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EP1092869B1 - Antriebssytem mit einer hydraulischen Kolbenmaschine - Google Patents

Antriebssytem mit einer hydraulischen Kolbenmaschine Download PDF

Info

Publication number
EP1092869B1
EP1092869B1 EP20000118401 EP00118401A EP1092869B1 EP 1092869 B1 EP1092869 B1 EP 1092869B1 EP 20000118401 EP20000118401 EP 20000118401 EP 00118401 A EP00118401 A EP 00118401A EP 1092869 B1 EP1092869 B1 EP 1092869B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive system
piston motor
clutch
displacement volume
drive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP20000118401
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1092869A2 (de
EP1092869A3 (de
Inventor
Hermann Heller
Karl-Heinz Vogl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Original Assignee
Brueninghaus Hydromatik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Brueninghaus Hydromatik GmbH filed Critical Brueninghaus Hydromatik GmbH
Publication of EP1092869A2 publication Critical patent/EP1092869A2/de
Publication of EP1092869A3 publication Critical patent/EP1092869A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1092869B1 publication Critical patent/EP1092869B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03C—POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINES DRIVEN BY LIQUIDS
    • F03C1/00—Reciprocating-piston liquid engines
    • F03C1/02—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders
    • F03C1/06—Reciprocating-piston liquid engines with multiple-cylinders, characterised by the number or arrangement of cylinders with cylinder axes generally coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F03C1/0678—Control
    • F03C1/0686—Control by changing the inclination of the swash plate

Definitions

  • the invention relates to a drive system according to the preamble of claim 1 as described in US 4 401 182.
  • a hydraulic piston machine is intended to form part of a drive train of a drive system, e.g. in a construction vehicle can form a traction drive or a drive for moving a boom and / or a working tool held thereon.
  • DE-PS 1 251 154 an axial piston motor constant displacement volume is described, which serves as part of a drive system for lifting loads in a winch.
  • a brake which can be released under the influence of the piston forces or an engageable clutch is provided, which thus each function in response to a pressure signal.
  • This is intended to form a safety device which, in the event of a pressure drop, e.g. at a fraction of the pressure line, leads to a deceleration of the drive shaft or disengages the axial piston motor from the associated drive train.
  • this known drive system is disadvantageous that at a pressure drop, the drive system is disabled. In a traction drive this would e.g.
  • the invention has the object of providing a drive system of the type described in such a way that the clutch can be actuated independently of the adjusting itself in the operating mode working pressure.
  • a piston engine whose displacement volume is adjustable by a setting device between a position of minimum displacement volume or a zero position and a position of maximum displacement volume, wherein a detection device is provided for detecting the position of the adjustment at least in the region of the minimum displacement volume, activated in the position minimum displacement volume or in the zero position, an actuating means for actuating the clutch.
  • a pressure signal not a position signal for initiating the actuation of the clutch is utilized.
  • the embodiment of the invention is suitable both in engine and in pump operation of the piston engine.
  • the drive system according to the invention is also advantageous for at least one of several hydraulic motors, z. B. for a traction drive or for wheel drives, which are acted upon by the pressure from a common pressure line.
  • the detection device may be of mechanical, electrical or electromechanical construction and function.
  • the detection device has a scanning device which scans the position of the adjusting device or an associated adjusting device for adjusting the adjusting device with a feeler element, for example a stylus.
  • the Scanning device directly mechanically or after the delivery of a corresponding signal indirectly via a control device, the clutch directly or indirectly open.
  • the working pressure or an auxiliary pressure of the axial piston machine can be used in a pressure line leading to the clutch, wherein the pressure can be switched on and off by a switching or directional control valve which can be actuated directly or indirectly by the sensing device.
  • the coupling may be a component of the axial piston machine, in particular be arranged in the housing of the axial piston, or the coupling may also be arranged as a separate component arranged by the axial piston in the existing drive train of the drive system.
  • a coupling according to the invention is a multi-plate clutch and in particular when it is arranged in the housing of the axial piston and can be lubricated with the existing oil of the axial piston and / or the oil can be used as an actuating means.
  • the generally designated 1 drive system comprises a hydraulic piston machine 2, which is part of a shown in a simplified manner drive train 3, which is connected in a manner not shown with a driven device, for example with a drive of a construction machine, such as a wheel loader.
  • the piston machine 2 is in the present embodiment, an axial piston machine in Schrägachsenbauart.
  • the piston machine 2 has a housing 4 with a cup-shaped housing part 4a, the housing interior 5 is closed by a cover, which is preferably formed by a so-called terminal block 4b, which is screwed by screws not shown with the housing part 4a releasably.
  • a control disk 6 is mounted, which has known control slots.
  • At the spherically convexly curved inside of the control disk 6 is located in the housing interior 5 cylinder block 7 with a correspondingly spherically concave curved end face 8, which is rotatably supported by a cylindrical center pin 9 between the control disk 6 and a drive shaft 11.
  • the central pin 9 protrudes on the end of the drive shaft 11 facing out of a bearing bore 12 in the cylinder block 7 and is connected to a ball head 13 by a spherical joint 14 with the drive shaft 11 and pivotally supported thereon.
