DE102011056578A1

DE102011056578A1 - Hydrostatische Antriebseinheit mit einer Körperschallabkopplung

Info

Publication number: DE102011056578A1
Application number: DE201110056578
Authority: DE
Inventors: Peter Schlee; Martin Bergmann; Dr. Welschof Bernward
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Antriebseinheit (1) mit einer in einem Maschinengehäuse (3) angeordneten hydrostatischen Kolbenmaschine (2a; 2b) und einem Tragflansch (5), wobei das Maschinengehäuse (3) an dem Tragflansch (5) zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses (3) mittels schwingungsdämpfender Mittel (6) befestigt ist. Die Aufgabe, eine derartige hydrostatische Antriebseinheit zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich des Bauaufwandes und des Bauraumbedarfs der Körperschallabkopplung verbessert ist, wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die schwingungsdämpfenden Mittel (6; 6a, 6b) von mehreren buchsenförmigen Abkopplungselementen (35) gebildet sind, wobei das Maschinengehäuse (3) an mehreren Befestigungspunkten (P1, P2, P3) mittels jeweils eines Abkopplungselementes (35) an dem Tragflansch (5) in einer Mehrpunktaufhängung aufgehängt ist und wobei die Abkopplungselemente (35) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Kraftübertragung zwischen Maschinengehäuse (3) und Tragflansch (5) in drei translatorischen Freiheitsgraden und eine Drehmomentübertragung in drei rotatorischen Freiheitsgraden zwischen Maschinengehäuse (3) und Tragflansch (5) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Antriebseinheit mit einer in einem Maschinengehäuse angeordneten hydrostatischen Kolbenmaschine und einem Tragflansch, wobei das Maschinengehäuse an dem Tragflansch zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses mittels schwingungsdämpfender Mittel befestigt ist.
Derartige Antriebseinheiten werden in stationären und mobilen Anwendungen eingesetzt, beispielsweise in Fahrzeugen als Fahrantrieb. Die hydrostatische Kolbenmaschine ist hierbei mittels hydraulischer Anschlussleitungen, die von Rohrleitungen oder Schlauchleitungen gebildet sind, bei der Ausführung der Kolbenmaschine als Pumpe mit einem Verbraucher bzw. bei der Ausführung der Kolbenmaschine als Motor mit einer Pumpe verbunden. Bei einer als Motor ausgebildeten Kolbenmaschine entstehen aufgrund der Pulsation des Volumenstroms in den Anschlussleitungen der Antriebseinheit pulsierende Druckkräfte in den Verdrängerräumen der Kolbenmaschine. Diese Druckkräfte werden auf das Maschinengehäuse der Kolbenmaschine übertragen, wodurch Körperschall entsteht. Sofern die Kolbenmaschine mit dem Maschinengehäuse und entsprechender Anschlussstellen starr an beispielsweise einem Fahrzeug befestigt ist, wird der Körperschall über die Anschlussstellen in den Fahrzeugkörper eingeleitet. In Abhängigkeit von der Anregungsfrequenz können an entsprechenden Bauteilen des Fahrzeugs störende Resonanzen auftreten, die zu einem hohen Geräuschpegel führen.
Um diese Übertragung des Körperschalls auf die Fahrzeugstruktur und den Fahrzeugkörper zu vermeiden, ist es bereits aus der DE 10 2010 018 528 A1 bekannt, eine schalldämmende Abkopplung zwischen der hydrostatischen Antriebseinheit und dem Fahrzeugkörper vorzusehen. Bei der DE 10 2010 018 528 A1 wird hierzu ein als Achsgehäuse einer Antriebsachse eines Fahrzeugs ausgebildeter Tragflansch, an bzw. in dem die Kolbenmaschine starr befestigt ist, mittels gummielastischer Abkopplungselemente an dem Fahrzeugkörper, beispielsweise einem Fahrzeugrahmen, befestigt und somit schwingungstechnisch abgekoppelt. Durch die starre Befestigung der Kolbenmaschine an der Antriebsachse wird der von der Kolbenmaschine erzeugte Körperschall an das Achsgehäuse und somit an die Antriebsachse weitergeleitet. Die Abkopplungselementen sind hierbei in der Regel als ringförmige Gummi-Metall-Federelemente ausgebildet, die zwischen dem Achsgehäuse und dem Fahrzeugkörper eingebaut sind, um die Körperschallabkopplung und Schwingungsabkopplung der Antriebsachse gegenüber dem Fahrzeug zu erzielen.
Eine derartige Anordnung von Abkopplungselementen zwischen dem als Achsgehäuse ausgebildeten Tragflansch und dem Fahrzeugkörper und somit eine Körperschallabkopplung zwischen dem Achsgehäuse und dem Fahrzeug ist jedoch nachteilig, wenn eine durch die gummieleastischen Abkopplungselemente erzielte Federung des Fahrzeugs nicht benötigt oder nicht erwünscht ist. Die Anordnung der Abkopplungselemente zwischen dem als Achsgehäuse ausgebildeten Tragflansch und dem Fahrzeugkörper und somit die Körperschallabkopplung zwischen dem Achsgehäuse und dem Fahrzeug führt weiterhin zu einem hohen Bauaufwand für die Abkopplungselemente, da diese bei einer Antriebsachse die gesamte Achslast mit den Radlasten tragen müssen und somit mechanisch auf die gesamte Achslast ausgelegt werden müssen. Hierfür müssen die Abkopplungselemente entsprechend groß dimensioniert werden, so dass ein hoher Bauraumbedarf für die Anordnung der Abkopplungselemente entsteht, wobei weiterhin aufgrund der Größe der Abkopplungselemente und der zum Einbau der Abkopplungselemente erforderlichen Anschlussbauteile ein hoher Bauaufwand mit hohen Herstellkosten verursacht wird. Zudem führt die relativ weiche Anbindung des Achsgehäuses mittels der Abkopplungselemente an dem Fahrzeugrahmen dazu, dass das in der Regel steif dimensionierte Achsgehäuse nicht zu einer Versteifung des Fahrzeugkörpers eingesetzt werden kann, so dass für die Versteifung des Fahrzeugkörpers zusätzliche versteifende Elemente erforderlich sind und eingesetzt werden müssen. Sofern an der Antriebsachse weitere Anbauteile, beispielsweise ein Hubgerüst eines Gabelstaplers, angeordnet ist, muss dieses zur Körperschallabkopplung gesondert mittels Abkopplungselementen an dem Achsgehäuse befestigt werden, um eine Körperschallübertragung von den Kolbenmaschinen über das Achsgehäuse auf das Hubgerüst zu vermeiden. Diese zusätzliche Abkopplung des Hubgerüst kann in Verbindung mit der Körperschallabkopplung der Antriebsachse zum Fahrzeugkörper aufgrund der Nachgiebigkeiten in den Abkopplungselementen zu einer verminderten Genauigkeit bei der Positionierung eines Lastaufnahmemittels des Hubgerüstes führen, beispielsweise einer Lastgabel mit entsprechenden Gabelzinken.
