das an dem Nabenträger befestigt ist.
Es ist jedoch ebenfalls möglich, den Nabenträger
als Motorgehäuse auszubilden und somit den Nabenträger
und das Motorgehäuse einstückig auszubilden, so
dass die Befestigung eines separaten Motorgehäuses an dem
Nabenträger entfallen kann.
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Die
Dichtungseinrichtung ist bevorzugt im axialen Erstreckungsbereich
der Drehmomentübertragungseinrichtung zwischen der Nabe
und dem Motorgehäuse angeordnet, wodurch an der Auskragung
der Nabe im Bereich der Klauenausnehmungen ein umlaufender Außenring
als Lauffläche für die Dichtungseinrichtung verbleibt,
der gleichzeitig zur radialen Abstützung der Zylindertrommel
nach Außen dient.
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Besondere
Vorteile sind erzielbar, wenn gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung radial zwischen der Zylindertrommel und dem Motorgehäuse eine
Bremseinrichtung, insbesondere eine nass laufende Lammellenbremse,
angeordnet ist. Eine derartige radial auf der Zylindertrommel angeordnete Bremseinrichtung
ermöglicht eine bauraumsparende Anordnung, eine einfache
Montage und eine gute Zugänglichkeit für Wartungszwecke.
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Sofern
an dem Motorgehäuse ein Bremskolben angeordnet ist, wobei
zwischen dem Motorgehäuse und dem Bremskolben ein Steuerdruckraum zur
Beaufschlagung der Bremseeinrichtung ausgebildet ist, kann eine
hydraulische Betätigung der Bremseinrichtung mit geringem
Bauaufwand erzielt werden.
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Der
Bremskolben ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform
der Erfindung federbeaufschlagt, wobei die den Bremskolben beaufschlagende
Feder an dem Nabenträger im Bereich der Steuerbodenaufnahme
abgestützt ist. Hierdurch kann mit geringem Bauaufwand
eine Federspeicherbremse erzielt werden, die hydraulisch in die
Lösestellung beaufschlagbar ist.
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Hinsichtlich
eines einfachen Aufbaus ergeben sich Vorteile, wenn der Nabenträger
im Bereich der Steuerbodenaufnahme mit Hydraulikanschlüssen
für den Axialkolbenmotor versehen ist. Somit kann eine
einfache Druckmittelführung von den Hydraulikanschlüssen
und den in der Steuerbodenaufnahme integrierten Druckmittelkanälen
zu dem Axialkolbenmotor erzielt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist an den Außenseiten
eines Achsgehäuses einer Antriebsachse jeweils ein Nabenträger
einstückig angeformt. Mit erfindungsgemäßen
Nabenantrieben kann eine einfach aufgebaute Antriebsachse mit zwei
endseitigen Radantrieben auf einfache Weise erzielt werden. Die
Naben sowie die Axialkolbenmotoren und gegebenenfalls vorhandene
Bremseinrichtungen können hierbei ohne Demontage der Antriebsachse
von dem Fahrzeugkörper jeweils von der Radseite aus montiert
und demontiert werden.
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Sofern
gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung
der der Nabenträger mit einem Flansch zur lösbaren
Befestigung, insbesondere mittels einer Schraubverbindung, an einem
Achsgehäuse oder einem Fahrzeugkörper versehen
ist, kann eine Antriebachse mit zwei Radantrieben mit erfindungsgemäßen
Nabenantrieben auf einfache Weise gebildet werden, da an radseitigen
Enden eines Achsgehäuses einer Antriebsachse jeweils ein
Nabenträger mittels des Flansches lösbar befestigt
werden kann. Hierdurch kann das Achsgehäuse als einfach
aufgebautes Achsrohr ausgebildet werden, das beispielsweise als
geschweißte Stahlkonstruktion ausgebildet werden kann.
Zudem kann über den Flansch der Nabenantrieb direkt an
einem Fahrzeugkörper auf einfache Weise befestigt werden.