  • the cylinder block 7 has a plurality of approximately axially parallel piston bores 15, in each of which a piston 16 is slidably mounted, which is pivotally connected and supported in a comparable manner with a ball head 17 by a spherical joint 18 with the drive shaft 11.
  • the joint bearings 14, 18 may be formed by known dome-shaped bearings.
  • the drive shaft 11 passes through the end wall 4c of the housing part 4a in a bore 19, and it is mounted in the housing 4 by one or two rolling bearings 21, 22 therein, which are preferably arranged inside of the end wall 4c, each with an inner ring on the drive shaft 11th sit and with an outer ring on an inner bearing surface of the Perimeter wall 4d of the housing part 4a sit.
  • the or at least one of the rolling bearings 21, 22 an outer ring with a cylinder block 7 towards divergent rolling bearing surface for the preferably cylindrical or conical or barrel-shaped rolling elements.
  • Such a construction is due to the particular arrangement of the divergent rolling bearing surfaces at least one rolling bearing 21, 22 able to absorb large axial forces of the drive shaft 11 and to guide in the housing 4, in the present embodiment by the working pressure of the axial piston machine in pump and motor operation are predetermined.
  • the displacement volume of the piston engine 2 is optionally increased and reduced.
  • a generally designated 23 adjustment device which is a transversely pivotable to the axis of rotation of the cylinder block 7 including the control disk 6, an indirectly or directly acting on this pivoting adjustment unit 24 and a control device 25, not shown in detail for adjusting the adjusting device 24 and thus for Adjustment of the adjusting device 23 includes.
  • the adjusting device 24 has an adjusting element 24a, which engages in the present embodiment of the control disk 6 and may be formed by a driver pin with cylinder-shaped head surfaces, which engages in a matching Mitaueraus principleung in the control disk 6 and part of a adjusting piston 24b of a hydraulic adjusting cylinder whose adjustment through the control device 25, not shown, is controllable, and which can be integrated into or attached to the housing cover 4b forming a connecting part.
  • the drive system 1 is associated with a detachable coupling 31 in the drive train 3, which makes it possible to selectively separate the piston engine 2 from the drive train 3 with respect to its drive connection and reconnect.
  • the coupling 31 may be an internal component of the piston engine 2 (FIG. 2) or arranged as a separate, external component between two parts of the drive train 3 (FIG. 1).
  • the coupling 31 is preferably such a construction which in functional operation, i. during the rotation of the drive shaft 11 and the drive train 3, on or can be disengaged.
  • a suitable multi-plate clutch is very advantageous. If such a multi-plate clutch is arranged in the housing interior 5 or is connected thereto, the hydraulic medium located therein, in particular oil, can serve for the lubrication of the fins. It can be z. B. act to a multi-plate clutch, which is engaged or closed by compressing the slats by associated springs and disengaged or opened by over-pressing the springs.
  • FIG. 2 shows the piston engine 2 in the range of setting a maximum displacement volume, the clutch 31 is engaged or closed.
  • FIG. 1 shows the piston engine 2 in the range of a setting of a minimum displacement volume, with the clutch 31 being disengaged or open.
  • the clutch 31 is to be opened and closed by a total of 32 designated actuator, wherein the opening of the drive train 3 is interrupted and closed at the closure.
  • the function is to be fulfilled, that when the displacement volume of the reciprocating engine 2 is zero or minimum (V min ), z. B.
  • the clutch 31 should be open and in the rest of the displacement volume range, ie when the displacement is greater, the coupling 31 should be closed.
  • the piston engine 2 can be put out of action, as far as its drive function is concerned, both in pump operation and in engine operation. This is achieved by setting the adjusting device 23 of the piston engine 2 to zero (V 0 ) or to a minimum displacement volume V min (FIG. 1).
  • a drive system 1 or such a functional state is given for example when the drive train 3 is a traction drive or part of a traction drive and in a functional state downhill driving the piston engine is driven.
  • a comparable functional state is also obtained when the piston engine 2 and the drive train are used to lift loads, and when such a drive system 1 is set to a lowering of the load, the load due to its own weight drives the drive train and the piston machine 2.
  • FIG. 3 Another embodiment for a drive system 1, in which the piston machine 2 rotates even with minimal displacement volume adjustment, is given if another drive train 3a (FIG. 3) with a preferably also by a hydraulic piston machine 2a preferably the same construction and operation formed Motor M is present, which shows the drive train 3 and thus also the piston machine 2 drives.
  • entrainment of the piston engine 2 at a setting in the region of its minimum displacement volume V min or V 0 can be prevented by the fact that when the piston engine 2 is in a setting in the range of their minimum displacement volume V min or V 0 , the clutch 31 is opened and thereby the piston engine 2 is decoupled from the drive train 3.
  • the actuator 32 is used to open the clutch 31 when the adjuster 23 is in a range of minimum displacement volume V min .
  • the actuator 32 closes the clutch 31 when the adjuster 23 is not in the range of minimum displacement.
  • Fig. 2 shows the piston engine 2 in the setting V max .
