DE202004021859U1

DE202004021859U1 - Hydrostatisches Schrägachsenmodul mit zwei schwenkbar an einem Rahmen angebrachten Jochen

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Publication number: DE202004021859U1
Application number: DE202004021859U
Authority: DE
Original assignee: Sauer Danfoss Inc
Current assignee: Danfoss Power Solutions Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-06-22
Publication date: 2011-12-13
Anticipated expiration: 2014-06-23
Also published as: JP2005042711A; US6996980B2; CN1576648A; JP4065864B2; US20060006018A1; DE102004030046A1; JP2008051118A; US7159395B2; US20040262066A1; DE102004030046B4

Abstract

Hydrostatisches Schrägachsenmodul (10) eines hydromechanischen Getriebes, aufweisend: – einen Rahmen (12), – ein Paar paralleler, lateral beabstandeter Wellen (25, 26), die im Rahmen (12) drehbar gelagert und vom Rahmen (12) in der gleichen Richtung nach außen auf Zahnräder des hydromechanischen Getriebes ausgerichtet sind, – zwei um parallele Achsen am Rahmen (12) schwenkbar angebrachte Joche (14, 16); – zwei hydrostatische Krafteinheiten (23, 24), von denen jeweils eine von jedem Joch (14, 16) schwenkbar getragen wird, wobei jede hydrostatische Krafteinheit (23, 24) mit einer der Wellen (25, 26) zu ihrer Drehung wirkverbunden ist; – ein mit dem Rahmen (12) zusammengebauter Verteiler (22) – ein Paar Systemdruckleitungen (32, 34) im Verteiler (22), wobei jede der Druckleitungen (32, 34) mit jeder der hydrostatischen Krafteinheiten (23, 24) in Strömungsverbindung steht; und – ein Steuersystem (62) mit Mitteln zum unabhängigen Schwenken der beiden Joche (14, 16), wobei das erste...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Schrägachsen-Hydraulikeinheiten mit variabler Verdrängung. Eine Schrägachsen-Hydraulikeinheit mit einteiliger Proportionalregelung ist bspw. aus der DE 100 43 451 A1 bekannt.
Die Leistungsabgabe solcher Vorrichtungen ist auf ihre physische Größe begrenzt. Wenn zusätzliche Leistung erforderlich ist, besteht eine Lösung darin, eine größere Einheit bereitzustellen. Platz und Größe werden jedoch bei bestimmten Fahrzeugausführungen zu einem Problem und verhindern, dass größere Schrägachsen-Hydraulikeinheiten dieser Situation Rechnung tragen, wenn mehr Leistung und begrenzter Platz vorgegeben sind.
Aus US 2,967,395 ist ein hydrostatisches Getriebe bekannt, in dem eine verstellbare Schrägachsenpumpe mit einem Schrägachsenmotor die in einen hydrostatischen Zweig abgezweigte Leistung variabel auf eine Antriebswelle überträgt. Dabei sind die beiden Schrägachseneinheiten teleskopisch ausgebildete Hochdruck- und Niederdruck-Verbindungsleitungen miteinander fluidverbunden. Damit der Druck in den teleskopischen Leitungen nicht die Position der jeweiligen Schrägachseneinheit beeinflusst, sind Ausgleichkolben vorgesehen die Tendenz der Verlängerung der Teleskopischen Leitung durch den Innendruck das Gleichgewicht halten, damit die beiden Schrägachseneinheiten auseinander voneinander weg geschwenkt werden können. Dieses voneinander weg Verschwenken der Schrägachseneinheiten erfordert einen großen Bauraum innerhalb des Getriebegehäuses, wodurch dieses einen hohen Platzbedarf aufweist.
Deshalb liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein hydrostatisches Schrägachsenmodul mit verbessertem Verhältnis zwischen Platzbedarf und Leistung bereitzustellen.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ein hydrostatisches Schrägachsenmodul mit einem Paar Wellen wird drehbar von einem Rahmen gestützt. Zwei Joche sind schwenkbar am Rahmen angebracht und weisen jeweils komplementäre Flächen zu dem anderen Joch und zum Rahmen auf, um den von den Jochen eingenommenen Platz auf ein Minimum zu reduzieren. An den Jochen und am Rahmen sind Anschläge zur Begrenzung der Schwenkbewegung der Joche vorgesehen. Eine hydrostatische Einheit ist an jedem Joch vorgesehen und jeweils mit einer der Wellen verbunden. Die Joche werden von einem Steuersystem geschwenkt, das ein einstückiges Steuergehäuse mit Servokolben enthält. Die Servokolben bestimmen unabhängig voneinander die Ausrichtung der Joche. Eine einstückige Steuerungsleitplatte ist am Steuergehäuse befestigt, um Hydraulikfluid zu mehreren Stellen im Steuergehäuse zu leiten. Ein Fluidverteiler dient als Haupttragelement, wobei die unmittelbare Nähe zwischen dem Verteiler und dem Steuergehäuse einen vereinfachten Fluidaustausch gestattet.
