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Hydrostatischer Einzelradantrieb für Kraftfahrzeuge Die Erfindung
betrifft einen hydrostatischen Einzelradantrieb für Kraftfahrzeuge, bei dem der
Hydromotor und sein Vorgelege mit der Radnabe und dem Nabenträger eine bauliche
Einheit bilden.
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Bei den bekannten hydrostatischen Einzelradantrieben dieser Art ragt
der Hydromotor seitlich aus dem Rad verhältnismäßig weit heraus, so daß sich eine
verhältnismäßig große Baubreite ergibt. Diese hat aber zur Folge, daß bei einer
bestimmten Spurweite des Fahrzeuges der Fahrzeugrahmen schmal ausgeführt werden
muß. Besonders nachteilig ist diese große Baubreite dann, wenn der hydrostatische
Einzelradantrieb für ein lenkbares Rad verwendet werden soll.
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Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen hydrostatischen
Einzelradantrieb zu schaffen, der eine möglichst geringe Baubreite hat.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der von
der Radnabe umgebene, mit der Nabenlagerung versehene Teil des Nahenträgers einen
Hohlraum aufweist und mit der Radnabe einen geschlossenen Getriebekasten für den
Hydromotor und das Vorgelege bildet. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, den Hydromotor
und das Vorgelege so innerhalb des Rades anzuordnen,
daß je nach
der Breite des Reifens der hydrostatische Antrieb entweder überhaupt nicht oder
nur unwesentlich aus dem Rad seitlich herausragt.
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Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht noch darin, daß durch
die Anordnung des Hydromotors und seines Vorgeleges in dem erfindungsgemäßen Hohlraum
das Lecköl in diesem Hohlraum aufgefangen und zur Schmierung der Getriebe benutzt
werden kann.
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Dadurch, daß der Nabenträger durch die erfindungsgemäße Ausbildung
einen verhältnismäßg großen Durchmesser aufweist, hat er zugleich ein großes Widerstandsmoment.
Daraus ergibt sich die Möglichkeit, den Nabenträger mit geringeren Wandstärken und
damit leichter auszuführen.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand eines in der
Zeichnung im Querschnitt dargestellten Ausfthrungsbeispieles im einzelnen erläutert.
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Der eine bauliche Einheit bildende hydrostatische Einzelradantrieb
weist als wesentliche Baugruppen einen Nabenträger 1, eine darauf gelagerte Radnabe
2 und drei mit dem Nabenträger verbundene Hydromotoren 3, 4 und 5 mit je einem Vorgelege
6, bzw. 8 auf. Außerdem ist mit dem Einzelradantrieb eine Scheibenbremse 9 vereinigt.
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Der Nabenträger 1 ist'wie eine flache kreiszylindrische Dose geformt
und weist einen Grundkörper 11 und einen daran angeschraubten Deckel 12 auf. Der
Bodenteil des Grundkörpers 11 ist als verhältnismäßig !dickwandige, auf der Außenseite
ebene Scheibe ausgebildet, an die sich der im allgemeinen verhältnismäßig dünnwandige
Wandteil anschließt. Der auf die Stirnseite des Wandteils des Grundkörpers 11 aufgeschraubte
Deckel 12 ist als verhältnismäßig dünnwandige Scheibe ausgebildet. Der Grundkörper
11 und der Deckel 12 umschließen den Hohlraum des dosenförmigen Nabenträgers 1.
In
diesem Hohlraum sind die drei Hydromotoren 3,4 und 5 und ih:
Vorgelege 6, 7 bzw. 8 untergebracht. Lediglich die Abtriebswellen der Vorgelege
ragen aus dem Bodenteil des Grundkörpers 11 nach außen hervor. Auf der kreiszylindrischen
Außenseite des Wandteiles des Grundkörpers 11 sind 2 Wälzlager 13 und 14 angeordnet,
die die Radnabe 2 axial unverschieblich drehbar lagern.