  • the actuating device 32 comprises a detection device 33 and a control device 34, wherein the detection device 33, when the adjustment device 23 is in the range of minimum displacement volume, the control device 34 is activated, which in turn activates an actuating means 35, with the clutch 31 to its closure or Opening can be acted upon.
  • the detection device 33 by a feeler mechanism 36 with, for example, a longitudinally displaceable mounted stylus 37th formed, which determines the position of the adjusting device 23 in the range of minimum displacement volume V min by pressing and a here mechanical or z. B. an electrical signal for activation of the control device 34 and the actuating means 35 outputs.
  • the feeler mechanism 36 is moved, and this movement is exploited to a switching or directional control valve 38, z. B. a 3/2-way valve, which is arranged in a hydraulic pressure line 39, to operate so that it opens the pressure line 39 and the actuating means 35 forming pressure fluid, in particular hydraulic oil, the clutch 31 opens by applying pressure.
  • This may be a pressure generated by a pressure source or the working pressure or setting pressure of the piston engine 2, which is hinted at by a dot-dash line.
  • the actuator 32 may also be designed so that the Tastmechenismus 36 acts directly on the clutch 31, in particular in a mechanically adjustable coupling 31st
  • the actuator 32 When the displacement volume of the axial piston engine 2 is increased from the minimum displacement volume range, the "minimum displacement volume" signal causing the actuator 32 to stop the clutch 31 is omitted to close again.
  • the actuator 32 is put out of action, wherein in the clutch 31 integrated springs, which are suppressed in the above-mentioned application of the clutch 31, bring about the functional state closing the clutch 31.
  • the clutch 31 is located outside the piston engine 2 in a drive shaft section of the drive train 3, which is a surface-mounted coupling 31 with two shaft parts 3a, 3b which are preferably in the form of a disk and which are rotationally fixed to one another by the coupling 31 arranged therebetween connectable and are detachable again.
  • the one shaft part 3a is rotatably connected to the drive shaft 11, e.g. mounted on this and by a rotary driving connection 42, e.g. a wedge-groove connection, rotatably connected.
  • the other shaft part 3b is rotatably connected to the remaining part of the drive train 3.
  • the clutch 31 is integrated into the piston engine 2 and preferably arranged in the housing interior 5, wherein it is disposed between two drive shaft parts 11a, 11b and to couple them together and can solve each other, each of which by a rolling bearing 21, 22, in particular with the cylinder block 7 towards divergent running surfaces, are rotatably supported independently in the housing 4.
  • the already described further drive train 3a with an associated drive shaft section can be provided in both of the above-described embodiments of an attachment coupling (FIG. 1) or a built-in coupling (FIG. 2), as FIG. 3 illustrates.
  • the drive connection of the further drive train 3c can z. B. by an angular gear 45.
  • valve body Upon completion of the activation of the control device 34, the valve body is moved into its pressure line 39 blocking position in which the pressure fluid located in the clutch 31 can relax towards the tank.
  • the embodiment of the invention thus enables not only a reduction or shutdown of the piston engine 2 in terms of their displacement performance, but also in terms of entrainment of their displacement mechanism.
  • a transmission circuit without tension by the piston engine 2 is possible. Due to the omission of the drag torque is also a simple and trouble-free switching input possible.
  • a reclosure of the piston engine takes place automatically when setting the displacement volume and adjusting the associated adjustment mechanism starting from V min , z. B. 3 ° to 5 ° tilt angle and more.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie in US 4 401 182 beschrieben.
  • Eine hydraulische Kolbenmaschine ist dazu bestimmt, einen Teil eines Antriebsstranges ein Antriebssystem zu bilden, das z.B. bei einem Baufahrzeug einen Fahrantrieb oder einen Antrieb zum Bewegen eines Auslegers und/oder eines daran gehaltenen Arbeitswerkzeugs bilden kann.
  • In der DE-PS 1 251 154 ist ein Axialkolbenmotor konstanten Verdrängungsvolumens beschrieben, der Teil eines Antriebssystems zum Heben von Lasten bei einem Windwerk dient. Im Bereich der Triebwelle ist eine unter dem Einfluß der Kolbenkräfte lösbare Bremse oder eine einrückbare Kupplung vorgesehen, die somit jeweils auf ein Drucksignal hin funktionieren. Hierdurch soll eine Sicherheitseinrichtung gebildet sein, die bei einem Druckabfall, z.B. bei einem Bruch der Druckleitung, zu einer Abbremsung der Triebwelle führt oder den Axialkolbenmotor vom zugehörigen Antriebsstrang abkuppelt. Bei diesem bekannten Antriebssystem ist nachteilig, daß bei einem Druckabfall das Antriebssystem außer Funktion gesetzt wird. Bei einem Fahrantrieb würde dies z.B. im Übergangsbereich zwischen Berg- und Talfahrt stattfinden, wobei beim Vorhandensein einer Bremse das Fahrzeug gebremst werden würde und beim Vorhandensein einer Kupplung sich zumindest ein Ruck in der Fahrweise einstellen würde. Es zeigt sich somit, daß eine druckabhängige Steuerung der Kupplung nachteilig ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß die Kupplung unabhängig vom sich im Funktionsbetrieb einstellenden Arbeitsdruck betätigbar ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
  • Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist eine Kolbenmaschine vorgesehen, deren Verdrängungsvolumen durch eine Einstellvorrichtung zwischen einer Stellung minimalen Verdrängungsvolumens oder einer Null-Stellung und einer Stellung maximalen Verdrängungsvolumens einstellbar ist, wobei eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen der Stellung der Einstellvorrichtung wenigstens im Bereich des minimalen Verdrängungsvolumens vorgesehen ist, die in der Stellung minimalen Verdrängungsvolumens bzw. in der Null-Stellung ein Betätigungsmittel zum Betätigen der Kupplung aktiviert. Bei der Erfindung wird somit nicht ein Drucksignal sondern ein Stellungssignal zum Einleiten der Betätigung der Kupplung ausgenutzt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung eignet sich sowohl im Motor- als auch im Pumpenbetrieb der Kolbenmaschine.