Das hydrostatische Modul der vorliegenden Erfindung soll in den Gehäusemantel moderner, kompakter Traktoren passen und die Sichtlinie des Bedieners, der die Bodenfläche unmittelbar vor der Kabine sehen muss, nicht beeinträchtigen. Somit ist die Breitenabmessung des hydrostatischen Moduls kritisch. Die Position der Joche muss den Anforderungen von Zahnradmittelachsen, einschließlich Ausrichtung der Zylinderblockwellen auf Zahnradmittelachsen, gerecht werden, während die Joche ohne gegenseitige Behinderung dichter zusammen verschachtelt werden können. Jedes Joch muss sich unabhängig bewegen und unabhängig von der Position des anderen Jochs in einer beliebigen Winkelposition angeordnet werden können.
Die Rahmen- und Verteilerteile nehmen nach dem Zusammenbau die beiden Joche auf. Das erfindungsgemäße Schrägachsenmodul umfasst somit zwei hydrostatische Einheiten, die in den Jochen und im Rahmen enthalten sind. Der Rahmen positioniert die Wellen, die wiederum die an den Wellen montierten Zahnräder auf das Hohlrad bzw. das Kupplungszahnrad ausrichten. Die beiden Baugruppen mit zugehörigen Verstellvorrichtungen werden nachfolgend als „Kupplungseinheit” und „Hohlradeinheit” bezeichnet.
In der Regel gibt es bei einem Joch mit verstellbarem Winkel zwei mechanische Festanschläge, die den Hub des Jochs begrenzen. Bei einem für ein mechanisches Hydrogetriebe entwickelten hydrostatischen Modul sind mehr als zwei Festanschläge an einem der Joche erforderlich. Das Joch muss in einem Winkel zwischen den beiden mechanischen Festanschlägen genau angeordnet werden. Die vorliegende Erfindung enthält Merkmale hinsichtlich zweier Joche, die in unmittelbarer Nähe zueinander schwingen und dabei den zusätzlich erforderlichen Festanschlag bilden.
Die integralen Relativwinkelanschläge sind physische Merkmale, die in den beiden hydrostatischen Jochen eingebaut sind. Die hydrostatischen Joche schwingen durch Winkelbereiche in unmittelbarer Nähe zueinander. Das linke Joch schwingt in einem Bogen von einem Außenwinkel von –45° bis zu einem Innenwinkel von maximal +45°. Das rechte Joch schwingt in einem Bogen von einem Innenwinkel von –15° und einem Außenwinkel von maximal +45°.
Die Minimal- und Maximaljochwinkelanschläge stehen zur Verfügung, um bekannte Positionen bereitzustellen, in der die Joche angehalten werden. Weiterhin stellen integrale Relativwinkelanschläge zusätzliche Winkel bereit, in denen die Joche in einer bekannten Position angehalten werden können. Die Joche sind mit solchen Merkmalen behaftet, dass sie in der gewünschten Winkelkombination in Kontakt kommen. Diese Winkelkombination kann andere Winkel betragen als die minimale und maximale Anschlagsgrenze.
Die durch die integralen Relativwinkelanschläge eingestellten zusätzlichen Jochwinkelkombinationen sind dazu erforderlich, das hydrostatische Verhältnis des hydrostatischen Moduls sehr genau einzustellen. Die Joche werden mit einer Servosteuerung hydraulisch positioniert. Die Festanschläge werden bei bestimmten Kombinationen von Jochwinkeln benötigt, weil die Servosteuerung nicht die Genauigkeit und Wiederholbarkeit bietet, die ein integraler Relativwinkelanschlag bereitstellt.
Bei der gegenwärtigen Ausführung des hydrostatischen Moduls war es erwünscht, dass das linke Joch auf einen physischen Festanschlag bei +44,5° gesteuert und das rechte Joch genau bei +13,5° angeordnet wird. Beiden Jochen wurden Merkmale hinzugefügt, um bei diesen bestimmten Kombinationen von Jochwinkeln eine physische Behinderung zwischen den Jochen zu schaffen.
Wie oben erwähnt, bestehen die Elemente der integralen Relativwinkelanschläge in den physischen Merkmalen, die an den hydrostatischen Jochen ausgeführt sind und zu einer Behinderung zwischen den Jochen nur an bestimmten Jochwinkelkombinationen führen. Dadurch können die Joche ohne einen zusätzlichen Mechanismus in mehr als den Minimal- und Maximalwinkelzuständen mechanische Festanschläge aufweisen. Mechanische Festanschläge sorgen für eine bessere Wiederholbarkeit und Genauigkeit der Servosteuerungen, die zur Positionierung der Joche verwendet werden.
Des Weiteren umfasst die Erfindung die Integration von Servoventilen, einer Stützkonstruktion, von Fluidkanälen und Servokolben in einem einstückigen Steuergehäuse zur Steuerung mehrerer hydrostatischer Joche. Die Servoventile, Servokolben, Servokolbenkonstruktion und Fluidkanäle sind alle in ein einziges Gehäuse gepackt, damit sie in den in einem Ackerschleppergetriebe vorhandenen begrenzten Raum passen.
Die mehreren Systemsteuerungen positionieren die hydrostatischen Joche über einen Betriebsbereich von +/–45°. Mechanische Rückkopplungsmechanismen, Steuerspulen und Servokolben für Mehrfachsteuerungen sind alle in einem einzigen Gehäuse integriert.
