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Diese
Erfindung bezieht sich auf ein Planetenreduktionsgetriebe gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Solche Planetenreduktionsgetriebe sind im allgemeinen
an den freien Enden von Antriebsachsen angebracht, speziell an den
radseitigen Enden von Antriebsachsen, die bei geländegängigen Fahrzeugen
und ähnlichem
verwendet werden.
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Ein
Planetenreduktionsgetriebe für
die freien Enden von Antriebsachsen besteht im wesentlichen aus
mehreren Planetenrädern
(üblicherweise
drei), die in derselben, orthogonal zur jeweiligen Achswelle angeordneten
Ebene angebracht sind, wobei die Planetenräder konstant in einem mit dem
Achswellenende verbundenen Sonnenrad und in einem Hohlrad mit Innenverzahnung
kämmen,
das am Gehäuseschenkel
der Achsen angebracht ist, und wobei die Planetenräder auf
axialen Zapfen oder Achsen angebracht sind, die an einen sich drehenden
Planetenradträger
angefügt
sind, der funktionell mit der Radnabe des Fahrzeugs verbunden ist.
Bei diesem bekannten Aufbau, bei dem das freie Ende der Achswelle
bezüglich
des Gehäuseschenkels
frei ist, wird die Planetenradträger-Radnabenanordnung
von Radlagern getragen, die zwischen dieser Anordnung und einem
Außenflächenabschnitt
des Gehäuseschenkels
angeordnet sind.
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Eine
bekannte Ausführung
eines Planetenreduktionsgetriebes für das Ende einer Antriebsachse ist
in 1 der beigefügten
Zeichnungen dargestellt.
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Bei
dieser bekannten Lösung
enthält
die das Rad tragende Struktur, die die vom Boden kommenden Kräfte zum
Fahrzeugrahmen überträgt, ein
Gehäuse 1,
das mit dem Fahrzeugrahmen verbunden ist, und einen Gehäuseschenkel 2,
der über
Radlager 3 eine Radnabe 4 trägt, an der das Fahrzeugrad
angebracht ist.
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Das
Kraftübertragungssystem
der Lösung aus 1 enthält Planetenräder 10,
die innen im Sonnenrad 11, das auf dem Ende der Achswelle 12 angebracht
ist, und außen
im Hohlrad 13 kämmen, das
mit dem Gehäuseschenkel 2 über die
Hohlradnabe 14 verbunden ist. Die Planetenräder 10 werden von
entsprechenden Planetenräderachsen 15 getragen,
die an einem Planetenradträger 16 angebracht sind,
der mit der Radnabe 4 verbunden ist.
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Das
bei dieser Lösung
nach dem Stand der Technik verwendete Bremssystem benutzt eine Bremsanordnung
mit abwechselnd angeordneten Reibscheiben 21 und feststehenden
Scheiben 22, wobei die Reibscheiben 21 mit der
Achswelle 12 durch die Bremsnabe 23 verbunden
sind. Die feststehenden Scheiben 22 sind mit dem Bremsgehäuse 24 verbunden,
das einteilig mit der Hohlradnabe 14 ausgebildet ist, die
mit dem Gehäuseschenkel 2 verbunden
ist. Das unter Druck stehende Fluid wird über eine Hydraulikleitung 25 zum
Zylinder geleitet und bildet dort mittels des Kolbens 26 eine
axiale Druckkraft zwischen den sich drehenden Scheiben 21 und
den feststehenden Scheiben 22 aus, die durch gegenseitige
Reibung ein Bremsen der Achswelle 12 mittels eines Bremsmomentes
bewirkt, das vom Planetenradsystem verstärkt zum Radnabe 4 geleitet
wird.
