DE4413792A1 - Konstruktion zum Einstellen eines Taumelscheibenwinkels eines hydraulischen Verstellmotors - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Konstruktion zum Einstellen eines Taumelscheibenwinkels eines hydrauli­ schen Verstellmotors, z. B. zum Einsatz für den Antrieb einer Laufkette.

Ein hydraulischer Verstellmotor weist einen Zylinder­ block mit einer Vielzahl von axialen Plungerkolben auf, der drehbar in einer Antriebskammer angeordnet ist, die in einem Hauptgehäuse ausgebildet ist. Eine Taumelschei­ be ist in einem tiefen inneren Bereich der Antriebskam­ mer angeordnet und ist im Eingriff mit den vorderen En­ den der Plungerkolben. Die Taumelscheibe ist kippbar durch das Hauptgehäuse gelagert, welches einen Hydraulik­ zylinder, zum Ausüben eines Druckes gegen die Taumel­ scheibe an der den Plungerkolben abgewandten Seite auf­ weist, um die Taumelscheibe zu kippen. In einer Konstruk­ tion zum Verändern der Taumelscheibenwinkel, wie sie z. B. in Fig. 7A gezeigt ist, weist ein Hauptgehäuse 1 sphäri­ sche Elemente 30 auf, die paarweise in einer Richtung senkrecht zu der Ebene der Fig. 7A vorgesehen sind, und die auf einer tiefen Endwand der Antriebskammer D zum Eingriff und zum Lagern einer Taumelscheibe 9 angeordnet sind, damit diese um eine feste Achse kippbar ist. Wei­ ter weist das Hauptgehäuse 1 einen Hydraulikzylinder 31 zum Andrücken der Taumelscheibe 9 an eine von den Plun­ gerkolben abgewandten Seite auf, um die Taumelscheibe 9 zu kippen.

In dieser Winkeleinstellkonstruktion für die Taumelschei­ be ist die Taumelscheibe 9 nur im Eingriff und gehalten durch die sphärischen Elemente 30 in dem tiefen Ende der Antriebskammer D.

Es sind keine Mittel vorgesehen, um ein Abheben oder Lö­ sen der Taumelscheibe 9 von dem Zylinderblock 7 zu ver­ hindern. Wenn die Plungerkolben 6 des Zylinderblocks 7 eine kleinere Anpreßkraft ausüben als der Hydraulikzylin­ der 31 zum Verändern des Taumelscheibenwinkels, wird die Taumelscheibe 9 auf den sphärischen Elementen 30 lose, und ihr Kippen wird unstetig. Um eine solche Unbequem­ lichkeit in der Praxis zu vermeiden, ist die Achse Y zum Kippen der Taumelscheibe 9 von einer Motorachse X ver­ setzt, so daß aufgrund des Antriebsdruck der Plungerkol­ ben 6 gegen den Zylinderblock 7 ein Kippmoment A ständig in einer festen Richtung, und zwar hin zu der Niedrigge­ schwindigkeitsstellung auf die Taumelscheibe 9 ausgeübt wird.

Bei der Antriebsart, in welcher die Achse Y zum Kippen der Taumelscheibe 9 gegenüber der Motorachse X versetzt ist, um ein Losewerden der Taumelscheibe 9 zu verhin­ dern, muß jedoch der Hydraulikzylinder 31 eine große Preßkraft auf die Taumelscheibe 9 gegen das Kippmoment A ausüben, welches in der Richtung hin zur Niedriggeschwin­ digkeitsstellung ausgeübt wird, um den Taumelscheiben­ winkel zur Hochgeschwindigkeitsstellung zu verändern, wie das in der Fig. 7B gezeigt ist. Hierfür muß der Hy­ draulikzylinder 31 einen großen Durchmesser aufweisen, wodurch ein kompakter Motor schwer herzustellen ist. Außerdem ist der Hydraulikkreislauf kompliziert, weil er in geeigneter Weise die Plungerkolbenanpreßkraft und die Hydraulikzylinderanpreßkraft aufgleichen muß, um die Stellungen der Taumelscheibe 9 zu stabilisieren. Um die­ sen Anforderungen zu entsprechen, müssen die Komponenten sehr genau gefertigt sein, was hohe Herstellkosten verur­ sacht.