Bei der vorliegenden Erfindung muss Öl durch ein ganzes einstückiges Steuergehäuse mit mehreren Servosteuerungen geleitet werden, und es müssen 5 Hydraulikanschlüsse zwischen einem Ackerschleppergetriebe und dem hydrostatischen Modul innerhalb des Getriebes hergestellt werden. Einer der Anschlüsse ist in der Platte angeordnet, und die Platte leitet das Öl für die anderen fünf Anschlüsse.
Eine Steuerungsleitplatte dient als Verteiler zur Leitung von Hydrauliköl zu mehreren Stellen in einem einstückigen Steuergehäuse mit mehreren Servoventilen. Die Steuerungsleitplatte leitet Öl vom hinteren Teil der Steuerung zum vorderen Teil der Steuerung, um die geeigneten Verbindungen zu dem hydrostatischen Modul herzustellen.
Wie oben erwähnt, stellt die Steuerungsleitplatte eine hydraulische Verbindung mit dem Traktorgetriebe her und leitet Öl innerhalb eines einstückigen Steuergehäuses mit mehreren hydraulischen Steuerungen. Des Weiteren weist die Steuerungsleitplatte eine Hydrauliköffnung auf, die mit dem Traktorgetriebe verbunden ist.
Bei der vorliegenden Erfindung musste das Hydropaket in den gegenwärtigen Getriebegehäusemantel passen. Der seitliche Raum sowie der sich davor und dahinter befindliche Raum war sehr begrenzt. Weiterhin mussten die Wellen auf die Gegen-Zahnräder des Gesamtgetriebes ausgerichtet werden.
Die Konfiguration ist insofern einzigartig, als zwei verstellbare Schrägachsensätze, die jeweils in einstückigen Jochen untergebracht sind, in einem einzigen Paket miteinander verbunden sind, wobei die Wellen parallel ausgerichtet sind. Diese Anordnung erleichtert die Kraftübertragung in das und aus dem hydrostatischen Modul durch Verwendung von Zahnrädern, Riemen, Ketten usw. Des Weiteren gestattet diese Anordnung, dass die Ausführung mehr als eine hydrostatische Einheit im gleichen Paket enthält, ohne dass die Einheiten durch Schläuche oder Rohre hydraulisch verbunden werden müssen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Vorderansicht einer Ausführungsform des hydrostatischen Schrägachsenmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine perspektivische Rückansicht des hydrostatischen Schrägachsenmoduls der vorliegenden Erfindung;
3 ist eine perspektivische Ansicht des Steuergehäuses der vorliegenden Erfindung;
4 ist eine als Querschnitt ausgeführte Draufsicht des hydrostatischen Schrägachsenmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
5 ist eine schematische Draufsicht der Joche und Anschläge der vorliegenden Erfindung;
6 ist eine als Teilquerschnitt ausgeführte Seitenansicht des hydrostatischen Schrägachsenmoduls nach der vorliegenden Erfindung;
7 ist eine Draufsicht der Steuerungsleitplatte der vorliegenden Erfindung;
8 ist eine perspektivische Vorderansicht des hydrostatischen Schrägachsenmoduls der vorliegenden Erfindung, die eine Verbindungsfläche des Verteilers zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Auf 1 Bezug nehmend, enthält das hydrostatische Schrägachsenmodul 10 der vorliegenden Erfindung hydrostatische Schrägachseneinheiten 11 und einen Rahmen 12. Der Rahmen 12 wirkt als Trageinheit zum Halten und Positionieren anderer Komponenten und reagiert auch auf Kräfte im Modul zum Festhalten der Komponenten.
Auf 4 Bezug nehmend, enthalten und tragen das Joch 14 der Kupplungseinheit und das Joch 16 der Hohlradeinheit hydrostatische Einheiten (Zylinderblöcke) 23 bzw. 24 und sind schwenkbar am Rahmen 12 angebracht, so dass sie in sich schneidenden Bahnen bezüglich des Rahmens 12 schwenken können. Die beiden Joche 14 und 16 sind zwischen dem Rahmen 12 und einem Verteiler 22 nach deren Zusammenbau aufgenommen.
Die hydrostatischen Einheiten 23 und 24 sind mit einem Paar paralleler, seitlich beabstandeter Wellen 25 bzw. 26 wirkverbunden. Die Wellen 25 und 26 werden von dem Rahmen 12 drehbar gestützt und in der gleichen Richtung vom Rahmen 12 nach außen gerichtet. Die hydrostatischen Einheiten 23 und 24 bewirken die Drehung der Wellen 25 und 26.
Die beiden hydrostatischen Einheiten 23 und 24 werden in den Jochen 14 und 16 und dem Rahmen 12 aufgenommen. Der Rahmen 12 positioniert die Wellen 25 und 26, die wiederum an den Wellen 25 und 26 montierte Zahnräder 27 im Hohlrad bzw. Kupplungszahnrad eines Fahrzeuggetriebes (nicht gezeigt) ausrichten. Somit werden die beiden hydrostatischen Einheiten 23 und 24 und die zugehörigen Joche 14 und 16 als das Kupplungseinheitsjoch und das Hohlradeinheitsjoch bezeichnet.
Auf 6 Bezug nehmend, handelt es sich bei den Jochen 14 und 16 vorzugsweise jeweils um eine einstückige Ausführung. Diese einstückigen Joche 14 und 16 enthalten integrierte Fluidkanäle 28 und 30. Details über einstückige Joche 14 und 16 mit integrierten Fluidkanälen 28 und 30 werden in der US 6,203,283 B1 offenbart.
