DE60211202T2

DE60211202T2 - Anordnung zum antrieb eines fahrzeugrads

Info

Publication number: DE60211202T2
Application number: DE60211202T
Authority: DE
Inventors: Timothy Kingston; Mats Akerblom
Original assignee: Volvo Construction Equipment Components AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: US7179193B2; EP1446303B1; SE0103713L; DE60211202D1; US20050009663A1; EP1446303A1; SE0103713D0; WO2003039900A1; ATE325009T1; SE523111C2

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrads, welche Anordnung ein Planetenradgetriebe umfasst, welches seinerseits ein mit einer Antriebsachse verbundenes Sonnenrad, einen Planetenträger, auf dem wenigstens ein Planetenrad angeordnet ist, welches Planetenrad außerdem in Eingriff mit dem Sonnenrad angeordnet ist, und ein Ringrad umfasst, das um das und außerdem in Eingriff mit dem Planetenrad angeordnet ist, welche Anordnung außerdem eine Bremsvorrichtung und eine Radnabe umfasst, welche Nabe fest mit dem Planetenträger verbunden ist, wobei die Bremsvorrichtung so ausgelegt ist, dass sie dem Planetenträger bezüglich eines in Radialrichtung außerhalb des Planetenträgers angeordneten statischen Teils bremsen kann.
Die Erfindung kann bei Fahrzeugen angewendet werden, die für ein Fahren auf einer relativ flachen Oberfläche, wie z. B. einer Strasse, und/oder auf einem unebenen Boden auf dem Land bestimmt sind. Die Erfindung ist besonders bei einem Fahrzeug in Form einer Baumaschine anwendbar, wie z. B. einem Radlader oder einem Gelenkfahrzeug oder einem rahmengesteuerten Fahrzeug (welches als ein Kipper bekannt ist), sie kann jedoch auch beispielsweise bei einem Lastwagen angewendet werden.
Eine solche Antriebsanordnung ist normalerweise an einem Rad angeordnet, das an jedem Ende einer Antriebsachse angeordnet ist, und das Getriebe selbst wird normalerweise als Nabenreduktionsgetriebe bezeichnet. Die Antriebsachse besteht ihrerseits aus zwei Teilen, und die Teile sind zentral durch ein Differentialgetriebe verbunden.
STAND DER TECHNIK
Die US 4,317,498 offenbart alle Merkmale des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, insbesondere eine Radantriebsanordnung mit einer Planetenradgetriebeanordnung. Es ist eine Bremse für ein Bremsen einer Antriebswelle bezüglich einer stationären Spindel angeordnet. Eine Innenfläche der Spindel bildet ein Ringrad für die Planetenradgetriebeanordnung. An einer radialen äußeren Fläche der Spindel sind zwei Lager im Abstand voneinander angeordnet, um eine Nabe zu lagern.
Die US 6,090,006 beschreibt eine Antriebsanordnung mit einem Planetenradgetriebe. Ein Sonnenrad des Planetenradgetriebes wird von einer Antriebsachse angetrieben. Eine Anzahl von Planetenrädern ist zwischen und in Eingriff mit dem Sonnenrad und einem äußeren Ringrad angeordnet. Ein Planetenträger ist mit den Planetenzahnrädern verbunden. Das Ringrad ist seinerseits mit einer Druckplatte einer Reibungsbremse verbunden. Die Reibungsbremse ist so angeordnet, dass sie den Planetenträger bezüglich eines äußeren, statischen Teils bremst. Die Bremse ist deshalb in der Radialrichtung außerhalb des Planetenträgers angeordnet. Der Planetenträger ist außerdem in Radialrichtung innen mit einem Abschnitt einer Nabe über eine Keilwellenverbindung verbunden. Der Nabenabschnitt ist an der Innenseite des äußeren statischen Teils an diesem mittels zweier Wälzlager angebracht. Die Nabe erstreckt sich von dem Ringrad in Axialrichtung nach außen, und ein Nabenabschnitt an einer Außenseite der Wälzlager dient zur Lagerung des Rades.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Antriebsanordnung bereitzustellen, die besser bremst und die bezüglich des Standes der Technik kosteneffektiver erzeugt werden kann. Die Erzeugung umfasst eine kosteneffektivere Herstellung und/oder eine weniger zeitaufwendige Montage. Die Erfindung zielt auch auf die Erlangung einer Antriebsanordnung, die Möglichkeiten für eine Reduzierung der Anzahl von Komponententeilen bei der Anordnung und/oder für eine Gewichtsreduzierung bietet.
Dieses Ziel wird mittels einer Anordnung nach Anspruch 1 erreicht.
