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Die Erfindung betrifft einen Drehwerksantrieb
mit einem zweistufigen Planetengetriebe, dem ein Motor vorgeschaltet
ist und dessen Planetenräder
jeweils auf einseitig befestigten Stegzapfen fliegend gelagert sind,
und mit einem Drehwerksritzel, das einen zylindrischen Lagerabschnitt
und einen axial daran anschließenden
Verzahnungsabschnitt aufweist und das mittels zweier Schrägwälzlager drehbar
gelagert ist, die radial zwischen dem Lagerabschnitt und einem umgebenden
Gehäuse
angeordnet sind.
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Bekannte Drehwerksantriebe, wie sie
beispielsweise in der
DE
42 06 086 A1 offenbart sind, bestehen aus einer modularen
Aneinanderreihung von Komponenten. Hierbei wird beispielsweise an
einen Hydromotor eine Bremse angeflanscht, an deren Gehäuse ein
Getriebegehäuse
mit darin angeordnetem zweistufigen Planetengetriebe befestigt wird.
Die Motorwelle treibt über
eine Zwischenwelle, die die Bremse trägt, das Sonnenrad der motornahen
ersten Stufe des Planetengetriebes. Der Steg dieser ersten Stufe
ist mit dem Sonnenrad der motorfernen zweiten Stufe des Planetengetriebes
verbunden. Die Planetensätze
der ersten und der zweiten Stufe stehen mit einem gemeinsamen Hohlrad
in Eingriff, das an der Innenseite des Getriebegehäuses befestigt
oder daran angeformt ist. Der Ausgang des Planetengetriebes wird
vom Steg der zweiten Stufe gebildet. An das Planetengetriebe schließt sich
das Abtriebselement an, das aus einem an einer Welle angeformten
Ritzel für
ein Drehwerk besteht. Die Welle ist mittels Kegelrollenlagern in
einem mit dem Getriebegehäuse
verschraubten Lagergehäuse
drehbar gelagert und mit dem Steg der zweiten Stufe des Planetengetriebes verbunden.
Ein derartiges Antriebsaggregat ist voluminös und aufwendig.
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Aus der
DE 42 39 331 A1 ist ein
zweistufiges Planetengetriebe bekannt, in dem eine Leistungsverzweigung
stattfindet. Hierbei wird das Reaktionsmoment der ersten Stufe von
dessen Hohlrad auf das Abtriebselement übertragen, das vom Steg der
zweiten Stufe gebildet wird. Dadurch fließt nur ein Teil der zu übertragenden
Leistung über
die zweite Stufe.
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Der vorliegenden Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, einen Drehwerksantrieb der eingangs genannten
Art zur Verfügung
zu stellen, der einen verringerten Bauaufwand aufweist und kompakter
ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass – bezogen
auf die Drehachse des Drehwerksritzels – der Längsabstand der Wirklinien der
Schrägwälzlager
größer ist
als die Längserstreckung
des Lagerabschnitts, wobei sich die zum Verzahnungsabschnitt gerichtete
Wirklinie zumindest in den Verzahnungsabschnitt hinein erstreckt,
und dass das Planetengetriebe eine motorferne, in den Lagerabschnitt
integrierte erste Stufe und eine motornahe zweite Stufe aufweist,
wobei sich eine von dem Motor angetriebene Welle durch eine Zentralbohrung
des Sonnenrads der zweiten Stufe hindurch erstreckt und mit dem
Sonnenrad der ersten Stufe verbunden ist, wobei weiter die Planetenräder der
ersten Stufe mit einem mit dem Lagerabschnitt verbundenen Hohlrad in
Eingriff stehen und der Steg der ersten Stufe mit dem Sonnenrad
der zweiten Stufe verbunden ist, deren Planetenräder mit einem Hohlrad in Eingriff
stehen, das an einem das Planetengetriebe umgebenden Getriebegehäuse befestigt
ist, wobei der Steg der zweiten Stufe mit dem Lagerabschnitt direkt
oder indirekt verbunden ist.
