DE102016203874B4 - Angetriebene Radeinheit, die eine axial kompakte Zweigang-Planetenradantriebsanordnung umfasst - Google Patents
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Abstract
Eine angetriebene Radeinheit umfasst einen Elektromotor, der mit einer Zweigang-Dreistufenplanetenantriebsanordnung gekoppelt ist und eine zum Fortbewegen zwischen Erntegutreihen dimensionierte Breite aufweist. Eine Radnabe wird auf einer äußeren Fläche eines festen Gehäuses durch einen großen Durchmesser aufweisende Radlager gestützt, die sowohl einen den Motor enthaltenden Hohlraum als auch einen eine erste und eine zweite Planetenstufe enthaltenden angrenzenden Hohlraum umgeben. Zwei SAHR-Scheibenkupplungen, die eine innere und eine äußere Fläche eines kompakten Kolbenführungsglieds in Eingriff nehmende Kolben umfassen, sind radial verschachtelt und umgeben die beiden Planetenstufen. Der Planetenträger der dritten Stufe definiert eine Kappe und ist an einem axial äußeren Ende der Radnabe fixiert. Ein Hohlrad der dritten Stufe weist einen Außendurchmesser, der dem der Radlager in etwa entspricht, und einen Innendurchmesser, der durch eine an einem Ende des Gehäuses fixierte planare ringförmige radtragende Halteplatte am Gehäuse fixiert ist, auf.
Description
- Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine angetriebene Radeinheit, die eine Zweigang-Planetenradantriebsanordnung umfasst, und bezieht sich insbesondere auf solch eine angetriebene Radeinheit, die mehrere Drehzahlreduzierungsplanetenstufen umfasst und zur Verwendung bei einem Breitspurschlepper oder einer Spritze, die leicht zwischen Erntegutreihen mit einem Abstand von ungefähr 20 Inch (508 mm) gefahren werden sollen, ohne über das Erntegut zu laufen, besonders geeignet sind.
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DE 10 2010 036 241 A1 zeigt eine Antriebseinheit mit wenigstens einen Hauptmotor, sowie einem Stellmotor und mit einem Getriebe, in welcher die Motoren und die Hauptachse des Getriebes koaxial zueinander ausgerichtet sind.DE 10 2013 211 301 A1 beschreibt eine Antriebseinrichtung mit einer elektrischen Maschine, die einen Stator und einen Rotor aufweist, und mit einem Planetenradgetriebe, das eine Abtriebswelle aufweist, wobei der Rotor der elektrischen Maschine als ein Hohlrad ausgebildet und das Planetenradgetriebe in dem Hohlrad angeordnet ist. -
US 8 505 658 B2 zeigt eine Nabeneinheit, die eine elektrische Maschine umfasst, die zum Antreiben eines Rades geeignet ist. Die Nabeneinheit umfasst mindestens zwei Planetenräder, die in Reihe zwischen der elektrischen Maschine und einer Radnabe gekoppelt sind, und eine Gangschaltvorrichtung zum Verbinden bzw. Trennen eines der Planetenräder mit der Antriebsverbindung zur elektrischen Maschine. -
JP 2013 32 804 A - Die Aufgabe wird gelöst durch die Erfindung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie den weiteren Ansprüchen.
- Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine angetriebene Radeinheit eines Breitspurschleppers bereitgestellt, wobei die angetriebene Radeinheit eine Zweigang-Planetenradantriebsanordnung umfasst, die mindestens zwei Planetenstufen umfasst, die in einem festen Gehäuse positioniert sind, wobei das feste Gehäuse eine zylindrische äußere Fläche aufweist, an der eine Hauptstützlageranordnung befestigt ist, die eine Radnabe zur Drehung stützt, wobei die Antriebsanordnung eine radial äußere und eine radial innere Reibkupplung umfasst, die radial innerhalb eines Durchmessers der Hauptstützlageranordnung positioniert sind und auf kompakte radial verschachtelte Weise angeordnet sind, so dass eine minimale Axialbreite eingenommen wird.
- Gemäß einem zweiten Aspekt der Offenbarung handelt es sich bei der inneren und der äußeren Scheibenkupplung um federbetätigte hydraulisch lösbare (SAHR - Spring Applied Hydraulically Released) Reibkupplungen, die jeweils einen ringförmigen Kolben und ein kompaktes Glied zum Stützen und Führen des ringförmigen Kolbens, das an dem festen Gehäuse befestigt ist und radial äußere Flächen, die durch die äußere SAHR-Reibkupplung in Eingriff genommen werden, und radial innere Flächen, die durch die innere SAHR-Reibkupplung in Eingriff genommen werden, aufweist, umfassen.
- Gemäß einem dritten Aspekt der Offenbarung sind die ringförmigen Reibkupplungen jeweils L-förmig im Querschnitt, wobei die Schenkel der radial äußeren SAHR-Reibkupplung mit dem Glied zum Stützen und Führen des ringförmigen Kolbens dahingehend zusammenwirken, einen ersten ringförmigen Arbeitsfluidhohlraum zu definieren, der zum selektiven Aufnehmen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zum Ausrücken der radial äußeren SAHR-Reibkupplung ausgeführt ist, und wobei die Schenkel der radial inneren SAHR-Reibkupplung mit dem Glied zum Stützen und Führen des ringförmigen Kolbens dahingehend zusammenwirken, einen zweiten ringförmigen Arbeitsfluidhohlraum zu definieren, der zum selektiven Aufnehmen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zum Ausrücken der radial inneren SAHR-Reibkupplung ausgeführt ist.
