DE19501512C2

DE19501512C2 - Antriebsanordnung für ein steuerbares Rad

Info

Publication number: DE19501512C2
Application number: DE19501512A
Authority: DE
Inventors: James E Smith
Original assignee: Fluidrive Inc
Current assignee: TERRA DRIVE SYSTEMS, INC., US
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1995-01-19
Publication date: 2000-05-31
Anticipated expiration: 2015-01-20
Also published as: DE19501512A1; CA2139619C; FR2718684B1; US5509497A; CA2139619A1; FR2718684A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für ein steuerbares Rad eines Fahrzeuges. Auf Anspruch 1 wird verwiesen.

Fahrzeuge, wie Kombis, Gabelstapler, Straßenbaumaschinen, sind häufig mit Rädern ausgerüstet, die zum Steuern des Fahrzeugs dienen und die mittels eines hydraulischen oder Fluid-Motors angetrieben sind. Dabei ist es wünschenswert, steuerbare Räder mit hydraulisch angetriebenen Motoren auszurüsten, um einerseits das Antreiben des Fahrzeuges zu unterstützen und andererseits ein besseres Funktionieren bei rauhem und schlüpfrigem Untergrund sicherzustellen, beispielsweise auf schlammigem Gelände oder auf Baustellen.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist ein Hydraulikmotor M üblicherweise auf einem Fahrzeugchassis C derart montiert, daß er um eine Achse X schwenkbar ist. Ein Rad W mit einer Felge R ist an Motorwelle S abnehmbar befestigt; das Rad weist eine vertikale Mittellinie L auf. Dem Motor wird über nicht gezeigte Leitungen hydraulisches Medium bei erheblichem Druck selektiv zugeführt, um Rad W je nach Bedarf selektiv anzutreiben. Außerdem sind Zugstangen gelenkig an Motor M angeschlossen und bewegen sich selektiv über das steuerbare Rad, zum selektiven Schwenken von Motor M und Rad W um Achse X, so daß das Rad gesteuert und die Fahrzeug-Bewegungsrichtung in gewünschter Weise eingestellt wird.

Für derartige Anwendungsfälle kommen zahlreiche Hydraulikmotoren M in Betracht. Diese Motoren weisen eine Lagereinheit auf, die eine Welle S umgibt, und die jenem Teil der Welle S am nächsten liegen, der sich aus dem Motor M gegen Felge R heraus erstreckt. Motor M beinhaltet ferner einen Kolbenantrieb nahe bei der Lagereinheit sowie einen Flüssigkeitsverteiler nahe bei dem Kolbenantrieb. Der Kolbenantrieb ist somit zwischen der Lagereinheit und der Antriebseinheit angeordnet. Der Verteiler verteilt unter hohem Druck stehendes fließfähiges Medium an eine Mehrzahl von Kolben in der Antriebseinheit. Bei richtiger Zeitgebung werden somit die Rollen gegen einen Nocken gedrückt, so daß Welle S angetrieben wird, um das Rad W zu verdrehen. Das Verteilen des hydraulischen Mediums und die Gesamtfunktion von Hydraulikmotoren sind bestens bekannt; Motoren dieser Art werden beispielsweise von den Firmen Poclain, Rexroth, Deere & Company und Valmet geliefert.

Vorbekannte Antriebsanordnungen für steuerbare Räder haben jedoch Nachteile. Aufgrund der Längsabmessung und des Durchmessers des Motors M ist es recht schwierig, die Einheit in der becherförmigen Felge R unterzubringen. Demzufolge muß die Konstruktion derart aufgebaut sein, daß ein Schwenken um die Achse X möglich ist, die unter einem Winkel zur Mittellinie L des Rades W verläuft. Außerdem herrscht ein unerwünschter Schwingabstand, gleich dem Abstand zwischen Achse X und Mittellinie L. Werden Rad W und Motor M um Achse X verschwenkt, so neigt das obere Ende von Rad W dazu, in Bezug auf die Achse X auszuschwenken. Die vorbekannten Antriebsanordnungen für steuerbare Räder machen es notwendig, daß der Durchmesser des Rades W im Hinblick auf die Einheit passend gewählt ist, so daß die Schnittstelle zwischen der Achse X und der Mittellinie L allgemein an der Kontaktstelle zwischen dem Rad W und dem Untergrund liegt. Ist der Raddurchmesser nicht einwandfrei ausgewählt, so unterliegt das untere Ende des Rades einer Schwingbewegung während des Umlaufes. Im Hinblick auf den Schwingabstand zwischen Achse X und Mittellinie L ist der Gesamtsteuerwinkel (der Gesamtwinkel, um den das Rad W um die Mittellinie L verschwenkbar ist), allgemein begrenzt, und für kleinere Gesamtsteuerwinkel ist eine größere Reifenhülle notwendig.