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Bei
einer derartigen Antriebachse mit lösbar befestigten Nabenträgern
oder einem an einem Fahrzeugkörper befestigten Nabenantrieb
kann der Nabenträger in Richtung der Fahrzeugmitte mit
einem drehmomentübertragenden Profil, insbesondere einem Rechteckprofil,
versehen und somit erweitert werden, das an einem Achsgehäuse
der Antriebsachse oder einem Fahrzeugkörper kraft- und/oder formschlüssig
befestigbar ist, insbesondere mittels einer Schraubverbindung. Somit
kann die Drehmomentabstützung des Nabenträgers
an dem Achsgehäuse oder an einem Fahrzeugkörper
vereinfacht werden.
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Gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebsachse
mit einer Hydraulikpumpe zur Versorgung der Axialkolbenmotoren versehen
ist, wobei in dem Achsgehäuse Verbindungskanäle
zum Anschluss des Hydraulikpumpe an die Steuerbodenaufnahmen der
Axialkolbenmotoren ausgebildet sind. Somit kann die Verbindung der
beiden Axialkolbenmotoren mit der in dem Achsgehäuse integrierten
Hydraulikpumpe über die in dem Achsgehäuse ausgebildeten
und integrierten Verbindungskanäle auf einfache Weise erzielt
werden.
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Der
Nabenantrieb kann ebenfalls auf einfache Weise als lenkbarer Radantrieb
ausgebildet werden, wenn der Nabenträger gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung um eine im Wesentlichen vertikale Schwenkachse
schwenkbar an einem Achsgehäuse oder einem Fahrzeugkörper
befestigbar ist.
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Der
Nabenträger kann als Tragzapfen ausgebildet ist, wobei
insbesondere bei einem lenkbaren Nabenantrieb oder einem an dem
Achsgehäuse oder an einem Fahrzeugkörper lösbar
befestigten Nabenantrieb eine stabile Konstruktion erzielt wird.
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Bei
einer einstückigen Ausbildung des Nabenträgers
an einem Achsgehäuse ergeben sich Vorteile, wenn der Nabenträger
als Tragrohr ausgebildet ist, wodurch das Achsgehäuse von
einem einfach aufgebauten und stabilen Achsrohr gebildet werden kann.
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Die
Steuerbodenaufnahme des Axialkolbenmotors kann gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung in dem Nabenträger
integriert sein und somit mit dem Nabenträger einstückig
ausgebildet sein, wodurch in den Nabenträger integrierte
Verbindungskanäle zur Versorgung des Axialkolbenmotors
erzielt werden.
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Sofern
die Steuerbodenaufnahme gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung in einem Anschlussbauteil ausgebildet ist, das an
dem Nabenträger befestigt ist, wird erzielt, dass die druckmittelführenden
Verbindungskanäle in dem Anschlussteil auf einfache Weise
hergestellt werden können. Insbesondere bei einer Antriebachse
mit angeformten Nabenträgern ergeben sich hierbei Vorteile,
da als Achsgehäuse ein einfach aufgebautes Achsrohr verwendet
werden kann, an dessen Achsenden jeweils lediglich der Lagerzapfen
für die Lagerung auszubilden und zu bearbeiten ist. Die
Anschlussteile mit der Steuerbodenaufnahme und den druckmittelführenden
Verbindungskanälen für die Axialkolbenmotoren
sind hierbei zweckmäßigerweise an dem die Nabenträger
bildenden Achsrohr befestigt, insbesondere mittels jeweils einer
Schweißverbindung.
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Der
Axialkolbenmotor eines erfindungsgemäßen Nabenantriebs
kann als Schrägscheibenmotor mit einer als Schrägscheibe
ausgebildeten Hubscheibe ausgebildet sein.
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Zudem
kann der Axialkolbenmotor eines erfindungsgemäßen
Nabenantriebs als Mehrhubmotor ausgebildet sein, wobei die Hubscheibe
von einer Nockenscheibe gebildet ist.
