DE19903563A1 - Hydrostatische Motoreinheit - Google Patents

Abstract

Eine hydrostatische Motoreinheit umfaßt mindestens zwei hydraulisch parallel schaltbare Hydromotoren, von denen mindestens einer im Schluckvolumen veränderlich ist. Die Hydromotoren sind abtriebsseitig unter Zwischenschaltung eines Getriebes miteinander gekoppelt. Erfindungsgemäß sind die Hydromotoren koaxial zueinander angeordnet. Die Motoreinheit besteht bevorzugt aus einem im Schluckvolumen konstanten, insbesondere innenbeaufschlagten und mehrhubigen Radialkolbenmotor (6) und einem dazu axial benachbarten, im Schluckvolumen verstellbaren, reversierbaren Axialkolbenmotor (7) in Schrägscheibenbauweise. Die Hydromotoren sind Bestandteil eines Nabenantriebs mit einer auf einem Nabenträger (1) drehbar gelagerten Nabe (4), wobei der Abtriebsrotor des ersten Radialkolbenmotors (6) und der Steg (17) eines einstufigen Planetengetriebes (9), dessen Sonnenrad (16) mit der Zylindertrommel (8) des Axialkolbenmotors (7) gekoppelt ist, mit der Nabe (4) treibend verbunden sind. Die Zylindertrommel (8) des Axialkolbenmotors (7) ist außengelagert und weist zur Koppelung mit dem Sonnenrad (16) des Planetengetriebes (9) einen Drehstab (14) auf, der an beiden Enden mit Drehmomentübertragungsmitteln versehen ist und sich durch eine zentrische Ausnehmung (15) des Radialkolbenmotors (6) hindurch erstreckt. Axial zwischen dem Radialkolbenmotor (6) und der Zylindertrommel (8) des Axialkolbenmotors (7) ist ein axial beweglicher Steuerkörper (24) in einer Bohrung des Nabenträgers (1) ...

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Motoreinheit, umfassend mindestens zwei hydraulisch parallel schaltbare Hydromotoren, von denen mindestens einer im Schluck­ volumen veränderlich ist, wobei die Hydromotoren abtriebsseitig unter Zwischen­ schaltung eines Getriebes miteinander gekoppelt sind.

Eine derartige, als Zentralantrieb einer Arbeitsmaschine vorgesehene Motoreinheit ist aus der DE 42 35 710 A1 bekannt. Die gattungsgemäße Motoreinheit besteht aus einem im Schluckvolumen verstellbaren, schnellaufenden Axialkolbenmotor und einem achsparallel dazu angeordneten, im Schluckvolumen konstanten, innenbeaufschlagten Radialkolbenmotor, der als Langsamläufer ausgebildet ist. Die Abtriebswelle des Axialkolbenmotors ist mit einem Zahnrad versehen, das mit einer Verzahnung kämmt, die am Außenumfang des drehbar gelagerten Gehäuses des Radialkolbenmotors an­ gebracht ist. Der Drehzahlunterschied zwischen dem Schnelläufer und dem Langsam­ läufer wird durch eine Untersetzung in dem aus dem Zahnrad und der Verzahnung gebildeten Getriebe ausgeglichen.

Bei hydraulischer Parallelschaltung erzeugen beide Hydromotoren - in Abhängigkeit von ihrem individuellen Schluckvolumen - jeweils ein Abtriebsmoment. Beide Abtriebs­ momente werden zusammen als Gesamt-Abtriebsmoment abgegriffen. Der Radial­ kolbenmotor kann durch Trennung vom hydraulischen Kreislauf und Beaufschlagen der Kolben in Richtung zu deren innerer Totpunktlage abgeschaltet werden. Das frei­ werdende Druckmittel steht damit dem Axialkolbenmotor zur Verfügung. Dieser ist unmittelbar vor dem Abschalten des Radialkolbenmotors auf minimales Schluck­ volumen eingestellt. Im Moment des Abschaltens des Radialkolbenmotors wird der Axialkolbenmotor sehr schnell wieder auf maximales Schluckvolumen gestellt, um das zusätzliche Druckmittel des Radialkolbenmotors ohne Schaltstoß aufnehmen zu können (dies entspricht einer Synchronisierung). Durch anschließendes Reduzieren des Schluckvolumens des Axialkolbenmotors läßt sich - bei vermindertem Gesamt- Abtriebsmoment der Motoreinheit - die Abtriebsdrehzahl der Motoreinheit gegenüber dem hydraulischen Parallelbetrieb der beiden Hydromotoren weiter erhöhen und der Wandlungsbereich der Motoreinheit vergrößern.