Aus der DE 100 06 460 B4 und der DE 199 57 565 A1 sind gattungsgemäße hydrostatische Antriebseinheiten bekannt, bei denen das Maschinengehäuse der Kolbenmaschine an einem als Traggehäuse bzw. Nabenträger ausgebildeten Tragflansch zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses mittels schwingungsdämpfender Mittel befestigt ist. Zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses sind hierbei radial zwischen dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch sowie axial zwischen dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch entsprechende schwingungsdämpfende Mittel angeordnet, beispielsweise aus schwingungsfähigem Material bestehende Axialstifte als Abkopplungselemente zur radialen Abkopplung und aus schwingungsfähigem Material bestehende Scheiben als Abkopplungselemente zur axialen Abkopplung bei der DE 199 57 565 A1 bzw. verschiedene buchsenförmige Dämpfungsbauteile als Abkopplungselemente zur radialen und axialen Abkopplung bei der DE 100 06 460 B4 . Eine radiale und axiale Anordnung der Abkopplungselemente zwischen Tragflansch und Maschinengehäuse führt jedoch zu einem hohen Bauaufwand für die Abkopplungselemente und einem zusätzliche Bauraumbedarf für die Abkopplungselemente. Zudem liegen die schwingungsdämpfender Mittel der DE 199 57 565 A1 und der DE 100 06 460 B4 im Kraftfluss der Radkräfte, so dass eine entsprechend große Dimensionierung und Auslegung der schwingungsdämpfenden Mittel erforderlich ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit zur Verfügung zu stellen, die hinsichtlich des Bauaufwandes und des Bauraumbedarfs der Körperschallabkopplung verbessert ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die schwingungsdämpfenden Mittel von mehreren buchsenförmigen Abkopplungselementen gebildet sind, wobei das Maschinengehäuse an mehreren Befestigungspunkten mittels jeweils eines Abkopplungselements an dem Tragflansch in einer Mehrpunktaufhängung aufgehängt ist, wobei die Abkopplungselemente derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Kraftübertragung zwischen Maschinengehäuse und Tragflansch in drei translatorischen Freiheitsgraden und eine Drehmomentübertragung in drei rotatorischen Freiheitsgraden zwischen Maschinengehäuse und Tragflansch erfolgt. Der erfindungsgemäße Gedanke besteht somit darin, durch mehrere buchsenförmige Abkopplungselemente, mit denen das Maschinengehäuse in einer Mehrpunktaufhängung an dem Tragflansch aufgehängt ist, das Maschinengehäuses an dem Tragflansch mit einer maschineninterne Körperschallabkopplung aufzuhängen, wodurch die Ausbreitung des Körperschalls in der Übertragungskette möglichst früh in der Intensität gemindert wird. Durch die Mehrpunktaufhängung und die Anordnung von mehreren buchsenförmigen Abkopplungselementen zwischen dem Tragflach und dem Maschinengehäuse derart, dass Kräfte und Drehmomente in allen sechs Freiheitsgraden übertragen werden, wird mit mehreren einfach aufgebauten buchsenförmigen Abkopplungselementen in Verbindung mit der Mehrpunktaufhängung eine Verbindung und Anbindung des Maschinengehäuses an dem Tragflansch in allen sechs Freiheitsgraden erzielt und somit mit den akustisch wirksamen Abkopplungselementen eine Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses gegenüber dem Tragflansch erzielt. Mit einer Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses an dem Tragflansch wird zudem auf einfache Weise ermöglicht, dass die Abkopplungselemente lediglich das Antriebs- bzw. Abtriebsdrehmoment der Kolbenmaschine an dem Tragflansch abstützten und übertragen sowie die durch Stöße hervorgerufenen Massenträgheitskräfte und Massenträgheitsmomente des Maschinegehäuses mit der Kolbenmaschine an den Tragflansch übertragen, so dass klein bauende und einen geringen Bauaufwand aufweisende buchsenförmige Abkopplungselemente zur Körperschallabkopplung verwendet werden können, die zu keiner Vergrößerung des Bauraums der hydrostatischen Antriebseinheit führen. Sofern die buchsenförmigen Abkopplungselemente identisch bzw. im Wesentlichen identisch aufgebaut sind, wird der Bauaufwand weiter verringert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Mehrpunktaufhängung mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei Befestigungspunkte auf. Mit einer mindestens zwei Befestigungspunkte aufweisenden Aufhängung des Maschinengehäuses an dem Tragflansch unter Zwischenschaltung jeweils eines entsprechenden buchsenförmigen Abkopplungselementes wird auf einfache Weise erzielt, dass die notwendigen Kräfte und Drehmomente zwischen Maschinengehäuse und Tragflansch übertragen werden und eine Kraftübertragung zwischen Maschinengehäuse und Tragflansch in drei translatorischen Freiheitsgraden und eine Drehmomentübertragung in drei rotatorischen Freiheitsgraden zwischen Maschinengehäuse und Tragflansch erfolgt, und somit mit geringem Bauaufwand eine Verbindung des Maschinengehäuses mit dem Tragflansch in allen sechs Freiheitsgraden erzielt. Mit einer Erhöhung der Anzahl der Befestigungspunkte kann hierbei auf einfache Weise unter Verwendung gleicher Abkopplungselemente eine Anpassung an die zu übertragenden Kräfte und Drehmomente erzielt werden.
Hinsichtlich eines platzsparenden Aufbaus und eines geringen Bauaufwands ergeben sich Vorteile, wenn die Befestigungspunkte der Mehrpunktaufhängung in einer senkrecht zu einer Drehachse der Kolbenmaschine angeordneten Ebene angeordnet sind.
Mit besonderem Vorteil sind die Befestigungspunkte konzentrisch zu einer Drehachse der Kolbenmaschine und mit radialem Abstand von der Drehachse beabstandet angeordnet, wobei die mehreren Befestigungspunkte in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Mit mehreren konzentrisch zur Drehachse der Kolbenmaschine und über den Umfang verteilt angeordneten Befestigungspunkten, die jeweils mit einem buchsenförmigen Abkopplungselement versehen sind, und somit einer konzentrischen Anordnung der Abkopplungselemente können auf einfache Weise Drehmomente mit einer Wirkrichtung um drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen und somit in drei rotatorischen Freiheitsgraden und Kräfte in mehreren senkrecht zueinander stehenden Richtungen übertragen werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Abkopplungselemente jeweils von einer elastischen Buchse gebildet, die mit einer Außenmantelfläche in eine Aufnahmebohrung eingesetzt ist und mit einer Innenmantelfläche auf einem zapfenförmigen Träger angeordnet ist. Derartige elastische Buchsen, die zwischen einem zapfenförmigen Träger und einer Aufnahmebohrung angeordnet sind, ermöglicht es auf einfache Weise, eine Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses der Kolbenmaschine gegenüber dem Tragflansch mit geringem Bauraumbedarf und Bauaufwand für die Buchsen zu erzielen. Eine entsprechende Aufnahmebohrung und ein zapfenförmiger Träger für jede elastische Buchse, die in Verbindung mit der entsprechenden elastischen Buchse einen entsprechenden Befestigungspunkt der Mehrpunktaufhängung bilden, sind weiterhin auf einfache Weise und mit geringem Herstellaufwand herstellbar, so dass sich ebenfalls ein geringer Bauaufwand für die von dem zapfenförmigen Träger und der entsprechenden Aufnahmebohrung gebildeten Anschlussbauteile der elastischen Buchsen ergibt. Mit derartigen elastischen Buchsen, die jeweils zwischen einer Aufnahmebohrung und einem zapfenförmigen Träger als Befestigungspunkt angeordnet sind, wird es auf einfache Weise ermöglicht, Kräfte in radialen Richtungen der elastischen Buchsen und in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen und somit in drei translatorischen Freiheitsgraden zu übertragen.
