DE19624534A1

DE19624534A1 - Hydraulische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE19624534A1
Application number: DE1996124534
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Gebhard; Egon Mann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-06-20
Filing date: 1996-06-20
Publication date: 1998-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Antriebsvor richtung für ein Fahrzeug wie im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definiert.

Eine derartige hydraulische Antriebsvorrichtung ist in der DE 44 19 665 A1 offenbart.

Der in der genannten Druckschrift beschriebene Hydro motor weist zwei Hubräume bzw. zwei einstellbare Schluckvo lumina auf, welche mittels einer aus zwei Ventilen beste henden Hubraumwählvorrichtung anwählbar sind.

Nachteilig an der bekannten hydraulischen Antriebsvor richtung ist jedoch, daß bei teilweise abgeschalteten Kol ben des Hydromotors die abgeschalteten Kolben mit Nieder druck von beispielsweise 20 bar beaufschlagt sind und sich daher mit diesem Niederdruck an der Kurvenscheibe entlang bewegen.

Hierdurch entstehen mechanische Reibungsverluste durch eine Rollbewegung der Kolben bzw. von mit den Kolben ver bundenen Rollen auf der Kurvenscheibe einerseits und durch die Bewegung des Kolbens im sie jeweils umgebenden Zylinder andererseits. Hinzu kommen Strömungsverluste durch das Ein- und Ausströmen der Hydraulikflüssigkeit in die jeweiligen Zylinder.

Die abgeschalteten Kolben müssen hierbei, auch wenn sie im Gegensatz zu den zugeschalteten Kolben kein Drehmo ment erzeugen, immer an der Kurvenscheibe mit laufen, da sie grundsätzlich mit dem erwähnten Niederdruck beaufschlagt sind.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Antriebsvorrichtung vorzusehen, welche einen gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Wirkungsgrad aufweist, insbesondere bei der mechanische Verluste und Strömungsverluste in dem Hydromotor weitgehend vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Hoch-/Niederdruckkreisen kann vorteilhafterweise die Hoch druckseite der Hydraulikpumpe bzw. die Hochdruckseite des jeweiligen Hydromotors mit dem Tank verbunden werden, wo durch die abgeschalteten Kolben in dem Hydromotor nicht mehr mit Niederdruck beaufschlagt werden, sondern mit dem nahezu druckfreien Tank verbunden sind. Gleichzeitig wird auch die Niederdruckseite auf den Tank geschaltet, wodurch die abgeschalteten Kolben des Hydromotors vollständig von der Hydraulikpumpe abgetrennt werden.

Somit drücken die Kurven bzw. Profile der Kurvenschei be bei Rotation des Hydromotors die abgeschalteten Kolben nach innen in Richtung der Rotationsachse.

Da unter den Kolben nunmehr im Gegensatz zum Stand der Technik kein Druck wirkt, verbleiben die Kolben in ihrer eingeschobenen Position im Zylinder und verursachen keinen Wirkungsgradverlust, da nunmehr keine Hydraulikflüssigkeit in diese Kolben strömt und auch die mechanischen Reibungs verluste weitgehend eliminiert sind. Letzteres ist darauf zurückzuführen, daß die Kolben nunmehr auch nahezu keinen Kontakt mehr zur Kurvenscheibe haben.

Die erfindungsgemäße Anordnung bietet somit den großen Vorteil, daß der Wirkungsgrad einer hydraulischen Antriebs vorrichtung wesentlich erhöht werden kann, da die abge schalteten Kolben fast verlustfrei leer mitlaufen.

Der innere Verteiler, über welchen Hydraulikflüssig keit den einzelnen Kolben zugeleitet wird, kann in einfa cher Weise zwei konzentrisch angeordnete Bohrungskreise jeweils für einen der Hoch-/Niederdruckkreise aufweisen, wobei jedem Bohrungskreis eine vordefinierte Anzahl von Kolben zugeordnet ist.

