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Die Erfindung betrifft ein Getriebe einer Antriebsvorrichtung einer Mischtrommel, etwa eines Fahrmischers, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
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Fahrmischer, die auch häufig als Transportbetonmischer bezeichnet werden, dienen der Zubereitung und dem Transport von Fertigbeton zu Baustellen. Die drehbaren Mischtrommeln der Fahrmischer weisen üblicherweise eine Größe zwischen 6 m3 und 15 m3 auf, die auf speziellen LKW-Fahrgestellen montiert werden. Während Fahrmischer mit Mischtrommeln von 6 m3 bis 8 m3 meistens auf einem dreiachsigen LKW-Fahrgestell aufgebaut sind, werden für Fahrmischer mit Mischtrommeln von 9 m3 bis 12 m3 bevorzugt vierachsige LKW-Fahrgestelle verwendet. Noch größere Mischtrommeln werden auf Sattelaufliegern montiert, die von Sattelzugmaschinen gezogen werden.
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Als Antriebsmotor zum Antrieb der Mischtrommeln kommen üblicherweise Hydraulikmotoren zur Anwendung, die bevorzugt als langsam laufende Radialkolbenmotoren ausgebildet sind. Der Aufbau und die Wirkungsweise derartiger Radialkolbenmotoren sind z. B. aus der
DE 43 13 025 A1 und der
DE 196 12 309 B4 bekannt und dort hinreichend beschrieben. Der Antrieb der zur Druckölversorgung des Hydraulikmotors erforderlichen Hydraulikpumpe kann über einen Nebenabtrieb angetrieben durch den Verbrennungsmotor des Fahrzeugs oder unmittelbar durch einen speziell hierfür vorgesehenen Verbrennungsmotor erfolgen.
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Das von dem Hydraulikmotor an der Antriebswelle abgegebene Drehmoment wird üblicherweise über eine als einfaches Planetengetriebe ausgebildete Untersetzungsstufe an einen Abtriebsflansch übertragen, mit dem das geschlossene Ende der Mischtrommel verschraubt ist. Ein einfaches Planetengetriebe umfasst ein radial innenliegendes, mit einer Außenverzahnung versehenes Sonnenrad, ein radial außenliegendes, mit einer Innenverzahnung versehenes Hohlrad, und einen Planetenträger mit mehreren umfangsseitig verteilt zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordneten, axial ausgerichteten Achsbolzen, auf denen jeweils ein außenverzahntes Planetenrad drehbar gelagert ist. Die Planetenräder sind sowohl mit dem Sonnenrad als auch mit dem Hohlrad im Verzahnungseingriff. Abhängig davon, welches Getriebebauteil (Sonnenrad, Planetenträger, Hohlrad) das Eingangselement oder das Ausgangselement bildet oder gehäusefest arretiert ist, kann ein Planetengetriebe unterschiedliche Übersetzungen mit oder ohne Drehrichtungsumkehr aufweisen. Bauartbedingt weist ein Planetengetriebe besonders kompakte Abmessungen und einen internen Ausgleich der auftretenden Radialkräfte auf.
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Bei der vorliegenden Anwendung bei einer Antriebsvorrichtung einer Mischtrommel wird das Eingangselement der Untersetzungsstufe zur Erzielung einer möglichst hohen Übersetzung durchweg durch das Sonnenrad gebildet. In den z. B. aus der
DE 43 13 025 A1 und der
EP 1 773 555 B1 bekannten Ausführungen einer Untersetzungsstufe wird das Ausgangselement jeweils durch den Planetenträger gebildet, und das Hohlrad ist jeweils drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden. Zum Ausgleich von Relativbewegungen zwischen der Mischtrommel und dem Fahrzeugrahmen steht der Planetenträger in der Ausführung nach der
DE 43 13 025 A1 über eine Bogenzahnkupplung mit einer einstückig mit dem Abtriebsflansch verbundenen Abtriebswelle in Triebverbindung, wogegen in der Ausführung nach der
EP 1 773 555 B1 die Abtriebswelle zu diesem Zweck durch bereichsweise angeordnete Ausnehmungen biegeelastisch ausgebildet ist.
