DE4214397A1 - Hydrostatischer motor mit einer bremseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrostatischen Motor mit einer Bremseinrich­ tung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Hydrostatische Motoren dieser Art werden insbesondere als sogenannte Einschubmotoren für den Einbau in beispielsweise Radnaben von Fahrzeug-Antriebsrädern verwendet.

Aus der EP-A2-0399 277 ist ein solcher hydrostatischer Motor mit einer Bremseinrichtung bekannt, deren Druckleitung in radialer Richtung durch das Gehäuse nach außerhalb desselben verläuft und deren axial verschiebbare Bremsscheibe auf der einen Seite von der Druckfeder und auf der anderen Seite von dem die andere Bremsscheibe durchgreifenden Druckelement jeweils direkt beaufschlagt ist. Aufgrund des radialen Verlaufs der Druckleitung ist der für den Einbau in eine Radnabe zu berücksichtigende, nutzbare Außendurchmesser des hydrostatischen Motors um das für den hydraulischen Anschluß an die Druckleitung erforderliche Maß größer als der tatsächliche Außendurchmesser. Die Anordnung der Druckfeder auf der einen und des Druckelementes auf der anderen Seite der axial verschiebbaren Bremsscheibe vergrößert die axiale Länge des hydrostatischen Motors. Möglichst geringe nutzbare Abmessungen sowohl in axialer als auch in radialer Richtung sind jedoch mit die wichtigsten Anforderungen an einen zur Verwendung als Einschubmotor vorgesehenen hydrostatischen Motor.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen hydrostatischen Motor der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß er in Axial- und in Radialrichtung geringere nutzbare Abmessungen aufweist.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Aufgrund des axialen Verlaufs der Druckleitung durch das Druckele­ ment ist der nutzbare Außendurchmesser des hydrostatischen Motors verrin­ gert; er entspricht nun dessen tatsächlichem Außendurchmesser. Auch die axiale Abmessung des hydrostatischen Motors ist im Vergleich zum Stand der Technik durch die Integration der Druckfeder in das Druckelement verringert; und zwar vorzugsweise um die gesamte Länge der Druckfeder bei Anordnung derselben in einer axialen Sackbohrung im Druckelement, deren Längenabmes­ sung gleich der Länge der Druckfeder bei gelöstem Bremseingriff ist.

Es ist zwar aus der DE-PS 32 45 720 bekannt, bei einer gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 ausgebildeten, kurzbauenden Bremseinrichtung in einem von einem Antriebsmotor angetriebenen Planetengetriebe-Gehäuse das Druckele­ ment und die Druckfeder gemeinsam auf einer Seite des Bremsscheiben-Pakets und letztere in einer Einsenkung im Druckelement anzuordnen; dies jedoch lediglich mit der letzten Federwindung und außerdem in einer Einsenkung gleicher Tiefe in einer gehäuseseitigen Federabstützung, um auf diese Weise beide Federenden seitlich zu fixieren.

Vorteilhafterweise stützt sich die Druckfeder an einer stirnseitigen, lösbar am Gehäuse befestigten Anschlußplatte ab. Hierbei kann eine axial durch die Anschlußplatte verlaufende, mit der Druckleitung fluchtende Anschlußleitung und eine Überbrückungsbuchse vorgesehen sein, die eine Verbindung zwischen beiden Leitungen herstellt.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist an den Druckraum ein zwischen dem Druckelement und dem Gehäuse axial verlaufender Ringspalt zur Aufnahme einer Dichtung angeschlossen, die durch einen relativ zum Druckelement beweglichen Sicherungskörper im Ringspalt gehalten ist. Durch einen derart beweglichen Sicherungskörper kann im Gegensatz zu einem solchen, der Teil des Druckelementes ist, die für die hydraulische Beaufschlagung zur Verfügung stehende Druckfläche um die Ringfläche des Ringspaltes vergrößert oder bei gleichbleibender Größe im Außendurchmesser verringert werden; dies kann zur Reduzierung der radialen Abmessung des hydrostatischen Motors beitragen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den verbleiben­ den Unteransprüchen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines hydrostatischen Motors gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer im Bremseingriff befind­ lichen Bremseinrichtung,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 mit A bezeichneten Ausschnitts,

