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Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Antriebseinheit mit zwei hydraulisch parallel zueinander angeordneten Hydraulikmotoren, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben der erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebseinheit mit hydraulisch parallel geschalteten Hydraulikmotoren, die auf eine Abtriebswelle, beispielsweise eines Fahrantriebs, wirken.
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Hydrostatische Antriebseinheiten werden insbesondere bei Fahrantrieben oder bei Arbeitshydraulikantrieben in mobilen oder ortsfesten Arbeitsmaschinen eingesetzt. Die die Erfindung betreffenden hydromechanischen Antriebe für Arbeitsmaschinen werden bevorzugt bei mobilen Arbeitsmaschinen eingesetzt. Die zur Verfügung gestellte hydraulische Leistung soll dabei über einen großen Drehzahl- und Drehmomentbereich an den Hydraulikmotoren abrufbar sein. Die maximal zur Verfügung stehende Leistung wird üblicherweise von einem Antriebsmotor, beispielsweise einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor zur Verfügung gestellt, der eine hydrostatische Pumpe antreibt, die Hydraulikfluid unter Hochdruck einer hydrostatischen Antriebseinheit zuführt.
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Eine mobile Arbeitsmaschine benötigt, insbesondere beim Anfahren oder bei Bergfahrt, ein hohes Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen der Hydraulikmotoren, jedoch soll für ein Versetzen der Arbeitsmaschine – etwa in der Ebene – ein schneller Fahrantrieb gleichfalls realisierbar sein. Für einen schnellen Fahrantrieb sind in der Regel bei hohen Drehzahlen nur geringere Drehmomente erforderlich. Eine solche Funktionalität wird insbesondere bei Baumaschinen gefordert, wie beispielsweise Frontlader, Radlader oder Bagger. Beispielsweise werden für das Aufnehmen von Lasten oder Erdreich hohe Kräfte/Drehmomente benötigt, jedoch sollen mit dem aufgenommenen Lasten Distanzen schnell überbrückbar sein.
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Aus
DE 10 2004 023 631 A1 ist ein Antrieb für Mobilfahrzeuge bekannt, der in einem Getriebegehäuse zwei hydraulische Motoren aufweist, welche gekoppelt über ein Summierungsgetriebe eine Antriebswelle antreiben. Dabei sind die hydraulisch parallel geschalteten Hydromotoren und das Summierungsgetriebe innerhalb des Getriebegehäuses angeordnet. Das Summierungsgetriebe hat die Aufgabe, die beiden Abtriebswellen der Hydraulikmotoren mechanisch so zusammenzuführen, dass eine Antriebswelle für ein mobiles Fahrzeug antreibbar ist. Der Antrieb erfolgt hierbei über zwei Radialkolbenmotoren, wobei das Summierungsgetriebe bevorzugt unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse für die Abtriebsdrehzahlen der beiden Hydraulikmotoren aufweist. Die gemäß
DE 10 2004 023 631 A1 bekannte Antriebseinheit baut damit sehr groß, da die beiden nebeneinander angeordneten Radialkolbenmotoren zusammen mit dem unverzichtbaren Summierungsgetriebe einen hohen Platzbedarf erfordern.
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Ein weiterer hydrostatischer Antrieb mit zwei parallel geschalteten Hydraulikmotoren ist beispielsweise aus
EP 0 483 543 A1 bekannt, dessen Hydraulikmotoren als Axialkolbenmotoren ausgebildet sind. Auch hier bilden die beiden Abtriebswellen der Hydraulikmotoren zwei Eingangswellen eines Schaltgetriebes, welches wiederum eine Abtriebswelle für den Antrieb eines Erdbewegungsfahrzeuges, beispielsweise eines Radladers, aufweist. Das in EP 0 483 543 A1 gezeigte Schaltgetriebe benötigt ebenfalls einen großen Bauraum zum Aufsummieren der Leistungen der beiden Axialkolbentriebwerke auf eine Abtriebswelle des Getriebes.