- Gemäß einem vierten Aspekt der Offenbarung befinden sich die innere und die äußere SAHR-Reibkupplung in einer ringförmigen Anordnung, die die komplette erste Planetenstufe umgibt und das Sonnenrad und den Planetenträger der zweiten Stufe umgibt, und wobei ein äußeres Kupplungsscheibenpaket zwischen eine äußere ringförmige Fläche des Hohlrads der zweiten Stufe und das feste Gehäuse gekoppelt ist, und wobei ein inneres Kupplungsscheibenpaket zwischen eine innere ringförmige Fläche des Hohlrads der zweiten Stufe und eine äußere ringförmige Fläche des Planetenträgers der zweiten Stufe gekoppelt ist.
- Gemäß einem fünften Aspekt der Offenbarung ist eine planare ringförmige Halteplatte an einer ringförmigen axial nach außen weisenden Endfläche des festen Gehäuses lösbar fixiert und nimmt ein erstes Lager der Hauptstützlageranordnung in Position am Gehäuse in Eingriff und hält diese, wobei die Halteplatte einen mit Zähnen versehenen Außendurchmesser aufweist, der mit einem Hohlrad der dritten Stufe in Eingriff steht und dieses direkt am festen Gehäuse fixiert.
- Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine schwimmende Gleitringdichtungsanordnung auf der äußeren zylindrischen Fläche des festen Gehäuses auf einer der Halteplatte gegenüberliegenden Seite der Hauptstützlageranordnung positioniert, und zusätzlich zum dahingehenden Wirken, einen an einer Grenzfläche zwischen der Nabe und dem festen Gehäuse existierenden Zwischenraum abzudichten, befindet sich die Gleitringdichtungsanordnung in Vorspanneingriff mit einem zweiten Lager der Hauptstützradlageranordnung und wirkt dahingehend, das zweite Lager am Gehäuse in Position zu halten.
- Gemäß einem siebenten Aspekt der Offenbarung umfasst die Planetenradanordnung drei Stufen, wobei Sonnenräder der ersten, zweiten und dritten Stufe in Reihe in einer Ende-zu-Ende-Beziehung zueinander entlang einer Drehachse der Radeinheit positioniert sind und wobei jedes Sonnenrad zur Drehung bezüglich jedes anderen Sonnenrads befestigt ist.
- Diese und weitere Aspekte der Offenbarung werden bei Lektüre der folgenden Beschreibung zusammen mit den angehängten Zeichnungen offensichtlich.
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1 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht, die eine Radantriebseinheit zeigt, die gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung konstruiert ist. -
2 ist eine vertikale Schnittansicht durch die Antriebsradeinheit von1 . -
3 ist eine perspektivische Ansicht der Antriebseinheit von2 von vorne links, wobei der Übersichtlichkeit halber der Reifen, die Felge und einige Getriebekomponenten weggelassen wurden und wobei der Elektromotor und das äußere Kupplungsreibscheibenpaket des Getriebes auseinandergezogen gezeigt werden. -
4 ist eine perspektivische Ansicht der in3 gezeigten Antriebseinheitskomponenten von vorne rechts, wobei der Elektromotor weggelassen wurde und wobei die Hauptlagerhalteplatte und der Planetenträger der dritten Stufe einbezogen wurden und auseinandergezogen gezeigt werden. -
5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der in4 gezeigten Struktur. -
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht der in5 gezeigten Komponenten von vorne links. - Nun wird mit Bezug auf
1 und2 ein Ausführungsbeispiel einer ein festes Gehäuse 12 umfassenden Antriebsradeinheit 10 gezeigt, wobei ein axial äußerer Endbereich des Gehäuses eine radial äußere zylindrische Fläche 14 aufweist, die konzentrisch zu einer Drehachse X angeordnet ist. Eine ringförmige Radnabe 16 wird durch eine Hauptstützradlageranordnung, die ein Paar axial beabstandeter Rollendrucklager 18 umfasst, auf der zylindrischen Fläche 14 zur Drehung um die Drehachse X gestützt. In einem ringförmigen Hohlraum, der durch eine innere ringförmige Wand der Felge 22 und eine äußere ringförmige Wand 14 des festen Gehäuses 12 definiert wird und sich dazwischen erstreckt, ist eine ringförmige Metallgleitringdichtungsanordnung 20 positioniert, die, wie in2 zu sehen ist, unmittelbar links vom linken Rollendrucklager 18 positioniert ist. Die Gleitringdichtungsanordnung 20 ist gegen eine linke Fläche des linken Drucklagers 18 positioniert und hält einen Außenring von Letzterem gegen eine durch die innere Fläche der Radnabe 16 definierte Schulter positioniert. - Eine Radfelge 22 umfasst eine ringförmige sich radial nach innen erstreckende Befestigungsplatte 24, die in einem rechten Winkel an einer Innenfläche der Radfelge 22 angefügt und durch mehrere Befestigungselemente (nicht gezeigt) an mehreren radial nach außen vorstehenden Speichen 26 der Nabe 16 entsprechend gesichert ist. Ein Reifen 28 ist auf der Felge 22 befestigt und weist eine Breite W von ungefähr 16,75 Inch (42 5 mm) auf, die zum Fortbewegen zwischen Reihen von Agrarpflanzen, die nur bis zu 20 Inch (508 mm) voneinander beabstandet sind, ohne über die Pflanzen zu laufen, geeignet ist.
- Die Antriebsradeinheit 10 umfasst eine gespeiste Antriebsanordnung 30, die zentral in der Nabe 16 positioniert und zum Antreiben dieser gekoppelt ist. Die Antriebsanordnung 30 umfasst einen Elektromotor 32 und eine Zweigang-Mehrstufenplanetenradanordnung 34.