Mit besonderem Vorteil sind die Aufnahmebohrung an dem Maschinengehäuse und der zapfenförmige Träger an dem Tragflansch ausgebildet. Mit den zwischen dem zapfenförmigen Träger und der Aufnahmebohrung angeordneten Buchsen kann somit auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand die Körperschallabkopplung und akustische Trennung des Maschinengehäuses von dem Tragflansch erzielt werden.
Selbstverständlich ist eine kinematische Umkehr möglich, bei der der zapfenförmige Träger an dem Maschinengehäuse und die Aufnahmebohrung an dem Tragflansch ausgebildet sind.
Mit besonderem Vorteil sind die Abkopplungselemente jeweils mit beiden Stirnseiten zwischen dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch eingespannt. Hierdurch können auf einfache Weise Kräfte in Längsrichtung der elastischen Buchsen übertragen werden.
Zweckmäßigerweise ist hierzu das Abkopplungselement an einer ersten Stirnseite im radial inneren Bereich und an einer gegenüberliegenden Stirnseite am radial äußeren Bereich an einer Axialsicherung abgestützt. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Einspannung der elastischen Buchsen mit beiden Stirnseiten zwischen dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch erzielt werden, um Kräfte in Längsrichtung der elastischen Buchsen zu übertragen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Abkopplungselemente in axialer Richtung der Drehachse der Kolbenmaschine angeordnet. Eine derartige Anordnung führt in radialer Richtung zu keiner Bauraumvergrößerung der Antriebseinheit und ermöglicht in axialer Längrichtung der Antriebseinheit eine bauraumsparende Anordnung.
Mit besonderem Vorteil sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Abkopplungselemente stirnseitig zwischen dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch angeordnet. Hierdurch wird eine bauraumsparende Anordnung der Abkopplungselemente sowohl in radialer als auch in axialer Richtung ermöglicht. Weiterhin wird hierbei ermöglicht, die buchsenförmigen Abkopplungselemente in die Stirnseite des Maschinengehäuses bzw. in die Stirnseite des Tragflansches einzubringen, so dass der axiale Bauraumbedarf weiter verringert werden kann.
Eine Triebwelle der Kolbenmaschine kann gemäß einer Weiterbildung starr oder unter Zwischenschaltung einer drehelastischen Kupplung mit einem Abtriebselement verbunden sein. Sofern die das Drehmoment der Kolbenmaschine übertragende Triebwelle der Kolbenmaschine unter Zwischenschaltung einer drehelastischen Kupplung mit einem Abtriebselement, beispielsweise einem Abtriebszahnrad oder einem Untersetzungsgetriebe, verbunden ist, kann eine zusätzliche Verminderung der Körperschallübertragung über das Abtriebselement erzielt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Maschinengehäuse flüssigkeitsdicht abgedichtet, wobei eine die Triebwelle umgebende Buchse kippbeweglich in dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch angeordnet ist. Mit einer kippbeweglich zwischen dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch angeordneten Buchse kann auf einfache Weise eine Abdichtung des ölgefüllten Maschinengehäuses, in dem die Kolbenmaschine angeordnet ist und das mittels der Abkopplungselemente bezüglich des Tragflansches beweglich angeordnet ist, gegenüber der Umgebung erzielt werden.
Mit besonderem Vorteil ist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung die Buchse mit einem Spiel in dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch angeordnet und mittels Dichtungseinrichtungen, insbesondere Elastomerdichtungen, gegenüber dem Tragflansch und dem Maschinengehäuse flüssigkeitsdicht abgedichtet und an dem Tragflansch sowie dem Maschinengehäuse geführt. Durch die mit Spiel in dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch angeordnete Buchse, die mittels Dichtungseinrichtungen an dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch geführt ist, kann auf einfache Weise eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des Maschinengehäuses erzielt werden und in Verbindung mit den Dichtungseinrichtungen, mittels denen die Buchse in dem Maschinengehäuse und dem Tragflansch geführt ist, eine Körperschallübertragung über die Buchse verhindert werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Abkopplungselemente als Gummi-Metall-Verbund-Federn, insbesondere Gummi-Metall-Buchsen, ausgebildet, die bevorzugt aus Naturkautschuk bestehen.
Ebenfalls ist es möglich, die Abkopplungselemente als Elastomer-Metall-Verbund-Federn, insbesondere Elastomer-Metall-Buchsen, auszubilden.
Alternativ können die Abkopplungselemente als Kunststoffbuchsen ausgebildet sein.
Eine wirksame Körperschallabkopplung ist ebenfalls möglich, wenn die Abkopplungselemente als Metalldrahtgeflechtbuchsen ausgebildet sind.
Eine Körperschallabkopplung ist ebenfalls erzielbar, wenn die Abkopplungselemente als Lagerbuchsen mit einer Flüssigkeitsdämpfung ausgebildet sind.
Die Antriebeinheit kann als hydrostatischer Antriebsmotor zum Antrieb eines Verbrauchers ausgebildet sein, wobei der Tragflansch bei stationären Anwendungen an einem stationären Bauteil oder bei mobilen Anwendungen an einem Fahrzeugkörper befestigt oder als Teil eines Fahrzeugkörpers ausgebildet werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebseinheit als Radantrieb oder als Antriebsachse ausgebildet, wobei der Tragflansch als Radnabengehäuse oder Achsgehäuse bzw. als Bestandteil eines Radnabengehäuses oder eines Achsgehäuses ausgebildet ist. Mit der erfindungsgemäßen Körperschallabkopplung und Aufhängung des Maschinengehäuses gegenüber dem Tragflansch, wobei über die Abkopplungselemente durch die Mehrpunktaufhängung keine Radlasten übertragen werden, kann eine Körperschallübertragung von dem Maschinengehäuse auf ein Achsgehäuse bzw. auf ein Radnabengehäuse mit einfachem Aufbau und bei geringen Herstellungskosten erzielt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebsachse mit zwei Kolbenmaschinen zum Antrieb jeweils eines als drehbare Nabe ausgebildeten Abtriebselements versehen, wobei die Kolbenmaschinen ein gemeinsames Maschinengehäuse oder zwei getrennte Maschinengehäuse aufweisen, wobei das Maschinengehäuse bzw. die Maschinengehäuse mittels der Abkopplungselemente in dem Achsgehäuse körperschallabgekoppelt befestigt sind. Bei einer derartigen Antriebsachse mit zwei Kolbenmaschinen, die im Sinne eines Einzelradantriebs jeweils eine Nabe antreiben, kann mit den erfindungsgemäßen Abkopplungselementen auf einfache Weise und bei geringem Bauraumbedarf eine Körperschallabkopplung der in dem Achsgehäuse angeordneten beiden Maschinengehäuse bzw. eines in dem Achsgehäuse angeordneten gemeinsamen Maschinengehäuses erzielt werden. Die Anordnung der Abkopplungselemente innerhalb des Achsgehäuses führt weiterhin zu einer vor Umwelteinflüssen, beispielsweise UV-Strahlung und Feuchtigkeit geschützten Anordnung der Abkopplungselemente.
