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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft Drehteile, die zueinander umlaufen, insbesondere eines Planetengetriebes, wobei zwischen den Drehteilen beabstandet zueinander zwei Wälzlager angeordnet sind, und wobei der Abstand zwischen den Wälzlagern von einem Abstandsring gebildet ist.
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Das Anwendungsgebiet der Erfindung erstreckt sich insbesondere auf Drehteile von Getrieben mit Focus auf Planetengetriebe. Die Getriebe können Fahrgetriebe und Schwenkgetriebe für Vielfahreranwendungen und Wenigfahreranwendungen sein, aber auch Stationärgetriebe, Pitchgetriebe, Windenantriebe und Azimuthgetriebe für Windkraftanlagen. Weiterhin kann sich das Anwendungsgebiet auf jegliche abgeleitete Sondergetriebeform erstrecken.
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Stand der Technik
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Solche Drehteile von Planetengetrieben sind aus der
EP 1 167 140 A2 bekannt. Diese Drehteile betreffen einen Radantrieb, bei dem ein Drehteil eine drehfest an einem Fahrzeugrahmen angebrachte Tragachse ist, während ein zweites Drehteil ein drehbar zu der Tragachse mit der Tragachse verbundene Radnabe ist, die ein Planetengetriebe aufnimmt. Die Radnabe bildet gleichzeitig ein Planetenvorstufenhohlrad und ist mittels zweier Wälzlager auf der Tragachse gelagert, wobei zwischen den beiden Wälzlagern ein einstückig mit dem Gehäuse ausgebildeter Abstandsring angeordnet ist. Dieser Abstandsring muss bei der Herstellung der Radnabe normalerweise bei einem spanabhebenden Bearbeitungsgang in diese eingearbeitet werden und erfordert eine Montagemöglichkeit der Wälzlager von beiden Seiten des Abstandsrings aus.
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Ähnliche Drehteile, bestehend aus einer Tragachse und einer darauf mittels Wälzlagern gelagerten Radnabe ist aus der
US 4,380,274 bekannt.
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Aus der
US 4,085,661 ist in Zusammenhang mit einem Hydraulikzylinder bekannt, in einem einen Hydraulikkolben aufnehmenden Hydraulikzylinder einen aus drei Teilsegmenten bestehenden Segmentring anzuordnen, der mit dem Hydraulikzylinder verschraubt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Drehteile bereitzustellen, bei denen eine Fixierung einer Lagerung der Drehteile zueinander verbessert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Abstandsring ein geteilter, in eine in ein Drehteil eingelassene Nut eingreifender Segmentring mit Einzelsegmenten ist. Diese Ausgestaltung hat mehrere Vorteile. Eine umlaufende Nut kann als Außenringnut oder Innenringnut problemlos in ein Drehteil eingearbeitet werden und erfordert einen deutlich geringeren Arbeitsaufwand als bei einer herkömmlichen Ausgestaltung rechts und linksseitig neben einem vorzusehenden Abstandsring einen Materialabtrag vorzunehmen. In eine so ausgebildete Nut kann ein Segmentring mit zunächst einmal einer beliebigen Anzahl von Einzelsegmenten problemlos eingesetzt wird. Ein solcher Segmentring kann einfach in den unterschiedlichsten Abmessungen und aus den in Frage kommenden Materialien gefertigt werden. Auch ist die Montage der Drehteile insgesamt durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vereinfacht, indem beispielsweise zunächst ein erstes Wälzlager montiert wird, dann der Segmentring mit den Einzelsegmenten in die Nut eingesetzt wird, und dann das zweite Wälzlager eingebaut wird. Abschließend wird eine Sicherungseinrichtung für die Wälzlager montiert. Dadurch kann die gesamte Montage der Wälzlager mit samt dem Segmentring von einer Seite aus erfolgen, so dass an zumindest einem Drehteil ein seitlicher Anlageflansch direkt angearbeitet sein kann. Die Drehteile können beliebige Teile sein, bei denen zumindest ein Drehteil gegenüber dem anderen Drehteil drehbar ist. Dabei kann ein Drehteil feststehend angeordnet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Segmentring vier Einzelsegmente auf. Dies ist die bevorzugte Ausführungsform, wobei aber auch vorgesehen sein kann, eine andere Anzahl von Einzelsegmenten zur Darstellung des Segmentrings vorzusehen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind jeweils zwei Einzelsegmente des Segmentrings gleich ausgebildet. Bei einer Aufteilung des Segmentrings in insgesamt vier Einzelsegmente sind somit zwei unterschiedliche Einzelsegmente herzustellen und bereitzuhalten.