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In
DE 42 35 710 A1 ist eine weitere hydrostatische Antriebseinheit mit zwei hydraulisch parallel zueinander angeordneten Hydraulikmotoren beschrieben, wobei einer der Hydraulikmotoren ein verstellbarer Axialkolbenmotor ist und der andere als nicht verstellbarer Radialkolbenmotor ausgebildet ist. Der Axialkolbenmotor besitzt eine eigene Abtriebswelle, welche über Zahnräder, das Gehäuse des Radialkolbenmotors und einen Flansch auf die Abtriebswelle des Radialkolbenmotors wirkt. Die Abtriebswelle des Axialkolbenmotors ist hierbei beabstandet und parallel zur Abtriebswelle des Radialkolbenmotors angeordnet, wie auch die beiden Hydraulikmotoren an sich. Zwar wirkt die Abtriebswelle des Radialkolbenmotors nach außen hin als einzige und funktional gemeinsame Abtriebswelle der Antriebseinheit, jedoch ist diese Bauform, bei welcher die beiden Hydraulikmotoren seitlich beabstandet und parallel zueinander angeordnet sind, im Wesentlichen nicht verschieden von denjenigen nach den
DE 10 2004 023 631 A1 und
EP 0 483 543 A1 . Diese Bauform weist demgemäß auch die dort geschilderten Nachteile eines aufwendigen und raumfordernden Aufbaus mit Getrieben auf.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen kompakten hydrostatischen Antrieb mit mindestens zwei Hydraulikmotoren für hydraulische Arbeitsmaschinen bereitzustellen, der mit einem minimalen Bauraum auskommt und gleichzeitig die abrufbare Leistung in einem sehr großen Drehzahl- und Drehmomentbereich zuverlässig und ohne Zugkraftunterbrechung bereitstellen kann. Dabei sollen sowohl bei niedriger Antriebswellendrehzahl der Arbeitsmaschine hohe Drehmomente zur Verfügung stehen, als auch hohe Antriebswellendrehzahlen realisierbar sein, ohne dass es hierfür eines Schaltgetriebes bedarf. Weiterhin soll der hydrostatische Antrieb mit möglichst wenigen Bauteilen, insbesondere ohne ein Summierungsgetriebe und bevorzugt ohne Kupplung zwischen den Hydraulikmotoren auskommen, jedoch robust in seiner Ausbildung sein sowie flexibel auf sich ändernde Leistungsabfragen reagieren können.
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Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des hydrostatischen Antriebs gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner mit dem im nebengeordneten Anspruch angegebenen Verfahren gelöst. Von den nebengeordneten Ansprüchen abhängige Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.
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Die erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit mit zumindest zwei hydraulisch parallel zueinander angeordneten, verstellbaren Hydraulikmotoren, die auf eine einzige gemeinsame Abtriebswelle wirken, ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass einer der beiden Hydraulikmotoren in Radialkolben-Bauart und der andere Hydraulikmotor in Axialkolben-Bauart ausgeführt ist. In dieser Kombination der beiden Hydraulikmotoren kann der Axialkolbenmotor direkt auf die Abtriebswelle des Radialkolbenmotors wirken, wodurch die Leistungen der beiden hydrostatischen Motoren überlagert, bzw. direkt aufsummiert werden.
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Hierbei macht sich die Erfindung die Eigenschaft von Radialkolbenmotoren zu Nutze, dass bei dieser Art von Hydraulikmaschine die Abtriebswelle durch den Motor hindurchgeführt werden kann. Die die Abtriebswelle antreibenden Kolben sind in Zylindern radial zur Abtriebswelle angeordnet und werden von innen oder von außen mit Druckfluid beaufschlagt und in radialer Richtung bewegt. Die Abtriebswelle einer Radialkolbenmaschine ist somit in Richtung ihrer Drehachse, d. h. in axialer Richtung, auf beiden Seiten aus einem Gehäuse einer Radialkolbenmaschine herausführbar. Desweiteren macht sich die Erfindung die Eigenschaft von Radialkolbenmotoren zu Nutze, dass bei dieser Art von Hydraulikmotoren bei hydraulischer Abschaltung bzw. Abkoppelung, d. h. bei Fördervolumen gleich null, die Abtriebswelle nahezu frei drehbar ist, ohne dass dabei die Kolben oder andere Bauteile der Radialkolbenmaschine bewegt werden müssen, die Plansch- und/oder Kompressionsverluste verursachen.