Aus "Technische Rundschau", Nr. 3 vom 17.01.1984 sind Hydromotoren in Axialkolbenbauweise bekanntgeworden, die geeignet sind für die Anwendung bei gattungsgemäßen Antriebsanordnungen, ferner Hydrogetriebemotoren als Kombination aus Radialkolbenmotoren mit ein- oder mehrstufigen Planetengetrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsanordnung für ein steuerbares Rad zu schaffen, um die vorbekannten Anordnungen zu verbessern und einen kürzeren oder gar keinen Schwingabstand bei sämtlichen unterschiedlichen Raddurchmessern zu schaffen, um einen größeren Steuerwinkel zu ergeben, während eine kleinere Gesamtreifenhülle notwendig ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Auf diese Weise läßt sich der Deckel der Verteilereinheit um den Flüssigkeitsverteiler herum anordnen, wobei der Deckel genügend stark bemessen ist, um schwenkbar am Motor befestigt zu werden.

Die Erfindung sowie der Stand der Technik sind anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Aufrißansicht einer vorbekannten Antriebsanordnung für ein steuerbares Rad, montiert in einem Fahrzeugchassis, mit Rädern.

Fig. 2 ist eine Seitenansicht einer Antriebsanordnung gemäß der Erfindung für ein steuerbares Rad, montiert an einem Fahrzeugchassis, mit einem zugehörenden Rad in Triebverbindung.

Fig. 3 ist eine Teilansicht der Antriebsanordnung gemäß Fig. 2 von oben her gesehen.

Fig. 4 ist eine Schnittansicht der Anordnung gemäß Fig. 3, wobei der Schnitt in der Ebene 4-4 gelegt ist.

Entsprechende Bezugszeichen bezeichnen einander entsprechende Teile.

Die in Fig. 2 dargestellte Antriebsanordnung 10 ist mittels Schrauben 14 an einem Fahrzeugchassis 12 befestigt.

Ein Rad 16 mit einer Felge 18 und einem Reifen 20 ist an der Radnabe 22 unter Verwendung von Bolzen 24 und Muttern 26 befestigt. Nabe 22 ist ihrerseits an Motorwelle 28 befestigt, von der ein Teil aus dem Hydraulik- oder Fluid- Motor 30 herausragt. Wie weiter unten im einzelnen diskutiert, ist Motor 30 an Chassis 12 mittels Gelenkzapfen 32 und mittels einer U-förmigen Konsole mit Schenkel 34 und einem Steg 36 befestigt. Außerdem ist Motor 30 derart gelenkig gelagert, daß er um Achse 38 verschwenkbar ist, die zur vertikalen Mittellinie des Rades 16 kolinear ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, sind an Motor 30 zwei Ösen 40 und 42 befestigt, die sich von hier aus nach außen erstrecken, und die jeweils Bohrungen 44 bzw. 46 aufweisen. Zugstangen und Steuerzylinder, die nicht dargestellt sind, sind über die entsprechende Bohrung 44 bzw. 46 mit den Ösen 40, 42 auf bekannte Weise verbunden, um die notwendigen Kräfte zu übertragen, und um ein Schwenken von Motor 30 um Schwenkachse 38 zu ermöglichen.

Im folgenden soll auf Fig. 4 eingegangen werden. Der Fluidmotor 30 weist eine Lagereinheit 48 auf, einen Flüssigkeitsverteiler 50 sowie eine Kolbenantriebseinheit 52. Flüssigkeitsverteiler 50 ist zwischen Lagereinheit 48 und Kolbenantriebseinheit 52 angeordnet. Die Lagereinheit ist demjenigen Wellenteil 28 benachbart, der sich aus Motor 30 heraus erstreckt, und der mit der Radnabe 22 verbunden ist. Die Lagereinheit 48 weist einen Lagerdeckel 54 auf, der Welle 28 umgibt, ferner ein Außenlager mit einem Innenring 56, einem Außenring 58 sowie Wälzkörpern 66. Lagerdeckel 54 ist an einem Flüssigkeitsverteilerdeckel 68 mittels Muttern und Schrauben 70 und einer Dichtung 72 befestigt. Obgleich innere und äußere Wälzkörper 60, 66 im Sinne einer größeren Stabilität dargestellt sind, bedarf es nur eines einzigen Kranzes solcher Wälzkörper. Bei manchen Anwendungsfällen ist lediglich der innere Lagerring 56 mit den Wälzkörpern 60 erforderlich.