- Von Bedeutung ist, dass die Antriebsanordnung 30 eine Breite aufweist, die ungefähr der Breite W des Reifens 28 entspricht, so dass es bei der Fortbewegung des Reifens 28 zwischen den Pflanzenreihen zu keiner Störung der in Reihen angebauten Pflanzen kommt. Auch unter Bezugnahme auf
3 ist ersichtlich, dass der Elektromotor 32 ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse 36 mit einer linken und einer rechten kreisförmigen Endwand 38 bzw. 40 umfasst. Eine axial äußere Endregion des Motorgehäuses 36 ist in einem axial nach innen öffnenden zylindrischen Hohlraum 42 passgenau aufgenommen, der in dem festen Gehäuse 12 in konzentrischer Beziehung zur Drehachse X ausgebildet ist und eine ringförmige rechte Endwand 44 umfasst, wobei die rechte Endwand 40 des Motorgehäuses 36 an der Hohlraumendwand 44 anliegt. Der Motor 32 weist eine Ausgangswelle 46 auf, die entlang der Achse X angeordnet ist und innerhalb der Motorgehäuseendwand 40 drehbar gestützt wird und zu einer Stelle rechts davon vorsteht. Drei Planetenradstufen umfassen die mehreren Stufen der Planetenradanordnung 34 und sind entlang der Achse X beginnend bei der Motorgehäuseendwand 40 axial nach rechts beabstandet. Ein Sonnenrad 48 der ersten Stufe ist als ein integraler Teil der Ausgangswelle 46 des Motors ausgebildet und kämmt mit drei Planetenrädern 50 der ersten Stufe (am deutlichsten ersichtlich aus4 und5 ), die wiederum mit einem Hohlrad 52 der ersten Stufe, das einen ringförmigen vertikalen Flansch 54 aufweist, kämmen, wobei das Hohlrad 52 durch ein kreisförmiges Muster von Befestigungselementen (nicht gezeigt), die sich durch den Flansch 54 und in die zusammenpassenden mit einem Gewinde versehenen Löcher, die in der rechten Endwand 40 des Motorgehäuses 36 vorgesehen sind, erstrecken, gegen Drehung gesichert wird. Ein Planetenträger 56 der ersten Stufe umfasst drei Spindeln 58, an denen die drei Planetenräder 50 der ersten Stufe jeweils zur Drehung befestigt sind. - Eine kurze Zwischenwelle 60 weist ein linkes Ende auf, das an einem rechten Ende in der Ausgangswelle 46 des Motors mit reduziertem Durchmesser aufgenommen wird, und kann sich bezüglich der Welle 46 drehen. Die Welle 60 weist eine äußere Keilverzahnung auf, und eine linke Endregion dieser Keilverzahnungen steht mit einer radial inneren keilverzahnten Fläche des Trägers 56 der ersten Stufe in Eingriff, so dass eine Drehung des Trägers 56 auf die Welle 60 übertragen wird. Eine Keilverzahnungsverbindung mit der Zwischenwelle 60 weist auch ein Sonnenrad 62 der zweiten Stufe auf, das sich, wie am besten in
6 zu sehen ist, mit dem Planetenträger 56 dreht und mit vier Planetenrädern 64 der zweiten Stufe kämmt, die wiederum mit einem Hohlrad 66 der zweiten Stufe kämmen. Das Hohlrad 66 der zweiten Stufe ist zur Drehung bezüglich des festen Gehäuses 12 befestigt, ist jedoch zur selektiven Kopplung oder Festlegung mit bzw. an dem Gehäuse auf eine Art und Weise, die im Folgenden beschrieben wird, um die Antriebsdrehzahl der Planetenradanordnung 34 zu ändern, ausgeführt. - Auch mit Bezug auf
4 ist ersichtlich, dass eine axial nach außen gerichtete Bewegung des Hohlradss 66 durch eine flache ringförmige Halteplatte 68 beschränkt wird, die an einer ringförmigen axial nach außen weisenden äußersten Endfläche 70 des festen Gehäuses 12 durch mehrere Befestigungsschrauben 72 verschraubt ist, wobei die Halteplatte 68 eine radial äußere Region aufweist, die mit einer äußeren Fläche des axial äußeren Hauptlagers 18 in Eingriff steht und einen abgestuften radial inneren Abschnitt aufweist, der einen Führungsring 74 zwischen der Halteplatte 68 und einer Schulter einschließt, die durch eine Stufe definiert wird, die an einem Außenumfang des Hohlradss 66 der zweiten Stufe bei einer axial äußeren Region des Hohlradss ausgebildet ist. Eine nach innen gerichtete axiale Bewegung des Hohlradss 66 wird durch eine ringförmige Führungsscheibe oder Ausgleichsscheibe 76 beschränkt, die lose zwischen einer axial nach innen weisenden Fläche des Hohlradss 66 der zweiten Stufe und einer axial nach außen weisenden Fläche eines Glieds 78 zum Führen des ringförmigen Kupplungkolbens eingeschoben ist. Das Kolbenführungsglied 78 umfasst eine axial nach innen vorstehende ringförmige Befestigungsrippe 80, die eine axial nach innen weisende ringförmige Fläche aufweist, die mit einer axial nach außen weisenden ringförmigen Fläche einer axial nach außen vorstehenden Befestigungsrippe 82 des festen Gehäuses 12 in Eingriff steht, wobei das Führungsglied 78 durch ein kreisförmiges Muster an Befestigungsschrauben 83, die durch in der Führungsgliedbefestigungsrippe 80 vorgesehene Löcher verlaufen und in in der Gehäusebefestigungsrippe 82 