Durch diese Maßnahme läßt sich ein Hydromotor wie zwei getrennte Motoren ansteuern, da, je nachdem ob nur einer der Bohrungskreise oder beide Bohrungskreise an Hochdruck anliegen, mehr oder weniger Kolben an der Erzeugung eines Drehmomentes beteiligt sind. Die beiden Bohrungskreise sind hydraulisch vollständig voneinander abgetrennt.

Ist die Mehrzahl der Kolben mit Hochdruck, der bei spielsweise 350 bar betragen kann, beaufschlagt, so wird ein großes Drehmoment erzeugt, jedoch bei niedriger Dreh zahl des Hydromotors.

Sind nur ein Teil der Kolben mit Hochdruck beauf schlagt, d. h. wird nur ein Bohrungskreis mit Hochdruck beaufschlagt, so erzeugen diese Kolben ein kleineres Drehmoment, jedoch bei einer größeren Drehzahl des Hydromo tors und bei gleicher Fördermenge der Hydraulikpumpe, da das Schluckvolumen des Hydromotors in diesem Falle verrin gert ist.

Bei hohen Drehzahlen des Hydromotors kann aufgrund der an den abgeschalteten Kolben angreifenden Fliehkräfte oder bei einem erhöhten Druck in der Rücklaufleitung zum Tank die Gefahr bestehen, daß abgeschaltete Kolben aus ihrer in den Zylinder eingefahrenen Stellung, die oben beschrieben wurde, wieder nach außen zur Kurvenscheibe hin gedrückt werden, wodurch wieder die erwähnten mechanischen Reibungs verluste entstehen können.

Um dies zu vermeiden, kann in einfacher Weise in einer Rücklaufleitung zwischen den Kolben des Hydromotors und dem Tank zur Erzeugung eines Gehäusedruckes ein Druckbegren zungsventil vorgesehen sein.

Durch den mittels des Druckbegrenzungsventiles erzeug ten Gehäusedruck von z. B. 0,5 bar werden die Kolben in ihrer vorgesehenen Stellung in ihren jeweiligen Zylindern gehalten.

Ist der Tank vorgespannt, kann mit Hilfe der Rück schlagventile verhindert werden, daß dieser Druck in den Motor unter die Kolben gelangt. Somit wirkt dieser Tank druck nur über die Leckageleitung im Gehäuse.

Nachfolgend sind anhand der Zeichnung mehrere Ausfüh rungsbeispiele der vorliegenden Erfindung prinzipmäßig be schrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungs gemäßen hydraulischen Antriebsvorrichtung mit mehreren ringförmig angeordneten Kolben im Schnitt, welcher dem Schnitt entlang der Linie I-I der Fig. 2 entspricht;

Fig. 2 eine Ansicht mehrerer ringförmig angeordneter Kolben gemäß der Fig. 1;

Fig. 3 eine schematisch dargestellte Anordnung ei ner erfindungsgemäßen hydraulischen An triebsvorrichtung und

Fig. 4 eine weitere schematisch dargestellte Anord nung einer erfindungsgemäßen hydraulischen Antriebsvorrichtung.

Bezug nehmend auf Fig. 1 ist ein Hydromotor 1 darge stellt, wobei einer Anzahl von allgemein mit dem Bezugszei chen 2 gekennzeichneten Kolben über einen Anschluß 3 unter Hochdruck stehende Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel zuführbar ist.

Da der dargestellte Hydromotor von an sich bekannter Bauart ist, soll nachfolgend nur auf die erfindungswesent lichen Bauteile bzw. Baugruppen näher eingegangen werden.

