DE4228745C2 - Antriebsachse für eine Arbeitsmaschine mit einer Fahrhydraulik und einer Arbeitshydraulik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsachse für eine Arbeitsmaschine mit einer Arbeitshydraulik und einer Fahrhydraulik, wobei in die Antriebsachse ein hydrostatisches Getriebe integriert ist.

Derartige Antriebsachsen werden beispielsweise in Gabelstaplern eingesetzt. Bei einer bekannten Antriebsachse des Standes der Technik (LINDE-Achsgetriebe AK 30-01, eingesetzt im LINDE-Gabelstapler Typ H30) ist eine die beiden Hydromotoren antreibende Hydropumpe zusammen mit nachgeschalteten mechanischen Getrieben und Lamellenbremsen zu einer sogenannten Kompaktachse verblockt. Diese Antriebsachse ist allerdings aufwendig in der Herstellung und Montage. Darüber hinaus ist ein Druckmittelvorratsbehälter zur Versorgung der Fahrhydraulik und der Arbeitshydraulik (bei Gabelstaplern die Hub- und Neigezylinder sowie die Seitenverschiebeeinrichtung) mit Druckmittel erforderlich. Da die Arbeitshydraulik insbesondere beim Einsatz von Hydrozylindern eine sehr große Druckmittelmenge benötigt, muss eine ausreichende Druckmittelmenge in einem entsprechend dimensionierten Druckmittelvorratsbehälter an einer geeigneten Stelle der Arbeitsmaschine untergebracht werden. Um hier einen separaten, großen Druckmittelbehälter einzusparen und nur wenig Raum zu benötigen, ist schon vorgeschlagen worden, das Druckmittel für die Arbeitshydraulik direkt in einem als Druckmittelbehälter ausgebildeten Rahmenbauteil unterzubringen (DE 89 04 166 U1), was allerdings einen dementsprechend ausgestalteten Fahrzeugrahmen voraussetzt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebsachse der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die einfach aufgebaut und wirtschaftlich herstellbar ist und sich besonders gut für den Einsatz in Arbeitsmaschinen mit einer Fahrhydraulik und einer Arbeitshydraulik eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Antriebsachse ein Achsgehäuse aufweist, das aus einem die Hydromotoren aufnehmenden Quergehäuse und einem daran annähernd rechtwinklig befestigten Längsgehäuse besteht, in dessen quergehäusefernen Endbereich zumindest eine Hydropumpe angeordnet ist, wobei das Quer- und das Längsgehäuse miteinander verbundene Hohlräume aufweisen, die den gemeinsamen Druckmittelvorratsbehälter der Fahr- und der Arbeitshydraulik bilden. Der erfindungswesentliche Gedanke liegt demnach darin, das Achsgehäuse der Antriebsachse als Druckmittelbehälter auszubilden und so zu dimensionieren, dass der Druckmittelvorrat sowohl für die Fahr- als auch für die Arbeitshydraulik ausreicht. Es soll dabei nicht ausgeschlossen werden, dass eine im Verhältnis zur Druckmittelmenge im Achsgehäuse geringe Menge an Druckmittel in einem kleinen Behälter außerhalb der Antriebsachse untergebracht wird, sofern dies Kostenvorteile bringt. In dem separaten kleinen Behälter kann vorgespannte Luft enthalten sein, welche bei Änderung des Flüssigkeitsspiegels einen Luftaustausch mit der Umgebung überflüssig macht. Bei unbetätigten Verbrauchern der Arbeitshydraulik, wenn z. B. die Hydrozylinder vollständig eingefahren sind, ist der maximale Druckmittelstand im Achsgehäuse erreicht. Sind die Verbraucher mit Druckmittel beaufschlagt, d. h. alle Hydrozylinder sind vollständig ausgefahren, so ist der minimale Druckmittelstand im Achsgehäuse erreicht.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn eine Antriebsmaschine mit dem quergehäusefernen Ende des Längsgehäuses tragend verbunden ist. Auf diese Weise erhält man eine vollständige, aus der Antriebsmaschine und dem hydraulischer Fahrantrieb bestehende selbsttragende Arbeitseinheit, die sehr montagefreundlich als Ganzes am Fahrzeugrahmen der Antriebsmaschine befestigt wird.

Ein großer Kostenvorteil ist dadurch zu erzielen, dass das Quergehäuse und das Längsgehäuse jeweils als Rohr ausgebildet sind.