  • Das erfindungsgemäße Antriebssystem eignet sich im weiteren auch vorteilhaft für wenigstens einen von mehreren hydraulischen Motoren, z. B. für einen Fahrantrieb bzw. für Radantriebe, die durch den Druck aus einer gemeinsamen Druckleitung beaufschlagt werden. Hierbei ist es möglich, druckunabhängig wenigstens den einen Motor vom Antriebssystem wahlweise an- oder abzukuppeln, um ein Mitschleppen zu vermeiden.
  • Die Erfassungsvorrichtung kann von mechanischer, elektrischer oder elektromechanischer Bauweise und Funktion sein.
  • Es ist vorteilhaft, wenn die Erfassungsvorrichtung eine Abtastvorrichtung aufweist, die die Stellung der Einstellvorrichtung oder einer zugehörigen Verstellvorrichtung zum Einstellen der Einstellvorrichtung mit einem Tastelement, z.B. einem Taststift, abtastet. Bei einem Abtastkontakt der Abtastvorrichtung kann die Abtastvorrichtung direkt mechanisch oder nach der Abgabe eines entsprechenden Signals mittelbar über eine Steuervorrichtung die Kupplung unmittelbar oder mittelbar öffnen. Als Betätigungsmittel für die Kupplung kann der Arbeitsdruck oder ein Hilfsdruck der Axialkolbenmaschine in einer zur Kupplung führenden Druckleitung herangezogen werden, wobei der Druck durch ein Schalt- oder Wegeventil zu- und abgeschaltet werden kann, das unmittelbar oder mittelbar durch die Abtastvorrichtung betätigt werden kann.
  • Im Rahmen der Erfindung kann die Kupplung ein Bauteil der Axialkolbenmaschine sein, insbesondere im Gehäuse der Axialkolbenmaschine angeordnet sein, oder die Kupplung kann auch als von der Axialkolbenmaschine separat angeordnetes Bauteil im vorhandenen Antriebsstrang des Antriebssystems angeordnet sein. Als erfindungsgemäße Kupplung eignet sich eine Lamellenkupplung und zwar insbesondere dann, wenn sie im Gehäuse der Axialkolbenmaschine angeordnet ist und dabei mit dem vorhandenen Öl der Axialkolbenmaschine geschmiert werden kann und/oder das Öl als Betätigungsmittel benutzt werden kann.
  • Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand von vorteilhaften Ausgestaltungen und einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Antriebssystem mit einer hydraulischen Kolbenmaschine einstellbaren Verdrängungsvolumens im axialen Schnitt;
    Fig. 2
    eine hydraulische Kolbenmaschine einstellbaren Verdrängungsvolumens in abgewandelter Ausgestaltung; und
    Fig. 3
    ein Antriebssystem mit zwei hydraulischen Kolbenmaschinen.
  • Das allgemein mit 1 bezeichnete Antriebssystem weist eine hydraulische Kolbenmaschine 2 auf, die Teil eines vereinfacht dargestellten Antriebsstranges 3 ist, der in nicht dargestellter Weise mit einem anzutreibenden Gerät verbunden ist, z.B. mit einem Fahrantrieb einer Baumaschine, z.B. eines Radladers.
  • Die Kolbenmaschine 2 ist beim vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Axialkolbenmaschine in Schrägachsenbauart. Die Kolbenmaschine 2 weist ein Gehäuse 4 mit einem topfförmigen Gehäuseteil 4a auf, dessen Gehäuseinnenraum 5 durch einen Deckel verschlossen ist, der vorzugsweise durch einen sogenannten Anschlußblock 4b gebildet ist, der durch nicht dargestellte Schrauben mit dem Gehäuseteil 4a lösbar verschraubt ist. An der Innenseite des Anschlußblocks 4b ist eine Steuerscheibe 6 gelagert, die an sich bekannte Steuerschlitze aufweist. An der sphärisch konvex gewölbten Innenseite der Steuerscheibe 6 liegt ein im Gehäuseinnenraum 5 angeordneter Zylinderblock 7 mit einer entsprechend sphärisch konkav gekrümmten Stirnfläche 8 an, der durch einen zylindrischen Mittelzapfen 9 drehbar zwischen der Steuerscheibe 6 und einer Triebwelle 11 gelagert ist. Der Mittelzapfen 9 ragt an der der Triebwelle 11 zugewandten Stirnseite aus einer Lagerbohrung 12 im Zylinderblock 7 heraus und ist mit einem Kugelkopf 13 durch ein sphärisches Gelenk 14 mit der Triebwelle 11 verbunden und daran schwenkbar abgestützt. Außerdem weist der Zylinderblock 7 mehrere etwa achsparallel angeordnete Kolbenbohrungen 15 auf, in denen jeweils ein Kolben 16 verschiebbar gelagert ist, der in vergleichbarer Weise mit einem Kugelkopf 17 durch ein sphärisches Gelenk 18 mit der Triebwelle 11 schwenkbar verbunden und abgestützt ist. Die Gelenklager 14, 18 können durch an sich bekannte kalottenförmige Lager gebildet sein.