Aufgrund einer solchen Anordnung wird die Gelegenheit zu einer Vorrichtung geboten, die im Hinblick auf die Herstellung kosteneffektiv ist und die in Axialrichtung kompakt ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Bremsvorrichtung und die Nabe an dem Planetenträger auf unterschiedlichen Seiten des Planetenrades angeordnet. Auf diese Weise wird die Gelegenheit geboten, eine Vorrichtung herzustellen, die kompakt ist, d. h. die weniger Raum in Axialrichtung benötigt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Nabe gegen das Ringelement angebracht, genauer gesagt, ist die Nabe in Radialrichtung außen gegen das Ringelement, gegen den Abschnitt des Ringelements, der das Ringrad bildet, und außerdem gegen den Abschnitt angebracht. Auf diese Weise wird die Gelegenheit für eine Vorrichtung geboten, die kompakt ist, d. h. die weniger Raum in Axialrichtung benötigt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen und deren Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung und den Ansprüchen ersichtlich.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUR
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der beigefügten Zeichnung gezeigten Ausführungsform detaillierter beschrieben, in der
1 eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht der Antriebsanordnung zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 zeigt eine Antriebsanordnung 1 in einer schematischen Seitenansicht. Die Antriebsanordnung 1 ist an einem Ende des Achsgehäuses 3 einer Radachse 2 angeordnet. Eine Antriebsachse 4 erstreckt sich innerhalb des Achsgehäuses 3. Die Antriebsachse 4 ist an einem 5 ihrer Enden mit einem Nabenreduktionsgetriebe 6 in Form eines Planetenradgetriebes versehen. An ihrem anderen Ende ist die Antriebsachse 3 wirksam mit einem Zentralzahnrad (nicht gezeigt) verbunden, das über eine Antriebswelle von dem Motor des Fahrzeugs angetrieben wird. Wie bei der bekannten Technik umfasst das Planetenradgetriebe 6 ein Sonnenrad 7, eine Anzahl von Planetenrädern 8 und ein Ringrad 9, die über Zähne in einer Antriebsverbindung angeordnet sind. Das Ringrad 9 ist fest mit dem Achsgehäuse 3 über Schraubenverbindungen 10 verbunden. Ein Planetenträger 11, der auch als Planetenradhalter bekannt ist, ist so ausgelegt, dass er die Planetenträger 8 trägt. Genauer gesagt sind die Planetenräder 8 auf dem Planetenträger 11 montiert. Die Anzahl von Planetenrädern 8 ist bei der bevorzugten Ausführungsform drei, innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung kann die Anzahl von Planetenrädern jedoch auch eins, zwei, vier oder mehr sein.
Eine zur Lagerung eines Rades (nicht gezeigt) bestimmte Nabe 12 ist in Radialrichtung außerhalb des Ringrades 9 und außerdem gegen dieses angeordnet. Die Radnabe 12 ist außerdem fest mit dem Planetenträger 11 verbunden. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst die Nabe einen ringförmigen Teil 13 und eine scheibenförmige Abdeckung 14, die fest mit dem ringförmigen Teil 13 verbunden ist. Der ringförmige Teil 13 ist in Radialrichtung außerhalb des Ringrades angeordnet und außerdem gegen dieses angebracht. Der ringförmige Teil 13 und die scheibenförmige Abdeckung 14 sind miteinander fest durch Schraubenverbindungen 15 verbunden. Die Abdeckung 14 ist in Axialrichtung außerhalb des Planetenradgetriebes 6 angeordnet und schützt das Letztgenannte vor der Außenumgebung. Die Nabe 12 und genauer gesagt die Abdeckung 14 sind fest mit dem Planetenträger 11 verbunden.
Das Rad ist mittels einer herkömmlichen Befestigungsvorrichtung (nicht gezeigt) auf der Nabe 12 befestigt, üblicherweise durch eine Bolzenverbindung.
Die Antriebsanordnung umfasst außerdem eine Bremsvorrichtung 16. Die Bremsvorrichtung 16 besteht aus einer Nassbremse in Form einer Mehrscheibenbremse. Die Bremsvorrichtung 16 umfasst zwei Sätze von Bremsscheiben, die während des Betriebes bezüglich zueinander drehen. Ein erster Satz von Bremsscheiben ist mit einem statischen Teil 18 verbunden, der in Radialrichtung außerhalb des Planetenträgers 11 angeordnet ist. Die Verbindung besteht aus einer Keilnutverbindung 17. Ein zweiter Satz von Bremsscheiben ist mit dem Planetenträger 11 verbunden. Die Verbindung besteht aus einer Keilnutverbindung 19. Die Bremsscheiben sind in Axialrichtung auf den Keilnutverbindungen 18, 19 verschiebbar. Wie bekannt gehören die Bremsscheiben abwechseln zu dem ersten Satz und zu dem zweiten Satz. Der Planetenträger 11, der fest mit der Nabe 12 verbunden ist und somit die gleiche Drehzahl wie das Rad während des Betriebes hat, bremst auf diese Weise gegen den statischen Teil 18.