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In den z. B. aus der
DE 100 33 661 A1 und der
EP 1 789 701 B1 bekannten Ausführungen einer Untersetzungsstufe ist das Ausgangselement des Planetengetriebe jeweils durch das Hohlrad gebildet, und der Planetenträger ist jeweils drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden. Hierdurch ergibt sich jeweils eine Drehrichtungsumkehr zwischen dem Eingangselement (Sonnenrad) und dem Ausgangselement (Hohlrad) der Untersetzungsstufe. Bei den betreffenden Antriebsvorrichtungen ist der Abtriebsflansch jeweils radial benachbart zu dem Hohlrad angeordnet und unmittelbar drehfest oder einstückig mit diesem verbunden, wodurch das Getriebe auch axial besonders kompakt ist. Bei diesen bekannten Antriebsvorrichtungen einer Mischtrommel wird der Ausgleich von Relativbewegungen zwischen der Mischtrommel und dem Fahrzeugrahmen in der Ausführung nach der
DE 100 33 661 A1 durch eine sphärische Lagerung des Getriebegehäuses in einem Gehäuseträger und in der Ausführung nach der
EP 1 789 701 B1 durch ein an einem Gehäusefuß des Getriebegehäuses angeordnetes elastisches Zwischenelement bewirkt.
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Die Befastbarkeit, d. h. das maximal zulässige Eingangs-Drehmoment, der Untersetzungsstufe eines derartigen Getriebes ist weitgehend durch das Sonnenrad festgelegt. Soll die Belastbarkeit eines vorhandenen Getriebes, z. B. zur Erweiterung des Einsatzbereiches der Antriebsvorrichtung auf größere Mischtrommeln, erhöht werden, so müsste die Untersetzungsstufe zur Anpassung an einen drehmomentstärkeren Hydraulikmotor weitgehend proportional vergrößert werden. Dies würde jedoch nachteilig zu einer Erhöhung insbesondere der radialen Abmessungen des Getriebes führen, wodurch die Montage der Antriebsvorrichtung an einem Fahrzeugrahmen erschwert würde. Dies würde besonders bei den Ausführungen der Antriebsvorrichtung nach der
DE 100 33 661 A1 und der
EP 1 789 701 B1 eine axial versetzte Anordnung des weitgehend standardisierten Abtriebsflansches erfordern.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe einer Antriebsvorrichtung einer Mischtrommel der eingangs genannten Bauart vorzuschlagen, dessen Belastbarkeit in Verbindung mit kompakten Abmessungen und geringem Gewicht auf möglichst einfache und kostengünstige Art und Weise erhöht ist.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass die Belastbarkeit eines Planetengetriebes alleine durch eine radiale und umfangsseitige Vergrößerung des Sonnenrades, d. h. unter weitgehend unveränderter Beibehaltung des Hohlrades und mit einer geringfügigen Anpassung des Planetenträgers sowie der Planetenräder, vergrößert werden kann, und dass die dadurch bedingte Verringerung der Übersetzung durch das Vor- oder Nachschalten einer zweiten Untersetzungsstufe kompensiert werden kann.
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Demzufolge ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs dadurch gelöst, dass die Belastbarkeit des Getriebes unter Beibehaltung des Außendurchmessers der Untersetzungsstufe durch eine Vergrößerung des Wälzkreisdurchmessers und der Zähnezahl des Sonnenrades erhöht ist, und dass die dadurch bedingte Verringerung der Übersetzung der Untersetzungsstufe durch das Vorschalten einer zweiten Untersetzungsstufe zumindest ausgeglichen ist.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Getriebes sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Die Erfindung geht demnach aus von einem an sich bekannten Getriebe einer Antriebsvorrichtung einer Mischtrommel, beispielsweise eines Fahrmischers, das eine als Planetengetriebe ausgebildete Untersetzungsstufe mit einem Sonnenrad, einem Planetenträger und einem Hohlrad aufweist. Das Sonnenrad bildet das Eingangselement und steht mit der Antriebswelle eines Antriebsmotors in Triebverbindung. Ein zweites Getriebebauteil, der Planetenträger oder das Hohlrad ist gehäusefest arretiert. Ein drittes Getriebebauteil, das Hohlrad oder der Planetenträger, bildet das Ausgangselement und steht mit einem mit der Mischtrommel verbundenen Abtriebsflansch in Triebverbindung.