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Damit können ein Radialkolbenmotor und ein weiterer hydraulisch parallel geschalteter Hydraulikmotor, bevorzugt ein Axialkolbenmotor in Schrägachsen-Bauart, gleichzeitig oder einzeln antreibend auf eine einzige Antriebswelle wirken, die für beide Motoren gemeinsam ist, und so einen Verbraucher, z. B. eine Radachse oder ein Verteilergetriebe, antreiben. Der Verbraucher kann dabei von beiden Motoren gleichzeitig oder beispielsweise nur von dem Axialkolbenmotor angetrieben wenden, wenn der Radialkolbenmotor hydraulisch vom Druckfluidkreislauf abgetrennt ist. Durch die inhärente Eigenschaft des Radialkolbenmotors, dass bei einem Fördervolumen gleich Null die Abtriebswelle nahezu frei drehbar ist, ist eine Kupplung zum mechanischen Abtrennen eines Radialkolbenmotors aus dem Antriebsstrang nicht erforderlich, da die rotierenden Massen eines Radialkolbenmotors in diesem Betriebszustand relativ gering sind.
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Ein Summierungsgetriebe oder ein Schaltgetriebe für das Aufsummieren der Leistungen der beiden Hydraulikmotoren, wie es der Stand der Technik lehrt, ist ebenfalls nicht erforderlich. Die direkte Einwirkung eines Axialkolbenmotors auf die Abtriebswelle des Radialkolbenmotors macht ein derartiges Getriebe überflüssig. Erfindungsgemäß bildet die Abtriebswelle des Axialkolbenmotors gleichzeitig die Abtriebswelle des Radialkolbenmotors und umgekehrt, sodass nur eine einzige Abtriebswelle nötig ist, mit der ein Verbraucher angetrieben werden kann.
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In der Praxis ist eine Kombination aus einem Axialkolbenmotor und einem Radialkolbenmotor besonders bevorzugt, wobei die gemeinsame Abtriebswelle, beispielsweise ausgehend vom Axialkolbenmotor durch den Radialkolbenmotor hindurch zu einem Verbraucher von Rotationsenergie geleitet wird.
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Angetrieben werden die beiden Hydraulikmotoren beispielsweise von einem unter Druck stehenden Druckfluid, das von einer Hydraulikpumpe unter Hochdruck versetzt wird. Die hierzu erforderliche Hydraulikpumpe wird bevorzugt durch einen Antriebsmotor angetrieben, welcher beispielsweise ein Verbrennungsmotor, insbesondere ein Dieselmotor oder beispielsweise auch ein Elektromotor sein kann. Weitere fachübliche Antriebsmotoren für hydrostatische Antriebe sind hierbei ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfasst. Für eine nicht mobile, d. h. stationäre Arbeitsmaschine ist beispielsweise auch der Einsatz einer Dampfmaschine oder eine mit expandierbarem Kältemittel arbeitende Hubkolbenmaschine als Antriebsmaschine für die Hydraulikpumpe und somit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit vorstellbar.
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Die Antriebsmaschine stellt für den hydraulischen Antrieb die maximale zur Verfügung stehende Leistung bereit. Diese von der Antriebsmaschine bereitgestellte Leistung wird zunächst von einer Hydraulikpumpe, welche in allen fachüblichen Bauarten sowohl als Konstant- oder als Verstellpumpe ausführbar ist, in hydraulische Energie in Form von unter Druck stehendem Hydrautikfluid umgewandelt. Diese hydraulische Energie wird erfindungsgemäß von dem zumindest einen eingesetzten Radialkolbenmotor und dem Axialkolbenmotor, die auf die gemeinsame Abtriebswelle wirken, wiederum in mechanische Energie zurückgewandelt. Der Einsatz eines hydrostatischen Antriebs bietet dabei die fachübliche Flexibilität zum Weiterleiten bzw. Transportieren von Leistung an die Stellen der Arbeitsmaschine, an denen eine Leistungsnachfrage besteht. Bei der Verteilung und Weiterleitung von Energie bzw. Leistung haben sich hydrostatische Antriebe seit langem bewährt.