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die Einzelsegmente vorzugsweise zwei parallel zueinander ausgerichtete Trennebenen auf. Diese Trennebenen können beispielsweise durch Aufschneiden eines einstückig gefertigten Segmentrings in zwei parallel zueinander verlaufende und den gleichen Abstand von einer Mittelachse des Segmentrings aufweisende Ebenen entstanden sein. Dieser Ausgestaltung und Aufteilung in die Einzelsegmente mit parallel zueinander ausgerichteten Trennebenen hat darüber hinaus den Vorteil, dass prinzipiell kein Spalt zwischen den Einzelsegmenten vorhanden sein muss, um die Einzelsegmente in die Nut einführen zu können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Segmentring im Querschnitt L-förmig oder T-förmig ausgebildet. Dabei wird beispielsweise bei der T-förmigen Ausgestaltung der schmale Abschnitt in die Nut eingefügt, während der breite Abschnitt des Segmentrings den einzustellenden Abstand zwischen den Wälzlagern bestimmt. Diese Ausgestaltung hat darüber hinaus den Vorteil, dass die Nut nur mit einer zur Gewährleistung der Haltefunktion notwendigen Breite gefertigt werden muss. Darüber hinaus ist es durch unterschiedliche Ausgestaltungen des breiten Abschnitts des Segmentrings möglich, unterschiedlich breit ausgestaltete Wälzlager zu montieren, ohne das die Drehteile besonders bearbeitet werden müssen.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Abstandsring neben dem Segmentring einen Distanzring auf. Dieser Distanzring kann als geschlossener Ring ausgebildet sein und einfach in ein Drehteil neben dem eingebauten Segmentring eingebaut werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in den montierten Segmentring ein Stützring eingesetzt oder umgekehrt wird auf einen montierten Segmentring ein Stützring aufgeschoben. Dieser Stützring hält den aus Einzelsegmenten bestehenden Segmentring sicher in der Nut. Der Stützring kann die gleiche Breite haben wie der Segmentring gegebenenfalls unter Einbezug des Distanzrings. Dadurch wird die Anlagefläche der Wälzlager am den so gebildeten Abstandsring vergrößert. Falls eine solchermaßen vergrößerte Anstandsfläche nicht benötigt wird, kann die Breite des Stützrings auch geringer als die Breite des Segmentrings gegebenenfalls unter Einbezug des Distanzrings sein.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Drehteile ein Gehäuse und eine Tragachse eines Planetengetriebes. Die Tragachse kann als feststehendes Bauteil ausgestaltet sein, während das Gehäuse das einstufig oder mehrstufig ausgebildete Planetengetriebe aufnimmt und beispielsweise eine Radnabe sein kann. Dabei kann das Gehäuse auch als ein Planetenvorstufenhohlrad des Planetengetriebes ausgebildet sein. Der Antrieb des Planetengetriebes erfolgt beispielsweise über einen hydrostatischen Antrieb, der beispielsweise eine Planetenvorstufensonnenradwelle des Planetengetriebes antreibt.
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Zusammenfassend weist der erfindungsgemäß ausgebildete Segmentring mit Einzelsegmenten folgende Vorteile auf:
- – Eine Gewährleistung der Montierbarkeit der Wälzlager im Rahmen einer Baukastenstruktur bei einem geräumten Gehäuse, dass ein Planetenvorstufenhohlrad aufnimmt oder bildet, ist gegeben,
- – Eine einseitige Montagereihenfolge und somit ein Verzicht auf einen zusätzlichen Wendeprozess des Gehäuses ist möglich,
- – Es ist ein mehrteiliges Bauelement in Form der Einzelsegmente in kompakter Bauform gegeben. Ein Entfall einer Schnittstelle „Stützring-Gehäuse“ und der damit verbundenen zusätzlichen Bauteile ist gegeben.
- – Eine Abstützung und Fixierung der Wälzlager in dem Gehäuse in axialer Richtung ist gewährleistet,
- – Durch die baukastenbedingte konstruktive Lösung „räumbares Gehäuse mit integriertem Planetenvorstufenhohlrad“, ist die Montagerichtung der Wälzlager vorgegeben. Der geteilte Segmentring stellt eine einheitliche Lösung über alle Nenngrößen des Baukastens dar. Ein einheitlicher Montageprozess kann somit erreicht werden.