vorgesehene mit einem Gewinde versehene ausgerichtete Löcher eingeschraubt sind, am Spindelgehäuse 12 fixiert ist. - Ein Planetenträger 84 der zweiten Stufe ist mit Spindeln 86 versehen, an denen die Planetenräder 64 jeweils zur Drehung befestigt sind. Des Weiteren weist der Träger 84 einen innen verzahnten axial äußeren Abschnitt auf, der mit einer axial inneren Region von Zähnen eines Sonnenrads 88 der dritten Stufe kämmt, das als ein integraler Teil einer kurzen Ausgangswelle ausgebildet ist, die ein axial inneres und ein axial äußeres Ende aufweist, die zur Drehung im rechten Ende der Zwischenwelle 60 bzw. in einer kreisförmigen Endwand oder Platte gestützt werden, die durch einen Planetenträger 90 der dritten Stufe definiert wird und durch eine kreisförmige Anordnung von Schrauben (nicht gezeigt) an einer axial nach außen weisenden ringförmigen Fläche 92 der radial nach außen von den Hauptlagern 18 positionierten Radbefestigungsnabe 16 gesichert ist. Das Sonnenrad 88 der dritten Stufe kämmt mit drei Planetenrädern 94 der dritten Stufe, die jeweils zur Drehung um drei Spindeln 96 des Planetenträgers 90 befestigt sind. Die Planetenräder 94 kämmen mit einem Hohlrad 98 der dritten Stufe, wobei eine axial innere Region 100 jedes der Zähne des Hohlradss 98 modifiziert ist und jeweils mit Zähnen 102 (siehe
4 ) in Eingriff steht, die auf einem radial äußeren Umfang der Halteplatte 68 ausgebildet sind, um eine Relativdrehung zwischen dem Hohlrad 98 und dem festen Gehäuse 12 zu verhindern. - In einer umgebenden Beziehung zur gesamten ersten Planetenstufe und an einer Stelle zum Zusammenwirken mit dem Hohlrad 66 und dem Träger 84 der zweiten Stufe sind eine radial innere und eine radial äußere federbetätigte hydraulisch lösbare (SAHR-) Scheibenkupplung 104 bzw. 106, die verschachtelt sind, im Gehäuse 12 befestigt.
- Die äußere Kupplung 104 umfasst ein ringförmiges Scheibenpaket 108, das in einem Bereich großen Durchmessers eines ringförmigen zylindrischen Hohlraums 110 mit abgestuftem Durchmesser (siehe
6 ) positioniert ist, der in dem Spindelgehäuse 12 unmittelbar axial nach innen, oder einfach links, von der Halteplatte 68 vorgesehen ist. Das Scheibenpaket 108 ist radial nach außen von dem Hohlrad 66 der zweiten Stufe positioniert und umfasst einen ersten und einen zweiten Satz geschachtelter Reibplatten. Der erste Satz Reibplatten ist gegen Drehung festgelegt und sie haben zu diesem Zweck eine äußere Peripherie, die radial vorstehende halbkreisförmige Nasen umfasst, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind und dahingehend befestigt sind, axial in komplementär geformte sich axial erstreckende Schlitze 109 zu schieben, die in einem Bereich großen Durchmessers eines Hohlraums 110 mit abgestuftem Durchmesser des festen Gehäuses 12 vorgesehen sind. Der zweite Satz Reibplatten ist zur Drehung mit dem Hohlrad 66 der zweiten Stufe befestigt und sie haben zu diesem Zweck eine mit Zähnen versehene radial innere kreisförmige Fläche, die zum Gleiten entlang zusammenpassender Zähne 67 in Eingriff steht, die axial entlang einem äußeren Durchmesser des Hohlradss 66 der zweiten Stufe ausgebildet sind. - Wie am besten aus
6 ersichtlich ist, umfasst die äußere Kupplung 104 des Weiteren einen ringförmigen äußeren Kupplungskolben 112, der im Querschnitt L-förmig ist, wobei sich ein langer Schenkel des L axial erstreckt und eine zylindrische äußere und eine zylindrische innere Fläche 114 bzw. 116 aufweist, wobei die äußere Fläche 114 zum axialen Gleiten in einem Bereich mit kleinerem Durchmesser des Hohlraums 110 mit abgestuftem Durchmesser befestigt ist und wobei die innere Fläche 116 zum axialen Gleiten entlang einer äußeren zylindrischen Fläche 118 des Glieds 78 zum Führen des Kupplungskolbens befestigt ist. Ein kurzer Schenkel des L erstreckt sich radial nach innen vom langen Schenkel des L und definiert eine relativ schmale innere zylindrische Fläche 120, die zum axialen Gleiten entlang einer radial äußeren zylindrischen Fläche 122 der Befestigungsrippe 80 des Führungsglieds 78 befestigt ist. Das Kolbenführungsglied 78 und der Kolben 112 wirken dahingehend zusammen, einen kreisförmigen Arbeitsfluidhohlraum 124 zu definieren, der sich mit einer Bewegung des Kolbens 112 nach links bzw. rechts, wie in2 zu sehen ist, ausdehnt bzw. zusammenzieht. Ein erster Dichtungsring 126 ist in einer ringförmigen Nut befestigt, die in der äußeren zylindrischen Fläche 116 des Kolbenführungsglieds 78 vorgesehen ist, und ein zweiter Dichtungsring 128 ist in der inneren zylindrischen Fläche 118 des kurzen Schenkels des L des Kolbens 112 vorgesehen. Der erste und der zweite Dichtungsring 126 und 128 wirken somit dahingehend, ein Auslaufen von