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Der
Mehrhubmotor weist zweckmäßigerweise mehrere in
der Zylindertrommel angeordnete Kolben auf, die jeweils mittels
eines Wälzkörpers, insbesondere einer Rolle, an
der Nockenscheibe abgestützt sind.
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Sofern
die Zylindertrommel des Axialkolbenmotors hinsichtlich der an den
Kolben auftretenden Querkräfte im Wesentlichen kraftausgeglichen
ist, kann auf einfache Weise ein Kippmoment an der fliegend angeordneten
Zylindertrommel vermieden bzw. verringert werden, wodurch sich Vorteile
bei der Ankopplung der Zylindertrommel an die Nabe zur Drehmomentübertragung
und Vorteile hinsichtlich der Dichtigkeit der Zylindertrommel an
der Steuerbodenaufnahme ergeben.
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Ein
als Mehrhubmotor ausgebildeter Axialkolbenmotor ist hierbei hinsichtlich
der Kolbenanzahl und der Hubanzahl derart ausgeführt, dass
sich die Querkräfte der Kolben in translatorischer Richtung aufheben.
Hierdurch wird erzielt, dass sich die zwischen den Kolben und der
Nockenscheibe auftretenden Querkräfte in translatorischer
Richtung aufheben, wodurch das Entstehen eines Kippmoments der Zylindertrommel
vermieden werden kann, und die Querkräfte in Umfangsrichtung
gleichgerichtet sind, um das Antriebsdrehmoment an der Zylindertrommel zu
erzeugen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Hierbei zeigen
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1 eine
erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Nabenantriebs in einem Längsschnitt,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie A-A der 1,
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3a eine
Abwicklung der Axialkolbenmaschine mit den entstehenden Kräften,
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3b eine
Draufsicht auf die Axialkolbenmaschine mit den entstehenden Kräften,
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4 eine
Antriebsachse mit erfindungsgemäßen Nabenantrieben
gemäß der 1,
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5 eine
Weiterbildung eines erfindungsgemäßen Nabenantriebs,
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6 eine
Antriebsachse mit erfindungsgemäßen Nabenantrieben
gemäß der 5,
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7 eine
weitere Ausführungsform einer Antriebsachse mit einem erfindungsgemäßen
Nabenantrieb,
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8 eine
weitere Ausführungsform einer Antriebsachse mit einem erfindungsgemäßen
Nabenantrieb,
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9 eine
weitere Ausführungsform einer Antriebsachse mit erfindungsgemäßen
Nabenantrieben,
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10 eine
weitere Ausführungsform einer Antriebsachse mit einem erfindungsgemäßen
Nabenantrieb,
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11 einen
erfindungsgemäßen lenkbaren Nabenantrieb und
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12 eine
zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Nabenantriebs.
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In
der 1 ist ein erfindungsgemäßer
hydrostatischer Nabenantrieb N, der als Radnabenantrieb ausgebildet
ist, dargestellt. Der Nabenantrieb N besteht aus einem feststehenden
Nabenträger 1, der über eine Aufhängung 3 an
einem Fahrzeugkörper befestigbar ist. Die Aufhängung 3 kann
ein gummielastisches Lager 4 umfassen. Am radseitigen Ende des
Nabenträgers 1 ist ein Lagerzapfen 5 ausgebildet,
auf dem mittels einer die Radlagerung bildenden Lagerung 6 eine
Nabe 2 drehbar gelagert ist. Die Nabe 2 ist mit
einem Radflansch 8 zur Aufnahme und Befestigung einer nicht
mehr gezeigten Radfelge versehen. Im axialen Bereich zwischen der
Lagerung 6 der Nabe 2 und der Aufhängung 3 des
Nabenträgers 1 ist ein hydrostatischer Axialkolbenmotor 9 angeordnet,
der direkt mit der Nabe 2 in Antriebsverbindung steht.
Der Nabenträger 1 ist gemäß der 1 von
einem rohrförmigen Tragrohr gebildet.