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts des oben ge­ nannten Standes der Technik ausgeführt, und ihre Haupt­ aufgabe liegt darin, eine Konstruktion zum Einstellen eines Taumelscheibenwinkels eines hydraulischen Verstell­ motors zu schaffen, welche nur einen kleinen Hydraulik­ zylinder zum Verändern des Taumelscheibenwinkels erfor­ dert und einen großen praktischen Nutzen zum Verringern der Herstellkosten aufweist.

Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe gelöst durch ei­ nen hydraulischen Verstellmotor mit einem Hauptgehäuse, einer in dem Hauptgehäuse drehbar gelagerten Welle, ei­ ner Vielzahl von Zylinderblöcken, die mit der Welle dreh­ bar sind und axiale Plungerkolben aufweisen, einem Tau­ melscheibenteil im Eingriff mit den freien Enden der Plungerkolben, Schwenkwellen zum schwenkbaren Verbinden des Taumelscheibenteils mit dem Hauptgehäuse, so daß das Taumelscheibenteil einen einstellbaren Schwenkwinkel re­ lativ zum Hauptgehäuse hat, und ersten und zweiten Hy­ draulikzylindern, die in einer Richtung parallel zur Wel­ le gesehen an gegenüberliegenden Seiten der Welle ange­ ordnet sind, wobei die Hydraulikzylinder in einen Be­ reich des Hauptgehäuses befestigt sind, die den Zylinder­ blöcken jenseits des Taumelscheibenteils gegenüberlie­ gen, und die mit dem Taumelscheibenteil zur Verstellung des Schwenkwinkels in Eingriff bringbar sind.

In der obigen Konstruktion wird das Taumelscheibenteil durch das Hauptgehäuse über eine Wellenkonstruktion gela­ gert, die den Taumelscheibenteil nicht lose werden läßt. Deswegen ist es unnötig, die Druckkraft des Hydraulikzy­ linders zu begrenzen, um ein Losewerden des Taumelschei­ benteils zu verhindern. Folglich bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile:

• a) Die Hydraulikzylinder zum Kippen der Taumelscheibe ha­ ben einen verringerten Durchmesser, da eine kleine Druckkraft zum Kippen ausreicht. Diese Eigenschaft verringert die Größe und das Gewicht des gesamten Mo­ tors.
• b) Die vorliegende Erfindung erfordert keinen komplizier­ ten Hydraulikkreislauf, wie er zum geeigneten Ausglei­ chen der Plungerkolbendruckkraft und der Hydraulikzy­ linderdruckkraft nötig ist, um die Stellung der Tau­ melscheibe zu stabilisieren. Diese Eigenschaft vermei­ det einen Kostenanstieg durch die Einführung von hoch präzisen Bauteilen und einer Qualitätskontrolle für solch eine Anordnung.
• c) Für den Hydraulikkreislauf sind keine Maßnahmen erfor­ derlich, um ein Losewerden der Taumelscheibe zu ver­ hindern. Somit kann der Hydraulikkreislauf mit einer größeren Freiheit entworfen werden.

Weitere und andere Aufgaben, Eigenschaften und Wirkungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung einer Ausgestaltung der Erfindung in Verbin­ dung mit der Zeichnung hervor.

Fig. 1 ist eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Hydrau­ likmotors, wie er in einer Fahrvorrichtung ange­ bracht ist;

Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Welle des Hydraulik­ motors nach Fig. 1 und zeigt eine Niedrigge­ schwindigkeitsstellung des Hydraulikmotors;

Fig. 3 ist ein Schnitt durch die Welle des Hydraulikmo­ tors nach Fig. 1 und zeigt eine Hochgeschwin­ digkeitsstellung des Hydraulikmotors;

Fig. 4 ist eine Vorderansicht des Hydraulikmotors in ei­ ner Richtung längs dessen Welle gesehen, und zeigt einen Taumelscheibenlagerabschnitt;

Fig. 5 ist ein Teilschnitt entlang der Linie A-A′ in Fig. 4;