Die Verteilereinheit umfaßt den genannten Deckel 68, der die Welle 28 umgibt. Ein Verteilerventilblock 74 umgibt ebenfalls Welle 28, so daß eine Vielzahl von Ringkanälen 76 zwischen Ventilblock 74 und Deckel 68 geschaffen ist. Verteilerdichtungen 78 sind zwischen den Kanälen 76 vorgesehen. Wird fließfähiges Medium unter hohem Druck dem Flüssigkeitsverteiler 50 über nicht dargestellte Hochdruckschläuche von außen her zugeführt, so verteilt Ventilblock 74 dieses Medium an eine Vielzahl von Kolben 80 der Antriebseinheit 52 zum Antreiben der Welle 28 auf bekannte Weise.

Die Kolbenantriebseinheit 52 umfaßt einen äußeren Nockenring mit einer Innenfläche 84, die sinusförmig gestaltet ist (nicht dargestellt). Die Kolben 80 weisen Kolbenringe 86 auf und sind derart gestaltet und angeordnet, daß sie Rollen 88 radial nach außen gegen die Innenfläche 84 des Nockenringes 82 drücken. Demgemäß wird unter Hochdruck stehendes Medium selektiv mittels des Flüssigkeitsverteilers 50 Kammern 90 zugeführt, wobei die Kolben 80 und die Rollen 88 zum richtigen Zeitpunkt nach außen verschoben werden, um mit der sinusförmigen Fläche 84 des Nockenringes 82 und der Antriebswelle 28 um ihre Längsachse zusammenzuarbeiten. Die Kolbenantriebseinheit 52 weist ferner einen Enddeckel 92 auf, der zusammen mit dem Nockenring 82 an dem Flüssigkeitsverteilerdeckel 68 mittels Muttern und Schrauben 94 befestigt ist.

Der Flüssigkeitsverteilerdeckel 68 ist am besten zwischen Lagereinheit 48 und Kolbenantriebseinheit 52 angeordnet. Da der Verteilerventilblock 74 einen relativ kleinen Durchmesser hat, läßt sich die radiale Stärke des Flüssigkeitsverteilerdeckels 68 genügend stark bemessen, um eine obere Bohrung 96 und eine untere Bohrung 98 aufzunehmen. Die beiden Bohrungen 96 und 98 sind zur Drehachse 38 koaxial angeordnet. Ein Gleitlager 100 befindet sich in jeder Bohrung 96, 98. Zusätzlich ist ein Drucklager 102 zwischen Verteilerdeckel 68 und den Stegen 34 an jedem der Bohrungen 96, 98 vorgesehen. Die Drucklager 102 sind in einer Bohrung 104 angeordnet, um Schwenkzapfen 32 aufzunehmen. Man beachtet, daß lediglich das obere Drucklager eine Druckkraft aufnimmt, und daß das untere Lager nicht immer notwendig ist. Das untere Drucklager kann bei den meisten Anwendungsfällen völlig entfallen. Die Schwenkzapfen 32 sind selektiv und entfernbar an den Stegen 34 befestigt. Sie sind mit einem Gewinde 106 versehen und in Gewindebohrungen 108 im oberen und im unteren Steg 34 eingeschraubt. Die Schwenkzapfen 32 sind selektiv von Bohrungen 96 und 98 aufgenommen, und zwar mittels Gewindestiften 32, so daß auch Motor 30 in jener Position verriegelt wird, in welcher er um die Achse 38 dreht.

Schwenkzapfen 32 weist ferner einen Schmiermittelkanal 110 zum Einführen eines Schmiermittels wie Fett in die Bohrungen 96, 98 sowie rundum die Gleitlager 100 und Drucklager 102 auf. Ein Fettnippel 112 kann vorgesehen sein, um Schmiermittel dem Kanal 110 zuzuführen, was von Zeit zu Zeit notwendig sein kann.

Claims

1. Antriebsanordnung für ein steuerbares Rad eines Fahrzeuges, mit den folgenden Merkmalen:

1. ein flüssigkeitsgetriebener Motor mit einer Radwelle erstreckt sich aus dem Motor heraus zwecks Befestigens am Rad;
2. der Antriebsmotor umfaßt eine Lagereinheit, eine Kolbenantriebseinheit und einen Flüssigkeitsverteiler;
3. der Flüssigkeitsverteiler ist zwischen Lagereinheit und Kolbenantriebseinheit angeordnet, und die Lagereinheit ist dem herausragenden Wellenteil benachbart angeordnet;
4. zur schwenkbaren Befestigung des Antriebsmotors am Fahrzeug ist eine Schwenkeinheit vorgesehen, um eine Schwenkbewegung des Antriebsmotors um eine Drehachse zu erlauben, die sich durch die Verteilereinheit hindurch erstreckt.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse im wesentlichen senkrecht zur Radwelle verläuft.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinheit einen Deckel aufweist, der sich um den Verteiler herum erstreckt, und daß die Schwenkeinheit schwenkbar am Deckel der Verteilereinheit befestigt ist.