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung des in Fig. 1 mit B bezeichneten Ausschnitts, und

Fig. 4 der Ausschnitt B mit außer Bremseingriff befindlicher Bremseinrich­ tung.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte hydrostatische Motor ist für den Einbau in die Nabe eines Rades zwecks Antrieb desselben vorgesehen und als ein Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise mit konstantem Schluckvolumen ausgebildet. Er umfaßt in herkömmlicher Weise ein im wesentlichen zylindri­ sches und einseitig offenes Gehäuse 1, eine das offene Ende desselben lösbar verschließende Anschlußplatte 2 mit einem Saug- und einem Druckanschluß (beide nicht gezeigt), eine mittels Kegellagern 3, 4 im Gehäuse 1 und in der Anschlußplatte 2 drehgelagerte Abtriebswelle 5, einen drehfest auf dieser angeordneten Rotor in Form einer Zylindertrommel 6, die an einer an der Anschlußplatte 2 befestigten Steuerscheibe (nicht gezeigt) abgestützt ist, eine gegenüber der Steuerscheibe am Gehäuse 1 befestigte Schrägscheibe 7 sowie eine noch zu beschreibende Bremseinrichtung 8. Zwischen Gehäuse 1 und Zylindertrommel 6 ist ein Ringraum 9 ausgebildet.

In der Zylindertrommel 6 sind in bekannter Weise axial verlaufende und gleichmäßig über den Umfang verteilte Zylinderbohrungen 10 ausgebildet, die über Zylinderkanäle 11 an der der Steuerscheibe zugewandten Stirnfläche der Zylindertrommel 6 ausmünden. In der Steuerscheibe sind in bekannter Weise zwei diametral gegenüberliegende Steuernieren ausgebildet, die bei Drehung der Zylindertrommel 6 die Verbindung zwischen den Zylinderkanälen 11 und dem Saug- bzw. dem Druckanschluß herstellen. In den Zylinderbohrungen 10 verschiebbar geführte Kolben 12 stützen sich mit ihren den Zylinderkanälen 11 gegenüberliegenden Kolbenenden über Gleitschuhe 13 an der Schrägscheibe 7 ab.

Das Gehäuse 1 ist an seinem offenen, der Anschlußplatte 2 zugewandten Ende mit einem umlaufenden, sich radial nach außen erstreckenden Gehäuseflansch­ teil 14 versehen, in welchem der Ringraum 9 radial nach außen erweitert ist. Der auf diese Weise ausgebildete erweiterte Ringraumbereich ist über eine umlaufende, am Gehäuse 1 ausgebildete radiale Schulter 15 mit dem verbleibenden Ringraumbereich verbunden und durch eine zweite radiale Schulter 16 sowie eine dritte radiale Schulter 17 zweifach abgestuft und dadurch in drei Bereiche unterschiedlicher Außendurchmesser unterteilt; der größte Außendurchmesserbereich mündet an der der Anschlußplatte 2 zuge­ wandten Stirnfläche des Gehäuses 1 aus.

Die Bremseinrichtung 8 ist im erweiterten Ringraumbereich angeordnet. Sie umfaßt ein Bremsscheiben-Paket bestehend aus einer ersten und einer zweiten, jeweils ringförmigen Bremsscheibe 18 bzw. 19, ein ringförmiges Druckelement 20, mehrere Druckfedern 21 und eine Druckleitung 22 für ein hydraulisches Druckmittel.