Weiterhin sind in dem Hydromotor 1 allgemein mit dem Bezugszeichen 2′ gekennzeichnete Kolben angeordnet, welche über einen Anschluß 3′ ebenfalls mit unter Hochdruck ste hender Hydraulikflüssigkeit versorgt werden können, so daß die Kolben 2 bzw. 2′ je nachdem, ob über die Anschlüsse 3, 3′ Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, ein Drehmoment er zeugen können, wobei der dargestellte Hydromotor 1 im Prin zip zwei Motoren enthält, nämlich einerseits einen Motor, mittels dem durch Beaufschlagung aller Kolben 2 und 2′ mit unter Hochdruck stehender Hydraulikflüssigkeit ein hohes Drehmoment erzeugbar ist, und andererseits einen Motor mit geringerem Drehmoment, jedoch mit höherer Drehzahl bei ei ner Beaufschlagung beispielsweise nur der Kolben 2 mit Hy draulikflüssigkeit.

Da die Kolben 2, 2′ um eine mit dem Bezugszeichen 4 gekennzeichnete Achse des Hydromotors 1 rotieren, wird die Hydraulikflüssigkeit den Kolben 2, 2′ über Bohrungen zuge führt, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wobei die Bohrungen auf zwei konzentrisch bezüglich der Achse 4 angeordneten Bohrungskreisen 5, 5′ angeordnet sind. Die Bohrungen auf dem Bohrungskreis 5, der auch als äußerer Bohrungskreis bezeichnet werden kann, sind dabei den Kolben 2 zugeordnet, wohingegen die Bohrungen auf dem Bohrungskreis 5′, der auch als innerer Bohrungskreis bezeichnet werden kann, den Kol ben 2′ zugeordnet sind.

Jeder der Kolben 2, 2′ weist an seiner der Achse 4 abgewandten Seite allgemein mit dem Bezugszeichen 6 gekenn zeichnete Andrückrollen auf, welche an einer nicht darge stellten Kurvenscheibe, die konzentrisch zu der Achse 4 angeordnet ist, entlang laufen und hierbei die Kolben zur Achse 4 hin drücken.

Die beschriebene Anordnung, welche aus den Anschlüs sen 3, 3′ sowie den Bohrungen auf den Bohrungskreisen 5, 5′ besteht, stellt einen inneren Verteiler 7 dar.

Wie bereits eingangs erwähnt, sind beim Stand der Technik abgeschaltete Kolben mit dem Niederdruckkreislauf der hydraulischen Antriebsvorrichtung verbunden, in welchem ein Druck von beispielsweise 20 bar vorherrscht.

Auf der Hochdruckseite liegt beispielsweise ein Druck von 350 bar an.

In dem dargestellten Hydromotor ist die Hochdruckseite mittels eines als 8/3-Wegeventil ausgebildeten Mehrwege-Ven tiles 8 mit dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Tank 9 der hydraulischen Antriebsvorrichtung verbindbar.

Da der Tank nahezu drucklos ist, werden die einzelnen abgeschalteten Kolben des Hydromotors 1 bei entsprechender Ansteuerung des Wegeventiles 8 von der Kurvenscheibe nach innen, d. h. in Richtung auf die Achse 4, gedrückt und ver harren dort, so daß weder Strömungsverluste aufgrund ein- und ausströmender Hydraulikflüssigkeit noch mechanische Reibungsverluste durch die Bewegung der Kolben auftreten.

Um jedoch zu vermeiden, daß die Kolben aufgrund von Fliehkräften oder anderen Einflüssen ungewollt nach außen gegen die - nicht dargestellte - Kurvenscheibe gedrückt werden, d. h. in Radialrichtung ausrücken, ist, wie in der Fig. 3 dargestellt, in der Rücklaufleitung 10 zwischen dem Hydromotor 1 und dem Tank 9 ein Druckbegrenzungsventil 11 vorgesehen, mittels welchem ein Gehäusedruck von z. B. 0,5 bar in dem Hydromotor 1 erzeugt werden kann. Dieser Druck sorgt dafür, daß die abgeschalteten Kolben des Hydro motors 1 nicht in Richtung der Kurvenscheibe ausrücken, sondern in ihren jeweiligen Zylindern eingefahren bleiben.