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Charakteristisch für den Radialkolbenmotor ist, dass er bei relativ niedrigen Drehzahlen der Abtriebswelle ein hohes Drehmoment zeigt, mit dem beispielweise Lasten aufgenommen oder angehoben werden können, wobei das Fahrzeug, bzw. die Arbeitsmaschine, stillsteht oder langsam bewegt wird. Üblicherweise werden Radialkolbenmotoren immer dann eingesetzt, wenn bei niedrigen Abtriebswellendrehzahlen hohe Drehmomente zur Verfügung gestellt werden sollen. Hierfür weisen Radialkolbenmotoren in der Regel ein relativ großes Schluckvolumen auf, das die hohe Drehmomentbereitstellung schon bei niedrigen Drehzahlen der Abtriebswelle ermöglicht. Dementsprechend wird ein Radialkolbenmotor für hohe Abtriebswellendrehzahlen fachüblich nicht bevorzugt eingesetzt. Zum Erreichen hoher Drehzahlen der Abtriebswelle werden bevorzugt Axialkolbenmotoren eingesetzt, die ein relativ zu Radialkolbenmotoren niedrigeres Schluckvolumen zeigen und für hohe Drehzahlen – wie fachüblich bekannt – besser geeignet sind. Steigt die Drehzahl an der Abtriebswelle, weil beispielsweise die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine gesteigert wenden soll, kann der im erfindungsgemäßen Antriebseinheit angeordnete Radialkolbenmotor auf Schluckvolumen gleich Null gestellt werden und bevorzugt, zum Vermeiden von Kompressions- und Leckageverlusten, hydraulisch abgeschaltet werden. In diesem Fall – etwa bei einem reinen Fahrantrieb – treibt nur noch der Axialkolbenmotor die gemeinsame Abtriebswelle an, die innerhalb des hydraulisch abgeschalteten Radialkolbenmotors frei dreht. Das dabei vom Axialkolbenmotor erzeugte Drehmoment ist im Allgemeinen geringer, da – bei gleichbleibender Antriebsmotorleistung – die Drehzahl der gemeinsamen Abtriebswelle der Hydraulikmaschine höher ist.
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Erfindungsgemäß wird die hydrostatische Leistungsabgabe – bei konstanter Antriebsmotorenleistung – im niedrigen Drehzahlbereich der Abtriebswelle einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit hauptsächlich durch den drehmomentstarken Radialkolbenmotor bewerkstelligt, wobei der Axialkolbenmotor zur mechanischen Leistungsabgabe hydraulisch zu- oder abschaltbar ist, je nachdem, welche Drehmomentanforderung zu einer gegebenen Förderleistung der Hydraulikpumpe, bzw. des Antriebsmotors, erfüllt werden soll. Mit der erfindungsgemäßen Antriebseinheit wird somit erreicht, dass bei niedrigen Drehzahlen der gemeinsamen Abtriebswelle hohe Drehmomente an der Abtriebswelle abrufbar sind und durch Rückschwenken auf Null und gleichzeitig bevorzugten hydraulischen Abschalten des Radialkolbenmotors hohe Abtriebswellendrehzahlen erreichbar sind, wobei Verlustleistungen weitestgehend vermieden werden. Somit kann eine Arbeitsmaschine die vom Antriebsmotor, z. B. Verbrennungsmotor, zur Verfügung gestellte Leistung in einem Last-Arbeitsbetrieb sowohl kraftvoll als auch in einen zügigen Fahrantrieb umwandeln, ohne dass mechanische Schaltvorgänge notwendig sind, die eine Zugkraftunterbrechung bedeuten würden. Gleichzeitig baut die erfindungsgemäße Antriebseinheit sehr klein, da auf mechanische Getriebe zum Einstellen der abgefragten Drehmomente und Drehzahlen verzichtet werden kann. Damit ist auch eine kostengünstige Lösung gefunden, eine über ein großes Drehzahlband betreibbare hydrostatische Antriebseinheit bereitzustellen, die bedarfsgerecht flexibel und kontinuierlich in ihrer Drehzahl sowie Drehmoment verstellbar ist, ohne dass aufwendige mechanische Getriebe und/oder Steuereinheiten notwendig sind. Ebenfalls wird eine robuste und wartungsarme Antriebseinheit erzielt, die nur einen, insbesondere in axialer Richtung, kleinen Bauraum benötigt.
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Vom Erfindungsgedanken ist auch die hydraulisch parallele Anordnung eines einzigen Axialkolbenmotors und mehrerer Radialkolbenmotoren umfasst, wobei der Axialkolbenmotor bevorzugt an einem Ende der einzigen für alle Hydraulikmotoren gemeinsamen Abtriebswelle angeordnet ist. Die von den Hydraulikmotoren bereitgestellte Rotationsenergie kann am anderen Ende der Antriebswelle aber auch zwischen zwei Hydraulikmotoren abgenommen werden.
