DE102011121338A1

DE102011121338A1 - Schaltbarer hydrostatischer Antrieb

Info

Publication number: DE102011121338A1
Application number: DE201110121338
Authority: DE
Inventors: Michael Natrop; Raimund Grimm
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren hydrostatischen Antrieb, insbesondere Radantrieb, mit einem Planetengetriebe mit mindestens einer Planetenstufe, wobei ein Hydraulikmotor als Antrieb mit dem Planetengetriebe verschaltbar ist. Erfindungsgemäß wird ein schaltbarer hydraulischer Antrieb bereitgestellt, der gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Erreicht wird dies dadurch, dass zwischen dem Hydraulikmotor und dem Planetengetriebe ein zweistufiges Stirnradvorsatzgetriebe eingeschaltet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren hydrostatischen Antrieb, insbesondere Radantrieb, mit einem Planetengetriebe mit mindestens einer Planetenstufe, wobei ein Hydraulikmotor als Antrieb mit dem Planetengetriebe verschaltbar ist.
Ein derartiger schaltbarer Antrieb in Form eines Radantriebs ist aus der EP 1 639 268 B1 bekannt. Dieser Antrieb weist einen Hydraulikmotor auf, der über ein Planetengetriebe mit einem Einzelradantrieb verbunden ist. Dabei sind in diesem Antriebsstrang eine Betriebsbremse und eine Parkbremse integriert. Die Parkbremse weist einen Parkbremskolben auf, der auf dem Außenumfang des Betriebsbremskolbens für die Betriebsbremse angeordnet ist und in Axialrichtung eines Lamellenpaketes an einem außenradialen Absatz des Betriebsbremskolbens zur Anlage kommt, um die Parkbremskraft auf den Betriebsbremskolben zu übertragen. Die so ausgebildete Bremse weist einen geringen Bauteileaufwand auf und ist kompakt bauend aufgebaut.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen schaltbaren hydraulischen Antrieb bereit zu stellen, der gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen dem Hydromotor und dem Planetengetriebe ein zweistufiges Stirnradvorstufengetriebe eingeschaltet ist. Dieser Ausgestaltung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Maschinenhersteller für beispielsweise landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, die einen erfindungsgemäßen schaltbaren hydrostatischen Antrieb als Radantrieb, insbesondere als Einzelradantrieb beispielsweise bei einem Maisernter einsetzen, auf dem Feld eine hohe Zugkraft bei geringer Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine wünschen. Diese Forderung wird durch das Planetengetriebe in bekannter Art und Weise erfüllt. Das nun vorgeschaltete zweistufige Stirnradvorstufengetriebe ermöglicht eine Übersetzung insbesondere in das Schnelle, so dass die entsprechend ausgestattete Arbeitsmaschine auf der Straße schneller fahren kann.
In Weiterbildung der Erfindung weist die erste Stufe des Stirnradvorsatzgetriebes eine Übersetzung i nahe 1, vorzugsweise gleich 1, und die zweite Stufe eine Übersetzung i nahe 2, vorzugsweise gleich 2 auf. Die Stufe mit der Übersetzung i nahe 1 wird als schneller Gang auf der Straße eingesetzt beziehungsweise geschaltet und gibt die von dem Hydraulikmotor abgegebene Leistung im Wesentlichen im Verhältnis 1:1 an das Planetengetriebe weiter. Dagegen wird die Übersetzung i nahe 2 beim Betrieb der Arbeitsmaschine auf dem Feld geschaltet, um somit eine hohe Zugkraft bei geringer Geschwindigkeit zur Verfügung zu haben.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Stirnradvorstufengetriebe hydraulisch betätigt schaltbar. Diese Ausgestaltung erleichtert die Betätigung und eröffnet die nachfolgend noch erläuterte Möglichkeit der Benutzung des Stirnradvorstufengetriebes als Bremse für den Radantrieb.