Wenn das Längsgehäuse in bezug auf die Horizontale nach oben geneigt ist und im oberen Bereich mit einer Kontrollvorrichtung für den Flüssigkeitsstand versehen ist, lässt sich einerseits sehr leicht die Menge des im Achsgehäuse befindlichen Druckmittels bei eingefahrenen Hydrozylindern kontrollieren. Andererseits ergibt sich eine kürzere Baulänge des Antriebsaggregats oder bei gleichbleibender Baulänge kann der Druckmittelvorratsbehälter durch entsprechendes Verlängern des Längsgehäuses größer ausgeführt werden.

Zweckmäßigerweise ist bei maximaler Druckmittelnahme zur Versorgung der Arbeitshydraulik noch eine für den Betrieb der Fahrhydraulik ausreichende Druckmittelmenge im Achsgehäuse vorhanden.

Um auch bei minimalem Flüssigkeitspegel im Achsgehäuse noch eine ausreichende Füllung der Gehäuse der Hydromotoren zu gewährleisten, wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, dass die Gehäuse der Hydromotoren jeweils über eine an einer hoch gelegenen Stelle angeordnete Durchgangsbohrung mit zugeordnetem, zum Hohlraum des Quergehäuses öffnenden Rückschlagventil mit dem Hohlraum verbindbar sind. Die Gehäuse der Hydromotoren füllen sich daher mit Lecköl bis zur Durchgangsbohrung. Überschüssiges Lecköl wird an das Achsgehäuse, also an den Druckmittelvorratsbehälter abgegeben, sofern dort der Flüssigkeitspegel niedriger ist als die Höhe der Durchgangsbohrung. Ist dies nicht der Fall, d. h. befindet sich der Flüssigkeitspegel im Druckmittelvorratsbehälter oberhalb der Durchgangsbohrung, so wird Lecköl erst dann in den Druckmittelvorratsbehälter abgegeben, wenn ein bestimmter Druck in den Gehäusen der Hydromotoren erreicht ist.

Ebenso erweist es sich als günstig, wenn das Gehäuse der Hydropumpe an einer hoch gelegenen Stelle eine Überlaufbohrung in den Hohlraum des Längsgehäuses aufweist. Somit bleibt auch das Gehäuse der Hydropumpe unabhängig vom Flüssigkeitsstand im Druckmittelvorratsbehälter stets mit Druckmittel gefüllt, so dass ein Trockenlaufen unterbleibt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgegenstands wird vorgeschlagen, dass die Gehäuse der Hydromotoren und der Hydropumpe von Kammern innerhalb des Quer- und Längsgehäuses gebildet werden, die durch Trennwände vom Druckmittelvorratsbehälter getrennt sind. Dadurch entfallen die Gehäuse der Hydromotoren und der Hydropumpe und die Herstellung und der Aufbau der Antriebsachse der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine vereinfachen sich. Darüber hinaus können die Hydromotoren und/oder eventuell nachgeschaltete mechanische Getriebe demontiert werden, ohne den Druckmittelvorratsbehälter entleeren zu müssen, da die den Durchgangsbohrungen zugeordneten Rückschlagventile das Auslaufen von Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter verhindern. Dies ist bei Wartungs- und Reparaturarbeiten an der Antriebsachse besonders vorteilhaft.

Eine weitere Vereinfachung ergibt sich durch eine Anordnung, bei der die Hydromotoren und die Hydropumpe als im geschlossenen Kreislauf angeordnete Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise ausgeführt sind, deren Druckanschlüsse durch Steckrohre mit einem zwischen den Hydromotoren und der Hydropumpe angeordneten Verteilerblock verbunden sind.

Hierbei ist es günstig, wenn die Zylindertrommel der Axialkolbenmaschinen jeweils gegen die der Maschine zugeordnete Trennwand abgestützt sind, wobei in den Trennwänden Druckkanäle angeordnet sind, in die die Steckrohre eintauchen.