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In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine ineinander greifende Anordnung des Radialkolbenmotors und des Axialkolbenmotors vorgesehen, so dass in axialer Richtung der Abtriebswelle eine minimale axiale Baulänge erreicht wird. Eine benachbarte oder beabstandete Anordnung zweier Hydraulikmotoren ist jedoch ebenfalls vom Erfindungsgedanken umfasst. Bei einer beabstandeten Anordnung des Radialkolbenmotors und des Axialkolbenmotors kann die mechanische Leistungsabnahme der beiden Hydraulikmotoren beispielsweise über einen zwischen zwei Hydraulikmotoren angeordneten Abtriebsbereich erfolgen. Dies kann beispielsweise eine Verzahnung auf der gemeinsamen Abtriebswelle sein, welche weiter beispielsweise den Antrieb für ein Verteilungsgetriebe darstellt.
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Unabhängig von der Anordnung der beiden Hydraulikmotoren ist es für den Erfindungsgedanken wesentlich, dass die Hydraulikmotoren parallel im Hydraulikkreislauf angeordnet sind, und die umgewandelte hydraulische Leistung als mechanische Leistung auf ein und dieselbe Hydraulikmotoren-Abtriebswelle übertragen wird. Dabei ist vom Erfindungsgedanken umfasst, dass die gemeinsame Abtriebswelle zweiteilig ausgebildet ist. Zur Verbindung einer zweiteiligen Abtriebswelle ist jedoch kein Summierungsgetriebe vorgesehen.
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Wetter bevorzugt sind die Hydraulikmotoren, also der Axialkolbenmotor und der zumindest eine Radialkolbenmotor, in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet, so dass die erfindungsgemäße Antriebseinheit eine Kompakteinheit bildet. In dieser bevorzugten Ausführungsform wird weiter bevorzugt die Abtriebswelle des Axialkolbenmotors durch den Radialkolbenmotor derart hindurchgeführt, dass auch der Radialkolbenmotor auf ein und dieselbe Abtriebswelle wirkt, und so für beide Hydraulikmotoren die gemeinsame Abtriebswelle bildet.
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In einer bevorzugten Ausführung ist sowohl der Hydraulikmotor in Radialkolben-Bauart als auch der Hydraulikmotor in Axialkolben-Bauart hydraulisch abkoppelbar. D. h. die beiden Motoren sind wechselweise hydraulisch aus dem Druckfluidkreislauf herausnehmbar, bzw. abschaltbar. Findet eine hydraulische Abschaltung bei dem Hydraulikmotor in Radialkolben-Bauart Anwendung, dann dreht sich nur die mit dem Axialkolben-Hydraulikmotor gemeinsam ausgebildete Abtriebswelle innerhalb des Radialkolbenmotors, bzw. innerhalb der entsprechenden Baugruppe des hydrostatischen Antriebs. Bei der hydraulischen Abschaltung des Axialkolbenmotors wird dessen Schluckvolumen nach der hydraulischen Abschaltung bevorzugt auf Null gestellt, so dass einerseits kein Hydraulikflüssigkeitsdurchgang durch die als Axialkolbenmotor ausgebildete Baugruppe und andererseits durch die Drehung der gemeinsamen Abtriebswelle keine unnötige Hubbewegung der Kolben stattfindet. Durch die hydraulische Abschaltung werden zudem Kompressionsverluste vermieden, da insbesondere bei zweiseitig verstellbaren Hydraulikmaschine, wenn die Hydraulikmaschine auf null-Fördervolumen eingestellt ist, die Verdrängerkolben in der axialen Mittelstellung in ihrem jeweiligen Zylinder verbracht sind. Der Axialkolbenmotor dreht in diesem Zustand ”leer” mit, wodurch nur geringe Energieverluste aufgrund der Rotation der Zylindertrommel mit den darin angeordneten Kolben auftreten. Plansch-Verlustleistungen aufgrund der Drehung der Zylindertrommel im ölbefüllten Gehäuse können ggf. durch die Verwendung von sogenannter Dry-Case Motoren vermieden werden, bei denen die rotierenden Bauteile nicht in der Hydraulikflüssigkeit planschen.
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Wird einer der beiden Motoren hydraulisch abgekoppelt, d. h. die Druckfluidzufuhr zu diesem Motor abgestellt, so müssen zumindest die gemeinsame Abtriebswelle sowie gegebenenfalls weitere Bauteile des anderen Motors durch den im Betrieb gebliebenen Motor mitbewegt werden. Im Falle der hydraulischen Abschaltung des Radialkolbenmotors muss beispielsweise der Teil der Abtriebswelle, welcher durch die Radialkolben-Hydraulikmaschine hindurchgeführt wird, mitgedreht werden.