Der Verteiler 22 fungiert als Leitung für Hochdruckfluid zwischen den hydrostatischen Einheiten 23 und 24 in der Anordnung und enthält des weiteren die erforderlichen Ventile für das hydrostatische Modul 10. Der Verteiler 22 weist zusätzliche (nicht gezeigte) Ventile zur Drucksicherung und Kreislaufspülung auf. Des Weiteren weist der Verteiler 22 zwei innere Kernkanäle 32 und 34 auf, die sich von Joch 14 zu Joch 16 erstrecken, um zwei Arbeitskreisläufe des hydrostatischen Moduls 10 zu bilden. Diese inneren Kernkanäle 32 und 34 wirken als Leitung, um Öl von einem Joch zum anderen zu leiten.
Die Kernkanäle 32 und 34 im Verteiler 22 leiten Fluid durch die integrierten Fluidkanäle 28 und 30 des Jochs 16. Die Kernkanäle 32 und 34 stehen entlang dem Drehzapfen 36 des Jochs 16 mit den integrierten Fluidkanälen 28 und 30 in Verbindung. Das Fluid wird durch einen der integrierten Fluidkanäle 28 und 30 im Joch 16 vom Drehzapfen 36 zu einer Endwand 38B befördert. In der Endwand 38B wird das Fluid aus einem der integrierten Fluidkanäle 28 oder 30 in die Niederdruckseite der hydrostatischen Einheit 24 gezogen. Hochdruckseitig drückt die hydrostatischen Einheit 24 das Fluid wieder in den anderen der integrierten Fluidkanäle 28 oder 30 an der Endwand 38B zurück, und von dort wieder zum Drehzapfen 36 und dem entsprechenden integrierten Fluidkanal 28 oder 30. Ebenso enthält das Joch 14 eine ähnliche integrierte Fluidkanalkonstruktion.
Wie in 4 gezeigt, weist jedes Joch 14 und 16 eine Außenfläche 40A und 40B mit einer Endwand 38A bzw. 38B und einer Seitenwand 42A bzw. 42B auf. Die Außenflächen 40A und 40B der Joche 14 und 16 weisen Flächen auf, die zueinander sowie zum Rahmen 12 komplementär sind, um den von den Jochen 14 und 16 eingenommenen Platz auf ein Minimum zu reduzieren, wenn sich die komplementären Flächen der Außenflächen 40A und 40B in eng beabstandeter Beziehung befinden.
Insbesondere enthält die Endwand 38A des Jochs 14 einen profilierten Teil 44A an der Außenfläche 40A des Jochs 14. Dieser profilierte Teil 44A gestattet ein Verschachteln und Positionieren der Endwand 38A des Jochs 14 in eng beabstandeter Beziehung zur Seitenwand 38B des Jochs 16, ohne dass sich die beiden Joche 14 und 16 berühren. Ebenso ist eine Profilrippe 46 am Rahmen 12 komplementär zur Seitenwand 42A des Jochs 14 profiliert, so dass beide eng aneinander positioniert werden können.
Der Profilwinkel am profilierten Teil 44A und an der Profilrippe 46 hängt von dem Schwenkwinkel der Joche 14 und 16 ab. Das Joch 14 schwenkt über einen Winkel Theta (θ) entgegen dem Uhrzeigersinn und das Joch 16 schwenkt über einen Winkel (α) im Uhrzeigersinn (4). Insbesondere weist das Joch 14 eine Jochmittelachse B auf, die über einen Winkel Theta (θ) bezüglich der Mittelachse A einer Welle 25 entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkt. Das Joch 16 weist eine Jochmittelachse C auf, die über einen Winkel (α) bezüglich der Mittelachse D einer Welle 26 des Jochs im Uhrzeigersinn schwenkt. Folglich ist der Winkel des Profilteils 44A an der Endwand 38A des Jochs 14 bezüglich der Mittelachse B des Jochs 14 gleich θ plus α. Ebenso ist der Winkel der Profilrippe 46 am Rahmen 12, soweit er geradlinig und parallel zur Seitenwand 42A des Jochs 14 verläuft, bezüglich einer senkrecht zur Mittelachse A der Welle 25 verlaufenden Fläche E am Rahmen 12 gleich 90 Grad minus θ.
Die Bereitstellung des profilierten Teils 44A und der Profilrippe 46 gestattet eine Minimierung der Breitenabmessung des hydrostatischen Moduls 10, die ein kritisches Designkriterium ist. Insbesondere soll das hydrostatische Modul 10 der vorliegenden Erfindung in den Gehäusemantel moderner, kompakter Traktoren passen und darf die Sichtlinie des Bedieners, der die Bodenfläche unmittelbar vor der Kabine sehen muss, nicht beeinträchtigen. Des weiteren muss die Position der Joche 14 und 16 den Anforderungen der Zahnradmittelachsen, einschließlich der Ausrichtung der Wellen 25 und 26 auf die Zahnradmittelachsen, entsprechen, während gestattet wird, dass die Joche 14 und 16 ohne gegenseitige Beeinträchtigung nahe beieinander positioniert werden. Darüber hinaus muss jedes Joch 14 und 16 in der Lage sein, unabhängig von der Position des anderen Jochs in mehreren Winkelpositionen angeordnet werden zu können. Somit ist die Minimierung der Breitenabmessung des hydrostatischen Moduls 10 ein kritisches Designkriterium, das vom profilierten Teil 44A und der Profilrippe 46 zugelassen wird.