Die erste und die zweite Bremsscheibe 18, 19 sind mittels nasenförmiger Ansätze 23 (siehe Fig. 2) bzw. 24 (siehe Fig. 1) in je einer axialen Verzahnung in der Gehäuseinnenwand 25 bzw. der Mantelfläche der Zylinder­ trommel 6 im Bereich zwischen der ersten und zweiten Schulter 15, 16 axial verschiebbar und drehfest angeordnet. Lediglich die mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnete, in der Gehäuseinnenwand 25 ausgebildete Verzahnung für die erste Bremsscheibe 18 ist dargestellt (siehe Fig. 2). Die zweite Bremsscheibe 19 ist der ersten Schulter 15 zugewandt und wird von dieser während des noch zu beschreibenden Bremseingriffs mit der ersten Bremsschei­ be 18 abgestützt. Die erste Schulter 15 und die ihr zugewandte Fläche der ersten Bremsscheibe 19 sind im wesentlichen reibungsfrei.

Das Druckelement 20 ist im erweiterten Ringraumbereich am Gehäuse 1 drehfest und mit dem Hub A axial verschiebbar angeordnet und weist zu diesem Zweck eine axiale Abmessung auf, die entsprechend geringer als der axiale Abstand zwischen der Stirnfläche des Gehäuses 1 bzw. der Anschlußplatte 2 und der ersten Schulter 15 minus der axialen Abmessungen beider Bremsscheiben 18, 19 ist. Das Druckelement 20 weist ferner in seiner äußeren Mantelfläche eine umlaufende, sich radial erstreckende Stufe 27 auf, die der dritten Schulter 17 zugeordnet ist und dieser gegenüber bei jeder axialen Stellung des Druckelementes 20 einen axialen Abstand aufweist. Die dritte Schulter 17 und die Stufe 27 definieren auf diese Weise einen ringförmigen Druckraum 28. Die Stufe 27 unterteilt das Druckelement 20 in einen Abschnitt kleineren und einen Abschnitt größeren Außendurchmessers. Letzterer Abschnitt ist während der axialen Verschiebung des Druckelementes 20 an der Gehäuseinnenwand 25 im Bereich zwischen der Schulter 17 und der Stirnfläche des Gehäuses 1 geführt. Eine ringförmige Dichtung 29 ist in einer umlaufenden Nut in der äußeren Mantelfläche des Druckelementes 20 angeordnet.

Der kleinere Außendurchmesser des Druckelementes 20 ist etwas geringer als der Außendurchmesser des Ringraumbereichs zwischen der ersten und zweiten Schulter 15, 16. Der auf diese Weise gebildete, axial verlaufende Ringspalt 30 zwischen der Gehäuseinnenwand 25 im Bereich zwischen der zweiten und dritten Schulter 16, 17 sowie dem Druckelement-Abschnitt kleineren Außen­ durchmessers steht mit dem Druckraum 28 in Verbindung. Im Ringspalt 30 sind ein ringförmiger Sicherungskörper 32 mit Spiel sowie eine Ringdichtung 31 angeordnet. Letztere ragt teilweise in den Druckraum 28 hinein und stützt sich über den Sicherungskörper 32 an der als Widerlager dienenden zweiten Schulter 16 ab.

Die Druckfedern 21 sind als zylindrische Schraubenfedern ausgebildet und in das Druckelement 20 integriert; sie sind zu diesem Zweck in axial verlaufenden Sackbohrungen 33 im Druckelement 20 eingesetzt und mit Vorspannung an der Anschlußplatte 2 abgestützt; ihre Länge bei gelöstem Bremseingriff der Bremsscheiben 18, 19 (siehe Fig. 4) ist gleich der Längenabmessung der axialen Sackbohrungen 33 ist. Letztere sind mit gleichen gegenseitigen Abständen auf einem Teilkreis angeordnet.