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Aufgrund der unterschiedlichen Motorcharakteristik eines Radialkolben-Hydraulikmotors und eines Axialkolben-Hydraulikmotors kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform die erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit auf die vorgesehenen Einsatzbedingungen spezifisch abgestimmt werden. So zeigt bei niedrigen Drehzahlen und hohen abgerufenem Drehmoment ein Radialkolbenmotor im Allgemeinen ein besseres Leistungsabgabeprofil. Ein Axialkolbenmotor hingegen eignet sich besser für höhere Drehzahlen, bei denen nicht so hohe Drehmomente abgerufen werden. Somit wird für die erfindungsgemäße Antriebseinheit bevorzugt das maximale Schluckvolumen für den Radialkolben-Hydraulikmotor größer gewählt werden als das maximale Schluckvolumen für den Axialkolben-Hydraulikmotor. Mit einer derartigen Abstimmung der beiden Hydraulikmotoren im erfindungsgemäßen hydrostatischen Antrieb kann ein kraftvoller Antrieb beispielsweise für eine Arbeitshydraulik erreicht und gleichzeitig eine hohe Fahrgeschwindigkeit zum Versetzen der Arbeitsmaschine realisiert werden. Solche Charakteristiken werden insbesondere für Radlader oder Telehändler gefordert.
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Die erfindungsgemäße Antriebseinheit, aufweisend zumindest einen Radialkolbenmotor und einen Axialkolbenmotor, die auf eine einzige gemeinsame Abtriebswelle wirken, findet nicht nur in den zuvor genannten Arbeitsmaschinen, sondern auch in Landmaschinen und Baustellenfahrzeugen oder Flurförderern bzw. Asphaltiermaschinen Anwendung. Je nach Bauart und Einsatzzweck kann die erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit in einem offenen oder geschlossenen Hydraulikflüssigkeitskreislauf für ein hydrostatisches Getriebe angeordnet sein.
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Wie oben bereits angedeutet, kann die Hydraulikflüssigkeitspumpe des offenen oder geschlossenen Arbeitskreises eines hydrostatischen Getriebes eine fachübliche Hydraulikflüssigkeitspumpe sein, insbesondere eine Axialkolbenpumpe, eine Radialkolbenpumpe, eine Flügelzellenpumpe, etc. Wird die erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit in einem hydrostatischen Getriebe betrieben und werden einerseits beispielsweise für das Bewegen von Lasten hohe Drehmomentanforderungen an die erfindungsgemäße hydrostatische Antriebseinheit gestellt, wobei andererseits zum Erreichen einer hohen maximalen Fahrgeschwindigkeit hohe Drehzahlen von der Antriebseinheit gefordert werden, so wird bevorzugt der eine oder andere Motor wechselweise aus dem Hydraulikflüssigkeitskreislauf herausgeschaltet, damit dieser keinen Schaden nimmt und/oder nicht bei einem uneffektiven Wirkungsgrad betrieben wird bzw. hohe Verluste zeigt. Wird beispielsweise zum Heben von Lasten ein hohes Drehmoment von der Antriebseinheit gefordert, so ist der hierfür geeignetere Hydraulikmotor ein Radialkolbenmotor. Dieser sollte dann bevorzugt mit einem entsprechend großen Schluckvolumen ausgestattet sein, damit die an ihn gestellten Anforderungen erfüllt werden können. Zum Erreichen einer hohen Fahrgeschwindigkeit ist jedoch ein Axialkolbenmotor die geeignetere Bauart, welcher in seinem maximalen Schluckvolumen in der Regel kleiner ausgelegt ist, da zum Erreichen einer hohen Fahrgeschwindigkeit ein relativ niedrigereres Drehmoment erforderlich ist. Somit können durch den Einsatz einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit die Vorzüge der jeweiligen Motorbauart ausgenutzt werden, was zu bevorzugten Leistungseigenschaften im Betrieb der Arbeitsmaschine führt, wobei gleichzeitig eine an die Anforderungen an das Drehmoment und die Drehzahl optimierte Leistungsabgabe erreicht wird. Selbstredend ist auch der gleichzeitige Betrieb beider Motoren, also des Radialkolbenmotors und des Axialkolbenmotors vom Erfindungsgedanken umfasst und bevorzugt, insbesondere in einem unteren und mittleren Drehzahlbereich, beispielsweise bei einer Bergfahrt.