In Weiterbildung der Erfindung sind die erste Stufe und die zweite Stufe jeweils über eine kolbenbetätigte Lamellenkupplung schaltbar. Eine solche kolbenbetätigte Lamellenkupplung ist grundsätzlich bekannt und wird an dem zweistufigen Stirnradvorstufengetriebe angewendet.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Lamellenkupplung sowohl für die erste Stufe als auch für die zweite Stufe eine statische Kupplung, die bei nicht geschalteten Betätigungskolben geschlossen ist. Dabei ist der jeweilige Betätigungskolben über mindestens eine Druckfeder betätigbar und über ein hydraulisches Druckmittel rückstellbar. Diese Ausgestaltung beinhaltet unter anderem einen Sicherheitsaspekt, da bei einem angenommenen Ausfall des Hydrauliksystems dann beide Betätigungskolben der ersten Stufe und der zweiten Stufe die entsprechenden Lamellenkupplungen in der geschlossenen Stellung stehen. Damit ist aber das Stirnradvorstufengetriebe blockiert, wobei diese Blockade einer Parkbremsposition entspricht. Die entsprechend ausgestattete Arbeitsmaschine wird folglich bei einem Ausfall des Hydrauliksystems automatisch in einer Parkbremsposition festgehalten. Im normalen Betrieb kann das zweistufige Stirnradvorstufengetriebe über die von dem hydraulischen Druckmittel rückstellbaren Betätigungskolben problemlos zwischen der ersten Stufe und der zweiten Stufe geschaltet werden. Sind beide Betätigungskolben von dem hydraulischen Druckmittel in der Rückstellposition gehalten, ist der Kraftfluss von dem Hydraulikmotor zu dem Planetengetriebe unterbrochen. Diese Position wird eingestellt, wenn die Arbeitsmaschine beispielsweise geschleppt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Lamellenkupplung für die zweite Stufe von einem Bremskolben betätigbar, der bei geschalteter erster Stufe und abgeschalteter zweiter Stufe, also bei rückgestelltem Betätigungskolben der zweiten Stufe, betätigbar ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft und dient als dynamische Bremse für die erste Stufe. Wird der Bremskolben während der Fahrt auf der Straße bei der angegebenen Konstellation betätigt, wird die Lamellenkupplung der zweiten Stufe zunehmend in die geschaltete Stellung bewegt und damit das Stirnradvorstufengetriebe zunehmend blockiert bzw. die Drehbewegung der ersten Stufe abgebremst. Die entsprechende Ausgestaltung wirkt folglich als zusätzliche Reibungsbremse neben einer hydrostatischen Bremse, die durch eine entsprechende Ansteuerung des Hydraulikmotors realisiert ist. Das Vorhandensein einer Reibungsbremse ist eine Forderung der Straßenverkehrszulassungsordnung beim Vorhandensein einer hydrostatischen Bremse.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Bremskolben von einem hydraulischen Druckmittel betätigbar und von mindestens einer Druckfeder rückstellbar. Diese umgekehrte Betätigung im Vergleich zu den Betätigungskolben ermöglicht eine genaue Dosierung der Bremsleistung durch das hydraulische Druckmittel.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Schmiermittel des Stirnradvorsatzstufengetriebes ein Hydraulikfluid. Diese Ausgestaltung vereinfacht den Aufbau des Stirnradvorsatzstufengetriebes, da ein gemeinsames Fluid für die Schmierung und die Betätigung des Stirnradvorsatzgetriebes eingesetzt werde kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Es zeigt
1 eine Seitenansicht eines schaltbaren hydrostatischen Radantriebs mit einem Hydraulikmotor und einem Planetengetriebe zwischen denen ein erfindungsgemäß ausgebildetes geschnitten dargestelltes Stirnradvorstufengetriebe angeordnet ist.
Der schaltbare hydrostatische Radantrieb gemäß 1 weist eine Tragachse 1 auf, die mit einem Gehäuse 2 eines Stirnradvorsatzgetriebes 3 und einem Hydraulikmotor 4 fest verbunden ist. Die Tragachse 1 ist mit auf den Umfang der Tragachse 1 angeordneten Bohrungen 5 versehen, durch die die Tragachse 1 beispielsweise mittels Schraubbolzen an beispielsweise einem Fahrzeug oder einer Arbeitsmaschine befestigbar ist. Der so gebildete schaltbare hydrostatische Radantrieb bildet somit einen Einzelradantrieb, indem eine von einer Ausgangswelle 6 des Hydraulikmotors 4 hervorgerufene Drehbewegung über das Stirnradvorstufengetriebe 3 auf eine Abtriebswelle 7 des Stirnradvorsatzgetriebes 3, die mit einem Planetengetriebe 8 verbunden ist, überträgt und das Planetengetriebe 8 mit dem Rad verbunden ist. Dazu bildet ein Planetengetriebegehäuse 9 des Planetengetriebes 8 die Aufnahme für ein Rad eines Fahrzeugs oder einer Arbeitsmaschine, wobei das entsprechende Rad über in Gewindebohrungen 10 des Planetengetriebegehäuses 9 eingesetzte Schrauben an dem Planetengetriebegehäuse 9 befestigbar ist.