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Hierdurch kann der axiale Abstand
der beiden Wälzlager
sehr gering gehalten werden, obwohl im Hinblick auf die Kräfteverteilung
eine sehr breite Lagerbasis erreicht wird. Ein Drehwerksantrieb
muss erhebliche Querkräfte
aufnehmen, die von der Lagerung des mit einem Ritzel versehenen
Abtriebselements abzustützen
sind. Trotz äußerst geringer
axialer Abmessungen vermag das Abtriebselement des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats
große
Kräfte und
Momente aufzunehmen.
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Durch diese Anordnung findet eine
Leistungsverzweigung im Antriebsaggregat statt. Bereits in der ersten
Stufe des Planetengetriebes wird Leistung auf das Abtriebselement übertragen,
da das Reaktionsmoment des Hohlrades der ersten Stufe nicht – wie sonst üblich – auf das
feststehende Getriebegehäuse übertragen
wird, sondern auf das Abtriebselement. Die zweite Stufe kann daher
dementsprechend kleiner dimensioniert werden, was die Gesamtabmessungen
des Antriebsaggregats verringert.
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Eine weitere Verkleinerung des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats,
insbesondere in axialer Richtung, ergibt sich dadurch, dass der
Steg der ersten Stufe des Planetengetriebes in axialer Richtung zumindest
teilweise innerhalb des Stegs der zweiten Stufe des Planetengetriebes
angeordnet ist. Im Idealfall benötigen
beide Stege bezüg lich
ihrer Axialerstreckung lediglich den Raum, den üblicherweise ein einziger Steg
beansprucht.
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Der Motor des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats
ist zweckmäßigerweise
koaxial zur Drehachse des Planetengetriebes und des Abtriebselementes
angeordnet, so dass sich eine gemeinsame Drehachse für die Motorwelle,
das Planetengetriebe und das Abtriebselement ergibt. Dadurch ergeben sich
kleinstmögliche
radiale Abmessungen.
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Falls erforderlich, kann jedoch auch
der Motor so angeordnet werden, dass die Motorwelle parallel ist
zur Drehachse des Planetengetriebes und des Abtriebselements.
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Der Motor ist bevorzugt als hydraulischer Motor
ausgebildet, insbesondere als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise.
Es können
jedoch auch andere Motorbauarten Verwendung finden.
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Gemäß einer ersten vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Drehwerksritzel
einen scheibenförmigen
Abschnitt aufweist, der mit dem Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes
verbunden ist, wobei das Hohlrad als Lagerabschnitt vorgesehen ist.
Das Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes übernimmt
daher eine Funktion, wie sie bei Drehwerksgetrieben des Standes
der Technik die Welle hat, an der das Ritzel angeformt ist, nämlich die
Lagerung des Drehwerksritzels. Das Hohlrad ist dabei zugleich auch
Teil des Drehwerksritzels.
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Ein besonderer Vorteil ergibt sich
dadurch, dass der Verzahnungsabschnitt lösbar mit dem Hohlrad der ersten
Stufe des Planetengetriebes verbunden ist. Hierbei kann das Ritzel
bei Verschleiß ausgetauscht
werden.
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Es erweist sich als zweckmäßig, die
Schrägwälzlager
durch das Befestigen des Verzahnungsabschnitts am Hohlrad der ersten
Stufe des Planetengetriebes axial zu fixieren und/oder vorzuspannen. Dadurch
entfallen separate Fixier- und/oder Spannmittel, was den Bauaufwand
verringert.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Drehwerksritzel
einen scheibenförmigen
Abschnitt aufweist und einen daran axial anschließenden,
das Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes radial und axial übergreifenden
hohlzylindrischen Abschnitt, der als Lagerabschnitt vorgesehen ist.
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Analog zur oben beschriebenen Ausgestaltungsform
der Erfindung kann auch hier der Verzahnungsabschnitt lösbar mit
dem hohlzylindrischen Abschnitt verbunden sein, wobei die bereits
beschriebenen Vorteile erzielt werden. Die Schrägwälzlager durch das Befestigen
des Hohlrads der zweiten Stufe des Planetengetriebes am Getriebegehäuse axial
zu fixieren und/oder vorzuspannen, erweist sich ebenfalls als zweckmäßig.
