DE19510914C2 - Hydromechanisches Antriebsaggregat - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein hydromechanisches Antriebsaggregat mit mindestens zwei hydrostatischen Motoren, wobei mindestens einer der Motoren im Schluckvolumen verstellbar ist, und einem nachgeschalteten Getriebe, wobei zumindest zwischen dem verstellbaren Motor und dem Getriebe eine Kupplung vorgesehen ist.

Derartige Antriebsaggregate werden beispielsweise als zentrale Verteilergetriebe in Arbeitsmaschinen (Mobilbagger, Radlader etc.) verwendet und ersetzen dort die bisher üblichen Kombinationen aus Hydromotor und nachgeordnetem Schaltgetriebe (häufig auch unter Last schaltbare Getriebe), deren Zweck es ist, den Wandlungsbereich des aus Pumpe und Motor bestehenden hydrostatischen Fahrantriebs zu vergrößern. Das Schaltgetriebe, von dem aus die Antriebsleistung über Gelenkwellen auf die vordere und hintere Antriebsachse verteilt wird, weist überwiegend zwei, seltener auch drei Schaltstufen auf, die entweder im Stand geschaltet werden oder beim Fahren (Lastschaltgetriebe), wobei im letztgenannten Fall eine Synchronisierung der Schaltstufen und des hydrostatischen Getriebes erforderlich ist, was steuerungstechnisch einigen Aufwand bedingt. Darüber hinaus ist in den meisten Fällen der Einsatz von Reibungskupplungen erforderlich, wodurch ein solches Antriebsaggregat viele Einzelteile aufweist und erheblichen Bauraum benötigt.

Die Nachteile von Schaltgetrieben werden durch den Einsatz von gattungsgemäßen hydromechanischen Antriebsaggregaten vermieden, wie sie beispielsweise in der DE-Z "O + P Ölhydraulik und Pneumatik", 36 (1992), Nr. 4 auf den Seiten 222 bis 232 beschrieben sind. Hierbei kann das Schaltgetriebe dadurch entfallen, daß die hydrostatischen Motoren in besonderer Art und Weise hydraulisch zu- und abgeschaltet werden.

Zu Beginn des Fahrvorganges wird eine die Motoren mit Drucköl beaufschlagende Pumpe des hydrostatischen Getriebes ausgeschwenkt, d. h. das Fördervolumen stetig erhöht, so daß sich ein mit dem hydromechanischen Antriebsaggregat ausgerüstetes Fahrzeug in Bewegung setzt und beschleunigt.

Mit steigender Fahrgeschwindigkeit wird nach dem vollständigen Ausschwenken der Pumpe das Schluckvolumen des verstellbaren Motors bis auf Null verringert und dieser durch eine Kupplung außer Eingriff gebracht. Der beschriebene Vorgang läuft stufenlos und ruckfrei ab. Das bisher zu dem ersten Motor fließende Druckmittel steht somit zur Beaufschlagung des anderen, als Konstantmotor oder als Verstellmotor ausgebildeten Motors zur Verfügung, so daß die Fahrgeschwindigkeit weiter erhöht werden kann.

Da beim gemeinsamen Betrieb die Motoren unterschiedliche Abtriebsdrehzahlen aufweisen, ist ein Getriebe erforderlich, um die individuellen Abtriebsdrehzahlen der Motoren einander anzupassen und eine gemeinsame Abtriebsdrehzahl zu erhalten, die am Ausgang des hydromechanischen Antriebsaggregats abgegriffen wird. Diesem Vorgelegegetriebe ist in der Regel noch ein Achsgetriebe (Kegelraddifferential) bzw. ein Reduktionsgetriebe nachgeschaltet.

Bei dem gattungsgemäßen hydromechanischen Antriebsaggregat sind zwei Motoren an einem Getriebe einander gegenüberliegend angeordnet, wobei sich das Getriebe dazwischen befindet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Aufbau des Antriebsaggregats zu vereinfachen und den Platzbedarf zu verringern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Motoren koaxial zueinander auf einer Seite des Getriebes angeordnet sind, wobei der eine Motor eine als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle aufweist, in der sich eine Abtriebswelle des anderen Motors befindet, und daß das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet ist, das eingangsseitig durch zwei parallel zueinander angeordnete Sonnenräder antreibbar ist, die mit mindes­ tens einem auf einem Steg gelagerten Stufenplaneten in Eingriff stehen, wobei die Sonnenräder zum Antrieb durch die Abtriebswellen der hydrostatischen Motoren vorgesehen sind. Das erfindungsgemäße hydromechanische Antriebsaggregat, das stufenlos wirksam ist, benötigt daher kein spezielles Vorgelegegetriebe sondern lediglich eine Anpassung des nachgeschalteten Getriebes.

Gemäß einer im Hinblick auf einen konstruktiv einfachen Aufbau vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Motoren hintereinander angeordnet sind, wobei der getriebenahe Motor als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise mit einer als Hohlwelle geformten Abtriebswelle ausgebildet ist.