  • Die Triebwelle 11 durchsetzt die Stirnwand 4c des Gehäuseteils 4a in einer Bohrung 19, und sie ist im Gehäuse 4 durch ein oder zwei Wälzlager 21, 22 darin gelagert, die vorzugsweise innenseitig von der Stirnwand 4c angeordnet sind, jeweils mit einem Innenring auf der Triebwelle 11 sitzen und mit einem Außenring an einer Innenlagerfläche der Umfangswand 4d des Gehäuseteils 4a sitzen. Wegen der beträchtlichen Axialkräfte, die im Funktionsbetrieb der vorliegenden Kolbenmaschine 2 in Axialkolbenbauweise auftreten, weist das oder wenigstens eines der Wälzlager 21, 22 einen Außenring mit einer zum Zylinderblock 7 hin divergenten Wälzlagerfläche für die vorzugsweise zylindrischen oder kegelförmigen oder tonnenförmigen Wälzkörper. Eine solche Bauweise ist aufgrund der besonderen Anordnung der divergenten Wälzlagerflächen wenigstens einen Wälzlagers 21, 22 in der Lage, große axiale Kräfte der Triebwelle 11 aufzunehmen und in das Gehäuse 4 zu leiten, die beim vorliegenden Ausführungsbeispiel durch den Arbeitsdruck der Axialkolbenmaschine im Pumpen- und Motorbetrieb vorgegeben sind.
  • Das Verdrängungsvolumen der Kolbenmaschine 2 ist wahlweise vergrößerbar und verringerbar. Hierzu dient eine insgesamt mit 23 bezeichnete Einstellvorrichtung, die eine quer zur Drehachse schwenkbare Lagerung des Zylinderblocks 7 einschließlich der Steuerscheibe 6, eine an dieser Schwenkeinheit mittelbar oder unmittelbar angreifende Verstellvorrichtung 24 und eine im einzelnen nicht dargestellte Steuervorrichtung 25 zum Verstellen der Verstellvorrichtung 24 und somit zum Einstellen der Einstellvorrichtung 23 umfaßt. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die aus dem Zylinderblock 7 und der Steuerscheibe 6 bestehende Schwenkeinheit um eine die Drehachse 11a und den Mittelpunkt des Kugelkopfes 13 schneidende und quer verlaufende Schwenkachse 26 schwenkbar an einer um die Schwenkachse 26 kreisbogenabschnittsförmig gekrümmte Führungsfläche 27 am Anschlußblock 4b schwenkbar gelagert, wobei die Verstellvorrichtung 24 ein Verstellelement 24a aufweist, das beim vorliegenden Ausführungsbeispiel an der Steuerscheibe 6 angreift und durch einen Mitnehmerzapfen mit zylinderabschnittförmigen Kopfflächen gebildet sein kann, der in eine passende Mitnehmerausnehmung in der Steuerscheibe 6 einfaßt und Teil eines Verstellkolbens 24b eines hydraulischen Verstellzylinders ist, dessen Verstellbewegung durch die nicht dargestellte Steuervorrichtung 25 steuerbar ist, und der in das einen Gehäusedeckel bildende Anschlußteil 4b integriert oder daran angebaut sein kann.
  • Dem Antriebssystem 1 ist im Antriebsstrang 3 eine lösbare Kuppung 31 zugeordnet, die es ermöglicht, die Kolbenmaschine 2 wahlweise vom Antriebsstrang 3 bezüglich ihrer Antriebsverbindung zu trennen und wieder zu verbinden. Die Kupplung 31 kann ein internes Bauteil der Kolbenmaschine 2 sein (Fig. 2) oder als separates, externes Bauteil zwischen zwei Teilen des Antriebsstranges 3 angeordnet sein (Fig. 1).
  • Bei der Kupplung 31 handelt es sich vorzugsweise um eine solche Bauweise, die im Funktionsbetrieb, d.h. während der Rotation der Triebwelle 11 bzw. des Antriebsstrangs 3, ein- bzw. ausgerückt werden kann. Hierzu eignet sich eine an sich geeignete Lamellenkupplung sehr vorteilhaft. Wenn eine solche Lamellenkupplung im Gehäuseinnenraum 5 angeordnet ist oder damit verbunden ist, kann das darin befindliche hydraulische Medium, insbesondere Öl, zur Schmierung der Lamellen dienen. Es kann sich z. B. um eine Lamellenkupplung handeln, die durch ein Zusammendrücken der Lamellen durch zugehörige Federn eingerückt bzw. geschlossen wird und die durch ein Überdrücken der Federn ausgerückt bzw. geöffnet wird.