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Die Radnabe 2 ist im wesentlichen topf förmig ausgebildet.
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Sie umgibt dadurch den Nabenträger 1 am Umfang und auf der vom Fahrzeugrahmen
abgekehrten Seite vollständig. An ihre kreiszylindrische Seitenwand schließt sich
der Bodenteil an, der aus einer ebenen Kreisringscheibe und aus einer durch eine
zylindrische Stufe davon abgesetzten Kreisscheibe gebildet ist. Auf der Innenseite
der zylindrischen Stufe ist ein innenverzahnter Zahnkranz 15 angeordnet. Mit ihrer
Seitenwand sitzt die Radnabe 2 auf den Wälzlagern 13 und 14.
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Am Ende der Seitenwand ist eine Dichtung 16 angeordnet, mittels der
die Radnabe 2 gegen den Nabenträger 1 abgedichtet ist. Auf diese Weise bilden die
Radnabe 2 und der Nabenträger 1 einen geschlossenen Getriebekasten für die Hydromotoren
3, 4 und 5 und ihre Vorgelege 6, 7 bzw. 8.
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Die drei Hydromotoren 3, 4 und 5 sind herkömmliche ölmotoren, die
zwischen einer Leerlaufstellung und einer Betriebsstellung stufenlos eingestellt
werden könnten; Die Hydromotoren sind jeweils an das zugehörige Vorgelege angeflanscht.
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Die Vorgelege 6, 7 und 8 sind Rädergetriebe mit verschiedener Untersetzung,
und zwar ist das einzelne Vorgelege in der genannte Reihenfolge jeweils stärker
untersetzt als das vorangehende. Das Vorgelege 6 ist ein einstufiges Stirnradgetriebe
mit den beiden Stirnrädern 17 und 18. Das Vorgelege 7 ist ebenfalls ein einstufiges
Stirnradgetriebe mit dem Zahnrad 19 einerseits und dem auch dem Vorgelege 6 zugehörigen
Zahnrad 18 andererseits. Das Zahnrad 19 ist durch eine Schaltkupplung 21 mit der
Welle des Hydromotors 4 gekoppelt. Die Getriebeteile
der Vorgelege
6 und 7 sind teils in dem Bodenteil des Nabenträgers 1 und teils in einer Lagerplatte
22 gelagert, die mit dem Bodenteil verbunden ist. Die Welle des Zahnrades 18 ragt
aus dem Nabenträger 1 heraus und trägt an ihrem Ende ein Zahnrad 23. Dieses Zahnrad
kämmt mit dem Zahnkranz 15 der Radnabe 2. Das Vorgelege 8 weist ein zweistufiges
Stirnradgetriebe mit den Zahnrädern 24 und 25 bzw. 26 und 27 und ein Umlaufrädergetriebe
28 herkömmq cher Bauart auf. Dieses Umlaufrädergetriebe ist mit dem Zahnrad 27 der
zweiten Getriebestufe mittels einer Schaltkupplung 29 gekoppelt. Die Abtriebswelle
des Umlaufrädergetriebes ragt aus dem Bodenteil des Nabenträgers 1 heraus und trägt
an ihrer Ende ein Zahnrad 31. Dieses Zahnrad kämmt mit dem Zahnkranz 15 der Radnabe
2. Die Getriebeteile des Vorgeleges 8 sind teils unmittelbar im Nabenträger 1 und
teils in gesonderten Lagerböcken gelagert, die mit dem Nabenträger 1 verbunden sind.
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Die Scheibenbremse 9 ist iif der von dem Fahrzeugrahmen abgewandten
Seite des Einzel dantriebes mittig zur Radnabe 2 und zum Nabenträger 1 angeordnet.