Zweckmäßigerweise ist die Steuerbodenaufnahme des getriebenahen Motors auf dessen dem getriebefernen Motor benachbarten Stirnseite angeordnet. Auf diese Weise wird die Zufuhr und Abfuhr von Drucköl erleichtert, da in diesem Bereich genügend Raum für den Anschluß von Leitungen zur Verfügung steht.

Eine besonders günstige Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der getriebeferne Motor als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise ausgebildet ist, dessen Steuerbodenaufnahme einstückig mit der Steuerbodenaufnahme des getriebenahen Motors ausgebildet ist. Die Anzahl der für das hydromechanische Antriebsaggregat benötigten Bauteile wird daher weiter verringert, wobei mit einer einzigen Steuerbodenaufnahme zwei Motoren mit Drucköl versorgt werden.

Zweckmäßigerweise ist der getriebenahe Motor als Verstellmotor ausgebildet, zwischen dessen Abtriebswelle und dem davon angetriebenen Sonnenrad eine Kupplung angeordnet ist. Der Verstellmotor wird nach der Rückstellung des Schluckvolumens auf nahezu Null vom Getriebe abgekoppelt.

Sofern gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle des getriebenahen Motors mit einer Bremse versehen ist, wird zuverlässig verhindert, daß der Verstellmotor trotz offener Kupplung mitgeschleppt wird. Darüber hinaus kann das hydromechanische Antriebsaggregat bei geschlossener Kupplung stillgesetzt werden.

Eine erste Ausführung der Erfindung sieht vor, daß das Planetengetriebe einstufig ausgebildet ist, wobei das Hohlrad feststehend und der Steg drehbar ist.

Gemäß einer zweiten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß das Planetengetriebe zweistufig ausgebildet ist, wobei der Steg mit dem Sonnenrad einer zweiten Stufe verbunden ist, die einen feststehenden Steg aufweist, und das Hohlrad drehbar und mit dem Hohlrad der zweiten Stufe verbunden ist.

Das erfindungsgemäße hydromechanische Antriebsaggregat kann aufgrund seiner kompakten Abmessungen mit Vorteil als Einzelradantrieb ausgebildet sein. Dabei entfallen das Verteilergetriebe und die Gelenkwellen.

Es ist jedoch auch möglich, das erfindungsgemäße hydromechanische Antriebsaggregat als Antriebsachse auszubilden, wobei den Enden der Achse jeweils ein Antriebsaggregat zugeordnet ist. Hierbei werden ebenfalls weder Gelenkwellen noch ein Verteilergetriebe für den Fahrantrieb benötigt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes hydromechanisches Antriebsaggregat als Einzelradantrieb mit einstufigem Planetengetriebe,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes hydromechanisches Antriebsaggregat als Einzelradantrieb mit zweistufigem Planetengetriebe,

Fig. 3 eine Antriebsachse mit zwei erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebsaggregaten mit jeweils einstufigem Planetengetriebe und

Fig. 4 eine Antriebsachse mit zwei erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebsaggregaten mit jeweils zweistufigem Planetengetriebe.

Das in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße hydromechanische Antriebsaggregat ist als Einzelradantrieb ausgebildet und weist einen im Schluckvolumen verstellbaren Motor 1 auf, vorzugsweise einen Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise. Ein weiterer, zu dem Motor 1 koaxialer Motor 2 ist bevorzugt ebenfalls in Schrägscheiben­ bauweise ausgebildet und hinter dem Motor 1 angeordnet. Zwischen beiden Motoren 1 und 2 befindet sich eine gemeinsame Steuerbodenaufnahme 3.

Zu dem verstellbaren Motor 1 ist ein Getriebe 4 benachbart, das als einstufiges Planetengetriebe ausgebildet ist, dessen rotierender Steg 5 mit einer Felge 6 (oder einem Kettenrad) verbunden ist und dessen Hohlrad 7 feststeht. Eingangsseitig weist das Planetengetriebe zwei Sonnenräder 8 und 9 auf, die mit den Planetenrädern 10a und 10b eines Stufenplaneten 10 kämmen. Die Planetenräder 10a und 10b des Stufenplaneten 10 sind drehsynchron miteinander gekoppelt. Das Planetenrad 10a steht in Eingriff mit dem Hohlrad 7. Es sind bevorzugt drei Stufenplaneten 10 vorgesehen, die auf dem Steg 5 drehbar gelagert sind.

Das Sonnenrad 8 ist an einer Abtriebswelle 11 des getriebefernen Motors 2 befestigt. Die Abtriebswelle 11 dreht sich in einer als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 12 des getriebenahen Motors 1. Die Abtriebswelle 12 ist unter Zwischenschaltung einer Kupplung 13 mit dem Sonnenrad 9 verbunden.