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Ein
solcher Aufbau nach dem Stand der Technik weist einige Nachteile
auf, die seinen Anwendungsbereich, die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit
begrenzen. Folgende Nachteile dieser Lösung können benannt werden:
- a) mangelnde Anwendbarkeit eines Baukastensystems
bei der Herstellung, also des Hervorbringens einer Produktfamilie
aus einem Basisprodukt unter Beibehaltung der grundsätzlichen
Abmessungen und internen Schnittstellen;
- b) die Anpassung an verschiedene Fahrzeuganschlußstellen
ist durch den Durchmesser des Zentrieransatzes für das Rad begrenzt;
- c) die Modifikationen von Untersystemen erfordern den Austausch
von vielen anderen Bauteilen mit teilweise hohen Kosten, und der
Einbau eines Zwangskühlungssystems
ist kompliziert;
- d) das Planetenradsystem und die Scheibenbremse mit durch die
Radnabe begrenztem Außendurchmesser
führen
zu Getrieben mit großer Breite
und zu einer großen
Anzahl von Bremsscheiben. Beide Parameter sind in der Praxis begrenzt,
und der Aufbau paßt
nicht zu einer Produktfamilie mit einem weiten Leistungsbereich und
einem hohen Übereinstimmungsgrad;
- e) die Komplexität
der Hydraulikleitung zur Bremsbetätigung wirkt sich nachteilig
auf die Zuverlässigkeit
und die Kosten aus.
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Eine
zweite Ausführung
eines Planetenreduktionsgetriebes für das Ende von Antriebsachsen ist
in 2 der beigefügten
Zeichnungen dargestellt.
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Diese
zweite Ausführungslösung weist
auch eine Struktur mit einem Gehäuse 1a auf,
das an dem Fahrzeugrahmen befestigt ist und den Gehäuseschenkel 2a trägt, der über Radlager 3a eine
Radnabe 4 trägt,
an der das Fahrzeugrad angebracht ist.
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Das
Kraftübertragungssystem
der Lösung aus 2 enthält auch
Planetenräder 10a,
die innen im Sonnenrad 11a, das auf dem Ende der Achswelle 12a angebracht
ist, und außen
im Hohlrad 13a kämmen,
das mit dem Gehäuseschenkel 2a über die Hohlradnabe 14a verbunden
ist. Die Planetenräder 10a werden
von entsprechenden Planetenräderachsen 15a getragen,
die an einem Planetenradträger 16a angebracht
sind, der mit der Radnabe 4a verbunden ist.
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Das
Bremssystem dieser Lösung
benutzt ebenfalls ein Naßscheibensystem 20a,
das aus Reibscheiben 21a und feststehenden Scheiben 22a besteht,
die abwechselnd angeordnet sind, wobei die Reibscheiben 12a mit
der Radnabe 4a verbunden sind, während die feststehenden Scheiben 22a mit dem
Bremsgehäuse 24a verbunden
sind, das mit dem Gehäuseschenkel 2a mittels
des Flansches 28 verbunden ist. Das unter Druck stehende
Fluid wird über
die Hydraulikleitung 25a zum Zylinder geleitet und bildet
dort mittels des Kolbens 26a eine axiale Druckkraft zwischen
den Reibscheiben 21a und den feststehenden Scheiben 22a aus,
die durch gegenseitige Reibung eine nicht verstärkte Bremsung der Radnabe 4a bewirkt.
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Obwohl
die Hydraulikleitung und die Anbringung der Zwangskühlung vereinfacht
ist und das Problem der Begrenzung des Außendurchmessers des Scheibenbremssystems
durch das Durchmesser des Zentrieransatzes für das Rad gelöst ist,
weist die Lösung
von 2 alle mit der Lösung aus 1 verbundenen,
unter „a" bis „d" genannten Nachteile
auf. Außerdem
sollten die folgenden zusätzlichen
Nachteile erwähnt
werden:
- f) der Einbau in ein Fahrzeug mit begrenztem Raum
zwischen Rahmenträger
und Radnabenflansch kann unmöglich
sein; und
- g) die Scheibenbremse wird aufgrund der großen Anzahl der zur Bremsung
des Drehmoments benötigten
Scheiben sehr teuer und sehr schwer sein.