Druckfluid aus dem Arbeitsfluidhohlraum 124 entlang der jeweiligen Grenzflächen zwischen der inneren Fläche 116 des Kolbens und der äußeren Fläche 118 des Führungsglieds und zwischen der inneren Fläche 120 des Kolbens und der äußeren Fläche 122 des Führungsglieds zu verhindern. Die äußere Scheibenkupplung 104 befindet sich in der Darstellung von2 in einem ausgerückten Zustand, wobei Fluiddruck im Hohlraum 124 gegen den sich radial erstreckenden Schenkel des äußeren Kupplungskolbens 112 wirkt, um den Kolben nach links gegen die Vorspannkraft einer kreisförmigen Anordnung von Schraubendruckfedern 130 zu halten, die in einem kreisförmigen Federhohlraum 132 positioniert sind, der in dem Spindelgehäuse 12 neben einem linken Ende des ringförmigen äußeren Kupplungkolbens 112 ausgebildet ist. In diesem Zustand werden der erste und der zweite Satz Reibplatten des Scheibenpakets 108, die geschachtelt sind, nicht aneinandergedrückt. Somit kann sich das Hohlrad 72 der zweiten Stufe zu jeder Zeit, zu der das Sonnenrad 68 der zweiten Stufe angetrieben wird, frei drehen. Bei Unterbrechung der Zufuhr von Druckfluid vom Arbeitsfluidhohlraum 124 dehnen sich die belasteten Druckfedern 130 axial aus und wirken dahingehend, den Kolben 112 axial nach außen zu schieben, um den ersten und den zweiten Satz Reibplatten des äußeren ringförmigen Scheibenpakets 108 zusammenzudrücken, was dazu führt, dass das Hohlrad 66 der zweiten Stufe am Spindelgehäuse 12 festgelegt wird und an einer Drehung bezüglich des Spindelgehäuses 12 gehindert wird. - Die innere Scheibenkupplung 106 ist ähnlich der äußeren Scheibenkupplung 104 konstruiert und umfasst ein ringförmiges Scheibenpaket 134, das zwischen einem inneren Durchmesser des Hohlradss 66 der zweiten Stufe und einer äußeren ringförmigen Fläche 136 des Planetenträgers 84 der zweiten Stufe positioniert ist. Das Scheibenpaket 134 umfasst einen ersten Satz Reibplatten, der mit einem zweiten Satz Reibplatten geschachtelt ist. Der erste Satz Reibplatten ist zur Drehung mit dem Hohlrad 66 der zweiten Stufe befestigt und zu diesem Zweck umfasst jede der Platten einen mit Zähnen versehenen äußeren Durchmesser, der zum axialen Gleiten entlang an dem inneren Durchmesser des Hohlradss 66 der zweiten Stufe vorgesehener zusammenpassender Zähne aufgenommen wird. Der zweite Satz Reibplatten ist zum Drehen mit dem Planetenträger 84 der zweiten Stufe befestigt und zu diesem Zweck weist jede der Platten einen mit Zähnen versehenen äußeren Durchmesser auf, der zum axialen Gleiten entlang einer mit Zähnen versehenen äußeren ringförmigen Fläche 136 des Planetenträgers 84 der zweiten Stufe aufgenommen wird.
- Wie am besten aus
5 ersichtlich ist, weist ein ringförmiges Drucklager 137 mit einer flachen Ringkonstruktion einen axial inneren Abschnitt auf, der in einer ringförmigen Stufe positioniert ist, die an einer radial inneren Stelle des Kolbenführungsglieds 78 vorgesehen ist, wobei das Lager 137 eine axial äußere Fläche aufweist, die neben einer axial inneren Reibplatte des inneren Kupplungsscheibenpakets 134 positioniert ist.
Mit erneutem Bezug auf2 ,5 und6 ist ersichtlich, dass die innere Scheibenkupplung 106 ferner einen ringförmigen Kupplungskolben 138 umfasst, der im Querschnitt L-förmig ist, wobei sich ein langer Schenkel des L axial erstreckt und eine zylindrische äußere und eine zylindrische innere Fläche 140 bzw. 142 aufweist, wobei die äußere Fläche 140 zum axialen Gleiten entlang eines inneren Durchmessers des Kolbenführungsglieds 78 befestigt ist und wobei die innere Fläche 142 zum axialen Gleiten entlang einer äußeren zylindrischen Fläche des Hohlradss 52 der ersten Stufe befestigt ist. Ein kurzer Schenkel des L erstreckt sich radial nach außen vom langen Schenkel des L und definiert eine relativ schmale äußere zylindrische Fläche 146, die zum axialen Gleiten entlang einer radial inneren zylindrischen Fläche der Befestigungsrippe 80 des Kolbenführungsglieds 78 befestigt ist. Das Kolbenführungsglied 78 und der Kolben 138 wirken dahingehend zusammen, einen kreisförmigen Arbeitsfluidhohlraum 148 (5 ) zu definieren, der sich mit einer Bewegung des Kolbens 138 nach links bzw. rechts, wie in1 und5 zu sehen ist, ausdehnt bzw. zusammenzieht. Ein erster Dichtungsring 150 ist in einer ringförmigen Nut befestigt, die in einer inneren zylindrischen Fläche des Kolbenführungsglieds 78 vorgesehen ist, und ein zweiter Dichtungsring 152 ist in der äußeren zylindrischen Fläche 146 des kurzen Schenkels des L des Kolbens 138 vorgesehen, um ein Auslaufen von Druckfluid aus dem Arbeitsfluidhohlraum 148 entlang der Grenzflächen zwischen der inneren Fläche 142 des Kolbens und der inneren Fläche 142 des Führungsglieds bzw. zwischen der äußeren Fläche 146 des Kolbens und der inneren Fläche der Befestigungsrippe 80 des Führungsglieds 78 zu verhindern. - Die innere Scheibenkupplung 106 ist in der Darstellung von