Wie in 5 gezeigt, ist das hydrostatische Modul 10 mit mehr als 2 Festanschlägen ausgestattet. In der Regel sind bei einem Joch mit verstellbarem Winkel zwei mechanische Festanschläge vorgesehen, die den Hub des Jochs begrenzen. Bei der vorliegenden Erfindung gestattet das Vorsehen von mehr als 2 Festanschlägen eine genaue Positionierung der Joche 14 und 16 in einem Winkel zwischen den beiden mechanischen Festanschlägen.
Insbesondere enthält das hydrostatische Modul 10 vier Anschläge 50, 52, 54 und 56 im Rahmen 12 zur Verhinderung eines Kontakts der Joche 14 und 16, die in unmittelbarer Nähe zueinander schwingen. Das hydrostatische Modul 10 weist einen Anschlag 50 für den maximalen Außenwinkel und einen Anschlag 52 für den Innenwinkel des Kupplungseinheitsjochs 14 auf. Das Hohlradeinheitsjoch 16 weist einen Anschlag 54 für den maximalen Innenwinkel und einen Anschlag 56 für den Außenwinkel auf. Die Anschläge 50, 52, 54 und 56 können einen beliebigen geeigneten Winkel aufweisen. Die Joche 14 und 16 definieren eine neutrale Position für die hydrostatischen Einheiten 23 und 24 und die Wellen 25 und 26, wenn sie sich in vorbestimmten Schwenkbewegungspositionen befinden (Mittelachse A der Welle 25 und Mittelachse D der Welle 26). Die Anschläge 50, 52, 54 und 56 gestatten ein Schwenken der Joche 14 und 16 innerhalb der folgenden Parameter, wobei „plus” und „minus” sich auf die neutrale Position beziehen. Wie gezeigt, schwingt das Kupplungseinheitsjoch 14 in einem Bogen von einem Außenwinkel von –45° am Anschlag 50 bis zu einem Maximum von +45° am Anschlag 52. Das Hohlradeinheitsjoch 16 schwingt in einem Bogen zwischen einem Innenwinkelwinkel von –15° bei Anschlag 54 bis zu einem Außenwinkel von +45° bei Anschlag 56.
Ein integraler Anschlag 58 am Joch 16 und eine entsprechende integrale Nut 60 am Joch 14 sind in den beiden Jochen 14 und 16 ausgebildete physische Merkmale. Wenn die Joche 14 und 16 in unmittelbarer Nähe zueinander durch einen Winkelbereich schwingen, liefert der integrale Anschlag 58 am Joch 16 zusätzliche Winkel, in denen die Joche 14 und 16 in einer bekannten Position angehalten werden können. Der integrale Anschlag 58 am Joch 16 und die entsprechende integrale Nut 60 am Joch 14 sind so an den Jochen 14 und 16 ausgebildet, dass sie in der gewünschten Winkelkombination in Kontakt kommen.
Die durch den integralen Anschlag 58 und die integrale Nut 60 eingestellten zusätzlichen Jochwinkelkombinationen sind für eine genauere Einstellung des hydrostatischen Verhältnisses des hydrostatischen Moduls 10 erforderlich. Die Joche 14 und 16 werden mit einem (in den 1 und 3 gezeigten) Servosteuersystem 62 hydraulisch positioniert. Der integrale Anschlag 58 und die integrale Nut 60 sind bei bestimmten Jochwinkelkombinationen erforderlich, da das Servosteuersystem 62 nicht die Genauigkeit und Wiederholbarkeit bietet, die ein integraler Anschlag 58 liefert. Diese Winkelkombination kann einen beliebigen Winkel aufweisen, der sich von den Minimal- und Maximalanschlagsgrenzen unterscheidet. Wie gezeigt, wurden der integrale Anschlag 58 am Joch 16 und die entsprechende integrale Nut 60 am Joch 14 den Jochen 14 und 16 hinzugefügt, um in bestimmten Jochwinkelkombinationen, in denen das linke Joch 14 auf einen physikalischen Festanschlag bei +44,5° und das rechte Joch 16 auf einen physikalischen Festanschlag bei +13,5° gesteuert werden, eine physische Behinderung zwischen den Jochen 14 und 16 zu schaffen.
Wie in den 1 und 3 gezeigt, enthält das Servosteuersystem 62 des hydrostatischen Moduls 10 ein einstückiges Steuergehäuse 64. Das Steuergehäuse 64 enthält die zur Steuerung der Positionen der Joche 14 und 16 und somit der Verdrängung der hydrostatischen Einheiten 23 und 24 gemäß der Eingabe durch einen Bediener erforderliche Hardware.