Eine weitere Ausgestaltung des Erfindungsgegenstands sieht vor, dass an einer tief angeordneten Stelle des Achsgehäuses ein mit einem Ansaugrohr verbundenes, trichterförmiges Ansaugsieb vorgesehen ist, das seitliche Einlassöffnungen aufweist und federbelastet gegen einen darunter angeordneten Abschlussdeckel anliegt, wobei bei entferntem Abschlussdeckel das Ansaugsieb abgesenkt ist und die Einlassöffnungen von einer das Ansaugsieb im abgesenkten Zustand im Bereich der Einlassöffnungen umgebenden Wandung verschlossen sind. Beim Öffnen des Abschlussdeckels wird das Ansaugsieb automatisch verschlossen, so dass kein Druckmittel aus dem Achsgehäuse abfließt und das Ansaugsieb ohne vorheriges Ablassen des Druckmittels gereinigt werden kann.

Die erfindungsgemäße Antriebsachse erweist sich als sehr gut geeignet für eine Anordnung, in der die Arbeitsmaschine ein Gabelstapler ist.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungs­ beispieles näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 einen Teil-Horizontalschnitt durch eine erfindungsgemäße Antriebsachse;

Fig. 2 einen Teil-Vertikalschnitt durch die Antriebsachse;

Fig. 3 einen Teil-Vertikalschnitt durch eine Variante der Antriebsachse.

Fig. 1 zeigt ein Antriebsaggregat zum Antrieb einer Arbeits­ maschine, beispielsweise eines Gabelstaplers, mit einer Fahr­ hydraulik und einer in den Figuren nicht dargestellten Arbeits­ hydraulik. Das Antriebsaggregat besteht aus einer Antriebs­ maschine 1, in diesem Fall einem Dieselmotor, und einer Antriebsachse 2, die die Fahrhydraulik beinhaltet. Die Antriebs­ achse 2 weist ein rohrförmiges Quergehäuse 3 auf, in dessen beiden Endbereichen jeweils ein als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildeter Hydromotor 4 bzw. 5 (Konstantmotor) angeordnet ist. Jedem Hydromotor 4 bzw. 5 ist ein Radgetriebe 6 bzw. 7 (Planetengetriebe, vorzugsweise mit integrierter Bremse) zum Antrieb eines Traktionsrads 8 bzw. 9 nachgeschaltet. Das Quergehäuse 3 ist in der Mitte mit einem rohrförmigen Längsgehäuse 10 verbunden, z. B. verschweißt. Am quergehäusefernen Ende des Längsgehäuses ist die Antriebs­ maschine 1 über eine Flanschverbindung befestigt.

Im Quergehäuse 3 sind zwei Trennwände 11 bzw. 12 angeordnet, die das Innere des Quergehäuses in zwei außenliegende Kammern 13, 14 und einen dazwischen liegenden Hohlraum 15 teilen. Die Kammern 13 und 14 bilden jeweils das Gehäuse eines Hydromotors 4 bzw. 5. Dabei ist gegen die Trennwand 11 und 12 jeweils die Zylindertrommel des Hydromotors 4 bzw. 5 abgestützt. Im oberen Bereich jeder Trennwand 11 bzw. 12 ist eine Durchgangsbohrung 11a bzw. 12a zum Hohlraum 15 vorgesehen, wobei in jeder Durch­ gangsbohrung 11a bzw. 12a ein zum Hohlraum 15 öffnendes Rück­ schlagventil angeordnet ist.

Wie in Zusammenschau mit Fig. 2 ersichtlich wird, ist der Hohl­ raum 15 des Quergehäuses 3 mit einem Hohraum 16 des Längsge­ häuses 10 verbunden. Das Längsgehäuse 10 ist in Bezug zur Horizontalen nach oben geneigt. Auch im Längsgehäuse 10 ist (im quergehäusefernen Bereich) eine Trennwand 17 vorgesehen, die eine Kammer 18, vom Hohlraum 16 abtrennt. In dieser Kammer 18, ist eine als verstellbare Axialkolbenmaschine in Schrägscheiben­ bauweise ausgebildete Hydropumpe 19 angeordnet, analog zu den Hydromotoren 4 bzw. 5 in den Kammern 13 und 15 des Quergehäuses 3, d. h. so, daß die Zylindertrommel der Hydropumpe 19 gegen die Trennwand 17 abgestützt ist und die Kammer 18 das Gehäuse der Hydropumpe 19 bildet. Im oberen Bereich der Trennwand 17 ist eine Überlaufbohrung 17a zum Hohlraum 16 des Längsgehäuses angeordnet. Die Hydropumpe 19 wird von der Antriebsmaschine 1 angetrieben und dient der Beaufschlagung der Hydromotoren 4 und 5, mit denen sie im geschlossenen hydrostatischen Kreislauf verbunden ist und somit ein hydrostatisches Getriebe bildet.