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Im Folgenden sollen nun anhand von Figuren bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Antriebseinheit aufgezeigt werden, wobei die hier dargestellten Ausführungsformen den Erfindungsgedanken nicht einschränken. Es zeigen:
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1 schematisch eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit;
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2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit.
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In 1 ist eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1 dargestellt, in welcher ein Radialkolbenmotor 2 hydraulisch parallel zu einem Axialkolbenmotor 3 angeordnet ist. Die beiden Hydraulikmotoren, also der Radialkolbenmotor 2 und der Axialkolbenmotor 3 wirken dabei auf eine einzige, gemeinsame Abtriebswelle 4, welche durch den Hydraulikmotor 2 in Radialkolben-Bauart derart hindurchgeführt ist, sodass auch der Radialkolbenmotor 2 auf die gemeinsame Abtriebswelle 4 wirken kann. Die Abtriebsleistungen des Axialkolbenmotors 3 und des Radialkolbenmotors 2 werden so auf der gemeinsamen Abtriebswelle 4 zusammengeführt und beispielsweise einem Verteilergetriebe 11 oder einem sonstigen Verbraucher zugeführt.
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Die 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebseinheit 1, bei der die Antriebseinheit 1 in einem geschlossenen Hydraulikkreislauf 8 angeordnet ist, in welchem eine Hydraulikpumpe 5 zum Erzeugen eines Hydraulikdrucks angeordnet ist. Die Hydraulikpumpe 5 wird dabei bevorzugt von einem Antriebsmotor 6 angetrieben, welcher bevorzugt ein Verbrennungsmotor und weiter bevorzugt einen Dieselmotor darstellt. Wie insbesondere aus 2 hervorgeht, sind die beiden Hydraulikmotoren 2 und 3 so angeordnet, dass ihre gemeinsame Abtriebswelle 4 zwischen ihnen angeordnet ist, so dass die mechanische Leistung von einem beispielsweise zwischen den Motoren 2 und 3 angeordneten Abtriebsbereich 7, beispielsweise ein Zahnrad oder ein Flansch, abgenommen werden kann. Die im Abtriebsbereich 7 abgenommene mechanische Leistung kann dann beispielsweise von einem Verteilergetriebe 11 an die Antriebsachsen einer mobilen Arbeitsmaschine weitergeleitet werden.
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Zum Abschalten der Hydraulikmotoren 2 und 3 ist in den jeweiligen Zuleitungen für den Radialkolbenmotor 2 und den Axialkolbenmotor 3 je ein Absperrventil 10 vorgesehen, mit dem der jeweilige Hydraulikmotor hydraulisch abschaltbar bzw. abkoppelbar ist. Insbesondere bei höheren Drehzahlen der gemeinsamen Abtriebswelle der erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebseinheit wird bevorzugt der Radialkolbenmotor 2 hydraulisch durch Schließen des entsprechenden Absperrventils 10 aus der mechanischen Leistungsbereitstellung für den Antrieb der Arbeitsmaschine herausgenommen. Bei Unterschreiten einer Grenzdrehzahl der gemeinsamen Abtriebswelle kann auch der Axialkolbenmotor durch das zugeordnete Absperrventil 10 hydraulisch aus der mechanischen Leistungsbereitstellung herausgenommen werden. Zusätzlich zur hydraulischen Abschaltung kann für den Axialkolbenmotor 3 eine mechanische Trennung von der gemeinsamen Abtriebswelle in Form einer Kupplung 9 vorgesehen werden, die geöffnet wird, wenn der Axialkolbenmotor 3 nicht an der hydrostatischen Leistungswandlung beteiligt sein soll.
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Wie beispielhaft aus den Figuren hervorgeht, kann mit dem einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen hydrostatischen Antriebseinheit ein zuverlässiger und robuster hydrostatischer Antrieb mit zwei Hydraulikmotoren realisiert werden, von denen ein Motor in Radialkolbenbauart und der andere Motor in Axialkolbenbauart ausgeführt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hydrostatische Antriebseinheit
- 2
- Radialkolbenmotor
- 3
- Axialkolbenmotor
- 4
- Abtriebswelle
- 5
- Hydraulikpumpe
- 6
- Antriebsmotor
- 7
- Abtriebsbereich
- 8
- geschlossener Hydraulikflüssigkeitskreislauf
- 9
- Kupplung
- 10
- Absperrventil
- 11
- Verteilergetriebe