  • Fig. 2 zeigt die Kolbenmaschine 2 im Bereich einer Einstellung maximalen Verdrängungsvolumens, wobei die Kupplung 31 eingerückt bzw. geschlossen ist. Fig. 1 zeigt dagegen die Kolbenmaschine 2 im Bereich einer Einstellung minimalen Verdrängungsvolumens, wobei die Kupplung 31 ausgerückt bzw. offen ist.
  • Die Kupplung 31 ist durch eine insgesamt mit 32 bezeichnete Betätigungseinrichtung zu öffnen und zu schließen, wobei bei der Öffnung der Antriebsstrang 3 unterbrochen und bei der Schließung geschlossen wird. Dabei soll die Funktion erfüllt werden, daß dann, wenn das Verdrängungsvolumen der Kolbenmaschine 2 Null oder minimal ist (Vmin), z. B.
  • Schwenkwinkel etwa 5°, die Kupplung 31 offen sein soll und im übrigen Verdrängungsvolumenbereich, d.h. dann, wenn das Verdrängungsvolumen größer ist, die Kuppung 31 geschlossen sein soll. Durch die vorbeschriebene Ausgestaltung lassen sich die folgenden wesentlichen Vorteile erreichen. Zum einen kann die Kolbenmaschine 2 außer Funktion gesetzt werden, soweit ihre Antriebsfunktion betroffen ist, und zwar sowohl im Pumpenbetrieb als auch im Motorbetrieb. Dies wird dadurch erreicht, daß die Einstellvorrichtung 23 der Kolbenmaschine 2 auf Null (V0) bzw. auf ein minimales Verdrängungsvolumen Vmin eingestellt wird (Fig. 1).
  • Da die Einstellung "Null" einen Grenzfall der minimalen Einstellung betrifft, wird aus Vereinfachungsgründen im folgenden nur mit dem Begriff "minimales Verdrängungsvolumen" argumentiert werden. Dieser Begriff soll die Nullstellung V0 einschließen.
  • Im Bereich einer minimalen Verdrängungsvolumeneinstellung Vmin bleiben zumindest die drehbaren Teile der Kolbenmaschine 2, wie der Zylinderblock 7, in den Rotationsbetrieb eingebunden, wenn der Antriebsstrang 3 mit einem weiteren Drehantrieb in Antriebsverbindung steht, der die Rotation aufrecht erhält. Ein solches Antriebssystem 1 bzw. ein solcher Funktionszustand ist z.B. dann gegeben, wenn der Antriebsstrang 3 ein Fahrantrieb oder Teil eines Fahrantriebs ist und in einem Funktionszustand Bergabfahrt die Kolbenmaschine angetrieben wird. Ein vergleichbarer Funktionszustand ergibt sich auch dann, wenn die Kolbenmaschine 2 und der Antriebsstrang dazu dienen, Lasten zu heben, und wenn ein solches Antriebssystem 1 auf ein Absenken der Last eingestellt ist, wobei die Last aufgrund ihres Eigengewichts den Antriebsstrang und die Kolbenmaschine 2 antreibt. Eine andere Ausgestaltung für ein Antriebssystem 1, bei dem die Kolbenmaschine 2 auch bei minimaler Verdrängungsvolumeneinstellung rotiert, ist dann gegeben, wenn ein weiterer Antriebsstrang 3a (Fig. 3) mit einem z.B. ebenfalls durch eine hydraulische Kolbenmaschine 2a vorzugsweise gleicher Bau- und Funktionsweise gebildeten Motor M vorhanden ist, der den Antriebsstrang 3 und somit auch die Kolbenmaschine 2 antreibt zeigt.
  • Die Situation des Mitschleppens tritt bei einem Fahrantrieb mit mehreren Antriebssträngen auch auf, wenn ein Antriebsstrang z. B. infolge eines Schlupfes abgeschaltet wird, indem der Hydromotor auf Vmin zurückgeschwenkt wird und der Antrieb über den anderen Antriebsstrang erfolgt. Da das angetriebene Fahrzeugrad mitdreht, wird der zurückgeschwenkte Hydromotor mitgeschleppt.
  • Bei diesem Antriebssystemen 1 läßt sich ein Mitschleppen der Kolbenmaschine 2 bei einer Einstellung im Bereich ihres minimalen Verdrängungsvolumens Vmin oder V0 dadurch verhindern, daß dann, wenn die Kolbenmaschine 2 sich in einer Einstellung im Bereich ihres minimalen Verdrängungsvolumens Vmin oder V0 befindet, die Kupplung 31 geöffnet wird und dadurch die Kolbenmaschine 2 abtriebsmäßig vom Antriebsstrang 3 abgekoppelt wird. Hierzu dient die Betätigungseinrichtung 32 zum Öffnen der Kupplung 31, wenn die Einstellvorrichtung 23 sich in einem Bereich minimalen Verdrängungsvolumens Vmin befindet. Die Betätigungseinrichtung 32 schließt die Kupplung 31, wenn die Einstellvorrichtung 23 sich nicht im Bereich minimalen Verdrängungsvolumens befindet. Fig. 2 zeigt die Kolbenmaschine 2 in der Einstellung Vmax.