Fig. 6 ist ein Diagramm des Hydraulikkreislaufs des er­ findungsgemäßen Hydraulikmotors und

Fig. 7A und 7B zeigen eine Taumelscheibensteuerkonstruk­ tion für einen Hydraulikmotor nach dem Stand der Technik, in welchem Fig. 7A den Motor in einer Niedriggeschwindigkeitsstellung und Fig. 7B den Motor in einer Hochgeschwindigkeitsstellung zeigt.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen hydraulischen Ver­ stellmotor M, wie er als Antriebsmotor für einen Laufket­ tenantrieb in einer Baumaschine, wie z. B. einem Löffel­ bagger, mit einer Schaltung zwischen einer hohen Ge­ schwindigkeit und einer niedrigen Geschwindigkeit einge­ setzt wird. Fig. 2 zeigt einen einen Schnitt des Hydrau­ likmotors M.

Der Hydraulikmotor M weist ein Hauptgehäuse 1 auf, das mit einer Seitenwand eines Chassisrahmens (Schienenrah­ mens) 2 durch einen Flansch 1a verbunden ist, mit einer Antriebskammer D, deren geöffnetes Ende durch zwei Hy­ draulikböcke 3 und 4 geschlossen ist, die in Reihe ge­ schaltet sind. Eine Welle 5 erstreckt sich zentral und horizontal zur Antriebskammer D. Die Welle 5 trägt Zylin­ derblöcke 7, die eine Vielzahl von axialen Plungerkolben 6 an ihrem Umfang aufweisen. Eine Taumelscheibe 9 ist an einem nach innen gerichteten Ende der Antriebskammer D angeordnet und nimmt die drehenden Köpfe 6a der Plunger­ kolben 6 mit einer Druckplatte 8 auf.

Ein Drehgehäuse 10 ist drehbar auf einem Stirnabschnitt des Hauptgehäuses 1 durch Lager 11 angebracht. Das Dreh­ gehäuse 10 trägt ein Antriebskettenrad 13, das mit einer Laufkette 12 in Eingriffist. Wie aus Fig. 2 hervor­ geht, überlappt das Drehgehäuse 10 teilweise das Haupt­ gehäuse 1. Eine Ausgangswelle 14 ist zentral zu einer Stirnwand des Hauptgehäuses 1 angeordnet und koaxial mit der Welle 5 verbunden. Die Ausgangswelle 14 ist mit dem Drehgehäuse 10 durch ein Planetenuntersetzungsgetriebe 15 verbunden, das in dem Drehgehäuse 10 angeordnet ist.

Wie aus den Fig. 4 und 5 hervorgeht, weist die Taumel­ scheibe 9 ein Paar Drehzapfen 16 auf, die von diametral gegenüberliegenden Umfangspositionen der Taumelscheibe hervorragen. Die Drehzapfen 16 haben eine Achse Y, die die Motorachse X im wesentlichen in rechten Winkeln schneidet, und zwar zentral zu einer Druckaufnahmeebene der Taumelscheibe 9. Die Drehzapfen 16 sind drehbar ein­ gepaßt und gelagert in einem Paar Lagerblöcke 17, die lösbar an Innenwänden der Antriebskammer D angebracht sind.

Weiter weist das Hauptgehäuse 1 ein Paar von ersten und zweiten Hydraulikzylindern 18 und 19 auf, die symme­ trisch um die Achse Y der Drehzapfen 16 zum Verändern des Taumelscheibenwinkels angebracht sind, und Öldurch­ gänge l und h, die zu den Hydraulikzylindern 18 und 19 führen. Wie in Fig. 2 gezeigt, sind die ersten und zwei­ ten Hydraulikzylinder 18 und 19 in einem Bereich des Hauptgehäuses 1 angebracht, die gegenüber der Vielzahl von Zylinderblöcken jenseits der Taumelscheibe 9 angeord­ net sind. Der erste Zylinder 18 weist eine Kugel 18b zum Eingriff mit der Taumelscheibe 9 auf, einen Plungerkol­ ben 18a zum Schieben der Kugel 18b, und eine Vorspann­ feder 18c zum Vorspannen des Plungerkolbens 18a gegen die Taumelscheibe 9. Der zweite Zylinder 19 weist ähnli­ che Elemente auf.