Sofern beide Motoren 1 und 2 gleichzeitig mit Drucköl beaufschlagt werden und die Kupplung 13 geschlossen ist, werden beide Sonnenräder 8 und 9 des Getriebes 4 angetrieben. Ein Ausgleich der unterschiedlichen Abtriebsdrehzahlen der beiden Motoren 1 und 2 ergibt sich durch den Stufenplaneten 10. Sobald die Maximaldrehzahl des verstellbaren Motors 1 dadurch erreicht wird, daß dessen Schluckvolumen nach dem vorangehenden Ausschwenken einer in den Figuren nicht gezeigten, die Motoren 1 und 2 beaufschlagenden Pumpe stetig bis auf nahezu Null verringert wurde, wird der Motor 1 durch die Kupplung 13 vom Getriebe 4 getrennt. Das zur Verfügung stehende Drucköl fließt nun ausschließlich dem getriebefernen Motor 2 zu, der durch das Sonnenrad 8 das Getriebe 4 alleine antreibt.

Bei geschlossener Kupplung 13 kann das Getriebe 4 durch eine mit der Abtriebswelle 12 verbindbare Bremse 14 stillgesetzt werden.

Die Ausgestaltung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Ausgestaltung nach Fig. 1 dadurch, daß das Getriebe 4 als zweistufiges Planetengetriebe ausgebildet ist, wobei der Steg 5 der ersten Stufe mit einem Sonnenrad 15 der zweiten Stufe verbunden ist. Der Steg 16 der zweiten Stufe ist drehfest. Das Hohlrad 17 der zweiten Stufe ist mit dem Hohlrad 7 der ersten Stufe verbunden und trägt die Felge 6.

Die Ausgestaltung nach Fig. 3 zeigt eine Antriebsachse mit zwei erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebsaggregaten mit jeweils einstufigem Planetengetriebe.

In Fig. 4 ist eine Antriebsachse mit zwei erfindungsgemäßen hydromechanischen Antriebsaggregaten mit jeweils zweistufigem Planetengetriebe dargestellt.

Claims (10)

1. Hydromechanisches Antriebsaggregat mit mindestens zwei hydrostatischen Motoren, wobei mindestens einer der Motoren im Schluckvolumen verstellbar ist, und einem nachgeschalteten Getriebe, wobei zumindest zwischen dem verstell­ baren Motor und dem Getriebe eine Kupplung vorgesehen ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Motoren (1, 2) koaxial zueinander auf einer Seite des Getriebes (4) angeordnet sind, wobei der eine Motor (1) eine als Hohlwelle ausgebildete Ab­ triebswelle (12) aufweist, in der sich eine Abtriebswelle (11) des anderen Motors (2) befindet, und daß das Getriebe (4) als Planetengetriebe ausgebildet ist, das eingangsseitig durch zwei parallel zueinander angeordnete Sonnenräder (8, 9) antreibbar ist, die mit mindestens einem auf einem Steg (5) gelagerten Stufen­ planeten (10) in Eingriff stehen, wobei die Sonnenräder (8, 9) zum Antrieb durch die Abtriebswellen (11, 12) der hydrostatischen Motoren (1, 2) vorgesehen sind.

2. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Motoren (1, 2) hintereinander angeordnet sind, wobei der getriebenahe Motor (1) als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise mit einer als Hohlwelle geformten Abtriebswelle (12) ausgebildet ist.

3. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Steuerbodenaufnahme (3) des getriebenahen Motors (1) auf dessen dem getriebefernen Motor (2) benachbarten Stirnseite angeordnet ist.

4. Hydromechanisches Anriebsaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der getriebeferne Motor (2) als Axialkolbenmotor in Schräg­ scheibenbauweise ausgebildet ist, dessen Steuerbodenaufnahme einstückig mit der Steuerbodenaufnahme (3) des getriebenahen Motors (1) ausgebildet ist.

5. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der getriebenahe Motor (1) als Verstellmotor ausgebildet ist, zwischen dessen Abtriebswelle (12) und dem davon angetriebenen Sonnenrad (9) eine Kupplung (13) angeordnet ist.

6. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle (12) des getriebenahen Motors (1) mit einer Bremse (14) versehen ist.

7. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe einstufig ausgebildet ist, wobei das Hohlrad (7) feststehend und der Steg (5) drehbar ist.

8. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe zweistufig ausgebildet ist, wobei der Steg (5) mit dem Sonnenrad (15) einer zweiten Stufe verbunden ist, die einen feststehenden Steg (16) aufweist, und das Hohlrad (7) drehbar und mit dem Hohlrad (17) der zweiten Stufe verbunden ist.

9. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch die Ausbildung als Einzelradantrieb.

10. Hydromechanisches Antriebsaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch die Ausbildung als Antriebsachse, wobei den Enden der Achse jeweils ein Antriebsaggregat zugeordnet ist.