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Eine
dritte Ausführung
eines Planetenreduktionsgetriebes für das Ende einer Antriebsachse
ist in 3 der beigefügten
Zeichnungen dargestellt und enthält
eine Struktur, ein Kraftübertragungssystem und
ein Bremssystem, deren Anordnung im wesentlichen gleich der in der
Lösung
aus 1 verwendeten entspricht und deren gleiche Teile
gleiche Bezugszeichen erhalten, die um den Buchstaben „b" ergänzt sind.
Man beachte, daß bei
dieser Lösung
das Bremsmoment verstärkt
zur Radnabe geleitet wird.
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Eine
Besonderheit der Lösung
aus 3 besteht in der Tatsache, daß die feststehenden Scheiben 22b mit
dem Bremsgehäuse 24b verbunden sind,
das direkt mit dem Achsgehäuse 1b verbunden ist.
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Obwohl
die Lösung
aus 3 ebenfalls sowohl die Hydraulikleitung und die
Installation der Zwangskühlung
vereinfacht und als auch das Problem der Begrenzung des Außendurchmessers
der Scheibenbremse durch den Durchmesser des Zentrieransatzes für das Rad
beseitigt, weist diese Lösung
alle Nachteile von „a" bis „d" der Lösung aus 1 und
außerdem
einen Nachteil „h" auf, da sie nicht
kompakt genug ist und eine große
Anzahl von Bauteilen aufweist.
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Eine
vierte Ausführung
eines Planetenreduktionsgetriebes ist in 4 der beigefügten Zeichnungen
dargestellt.
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Die
Struktur dieser vierten Lösung
enthält
ein Achsgehäuse 1c,
das am Fahrzeugrahmen angebracht ist und über Radlager 3c eine
Ausgangswelle 5 trägt.
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Das
Kraftübertragungssystem
dieser vierten Lösung
enthält
Planetenräder 10c,
die innen im Sonnenrad 11c und außen im Hohlrad 13c kämmen, wobei
das Sonnenrad 11c optional einteilig mit der Achswelle 12c ausgeführt ist.
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Das
Hohlrad 13c ist direkt mit dem Achsgehäuse 1c verbunden,
und die Planetenräder 10c sind an
dem Planetenradträger 16c angebracht,
der mit der Ausgangswelle 5 verbunden ist.
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Das
Bremssystem dieser Lösung
ist ebenfalls ein Naßbremssystem 20c,
das Reibscheiben 21c und feststehende Scheiben 22c enthält, die
abwechselnd angeordnet sind, wobei die Reibscheiben 21c direkt
und wahlweise mit der Achswelle 21c verbunden sind, während die
feststehenden Scheiben 22c mit dem Bremsgehäuse 24c verbunden
sind, das direkt mit dem Achsgehäuse 1c verbunden
ist. Diese Lösung
weist die gleiche Bremsbetätigung
auf wie mit Bezug auf die Lösung
aus 3 beschrieben, bei der das Bremsmoment zur Ausgangswelle 5 verstärkt übertragen
wird.
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Obwohl
die Hydraulikleitung und der Einbau der Zwangskühlung vereinfacht, das Problem
der Anpassung an unterschiedliche Fahrzeuganschlußstellen
vermieden und das Problem der Begrenzung des Außendurchmessers des Scheibenbremssystems durch
die Abmessungen der Radnabe gelöst
wird, weist diese Lösung
aus 4 die Nachteile von „a" und „c" der Lösung aus 1 und
die folgenden, zusätzlichen
Nachteile auf:
- i) die Wartung jedes Teils des
Systems erfordert den Ausbau der Achse aus dem Fahrzeug;
- j) die Anpassung an Einbauabmessungen in verschiedene Fahrzeuge
erfordert die Veränderung von
großen
und teueren Bauteilen; und der Einbau in ein Fahrzeug mit vermindertem
Abstand zwischen den Rahmenträgern
kann aufgrund der Abmessungen des Mittelabschnitts nicht durchführbar sein;
- k) die Leistungsfähigkeit
des Kegelradgetriebes ist durch das Mittelgehäuse begrenzt, das durch die
Anschlußstelle
zwischen dem Planetenradsystem und der Naßscheibenbremse bestimmt ist.