4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Deckel der Verteilereinheit eine obere und eine untere Bohrung vorgesehen ist, daß sich die beiden Bohrungen im wesentlichen gegen die Verteilereinheit hin erstrecken und koaxial zur Drehachse angeordnet sind, daß die Schwenkeinheit Schenkel (34) aufweist, die am Fahrzeug befestigt sind und sich über die Bohrungen hinweg erstrecken, und daß an den Schenkeln (34) Schwenkzapfen vorgesehen sind, die in den Bohrungen aufgenommen sind.

5. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schenkel (34) über einen Steg (36) miteinander verbunden sind, und daß der Steg (36) derart gestaltet und angeordnet ist, daß er am Fahrzeug befestigbar ist.

6. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleitlager in jeder Bohrung zur Aufnahme des betreffenden Schwenkzapfens vorgesehen ist.

7. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem oberen Schenkel und dem Deckel der Verteilereinheit ein Drucklager vorgesehen ist, und daß sich der obere Schwenkzapfen durch eine Bohrung in dem Drucklager hindurch erstreckt.

8. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucklager zwischen jedem Schenkel (34) und dem Deckel der Verteilereinheit vorgesehen ist, und daß sich die Schwenkzapfen durch eine Bohrung in jedem der Drucklager hindurch erstrecken.

9. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittelkanal in jedem Schwenkzapfen zum Einleiten eines Schmiermittels in die Bohrungen vorgesehen ist.

10. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (34) Gewindebohrungen aufweist, und daß die Schwenkzapfen einen Gewindeteil aufweisen, um in die Gewindebohrungen eingeschraubt zu werden, so daß die Schwenkzapfen abnehmbar an den Schenkeln (34) befestigbar und selektiv in die Bohrungen einsetzbar sind.

11. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. jede Bohrung weist eine Lagerbuchse zur Aufnahme des betreffenden Schwenkzapfens auf;
2. zwischen dem oberen Schenkel (34) und dem Deckel der Verteilereinheit ist ein Drucklager vorgesehen, und der obere Schwenkzapfen erstreckt sich durch eine Bohrung in dem Drucklager.

12. Antriebsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schmiermittelkanal in jedem Schwenkzapfen zum Einleiten von Schmiermittel in die Bohrungen vorgesehen ist.

13. Antriebsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Schenkel (34) Gewindebohrungen vorgesehen sind, und daß jeder Schwenkzapfen einen Gewindeteil zum Einschrauben in die Gewindebohrungen aufweist, so daß die Schwenkzapfen an den Schenkeln (34) abnehmbar befestigbar und selektiv in die Bohrungen einführbar sind.

14. Antriebsanordnung nach Anspruch 4, weiterhin gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. ein Gleitlager in jeder Bohrung nimmt einen der genannten Schwenkzapfen auf;
2. es ist zwischen jedem Schenkel (34) und dem Deckel der Verteilereinheit ein Drucklager vorgesehen;
3. die Schwenkzapfen erstrecken sich durch eine Bohrung in jedem der Drucklager.

15. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Deckel einer Verteilereinheit die Verteilereinheit umgibt, und daß die Schwenkeinheit schwenkbar am Deckel der Verteilereinheit befestigt ist.

16. Antriebsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine obere und eine untere Bohrung im Deckel der Verteilereinheit vorgesehen sind, daß sich die Bohrungen im wesentlichen gegen die Verteilereinheit hin erstrecken und koaxial zur Drehachse verlaufen, und daß die Schwenkeinheit Schenkel 34 aufweist, die am Fahrzeug befestigt sind, sich über die genannten Bohrungen hinweg erstrecken, und daß Schwenkzapfen an den Schenkeln (34) befestigt und in den Bohrungen aufgenommen sind.

17. Antriebsanordnung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend eine Lagerbuchse in jeder Bohrung zur Aufnahme der Schwenkzapfen.

18. Antriebsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drucklager zwischen dem oberen Schenkel und dem Deckel der Verteilereinheit vorgesehen ist, und daß sich der obere Schwenkzapfen durch eine Bohrung im Drucklager hindurch erstreckt.

19. Antriebsanordnung nach Anspruch 16, weiterhin umfassend einen Schmiermittelkanal in jedem Schwenkzapfen zum Einführen eines Schmiermittels in die Bohrungen.

20. Antriebsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schenkel (34) Gewindebohrungen aufweist, und daß jeder Schwenkzapfen einen Gewindeteil aufweist, um in die Bohrungen eingeschraubt zu werden, so daß die Gewindezapfen an den Schenkeln (34) abnehmbar befestigt und in den Bohrungen selektiv aufnehmbar sind.

21. Antriebsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse im wesentlichen kolinear zu einer vertikalen Radmittellinie verläuft.