2 in einem ausgerückten Zustand, wobei der Kupplungskolben 138 nach links weg vom Drucklager 137 und gegen die Vorspannkraft einer kreisförmigen Anordnung von Schraubendruckfedern 154 gehalten wird, die in einem kreisförmigen Federhohlraum 156 positioniert sind, der teilweise durch einen kreisförmigen Abschnitt der Spindelgehäusewand 44, die radial nach innen von der Befestigungsrippe 82 positioniert ist, und teilweise durch den ringförmigen Flansch 54 des Hohlradss 52 der ersten Stufe gebildet wird. In diesem Zustand werden der erste und der zweite Satz Reibplatten des Scheibenpakets 134, die geschachtelt sind, nicht in Eingriff miteinander gedrückt, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger 84 der zweiten Stufe und dem Hohlrad 66 der zweiten Stufe herzustellen. Somit ist das Hohlrad 66 der zweiten Stufe zu jeder Zeit, zu der das Sonnenrad 62 der zweiten Stufe angetrieben wird, zur Drehung durch die Planetenräder 64 der zweiten Stufe frei. Bei Unterbrechung der Zufuhr von Druckfluid vom Arbeitsfluidhohlraum 124 dehnen sich die belasteten Druckfedern 130 axial aus und wirken dahingehend, den inneren Kupplungskolben 138 axial nach außen zu schieben, um zu bewirken, dass das Drucklager 137 den ersten und den zweiten Satz Reibplatten des inneren ringförmigen Scheibenpakets 134 zusammendrückt, um eine Antriebsverbindung zwischen dem Planetenträger 84 der zweiten Stufe und dem Hohlrad 66 der zweiten Stufe zu erzeugen. - Aufgrund dessen, dass die Kupplungen 104 und 106 dahingehend wirken, das Hohlrad 66 der zweiten Stufe selektiv mit dem festen Gehäuse 12 zu koppeln, wobei alle Hohlräder der drei Stufen somit mit dem festen Gehäuse gekoppelt sind, erfolgt der Betrieb der Planetenradanordnung 34 ohne rezirkulierende Leistungsverluste wie in dem Fall, dass ein Hohlrad freiläuft. Ein damit in Zusammenhang stehender beträchtlicher Vorteil beim Betrieb liegt bei der Tatsache, dass aufgrund dessen, dass die innere und die äußere Kupplung 104 und 106 dahingehend wirken, die zweite Stufe der Dreistufenplanetenanordnung ein- und auszuschalten, anstatt beispielsweise die erste Planetenstufe ein- und auszuschalten, im unteren Bereich hohe Kupplungs- und Sonnenraddrehzahlen auftreten, wodurch die Höchstdrehzahl des Elektromotors 32 ausgenutzt wird.
- Die Tatsache, dass die innere und die äußere Kupplung 104 und 106 radial verschachtelt sind und dass das Kolbenführungsglied 78 ein Dichtungsteil umfasst, das beiden Kupplungen gemein ist, wodurch eine Durchführung komplexer maschineller Bearbeitungsvorgänge an diesem kleineren robusteren Teil anstatt an zwei Teilen oder an einem großen Gehäuse gestattet wird, ist auch von Bedeutung.
Claims (15)
- Antriebsradeinheit (10) zur Verwendung bei einem Fahrzeug, das derart für einen Betrieb ausgebildet ist, sodass ein Paar der Antriebsradeinheiten (10) zwischen Reihen von Pflanzen gefahren wird, die in einem vorbestimmten Abstand von bis zu nur 20 Inch (508 mm) voneinander getrennt sind, wobei die Radeinheit (10) eine kreisförmige Felge (22) umfasst, die einen Reifen (28) trägt, der um eine zentrale Drehachse (X) drehbar ist und eine Axialbreite aufweist, die den vorbestimmten Abstand nicht überschreitet, wobei die Antriebsradeinheit (10) Folgendes umfasst: ein festes Gehäuse (12), das entlang der zentralen Drehachse (X) positioniert ist und eine äußere zylindrische Flächenanordnung aufweist, die für ein Paar Rollendrucklager (18) in axialer Ausrichtung zueinander entlang der Drehachse (X) konfiguriert ist und diese trägt, wobei das Gehäuse (12) ferner eine innere Hohlraumanordnung umfasst, die für einen Antriebsmotor (32) mit einer Ausgangswelle (46), die entlang der zentralen Drehachse (X) positioniert und mit einer ersten Stufe einer Zweigang-Dreistufenplanetenradanordnung gekoppelt ist, konfiguriert ist und diesen aufnimmt; eine Radbefestigungsnabe (16), die zur Drehung um die äußere zylindrische Fläche des festen Gehäuses (12) durch das Paar Rollendrucklager (18) gestützt wird und wobei die Planetenradanordnung einen Planetenträger der dritten Stufe (90) aufweist, der an der Nabe (16) befestigt ist und als Kappe für die Nabe (16) und für die Planetengetriebeanordnung dient; wobei das Paar Rollendrucklager (18) die erste und die zweite Stufe der Planetengetriebeanordnung umgibt; und wobei der Antriebsmotor (32) ein Gehäuse (12) umfasst, wobei ein Axialabstand zwischen einer axial inneren Fläche des Gehäuses (12) und einer axial äußeren Fläche der Nabe (16) gleich der Axialbreite des Reifens (28) ist.
- Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 1 , wobei das Paar Rollendrucklager (18) auch eine innere und eine äußere hydraulisch betreibbare Scheibenkupplung (104, 106), die radial verschachtelt sind und ein äußeres und ein inneres Scheibenpaket aufweisen, umgibt, wobei das äußere Scheibenpaket zwischen das feste Gehäuse (12) und einen Außenumfang des Hohlrades der zweiten Stufe (66) gekoppelt ist und zum Festlegen eines Hohlrads der zweiten Stufe (66) am festen Gehäuse (12) selektiv eingerückt wird, und wobei das innere Scheibenpaket zwischen einen Innenumfang des Hohlrades der zweiten Stufe (66) und einen Außenumfang des Planetenträgers der ersten Stufe (56) gekoppelt ist und zum Festlegen des Hohlrades der zweiten Stufe (66) zur Drehung mit dem Planetenträger der ersten Stufe (56) selektiv eingerückt wird. - Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 2 , wobei die innere und die äußere hydraulische Scheibenkupplung (104, 106) jeweils federbetätigte hydraulisch lösbare Kupplungen sind. - Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 2 oder3 , wobei die äußere und die innere hydraulisch betreibbare Scheibenkupplung (104, 106) einen ringförmigen äußeren und einen ringförmigen inneren Hydraulikkolben (112, 138) umfassen; wobei ein ringförmiges Kolbenführungsglied (78) zwischen dem äußeren und dem inneren Hydraulikkolben (112, 138) positioniert und am festen Gehäuse (12) fixiert ist; wobei das ringförmige Kolbenführungsglied (78) eine radial äußere Fläche umfasst, die mit dem äußeren Hydraulikkolben (112) in Eingriff steht und dahingehend wirkt, den äußeren Hydraulikkolben (112) beim axialen Schieben zum selektiven Bewirken eines Einrückens des äußeren Scheibenpakets zu führen, und wobei das ringförmige Kolbenführungsglied (78) eine radial innere Fläche umfasst, die mit dem inneren Hydraulikkolben (138) in Eingriff steht und dahingehend wirkt, den inneren Hydraulikkolben (138) beim axialen Schieben zum selektiven Bewirken eines Einrückens des inneren Scheibenpakets zu führen. - Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 4 , wobei das Kolbenführungsglied (78) an einem Ende eine ringförmige Befestigungsrippe aufweist, die erste radial äußere und innere Flächenregionen definiert, und das Kolbenführungsglied (78) ferner zweite radial äußere und innere Flächenregionen aufweist, die von den ersten radial äußeren und inneren Flächenregionen radial nach außen und radial nach innen abgestuft sind, und wobei der äußere und der innere Hydraulikkolben (112, 138) jeweils einen sich axial erstreckenden ersten Schenkel und einen sich radial erstreckenden zweiten Schenkel umfassen, wodurch ein L-förmiger Querschnitt definiert wird, wobei der erste Schenkel des äußeren Kolbens (112) eine innere Fläche aufweist, die sich parallel zur zweiten radial äußeren Flächenregion des Kolbenführungsglieds (78) erstreckt und damit in Gleiteingriff steht, und wobei der zweite Schenkel des äußeren Hydraulikkolbens ein Ende aufweist, das mit der ersten radial äußeren Region des Kolbenführungsglieds (78) in Gleiteingriff steht, wodurch ein äußerer ringförmiger Arbeitsfluidhohlraum zwischen dem äußeren Hydraulikkolben und dem Kolbenführungsglied (78) gebildet wird, und wobei sich der erste Schenkel des inneren Kolbens parallel zur zweiten radial inneren Flächenregion des Kolbenführungsglieds (78) erstreckt und damit in Gleiteingriff steht, und wobei der zweite Schenkel des inneren Hydraulikkolbens ein Ende aufweist, das mit der ersten radial inneren Region des Kolbenführungsglieds (78) in Gleiteingriff steht, wodurch ein innerer ringförmiger Arbeitsfluidhohlraum zwischen dem inneren Hydraulikkolben und dem Kolbenführungsglied (78) gebildet wird. - Antriebsradeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste Gehäuse (12) eine axial äußerste planare ringförmige Endfläche aufweist; wobei eine ringförmige Halteplatte gegen die planare ringförmige Endfläche des Gehäuses (12) fixiert ist und sich radial neben einem des Paars Rollendrucklager (18) erstreckt, um es an dem festen Gehäuse (12) in Position zu halten.
- Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 6 , wobei die ringförmige Halteplatte eine mit Zähnen versehene äußere Peripherie aufweist; und wobei ein Hohlrad der dritten Stufe (98) eine axial innere Innenregion aufweist, die mit Zähnen versehen ist, die mit denen der Halteplatte in Eingriff stehen, wobei das Hohlrad der dritten Stufe (98) durch eine Halteplatte an dem festen Gehäuse (12) fixiert ist. - Antriebsradeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste Gehäuse (12) eine axial äußerste planare ringförmige Endfläche aufweist; wobei eine ringförmige Halteplatte gegen die planare ringförmige Endfläche des Gehäuses (12) fixiert ist und sich radial neben einem des Paars Rollendrucklager (18) erstreckt, um es an dem festen Gehäuse (12) in Position zu halten; und wobei das äußere Scheibenpaket unmittelbar axial nach innen von der ringförmigen Halteplatte positioniert ist.
- Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 8 , wobei die ringförmige Halteplatte eine radial innere ringförmige Endregion umfasst, die mit einer Stufe versehen ist, die eine ringförmige Schulter definiert, die einer auf dem Hohlrad der zweiten Stufe (66) positionierten Schulter axial gegenüberliegend angeordnet ist, wodurch die Halteplatte zur Verhinderung einer Bewegung des äußeren Scheibenpakets bezüglich des Hohlrads der zweiten Stufe (66) axial nach außen dient. - Antriebsradeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das feste Gehäuse (12) eine axial äußerste planare ringförmige Endfläche aufweist; wobei eine planare ringförmige Halteplatte gegen die planare ringförmige Fläche des Gehäuses (12) fixiert ist und sich radial neben einem des Paars Rollendrucklager (18) erstreckt, um es an dem festen Gehäuse (12) in Position zu halten; und wobei das Hohlrad der zweiten Stufe (66) zwischen dem Kolbenführungsglied (78) und der ringförmigen Halteplatte positioniert ist und durch diese axial erfasst ist.