Die Bremsvorrichtung 16 umfasst außerdem einen Bremskolben 26 zur Aufbringung der Bremskraft durch Zusammendrückung der Bremsscheiben und somit durch Erhöhung der Reibung zwischen diesen. Mit dem Bremskolben ist eine Leitung 27 für eine Zufuhr von Öl zur Aufbringung der Bremskraft verbunden. An einer bezüglich dem Bremskolben 26 entgegen gesetzten Seite der Bremsscheiben bildet das ringförmige Element 20 eine Druckfläche oder eine Abstützung, gegen die die Scheiben gebracht werden, wenn die Bremskraft aufgebracht wird.
Durch diese Art von Bremsvorrichtung 16 wird das Rad direkt gebremst. Dadurch, dass das Rad direkt gebremst wird, d. h. die Bremsung nach dem Planetenradgetriebe 6 stattfindet, wird ein Teil gebremst, der eine geringere Drehzahl bezüglich der Antriebsachse hat (die Antriebsachse hat normalerweise eine Drehzahl, die ungefähr sechsmal höher ist, als die des Rades). Auf diese Weise ist es möglich, eine sehr gute Einstellbarkeit der Bremsung zu erhalten, was besonders bei einer Anwendung in Fahrzeugen vorteilhaft ist, die eine große Bremskraft innerhalb eines großen Geschwindigkeitsbereich benötigen. Ein solches Fahrzeug besteht z. B. aus einem Kipper.
Das Ringrad 9 und der äußere, statische Teil 18 sind einteilig in Form eines ringförmigen Elements 20 ausgebildet. Mit anderen Worten sind das Ringrad 9 und der äußere statische Teil 18 in das Ringelement 20 integriert.
Das ringförmige Element 20 hat eine Anzahl von Funktionen, wie z. B.: Es funktioniert als Halter für das Planetenradgetriebe 6, d. h. es ist fest mit dem Achsgehäuse 3 verbunden; es funktioniert als Bremsgehäuse für die Bremsvorrichtung 16; und es funktioniert als Lagereinheit 21 zur Montage der Radnabe 13. Mit anderen Worten umfasst das ringförmige Element 20 einen ersten ringförmigen Abschnitt 9 in Form des Ringrades, der in Radialrichtung in einer ersten Position angeordnet ist. Das ringförmige Element 20 umfasst außerdem einen zweiten Abschnitt 18 in Form des äußeren statischen Teils, der in einer zweiten Position in einem größeren Abstand in Radialrichtung angeordnet ist, als der erste Abschnitt. Das ringförmige
Element 20 umfasst außerdem einen Abschnitt 22, der zwischen dem ersten und zweiten Abschnitt liegt und die Druckfläche für die Bremsscheiben bildet, wobei der Zwischenabschnitt 22 sich in Radialrichtung erstreckt und das Ringrad 9 und den äußeren statischen Teil 18 verbindet.
Die Lageranordnung 21 zwischen der Nabe 13 und dem Ringrad 9 umfasst eine Reihe einer Anzahl von Kugeln, die entlang einer kreisförmigen Bahn zwischen Laufbahnen angeordnet sind, die in der Nabe 13 und dem Ringrad 9 ausgebildet sind. Eine solche Lageranordnung wird oft als Vierpunktlagerung bezeichnet, weil vier Flächen für den Kontakt mit den Kugeln geschliffen sind. Um die Lageranordnung auszubilden, wird deshalb eine Anzahl von Kugeln zwischen dem Ringrad 9 und der Nabe 13 angebracht. Mit anderen Worten gibt es keine herkömmliche Kugellagerung zwischen den Teilen. Laufbahn bedeutet einen Flächenbereich, der zur Aufnahme der Kugeln ausgebildet ist. Dieser Flächenbereich hat normalerweise eine gekrümmte oder winklige Form.
Dass das Element 20, das das Ringrad 9 und den äußeren statischen Teil 18 umfasst, ringförmig ist, ist in einem weiten Sinn zu verstehen, und der Ausdruck ringförmig umfasst verschiedene Formen mit im wesentlichen kreisförmigen Aufbau, der in Umfangsrichtung durchgehend ist.