- – Eine einfachere und sichere Montage als bei Sicherungsringen ist gewährleistet,
- – Ein stabilerer Montageprozess durch eine Reduzierung von Fehlermöglichkeiten ist gegeben,
- – Es entstehen geringere Werkzeugkosten,
- – Durch die Ausbildung des Segmentrings als formschlüssiges Bauelement anstatt eines reibschlüssigen Elements kann auf Losdrehsicherungen wie beispielsweise Klebemittel oder Zylinderstifte verzichtet werden,
- – Das Gehäuse kann einfacher gefertigt werden, da lediglich eine rechteckige Nut eingearbeitet werden muss,
- – Die Bauteilspannungen in dem Nutgrund können durch entsprechend große Radien gegenüber einer Variante mit einem Sicherungsring reduziert werden, wodurch sich die zulässigen Lasten aus der Anwendung erhöhen oder die Wandstärke des Gehäuses reduziert werden kann, wodurch eine Kosteneinsparung erreicht wird und
- – Gegenüber einer Variante mit einem Sicherungsring kann die Paarung des Segmentrings und der Nut bezüglich ihrer Breite enger toleriert werden, wodurch sich ein mögliches Axialspiel zwischen den Wälzlagern reduzieren lässt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen
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1 eine schematische Schnittansicht eines Drehteile in Form einer Tragachse und eines Gehäuses aufweisenden Planetengetriebes mit einem erfindungsgemäß als Segmentring ausgebildeten Abstandsring zwischen zwei Wälzlagern der Drehteile,
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2 eine Detailansicht eines Segmentrings in einer T-förmigen Ausgestaltung mit einem eingesetzten Stützring,
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3 eine Detailansicht eines als Rechteckring ausgebildeten Segmentrings mit daneben angeordneten Distanzring und mit einem in beide eingesetzten Stützring,
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4 eine Detailansicht eines als Rechteckring ausgebildeten Segmentrings mit eingesetzte Stützring und
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5 eine Seitenansicht eines Einzelsegmente aufweisenden Segmentrings.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
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1 zeigt ein Planetengetriebe 1, das zwei Drehteile, nämlich eine Tragachse 8 und ein Gehäuse 21 aufweist, wobei das Planetengetriebe 1 einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein kann. In dem Ausführungsbeispiel ist eine zweistufige Ausführung mit einer Planetenvorstufe 12 und einer Planetenhauptstufe 13 dargestellt. Das Anwendungsgebiet des Planetengetriebes 1 erstreckt sich insbesondere auf Fahrgetriebe für Vielfahrer und Wenigfahrer, Stationärgetriebe, Windengetriebe, Pitchgetriebe und Azimuthgetriebe für Windkraftanlagen und jegliche abgeleitete Sondergetriebeform.
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Die Planetenvorstufe 12 weist ein Planetenvorstufenvorstufenhohlrad 2, ein Planetenvorstufensonnenrad 3, eine Planetenvorstufensonnenradwelle 4, mehrere, vorzugsweise drei Planetenvorstufenplanetenräder 5, und einen Planetenvorstufensteg 6 auf, der ebenfalls mehrere, insbesondere drei auf dem Umfang des Planetenvorstufenstegs 6 angeordnete und die Planetenvorstufenplanetenräder 5 tragende Planetenvorstufenstegzapfen 7 aufweist. Weiterhin weist das Planetengetriebe 1 die erwähnte Tragachse 8 mit zwei Wälzlagern 9a, 9b auf, mittels denen das das Planetenvorstufenhohlrad 2 aufnehmende Gehäuse 21 gegenüber der Tragachse 8 drehbar gelagert ist. Dabei kann das Planetenvorstufenhohlrad 2 auch so (mit insbesondere seitlichen Fortsätzen) ausgebildet sein, dass es das Gehäuse 21 bildet.
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Das Wälzlager 9a liegt mit einem inneren Lagerring gegen einen umlaufenden Absatz 22 der Tragachse an, während eine gegenüberliegende Seite eines äußeren Lagerrings des Wälzlagers 9a gegen einen mit dem Gehäuse 21 verbundenen Abstandsrings anliegt, der sich aus einem Segmentring 23 und einem innerhalb des Segmentrings befindlichen Stützring 24 zusammensetzt. Der Segmentring 23 setzt sich, wie nachfolgend noch insbesondere in der Beschreibung zu 5 erläutert wird, aus insgesamt vier Einzelsegmenten 25a, 25b, 25c, 25d zusammen. Der Segmentring 23 beziehungsweise dessen Einzelsegmente 25a, 25b, 25c, 25d sind mit einem Nutabschnitt 26 in eine umlaufende und in das Gehäuse 21 eingelassene Nut 27 eingesetzt. Die Einzelsegmente 25a, 25b, 25c, 25d des Segmentrings 23 werden von dem eingesetzten Stützring 24 in der Nut 27 des Gehäuses 21 gehalten. Montiert wird das Planetengetriebe 1 beispielsweise in der Form, dass das Gehäuse 21 mit dem eingebauten Segmentring 23 und dem montierten Stützring 24 bis zur Anlage an den äußeren Lagerring des Wälzlagers 9a auf die Tragachse 8 aufgeschoben wird und anschließend das Wälzlager 9b bis zur Anlage des äußeren Lagerrings an den Segmentring 23 und den Stützring 24 auf die Tragachse 8 aufgeschoben wird. Die Wälzlager 9a und 9b können auch einschließlich des Segmentrings 23 und des Stützrings 24 in dem Gehäuse 26 vormontiert werden und das so vormontierte Gehäuse 26 auf die Tragachse 8 aufgeschoben werden.