Die ersten und zweiten Hydraulikzylinder 18 und 19 sind im wesentlichen parallel zu der Welle 5 verschiebbar. Wenn Drucköl auf den Hydraulikzylinder 18 gegeben wird, um den Plungerkolben 18a voranzutreiben, erzeugt die Taumelscheibe 9 einen großen Kippwinkel für eine Niedrig­ geschwindigkeitsstellung, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn umgekehrt Drucköl nur auf den Zylinder 19 zum Vor­ trieb von dessen Plungerkolben 19a gegeben wird, erzeugt die Taumelscheibe 9 einen kleinen Kippwinkel für eine Hochgeschwindigkeitsstellung, wie in der Fig. 3 gezeigt ist.

Die Taumelscheibe 9 weist Sitze s auf, die einen relativ kleinen Bereich einnehmen und von deren Hinterflächen angehoben sind, um die Innenendflächen der Antriebskam­ mer D in Eingriff zu nehmen und die Kippwinkel der Tau­ melscheibe 9 zu bestimmen.

Wenn nach der obigen Konstruktion die Taumelscheibe 9 für Wartungsarbeiten demontiert werden muß, werden die Hydraulikblöcke 3 und 4 nach innen von dem Rahmen 2 ent­ fernt und legen die Antriebskammer D offen. Dann werden die Zylinderblöcke 7 von der Welle 5 abgezogen und ex­ ponieren die Taumelscheibe 9. Die Bolzen, die das Paar von Lagerblöcken 17 befestigen, werden gelöst. Nun kann die Taumelscheibe 9 aus der Antriebskammer D zusammen mit den Lagerblöcken 17 herausgezogen werden.

Die Fig. 6 zeigt den Hydraulikkreislauf zum Antrieb des Hydraulikmotors M.

In Fig. 6 bezeichnet die Bezugszahl 20 ein Vortriebs­ steuerventil, das mechanisch oder durch ein hydrauli­ sches Steuersystem schaltbar ist, und zwar als Reaktion auf die Betätigung eines nicht gezeigten Steuerhebels, und daß ausgewählt Drucköl zu einer Öffnung P1 oder P2 fördert, um den Hydraulikmotor M vorwärts oder rückwärts zu drehen. Die Bezugszahl 21 bezeichnet ein Hochdruck­ wahlventil, welches mit einer Vorwärtsantriebsölleitung f und einer Rückwärtsölleitung r verbunden ist. Das Wechselventil 21 fördert ausgewählt Drucköl zum Vor­ wärts- oder Rückwärtsantrieb an die Hydraulikzylinder 18 oder 19, die den Taumelscheibenwinkel verändern. Die Be­ zugszahl 22 bezeichnet ein hydraulisches Steuerleitungen­ wahlventil, welches zwischen dem Wechselventil 21 und den Hydraulikzylindern 18 und 19 angeordnet ist. In der Normalstellung, wenn es wie in Fig. 6 gezeigt ohne Steu­ erdruck ist, fördert das Wahlventil 22 Drucköl von dem Wechselventil 21 in die Leitung 1, die zu dem Hydraulik­ zylinder 18 führt, und verbindet die Ölleitung h, die zu dem anderen Hydraulikzylinder 19 führt, mit einer Ablaß­ ölleitung d. Wenn der Steuerdruck aufgebracht wird, ver­ sorgt das Wahlventil 22 die Ölleitung h mit Drucköl von dem Wechselventil 21 zu der Ölleitung h, die zu dem Hy­ draulikzylinder 19 führt, und verbindet die Ölleitung 1, die zu dem anderen Hydraulikzylinder 18 führt, mit der Ablaßölleitung d.

Das Wechselventil 21, das Leitungswahlventil 22 und das Ausgleichsventil 23 sind in dem Hydraulikblock 3 angeord­ net, wobei ein Stoßfrei-Mechanismus 24 in dem Hydraulik­ block 4 angeordnet ist.