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Die
Lagerung 6 der Nabe 2 besteht aus zwei als Kegelrollenlagern
ausgebildeten Schrägwälzlagern 6a, 6b,
die in O-Anordnung am Lagerzapfen 5 angeordnet sind. Der
Axialkolbenmotor 9 umfasst eine Hubscheibe 10,
die benachbart zu den beiden Wälzlagern 6a, 6b der
Lagerung 6 auf dem Nabenträger 1 drehfest
befestigt ist. Hierzu ist zwischen dem Nabenträger 1 und
der Hubscheibe 10 eine Verzahnung 11 ausgebildet.
Die axiale Befestigung der Hubscheibe 10 erfolgt an einem
Wellenabsatz 12 des Nabenträgers 1, wobei
die Hubscheibe 10 zusammen mit den beiden Lagerinnenringen
der Wälzlager 6a, 6b mittels einer am
radseitigen Ende des Lagerzapfens 5 angeordneten Wellenmutter 13 verspannbar und
somit befestigbar sind.
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Die
Hubscheibe 10 bildet an der der Fahrzeugmitte zugewandten
Stirnseite eine huberzeugende Laufbahn 14 für
die in einer Zylindertrommel 15 des Axialkobenmotors 9 angeordneten
Kolben 16. Die Zylindertrommel 15 ist auf dem
Nabenträger 1 fliegend gelagert und angeordnet.
Zur Druckmittelversorgung des Axialkolbenmotors 9 ist in den
Nabenträger 1 eine Steuerbodenaufnahme 17 integriert, die
druckmittelführende Verbindungskanäle 18a, 18b umfasst,
die mit entsprechenden Hydraulikanschlüssen 19 verbunden
sind, die an dem Nabenträger 1 ausgebildet sind.
Der Nabenträger 1 bildet im Bereich der Steuerbodenaufnahme 17 eine
Steuerfläche 20 für die Verdrängerräume
des Axialkolbenmotors 9, die von einem an dem Nabenträger 1 drehfest
angeordneten Steuerboden 21 gebildet ist. Der Steuerboden 21 ist
mit Steueranschlüssen, beispielsweise Steuernieren, versehen,
die mit den Verbindungskanälen 18a, 18b in
Verbindung stehen. Über Ausnehmungen in der Zylindertrommel 15 wird
eine Beaufschlagung der Verdrängerräume des Axialkolbenmotors 9 ermöglicht.
Gemäß der 1 ist die
Steuerbodenaufnahme 17 bezüglich der Aufhängung 3 an
der Radaussenseite des Nabenantriebs N angeordnet. Die Hydraulikanschlüsse 19 befinden
sich bezüglich der Aufhängung 3 in dem
der Fahrzeugmitte zugewandten Bereich.
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Zur
direkten Antriebsverbindung zwischen der Zylindertrommel 15 und
der Nabe 2 ist eine als Klauenkupplung ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung 25 vorgesehen.
Die Drehmomentübertragungseinrichtung 25 ist zwischen
der Stirnseite einer die Hubscheibe 10 übergreifenden
und sich in Richtung zur Fahrzeugmitte erstreckenden, relativ dünnwandigen
Auskragung 26 der Nabe 2 und der Zylindertrommel 15 ausgebildet.
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In
der 2 ist eine Draufsicht auf den Nabenantrieb N gemäß einem
Schnitt A-A der 1 dargestellt. Der Längsschnitt
der 1 entspricht einem Schnitt entlang der Linie B-B
der 2.
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Die
Drehmomentübertragungseinrichtung 25 ist als Klauenkupplung 27 ausgebildet,
wobei eine Kupplungshälfte an der Stirnseite der Auskragung 26 der
Nabe 2 und eine zweite Kupplungshälfte an der Stirnseite
der Zylindertrommel 15 angeordnet ist. Wie aus der 2 ersichtlich
ist, weist die Klauenkupplung 27 mehrere umfangsseitig
an dem stirnseitigen Ende der Auskragung 26 der Nabe 2 eingearbeitete Klauenaufnahmen 27a auf,
die umfangsseitig Klauen 27c an der Auskragung 26 begrenzen.