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Montagetechnisch erweist es sich
bei beiden beschriebenen Varianten als Vorteil, wenn das Hohlrad
der zweiten Stufe des Planetengetriebes einen Flansch aufweist,
der axial zwischen dem Getriebegehäuse und einem Motorgehäuse angeordnet
ist und der konzentrische Bohrungen aufweist, die deckungsgleich
sind mit dazu korrespondierenden Bohrungen im Getriebegehäuse und
im Motorgehäuse. Das
Hohlrad der zweiten Stufe, das beispielsweise durch Sintern hergestellt
werden kann, wird somit beim Zusammenbau des Antriebsaggregats durch die
mittels Schrauben hergestellte Verbindung des Getriebegehäuses mit
dem Motorgehäuse
absolut verdrehsicher befestigt.
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Der Bauraum für den Drehwerksantrieb sowie
der Herstellungsaufwand werden weiter minimiert, wenn eine Lamellenbremse
im Getriebegehäuse
auf der motornahen Seite angeordnet ist, die in Wirkverbindung steht
mit der vom Motor angetriebenen Welle und dem Hohlrad der zweiten
Stufe des Planetengetriebes. Die Bremse ist damit auch unabhängig von
der Art des Motors.
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Gemäß einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass der Motor als Axialkolbenmotor
in Schrägscheibenbauweise
ausgebildet ist, der eine radial zwischen der Zylindertrommel und
dem Motorgehäuse angeordnete
Lamellenbremse aufweist.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten
der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren beschriebenen
Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 einen
erfindungsgemäßen Drehwerksantrieb
und
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2 eine
Variante des Drehwerksantriebs nach 1.
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Der erfindungsgemäße Drehwerksantrieb weist einen
Motor 1, ein zweistufiges Planetengetriebe 2 und
ein Drehwerksritzel 3 auf. Die Drehachsen D dieser Komponenten
sind koaxial zueinander.
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Das Drehwerksritzel 3 weist
einen Verzahnungsabschnitt 3a auf, der als Ritzel für den Antrieb eines
Drehwerks ausgebildet ist, und einen axial daran anschließenden,
in diesem Beispiel einstückig mit
dem Verzahnungsabschnitt 3a geformten Lagerabschnitt 3b.
Das Drehwerksritzel 3 ist mittels zweier als Kegelrollenlager
in X-Anordnung ausgebildeter Schrägwälzlager 21a und 21b in
einem Getriebegehäuse 9 gelagert.
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Anstelle von Kegelrollenlagern können auch Schrägkugellager
verwendet werden. Das Drehwerksritzel 3 wird vom Planetengetriebe 2 angetrieben.
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Bezogen auf die Drehachse D des Abtriebselements 3 ist
der Längsabstand
der Wirklinien W1, W2 der Schrägwälzlager 21a, 21b größer als
die Längserstreckung
des Lagerabschnitts 3b. Die Schrägwälzlager 21a, 21b weisen
jeweils eine Wirklinie W1 bzw. W2 auf, die bevorzugt unter einem
Winkel von 45 Grad zur Drehachse D des Drehwerksritzel 3 angeordnet
ist. Dabei erstreckt sich die zum Verzahnungsabschnitt 3a gerichtete
Wirklinie W1 des Schrägwälzlagers 21b in
den Verzahnungsabschnitt 3a hinein.
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Die Schrägwälzlager 21a, 21b sind
damit zwar eng zueinander benachbart, so dass der Platzbedarf in
axialer Richtung gering ist, jedoch ergibt sich durch diese Anordnung
kräftemäßig eine
sehr breite Lagerbasis, die hohe Kräfte und Momente aufzunehmen
vermag. Gegenüber
den bekannten Drehwerksantrieben des Standes der Technik, die eine herkömmliche
platzraubende Wellenlagerung aufweisen, ergibt sich durch diese
Lagerung ein beträchtlicher
Fortschritt im Hinblick auf eine Verringerung der Abmessungen des
Drehwerksantriebs.