Insbesondere ist das einstückige Steuergehäuse 64 besonders mit einer ersten Servosteuerung 67 ausgestattet, die ein erstes Servoventil 70 enthält, das einem ersten Servokolben 68 und einem ersten Vorbelastungskolben 72 zugeordnet ist. Des weiteren weist das Steuergehäuse 64 eine zweite Servosteuerung 73 auf, die ein zweites Servoventil 76 enthält, das einem zweiten Servokolben 74 und einem zweiten Vorbelastungskolben 78 zugeordnet ist. Die Servoventile 70 und 76 steuern den Hydraulikdruck auf die Servokolben 68 und 74 sowie die Vorbelastungskolben 72 and 78. Der Hydraulikdruck auf die Kolben bewirkt, dass diese Kolben in das einstückige Steuergehäuse 64 hinein und daraus heraus gleiten. Wie am besten in 6 zu sehen, positioniert die zweite Servosteuerung 73 das Joch 16, indem der Servokolben 74 und der Vorbelastungskolben 78 den Drehzapfen 36 drehen, während die Kolben in das einstückige Steuergehäuse 64 hinein und daraus heraus gleiten. Ebenso wirken der Servokolben 68 und der Vorbelastungskolben 72 der ersten Servosteuerung 67 auf ähnliche Weise zur Positionierung des Jochs 14. Somit legen die Servosteuerungen 67 und 73 unabhängig die Position der hydrostatischen Joche 14 und 16 und die den Wellen 25 und 26 über einen Betriebsbereich von +/–45° zugeführte Drehkraft fest.
Wie in den 1, 3 und 7 gezeigt, enthält das Servosteuersystem 62 des hydrostatischen Moduls 10 eine Steuerungsleitplatte 66, die am einstückigen Steuergehäuse 64 befestigt ist, Das Servosteuersystem 62 leitet Öl zu den Servosteuerungen 67 und 73 und stellt mehrere Hydraulikverbindungen zwischen einem (nicht gezeigten) Getriebe und dem hydrostatischen Modul 10 innerhalb des Getriebes her. Eine der mehreren Hydraulikverbindungen zwischen einem (nicht gezeigten) Getriebe und dem hydrostatischen Modul 10 ist in der Steuerungsleitplatte 66 angeordnet. Die verbleibenden Hydraulikverbindungen zwischen dem (nicht gezeigten) Getriebe und dem hydrostatischen Modul 10 sind in dem einstückigen Steuergehäuse 64 angeordnet.
Insbesondere weist die Steuerungsleitplatte 66 einen einzigen Steuerversorgungsdruckeinlass 80 auf. Der einzige Steuerversorgungsdruckeinlass 80 ist zur Aufnahme von Hydraulikfluid hydraulisch mit einem (nicht gezeigten) Getriebe verbunden. Die Steuerungsleitplatte 66 leitet das Hydraulikfluid von dem einzigen Steuerversorgungsdruckeinlass 80 zu mehreren Auslassnuten 82A–E. Diese Auslassnuten 82A–E sind so positioniert, dass sie an das einstückige Steuergehäuse 64 anstoßen. Diese Auslassnuten 82A–E stehen mit entsprechenden (nicht gezeigten) Einlässen zu den Servosteuerungen 67 und 73 in hydraulischer Verbindung, um den verschiedenen Komponenten der Srvosteuerungen 67 und 73 Hydraulikdruck zuzuführen. Somit wirkt die Steuerungsleitplatte 66 als Verteiler zur Leitung des Hydraulikfluids zu mehreren Stellen im einstückigen Steuergehäuse 64.
Wie oben angeführt, weist das einstückige Steuergehäuse 64 darüber hinaus mehrere Hydraulikverbindungen zwischen einem (nicht gezeigten) Getriebe und dem hydrostatischen Modul 10 auf. Diese mehreren Hydraulikverbindungen enthalten eine Hydromodulkreislauffülldruckversorgung 88, einen ersten Drucksteuersignalauslass 90, einen zweiten Drucksteuersignalauslass 92 und eine Hydromodulkreislaufkühlstromrückleitung 94. Diese mehreren Hydraulikverbindungen leiten das Hydraulikfluid zu mehreren Stellen in dem Verteiler 22 sowie den Jochen 14 und 16.
Somit enthält das Steuergehäuse 64 die Integration der Fluidkanäle, der Stützkonstruktion, der Servoventile und der Servokolben in einem einzigen Teil zur Steuerung mehrerer hydrostatischer Joche 14 und 16. Die Fluidkanäle, Stützkonstruktion, Servoventile und Servokolben sind alle in das einzige Gehäuse 64 gepackt, so dass sie in den begrenzten Raum, der innerhalb eines (nicht gezeigten) Ackerschleppergetriebes bereitgestellt wird, passen. Die Ausführung des Steuergehäuses 64 ist eine Variation der Ausführung der einstückigen Proportionalsteuerung, die in der US 6,260,468 B1 offenbart wird.
Wie in den 1 und 2 gezeigt, sind der Verteiler 22 und das Steuergehäuse 64 mittels einer Verbindungsfläche 100 am Verteiler 22 zusammengefügt. Wie in den 3 und 8 geneigt, erstrecken sich Befestigungseinrichtungszapfen 102 von der Verbindungsfläche 100. Die Befestigungseinrichtungszapfen 102 passen mit entsprechenden Befestigungseinrichtungslöchern 104 im Steuergehäuse 64 zusammen. Die entsprechenden Befestigungseinrichtungszapfen 102 und -löcher 104 positionieren das Steuergehäuse 64 ordnungsgemäß bezüglich des Verteilers 22 bei der Montage. Des Weiteren sind Schraublöcher 106 in der Verbindungsfläche 100 und im Steuergehäuse 64 aufeinander ausgerichtet, damit das Steuergehäuse lösbar am Verteiler 22 befestigt werden kann.