Aufgrund ihrer beträchtlichen Abmessungen und des Bauaufwands ist die beschrie­ bene Motoreinheit für Anwendungen mit beengtem Bauraum, beispielsweise Rad­ antriebe, ungeeignet. Dort kommen in den meisten Fällen schnellaufende, verstellbare Axialkolbenmotoren zum Einsatz, denen ein Untersetzungsgetriebe nachgeschaltet ist.

Bekannt ist auch die Verwendung von langsamlaufenden Radialkolbenmotoren als Radantrieb (Direktantrieb). Radialkolbenmotoren sind jedoch bei mehrhubiger Aus­ führung im Schluckvolumen nicht verstellbar, was den Einsatzbereich erheblich ein­ schränkt. Bei einhubiger Ausführung ist zwar eine Verstellung des Schluckvolumens möglich, solche Antriebe stellen dann aber Schnelläufer dar, die eine nachgeschaltete Untersetzung erfordern, sofern kleine Abtriebsdrehzahlen bei hohem Abtriebsmoment gewünscht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrostatische Motor­ einheit der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die bei geringem Bau­ aufwand und Platzbedarf einen großen Einsatzbereich aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, die Hydromotoren koaxial zu­ einander angeordnet sind. Eine solche Motoreinheit kann einerseits klein genug aus­ geführt werden, um beispielsweise als Radantrieb Verwendung zu finden, andererseits ist sie als verstellbarer Langsamläufer, d. h. für kleine Abtriebsdrehzahlen bei hoher Leistungsübertragung verwendbar.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Motoreinheit, die im Hinblick auf eine fertigungs- und montagetechnisch einfache Konstruktion und im Hinblick auf einen geringen Platzbedarf vorteilhaft ist, sieht vor, daß die Motoreinheit aus einem im Schluckvolumen konstanten, insbesondere innenbeaufschlagten und mehrhubigen Radialkolbenmotor und einem dazu axial benachbarten, im Schluckvolumen verstell­ baren Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise besteht.

Die Mehrhubigkeit des Radialkolbenmotors bewirkt eine größtmögliche Leistungsdichte der Motoreinheit. Bei kleinen Abtriebsdrehzahlen kann infolge des durch die Mehrhubigkeit erzielten großen Schluckvolumens ein hohes Abtriebsmoment von der Motoreinheit abgegeben werden. Axialkolbenmotoren stellen hinsichtlich einer Einstell­ barkeit des Schluckvolumens bewährte und leicht beherrschbare Triebwerke dar.

Mit der hydrostatischen Motoreinheit gemäß der Erfindung wird eine "innere" Leis­ tungsverzweigung erzielt. Im hydraulischen Parallelbetrieb ist dabei der verstellbare Axialkolbenmotor zunächst auf maximales Schluckvolumen eingestellt. Abhängig vom Verhältnis der maximalen Schluckvolumina von konstantem Radialkolbenmotor und verstellbarem Axialkolbenmotor und abhängig von der abtriebsseitigen Belastung der Motoreinheit ergeben sich bei konstanter Abgabeleistung einer die Hydromotoren beaufschlagenden Hydropumpe bei einer bestimmten Abtriebsdrehzahl bestimmte Abtriebsmomente der Hydromotoren, die sich in diesem Betriebszustand summieren. Soll nun die Geschwindigkeit eines mit der erfindungsgemäßen Motoreinheit aus­ gestatteten Fahrzeugs erhöht werden, so wird das Schluckvolumen des verstellbaren Axialkolbenmotors stufenlos und ohne Zugkraftunterbrechung zurückgenommen. Dementsprechend fließt dem konstanten Radialkolbenmotor zusätzliches Druckmittel zu, wodurch die Drehzahl der Motoreinheit - bei sich verringerndem Abtriebsmoment - erhöht wird.

Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung kann der Radialkolbenmotor teilweise und/oder vollständig abschaltbar sein. Die beim teilweisen oder vollständigen Abschalten des Radialkolbenmotors freiwerdende Druckmittelmenge steht dann dem Axialkolbenmotor zwecks weiterer Erhöhung der Abtriebsdrehzahl der Motoreinheit zur Verfügung, was für bestimmte Anwendungsfälle (z. B. Fahrzeuge, die für größere Geschwindigkeiten ausgelegt und vorgesehen sind) Voraussetzung ist.

Für die genannten Anwendungsfälle erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Radial­ kolbenmotor mehrreihig ausgebildet ist, z. B. zweireihig. Dadurch werden trotz großen Schluckvolumens die Abmessungen in radialer Richtung klein gehalten.

Wenn darüber hinaus zumindest eine Triebwerksreihe des mehrreihigen Radialkolben­ motors teilweise (d. h. bezogen auf einzelne Kolben) und/oder vollständig abschaltbar ist, kann einerseits der Axialkolbenmotor kleiner ausgeführt werden, andererseits ergeben sich - je nach Ausführung der Schaltbarkeit des Radialkolbenmotors - eine Vielzahl von realisierbaren Schaltungsmöglichkeiten, wobei dann der Axialkolbenmotor jeweils zur Einregelung der verschiedenen Schaltzustände dient.