Die erfindungsgemäße Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses in dem Achsgehäuse zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses gegenüber dem Achsgehäuse ermöglicht es weiterhin, das Maschinengehäuse mit der bzw. den eingebauten Kolbenmaschinen und gegebenenfalls mit dem Tragflansch als einzelnes Modul und vormontierbare Bauteilegruppe einer modular aufgebauten Antriebsachse oder eines Radantriebs auszuführen.
Bevorzugt ist die Nabe jeweils in einem Nabenträger drehbar gelagert, die an einem Achsende des Achsgehäuses befestigt ist.
Die Kolbenmaschine kann hierbei direkt die Nabe im Sinne eines Direktantriebes antreiben. Zweckmäßigerweise ist eine Triebwelle der Kolbenmaschine unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes mit dem Abtriebselement verbunden.
Die Anordnung der Nabe und gegebenenfalls des Untersetzungsgetriebes in einem Nabenträger vereinfacht die modulare Bauweise einer Antriebsachse bzw. eines Radantriebs weiter, wobei das Achsgehäuse, das bzw. die Maschinengehäuse mit den Kolbenmaschinen und die Nabenträger mit der Radlagerung, der Nabe und dem gegebenenfalls vorhandenen Untersetzungsgetriebe jeweils einzelne und vormontierbare Bauteilegruppen bilden. Mit der erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses wird somit in Verbindung mit einem modularen Aufbau der vormontierbaren Bauteilegruppen die Herstellung einer Antriebsachse deutlich vereinfacht.
Durch die erfindungsgemäße Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses an dem Tragflansch kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der Tragflansch starr mit einem Fahrzeugkörper einer Arbeitsmaschine verbunden werden. Hierdurch wird eine steife Verbindung des Tragflansches mit dem Fahrzeugkörper erzielt, so dass ermöglicht wird, einen als steif dimensionierte Achsgehäuse ausgebildeten Tragflansch zu einer Versteifung des Fahrzeugkörpers einzusetzen. Hierdurch wird ein vereinfachter Rahmenaufbau eines Fahrzeugs erzielt, wobei durch die Verwendung des Achsgehäuses zur Versteifung des Fahrzeugsrahmens eine Verringerung der Herstellkosten eines Fahrzeugs erzielbar ist.
Sofern an einem als Achsgehäuse ausgebildeten Tragflansch weitere Anbauteile, beispielsweise ein Hubgerüst eines Gabelstaplers, angeordnet ist, können diese durch die erfindungsgemäße Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses innerhalb des Achsgehäuses ohne weitere akustische Körperschallabkopplung an das Achsgehäuse angebaut werden, wodurch in Verbindung mit der steifen Anbindung des Achsgehäuses an dem Fahrzeugkörper ein hohe Genauigkeit bei der Positionierung eines Lastaufnahmemittels des Hubgerüstes erzielt werden, beispielsweise einer Lastgabel mit entsprechenden Gabelzinken.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigt
1 eine erste Ausführungsform der Erfindung mit einer schematischen Darstellung der Abkopplungselemente,
2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit einer schematischen Darstellung der Abkopplungselemente,
3 eine Weiterbildung der 1 und 2,
4 eine konstruktive Ausführungsform der 1 in einem Längsschnitt,
5 einen Ausschnitt der 4 in einer vergrößerten Darstellung und
6 eine modular aufgebaute Antriebsachse der 4 und 5 mit einer Darstellung der einzelnen Bauteilegruppen.
In der 1 ist eine als Antriebsachse ausgebildete erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit 1 dargestellt.
Die Antriebseinheit 1 umfasst zwei jeweils als Hydromotor ausgebildete Kolbenmaschinen 2a, 2b, die in einem gemeinsamen Maschinengehäuse 3 angeordnet sind. Das Maschinengehäuse 3 ist innerhalb eines bevorzugt rohrförmigen Achsgehäuses 4 angeordnet, das einen Tragflansch 5 bildet. Das Maschinengehäuse 3 ist in dem als Achsgehäuse 4 ausgebildete Tragflansch 5 erfindungsgemäß mittels eines schwingungsdämpfenden Mittels 6 befestigt, um eine Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses 3 mit den darin angeordneten Kolbenmaschinen 2a, 2b gegenüber dem Tragflansch 5 und somit dem Achsgehäuse 4 zu erzielen.
Die Kolbenmaschinen 2a, 2b weisen jeweils eine Triebwelle 7a, 7b auf, die im dargestellten Ausführungsbeispiel unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes 8a, 8b zum Antrieb mit einem als drehbare Nabe 9a, 9b ausgebildeten Abtriebselement 10a, 10b in trieblicher Verbindung stehen. Das Untersetzungsgetriebe 8a, 8b ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Planetengetriebe ausgebildet mit einer Sonnenradwelle 11a, 11b, einem Planetenräder tragenden Planetenträger 12a, 12b und einem Hohlrad 13a, 13b. Die Sonnenradwelle 11a, 11b steht mittels einer als Mitnahmeverzahnung ausgebildeten Kupplungseinrichtung 14a, 14b mit der Triebwelle 7a, 7b der Kolbenmaschine 2a, 2b in Verbindung, die einen Winkelausgleich und Ausgleich eines Koaxialitätsfehlers zwischen der Triebwelle 7a, 7b und dem Zahneingriff mit den Planetenrädern ermöglicht. Die Kupplungseinrichtung 14a, 14b ist hierbei von einer Außenverzahnung der Triebwelle 7a, 7b und einer in einer topfartigen Erweiterung der Sonnenradwelle 11a, 11b angeordneten Innenverzahnung gebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Hohlrad 13a, 13b drehfest an dem Achsgehäuse 4 befestigt und steht der Planetenträger 12a, 12b mit dem als Nabe 9a, 9b ausgebildeten Abtriebselement 10a, 10b zu dessen Antrieb in Verbindung.
Das als Nabe 9a, 9b ausgebildete Abtriebselement 10a, 10b ist in einem Nabenträger 15a, 15b mittels einer von zwei Lagern bestehenden Radlagerung 16a, 16b drehbar gelagert. Der Nabenträger 15a, 15b ist hierbei jeweils an einem Achsende an dem Achsgehäuse 4 befestigt.
Die Nabe 9a, 9b ist jeweils mit einem Radflansch 17a, 17b zur Aufnahme einer Radfelge eines Antriebsrades versehen. Die Kolbenmaschinen 2a, 2b stellen somit jeweils einen Radantrieb des entsprechenden Antriebsrades dar.
In der 1 ist weiterhin ein an dem als Achsgehäuse 4 ausgebildeten Tragflansch 5 ausgebildeter Befestigungsflansch 18 dargestellt, mit dem der Tragflansch 5 und somit das Achsgehäuse 4 an einem Fahrzeugkörper 19 eines Fahrzeugs, beispielsweise einer als Gabelstapler ausgebildeten mobilen Arbeitsmaschine, starr befestigbar ist. Der Befestigungsflansch 18 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von zwei Flanschplatten 18a, 18b gebildet, mittels denen der Tragflansch 5 und somit die Antriebsachse über Verschraubungen 20 mit dem Fahrzeugkörper 19 starr verbindbar ist.