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Der Motor 1 ist als Axialkolbenmotor
in Schrägscheibenbauweise
ausgebildet. Eine bei Beaufschlagung mit Drucköl rotierende Zylindertrommel 4,
die in einem Motorgehäuse 5 angeordnet
ist, treibt in bekannter Weise eine Welle 6 an, die durch
einen innenverzahnten Mitnehmer 7 mit einer Welle 8 drehsynchron
verbunden ist. Die Wellen 6 und 8 bilden somit
eine zweiteilige Motorwelle.
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Der Mitnehmer 7 ist gleichzeitig
Lamellenträger
einer zwischen den Motor 1 und das Planetengetriebe 2 geschalteten
Lamellenbremse, die in dem Getriebegehäuse 9 des Planetengetriebes 2 angeordnet
ist.
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Das Planetengetriebe 2 weist
eine motorferne erste Stufe auf und eine motornahe zweite Stufe. Die
Welle 8 erstreckt sich durch das Sonnenrad 10 der
motornahen zweiten Stufe des Planetengetriebes 2 hindurch
und ist an ihrem Ende durch eine angeformte Verzahnung als Sonnenrad 11 der
motorfernen ersten Stufe des Planetengetriebes ausgebildet. Das
Sonnenrad 11 treibt Planetenräder 12, die in Eingriff
mit einem Hohlrad 13 stehen und auf Stegzapfen 14a eines
Stegs 14 gelagert sind.
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Der Steg 14 ist durch eine
Verzahnung mit dem Sonnenrad 10 der zweiten Stufe des Planetengetriebes
verbunden. Das Sonnenrad 10 treibt Planetenräder 15,
die mit einem Hohlrad 16 in Eingriff stehen und auf Stegzapfen 17a eines
Stegs 17 gelagert sind.
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Das Hohlrad 13 der ersten
Stufe des Planetengetriebes ist in einem hohlzylindrischen Abschnitt 18 des
Abtriebselements 3 verdrehsicher befestigt, vorzugsweise
eingepreßt.
An den hohlzylindrischen Abschnitt 18 des Abtriebselements 3 schließen nach in
der Figur links ein scheibenförmiger
Abschnitt 19 und der Verzahnungsabschnitt 3a für den Antrieb
eines Drehwerks an. Die genannten Bauteile sind einstückig miteinander
gebildet.
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Das Planetengetriebe befindet sich
durch diese Anordnung platzsparend zumindest teilweise innerhalb
des Drehwerksritzels 3.
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Das Hohlrad 16 der zweiten
Stufe des Planetengetriebes weist einen radial nach außen weisenden
Flansch 16a auf, der mit am Umfang verteilten konzentrischen
Bohrungen 16b versehen ist. Die Bohrungen 16b korrespondieren
zu Bohrungen 22 im Getriebegehäuse 9 und zu Bohrungen 23 im
Motorgehäuse 5.
Die Bohrungen 22 können
als Gewindebohrungen oder als glatte Bohrungen ausgebildet sein.
Das Hohlrad 16 wird beim Verbinden des Motorgehäuses 5 mit
dem Getriebegehäuse 9 durch Schrauben 24 verdrehsicher
fixiert, die in die Bohrungen 23, 16b und 22 eingeführt und
befestigt werden. Das Hohlrad 16 der ersten Stufe des Planetengetriebes 2 ist
daher gehäusefest.
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Mit dem Befestigen des Hohlrads 16 der zweiten
Stufe des Planetengetriebes werden zugleich die Schrägwälzlager 21a und 21b fixiert und/oder
vorgespannt, wodurch das Abtriebselement 3 radial und axial
festgelegt wird.
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Zwischen dem mit der Welle 8 und
der Welle 6 verbundenen, als Lamellenträger dienenden Mitnehmer 7 und
dem in Axialrichtung zum Motor 1 hin etwas verlängerten
Hohlrad 16 der zweiten Stufe des Planetengetriebes sind
Bremslamellen 25 angeordnet, die durch einen hydraulisch
lösbaren,
federkraftbeaufschlagten Ring-Bremskolben 26 beaufschlagbar
sind.