Sofern das maximale Schluckvolumen des Axialkolbenmotors kleiner ist als das Schluckvolumen des Radialkolbenmotors, ergeben sich Vorteile im Hinblick auf die Abmesssungen des Axialkolbenmotors und die Dynamik (schnelle Verstellbarkeit der Schrägscheibe aufgrund geringer Massenkräfte).

Besonders günstig ist es, wenn der Axialkolbenmotor reversierbar ist. Im reversierten Zustand ist bei gleichbleibender Drehrichtung des Abtriebsrotors des Radialkolben­ motors und der Zylindertrommel des Axialkolbenmotors die Strömungsrichtung des Druckmittels im Axialkolbenmotor umgekehrt. Dadurch kann dem Radialkolbenmotor, der ein konstantes Schluckvolumen aufweist, zusätzlich Druckmittel zugeführt werden, d. h. das verstellbare Axialkolbentriebwerk wirkt im reversierten Zustand als vom Ab­ triebsrotor des Radialkolbenmotors angetriebene Pumpe, deren "Fördervolumen" die Abtriebsdrehzahl der Motoreinheit weiter erhöht. Infolgedessen wird in diesem Be­ triebszustand der Wandlungsbereich, d. h. der Drehzahlbereich der erfindungsgemäßen Motoreinheit beträchtlich erweitert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Hydromotoren Be­ standteil eines Nabenantriebs mit einer auf einem Nabenträger drehbar gelagerten Nabe sind, wobei der Abtriebsrotor des ersten Hydromotors und ein Ausgangselement des Getriebes, das ein mit dem Abtriebsrotor des zweiten Hydromotors verbundenes Eingangselement aufweist, mit der Nabe treibend verbunden sind.

Zweckmäßigerweise ist das Getriebe als Planetengetriebe ausgebildet und auf der dem Axialkolbentriebwerk entgegengesetzten Seite des Radialkolbenmotors angeord­ net.

Es erweist sich als günstig, das Planetengetriebe einstufig auszubilden, wobei das Sonnenrad das Eingangselement und der Steg das Ausgangselement bildet und wobei der Steg mit einem stirnseitigen Deckel verbunden oder an diesem angeformt ist, der mit der Nabe drehsynchron verbindbar ist.

Geringe Baumaße der erfindungsgemäßen Motoreinheit ergeben sich dadurch, daß der Axialkolbenmotor eine außengelagerte Zylindertrommel aufweist, die mittels eines an beiden Enden mit Drehmomentübertragungsmitteln versehenen Drehstabes, der sich durch eine zentrische Ausnehmung des Radialkolbenmotors hindurch erstreckt, mit einem Eingangselement des Getriebes verbunden ist. Der Durchmesser des Dreh­ stabes kann erheblich kleiner gehalten werden als der Durchmesser einer Abtriebs­ welle, wie sie in Axialkolbenmotoren in Standardbauweise vorkommt, da lediglich Torsionskräfte aufzunehmen sind.

Sofern die Zylindertrommel auf der getriebenahen Seite und die Schrägscheibe auf der getriebefernen Seite des Axialkolbenmotors angeordnet ist, ergeben sich weitere Vor­ teile: Für die Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe ist am fahrzeuginneren Ende der erfindungsgemäßen Motoreinheit mehr Platz vorhanden als innerhalb der Motoreinheit. Durch die Außenlagerung der Zylindertrommel und die Verwendung eines Drehstabes zur Leistungsübertragung muß die Schrägscheibe - anders als beim Einsatz einer beiderseits der Schrägscheibe gelagerten Abtriebswelle - nicht mehr durchbrochen sein, wodurch die Abmessungen des Axialkolbenmotors verringert und/oder der Schwenkwinkel der Schrägscheibe vergrößert werden kann/können.

Im Hinblick auf eine platzsparende Versorgung der Hydromotoren mit Druckmittel er­ weist es sich als günstig, wenn axial zwischen dem Radialkolbenmotor und der Zylindertrommel des Axialkolbenmotors ein axial beweglicher Steuerkörper in einer Bohrung des Nabenträgers angeordnet ist, wobei der Steuerkörper Druckmittelkanäle zur Versorgung sowohl des Axialkolbenmotors als auch des Radialkolbenmotors mit Druckmittel aufweist.

