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Dokumentenidentifikation DE10037927A1 28.02.2002
Titel Hydromotor mit Schaltgetriebe
Anmelder Sauer-Danfoss (Neumünster) GmbH & Co OHG, 24539 Neumünster, DE
Erfinder Widemann, Axel, 24536 Neumünster, DE
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Bardehle, Pagenberg, Dost, Altenburg, Geissler, Isenbruck, 81679 München
DE-Anmeldedatum 03.08.2000
DE-Aktenzeichen 10037927
Offenlegungstag 28.02.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.02.2002
IPC-Hauptklasse F16H 39/10
IPC-Nebenklasse F16H 63/50   F03C 1/24   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Hydromotor (1) insbesondere für den Antrieb eines Schaltgetriebes aus einer Abtriebswelle (3), einem Blockzylinder (6) und darin geführten Hochdruckkolben (7) und einer Blockzylinderfeder (9) sowie einer Ventilplatte (5), wobei aufgrund des Fülldrucks des Hydrauliköls in dem Blockzylinder (6) und der Federkraft der Blockzylinderfeder (9) dieser auf die Ventilplatte (5) eine Anpresskraft ausübt, dem im Stillstand des Hydromotors (1) ein hydraulisches Druckfeld entgegenwirkt, das über eine Ventileinrichtung (12) an einer Fläche (13) zwischen dem Blockzylinder (6) und der Ventilplatte (5) aufgebaut ist.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hydromotor für den Antrieb eines Schaltgetriebes nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zusammen mit einer Pumpe, in der Regel einer Verstellpumpe, bildet ein Hydromotor bzw. Hydraulikmotor einen sog. hydrostatischen Antrieb. Die Verstellpumpe und der Hydromotor stehen dabei über entsprechende Leitungen miteinander in Verbindung und bilden so ein hydraulisches Kraftübertragungssystem aus. Dieses Prinzip beruht darauf, daß der Hydromotor den von der Verstellpumpe erzeugten Ölvolumenstrom aufnimmt und in eine entsprechende Drehbewegung umwandelt. Das hierbei vom Hydromotor ausgestoßene Öl wird dann auf einem niedrigeren Druckniveau zur Verstellpumpe zurückgeführt. In der Regel ist die Verstellpumpe mit einer Servoverstellung ausgerüstet, so daß sich die Fördermenge des Ölvolumenstroms stufenlos verstellen läßt.

Neben unterschiedlichen Verwendungsmöglichkeiten kann der Hydromotor zum Antrieb eines Getriebes eingesetzt werden, das einstufig oder mehrstufig schaltbar ausgeführt sein kann. In der Regel wird durch das Getriebe die Drehzahl des Hydromotors reduziert.

Für den Fall des Einsatzes eines Schaltgetriebes ist es zwangsläufig erforderlich, daß der Hydromotor während des Schaltvorgangs möglichst leicht geringfügig zu drehen ist. Ist dies der Fall, so können innerhalb des Schaltgetriebes die beim Schalten auf die Zahnflanken und die Schaltgabeln wirkenden Kräfte auf einem relativ niedrigen Niveau gehalten werden, was neben der Schaltungserleichterung den Verschleiß des Getriebes minimiert.

Insbesondere bei einem Antrieb eines Schaltgetriebes ist dessen Schaltung nur möglich, wenn sich der Hydromotor im Stillstand befiridet, d. h. also in der Neutralstellung der Verstellpumpe. Hierbei ist ein erhebliches Reibmoment innerhalb des Hydromotors zu überwinden.

Dieses Reibmoment ist zwischen einer Ventilplatte und einem Blockzylinder des Hydromotors, die im Stillstand mechanisch aneinanderliegen, ausgebildet. Hierbei üben der Fülldruck einerseits, der auf die Differenzfläche zwischen Hochdruck- Kolben und Blockzylinderniere wirkt, und die Federkraft einer Blockzylinderfeder andererseits, die im Inneren des Blockzylinders zwischen diesem und der Abtriebswelle angeordnet ist, in der Summe eine Anpresskraft des Blockzylinders auf die Ventilplatte aus. Über diese Anpresskraft bildet sich zusammen mit dem materialbedingten Reibungsfaktor der Anstoßfläche eine entsprechende Reibkraft aus.