Die Druckleitung 22 ist im Bereich zwischen zwei benachbarten axialen Sackbohrungen 33 als axial durch das Druckelement 20 verlaufende, an der Stufe 27 ausmündende Durchgangsbohrung ausgebildet. Eine axial durch die Anschlußplatte 2 verlaufende Anschlußleitung 34 (siehe Fig. 1) fluchtet mit der Druckleitung 22. Die einander zugewandten Endbereiche beider Leitungen 22, 34 weisen einen größeren Durchmesser als die verbleibenden Leitungsbe­ reiche auf und sind mit diesen über je einen umlaufenden, radialen Absatz verbunden. Lediglich der in der Druckleitung 22 befindliche, mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnete Absatz ist dargestellt (siehe Fig. 2). Eine Überbrückungskupplung 36 ist mit Spiel in die Leitungsendbereiche größerer Durchmesser eingesetzt und stellt eine Verbindung zwischen beiden Leitungen 22, 34 her. Zu diesem Zweck ist die Überbrückungskupplung 36 um das Maß B kürzer als die beiden Leitungsabschnitte größeren Durchmessers. Das Maß B ist etwas größer als der Hub A des Druckelementes 20. Die Anschlußleitung ist in nicht gezeigter Weise mit dem Druckmittelkreislauf des hydrostati­ schen Motors bzw. einer an diesen angeschlossenen Druckmittelleitung verbunden.

Die Funktion des vorbeschriebenen hydrostatischen Motors ist nachstehend mit Bezug auf die erfindungsgemäße Bremseinrichtung beschrieben:

Die Druckfedern 21 beaufschlagen das Druckelement 20 ständig in Richtung Bremsscheiben-Paket 18, 19. Bei nicht angetriebenem hydrostatischen Motor und entsprechend drucklosem Druckraum 28 befindet sich das Druckelement 20 in der in den Fig. 2 und 3 gezeigten (linken) Bremsstellung, in der es die beiden Bremsscheiben 18, 19 gegen die als Abstützung dienende erste Schulter 15 preßt und somit im gegenseitigen Bremseingriff hält. Das Druckelement 20 ist mit dem dem Hub A entsprechenden Abstand von der Anschlußplatte 2 und die Überbrückungsbuchse 36 vom Absatz 35 in der Druckleitung 22 mit einem Abstand B angeordnet.

Bei angetriebenem hydrostatischen Motor wird über die Leitungen 34, 22 dem Druckraum 28 hydraulisches Druckmittel zugeführt, dessen hydraulische Kraft die gesamte, als Druckfläche dienende Ringfläche der Stufe 27 des Druckelementes 20 beaufschlagt und letzteres gegen die Kraft der Druckfedern 21 in der Zeichnung nach rechts so weit verschiebt, bis es an der Anschlußplatte 2 anliegt (siehe Fig. 4) und der Abstand zwischen dem Absatz 35 und der Überbrückungsbuchse 36 verringert ist (nicht gezeigt). Während dieser Verschiebung des Druckelementes 20 unter der Kraftwirkung des hydraulischen Druckmittels, wobei der Sicherungskörper 32 die Ringdichtung 31 an der zweiten Schulter 16 abstützt, löst sich die erste Bremsscheibe 18 aus dem Bremseingriff mit der zweiten Bremsscheibe 19 und letztere aus dem Druckeingriff mit der ersten Schulter 15; beide Bremsscheiben befinden sich in der in Fig. 4 gezeigten Stellung und drehen nahezu reibungsfrei relativ zueinander.

Sobald der Antrieb des hydrostatischen Motors beendet und damit der Druckraum 28 druckentlastet wird, verschieben die Druckfedern 21 das Druckelement 20 zurück in die in den Fig. 2 und 3 gezeigte Bremsstellung, in der sich beide Bremsscheiben 18, 19 im gegenseitigen Bremseingriff befinden sowie an der ersten Schulter 15 abgestützt sind. Aufgrund ihrer drehfesten Anordnung am Gehäuse 1 befindet sich die erste Bremsscheibe 18 auch bei drehender Zylindertrommel 6 in Ruhe relativ zum Druckelement 20, so daß letzteres beim Abbremsen der Zylindertrommel 6 kein Bremsmoment aufnimmt.