Der Steuerkörper weist mit Vorteil eine erste und eine zweite Steuerbuchse auf, wobei die erste Steuerbuchse gegen Verdrehung in der Bohrung des Nabenträgers gesichert und zur Steuerung des Axialkolbenmotors vorgesehen ist und wobei die zweite Steuer­ buchse direkt oder indirekt mit dem Abtriebsrotor des Radialkolbenmotors drehsyn­ chron gekoppelt und zur Steuerung des Radialkolbenmotors vorgesehen ist. Der Steuerkörper besteht also aus einer stillstehenden und einer rotierenden Steuer­ buchse.

Eine größtmögliche Leistungsfähigkeit des Radialkolbenmotors bei geringstmöglichen Abmessungen ergibt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch, daß die Arbeitskammem des Radialkolbenmotors vorzugsweise gestuft sind und jeweils ein gestufter Kolben darin angeordnet ist, dessen im Durchmesser kleinere Stufe radial innerhalb der im Durchmesser größeren Stufe angeordnet ist. Gestufte Arbeitskam­ mern und Stufenkolben für Radialkolbenmotoren sind an sich bekannt. Sie ermöglichen eine bessere Ausnutzung des Bauraums nach radial innen.

Selbstverständlich ist es auch möglich, den Radialkolbenmotor mit ungestuften Arbeits­ kammern und ungestuften Kolben auszuführen (klassische Bauweise).

Im Hinblick auf einen geringen Bauaufwand der erfindungsgemäßen Motoreinheit ist eine Gestaltung von Vorteil, bei der der Nabenträger als ein die Zylindertrommel des Axialkolbenmotors umgebendes Motorgehäuse ausgebildet ist, das im Bereich der Schrägscheibe einen Abschlußdeckel aufweist, in dem Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe angeordnet sind.

Insbesondere in axialer Richtung wird der Platzbedarf durch eine Anordnung minimiert, bei der die Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe zwei radial angeordnete Stellzylinder und jeweils einen darin längsverschieblichen, mit der Schrägscheibe in Wirkverbindung stehenden Stellkolben umfassen.

Zweckmäßigerweise ist zwischen der Nabe und dem Nabenträger eine Bremse ange­ ordnet, die mit einem eine Bremskraft erzeugenden Federspeicher, insbesondere mindestens einer vorgespannten Tellerfeder, und einem Bremskolben versehen ist, der entgegen der Kraftrichtung des Federspeichers durch Druckmittel beaufschlagbar ist.

Eine solche Bremse kann als Haltebremse (Parkbremse) verwendet, um ein mit den erfindungsgemäßen Motoreinheiten ausgestattetes Fahrzeug in seiner Stillstands­ position zu sichern und damit am Davonrollen zu hindern.

Zum Lösen der Bremse wird der Bremskolben derart mit Druck beaufschlagt, daß die Kraft des Federspeichers überwunden wird.

Wird durch einen Defekt der Bremskolben drucklos, so wird das Fahrzeug durch die vom Federspeicher erzeugte konstante Bremskraft automatisch bis zum Stillstand abgebremst. Die Bremse stellt damit auch eine Sicherheitsbremse dar.

Um ein fahrendes Fahrzeug in Normalsituationen abzubremsen, ist eine zusätzliche Betriebsbremse erforderlich. Diese Betriebsbremse muß eine höhere Bremskraft auf­ bringen als die Haltebremse, da die Trägheitskräfte des Fahrzeugs zu berücksichtigen sind und der Bremsweg möglichst kurz sein soll. Darüber hinaus soll die Betriebs­ bremse steuerbar sein, d. h. die Bremskraft ist - anders als bei einer Sicherheitsbremse - einstellbar.

Es erweist sich daher als besonders vorteilhaft, wenn in der erfindungsgemäßen Motoreinheit der Bremskolben durch Druckmittel gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers beaufschlagbar ist.

Die Bremse kann infolge Beaufschlagung des Bremskolbens gleichsinnig zur Kraft­ richtung des Federspeichers eine erhöhte Bremskraft aufbringen, wodurch über die bereits genannten Verwendungsarten hinaus eine Verwendung als Betriebsbremse möglich ist, bei der das Fahrzeug mit einer Bremskraft zum Stillstand gebracht, die beträchtlich größer ist als die vom Federspeicher erzeugte Kraft.

In bestimmten Betriebszuständen, in denen die Bremse als Haltebremse wirkt und die Arbeitsausrüstung des Fahrzeugs zum Einsatz kommt, bei einem Mobilbagger beispielsweise der Baggerlöffel, würde die in der Verwendungsart Haltebremse/Park­ bremse vom Federspeicher aufgebrachte Bremskraft in vielen Fällen nicht ausreichen, um das Fahrzeug bei einer Grabbewegung des Baggerlöffels im Erdreich in seiner Stillstandsposition zu halten. Die von der Haltebremse aufzunehmenden Reißkräfte eines Baggers übersteigen zumeist die durch den Federspeicher der Haltebremse aufgebrachte Bremskraft. Eine zusätzliche Arbeitsbremse ist daher erforderlich.