In die Klauenausnehmungen 27a greift jeweils eine am Außenumfang
der hubscheibenseitigen Stirnseite der Zylindertrommel 15 ausgebildete
Klaue 27b ein, die an der Zylindertrommel 15 in
Richtung zur Hubscheibe 10 auskragend angeordnet sind.
Die Klauenaufnahmen 27a erstrecken sich hierbei nicht vollständig über
den gesamten Durchmesser der Auskragung 26, sondern sind
vom Innenumfang her derart in die Auskragung 26 eingearbeitet,
dass am Außenumfang der Auskragung 26 im Bereich
der Drehmomentübertragungseinrichtung 25 ein umlaufender
und kragenförmiger Außenring 28 verbleibt,
der zur radialen Abstützung der Zylindertrommel 15 nach
Außen dient.
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An
dem Nabenträger 1 ist – wie in 1 gezeigt
ist – im Bereich der Steuerbodenaufnahme 17 ein
ringförmiges und relativ dünnwandiges Motorgehäuse 29 des
Axialkolbenmotors 9 befestigt, beispielsweise mittels Schraubverbindungen 30,
das sich zum radseitigen Ende des Nabenträgers 1 erstreckt
und somit den Axialkolbenmotor 9 in axialer Richtung überdeckt.
Zwischen dem Motorgehäuse 29 und der Nabe 2 ist
eine von einem Wellendichtring ausgebildete Dichtungseinrichtung 31 angeordnet. Die
Dichtungseinrichtung 31 ist hierbei im axialen Erstreckungsbereich
der Drehmomentübertragungseinrichtung 25 zwischen
der Nabe 2 und dem Motorgehäuse 29 angeordnet,
wobei der Außenumfang des umlaufenden, kragenförmigen
Außenringes 28 der Auskragung 26 die
Lauffläche für die Dichtungseinrichtung 31 bildet.
Das Motorgehäuse 29 kann alternativ an dem Nabenträger 1 einstückig
ausgebildet sein.
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An
der Radaussenseite ist in der Nabe 2 ein kappenförmiger
Verschlussdeckel 32 befestigt.
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Der
Axialkolbenmotor 9 gemäß der 1 ist als
Mehrhubmotor ausgebildet, bei dem die Kolben 16 mittels
jeweils eines als Rolle ausgebildeten Wälzkörpers 35,
dessen Rotationsachse senkrecht zur Drehachse der Zylindertrommel 15 ist,
auf der als Nockenscheibe ausgebildeten Hubscheibe 10 abgestützt
sind.
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In
der 3a ist der Axialkolbenmotor 9 mit der
Zylindertrommel 15 im Bereich der Kolbenabstützung
an der von der Nockenscheibe gebildete Hubscheibe 10 in
einer Abwicklung dargestellt. Bei einer Druckbeaufschlagung der
Verdrängerräume stützen sich die an den
Kolben 16 wirkenden Druckkräfte Fz über
die Wälzköper 35 an der geneigten, von
der Nockenscheibe gebildete Laufbahn 14 der Hubscheibe 10 mittels
einer Normalkraft FN ab. Durch die Kräftezerlegung
entsteht zusätzlich zu einer Axialkraft Fk eine
Tangentialkraft Ft, die das Drehmoment der
Zylindertrommel 15 erzeugt. Um störende Querkräfte und
ein Kippmoment an der Zylindertrommel 15 zu vermeiden,
ist bei der als Mehrhubmotor ausgebildeten Axialkolbenmaschine 9 die
Anzahl der Kolben und die Anzahl der Hübe an der von der
Nockenscheibe gebildeten Laufbahn 14 derart gewählt,
dass an gegenüberliegenden Kolben 16 jeweils gegenüberliegende
Kräftepaare der Querkräfte entstehen, deren Kräfte
in translatorischer Richtung entgegengerichtet sind und sich somit
aufheben, in Umfangsrichtung jedoch gleichgerichtet sind, um das
Drehmoment an der Zylindertrommel 15 zu erzeugen. Wie aus
der 3b ersichtlich ist – in der eine Draufsicht auf
die Zylindertrommel 15 eines Mehrhubmotors dargestellt
ist – weist der Axialkolbenmotor 9 zehn Kolben
und die von der Nockenscheibe gebildete Hubscheibe 10 vier
Hübe auf. An bezüglich der Drehachse gegenüberliegenden
Kolben 16, die in der jeweils gleichen Hublage sind, entstehen
somit Kräftepaare der Tangentialkräfte Ft1 bzw.