Unmittelbar benachbart der Trennwand 17 ist im Hohlraum 16 des Längsgehäuses 10 eine ebenfalls von der Antriebsmaschine 1 angetriebene, als Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgeführte Hilfspumpe 20 (Konstantpumpe) angeordnet, die zur Aufrechterhaltung eines Speisedrucks im geschlossenen Kreislauf der Fahrhydraulik vorgesehen ist. Der Ansaugkanal der Hilfs­ pumpe 20 ist an ein Ansaugrohr 21 angeschlossen, das in einem trichterförmigen Annsaugsieb 22 mündet, welches sich an einer tief angeordneten Stelle des Quergehäuses 3 befindet. Das Ansaugsieb 22 weist seitliche Einlaßöffnungen 22a auf und liegt federbelastet gegen einen darunter angeordneten Abschlußdeckel 23 an.

Die Druckanschlüsse der Hydromotoren 4 und 5 sind durch Steck­ rohre 24, 25, 26 und 27, die in Druckkanäle der Trennwände 11 und 12 eintauchen, mit einem zwischen den Hydromotoren 4 und 5 und der Hydropumpe 19 im Hohlraum 15 des Quergehäuses 3 ange­ ordneten Verteilerblock 28 verbunden. Zu diesem Verteilerblock 28 führen mit den Druckanschlüssen der Hydropumpe 19 verbundene Steckrohre 29, 30.

Der Hohlraum 15 des Quergehäuses 3 und der daran angeschlossene Hohlraum 16 des Längsgehäuses bilden den Druckmittelvorrats­ behälter für die Fahrhydraulik und die Arbeitshydraulik. Bei vollständiger Befüllung des Druckmittelvorratsbehälters und unbetätigten Verbrauchern der Arbeitshydraulik ist ein Druck­ mittelpegel gemäß Linie a erreicht. In dieser Betriebsstellung kann mittels eines Peilstabes 31 die Druckmittelmenge kontrolliert werden. Bei Betätigung aller Verbraucher bis in die Endposition sinkt der Druckmittelpegel bis auf die Linie b ab. Zum Nachströmen von Luft beim Absinken des Flüssigkeits­ pegels ist eine Belüftungseinrichtung erforderlich. Es ist aber auch möglich, die höchste Stelle des Achsgehäuses mit einem separaten Luftbehälter zu verbinden, in dem Luft vorgespannt enthalten ist. Dadurch ergibt sich ein geschlossenes System, welches bei Änderungen des Flüssigkeitspegels keinen Luftaus­ tausch mit der Umgebung benötigt. Der separate Luftbehälter kann auch teilweise das Druckmittel aufnehmen.

Unabhängig vom Pegelstand im Druckmittelvorratsbehälter bleiben sowohl das Gehäuse (Kammer 18) der Hydropumpe 19 als auch die Gehäuse (Kammern 13, 14) der Hydromotoren 4, 5 stets mit einer ausreichenden Menge an Druckmittel gefüllt. Dies wird jeweils durch Lecköl erreicht, welches die Kammern bis zum Erreichen der Überlaufbohrung 17a bzw. der Durchgangsbohrungen 11a, 12a füllt. Die für die Fahrhydraulik erforderliche Menge an Druck­ mittel befindet sich in den Steckrohren, den Gehäusen der Axialkolbenmaschinen und in dem Raum unterhalb der Pegellinie b.

Die Rückschlagventile in den Durchgangsbohrungen 11a, 12a verhindern das Ausströmen von Druckmittel aus dem Druckmittel­ vorratsbehälter, für den Fall, daß die mechanischen Getriebe 6, 7 und die Hydromotoren 4, 5 zu Wartungs- und Reparaturarbeiten demontiert werden müssen.