Um nun den Hydromotor zu Schaltzwecken im Stillstand drehen zu können, muß diese Reibkraft zwangsläufig überwunden werden. Das hierbei auszulösende Drehmoment wird allgemein als Losbrech-Moment im Stillstand bezeichnet. Selbstverständlich erweist sich ein hohes Losbrech-Moment zum Schalten eines Schaltgetriebes als äußerst nachteilig.

Ausgehend von dieser Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Motor-Losbrech-Moment zum Schalten eines Schaltgetriebes so gering wie möglich zu halten, so daß eine geringe Drehbewegung für den erforderlichen Schaltvorgang ausreicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung einen Hydromotor mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 vor.

Die erfindungsgemäße Einrichtung innerhalb des Hydromotors ermöglicht eine erhebliche Verringerung der Anpresskraft zwischen dem Blockzylinder und der Ventilplatte des Hydromotors, so daß in diesem Zusammenhang auch das zu überwindende Reibmoment zwischen diesen Bauteilen erheblich herabgesetzt ist.

Über eine zusätzliche Ventileinrichtung wird im Stillstand des Hydromotors Hydrauliköl in den Innenraum des Blockzylinders eingeleitet. In einer Ausführungsform der Erfindung wird das zu diesem Zweck zugeführte Hydrauliköl dem bereits vorhandenen Füllkreis des Hydraulikölsystems des Hydromotors entnommen und dessen Volumenstrom über die Ventileinrichtung entsprechend gesteuert.

Auf diese Art und Weise wird in einer definierten Fläche zwischen dem Blockzylinder und der Ventilplatte ein hydraulisches Druckfeld aufgebaut, das der vorher erwähnten Anpresskraft entgegenwirkt. Der sich hierdurch in dem Innenraum des Blockzylinders aufbauende Druck vermag den Blockzylinder gegen die Kraft der zentralen Blockzylinderfeder einerseits und gegen die Kraft des Fülldruckes andererseits abzuheben, so daß die mechanische Verbindung zwischen der Ventilplatte und dem Blockzylinder aufgehoben ist.

Es wird deutlich, daß gemäß der Erfindung das Losbrech-Moment der so hergestellten Zwischenschicht aus Hydrauliköl wesentlich geringer als bei einer direkten mechanischen Auflage des Blockzylinders auf der Ventilplatte ist.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Fläche, die mit dem hydraulischen Druckfeld beaufschlagt werden soll, dadurch definiert, daß diese in der der Ventilplatte zugewandten Stirnseite des Blockzylinders unter Ausbildung eines Zwischenspaltes vertieft ist. In diesen Zwischenspalt läßt sich ein größeres Ölvolumen zuführen und dadurch ein erheblich größeres hydraulisches Druckfeld aufbauen, das der Anpresskraft entgegenwirken kann.

Die Zuleitung des Hydrauliköls wird im Stillstand des Hydromotors über die Ventileinrichtung aufrechterhalten. Nach dem Schaltvorgang öffnet diese wieder, so daß sich dieses Druckfeld abbaut und das zugeführte Hydrauliköl über die Ventilsteuerung drucklos abgeführt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventileinrichtung elektronisch von einem Drucksensor angesteuert, der im Bereich der Abtriebswelle angeordnet ist und bei nicht vorhandener Drehung der Welle zum Schalten des Getriebes ein entsprechendes Schaltsignal an die Ventileinrichtung weiterleitet.

Gemäß der Erfindung läßt sich so die Reibkraft bzw. das Reibmoment zum Losbrechen der Motorwelle erheblich verringern, um ca. das Fünffache im Vergleich zur Betätigung bei einem nicht vorhandenen hydraulischen Druckfeld. Auf diese Weise kann das nachgeschaltete, vorzugsweise nicht-synchronisierte Getriebe problemlos geschaltet werden, wodurch sich auch der mechanische Aufwand und die damit in direktem Zusammenhang stehenden Verschleißerscheinungen in dem Schaltgetriebe erheblich herabsetzen lassen.

Weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus dem im Zusammenhang mit der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt die einzige

Figur eine schematische Querschnittsansicht des Hydromotors gemäß der vorliegenden Erfindung in dessen Stillstand.

Ein Hydromotor 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Abtriebswelle 3 über entsprechende Lager 4 drehbar gelagert ist.