Die Bremsvorrichtung 16 und die Nabe 13 sind an verschiedenen Seiten der Planetenräder 8 angeordnet. Genauer gesagt ist die Bremsvorrichtung 16 an dem Planetenträger 11 für dessen direkte Bremsung bezüglich des ringförmigen Elements 20 angeordnet. Die Nabe 13 ist ihrerseits fest mit dem Planetenträger 11 verbunden. Die Planetenräder 8 sind an Drehzapfen 24 angebracht, die von der scheibenförmigen Abdeckung 14 vorstehen. Der Teil 25 des Planetenträgers 11, der das Bremsgehäuse bildet, ist mit den Drehzapfen 24 über Schraubenverbindungen 23 verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform sind der Planetenträgerteil 24 und der Bremsgehäuseteil 25 einteilig ausgebildet.
Die Erfindung ist nicht als auf die dargestellten, oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt anzusehen, sondern es sind eine Anzahl von weiteren Varianten und Modifizierungen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Patentansprüche vorstellbar. Beispielsweise kann die Anwendung unterschiedlich sein oder der Motor des Fahrzeugs kann so angeordnet werden, dass er die Antriebsachse 4 direkt antreibt, d. h. ohne eine Zwischenantriebswelle und Zentralrad.
1 zeigt die Lageranordnung in Form einer Kugelreihe, die in Laufbahnen in der Nabe und im Ringrad aufgenommen sind. Alternativ ist eine Anzahl von Kugelreihen denkbar, wobei die Reihen mit gegenseitigem Abstand in Axialrichtung angeordnet sind. Diese Art von Lageranordnung wird normalerweise als Winkelkontaktlagerung bezeichnet. Gemäß einer anderen Alternative können andere Arten von Lageranordnungen verwendet werden, wie z. B. Wälzlager und insbesondere konische Wälzlager.

Claims

Anordnung zum Antrieb eines Fahrzeugrads, welche Anordnung ein Planetenradgetriebe (6) umfasst, welches seinerseits ein mit einer Antriebsachse (4) verbundenes Sonnenrad (7), einen Planetenträger (11), auf dem wenigstens ein Planetenrad (8) angeordnet ist, welches Planetenrad außerdem in Eingriff mit dem Sonnenrad (7) angeordnet ist, und ein Ringrad (9) umfasst, das um das und außerdem in Eingriff mit dem Planetenrad angeordnet ist, welche Anordnung außerdem eine Bremsvorrichtung (16) und eine Radnabe (12) umfasst, welche Nabe fest mit dem Planetenträger (11) verbunden ist, wobei das Ringrad (9) und ein äußerer, statischer Teil (18) einteilig in Form eines Ringelements (20) ausgebildet sind, wobei die Nabe (12) gegen das Ringelement (20) angebracht ist und wobei eine Lageranordnung (21) zwischen der Nabe (12) und dem Ringelement (20) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung (21) wenigstens eine Reihe von Kugeln umfasst, die entlang einer kreisförmigen Bahn und außerdem zwischen Laufbahnen angeordnet sind, die in der Nabe und dem Ringelement (20) ausgebildet sind, dass die Bremsvorrichtung (16) so ausgelegt ist, dass sie den Planetenträger bezüglich des in Radialrichtung außerhalb des Planetenträgers angeordneten statischen Teils (18) bremsen kann, und dass die Bremsvorrichtung radial innerhalb des statischen Teils und außerhalb des Planetenträgers angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (16) und die Nabe (12) an dem Planetenträger (11) auf unterschiedlichen Seiten des Planetenrades (8) angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (12) in Radialrichtung außen gegen das Ringelement (20), gegen den Abschnitt des Ringelements, der das Ringrad (9) bildet, und außerdem gegen den Abschnitt angebracht ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageranordnung zwischen der Nabe (12) und dem Ringrad (9) zwei Kugel reihen umfasst, welche Reihen in einem gegenseitigen Abstand in der Axialrichtung der Antriebsachse (4) angeordnet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (20) eine Druckfläche für die Bremsvorrichtung (16) bildet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere, statische Teil (18) einen Teil eines Bremsgehäuses für die Bremsvorrichtung (16) bildet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (20) fest mit einem Achsgehäuse (3) verbunden ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsvorrichtung (16) wenigstens eine erste Bremsscheibe, die mit dem Planetenträger (11) verbunden ist, und wenigstens eine zweite Bremsscheibe, die mit dem statischen Teil (18) verbunden ist, und eine Einrichtung (26) umfasst, die einen Druck aufbringt, um die erste und die zweite Bremsscheibe zusammenzudrücken, wenn ein Bremsen durchgeführt wird.