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Aufgrund der Begrenzung der Belastbarkeit der Untersetzungsstufe durch die Dimensionierung des Sonnenrades ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Sonnenrad durch die Vergrößerung seines Wälzkreisdurchmessers und die Erhöhung seiner Zähnezahl im wesentlichen radial sowie umfangsseitig vergrößert und damit stärker belastbar ausgebildet ist. Das Hohlrad wird insbesondere in seinem Außendurchmesser unverändert beibehalten, so dass auch die Montage des Getriebes auf einem Fahrzeugrahmen und die Anordnung des Abtriebsflansches unverändert beibehalten werden können. Zur Anpassung an das vergrößerte Sonnenrad müssen nur der Planetenträger und die Planetenräder hinsichtlich der Anordnung der Achsbolzen und der Wälzkreisdurchmesser entsprechend angepasst werden. Die hierdurch verursachte Reduzierung der Übersetzung der Untersetzungsstufe wird erfindungsgemäß durch das Vorschalten einer zweiten Untersetzungsstufe zumindest kompensiert.
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Zur Erzielung einer möglichst geringen Veränderung der Abmessungen und des Gewichts des Getriebes ist bevorzugt vorgesehen, dass die zweite Untersetzungsstufe ebenfalls als ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Planetenträger sowie einem Hohlrad ausgebildet und koaxial zwischen dem Antriebsmotor und der ersten Untersetzungsstufe angeordnet ist, wobei deren Sonnenrad zur Erzielung einer hohen Übersetzung das Eingangselement bildet und drehfest mit der Antriebswelle des Antriebsmotors verbunden ist, und deren Ausgangselement in drehfester Verbindung mit dem Sonnenrad der ersten Untersetzungsstufe steht.
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Bei der zweiten Untersetzungsstufe kann das Ausgangselement durch den Planetenträger gebildet sein, und das Hohlrad der zweiten Untersetzungsstufe gehäusefest arretiert sein, was eine gleichsinnige Drehung des Eingangselementes und des Ausgangselementes ergibt.
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Es ist jedoch auch möglich, dass das Ausgangselement der zweiten Untersetzungsstufe durch das Hohlrad gebildet wird, und dass der Planetenträger der zweiten Untersetzungsstufe gehäusefest arretiert ist, was entgegengesetzte Drehrichtungen des Eingangselementes und des Ausgangselementes ergibt.
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Um gegenüber dem der Erfindung zu Grunde liegenden Ausgangsgetriebe zur Erhöhung seiner Belastbarkeit möglichst wenig Änderungen vornehmen zu müssen, ist die zweite Untersetzungsstufe bevorzugt axial benachbart zu dem Antriebsmotor angeordnet, und das Ausgangselement der zweiten Untersetzungsstufe ist über eine zentrale Zwischenwelle drehfest mit dem Sonnenrad der ersten Untersetzungsstufe verbunden. Hierdurch ist der Antriebsmotor gegenüber dem Ausgangsgetriebe durch die Montage des durch die zweite Untersetzungsstufe gebildeten Moduls entsprechend axial nach außen verschoben. Anstelle der vormaligen zentralen Antriebswelle des Ausgangsgetriebes ist nunmehr eine gegenüber dieser geringfügig geänderte Zwischenwelle zur Verbindung des Ausgangselementes der zweiten Untersetzungsstufe mit dem Sonnenrad der ersten Untersetzungsstufe angeordnet.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt
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1 eine Antriebsvorrichtung einer Mischtrommel mit einem Antriebsmotor und einem Getriebe in einem Längsmittelschnitt.