Sie weist eine Bremsscheibe 32 und darauf angeordnete Bremsbeläge 33 auf. Die Bremsscheibe
32 hat annähernd den gleichen Durchmesser wie der kreisförmige Bodenteil der Radnabe
2. Die Bremsscheibe 32 ist mit einem Tragzapfen 34 verbunden, der durch eine mittige
Bohrung der Radnabe 2 hindurchgeht und bis in eine Bohrung 35 des Bodenteiles des
Nabenträgers 1 hineinreicht. An der Durchtrittsstelle durch die Radnabe 2 wird der
Tragzapfen 34 durch eine Dichtung 36 abgedichtet, so daß auch an dieser Stelle der
vom Nabenträger 1 und der Radnabe 2 gebildete Getriebekasten geschlossen ist.
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Der Tragzapfen 34 ist am +ahenträger 1 längs verschiebbar geführt.
Zur Aufnahme des Bremsmomentes ist der Tragzapfen 34 an seinem in die Bohrung 35
hineinreichenden Ende mit einer an ihrem Umfang verzahnten Scheibe 37 versehen.
Die Bohrung 35 des Nabenträgers 1 ist mittig zu der verzahnten Scheibe 37 mit einer
entsprechenden negativen Verzahnung 38 versehen, in der die Scheibe 37 drehfest
axial hin und her verschiebbar ist. Zum
Andrücken der Bremsscheibe
32 gegen die Außenseite der Radnabe 2 ist eine Andrückfeder 39 vorgesehen, die sich
einerseits an der mit dem Tragzapfen 34 verbundenen Scheibe 37 und andererseits
am Nabenträger 1 abstützt. Zum Lösen der Bremse ist am Ende des Tragzapfens 34 ein
Bremszylinder 41 vorgesehen. Dieser Bremszylinder 41 ist in der Zeichnung der übersichtlichkeit.haIber
nur einfachwirkend dargestellt, um bei seiner Beaufschlagung die Bremsscheibe gegen
die Wirkung der Andrückfeder 39 zu lösen. Der Bremszylinder 41 kann selbstverständlich
auch doppelt wirkend ausgebildet sein und bei einem Bremsvorgang die Andrückfeder
39 beim Andrücken der Bremsscheibe 32 gegen die Radnabe 2 unterstützen.
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Der Einzelradantrieb kann beispielsweise an der Antriebswelle des
UmlaufrädergetriebeS28 mit einem Anschluß 42 für einen DrehzSHmesser versehen sein,
wie das in der Zeichnung angedeutet ist.
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Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß der Einzelradantrieb durch die
Unterbringung der Hydromotoren und ihrer Vorgelege innerhalb der einen geschlossener
Getriebekasten bildenden baulichen Einheit aus dem Nabenträger 1 und der Radnabe
2 so gedrungen gebaut ist, daß er nur wenig eiter als die mit der Radnabe 2 verbundene
Radfelge 43 und etwa gleich breit wie der auf die Felge aufgezogene Luftreifen ist.
Der Einzelradantrieb kann daher bei unlenkbaren wie auch bei lenkbaren Fahrzeugrädern
eingesetzt werden. Die dem Fahrzeugrahmen zugekehrte ebene rund völlig glatte Außenfläche
des Deckels 12 des Nabenträgers 1 gibt dem Fahrzeugkonstrukteur jede erdenkliche
Freiheit für die Verbindung des Einzelradantriebes mit der jeweiligen Radaufhängung,
sei sie starr oder federnd , sei sie lenkbar oder unlenkbar. Unterstützt wird dieser
Vorteil dadurch, daß für die Energieübertragung vom Antriebsmotor des Fahrzeugs
zum Einzelradantrieb keine mechanischen Verbindungsglieder erforderlich sind sondern
nur hydraulische Leitungen, bei deren Verlegung außerhalb wie innerhalb des Einzelradantriebes
man große Freiheiten hat. Aus Gründen der Übersicht sind alle hydraulischen Leitungen
in der Zeichnung nicht dargestellt.