In der 1 sind weiterhin hydraulische Anschlussleitungen 21a, 21b dargestellt, mittels denen die Kolbenmaschinen 2a, 2b mit Druckmittel versorgbar sind. Die Anschlussleitungen 21a, 21b bilden hierbei eine entsprechende Zulaufleitung und eine Ablaufleitung der Kolbenmaschine 2a, 2b.
Weiterhin können zum Abbremsen der Abtriebselemente 10a, 10b nicht näher dargestellte Bremseinrichtungen vorgesehen sein.
Mittels des schwingungsdämpfenden Mittels 6 ist das gemeinsame Maschinengehäuse 3 erfindungsgemäß derart an den Tragflansch 5 angebunden und in dem als Achsrohr ausgebildeten Achsgehäuse 4 aufgehängt, dass Kräfte in drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen und Drehmomente mit einer Wirklinie um diese drei Richtungen zwischen dem Maschinengehäuse 3 und dem Tragflansch 5 übertragen werden können. Mittels des schwingungsdämpfenden Mittels 6 wird somit eine Verbindung und Abstützung des Maschinengehäuses 3 an dem Tragflansch 5 und somit dem Achsgehäuse 4 in allen drei translatorischen Freiheitsgraden und allen drei rotatorischen Freiheitsgraden erzielt.
Die drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen und die drei translatorischen Freiheitsgrade sind in der 1 mit dem dargestellten Koordinatensystem und den Achsen x, y, z verdeutlicht. Die Achse x entspricht hierbei einer horizontalen Längsrichtung entlang einer Längsachse L der Antriebseinheit 1 und einer konzentrisch angeordneten Drehachse D der Kolbenmaschinen 2a, 2b. Die Achsen y, z entsprechen den radialen Richtungen senkrecht zur Längsrichtung, wobei die Achse y einer vertikalen Richtung und die Achse z einer horizontalen Richtung in Fahrzeuglängsmittelrichtung des Fahrzeugs entspricht. Die drei rotatorischen Freiheitsgrade entsprechend einem Drehmoment um die jeweilige Achse x, y und z.
In der 2 ist ein zweites Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Gleiche Bauteile sind hierbei mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Bei der 2 ist anstelle des gemeinsamen Maschinengehäuses 3 der beiden Kolbenmaschinen 2a, 2b gemäß der 1 jede Kolbenmaschine 2a, 2b in einem eigenständigen Maschinengehäuse 3a, 3b angeordnet. Jedes Maschinengehäuse 3a, 3b ist mittels eines schwingungsdämpfenden Mittels 6a, 6b in dem Tragflansch 5 befestigt und an dem Tragflansch 5 aufgehängt, wobei mittels des entsprechende schwingungsdämpfenden Mittels 6a, 6b das jeweilige Maschinengehäuse 3a, 3b derart an den Tragflansch 5 und somit dem Achsgehäuse 4 angebunden ist, dass Kräfte in den drei senkrecht zueinander stehenden Richtungen x, y, z und Drehmomente mit einer Wirklinie um diese drei Richtungen x, y, z zwischen dem entsprechenden Maschinengehäuse 3a, 3b und dem Tragflansch 5 übertragen werden können. Mittels des schwingungsdämpfenden Mittels 6a bzw. 6b wird somit eine Verbindung und Abstützung des jeweiligen Maschinengehäuses 3a bzw. 3b in dem Tragflansch 5 und somit in dem Achsgehäuse 4 in allen drei translatorischen Freiheitsgraden und allen drei rotatorischen Freiheitsgraden erzielt.
In der 3 ist eine Weiterbildung der 1 und 2 dargestellt, bei der zusätzlich zu der Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses 3 bzw. der Maschinengehäuse 3a, 3b mittels des schwingungsdämpfenden Mittels 6 bzw. 6a, 6b in der Triebverbindung zwischen der Kolbenmaschine 3a, 3b und dem angetriebenen Abtriebselement 10a, 10b eine um die Achse x drehelastische Kupplung 22a, 22b angeordnet ist.
Die drehelastische Kupplung 22a, 22b ist gemäß der 3 im Bereich der Sonnenradwelle 11a, 11b angeordnet. Alternativ kann die drehelastische Kupplung 22a, 22b an der Triebwelle 7a, 7b angeordnet werden oder in die Kupplungseinrichtung 14a, 14b integriert werden.
In den 4 und 5 ist eine konstruktive Ausführungsform der 1 dargestellt.
Die 4 zeigt die Antriebsachse in einem Längsschnitt. In der 5 ist der Bereich der Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses 3 an einem Tragflansch 5 näher dargestellt.
Die in dem gemeinsamen Maschinengehäuse 3 angeordneten Kolbenmaschinen 2a, 2b sind als Schrägscheibenmaschinen in Axialkolbenbauweise ausgebildet, die jeweils eine um die Drehachse D drehbar gelagerte Zylindertrommel 25a, 25b aufweisen. Das Maschinengehäuse 3 besteht aus einer mittig angeordneten Steuerbodenaufnahme 26, die mit den Anschlussleitungen 21a, 21b verbunden ist und an der nierenförmige Steuerausnehmungen zur Verbindung mit den Verdrängerräumen in den Zylindertrommeln 25a, 25b ausgebildet sind, und an der Steuerbodenaufnahme 26 seitlich befestigten Gehäusen 27a, 27b, in denen die entsprechende Zylindertrommel 25a, 25b drehbar angeordnet ist und in denen jeweils eine entsprechende Schrägscheibe 28a, 28b ausgebildet ist.
In dem Maschinengehäuse 3 ist mittels entsprechender Lager 29a, 30a bzw. 29b, 30b jeweils die Triebwelle 7a, 7b der Kolbenmaschine 2a, 2b um die Drehachse D drehbar gelagert. Die Triebwelle 7a, 7b ist mit der entsprechenden Zylindertrommel 25a, 25b mittels einer Mitnahmeverzahnung drehfest verbunden ist.
Das in allen sechs Freiheitsgraden wirksame schwingungsdämpfende Mittel 6 zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses 3 gegenüber dem Tragflansch 5 und somit dem Achsgehäuse 4 ist erfindungsgemäß von mehreren buchsenförmigen Abkopplungselementen 35 gebildet, mit denen das Maschinengehäuse 3 an mehreren in einer senkrecht zur Drehachse D angeordneten Ebene liegenden Befestigungspunkten P1, P2, P3 in einer Mehrpunktaufhängung an dem Tragflansch 5 und somit dem Achsgehäuse 4 aufgehängt ist.
Die Befestigungspunkte P1–P3 der Mehrpunktaufhängung und somit die Abkopplungselemente 35 sind hierbei derart angeordnet, dass Kräfte in allen drei translatorischen Richtungen x, y, z und Drehmomente um alle drei rotatorischen Richtungen x, y, z von dem Maschinengehäuse 3 an den Tragflansch 5 übertragen werden können und somit durch die Abkopplungselemente 35 eine Verbindung des Maschinengehäuses 3 mit dem Tragflansch 5 in allen drei translatorischen Freiheitsgraden und allen drei rotatorischen Freiheitsgraden erfolgt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die mehreren Abkopplungselemente 35 identisch aufgebaut und jeweils als elastische Buchse 36, beispielsweise als Gummi-Metall-Buchse oder Elastomer-Metall-Buchse, ausgebildet. Die Gummi-Metall-Buchsen bzw. Elastomer-Metall-Buchsen bestehen jeweils aus einer inneren Metallbuchse und einer äußeren Metallbuchse sowie einem zwischen den Metallbuchsen angeordneten elastischen Gummi bzw. Elastomer.