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Eine erfindungsgemäße Ausführung einer Antriebsvorrichtung 1 einer Mischtrommel eines Fahrmischers, die in 1 abgebildet ist, umfasst einen Antriebsmotor 2 und ein Getriebe 3. Der Antriebsmotor 2 ist als ein langsam laufender hydrostatischer Radialkolbenmotor ausgebildet, der einen drehbaren Zylinderblock 4 mit mehreren umfangsseitig verteilt angeordneten radialen Zylinderbohrungen 5 aufweist, in denen jeweils ein durch eine Druckfeder 6 nach radial außen belasteter Kolben 7 geführt ist. Jeder Kolben 7 steht über eine drehbare Rolle 8 mit einer Nockenbahn 9 eines gehäusefesten Nockenrings 10 in Kontakt. Durch die über Ventile gesteuerte und über in einem gehäusefesten Steuerblock 11 angeordnete Kanäle erfolgende Zufuhr von Drucköl in die Zylinderbohrungen 5 wird der Zylinderblock 4 durch die Abstützung der Kolben 7 an der Nockenbahn 9 in Rotation versetzt und gibt ein durch den Druck des Drucköls bestimmtes Drehmoment an die über eine Keilwellenverzahnung drehfest mit dem Zylinderblock 4 verbundene Antriebswelle 12 ab.
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Das Getriebe 3 umfasst eine erste Untersetzungsstufe 13 und eine dieser Untersetzungsstufe 13 vorgeschalteten zweiten Untersetzungsstufe 14. Die erste Untersetzungsstufe 13 ist als ein einfaches Planetengetriebe ausgebildet, bei dem das außenverzahnte Sonnenrad 15 das Eingangselement bildet und einstückig mit einer zentralen Zwischenwelle 16 verbunden ist. Der Planetenträger 17 ist mit mehreren umfangsseitig verteilt angeordneten Achsbolzen 18 versehen, auf denen jeweils ein mit dem Sonnenrad 15 in Verzahnungseingriff stehendes Planetenrad 19 drehbar gelagert ist. Der Planetenträger 17 ist über eine Flanschverschraubung starr mit einem Getriebegehäuse 20 verbunden, das zur Montage, z. B. über eine bewegliche Ausgleichsvorrichtung auf dem Fahrzeugrahmen eines LKW-Fahrgestells, mit einem Gehäusefuß 21 versehen ist. Ein das Ausgangselement der ersten Untersetzungsstufe 13 bildendes innenverzahntes Hohlrad 22 steht mit den Planetenrädern 19 in Verzahnungseingriff und ist einstückig mit einem auf dem Getriebegehäuse 20 drehbar gelagerten Flanschgehäuse 23 verbunden. Das Flanschgehäuse 23 weist ein benachbart zu dem Hohlrad 22 radial außenliegend angeordneten Abtriebsflansch 24 auf, der zur Verschraubung mit dem geschlossenen Ende der vorliegend nicht abgebildeten Mischtrommel vorgesehen ist.
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Die zweite Untersetzungsstufe 14 ist ebenfalls als ein einfaches Planetengetriebe ausgebildet und in koaxialer Anordnung axial zwischen dem Antriebsmotor 2 und der ersten Untersetzungsstufe 13 platziert. Das außenverzahnte Sonnenrad 25 bildet das Eingangselement der zweiten Untersetzungsstufe 14 und ist über eine Keilwellenverzahnung drehfest mit der Antriebswelle 12 des Antriebsmotors 2 verbunden. Der Planetenträger 26 ist mit mehreren umfangsseitig verteilt angeordneten Achsbolzen 27 versehen, auf denen jeweils ein mit dem Sonnenrad 25 in Verzahnungseingriff stehendes Planetenrad 28 drehbar gelagert ist. Der Planetenträger 26 bildet das Ausgangselement der zweiten Untersetzungsstufe 14 und ist über eine Keilwellenverzahnung drehfest mit der Zwischenwelle 16 verbunden. Das innenverzahnte Hohlrad 29 steht mit den Planetenrädern 28 in Verzahnungseingriff und ist Bestandteil eines feststehenden Gehäuserings 30, der über eine Flanschverschraubung mit dem Getriebegehäuse 20 verbunden ist.