Weiterhin auf die 3 und 8 Bezug nehmend, sind darüber hinaus Steuergehäuseöffnungen 108 auf Verteileröffnungen 110 an der Verbindungsfläche 100 ausgerichtet. Die Steuergehäuseöffnungen 108 leiten Fluid zwischen der Hydromodulkreislauffülldruckversorgung 88 und der Hydromodulkreislaufkühlstromrückleitung 94 zu den Verteileröffnungen 110 an der Verbindungsfläche 100. Die Verteileröffnungen 110 dienen als Fluidventile zum Leiten von Fluid zwischen den inneren Kernkanälen 32 und 34 im Verteiler 22, die als Leitung zum Führen von Öl von einem Joch zum anderen und zum Leiten von Fluid durch die integrierten Fluidkanäle 28 und 30 der Joche 14 und 16 wirken. Somit wird der Hydrauliksystemstrom zwischen dem Fahrzeug und dem hydrostatischen Modul 10 durch das Steuergehäuse 64 zum Verteiler 22 geleitet, wodurch der Fluidaustausch am Steuergehäuse 64 und an der Verbindungsfläche 100 verbessert wird. Die unmittelbare Nähe des Steuergehäuses 64 zum Verteiler 22 gestattet einen vereinfachten Austausch von Hydraulikfluiden, die zur Funktion des hydrostatischen Moduls 10 erforderlich sind, wodurch eine kompaktere Ausführung gestattet und somit Verpackung sowie Kosten begünstigt werden.
Aufgrund der Verbindung des Steuergehäuses 64 mit dem Verteiler 22 an der Verbindungsfläche 100 teilt das Steuergehäuse 64 darüber hinaus die Merkmale des Verteilers 22. Der Verteiler 22 ist ein Haupttragelement des hydrostatischen Moduls 10 und ist so ausgeführt, dass er bezüglich aller Schlüsselkomponenten des hydrostatischen Moduls 10 sehr genau positioniert werden kann. Der Verteiler 22 ist starr und behält bei Beaufschlagung durch große Lasten seine Position und Beabstandung. Des Weiteren wird der Verteiler 22 als strukturelle Stützkomponente für die zur Reaktion auf die im Steuergehäuse 64 erzeugten Kräfte erforderliche Hebelkraftsteifigkeit verwendet. Die Steifigkeit des Steuergehäuses 64 und Verteilers 22 gestattet die Verwendung von Montageeinrichtungen zum Hinzufügen des Verteilers 22 zum Steuergehäuse 64. Somit werden die auf das Steuergehäuse 64 wirkenden Kräfte über die Verbindungsfläche 100 durch den Rest der Konstruktion des hydrostatischen Moduls 10 geteilt.
Deshalb wird ein hydrostatisches Modul 10 mit mehreren Jochen 14 und 16 offenbart, die so positioniert und geformt sind, dass sie miteinander verschachtelt werden können, so dass der Platzbedarf des gesamten hydrostatischen Moduls 10 auf ein Minimum reduziert wird. Des weiteren stellt die Erfindung ein hydrostatisches Modul 10 mit mehreren Jochen 14 und 16 bereit, bei dem der mechanische Anschlag 58 und die Nut 60 an den Jochen 14 und 16 zwecks Steuerung des Schwenkwinkels der Joche 14 und 16 vorgesehen sind. Darüber hinaus stellt die Erfindung weiterhin ein hydrostatisches Modul 10 mit mehreren Jochen 14 und 16 bereit, bei dem ein einstückiges Steuergehäuse 64 zur Steuerung der Bewegung beider Joche 14 und 16 vorgesehen ist. Des Weiteren stellt die Erfindung ein hydrostatisches Modul 10 mit einer am Steuergehäuse 64 befestigten steifen Traganordnung des Verteilers 22 bereit. Schließlich stellt die Erfindung auch ein hydrostatisches Modul 10 mit einer einstückigen Steuerungsleitplatte 66 zur Beförderung von Fluid zu den erforderlichen Stellen im Steuergehäuse 64 bereit.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10043451 A1 [0001]
US 2967395 [0003]
US 6203283 B1 [0033]
US 6260468 B1 [0049]

Claims

Hydrostatisches Schrägachsenmodul (10) eines hydromechanischen Getriebes, aufweisend: – einen Rahmen (12), – ein Paar paralleler, lateral beabstandeter Wellen (25, 26), die im Rahmen (12) drehbar gelagert und vom Rahmen (12) in der gleichen Richtung nach außen auf Zahnräder des hydromechanischen Getriebes ausgerichtet sind, – zwei um parallele Achsen am Rahmen (12) schwenkbar angebrachte Joche (14, 16); – zwei hydrostatische Krafteinheiten (23, 24), von denen jeweils eine von jedem Joch (14, 16) schwenkbar getragen wird, wobei jede hydrostatische Krafteinheit (23, 24) mit einer der Wellen (25, 26) zu ihrer Drehung wirkverbunden ist; – ein mit dem Rahmen (12) zusammengebauter Verteiler (22) – ein Paar Systemdruckleitungen (32, 34) im Verteiler (22), wobei jede der Druckleitungen (32, 34) mit jeder der hydrostatischen Krafteinheiten (23, 24) in Strömungsverbindung steht; und – ein Steuersystem (62) mit Mitteln zum unabhängigen Schwenken der beiden Joche (14, 16), wobei das erste Joch (14) mit seiner Jochmittelachse (B) bezüglich der Mittelachse (A) der ersten Ausgangswelle (25) und das zweite Joch (16) mit seiner Jochmittelachse (C) bezüglich der zur Mittelachse (D) der zweiten Ausgangswelle (26) in sich schneidenden Bahnen unabhängig voneinander schwenkbar sind.