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Die
Erfindung soll ein Planetenreduktionsgetriebe für Antriebsachsen des hier genannten
Aufbaus bereitstellen, das gegenüber
den zuvor beschriebenen Lösungen
die folgenden Vorteile aufweist:
- 1. Anwendbarkeit
des Baukastensystems bei der Herstellung, also des Hervorbringens
einer Produktfamilie aus einem Basisprodukt unter Beibehaltung der
grundsätzlichen
Abmessungen und internen Anschlußstellen;
- 2. Sehr flexible Anpassung an Schnittstellen von verschiedenen
Fahrzeugen innerhalb eines großen
Durchmesserbereichs des Zentrieransatzes der Räder, des Abstandes zwischen
den Rahmenträgern
oder des Abstandes zwischen den Radnabenflanschen;
- 3. Optimierte Ausführbarkeit
des Planetenradgetriebes und des Bremssystems, da sie nicht durch den
Radzentrieransatz begrenzt sind;
- 4. Möglichkeit
des Abdeckens eines weiten Einsatzbereichs des Planetenreduktionsgetriebes durch
Verändern
der Anzahl der Planetenräder oder
der Breite der Zahnräder,
und Möglichkeit des
Abdeckens eines weiten Einsatzbereichs der Bremse durch Verändern der
Anzahl der Scheiben, was aus dem vorhergehenden Punkt und auch dem
modularen Aufbau folgt;
- 5. Hohe funktionale Integration und geringe Anzahl von Bauteilen
sowie geringe Komplexität;
- 6. Neben den oben genannten Vorteilen behält die Anordnung auch einige
wichtige Merkmale der Anordnungen nach dem Stand der Technik bei, wie
z. B. den einfachen Aufbau der Hydraulikleitung und die Möglichkeit
des Einbaus einer Zwangskühlung.
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Aus
der
DE 39 05 292 A1 ist
eine Radantriebseinheit mit einem gattungsgemäßen Planetenradgetriebe für einen
Gabelstapler bekannt, das eine demontierbare Lamellenbremse aufweist.
Die Lamellenbremse umgibt die Achswelle koaxial und weist Lamellen
auf, die wechselseitig mit dem Achsgehäuse und einer mit der Welle
fest verbundenen Buchse in Eingriff stehen.
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Die
US 4 649 772 zeigt eine
Radantriebseinheit mit einem Planetenreduktionsgetriebe und einer Naßscheibenbremsanordnung
zum Bremsen des angetriebenen Rads.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine effiziente Bremsanordnung so in ein gattungsgemäßes Planetenradgetriebe
zu integrieren, daß eine
große
Designvielfalt ermöglicht
wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung mit den oben genannten Vorteilen wird gelöst durch
die Bereitstellung eines Planetenreduktionsgetriebes mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Man
erkennt, daß aufgrund
des hier dargestellten Aufbaus die Planetenräder, der Planetenradträger und
der Radträger
vom Achsgehäuse
durch Radlager getragen werden können,
die außerhalb der
Planetenräder
angeordnet sind, wodurch eine gegenseitige Beeinflussung bezüglich der
Abmessungen und der Gestalt zwischen der Radfelge des Fahrzeugs
und dem Durchmesser des Planetenreduktionsgetriebes vermieden wird,
was den Aufbau der gesamten Anordnung wesentlich vereinfacht.
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Außerdem erlaubt
die Anbringung des Hohlrades und des Bremsgehäuses zwischen dem Achsgehäuse und
dem Radlagergehäuse
eine hohe Designvielfältigkeit,
da Veränderungen
des Aufbaus oder der Abmessungen des Getriebes und/oder des Bremssystems
ausgeführt
werden können,
ohne daß die
Grundzüge
des Aufbaus des Achsgehäuses
und des Radlagergehäuses
verändert
werden müssen.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels,
das in den Zeichnungen dargestellt ist. Darin zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein Ende einer Antriebsachse eines Fahrzeugs darstellt, das
ein Planetenreduktionsgetriebe und eine Naßscheibenbremsanordnung in Übereinstimmung
mit einer ersten Lösung
des Standes der Technik enthält;
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2 eine
gleiche Ansicht wie in 1 darstellt, die sich aber auf
eine zweite Lösung
nach dem Stand der Technik bezieht, bei der die Scheibenbremsanordnung
aus dem den Radträger
enthaltenden Bereich entfernt ist;
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3 und 4 eine
dritte bzw. vierte Lösung
nach dem Stand der Technik darstellen; und
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5 einen
Längsschnitt
durch ein Ende einer Antriebsachse eines Fahrzeugs darstellt, das
ein Planetenreduktionsgetriebe enthält, welches in Übereinstimmung
mit der Erfindung ausgeführt
ist und eine Naßscheibenbremse
enthält.