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In der zweiten Untersetzungsstufe 14 wird das an der Antriebswelle 12 anliegende Antriebsdrehmoment des Antriebsmotors 2 unter Reduzierung der Drehzahl um das Übersetzungsverhältnis iS2 > 1 erhöht. Dieses erhöhte Antriebsmoment wird über die Zwischenwelle 16 von dem Planetenträger 26 der zweiten Untersetzungsstufe 14 auf das Sonnenrad 15 der ersten Untersetzungsstufe 13 übertragen. In der ersten Untersetzungsstufe 13 wird das an der Zwischenwelle 16 anliegende erhöhte Antriebsdrehmoment unter Reduzierung der Drehzahl um das Übersetzungsverhältnis iS1 > 1 weiter erhöht. Das derart erhöhte Antriebsmoment wird von dem Hohlrad 22 der ersten Untersetzungsstufe 13 in das drehbar gelagerte Flanschgehäuse 23 übertragen und liegt somit zum Antrieb der Mischtrommel an dem Abtriebsflansch 24 an. Die Gesamtübersetzung iges des Getriebes 3 ergibt sich demnach aus dem Produkt der Übersetzungen iS1, iS2 der beiden Untersetzungsstufen 13, 14 (iges = iS1·iS2).
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Gegenüber einem vergleichbaren Getriebe mit nur einer Untersetzungsstufe, wie es beispielsweise aus der
EP 1 789 701 B1 bekannt ist, weist das erfindungsgemäße Getriebe
3 aufgrund eines radial vergrößerten und eine erhöhte Zähnezahl aufweisenden Sonnenrades
15 der ersten Untersetzungsstufe
13 bei gleicher Größe und Anordnung des Abtriebsflansches
24 eine höhere Belastbarkeit auf. Demzufolge kann das Getriebe
3 mit einem drehmomentstärkeren Antriebsmotor
2 kombiniert und zum Antrieb einer größeren und entsprechend schwereren Mischtrommel verwendet werden. Ebenso kann das erfindungsgemäße Getriebe
3 bei einer entsprechend erhöhten Gesamtübersetzung i
ges dazu genutzt werden, eine Mischtrommel einer bestimmten Größe im Vergleich mit einem Getriebe mit nur einer Untersetzungsstufe mit einem drehmomentschwächeren Antriebsmotor
2 anzutreiben. Durch die Ausbildung und Anordnung der beiden Untersetzungsstufen
13,
14 wird dies in Verbindung mit kompakten Abmessungen und einem vergleichsweise geringen Mehrgewicht des Getriebes
3 erreicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Antriebsvorrichtung
- 2
- Antriebsmotor, Radialkolbenmotor
- 3
- Getriebe
- 4
- Zylinderblock
- 5
- Zylinderbohrung
- 6
- Druckfeder
- 7
- Kolben
- 8
- Rolle
- 9
- Nockenbahn
- 10
- Nockenring
- 11
- Steuerblock
- 12
- Antriebswelle
- 13
- Erste Untersetzungsstufe, Planetengetriebe
- 14
- Zweite Untersetzungsstufe, Planetengetriebe
- 15
- Sonnenrad, Eingangselement von Planetengetriebe 13
- 16
- Zwischenwelle
- 17
- Planetenträger von Planetengetriebe 13
- 18
- Achsbolzen
- 19
- Planetenrad
- 20
- Getriebegehäuse
- 21
- Gehäusefuß
- 22
- Hohlrad, Ausgangselement von Planetengetriebe 13
- 23
- Flanschgehäuse
- 24
- Abtriebsflansch
- 25
- Sonnenrad, Eingangselement von Planetengetriebe 14
- 26
- Planetenträger, Ausgangselement von Planetengetriebe 14
- 27
- Achsbolzen
- 28
- Planetenrad
- 29
- Hohlrad von Planetengetriebe 14
- 30
- Gehäusering
- i
- Übersetzung
- iges
- Gesamtübersetzung des Getriebes 3
- iS1
- Übersetzung von Planetengetriebe 13
- iS2
- Übersetzung von Planetengetriebe 14
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4313025 A1 [0003, 0005, 0005]
- DE 19612309 B4 [0003]
- EP 1773555 B1 [0005, 0005]
- DE 10033661 A1 [0006, 0006, 0007]
- EP 1789701 B1 [0006, 0006, 0007, 0024]