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Gesichert wird das Wälzlager 9b durch eine Befestigungsmutter 28, die auf die Tragachse 8 bis zur Anlage an den inneren Lagerring des Wälzlagers 9b aufgeschraubt wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist der Segmentring 23 insgesamt L-förmig ausgebildet, wobei ein erster Schenkel des L-förmigen Segmentrings 23 den Nutabschnitt 26 und ein zweiter Schenkel des L-förmigen Segmentrings 23 den Abstand der Wälzlager 9a, 9b zueinander bestimmt.
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Das Planetenvorstufenhohlrad 2 ist – wie beschrieben – fest mit dem Gehäuse 21 verbunden oder in das Gehäuse 21 direkt eingearbeitet oder bildet das Gehäuse 21, während die Wälzlager 9a, 9b mittels der Befestigungsmutter 28 auf der Tragachse 8 gesichert sind, so dass das Gehäuse 21 insgesamt auf der Tragachse 8 drehbar festgelegt ist. Um den Innenraum des Planetengetriebes 1 gegenüber der Umgebung abzudichten, ist ein umlaufender Dichtring 10 seitlich neben dem Wälzlager 9a zwischen dem Gehäuse 21 und der Tragachse 8 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite ist an dem Gehäuse 21 gegebenenfalls unter Einfügung einer Dichtung, ein Deckel 11 in geeigneter Weise befestigt.
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Die Planetenhauptstufe 13 weist ein Planetenhauptstufenhohlrad 14 auf, das in dem Gehäuse 21 befestigt ist oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Das Planetenhauptstufenhohlrad 14 kann zudem einstückig und baugleich mit dem Planetenvorstufenhohlrad 2 ausgebildet sein oder zusammen mit dem Planetenvorstufenhohlrad 2 das Gehäuse 21 bilden. Mit dem Planetenhauptstufenhohlrad 14 wirken mehrere, vorzugsweise drei Planetenhauptstufenplanetenräder 15 zusammen, die auf jeweils einem Planetenhauptstufenstegzapfen 16, die mit der Tragachse 8 verbunden sind, drehbar gelagert sind. Die Planetenhauptstufenplanetenräder 15 wirken weiter mit einem auf einer Planetenhauptstufensonnenradwelle 20 angeordneten Planetenhauptstufensonnenrad 17 zusammen, wobei die Planetenhauptstufensonnenradwelle 20 auf der Planetenvorstufensonnenradwelle 4 drehbar gelagert ist. Die Planetenvorstufensonnenradwelle 4 ist unter Einschaltung einer Zahnradverbindung mit einer an der Tragachse 8 angeordneten Kupplung oder Bremse 18 verbunden. Die Bremse 18 ist dann vorzugsweise eine Parkbremse für eine Einstellung einer Parkfunktion des Planetengetriebes 1 ausgebildet.
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Das Planetenhauptstufensonnenrad 17 ist drehfest auf der Planetenhauptstufensonnenradwelle 20 angeordnet, wobei die Planetenhauptstufensonnenradwelle 20 eine Verzahnung 19 aufweist, die die Planetenhauptstufensonnenradwelle 20 mit dem Planetenvorstufensteg 6 der Planetenvorstufe 12 verbindet. Der Planetenvorstufensteg 6 mit dem Planetenvorstufenstegzapfen 7 ist axial auf der Verzahnung 19 der Planetenhauptstufensonnenradwelle 20 insbesondere in Richtung des Deckels 11 verschiebbar, während umgekehrt die axiale Verschiebbarkeit des Planetenvorstufenstegs 6 in Richtung zu der Tragachse 8 beispielsweise durch eine entsprechende Ausgestaltung der Verzahnung 19 mit beispielsweise einer Anlagefläche begrenzt ist.