Ft2. Die Kräfte der Kräftepaare Ft1 bzw. Ft2 und
somit die Querkräfte sind in translatorischer Richtung
jeweils entgegengerichtet und heben sich auf, wodurch die Zylindertrommel 15 hinsichtlich
der Querkräfte an den Kolben 16 kraftausgeglichen
ist und ein Kippmoment an der Zylindertrommel 15 vermieden
wird. In Umfangsrichtung sind die Kräfte der Kräftepaare
Ft1 bzw. Ft2 jedoch gleichgerichtet, um das Drehmoment an der Zylindertrommel 15 zu
erzeugen. Der Kraftausgleich der Querkräfte in translatorischer
Richtung kann nicht nur über zwei Kräfte erfolgen,
sondern auch über mehrere rotatationssymmetrisch angeordnete Kräfte.
Anstelle von zehn Kolben und vier Hüben der Hubscheibe
ist bei einem Mehrhubmotor ebenfalls beispielsweise die Kombination
von neun Kolben mit drei Hüben an der Hubscheibe 10 möglich,
um den Kraftausgleich der Querkräfte in translatorischer Richtung
zu erzielen. Hier entstehen in Umfangsrichtung drei in Umfangsrichtung
gleichgerichtete Kräfte, die sich in translatorischer Richtung
aufheben.
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In
der 4 ist eine Antriebsachse 40 mit zwei
an den radseitigen Enden angeordneten Nabenantrieben N gemäß den 1 bis 3 dargestellt. Die Nabenträger 1 mit
dem Lagerzapfen 5 und den Steuerbodenaufnahmen 16 sind
hierbei an den Außenseiten eines von einem Achsrohr gebildeten Achsgehäuses 50 einstückig
angeformt.
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In
der 5 ist ein Nabenantrieb N gemäß den 1 bis 3 dargestellt, der zusätzlich
mit einer Bremseinrichtung 60 versehen ist. Die Bremseinrichtung 60 ist
als nasslaufende Lamellenbremse ausgebildet, die radial zwischen
der Zylindertrommel 15 des Axialkolbenmotors 9 und
dem Motorgehäuse 29 angeordnet ist. Die Bremseinrichtung
weist hierbei abwechselnd angeordnete Bremslamellen auf, die am
Außenumfang der Zylindertrommel 15 bzw. am Innenumfang
des Motorgehäuses 29 drehfest, jedoch axial verschiebbar
angeordnet sind. Am Motorgehäuse 29 ist mittels
eines Sicherungsringes ein Widerlager 61 befestigt. Die
Bremseinrichtung 60 ist als hydraulisch lösbare
Federspeicherbremse ausgebildet und weist einen am Motorgehäuse 29 angeordnet Bremskolben 62 auf,
wobei zwischen dem Motorgehäuse 29 und dem Bremskolben 62 ein
Steuerdruckraum 63 zur Beaufschlagung der Bremseinrichtung 60 in
die Lösestellung ausgebildet ist. Mit dem Bremskolben 62 steht
weiterhin eine die Bremseinrichtung 60 in die Bremsstellung
beaufschlagende Federeinrichtung 64 in Wirkverbindung,
die an dem Nabenträger 1 im Bereich der Steuerbodenaufnahme 17 abgestützt
ist.