Der Druckraum 28 kann über mehr als eine Druckleitung 22 mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt werden. Ferner ist es möglich, die zweite Bremsscheibe 19 am Gehäuse 1 drehfest und gegebenenfalls axial unverschieb­ bar anzuordnen; in diesem Fall ist die erste Bremsscheibe 18 axial verschiebbar an der Zylindertrommel 6 zu befestigen. Statt eines lose eingesetzten Sicherungskörpers 32 ist es möglich, denselben als Teil des Gehäuses 1 auszubilden. Bei ausreichend stabiler Ausbildung der zweiten Bremsscheibe 19 kann die erste Schulter 15 entfallen. Denkbar ist auch eine Ausbildung des Bremsscheiben-Pakets mit mehr als zwei Bremsscheiben.

Claims (11)

1. Hydrostatischer Motor mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor und einer Bremseinrichtung, die in einem Ringraum zwischen Gehäuse und Rotor angeordnet ist und wenigstens eine Druckleitung für ein hydrauli­ sches Druckmittel, ein in Axialrichtung des hydrostatischen Motors verschiebbares Druckelement mit einer vom hydraulischen Druckmittel beaufschlagbaren Druckfläche, wenigstens eine das Druckelement gegen die Kraft des hydraulischen Druckmittels beaufschlagende Druckfeder und ein Bremsscheiben-Paket mit wenigstens zwei am Gehäuse bzw. am Rotor drehfest gehaltenen Bremsscheiben umfaßt, wobei eine der beiden Bremsscheiben axial verschiebbar sowie durch die Druckfeder in Bremseingriff mit der anderen Bremsscheibe gehalten ist und durch axiale Verschiebung des Druckelementes unter der Kraftwirkung des hydraulischen Druckmittels aus dem Bremseingriff lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (21) in das Druckelement (20) integriert und die Druckleitung (22) im wesentlichen axial durch das Druckelement (20) bis in Höhe der Druckfläche (27) verläuft.

2. Hydrostatischer Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (20) eine axiale Sackbohrung (33) aufweist, in der die Druckfeder (21) angeordnet ist, deren Länge im gespannten Zustand bei gelöstem Bremseingriff im wesentlichen gleich der Längenabmessung der axialen Sackbohrung (33) ist.

3. Hydrostatischer Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (21) sich an einer stirnseitigen, lösbar am Gehäuse (1) befestigten Anschlußplatte (2) abstützt.

4. Hydrostatischer Motor nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine axial durch die Anschlußplatte (2) verlaufende, mit der Druckleitung (22) fluchtende Anschlußleitung (34) und durch eine Überbrückungsbuchse (36), die eine Verbindung zwischen beiden Leitungen (22, 34) herstellt.

5. Hydrostatischer Motor nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Druckfläche einen Druckraum begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß an den Druckraum (28) ein zwischen Druckelement (20) und Gehäuse (1) axial verlaufender Ringspalt (30) zur Aufnahme einer Dichtung (31) angeschlossen ist, die durch einen relativ zum Druckelement (20) bewegli­ chen Sicherungskörper (32) im Ringspalt (30) gehalten ist.

6. Hydrostatischer Motor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungskörper (32) lose in den Ringspalt (30) eingesetzt und an einem gehäuseseitigen Widerlager (16) abstützbar ist.

7. Hydrostatischer Motor nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch, gekennzeichnet durch eine motorseitige Abstützung (15), an der das Bremsscheibenpaket (18, 19) während des Bremseingriffs beider Bremsschei­ ben (18, 19) abgestützt ist.

8. Hydrostatischer Motor nach wenigstens einem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß beide Bremsscheiben (18, 19) axial verschiebbar sind.

9. Hydrostatischer Motor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Flächen der Abstützung (15) und der benachbarten Bremsscheibe (19) im wesentlichen reibungsfrei sind.

10. Hydrostatischer Motor nach wenigstens einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützung (15) am Gehäuse (1) ausgebildet ist.

11. Hydrostatischer Motor nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (20) und die ihm benachbarte Bremsscheibe (18) drehfest am Gehäuse (1) angeordnet sind.