  • Die Betätigungseinrichtung 32 umfaßt eine Erfassungsvorrichtung 33 und eine Steuereinrichtung 34, wobei die Erfassungsvorrichtung 33 dann, wenn die Einstellvorrichtung 23 sich im Bereich minimalen Verdrängungsvolumens befindet, die Steuereinrichtung 34 aktiviert, die wiederum ein Betätigungsmittel 35 aktiviert, mit dem die Kupplung 31 zu ihrer Schließung oder Öffnung beaufschlagbar ist.
  • Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Erfassungsvorrichtung 33 durch einen Tastmechanismus 36 mit z.B. einem längs verschiebbar gelagerten Taststift 37 gebildet, der die Stellung der Einstellvorrichtung 23 im Bereich minimalen Verdrängungsvolumens Vmin durch Tasten ermittelt und ein hier mechanisches oder z. B. ein elektrisches Signal zur Aktivierung der Steuereinrichtung 34 und des Betätigungsmittels 35 abgibt. Bei der vorliegenden Ausgestaltung wird der Tastmechanismus 36 bewegt, und diese Bewegung wird dazu ausgenutzt, ein Schalt- oder Wegeventil 38, z. B. ein 3/2-Wegeventil, das in einer hydraulischen Druckleitung 39 angeordnet ist, so zu betätigen, daß es die Druckleitung 39 öffnet und ein das Betätigungsmittel 35 bildendes Druckfluid, insbesondere Hydrauliköl, die Kupplung 31 durch Druckbeaufschlagung öffnet. Hierbei kann es sich um einen durch eine Druckquelle erzeugten Druck oder um den Arbeitsdruck oder Stelldruck der Kolbenmaschine 2 handeln, was andeutungsweise durch eine strichpunktierte Linie verdeutlicht ist. Die Rückstellung des Tastmechanismus 36 bzw. des Taststiftes 37 bei einer Verdrängunsvolumeneinstellung V > Vmin, z. B. Vmax in Fig. 2, kann durch eine Feder erfolgen, z.B. gemeinsam mit dem Ventilkörper des Wegeventils 38 durch eine übliche Ventilfeder 41, so daß dann, wenn die Einstellvorrichtung 23 bzw. die aus Zylinderblock 7 und Steuerscheibe 6 bestehende Schwenkeinheit sich nicht im Bereich minimalen Verdrängungsvolumens befindet, der Tastmechanismus 36 in seine zur Einstellvorrichtung 23 hin verschobenen Bereitschaftsstellung zurückgeschoben wird. Der Taststift 37 kann in einem Führungsloch 37a das das Gehäuse 4, insbesondere dessen Umfangswand 4d, durchquert, geführt sein, und ist somit von außen zugänglich.
  • Im Rahmen der Erfindung kann die Betätigungseinrichtung 32 auch so ausgebildet sein, daß der Tastmechenismus 36 direkt auf die Kupplung 31 einwirkt, insbesondere bei einer mechanisch verstellbaren Kupplung 31.
  • Wenn das Verdrängungsvolumen der Axialkolbenmaschine 2 aus dem Bereich minimalen Verdrängungsvolumens vergrößert wird, unterbleibt das Signal "minimales Verdrängungsvolumen", was die Betätigungseinrichtung 32 veranlaßt, die Kupplung 31 wieder zu schließen. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Betätigungseinrichtung 32 außer Funktion gesetzt, wobei in der Kupplung 31 integrierte Federn, die bei der vorbeschriebenen Beaufschlagung der Kupplung 31 überdrückt werden, den Funktionszustand Schließen der Kupplung 31 herbeiführen.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 befindet sich die Kupplung 31 außerhalb der Kolbenmaschine 2 in einem Triebwellenabschnitts des Antriebsstrangs 3, wobei es sich um eine Anbaukupplung 31 mit zwei vorzugsweise in Scheibenform ausgebildeten Wellenteilen 3a, 3b handelt, die durch die dazwischen angeordnete Kupplung 31 drehfest miteinander verbindbar und wieder lösbar sind. Das eine Wellenteil 3a ist drehfest mit der Triebwelle 11 verbunden, z.B. auf diese aufgesetzt und durch eine Drehmitnahmeverbindung 42, z.B. eine Keil-Nutverbindung, drehfest verbunden. Das andere Wellenteil 3b ist mit dem übrigen Teil des Antriebsstrangs 3 drehfest verbunden.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2, bei dem gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, ist die Kupplung 31 in die Kolbenmaschine 2 integriert und vorzugsweise im Gehäuseinnenraum 5 angeordnet, wobei sie zwischen zwei Triebwellenteilen 11a, 11b angeordnet ist und diese miteinander zu kuppeln und voneinander zu lösen vermag, die jeweils durch ein Wälzlager 21, 22, insbesondere mit zum Zylinderblock 7 hin divergenten Laufflächen, im Gehäuse 4 unabhängig voneinander drehbar gelagert sind.