Wenn es erforderlich ist, das Ansaugsieb 22 zu reinigen, wird der Abschlußdeckel 23 entfernt, gegen den das Ansaugsieb 22 federbelastet abgestützt ist. Das Ansaugsieb 22 wird daher infolge der Federkraft nach unten gedrückt und die seitlichen Einlaßöffnungen von einer Wandung 32 verschlossen, so daß kein Druckmittel aus dem Druckmittelvorratsbehälter ausfließen kann.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung, bei der nicht die Zylindertrommel der Hydropumpe 19 gegen die Trennwand 17 abgestützt ist, sondern die Schrägscheibenaufnahme. In diesem Fall sind die Steckrohre 29, 30, die die Hydropumpe 19 mit dem Verteilerblock 28 verbinden, durch die Trennwand 17 hindurchgeführt und münden in der Steuerbodenaufnahme der Hydropumpe 19.

Claims (12)

1. Antriebsachse für eine Arbeitsmaschine mit einer Arbeitshydraulik und einer Fahrhydraulik, wobei in die Antriebsachse ein hydrostatisches Getriebe integriert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsachse (2) ein Achsgehäuse aufweist, das aus einem die Hydromotoren (4 und 5) aufnehmenden Quergehäuse (3) und einem daran annähernd rechtwinklig befestigten Längsgehäuse (10) besteht, in dessen quergehäusefernen Endbereich zumindest eine Hydropumpe (19) angeordnet ist, wobei das Quer- und das Längsgehäuse (3 und 10) miteinander verbundene Hohlräume (15 und 16) aufweisen, die den gemeinsamen Druckmittelvorratsbehälter der Fahr und der Arbeitshydraulik bilden.

2. Antriebsachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebsmaschine (1) mit dem quergehäusefernen Ende des Längsgehäuses (10) tragend verbunden ist.

3. Antriebsachse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Quergehäuse (3) und das Längsgehäuse (10) jeweils als Rohr ausgebildet sind.

4. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Längsgehäuse (10) in bezug auf die Horizontale nach oben geneigt ist und im oberen Bereich mit einer Kontrollvorrichtung (31) für den Flüssigkeitsstand versehen ist.

5. Antriebsachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei maximaler Druckmittelentnahme zur Versorgung der Arbeitshydraulik eine für den Betrieb der Fahrhydraulik ausreichende Druckmittelmenge im Achsgehäuse vorhanden ist.

6. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der Hydromotoren (4 und 5) jeweils über eine an einer hoch gelegenen Stelle angeordnete Durchgangsbohrung (11a und 12a) mit zugeordnetem, zum Hohlraum (15) des Quergehäuses (3) öffnenden Rückschlagventil mit dem Hohlraum (15) verbindbar sind.

7. Antriebsachse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Hydropumpe (19) an einer hoch gelegenen Stelle eine Überlaufbohrung (17a) in den Hohlraum (16) des Längsgehäuses (10) aufweist.

8. Antriebsachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse der Hydromotoren (4 und 5) und der Hydropumpe (19) von Kammern (13 und 14 und 18) innerhalb des Quer- und Längsgehäuses (3 und 10) gebildet werden, die durch Trennwände (11 und 12 und 17) vom Druckmittelvorratsbehälter getrennt sind.

9. Antriebsachse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydromotoren (4 und 5) und die Hydropumpe (19) als im geschlossenen Kreislauf angeordnete Axialkolbenmaschinen in Schrägscheibenbauweise ausgeführt sind, deren Druckanschlüsse durch Steckrohre (24-27 und 29 und 30) mit einem zwischen den Hydromotoren (4 und 5) und der Hydropumpe (19) angeordneten Verteilerblock (28) verbunden sind.

10. Antriebsachse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindertrommel der Axialkolbenmaschinen jeweils gegen die der Maschine zugeordnete Trennwand (11 und 12 und 17) abgestützt sind, wobei in den Trennwänden (11 und 12 und 17) Druckkanäle angeordnet sind, in die die Steckrohre (24-27 und 29 und 30) eintauchen.

11. Antriebsachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einer tief angeordneten Stelle des Achsgehäuses ein mit einem Ansaugrohr (21) verbundenes, trichterförmiges Ansaugsieb (22) vorgesehen ist, das seitliche Einlassöffnungen (22a) aufweist und federbelastet gegen einen darunter angeordneten Abschlussdeckel (23) anliegt, wobei bei entferntem Abschlussdeckel (23) das Ansaugsieb (22) abgesenkt ist und die Einlassöffnungen (22a) von einer das Ansaugsieb (22) im abgesenkten Zustand im Bereich der Einlassöffnungen (22a) umgebenden Wandung (32) verschlossen sind.

12. Antriebsachse nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine ein Gabelstapler ist.