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Der Steg 17 der zweiten
Stufe des Planetengetriebes ist durch eine Verzahnung mit dem hohlzylindrischen
Abschnitt 18 des Drehwerksritzels 3 verbunden.
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Durch die Verbindung des Hohlrads 13 der ersten
Stufe des Planetengetriebes und des Stegs 17 der zweiten
Stufe des Planetengetriebes mit dem Drehwerksritzel 3 ergibt
sich eine Leistungsverzweigung im Planetengetriebe. Ein Teil der
vom Motor 1 in das Planetengetriebe 2 eingespeisten
Leistung wird nach Passieren der ersten Stufe des Planetengetriebes
infolge der Abstützung
des Hohlrads 13 im hohlzylindrischen Abschnitt 18 des
Drehwerksritzels 3 nicht in die zweite Stufe des Planetengetriebes 2 weitergeleitet,
sondern fließt
in das Drehwerksritzel 3. Da somit nicht die volle Leistung
auf die zweite Stufe des Planetengetriebes übertragen wird, kann diese
folglich kleiner dimensioniert werden, was die Abmessungen des erfindungsgemäßen Drehwerksantriebs
gegenüber
Drehwerksantrieben des Standes der Technik verkleinert.
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Eine weitere Verringerung des Bauvolumens wird
dadurch erreicht, dass der Steg 14 der ersten Stufe des
Planetengetriebes 2 in axialer Richtung zumindest innerhalb
des Stegs 17 der zweiten Stufe des Planetengetriebes 2 angeordnet
ist. Es wird daher von beiden Stegen 14, 17 zusammen
nur in etwa der Platz in axialer Richtung beansprucht, der normalerweise
von einem einzigen Steg benötigt
wird.
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Die Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Drehwerksantriebs
nach 2 unterscheidet sich
von der Ausgestaltungsform nach 1 in
erster Linie dadurch, dass der scheibenförmige Abschnitt 19 des
Drehwerksritzels 3 nicht in einen hohlzylindrischen Abschnitt übergeht,
in dem die erste Stufe des Planetengetriebes 2 angeordnet
ist, sondern mit dem Hohlrad 13 der ersten Stufe des Planetengetriebes 2 verbunden
ist. Das Hohlrad 13 übernimmt
somit die Funktion des hohlzylindrischen Abschnitts 18,
wodurch der Bauaufwand weiter verringert wird. Die Schrägwälzlager 21a und 21b,
durch die das Abtriebselement 3 gelagert ist, weisen eine
O-Anordnung auf und befinden sich radial zwischen dem Hohlrad 13 und
dem Getriebegehäuse 9.
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Weitere Vorteile ergeben sich dadurch,
dass der aus dem Ritzel und dem scheibenförmigen Abschnitt 19 bestehende
Verzahnungsabschnitt 3a durch Schrauben 27 lösbar mit
dem Hohlrad 13 der ersten Stufe des Planetengetriebes verbunden
ist. Durch diese Anordnung kann der Verzahnungsabschnitt 3a bei
Verschleiß ausgetauscht
werden, wobei keinerlei Demontagearbeiten im Getriebebereich erforderlich
sind. Beim Anbau des Verzahnungsabschnitts 3a an das Hohlrad 13 werden
die Schrägwälzlager 21a, 21b axial
fixiert und/oder vorgespannt.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, bei dem
Drehwerksantrieb nach 1 zwischen
dem scheibenförmigen
Abschnitt 19 und dem hohlzylindrischen Abschnitt 18 jeweils
eine Trennebene vorzusehen, so dass der Verzahnungsabschnitt 3a austauschbar
ist.
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Anstelle einer Lamellenbremse im
Getriebegehäuse 9 ist
eine radial zwischen der Zylindertrommel 4 und dem Motorgehäuse 5 des
Motors 1 angeordnete Lamellenbremse vorgesehen, deren Lamellen 25 abwechselnd
mit einem Verzahnungsprofil auf der Oberfläche der Zylindertrommel 4 und
auf der Innenseite des Motorgehäuses 5 in
Eingriff stehen.