Durch die Beaufschlagung des Bremskolbens gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers bei Stillstand des Fahrzeugs wird eine solche Arbeitsbremse zur Verfügung gestellt.

Die erfindungsgemäßen Motoreinheit beinhaltet somit bei geringstem Bauraum und minimalem Bauaufwand eine Haltebremse, eine Sicherheitsbremse, eine Betriebs­ bremse und eine Arbeitsbremse.

Weitere Vorteile ergeben sich im Hinblick auf eine platzsparende Bauweise und War­ tungsarmut der erfindungsgemäßen Motoreinheit dadurch, daß die Bremse als naß­ laufende Lamellenbremse ausgebildet ist.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Motoreinheit in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Mobilbagger, erweist sich als besonders günstig.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die erfindungsgemäße Motoreinheit ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Nabenantrieb ausgebildet, der für einen Radantrieb beispielsweise eines Mobilbaggers vorgesehen ist.

Auf einem Nabenträger 1 ist mittels zweier Kegelrollenlager 2 und 3 in O-Anordnung eine Nabe 4 drehbar gelagert, die mit einem Flansch 5 zur Befestigung einer Radfelge versehen ist. Der Antrieb der Nabe 4 erfolgt mittels einer erfindungsgemäßen hydro­ statischen Motoreinheit, die aus zwei koaxial zueinander angeordneten Hydromotoren besteht, von denen ein erster Hydromotor als Radialkolbenmotor 6 mit konstantem Schluckvolumen ausgebildet ist und ein zweiter, axial benachbarter Hydromotor als Axialkolbenmotor 7 in Schrägscheibenbauweise mit verstellbarem Schluckvolumen. Der Radialkolbenmotor 6 kann teilweise und/oder vollständig abschaltbar ausgebildet sein und kann auch mehrere Triebwerksreihen aufweisen.

Der Axialkolbenmotor 7 befindet sich innerhalb des Nabenträgers 1, der als ein die Zylindertrommel 8 des Axialkolbenmotors 7 umgebendes Motorgehäuse ausgebildet ist. Abtriebsseitig ist dem Axialkolbenmotor 7 ein in diesem Ausführungsbeispiel ein­ stufiges Planetengetriebe 9 nachgeschaltet, das dem Radialkolbenmotor 6 benachbart ist und sich auf der Außenseite der erfindungsgemäßen Motoreinheit bzw. des Naben­ antriebs befindet. Die Zylindertrommel 8 ist auf der getriebenahen Seite und eine verstell- und reversierbare Schrägscheibe 10 auf der getriebefernen Seite der Axial­ kolbenmaschine angeordnet. Im Bereich der Schrägscheibe 10 des Axialkolbenmotors 7 ist der hohle Nabenträger 1 mit einem Abschlußdeckel 11 versehen, in dem die Schrägscheibe 10 schwenkbar gelagert ist und zwei radial angeordnete Stellzylinder 12 mit jeweils einem darin längsverschieblichen, mit der Schrägscheibe 10 in Wirk­ verbindung stehenden Stellkolben 13 angeordnet sind.

Die Zylindertrommel 8 ist im Bereich der Schrägscheibe 10 außengelagert und mit einem an beiden Enden mit Drehmomentübertragungsmitteln versehenen Drehstab 14 verbunden, der sich durch eine zentrische Ausnehmung 15 des Radialkolbenmotors 6 hindurch in das Planetengetriebe 9 hinein erstreckt. Das in der Figur linke Drehmomentübertragungsmittel des Drehstabes 14 ist dabei als Sonnenrad 16 (Eingangselement) des Planetengetriebes 9 ausgebildet.

Das Planetengetriebe 9 weist einen Steg 17 auf, der das Ausgangselement des Pla­ netengetriebes 9 bildet und an einem stirnseitigen, mit der Nabe 4 verschraubten Deckel 18 des Nabenantriebs angeformt ist.

An dem Nabenträger 1 ist ein Zylinderblock 19 des Radialkolbenmotors 6 befestigt. Ein Hubring, der an seiner Innenseite eine angeformte, mehrhubige Kolbenlaufbahn auf­ weist, bildet einen Abtriebsrotors 20 des Radialkolbenmotors 6. Der Abtriebsrotor 20 ist mit Hilfe der Verschraubung des Deckels 18 mit der Nabe 4 treibend verbunden. Im Zylinderblock 19 sind Arbeitskammern 21 des Radialkolbenmotors 6 angeordnet, die vorzugsweise gestuft sind. In jeder Arbeitskammer befindet sich ein Kolben 22. Die im Durchmesser kleinere Stufe der Arbeitskammer 21 und des Kolbens 22 ist jeweils radial innerhalb der im Durchmesser größeren Stufe angeordnet.