Normalerweise ist das Leitungswahlventil 22 von dem Steu­ erventil frei, und das Drucköl wird nur an den Hydraulik­ zylinder 18 für die niedrige Geschwindigkeit gefordert, wobei die Taumelscheibe 9 wie in Fig. 2 gezeigt, in die Niedriggeschwindigkeitsstellung gedrückt wird. Wenn das Steuerventil 24 durch eine Pedalbetätigung so geschaltet wird, daß der Steuerdruck auf das Leitungswahlventil 22 gedrückt wird, wird das Wahlventil 22 geschaltet und gibt das Drucköl nur auf den Hydraulikzylinder 19 für die Hochgeschwindigkeit. Dann wird die Taumelscheibe 9 wie in Fig. 3 gezeigt in die Hochgeschwindigkeitsstel­ lung gekippt und dort gehalten.

Claims (11)

1. Hydraulikmotor, gekennzeichnet durch, ein Hauptgehäuse, eine in dem Hauptgehäuse drehbar gelagerte Welle; eine Vielzahl von Zylinderblöcken, die mit der Welle drehbar sind und axiale Plunger­ kolben aufweisen; ein Taumelscheibenteil im Eingriff mit den freien Enden der Tauchkolben; Schwenkwellen zum schwenkbaren Verbinden des Taumelscheibenteils mit dem Hauptgehäuse, so daß das Taumelscheibenteil einen einstellbaren Schwenkwinkel relativ zum Haupt­ gehäuse hat; und erste und zweite Hydraulikzylinder, die in einer Richtung parallel zur Welle gesehen an gegenüberliegenden Seiten der Welle angeordnet sind, wobei die Hydraulikzylinder in einem Bereich des Hauptgehäuses befestigt sind, die den Zylinder­ blöcken jenseits des Taumelscheibenteils gegenüber­ liegen, und die mit dem Taumelscheibenteil zur Ver­ stellung des Schwenkwinkels in Eingriff bringbar sind.

2. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß alle Zylinderblöcke im wesentlichen in glei­ chen Abständen von einer Achse der Welle angeordnet sind.

3. Hydraulikmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwenkwellen in Positionen angeordnet sind, die im wesentlichen die Achse der Welle schnei­ den.

4. Hydraulikmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste Hydraulikzylinder den Taumelschei­ benteil in eine Richtung zu kippen eingerichtet ist, während der zweite Hydraulikzylinder den Taumelschei­ benteil in die andere Richtung zu kippen vermag, und zwar beide um die Schwenkwellen.

5. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß er weiter ein Paar Motorantriebsölleitungen aufweist, ein mit den Ölleitungen verbundenes Wech­ selventil, und ein zwischen den ersten und zweiten Hydraulikzylindern und dem Wechselventil angeordne­ tes Leitungswahlventil, wobei das Leitungswahlventil zum Versorgen nur eines der ersten und zweiten Hydraulikzylinder mit Motorantriebsöl eingerichtet ist, um den Schwenkwinkel des Taumelscheibenteils einzustellen.

6. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der erste und zweite Hydraulikzylinder im wesentlichen parallel zu der Welle verschiebbar sind.

7. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß jeder der ersten und zweiten Hydraulikzylin­ der eine Kugel zum Eingriff mit dem Taumelscheiben­ teil aufweist, einen Plungerkolben zum Schieben der Kugel, und eine Vorspannfeder zum Vorspannen des Plungerkolbens gegen den Taumelscheibenteil.

8. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Taumelscheibenteil eine Druckplatte und ein Lagerelement zum Lagern der Druckplatte auf­ weist.

9. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Schwenkwellen eine Achse aufweisen, die sich im wesentlichen senkrecht zu der Achse der Wel­ le erstreckt.

10. Hydraulikmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß er weiter ein Drehgehäuse aufweist, das mit der Welle durch ein Planetengetriebe verbunden ist.

11. Hydraulikmotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Drehgehäuse teilweise das Hauptgehäuse überlappt, wobei Lager zwischen dem Hauptgehäuse und dem Drehgehäuse zum Ermöglichen einer relativen Drehung dazwischen angeordnet sind.