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Der Nabenträger 1 hat aufgrund seiner Ausbildung als Hohlkörper, der
die Hydromotoren und ihre Vorgelege aufnimmt, einen verhältnismäßig großen Außendurchmesser.
Dadurch ist sein Widerstandsmoment gegen Verformung sehr groß, so daß man mit geringen
Wandstärken auskommt. Dadurch wiederum spart man erheblich an Gewicht ein. Wegen
des großen Widerstandsmomentes kann man sogar Leichtmetall mit seiner gegenüber
Stahl geringeren Festigkeit als Werkstoff für den Nabenträger verwenden, wodurch
sich nochmals eine beträchtliche Gewichteinsparung erreichen läßt. Bei der Radnabe
2 ist ähnlich wie bei dem Nabenträger 1 aufgrund des großen Widerstandsmomentes
eine Verringerung der Wandstärke und dadurch eine Gewichtseinsparung gegen über
den bisher bekannten Ausführungsformen möglich.
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Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Einzelradantriebes
stehen insgesamt 7 Drehmomentstufen für den Fahrzeugantrieb zur Verfügung, wobei
der Übergang von einer zur anderen Schaltstufe in bekannter Weise durch entsprechende
Steuerung der ölmotoren stufenlos und stoßfrei möglich ist. Die Drehmomentstufen
1 bis 3 werden vorwiegend beim normalen Betrieb auf der Straße und die Stufen 4
bis 7 werden vorwiegend bei der Fahrt auf Steigungen oder im Gelände eingeschaltet.
Diese Drehmomentstufen ergeben sich aus den folgenden Schaltungen: 1. Stufe: Der
Hydromotor 3 wird beaufschlagt, die Hydromotoren 4 und 5 stehen in Leerlaufstellung
und die Schaltkupplungen 21 und 29 sind geöffnet; 2. Stufe: der Hydromotor 4 wird
beaufschlagt'und seine Schaltkupplung 21 ist geschlossen, die Hydromotoren 3 und
5 stehen in Leerlaufstellung und die Schaltkupplung 29 ist geöffnet; 3. Stufe: die
Hydromotoren 3 und 4 werden beaufschlagt und die Schaltkupplung 21 ist geschlossen,
der Hydromotor 5 steht in Leerlaufstellung und die Schaltkupplung 29 ist geöffnet;
4.
Stufe: der Hydromotor 5 wird beaufschlagt und die Schaltkupplung 29 ist geschlossen,
die Hydromotoren 3 und 4 stehen in Leerlaufstellung und die Schaltkupplung 21 ist
geöffnet; 5. Stufe: die Hydromotoren 5 und 3 werden beaufschlagt und die Schaltkupplung
29 ist geschlossen, der Hydromotor 4 steht in Leerlaufstellung und die Schaltkupplung
21 ist geöffnet; 6. Stufe: die Hydromotoren 5 und 4 werden beaufschlagt und die
Schaltkupplungen 29 und 21 sind geschlossen, der Hydromotor 3 steht in Leerlaufstellung;
7. Stufe: alle drei Hydromotoren 5, 4 und 3 werden beaufschlagt und beide Schaltkupplungen
29 und 21 sind geschlossen.
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Der hydrostatische Einzelradantrieb liefert also auf einfache Weise
eine sehr anpassungsfähige Steuerungsmöglichkeit zur die Antriebsleistung des Kraftfahrzeuges.
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Die Anzahl der Hydromotoren, die Art ihrer Vorgelege und die Verwendung
einer Schaltkupplung kann je nach den Erfordernissen des Einzelfalles gewählt werden.
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Aufgrund der gemeinsamen Anordnung der Hydromotoren und ihrer Vorgelege
in dem geschlossenen Getriebekasten, kann das Lecköl der Hydromotoren zur Schmierung
der Vorgelege herangezogen werden. Ein Überschuß an Lecköl wird durch eine außerhalb
des Getriebekastens angeordnete Pumpe abgesaugt.