Das Planetengetriebe 9 ist mit einem Hohlrad 23 versehen, das drehstarr mit dem Zylinderblock 19 des Radialkolbenmotors 6 und damit auch mit dem Nabenträger 1 verbunden ist.

Zur Versorgung des Radialkolbenmotors 6 und des Axialkolbenmotors 7 mit Druck­ mittel ist axial zwischen dem Radialkolbenmotor 6 und der Zylindertrommel 8 des Axialkolbenmotors 7 ein axial beweglicher, aus einer ersten Steuerbuchse 24a und einer zweiten Steuerbuchse 24b bestehender Steuerkörper 24 in einer zentralen Bohrung des Nabenträgers 1 angeordnet. Die erste Steuerbuchse 24a ist gegen Verdrehung in der zentralen Bohrung des Nabenträgers 1 gesichert (beispielsweise durch die Wirkung von Dichtungen) und zur Steuerung des Axialkolbenmotors 7 vorgesehen ist. Die zweite Steuerbuchse 24b ist durch eine Mitnehmerhülse 25 mit dem Steg 17 des Planetengetriebes 9 und damit zwangsläufig mit dem Abtriebsrotor 20 des Radialkolbenmotors 6 drehsynchron gekoppelt und zu dessen Steuerung vorgesehen.

Zwischen der Nabe 4 und dem Nabenträger 1 ist eine Bremse 26 angeordnet. Diese weist einen aus vorgespannten Tellerfedern bestehenden Federspeicher 27 auf und einen Bremskolben 28, der entgegen der Kraftrichtung des Federspeichers 27 durch Druckmittel beaufschlagbar ist. Der Bremskolben 28 ist darüber hinaus durch Druck­ mittel auch gleichsinnig zur Kraftrichtung des Federspeichers 27 beaufschlagbar. Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Motoreinheit wird nachfolgend be­ schrieben:

Im hydraulischen Parallelbetrieb ist der verstellbare Axialkolbenmotor 7 zunächst auf maximales Schluckvolumen eingestellt. Abhängig vom Verhältnis der maximalen Schluckvolumina von konstantem Radialkolbenmotor 6 und verstellbarem Axialkolben­ motor 7 und abhängig von der abtriebsseitigen Belastung der Motoreinheit ergeben sich bei konstanter Abgabeleistung einer die beiden Hydromotoren beaufschlagenden Hydropumpe bei einer bestimmten Abtriebsdrehzahl bestimmte Abtriebsmomerite der Hydromotoren, die sich in diesem Betriebszustand summieren ("innere Leistungs­ verzweigung"). Soll nun die Drehzahl der erfindungsgemäßen Motoreinheit erhöht werden, so wird das Schluckvolumen des verstellbaren Axialkolbenmotors 7 stufenlos und ohne Zugkraftunterbrechung zurückgenommen. Dementsprechend fließt dem konstanten Radialkolbenmotor 6 zusätzliches Druckmittel zu, wodurch die Drehzahl der Motoreinheit - bei sich verringerndem Abtriebsmoment - erhöht wird.

Wenn der Axialkolbenmotor 7 reversiert wird (d. h., die Schrägscheibe 10 wird über die Nullstellung hinaus verschwenkt), ist bei gleichbleibender Drehrichtung des Abtriebs­ rotors 20 des Radialkolbenmotors 6 und der Zylindertrommel 8 des Axialkolbenmotors 7 die Strömungsrichtung des Druckmittels im Axialkolbenmotor 7 umgekehrt. Dadurch kann dem Radialkolbenmotor 6, der ein konstantes Schluckvolumen aufweist, zusätz­ lich Druckmittel zugeführt werden, d. h., das verstellbare Axialkolbentriebwerk 7 wirkt im reversierten Zustand als vom Abtriebsrotor 20 des Radialkolbenmotors 6 angetriebene Pumpe, deren "Fördervolumen" die Abtriebsdrehzahl der Motoreinheit weiter erhöht.

Infolgedessen wird in diesem Betriebszustand der Wandlungsbereich, d. h. der Dreh­ zahlbereich der erfindungsgemäßen Motoreinheit beträchtlich erweitert.

Geringe Baumaße der erfindungsgemäßen Motoreinheit ergeben sich dadurch, daß die Zylindertrommel 8 des Axialkolbenmotors 7 außengelagert ist und diese mittels des an beiden Enden mit Drehmomentübertragungsmitteln versehenen Drehstabes 14 mit dem Sonnenrad 16 des Planetengetriebes 9 verbunden ist. Der Durchmesser des Drehstabes 14 kann erheblich kleiner gehalten werden als der Durchmesser einer Ab­ triebswelle, wie sie in Axialkolbenmotoren in Standardbauweise vorkommt, da lediglich Torsionskräfte aufzunehmen sind.