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach Anspruch 1, bei dem die Joche (14, 16) jeweils einstückig ausgeführt sind und integrierte Fluidkanäle (32, 34) enthalten.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Steuersystem (62) ein einstückiges Steuergehäuse (64) aufweist an dem eine einstückige Steuerungsleitplatte (66) befestigt ist, die Hydraulikfluid über den Verteiler (22) zu den beiden hydrostatischen Krafteinheiten (23, 24) leitet, wobei das einstückiges Steuergehäuse (64) einen ersten Servokolben (68) und einem zweiten Servokolben (74) aufweist, die zum unabhängigen Schwenken der beiden Joche (14, 16) ausgebildet sind.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach Anspruch 3, wobei dem ersten Servokolben (68) und einem ersten Vorbelastungskolben (72) ein erstes Servoventil (70) und dem zweiten Servokolben (74) und einem zweiten Vorbelastungskolben (78) ein zweites Servoventil (76) zugeordnet sind, und die beiden Servoventile (70, 76) einen Hydraulikdruck auf die Servokolben (68, 74) und die Vorbelastungskolben (72, 78) derart steuern, dass die beiden Joche (14, 16) unabhängig voneinander positionierbar sind.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach einem der Ansprüche 3 oder 4, mit einer einstückigen Steuerungsleitplatte (66), die am Steuergehäuse (64) befestigt ist, um Hydraulikfluid zu mehreren Stellen im Steuergehäuse (64), insbesondere zu den Servoventilen (70, 76) zu leiten.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Verteiler (22), der Hochdruckfluid von einer der hydrostatischen Krafteinheiten (23, 24) zur anderen hydrostatischen Krafteinheit (23, 24) leitet und Fluidventile enthält, die in unmittelbarer Nähe zum Steuergehäuse (64) starr befestigt sind, wobei der Verteiler (22) ein steifes Haupttragelement des hydrostatischen Schrägachsenmoduls bildet und die unmittelbare Nähe zwischen dem Verteiler (22) und dem Steuergehäuse (64) einen vereinfachten Fluidaustausch durch gemeinsame Fluidöffnungen (108, 110) gestattet.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welches vier Anschläge (50, 52, 54, 56) am Rahmen zur Begrenzung der minimalen und maximalen Winkel der Schwenkbewegung der Joche (14, 16) und Anschläge (58, 60) aufweist, an denen die Joche (14, 16) in Winkeln anhaltbar sind, die sich von den minimalen und maximalen Winkeln unterscheiden.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach Anspruch 6, bei der die Schwenkbewegung eines der Joche (14) durch den ersten Anschlag (50) auf einen maximalen Außenwinkel von minus 45° und durch den zweiten Anschlag (52) auf einen maximalen Innenwinkel von plus 45° begrenzt ist, während die Schwenkbewegung des anderen Jochs (16) durch den dritten Anschlag (54) auf einen maximalen Innenwinkel von minus 15° und durch den vierten Anschlag (56) auf einen maximalen Außenwinkel von plus 45° begrenzt ist, wobei die Winkelbeträge jeweils auf die Mittelachsen (A, D) der ersten Ausgangswelle (25) und der zweiten Ausgangswelle (26) bezogen sind.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei jedes der beiden Joche (14, 16) eine Außenfläche (40A, 40B) mit einer Seitenwand (42A, 42B) und einer Endwand (38A, 38B) aufweist und zumindest eine Endwand (38A) eines der beiden Joche (14, 16) einen profilierten Teil (44A) aufweist, der es gestattet, dass die Endwand (38A) des zugehörigen Jochs (14) in Grenzstellungen der beiden Joche (14, 16) in dicht beabstandeter Beziehung zur Seitenwand (42B) des anderen Jochs (16) verschachtelt positionierbar ist, ohne dass sich die beiden Joche (14, 16) gegenseitig berühren.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach Anspruch 9, wobei das den profilierten Teil (44A) enthaltende Joch (14) eine Jochmittelachse (B) aufweist, die bezüglich der Wellenachse (A) des Jochs (14) um einen Winkel Theta entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkbar ist, wobei das andere Joch (16) eine Jochmittelachse (C) aufweist, die bezüglich der zugehörigen Wellenachse (D) um einen Winkel Alpha im Uhrzeigersinn schwenkbar ist, und der Winkel des profilierten Teils (44A) an der Endwand (38A) des Jochs (14) bezüglich der Mittelachse des den profilierten Teil (44A) enthaltenden Jochs (14) gleich Theta plus Alpha ist.
Hydrostatisches Schrägachsenmodul nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem das den profilierten Teil (44A) enthaltende Joch (14) eine Seitenwand (42A) und der Rahmen (12) eine Profilrippe (46) aufweisen, die komplementär so profiliert ist, dass die Seitenwand (42A) mit engem Abstand zur Profilrippe (46) positionierbar ist, ohne dass beide sich gegenseitig berühren.