Wie in Zusammenschau der 4 und 5 mit der 6 ersichtlich ist, in der eine modular aufgebaute Antriebsachse in aufgelösten Modulen und Bauteilegruppen dargestellt ist, ist die Mehrpunktaufhängung als Vierpunktaufhängung ausgebildet, wobei in der Längsschnittdarstellung der 6 lediglich drei Befestigungspunkte P1, P2, P3 dargestellt sind. Ein vierter Befestigungspunkt, der dem Befestigungspunkt P3 gegenüberliegt, ist in den 4 bis 6, in denen Längsschnitte dargestellt sind, nicht näher dargestellt.
Jeder Befestigungspunkt P1–P3 der Mehrpunktaufhängung ist von einem zapfenförmigen Träger 40 und einer Aufnahmebohrung 41 mit einem dazwischen angeordneten Abkopplungselement 35 gebildet. An jedem Befestigungspunkt P1–P3 ist hierzu eine elastische Buchse 36 mit der Innenmantelfläche auf dem zapfenförmigen Träger 40 angeordnet und mit einer Außenmantelfläche in die Aufnahmebohrung 41 eingesetzt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Aufnahmebohrungen 41 an dem Maschinengehäuse 3 ausgebildet und ist der Tragflansch 5 mit den zapfenförmigen Trägern 40 versehen. Die zapfenförmigen Träger 40 können hierbei an dem Tragflansch 5 – wie in den 4 bis 6 dargestellt ist – einstückig ausgebildet sein oder alternativ von an dem Tragflansch 5 befestigten Tragzapfen gebildet werden. Die Aufnahmebohrungen 41 sind bevorzugt in die Stirnseite des Maschinengehäuses 3 eingearbeitet, so dass die elastischen Buchsen 36 der Mehrpunktaufhängung bauraumsparend in die Stirnseite des Maschinengehäuses 3 eingebracht sind.
Wie aus der 4 ersichtlich ist, ist das Maschinengehäuse 3 an beiden Stirnseiten mit einer entsprechenden Mehrpunktaufhängung an einem entsprechenden Tragflansch 5 aufgehängt.
Der Tragflansch 5 ist jeweils als Bestandteil des Achsgehäuses 4 ausgebildet und von einer scheibenförmigen Trägerplatte gebildet, die in dem rohrförmigen Achsgehäuse 4 mittels entsprechender Befestigungsmittel 45 befestigt ist. Die Befestigungsmittel 45 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel als radial angeordnete Befestigungsstifte 46 ausgebildet, die in Aufnahmebohrungen 47 des Achsgehäuses 4 und Aufnahmebohrungen 48 des Tragflansches 5 angeordnet sind.
Die jeweiligen Befestigungspunkte P1–P3 der Mehrpunktaufhängung, die von dem zapfenförmigen Träger 40, der Aufnahmebohrung 41 und der zwischengeschalteten elastischen Buchse 36 gebildet sind, sind konzentrisch zu der Drehachse D und mit einem radialen Abstand zur Drehachse D angeordnet. In Umfangsrichtung sind die jeweiligen Befestigungspunkte bevorzugt gleichmäßig verteilt angeordnet. Bei der im Ausführungsbeispiel eingesetzten Vier-Punkt-Aufhängung sind die entsprechenden Befestigungspunkte bevorzugt mit einem Teilungswinkel von 90° um die Drehachse D angeordnet.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die als elastische Buchsen 36 ausgebildeten Abkopplungselemente 35 mit ihrer Längsachse in axialer Richtung der Drehachse D und in Richtung der Längsachse L der Antriebsachse angeordnet. Die von den elastischen Buchsen 36 gebildeten Abkopplungselemente 35 sind weiterhin zwischen der Stirnseite des Maschinengehäuses 3 und der entsprechenden Stirnseite des Tragflansches 5 angeordnet und somit stirnseitig zwischen dem Maschinengehäuse 3 und dem Tragflansch 5 angeordnet. Hierdurch wird ein geringer Bauraumbedarf für die die elastischen Buchsen 36 umfassenden Befestigungspunkte P1–P3 der Mehrpunktaufhängung in radialer Richtung und axialer Richtung erzielt.
Aus der 5 ist weiterhin ersichtlich, dass die als elastische Buchsen 36 ausgebildeten Abkopplungselemente 35 jeweils mit den beiden Stirnseiten zwischen dem Maschinengehäuse 3 und dem Tragflansch 5 eingespannt sind.
Jede elastische Buchse 36 ist hierbei an einer ersten Stirnseite im radial inneren Bereich an einer Axialsicherung 50 des Tragflansches 5 und an einer zweiten gegenüberliegenden Stirnseite im radial äußeren Bereich an einer Axialsicherung 51 des Maschinengehäuses 3 abgestützt. Die Axialsicherung 50 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Bohrungsabsatz an dem zapfenförmigen Träger 40 gebildet, an dem die elastische Buchse 36 mit einer inneren Metallbuchse anliegt. Die Axialsicherung 51 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel von einem Bohrungsabsatz der Aufnahmebohrung 41 gebildet, an dem die elastische Buchse 36 mit einer äußeren Metallbuchse anliegt.
Bei der Erfindung ist weiterhin das Maschinengehäuse 3 flüssigkeitsdicht abgedichtet, um eine Abdichtung eines ölgefüllten Innenraums 60 des Maschinengehäuses 3, in dem die Kolbenmaschine 2a bzw. 2b angeordnet ist, gegenüber einem ringförmigen Zwischenraum 61 zu erzielen, der zwischen dem Achsgehäuse 4 und dem in dem Achsgehäuse 4 mittels der Mehrpunktaufhängung körperschallabgekoppelt aufgehängten Maschinengehäuse 3 ausgebildet ist. Hierzu ist jeweils eine konzentrisch zur Drehachse D angeordnete und die Triebwelle 7a, 7b umgebende Buchse 70a bzw. 70b vorgesehen, die jeweils kippbeweglich in dem Maschinengehäuse 3 und dem Tragflansch 5 angeordnet ist. Zur Körperschallabkopplung ist die Buchse 70a, 70b mit radialem Spiel in einer Aufnahmebohrung 71 des Maschinengehäuses 3 und einer Aufnahmebohrung 72 des Tragflansches 5 angeordnet. Zur Führung der kippbeweglich angeordneten Buchse 70 in dem Maschinengehäuse 3 und dem Tragflansch 5 und zur Abdichtung des Innenraums 60 gegenüber der Umgebung sind Dichtungseinrichtungen 73, 74 vorgesehen. Die Dichtungseinrichtungen 73, 74 sind bevorzugt als Elastomerdichtungen ausgebildet, die in entsprechende Aufnahmenuten des Maschinengehäuses 3 und des Tragflansches 5 angeordnet sind.