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In
der 6 ist eine Antriebsachse 40 gemäß der 4 dargestellt,
die an den beiden Achsenden mit jeweils einem eine Bremseinrichtung 60 umfassende
Nabenantrieb N gemäß der 5 versehen
ist. Entsprechend der 4 sind die Nabenträger 1 mit
dem Lagerzapfen 5 und den Steuerbodenaufnahmen 17 einstückig
an den Außenseiten eines von einem Achsrohr gebildeten
Achsgehäuses 50 angeformt.
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In
der 7 ist ein erfindungsgemäßer
Nabenantrieb N dargestellt, der mit einem Flansch 70 zur
lösbaren Befestigung an einem Achsgehäuse 50 oder
einem Fahrzeugkörper versehen ist. Der Nabenträger 1 ist
als Tragzapfen ausgebildet, der an der der Fahrzeugmitte zugewandten
Stirnseite mit einer Flanschplatte 71 versehen ist, in
der weiterhin die Hydraulikanschlüsse 19 der in
den Nabenträger 1 integrierten Steuerbodenaufnahme 17 angeordnet
sind. Mittels Verschraubungen 72 ist der Nabenantrieb N an
der Flanschplatte 71 an dem Achsgehäuse 50 einer
Antriebachse 40 befestigbar, das als einfach herzustellendes
Achsrohr in einer geschweißten Stahlkonstruktion ausgebildet
werden kann.
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Die
Aufhängung kann hierbei an dem Nabenträger 1 in
dem der Fahrzeugmitte zugewandten Bereich oder dem Achsgehäuse 50 ausgebildet
sein.
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Bei
der 8 ist der Nabenträger 1 an dem der
Fahrzeugmitte zugewandten Bereich mit einem drehmomentübertragenden
Profil 75 axial erweitert, insbesondere einem Rechteckprofil.
Mittels Schraubverbindungen 76 ist der Nabenträger 1 an
einer an das Profil 75 angepassten Aufnahme 77 eines
Achsgehäuse 50 einer Antriebsachse 40 oder
einem Fahrzeugkörper 80 kraft- und/oder formschlüssig
befestigbar ist. Die Hydraulikanschlüsse 19 sind
hierbei im Bereich der axialen Erweiterung angeordnet.
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Bei
den Nabenantrieben N gemäß den 1 bis 8 ist
die Steuerbodenaufnahme 17 des Axialkolbenmotors 9 in
den Nabenträger 1 integriert und einstückig
ausgebildet. Beider in der 9 dargestellten
Antriebsachse 40 mit erfindungsgemäßen Nabenantrieben
N an den Achsenden ist die Steuerbodenaufnahme 17 in einem
separaten Anschlussteil 39 angeordnet. Das Anschlussteil 39 ist
mit den Verbindungskanälen 18a, 18b sowie
den Hydraulikanschlüssen 19 und somit allen druckmittelführenden Verbindungen
versehen. Zudem ist an dem Anschlussteil 39 das Motorgehäuse 29 befestigt
und der bei einer vorhandenen Bremseinrichtung 60 die Federeinrichtung 64 abgestützt.
An dem Anschlussteil 39 ist weiterhin die Aufhängung 3 angeordnet.
Das Anschlussteil 39 ist an dem Achsgehäuse 50 der
Antriebsdachse 40 und somit den Nabenträgern 1 befestigt,
bevorzugt mittels einer Schweißverbindung, wodurch das
Achsrohr 50 von einem einfachen Stahlrohr gebildet werden
kann, das an den Enden zur Bildung der einstückig angeformten
Lagerzapfen 5 der Nabenträger 1 gestaucht
ist. Es ist ebenfalls möglich, die Aufhängung
anstelle an den Anschlussteilen 39 an dem Achsrohr 50 anzuordnen.
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In
der 10 ist eine Antriebsachse 40 mit an den
Achsenden angeordneten erfindungsgemäßen Nabenantrieben
N dargestellt, wobei weiterhin in die Antriebachse 40 eine
Hydraulikpumpe 90 zur Versorgung der beiden Axialkolbenmotoren 9 der
Nabenantriebe N vorgesehen sind. In dem Achsgehäuse 50 ist
eine Steuerbodenaufnahme 93 für die Hydraulikpumpe 90 ausgebildet,
wobei mit den Pumpenanschlüssen in Verbindung stehende
Verbindungskanäle 91, 92 in das Achsgehäuse 50 integriert sind,
die jeweils zu den Verbindungsanschlüsse 18a, 18b der
in das Achsgehäuse 50 integrierten Steuerbodenaufnahmen 17 der
Nabenantriebe N führen.