  • Der bereits beschriebene weitere Antriebsstrang 3a mit einem zugehörigen Triebwellenabschnitt kann bei beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen Anbaukupplung (Fig. 1) oder Einbaukupplung (Fig. 2) vorgesehen sein, wie es Fig. 3 verdeutlicht. Die antriebsmäßige Verbindung des weiteren Antriebsstrangs 3c kann z. B. durch ein Winkelradgetriebe 45 erfolgen.
  • Bei der Beendigung der Aktivierung der Steuereinrichtung 34 wird der Ventilkörper in seine die Druckleitung 39 sperrende Stellung verschoben, in der das sich in der Kupplung 31 befindliche Druckfluid sich zum Tank hin entspannen kann.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht somit nicht nur ein Verringern oder Abschalten der Kolbenmaschine 2 hinsichtlich ihrer Verdrängungsleistung, sondern auch hinsichtlich eines Mitschleppens ihres Verdrängungsmechanismus. Außerdem ist beim Vorhandensein eines Schaltgetriebes im Antriebssystem eine Getriebeschaltung ohne Verspannung durch die Kolbenmaschine 2 möglich. Aufgrund des Wegfalls der Schleppmomente ist auch eine einfache und störungsfreie Schalteingabe möglich. Eine Wiedereinschaltung der Kolbenmaschine erfolgt selbsttätig beim Einstellen des Verdrängungsvolumens und Verstellen des zugehörigen Verstellmechanismus ausgehend von Vmin, z. B. 3° bis 5° Schwenkwinkel und mehr.

Claims (10)

  1. Antriebssystem (1) mit einer hydraulischen Kolbenmaschine (2), insbesondere Axialkolbenmaschine oder Radialkolbenmaschine, und einer lösbaren Kupplung (31), die durch ein Betätigungsmittel (35) betätigbar ist, zum wahlweisen Trennen einer Triebwelle (11) der Kolbenmaschine (2),
    wobei das Verdrängungsvolumen der Kolbenmaschine (2) durch eine Einstellvorrichtung (23) einstellbar ist und eine Erfassungsvorrichtung (33) vorgesehen ist, die die Stellung der Einstellvorrichtung (23) zumindest im Bereich minimalen Verdrängungsvolumens erfaßt und das Betätigungsmittel (35) so aktiviert, daß es die Kupplung (31) öffnet, wenn die Einstellvorrichtung (23) sich im Bereich minimalen Verdrängungsvolumens befindet, und die Kupplung (31) schließt, wenn die Einstellvorrichtung (23) sich außerhalb des Bereichs minimalen Verdrängungsvolumens befindet,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Erfassungsvorrichtung (33) einen Tastmechanismus (36) zum Abtasten eines zwischen einer Stellung maximalen Verdrängungsvolumens und einer Stellung minimalen Verdrängungsvolumens verstellbaren Teiles (6) der Einstellvorrichtung (23) aufweist.
  2. Antriebssystem nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Tastmechanismus (36) einen Taststift (37) aufweist, der in einem Führungsloch (37a) hin und her verschiebbar gelagert und vorzugsweise von außen zugänglich ist.
  3. Antriebssystem nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Führungsloch (37a) in der Umfangswand (4d) eines Gehäuses (4) der Kolbenmaschine (2) angeordnet ist.
  4. Antriebssystem nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Betätigungsmittel (35) eine sich zur Kupplung (31) erstreckende Druckleitung (39) ist, in der ein Steuerventil (38) angeordnet ist, das durch die Erfassungsvorrichtung (33) betätigbar ist.
  5. Antriebssystem nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Druckleitung (39) mit einer Druckleitung der Kolbenmaschine (2) verbunden ist.
  6. Antriebssystem nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kupplung (31) außerhalb der Kolbenmaschine (2) in einem Antriebsstrang (3) angeordnet ist.
  7. Antriebssystem nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Kupplung (31) zwischen zwei Triebwellenteilen (11a, 11b) der Triebwelle (11) angeordnet ist.
  8. Antriebssystem nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Teilungsfuge zwischen den Triebwellenteilen (11a, 11b) und die Kupplung (31) in einem Gehäuseinnenraum (5) eines Gehäuses (4) der Kolbenmaschine (2) angeordnet sind.
  9. Antriebssystem nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Antriebssystem (1) eine zweite Kolbenmaschine (M) aufweist, die abtriebsmäßig mit dem Antriebssystem (1) verbunden ist, insbesondere in demselben Antriebsstrang (2) oder in einem abtriebsmäßig mit dem Antriebsstrang (3) verbundenen Antriebsstrangzweig (3a) des Antriebssystems (1).
  10. Antriebssystem nach Anspruch 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die erste Kolbenmaschine (M) und die zweite Kolbenmaschine (2) seriell in dem gleichen hydraulischen Arbeitskreislauf angeordnet sind und beim Zurückschwenken eines der beiden Kolbenmaschinen (M, 2) die jeweils andere Kolbenmaschine (2, M) durch einen Freilauf abtriebsseitig freigeschaltet wird.
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