Zur Verdeutlichung der hydraulischen Antriebsvorrich tung ist in der Fig. 3 auch die Hydraulikpumpe 13 zum An treiben des Hydromotors 1 dargestellt, wobei der Hydromo tor 1 zur Veranschaulichung als zwei Motoren dargestellt ist, d. h. einer der beiden dargestellten Motoren enthält die Kolben 2, während der andere der Motoren die Kolbenrei he 2′ enthält.

Die Hydraulikpumpe 13 ist von einer nicht dargestell ten Antriebseinrichtung, beispielsweise einem Dieselmotor, auf bekannte Art und Weise angetrieben.

Durch diese Darstellung mit zwei Hydromotoren soll noch einmal veranschaulicht werden, daß der in Fig. 1 dar gestellte Hydromotor 1 prinzipiell aus zwei unabhängig von einander ansteuerbaren Hydromotoren besteht.

Gemäß Fig. 4 kann anstatt des Druckbegrenzungsventi les 11 in den allgemein mit dem Bezugszeichen 10 gekenn zeichneten Rücklaufleitungen jedoch alternativ auch jeweils ein Rückschlagventil 12 angeordnet sein, mittels dem die gleiche Wirkung wie mit dem Druckbegrenzungsventil 11 gemäß dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 erzielbar ist. Durch Vorspannen des Tanks 9 oder Strömungswiderstände in den Leckageleitungen ist der Druck im Gehäuse des Motors höher als in den Rücklaufleitungen.

Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung weist eine derartige hydraulische Antriebsvorrichtung einen wesentlich besseren Wirkungsgrad gegenüber bekannten hydraulischen Antriebsvorrichtungen auf, da sowohl Strömungs- als auch mechanische Reibungsverluste erheblich verringert sind.

Bezugszeichenliste

1 Hydromotor
2′, 2 Kolben
3′, 3 Anschluß
4 Achse
5′, 5 Bohrungskreis
6 Andrückrolle
7 Innerer Verteiler
8 Mehrwege-Ventil
9 Tank
10 Rücklaufleitung
11 Druckbegrenzungsventil
12 Rückschlagventil
13 Hydraulikpumpe

Claims

1. Hydraulische Antriebsvorrichtung für ein Fahrzeug, mit einem Motor, insbesondere einem Dieselmotor, und einer von diesem angetriebenen Hydraulikpumpe, wobei mittels der Hydraulikpumpe wenigstens ein Hydromotor mit veränderbarem Schluckvolumen und druckbeaufschlagbaren Kolben angetrieben ist, wobei die Kolben an einer in dem Hydromotor angeordne ten Kurvenscheibe entlang bewegbar sind und ein innerer Verteiler zur Druckbeaufschlagung der Kolben in dem Hydro motor vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Verteiler (7) derart ausgebildet ist, daß eine definierte Anzahl der Kolben (2, 2′) mit ei nem ersten Hoch-/Niederdruckkreis und eine definierte An zahl an Kolben mit einem zweiten, separaten Hoch-/Nieder druckkreis verbunden ist, wobei die Hoch-/Niederdruckkreise mit einem Tank (9) zur Druckmittelabfuhr verbindbar sind.

2. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem inne ren Verteiler (7) für jeden der Hoch-/Niederdruckkreise mit den zugeordneten Kolben (2, 2′) ein Bohrungskreis (5, 5′) ausgebildet ist.

3. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungs kreise (5, 5′) konzentrisch angeordnet sind und über ein Mehrwege-Ventil (8) mit dem Tank (9) verbindbar sind.

4. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrwege-Ven til (8) als 8/3-Wegeventil ausgebildet ist.

5. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Rücklaufleitung (10) zwischen den Kolben (2, 2′) des Hydromotors (1) und dem Tank (9) zur Erzeugung eines Gehäusedruckes ein Druckbegrenzungsven til (11) vorgesehen ist.

6. Hydraulische Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Rücklaufleitung (10) zwi schen den Kolben (2, 2′) des Hydromotors (1) und dem Tank (9) zur Erzeugung eines Gehäusedrucks ein Rückschlagven til (12) vorgesehen ist.