Der Abtriebsseite des Hydromotors 1 gegenüberliegend weist dieser ein Endgehäuse 15 auf. In diesem Endgehäuse 15 sind für den Zulauf und Ablauf des zum Antrieb erforderlichen Hydrauliköls in der Regel Spüldruckbegrenzungs- und Wechselventile integriert.

Die Abtriebswelle 3 umgebend ist ein Blockzylinder 6 angeordnet. In diesem Blockzylinder 6 sind mehrere Hochdruckkolben 7 verschiebbar gelagert. An ihren gegenüberliegenden Enden sind diese Hochdruckkolben 7 an einer Motorschrägscheibe 8 des Hydromotors 1 gelagert. Das Wirkungsprinzip eines so aufgebauten Hydromotors 1 ist hinlänglich bekannt und soll hier nicht weiter ausgeführt werden.

Zwischen dem Blockzylinder 6 und der Abtriebswelle 3 im Innenraum des Blockzylinders 6 ist eine Blockzylinderfeder 9 angeordnet.

Die Blockzylinderfeder 9 übt eine Kraft in Richtung zur Ventilplatte 5 aus. Darüber hinaus entsteht eine weitere Anpresskraft durch den Fülldruck in dem den Hochdruckkolben 7 führenden Innenraum 10 innerhalb des Blockzylinders 6, der sich durch die Druckdifferenz der Verdrängungsfläche der Hochdruckkolben 7 gegenüber der Blockzylinderniere 11 einstellt.

Beide Kräfte zusammen ergeben im Stillstand des Hydromotors 1 bei einer sich nicht drehenden Abtriebswelle 3 einen Anpressdruck, der den Blockzylinder 6 gegen die Ventilplatte 5 andrückt, so daß die entsprechenden Stirnflächen dieser Motorkomponenten unter Ausbildung eines erhöhten Reibmomentes aufeinander zum Liegen kommen.

Gemäß der Erfindung wird über eine Ventileinrichtung 12 und eine entsprechende Zufuhrleitung 12' durch das Endgehäuse 15 Hydrauliköl in den Innenraum des Blockzylinders 6 eingeleitet, so daß sich auf einer definierten Fläche 13 ein hydraulisches Druckfeld aufbauen kann, was den Blockzylinder 6 von der Ventilplatte 5 wegdrückt. Das Hydrauliköl für dieses hydraulische Druckfeld entnimmt die Ventileinrichtung 12 dem Füllkreis 14 des Hydromotors 1.

Wie in der Fig. 1 zu erkennen ist, ist gemäß der Erfindung die Fläche 13 in der Stirnseite des Blockzylinders 6 vertieft, so daß dem hydraulischen Druckfeld ein größerer Raum und damit eine größere Kraftaufbringung zur Verfügung gestellt werden kann.


Anspruch[de]
  1. 1. Hydromotor für den Antrieb eines nicht-synchronisierten Getriebes, bestehend aus einem eine Abtriebswelle (3) umgebenden Blockzylinder (6), in welchem Hochdruckkolben (7) geführt sind, aus einer zwischen dem Blockzylinder (6) und der Abtriebswelle (3) angeordneten Blockzylinderfeder (9) und aus einer dem Blockzylinder (6) stirnseitig gegenüberliegenden Ventilplatte (5), wobei aufgrund des Fülldrucks des Hydrauliköls in dem Blockzylinder (6) und der Federkraft der Blockzylinderfeder (9) der Blockzylinder (6) auf die Ventilplatte (S) einen Anpressdruck ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß im Stillstand des Hydromotors (1) über eine Ventileinrichtung (12) ein entgegen der Anpreßkraft ausgerichtetes hydraulisches Druckfeld an einer Fläche (13) zwischen dem Blockzylinder (6) und der Ventilplatte (5) aufgebaut ist.
  2. 2. Hydromotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem hydraulischen Druckfeld beaufschlagte Fläche (13) in der Stirnseite des Blockzylinders (6) vertieft ist.
  3. 3. Hydromotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Aufbau des hydraulischen Druckfelds Hydrauliköl aus dem Füllkreis (14) des Hydromotors (1) entnehmbar ist.
  4. 4. Hydromotor nach dem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtung (12) über einen Drehzahlsensor so ansteuerbar ist, daß bei einer Drehzahl = 0 Hydrauliköl aus dem Füllkreis zu der Fläche (13) gefördert wird.






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