Durch die Anordnung der Zylindertrommel 8 des Axialkolbenmotors 7 auf der getriebe­ nahen Seite und die Anordnung der Schrägscheibe 10 auf der getriebefernen Seite steht für die Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe 10 mehr Platz zur Verfügung. Günstig ist dabei auch, daß durch die Außenlagerung der Zylindertrommel 8 und die Verwendung des Drehstabes 14 zur Leistungsübertragung die Schrägscheibe 10 - anders als beim Einsatz einer beiderseits der Schrägscheibe gelagerten Abtriebswelle - nicht mehr durchbrochen sein muß, wodurch die Abmessungen des Axialkolben­ motors 7 verringert und/oder der Schwenkwinkel der Schrägscheibe 10 vergrößert werden kann/können.

Die in die Motoreinheit integrierte Bremse 26 wird zunächst als Haltebremse (Park­ bremse) verwendet, um ein mit Radantrieben, die die erfindungsgemäßen Motor­ einheiten beinhalten, ausgestattetes Fahrzeug in seiner Stillstandsposition zu sichern und damit am Davonrollen zu hindern.

Zum Lösen der Bremse 26 wird der Bremskolben 28 derart mit Druck beaufschlagt, daß die Kraft des Federspeichers 27 überwunden wird.

Wird durch einen Defekt der Bremskolben 28 drucklos, so wird das Fahrzeug durch die vom Federspeicher 27 erzeugte konstante Bremskraft automatisch bis zum Stillstand abgebremst. Die Bremse 26 stellt damit auch eine Sicherheitsbremse dar.

Dadurch, daß der Bremskolben 28 durch Druckmittel auch gleichsinnig zur Kraftrich­ tung des Federspeichers 27 beaufschlagbar ist, kann eine erhöhte Bremskraft aufge­ bracht werden, die ausreicht um die Bremse 26 auch als Betriebsbremse verwenden zu können. Die Betriebsbremse ist in der Lage, trotz der Trägheitskräfte des fahrenden Fahrzeugs einen kurzen Bremsweg zu erzielen. Die Betriebsbremse ist zudem durch gezieltes Steuern des gleichsinnig zum Federspeicher wirksamen Bremsdruckes steuerbar, d. h. die Bremskraft ist - anders als bei einer Sicherheitsbremse - einstellbar.

Darüber hinaus kann die Bremse 26 auch als sogenannte Arbeitsbremse verwendet werden. Dabei wird - wie bei der Betriebsbremse - der Bremskolben 28 gleichsinnig zum Federspeicher 27 beaufschlagt und eine Bremskraft erzeugt, die groß genug ist, damit die Arbeitsausrüstung des Fahrzeugs zum Einsatz kommen kann, bei einem Mobilbagger beispielsweise der Baggerlöffel: Hierbei würde die in der Verwendungsart Haltebremse/Parkbremse vom Federspeicher 27 aufgebrachte Bremskraft in vielen Fällen nicht ausreichen, um das Fahrzeug bei einer Grabbewegung des Baggerlöffels im Erdreich in seiner Stillstandsposition zu halten, da die aufzunehmenden Reißkräfte eines Baggers die durch den Federspeicher 27 erzeugte Bremskraft der Haltebremse übersteigen.

Die Motoreinheit beinhaltet somit bei geringstem Bauraum und minimalem Bauaufwand eine Haltebremse, eine Sicherheitsbremse, eine Betriebsbremse und eine Arbeits­ bremse. Sie ist klein genug, um als Radantrieb Verwendung zu finden. Als verstellbarer Langsamläufer ermöglicht sie eine hohe Leistungsübertragung bei kleinen, veränder­ baren Abtriebsdrehzahlen. Dabei bewirkt die Mehrhubigkeit des Radialkolbenmotors 6 eine größtmögliche Leistungsdichte der Motoreinheit. Bei kleinen Abtriebsdrehzahlen kann infolge des durch die Mehrhubigkeit erzielten großen Schluckvolumens ein hohes Abtriebsmoment von der Motoreinheit abgegeben werden.

Claims (21)

1. Hydrostatische Motoreinheit, umfassend mindestens zwei hydraulisch parallel schaltbare Hydromotoren, von denen mindestens einer im Schluckvolumen ver­ änderlich ist, wobei die Hydromotoren abtriebsseitig unter Zwischenschaltung eines Getriebes miteinander gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydromotoren koaxial zueinander angeordnet sind.

2. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoreinheit aus einem im Schluckvolumen konstanten, insbesondere innen­ beaufschlagten und mehrhubigen Radialkolbenmotor (6) und einem dazu axial be­ nachbarten, im Schluckvolumen verstellbaren Axialkolbenmotor (7) in Schräg­ scheibenbauweise besteht.

3. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialkolbenmotor (6) teilweise und/oder vollständig abschaltbar ist.

4. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Radialkolbenmotor (6) mehrreihig ausgebildet ist.

5. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Triebwerksreihe des Radialkolbenmotors (6) teilweise und/oder vollständig abschaltbar ist.

6. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das maximale Schluckvolumen des Axialkolbenmotors (7) kleiner ist als das Schluckvolumen des Radialkolbenmotors (6).

7. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Axialkolbenmotor (7) reversierbar ist.

8. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Hydromotoren Bestandteil eines Nabenantriebs mit einer auf einem Nabenträger (1) drehbar gelagerten Nabe (4) sind, wobei der Abtriebs­ rotor des ersten Hydromotors und ein Ausgangselement des Getriebes, das ein mit dem Abtriebsrotor des zweiten Hydromotors verbundenes Eingangselement aufweist, mit der Nabe (4) treibend verbunden sind.

9. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe als Planetengetriebe (9) ausgebildet ist und auf der dem Axialkolben­ motor (7) entgegengesetzten Seite des Radialkolbenmotors (6) angeordnet ist.

10. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetengetriebe (9) einstufig ausgebildet ist, wobei das Sonnenrad (16) das Eingangselement und der Steg (17) das Ausgangselement bildet und wobei der Steg (17) mit einem stirnseitigen Deckel (18) verbunden oder an diesem angeformt ist, der mit der Nabe (4) drehsynchron verbindbar ist.

11. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Axialkolbenmotor (7) eine außengelagerte Zylindertrommel (8) aufweist, die mittels eines an beiden Enden mit Drehmomentübertragungsmitteln versehenen Drehstabes (14), der sich durch eine zentrische Ausnehmung (15) des Radialkolbenmotors (6) hindurch erstreckt, mit einem Eingangselement des Getrie­ bes verbunden ist.

12. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zylindertrommel (8) auf der getriebenahen Seite und die Schrägscheibe (10) auf der getriebefernen Seite des Axialkolbenmotors (7) ange­ ordnet ist.

13. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß axial zwischen dem Radialkolbenmotor (6) und der Zylindertrommel (8) des Axial­ kolbenmotors (7) ein axial beweglicher Steuerkörper (24) in einer Bohrung des Nabenträgers (1) angeordnet ist, der Druckmittelkanäle zur Versorgung sowohl des Axialkolbenmotors (7) als auch des Radialkolbenmotors (6) mit Druckmittel aufweist.

14. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (24) eine erste und eine zweite Steuerbuchse (24a; 24b) auf­ weist, wobei die erste Steuerbuchse (24a) gegen Verdrehung in der Bohrung des Nabenträgers (1) gesichert und zur Steuerung des Axialkolbenmotors (7) vorgese­ hen ist und wobei die zweite Steuerbuchse (24b) direkt oder indirekt mit dem Abtriebsrotor des Radialkolbenmotors (6) drehsynchron gekoppelt und zur Steuerung des Radialkolbenmotors (6) vorgesehen ist.

15. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Arbeitskammern (21) des Radialkolbenmotors (6) vor­ zugsweise gestuft sind und jeweils ein gestufter Kolben (22) darin angeordnet ist, dessen im Durchmesser kleinere Stufe radial innerhalb der im Durchmesser größeren Stufe angeordnet ist.

16. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Nabenträger (1) als ein die Zylindertrommel (8) des Axialkolbenmotors (7) umgebendes Motorgehäuse ausgebildet ist, das im Bereich der Schrägscheibe (10) einen Abschlußdeckel (11) aufweist, in dem Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe (10) angeordnet sind.

17. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Verstellen der Schrägscheibe (10) zwei radial angeordnete Stell­ zylinder (12) und jeweils einen darin längsverschieblichen, mit der Schrägscheibe (10) in Wirkverbindung stehenden Stellkolben (13) umfassen.

18. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen der Nabe (4) und dem Nabenträger (1) eine Bremse (26) angeordnet ist, die mit einem eine Bremskraft erzeugenden Federspeicher (27), insbesondere mindestens einer vorgespannten Tellerfeder, und einem Bremskolben (28) versehen ist, der entgegen der Kraftrichtung des Feder­ speichers (27) durch Druckmittel beaufschlagbar ist.

19. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremskolben (28) durch Druckmittel gleichsinnig zur Kraftrichtung des Feder­ speichers (27) beaufschlagbar ist.

20. Hydrostatische Motoreinheit nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeich­ net, daß die Bremse (26) als naßlaufende Lamellenbremse ausgebildet ist.

21. Hydrostatische Motoreinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20 gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Arbeitsmaschine, insbesondere einem Mobil­ bagger.