In dem Gehäuse 2 ist eine Stirnradstufenwelle 11 drehbar gelagert, wobei die Stirnradstufenwelle 11 mit der Ausgangswelle 6 des Hydraulikmotors 4 drehfest verbunden ist. Die Stirnradstufenwelle 11 weist ein die erste Stufe 12 mit der Übersetzung i gleich 1 oder i nahe 1 (für den schnellen Gang) bildendes Zahnrad 12a und ein die zweite Stufe 13 mit der Übersetzung i gleich 2 oder i nahe 2 (für den Arbeitsgang) bildendes Zahnrad 13a auf, die beide fest mit der Stirnradstufenwelle 11 verbunden sind und somit gleichzeitig von der Ausgangswelle 6 beim Betrieb des Hydraulikmotors 4 drehbewegt werden.
Parallel zu der Stirnradstufe 11 ist die Abtriebswelle 7 in dem Gehäuse 2 angeordnet, die über eine Lamellenkupplung 14a für die erste Stufe 12 und eine Lamellenkupplung 14b für die zweite Stufe 13 zusammenwirkt. Dazu wirken die Lamellenkupplungen 14a, 14b jeweils mit Ritzeln 15a, 15b zusammen, wobei das Ritzel 15a in einem dauernden Zahneingriff mit dem Zahnrad 12a der ersten Stufe und das Ritzel 15b mit dem Zahnrad 13a der zweiten Stufe 13 steht.
Außenlamellen 16a, 16b der Lamellenkupplungen 14a, 14b sind fest mit den Ritzeln 15a, 15b verbunden, während Innenlamellen 17a, 17b der Lamellenkupplungen 14a, 14b mit der Abtriebswelle 7 fest verbunden sind. Werden beispielsweise die Außenlamellen 16a an die Innenlamellen 17a der Lamellenkupplung 14a gepresst, wird eine Drehbewegung des Zahnrads 12a der ersten Stufe 12 über das Ritzel 15a auf die Abtriebswelle 7 übertragen. Um die Zusammenpressung der Außenlamellen 16a mit den Innenlamellen 17a zu erreichen, ist ein Betätigungskolben 18a vorgesehen, der von in Federaufnahmen 19a eingesetzten Federn, die sich gegenüberliegend an einem Gehäuseteil 20a, das mit der Abtriebswelle 7 verbunden oder einstückig ausgebildet ist, abstützen, gegen die Lamellen gepresst wird und somit der Betätigungskolben 18a betätigt wird. Wird dagegen in einen gegenüberliegenden Hydraulikraum 21a ein Hydraulikfluid eingeführt, wird der Betätigungskolben 18a gegen die Kraft der Federn von den Lamellen der Lamellenkupplung 14a wegbewegt um somit der Kraftschluss des Ritzels 15a zu der Ausgangswelle 6 aufgehoben. Der Betätigungskolben 18a wird somit rückgestellt.
Das Hydraulikfluid wird durch einen in die Abtriebswelle 7 eingelassenen Kanal zugeführt, wobei dieser Kanal unabhängig von weiteren Kanälen zur Rückstellung der zweiten Lamellenkupplung 14b und zur Betätigung eines Bremskolbens 22 ist. Eingeleitet wird das Hydraulikfluid zu den drei Kanälen über eine Drehdurchführung 23 am freien Ende der Abtriebswelle 7.
Die Lamellenkupplung 14b ist ähnlich der Lamellenkupplung 14a aufgebaut und weist ebenfalls mit dem Ritzel 15b zusammenwirkende Außenlamellen 16b und mit der Abtriebswelle 7 zusammenwirkende Innenlamellen 17b auf. Werden die Außenlamellen 16b gegen die Innenlamellen 17b gepresst, wird eine Drehbewegung des Ritzels 15b auf die Abtriebswelle 7 übertragen. Sind beide Lamellenkupplungen 14a, 14b betätigt, sind folglich beide Ritzel 15a, 15b mit der Abtriebswelle 7 verbunden und somit hervorgerufen durch das unterschiedliche Übersetzungsverhältnis der ersten Stufe 12 und der zweiten Stufe 13 das Stirnradvorstufengetriebe 3 blockiert. Diese Schaltung entspricht einer Parkbremsposition für das entsprechende Rad.