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Wie
in 5 dargestellt, ist das Plenetenreduktionsgetriebe
dieser Erfindung auf dem äußeren Ende
der Achswelle 50 angebracht, das aus dem Achsgehäuse 60 hervorsteht,
welches am nicht dargestellten Rahmen eines Fahrzeugs für den Geländeeinsatz
oder ähnliches
angebracht ist.
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Wie
bekannt, grenzt der Endabschnitt des Achsgehäuses 60 einen Flansch 61 ab,
der mit axialen Öffnungen 62 versehen
ist, deren Aufgabe später beschrieben
werden wird.
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Das äußere Ende
der Achswelle 50 trägt
das Sonnenrad 70, in dem die Planetenräder 80 kämmen, wobei
die Planetenräder
auf entsprechenden Wellen 81 angebracht sind und konstant
im Hohlrad 90 kämmen,
das in derselben Ebene wie die Planetenräder 80 und das Sonnenrad 70 angeordnet
ist. Das Hohlrad 90 ist mit dem Achsgehäuse 60 verbunden.
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Die
Wellen 81 der Planetenräder
sind hervorstehend am Planetenträger 100 angebracht,
der in der dargestellten Ausführung
die Form eines Flansches aufweist, dessen Außenseite das innere Ende der
Ausgangswelle 101 bildet, an deren äußerem Ende der Radträger 110 angebracht
ist.
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Das
Planetenradgetriebe der Erfindung enthält ferner ein rohrförmiges Radlagergehäuse 120, dessen
innere Abschlußkante 122 mit
dem Achsgehäuse 60 verbunden
ist und dessen gegenüberliegender
Außenabschnitt 123 mittels
des Radlagersatzes 121 den Abschnitt der Ausgangswelle 101 trägt, der
zwischen dem Planetenradträger
und dem Radträger
angeordnet ist.
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Jeweils
mit dem Achsgehäuseflansch 61 axial
verbunden sind ein Bremsgehäuse 131,
das Hohlrad 90 und das Radlagergehäuse 120, deren Befestigung
durch mehrere Befestigungselemente erzielt wird, wie z. B. durch
in die Öffnungen 62 des
Flansches 61 des Achsgehäuses 60 geschraubte Schrauben 140,
die sich durch entsprechende Öffnungen
im Radlagergehäuse 120,
im Hohlrad 90 und im Bremsgehäuse 131 erstrecken.
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Die
Scheibenbremsanordnung 130 enthält außer dem Bremsgehäuse 131 wenigstens
eine feststehende Scheibe 132, die drehfest mit dem Bremsgehäuse 131 verbunden
ist und sich zu diesem axial frei bewegen kann, und wenigstens eine
Reibscheibe 133, die mit der Achswelle 50 drehfest
ist und sich zu ihr axial frei bewegen kann.
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Beim
Bremsbetrieb wird unter Druck stehendes Fluid über eine Hydraulikleitung 134 zum
im Inneren der Bremsanordnung 130 angeordneten Zylinder
geleitet und bildet dort über
den Kolben 135 eine gleichförmige axiale Druckkraft zwischen
den feststehenden Scheiben 132 und den Reibscheiben 133 aus,
wodurch die Achswelle 50 aufgrund der Reibung zwischen
den Scheiben gebremst wird. Das Bremsmoment wird zum Radträger 110 über das
Planetenreduktionsgetriebe verstärkt übertragen.