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Zwischen zumindest einen der Planetenvorstufenstegzapfen 7 und dem Deckel 11 kann ein beispielsweise als Kugel ausgebildeter Wälzkörper angeordnet sein, der bei einer Drehbewegung des Planetenvorstufenstegs 6 und somit des Planetenvorstufenstegzapfens 7 gegenüber dem Deckel 11 eine Abrollbewegung auf den Planetenvorstufenstegzapfen 7 gegenüber dem Deckel 11 ausführt. Dadurch wird eine Minimierung eines möglichen Verschleißes zwischen den zueinander bewegten Bauteilen, nämlich Planetenvorstufenstegzapfen 7 gegenüber Deckel 11 erreicht. Die Kugel ist bevorzugt eine Standard-Wälzlagerkugel.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist der Segmentring 23 mit den Einzelsegmenten 25a, 25b, 25c, 25d im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß 1 T-förmig ausgebildet.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem gemäß 1 dadurch, dass hier der Segmentring 23 mit den Einzelsegmenten 25a, 25b, 25c, 25d rechteckig ausgebildet ist und neben dem Segmentring 23 ein Distanzring 29 angeordnet ist. Der Segmentring 23 und der Distanzring 29 bilden zusammen die aus 1 bekannte L-förmige Ausgestaltung des Abstandsringes.
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Bei dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Segmentring 23 mit den Einzelsegmenten 25a, 25b, 25c, 25d und der Stützring 24 jeweils rechteckig mit einer übereinstimmenden Breite ausgefertigt.
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5 zeigt eine Seitenansicht des Segmentrings 23, der aus Einzelsegmenten 25a, 25b, 25c und 25d besteht. Die Einzelsegmente 25a, 25c und 25b und 25d sind jeweils gleich ausgebildet, wobei die Einzelsegmente 25a und 25c gegenüber dem Einzelsegmenten 25b und 25d zwei parallel zueinander ausgerichtete Trennebenen 30a, 30b aufweisen. Durch diese Ausgestaltung sind die Einzelsegmente 25a, 25c und 25b und 25d problemlos in die Nut 27 einsetzbar.
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Zusammenfassend ist der Segmentring 23 ein formschlüssiges Verbindungselement, das im Allgemeinen die Aufgabe hat, Axialkräfte von einem Bauteil mit Kreisringquerschnitt auf ein anderes Bauteil zu übertragen. Speziell bei Fahrgetrieben werden Axialkräfte von einem Flansch des Gehäuses 21 auf die Wälzlager 9a, 9b, die insbesondere Kegelrollenlager sind, übertragen. Der Segmentring 23 stützt sich dabei an dem Gehäuse 21 über die Nut 27, wobei der Nutdurchmesser dem Außendurchmesser des Segmentrings 23 entspricht und an den Wälzlagern 9a, 9b jeweils über deren äußeren Lagerringe ab. Die Montage des Segmentrings 23 erfolgt so, dass zunächst die beiden Einzelsegmente 25b, 25d und danach die Einzelsegmente 25a, 25c in die Nut 27 an dem Gehäuse 21 eingesetzt werden. Nach dem Einlegen des letzten Einzelsegments 25a oder 25c entsteht so wieder ein geschlossener Ring. Damit die Einzelsegmente 25a, b, c, d radial gesichert sind, wird der zusätzliche Stützring 24, dessen Außendurchmesser den Innendurchmesser des Segmentrings 23 entspricht, verwendet und in den durch die Einzelsegmente 25a, b, c, d gebildeten Segmentring 23 eingesetzt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenvorstufenhohlrad
- 3
- Planetenvorstufensonnenrad
- 4
- Planetenvorstufensonnenradwelle
- 5
- Planetenvorstufenplanetenrad
- 6
- Planetenvorstufensteg
- 7
- Planetenvorstufenstegzapfen
- 8
- Tragachse
- 9a, 9b
- Wälzlager
- 10
- Dichtring
- 11
- Deckel
- 12
- Planetenvorstufe
- 13
- Planetenhauptstufe
- 14
- Planetenhauptstufenhohlrad
- 15
- Planetenhauptstufenplanetenrad
- 16
- Planetenhauptstufenstegzapfen
- 17
- Planetenhauptstufensonnenrad
- 18
- Kupplung, Bremse
- 19
- Verzahnung
- 20
- Planetenhauptstufensonnenradwelle
- 21
- Gehäuse
- 22
- Absatz
- 23
- Segmentring
- 24
- Stützring
- 25a, b, c, d
- Einzelsegment
- 26
- Nutabschnitt
- 27
- Nut
- 28
- Befestigungsmutter
- 29
- Distanzring
- 30a, b
- Trennebene
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1167140 A2 [0003]
- US 4380274 [0004]
- US 4085661 [0005]