Die Dichtungseinrichtung 74 ermöglicht weiterhin eine Abdichtung eines in dem Achsgehäuse 4 ausgebildeten und ölgefüllten Getriebeinnenraums 62, in dem jeweils die Untersetzungsgetriebe 8a, 8b und die Naben 9a, 9b mit den Radlagerungen 16a, 16b angeordnet sind, gegenüber dem Zwischenraum 61. Um eine Abdichtung des Getriebeinnenraums 62 zum Zwischenraum 61 im Bereich der Kontaktfläche des Tragflansches 5 und dem Achsgehäuses 4 zu erzielen, ist eine entsprechende Dichtungseinrichtung 75, beispielsweise ein Dichtungsring, zwischen der Außenmantelfläche des Tragflansches 5 und der Innenmantelfläche des Achsgehäuses 4 angeordnet.
Mit der erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung, die aus mehreren konzentrisch zur Drehachse D angeordneten Befestigungspunkte P1–P3 mit entsprechenden Abkopplungselementen 35 gebildet ist, kann mit einfach und bevorzugt identisch aufgebauten elastischen Buchsen 36 eine elastische Aufhängung des Maschinengehäuses 3 an dem Tragflansch 5 und somit in dem Achsgehäuse 4 zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses 3 gegenüber dem Tragflansch 5 und somit dem Achsgehäuse 4 erzielt werden.
Die Mehrpunktaufhängung mit mehreren konzentrisch angeordneten Abkopplungselemente 35 ermöglicht hierbei, dass aus Stößen oder Beschleunigungen gherrührende Massenbeschleunigungskräfte des Maschinenehäuses 3 in radialer Richtung der Buchsen 36 und somit Richtung der Achsen y und z auf den Tragflansch 5 übertragen werden können. Die Einspannung der Abkopplungselemente 35 zwischen dem Tragflansch 5 und dem Maschinengehäuse 3 mittels der Axialsicherungen 50, 51 ermöglicht zudem, dass aus Stößen oder Beschleunigungen herrührende Massenbeschleunigungskräfte des Maschinengehäuses 3 in Längsrichtung der Buchsen 36 und somit in Richtung der Achse x auf den Tragflansch 5 übertragen werden können.
Das Antriebsmoment der Kolbenmaschinen 2a, 2b mit einer Wirkrichtung um die Achse x wird durch den radialen Abstand der Abkopplungselemente 35 von der Drehachse D mit einer entsprechenden entstehenden Tangentialkraft an den Tragflansch 5 übertragen und an dem Tragflansch 5 abgestützt.
Weiterhin wird mit der erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung mit mehreren konzentrisch angeordneten Abkopplungselemente 35 erzielt, dass aus Stößen oder Beschleunigungen herrührende Massenträgheitsmomente des Maschinengehäuses 3 mit Wirkrichtungen um die Achsen y und z auf den Tragflansch 5 übertragen werden können.
Die erfindungsgemäße Merkpunktaufhängung mit mehreren einfach aufgebauten Abkopplungselementen 35 ermöglicht somit bei geringem Bauaufwand und geringem Bauraumbedarf eine körperschallabgekoppelte Verbindung und Abstützung des Maschinengehäuses 3 an dem Tragflansch 5 und somit eine körperschallabgekoppelte Aufhängung des Maschinengehäuses 3 in dem rohrförmigen Achsgehäuse 4 mit drei translatorischen Freiheitsgraden gemäß den Achsen x, y, z und drei rotatorischen Freiheitsgrad mit Wirkrichtungen um die Achsen x, y, z auf, so dass alle sechs Freiheitsgrade abgestützt sind.
Das Drehmoment der Kolbenmaschinen 2a, 2b um die x-Achse und die durch Stöße bzw. Beschleunigungen hervorgerufenen Massenträgheitskräfte in x-, y-, und z-Richtung bzw. Massenträgheitsmomente um die y- und z-Achse werden hierbei über die konzentrisch angeordneten und alle sechs Freiheitsgrade abstützenden Abkopplungselemente 35 mit geringem Bauaufwand von dem Maschinengehäuse 3 auf den Tragflansch 5 übertragen.
Die elastischen Buchsen 36 der Mehrpunktaufhängung sind weiterhin vor Umwelteinflüssen, beispielsweise UV-Strahlung und Feuchtigkeit, geschützt innerhalb des rohrförmigen Achsgehäuses 4 angeordnet, so dass eine hohe Lebensdauer der als Gummi-Metall-Buchsen oder Elastomer-Metall-Buchsen ausgebildeten Buchsen 36 erzielt wird.
Bei der Erfindung werden über die als elastischen Buchsen 36 ausgebildeten Abkopplungselemente 35 lediglich des Antriebsdrehmoment der Kolbenmaschinen 2a, 2b und die durch Stöße hervorgerufenen Massenträgheitskräfte bzw. Massenträgheitsmomente des Maschinengehäuses 3 an den Tragflansch 5 übertragen und abgestützt. Die Aufnahme und Einleitung der Radkräfte an der Nabe 9a, 9b und der Ritzelkräfte der Untersetzungsgetriebe 8a, 8b erfolgt direkt über das Achsgehäuse 4 und den Befestigungsflansch 18 in den Fahrzeugkörper 19. Für die Auslegung und erforderliche Baugröße der Abkopplungselemente 35 ergeben sich hierdurch Vorteile, da die entstehenden Kräfte und Drehmomente auf die Abkopplungselemente 35 einerseits in der Größe bekannt sind und andererseits in Bezug auf die auftretenden Radkräfte von einer geringen Größe sind, so dass klein bauende Abkopplungselemente 35 eingesetzt werden können.
Mit der erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses 3 an dem Tragflansch 5 innerhalb des Achsgehäuses 4 zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses 3 kann somit das Achsgehäuse 4 starr an dem Fahrzeugkörper 19 befestigt werden, so dass das Achsgehäuse 4 als Versteifung des Fahrzeugrahmens eingesetzt werden kann, wodurch ein einfacher Rahmenaufbau des Fahrzeugs erzielbar ist. Da bei der erfindungsgemäßen Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses 3 gegenüber dem Achsgehäuses 4 mit der erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung kein Körperschall von dem Maschinengehäuse 3 auf das Achsgehäuse 4 übertragen wird, können Anbauteile, beispielsweise ein Hubgerüst eines Gabelstaplers, starr an dem Achsgehäuse 4 ohne zusätzliche Abkopplungselemente angebaut werden, wodurch ein hohe Positionierbarkeit eines Lastaufnahmemittels erzielt wird.
Die erfindungsgemäße Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses 3 an dem Tragflansch 5 ermöglicht es weiterhin, das Maschinengehäuse 3 mit der bzw. den eingebauten Kolbenmaschinen 2a, 2b als vormontierbare Bauteilegruppen der Antriebsachse auszuführen und die Antriebsachse im Hinblick auf die Bauteilegruppen modular auszuführen.
In der 6 ist eine derartige Antriebsachse mit einem modularen Aufbau näher dargestellt.
Bei der Antriebsachse der 6 bildet das Maschinengehäuse 3 mit den eingebauten Kolbenmaschinen 2a, 2b eine vormontierbare und in sich geschlossene Baugruppe, die mit dem Tragflansch 5 eine Bauteilegruppe der modularen Antriebsachse bildet. Zu dieser Bauteilegruppe gehören weiterhin die Abkopplungselemente 35, die Buchsen 70a, 70b und die Sonnenradwellen 11a, 11b.