Die Lamellenkupplung 14b wird ebenfalls von einem Betätigungskolben 18b betätigt, wobei auch dieser Betätigungskolben 18b Federaufnahmen 19b aufweist, in die Federn eingesetzt sind, die sich an einem Gehäuseteil 20b, das ebenfalls mit der Abtriebswelle 7 verbunden oder einstückig ausgebildet ist, abstützen. Weiterhin ist auch hier ein Hydraulikraum 21b auf der gegenüberliegenden Seite vorhanden, der bei einer Befüllung mit Hydraulikfluid den Betätigungskolben 18b von den Lamellen der Lamellenkupplung 14b wegdrückt. Ist der Hydraulikraum 21b mit Hydraulikfluid gefüllt, befindet sich die Lamellenkupplung 14b im Freilauf. In diesem Zustand kann bei einer Betätigung der Bremskolben 22 wirken, der zwischen dem Betätigungskolben 18b und der Lamellenkupplung 14b angeordnet ist. Im Übrigen wird eine Bewegung des Betätigungskolbens 18b durch eine Anlage an einer Schulter 24 des Bremskolbens 22 auf diesen und weiter auf die Lamellenkupplung 14b übertragen.
Wird nun bei rückgestelltem Betätigungskolben 18b in einem Bremskolbenhydraulikraum 25 Hydraulikfluid eingeführt, wird der Bremskolben 22 bei somit ebenfalls befülltem Hydraulikraum 21b in Richtung zu der Lamellenkupplung 14b bewegt und die Innenlamellen 17b werden in Abhängigkeit des Drucks in dem Hydraulikraum 25 gegen die Außenlamellen 16b gedrückt. Bei gleichzeitig geschalteter erster Stufe 12 wirkt dann die Lamellenkupplung 14b als Reibbremse für das Rad, da die über die erste Stufe 12 bewirkte Drehbewegung des Stirnradvorstufengetriebes zunehmend abgebremst wird.
Werden beide Lamellenkupplungen 14a, 14b geöffnet, befindet sich das Stirnradvorstufengetriebe 3 im Freilauf und das Planetengetriebe 8 ist antriebsmäßig von dem Hydraulikmotor 4 getrennt.
Sowohl die Abtriebswelle 7 als auch die Stirnradstufenwelle 11 sind in dem Gehäuse 2 sowohl gelagert, als auch zur Umgebung bzw. zu benachbarten Bauteilen bedarfsweise abgedichtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1639268 B1 [0002]

Claims

Schaltbarer hydrostatischer Antrieb, insbesondere Radantrieb, mit einem Planetengetriebe (8) mit mindestens einer Planetenstufe, wobei ein Hydraulikmotor (4) als Antrieb mit dem Planetengetriebe (8) verschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Hydraulikmotor (4) und dem Planetengetriebe (8) ein zweistufiges Stirnradvorstufengetriebe (3) eingeschaltet ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (12) des Stirnradvorstufengetriebes (3) eine Übersetzung i nahe 1, vorzugsweise gleich 1, und die zweite Stufe (13) eine Übersetzung i nahe 2, vorzugsweise gleich 2 aufweist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradvorstufengetriebe (3) hydraulisch betätigt schaltbar ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (12) und die zweite Stufe (13) des Stirnradvorstufengetriebes (3) über jeweils eine kolbenbetätigte Lamellenkupplung (14a, 14b) schaltbar sind.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung (14a) für die erste Stufe (12) des Stirnradvorstufengetriebes (3) eine statische Kupplung ist, die bei nichtgeschaltetem Betätigungskolben (18a) geschlossen ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung (14b) für die zweite Stufe (13) des Stirnradvorstufengetriebes (3) eine statische Kupplung ist, die bei nichtgeschaltetem Betätigungskolben (18b) geschlossen ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskolben (18a, 18b) über mindestens eine Druckfeder betätigbar und über ein hydraulisches Druckmittel rückstellbar ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellenkupplung (14b) für die zweite Stufe (13) von einem Bremskolben (22) betätigbar ist, der bei geschalteter erster Stufe (12) und nichtgeschalteter zweiter Stufe (13) ansteuerbar ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremskolben (22) von einem hydraulischen Druckmittel betätigbar und von mindestens einer Druckfeder rückstellbar ist.
Schaltbarer hydrostatischer Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnradvorstufengetriebe (3) bei betätigter Kupplung für die erste und zweite Stufe (12, 13) in einer Parkbremsposition blockiert ist.
Schaltbarer Antrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel des Stirnradvorstufengetriebes (3) ein Hydraulikfluid ist.