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In
der 11 ist der Nabenantrieb N als lenkbarer Radantrieb
ausgebildet, wobei der von einem Tragzapfen gebildete Nabenträger 1 um
eine im Wesentlichen vertikale Schwenkachse 95 schwenkbar
und somit lenkbar angeordnet ist. Der Nabenträger 1 kann
hierbei mittels Schwenklagern 96a, 96b an einer
gabelförmigen Achsbrücke 97 eines Achsgehäuses 50 um
die Schwenkachse 95 lenkbar angeordnet sein.
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Bei
den Nabenantrieben N gemäß den 1 bis 11 ist
der Axialkolbenmotor 9 als Mehrhubmotor ausgebildet. Die 12 zeigt
einen erfindungsgemäßen Nabenantrieb N mit einem
einhubigen Axialkolbenmotor 9, der als Schrägscheibenmotor
ausgebildet ist. Die huberzeugende Laufbahn 14 der Hubscheibe 10 ist
hierbei als Schrägscheibe ausgebildet, an der die Kolben 16 mittels
jeweils eines Gleitschuhs 98 abgestützt sind.
Auftretende Querkräfte der Zylindertrommel 15 können über
die als Klauenkupplung ausgebildete Drehmomentübertragungseinrichtung 25 und
den umlaufenden Außenringes 28 der Auskragung 26 der
Nabe 2 abgestützt werden.
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Bei
einem erfindungsgemäßen Nabenantrieb N kann nach
Entfernen des Verschlussdeckels 32 und Demontage der Wellenmutter 13 die
Nabe 2, die beiden Wälzlager 6a, 6b der
Lagerung 6, der Axialkolbenmotor 9 mit der Hubscheibe 10 und
der Zylindertrommel 15 und die gegebenenfalls vorhandene
Bremseinrichtung 60 demontiert und gewartet werden, ohne
den Nabenantrieb N von der Aufhängung 3 zu demontieren
und somit eine Antriebsachse 40 von dem Fahrzeugkörper
zu demontieren.
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Durch
die Anordnung der Wälzlager 6a, 6b der
die Radlagerung bildenden Lagerung 6 auf dem Lagerzapfen 5 am
radseitigen Ende des Nabenträgers 1 wir ein direkter
und einfacher Kraftverlauf der Radkräfte von der Nabe 2 über
die beiden Wälzlager 6a, 6b der Lagerung 6 auf
den Nabenträger 1 und somit direkt an die Aufhängung 3 erzielt.
Dadurch können die übrigen Bauteile des erfindungsgemäßen Nabenantriebs
N, insbesondere die Auskragung 26 der Nabe 2 und
das Motorgehäuse 28, mit einer geringen Wandstärke
und somit einem geringen Materialaufwand ausgebildet werden, wodurch
der Herstellaufwand verringert werden kann. Gegenüber einer drehenden
Radnabenwelle, die einer Wechselbeanspruchung unterworfen ist, wird
der feststehende Nabenträger 1 des erfindungsgemäßen
Nabenantriebs N lediglich von einer schwellenden Beanspruchung belastet.
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An
dem Nabenträger 1 ist lediglich der Lagerzapfen 5 und
die Steuerbodenaufnahme 17 im Bereich der Steuerfläche 20 mechanisch
zu bearbeiten, wodurch der Herstellaufwand weiter verringert werden
kann. Zudem ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen
Nabenantrieb N eine einfache Montage und Demontage des Axialkolbenmotors 9 sowie
einer gegebenenfalls vorhandenen Bremseinrichtung 60 ohne
den Nabenträger 1 von der Aufhängung 3 demontieren
zu müssen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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