Eine weitere vormontierbare Bauteilegruppe der modularen Antriebsachse bilden jeweils die Nabenträger 15a, 15b mit den Naben 9a, 9b, den Radlagerungen 16a, 16b und den gegebenenfalls vorhandenen Untersetzungsgetrieben 8a, 8b.
Eine weitere Bauteilgruppe der modularen Antriebsachse ist von dem Achsgehäuse 4 gebildet.
Mit der erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung des Maschinengehäuses 3 wird somit in Verbindung mit dem ermöglichten modularen Aufbau der vormontierbaren Bauteilegruppen die Herstellung einer Antriebsachse deutlich vereinfacht und der Herstellaufwand einer Antriebsachse gesenkt.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Ein Maschinengehäuse 3 mit zwei Kolbenmaschinen 2a, 2b kann anstelle einer Mehrpunktaufhängung an beiden Stirnseiten lediglich an einer Stirnseite mit einer erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung zur Körperschallentkopplung an einem Tragflansch 5 aufgehängt werden. Zudem kann mit einer erfindungsgemäßen Mehrpunktaufhängung ein Maschinengehäuse 3 mit einer einzelnen Kolbenmaschine körperschallentkoppelt an einem Tragflansch 5 aufgehängt werden. Die Anzahl der Befestigungspunkte der Mehrpunktaufhängung ist nicht auf die angegebene Anzahl beschränkt. Es versteht sich, dass die Anzahl der Befestigungspunkte entsprechend der zu übertragenen Kräfte und Drehmoment verringert oder erhöht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010018528 A1 [0003, 0003]
DE 10006460 B4 [0005, 0005, 0005]
DE 19957565 A1 [0005, 0005, 0005]

Claims

Hydrostatische Antriebseinheit mit einer in einem Maschinengehäuse angeordneten hydrostatischen Kolbenmaschine und einem Tragflansch, wobei das Maschinengehäuse an dem Tragflansch zur Körperschallabkopplung des Maschinengehäuses mittels schwingungsdämpfender Mittel befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die schwingungsdämpfenden Mittel (6; 6a, 6b) von mehreren buchsenförmigen Abkopplungselementen (35) gebildet sind, wobei das Maschinengehäuse (3) an mehreren Befestigungspunkten (P1, P2, P3) mittels jeweils eines Abkopplungselementes (35) an dem Tragflansch (5) in einer Mehrpunktaufhängung aufgehängt ist und wobei die Abkopplungselemente (35) derart ausgebildet und angeordnet sind, dass eine Kraftübertragung zwischen Maschinengehäuse (3) und Tragflansch (5) in drei translatorischen Freiheitsgraden und eine Drehmomentübertragung in drei rotatorischen Freiheitsgraden zwischen Maschinengehäuse (3) und Tragflansch (5) erfolgt.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrpunktaufhängung mindestens zwei, bevorzugt mindestens drei Befestigungspunkte (P1, P2, P3) aufweist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspunkte (P1, P2, P3) in einer senkrecht zu einer Drehachse (D) der Kolbenmaschine (2a; 2b) angeordneten Ebene angeordnet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungspunkte (P1, P2, P3) konzentrisch zu einer Drehachse (D) der Kolbenmaschine (2a; 2b) und mit radialem Abstand von der Drehachse (D) beabstandet angeordnet sind, wobei die Befestigungspunkte (P1, P2, P3) in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) jeweils von einer elastischen Buchse (36) gebildet sind, die mit einer Außenmantelfläche in eine Aufnahmebohrung (41) eingesetzt ist und mit einer Innenmantelfläche auf einem zapfenförmigen Träger (40) angeordnet ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmebohrung (41) an dem Maschinengehäuse (3) und der zapfenförmige Träger (41) an dem Tragflansch (5) ausgebildet ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zapfenförmige Träger (40) an dem Maschinengehäuse (3) und die Aufnahmebohrung (41) an dem Tragflansch (5) ausgebildet ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) mit beiden Stirnseiten zwischen dem Maschinengehäuse (3) und dem Tragflansch (5) eingespannt sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abkopplungselement (35) an einer ersten Stirnseite im radial inneren Bereich und an einer gegenüberliegenden Stirnseite am radial äußeren Bereich an einer Axialsicherung (50, 51) abgestützt ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) in axialer Richtung der Drehachse (D) der Kolbenmaschine (2a; 2b) angeordnet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) stirnseitig zwischen dem Maschinengehäuse (3) und dem Tragflansch (5) angeordnet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Triebwelle (7a; 7b) der Kolbenmaschine (2a; 2b) starr oder unter Zwischenschaltung einer drehelastischen Kupplung (22a; 22b) mit einem Abtriebselement (10a; 10b) verbunden ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengehäuse (3) flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, wobei eine die Triebwelle (7a; 7b) umgebende Buchse (70a; 70b) kippbeweglich in dem Maschinengehäuse (3) und dem Tragflansch (5) angeordnet ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (70a; 70b) mit einem Spiel in dem Maschinengehäuse (3) und dem Tragflansch (5) angeordnet ist und mittels Dichtungseinrichtungen (73, 74), insbesondere Elastomerdichtungen, gegenüber dem Tragflansch (5) und dem Maschinengehäuse (3) flüssigkeitsdicht abgedichtet und an dem Tragflansch (5) sowie dem Maschinengehäuse (3) geführt ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) als Gummi-Metall-Verbund-Federn, insbesondere Gummi-Metall-Buchsen, ausgebildet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) als Elastomer-Metall-Verbund-Federn, insbesondere Elastomer-Metall-Buchsen, ausgebildet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) als Kunststoffbuchsen ausgebildet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) als Metalldrahtgeflechtbuchsen ausgebildet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkopplungselemente (35) als Lagerbuchsen mit einer Flüssigkeitsdämpfung ausgebildet sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinheit als Radantrieb oder als Antriebsachse ausgebildet ist, wobei der Tragflansch (5) als Radnabengehäuse oder Achsgehäuse (4) bzw. als Bestandteil eines Radnabengehäuses oder eines Achsgehäuses (4) ausgebildet ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse mit zwei Kolbenmaschinen (2a, 2b) zum Antrieb jeweils eines als drehbare Nabe (9a, 9b) ausgebildeten Abtriebselements (10a, 10b) versehen ist, wobei die Kolbenmaschinen (2a, 2b) ein gemeinsames Maschinengehäuse (3) oder zwei getrennte Maschinegehäuse (3a, 3b) aufweisen, wobei das Maschinengehäuse (3) bzw. die Maschinengehäuse (3b) mittels der Abkopplungselemente (35) in dem Achsgehäuse (4) körperschallabgekoppelt befestigt ist bzw. sind.
Hydrostatische Antriebseinheit nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (9a, 9b) jeweils in einem Nabenträger (15a, 15b) drehbar gelagert ist, die an einem Achsende des Achsgehäuses (4) befestigt ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass eine Triebwelle (7a; 7b) der Kolbenmaschine (2a; 2b) unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes (8a; 8b) mit dem Abtriebselement (10a; 10b) verbunden ist.
Hydrostatische Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Tragflansch (4) starr mit einem Fahrzeugkörper (19) einer Arbeitsmaschine verbunden ist.