- Antriebsradeinheit (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Hohlrad der dritten Stufe (98) einen Teil eines Innenrings des einen des Paars Rollendrucklager (18) und einen Teil des Sonnenrads der zweiten Stufe, des Planetenträgers der zweiten Stufe (84) und von Planetenrädern axial überlappt und umschließt, und wobei die ringförmige Halteplatte eine mit Zähnen versehene äußere Peripherie aufweist, die mit auf dem Hohlrad der dritten Stufe (98) zusammenpassenden Zähnen in Eingriff steht, um es an dem festen Gehäuse (12) zu fixieren.
- Antriebsradeinheit (10), die Folgendes umfasst: ein festes Gehäuse (12); eine Antriebseinheit, die innerhalb einer axial inneren Region eines Hohlraums in dem festen Gehäuse (12) befestigt ist und eine Ausgangswelle (46) aufweist, die sich entlang einer Drehachse (X) axial nach außen erstreckt; eine Radnabe (16), die eine zylindrische äußere Fläche des festen Gehäuses (12) aufnehmende zentrale Öffnung umfasst und zur Drehung um die Achse (X) durch ein erstes und ein zweites Rollendrucklager (18) befestigt ist, die axial voneinander beabstandet sind und an der zylindrischen äußeren Fläche des festen Gehäuses (12) fixierte Innenringe aufweisen und in der zentralen Öffnung der Nabe (16) positionierte Außenringe aufweisen, wobei der Innenring des zweiten Rollendrucklagers (18) an einem axial äußersten Ende des Gehäuses (12) positioniert ist und wobei die Nabe (16) eine entfernbare Kappe umfasst, die an einer axial äußeren Fläche der Nabe (16) gesichert ist; eine Felge (22), die einen Reifen (28) trägt und zur Drehung mit der Nabe (16) fixiert ist, wobei der Reifen (28) die Antriebseinheit und die Nabe (16) umgibt und eine Breitenabmessung aufweist, die gleich einem Abstand zwischen einer axial inneren Fläche der Antriebseinheit und einer axial äußeren Fläche der Nabe (16), die axial nach innen von der axial äußeren Fläche der Nabe (16) positioniert ist, ist; eine planare Halteplatte, die an dem axial äußersten Ende des Gehäuses (12) fixiert ist und mit dem Innenring des zweiten Rollendrucklagers (18) in Eingriff steht; eine Zweigang-Dreistufenplanetenradanordnung, die in einer axial äußeren Region des Hohlraums angeordnet ist und sich axial von der Antriebseinheit zu der Nabe (16) erstreckt und diese umfasst, wobei die Nabe (16) einen Planetenträger der dritten Stufe (90) definiert; wobei an der Ausgangswelle (46) der Antriebseinheit ein Sonnenrad der ersten Stufe fixiert ist, wobei ein Planetenträger (56) der ersten Stufe Planetenräder der ersten Stufe trägt, die mit dem Sonnenrad der ersten Stufe und mit einem Hohlrad der ersten Stufe kämmen, wobei das Hohlrad der ersten Stufe (52) an dem festen Gehäuse (12) fixiert ist; wobei der Träger der ersten Stufe eine Zwischenwelle definiert, die entlang der Drehachse (X) unmittelbar an einem axial äußeren Ende der Ausgangswelle (46) der Antriebseinheit positioniert ist; wobei ein Sonnenrad der zweiten Stufe zur Drehung mit der Zwischenwelle fixiert ist; ein Planetenträger der zweiten Stufe (84) Planetenräder der zweiten Stufe trägt, die mit dem Sonnenrad der zweiten Stufe und mit einem Hohlrad der zweiten Stufe (66) kämmen, wobei die Planetenräder der zweiten Stufe koplanar zur Halteplatte positioniert sind; wobei eine Ausgangswelle (46) der Planetenradanordnung unmittelbar axial nach außen von der Zwischenwelle positioniert ist; wobei ein Sonnenrad der dritten Stufe zur Drehung mit dieser letztgenannten Ausgangswelle (46) befestigt ist; wobei der Planetenträger der dritten Stufe (90) die Planetenräder der dritten Stufe trägt, die mit dem Sonnenrad der dritten Stufe kämmen und mit einem Hohlrad der dritten Stufe (98) kämmen, das teilweise den Innenring des zweiten Rollendrucklagers (18) umgibt und eine äußere Fläche der Halteplatte umgibt und damit gekoppelt ist, wobei das Hohlrad der dritten Stufe (98) somit an dem festen Gehäuse (12) fixiert ist; und wobei eine radial äußere und eine radial innere hydraulisch betätigte Scheibenkupplung (104, 106) ein äußeres und ein inneres Scheibenpaket aufweisen, die auf einer äußeren Seite und einer inneren Seite, die sich gegenüberliegen, des Hohlrads der zweiten Stufe (66) positioniert sind, wobei das äußere Scheibenpaket an einer Stelle, die sich unmittelbar axial nach innen von der Halteplatte befindet, zwischen eine äußere ringförmige Fläche des Hohlrads der zweiten Stufe (66) und das Gehäuse (12) gekoppelt ist, und wobei das innere Scheibenpaket zwischen eine innere ringförmige Fläche des Hohlrads der zweiten Stufe (66) und eine äußere ringförmige Fläche des Trägers der ersten Stufe gekoppelt ist.
- Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 12 , die ferner ein ringförmiges Kolbenführungsglied (78) umfasst, das an dem festen Gehäuse (12) gesichert ist und eine abgestufte radial äußere und eine abgestufte radial innere Fläche umfasst; wobei die radial äußere Scheibenkupplung (106) einen Kolben umfasst, der eine abgestufte innere Fläche aufweist, die mit der abgestuften radial äußeren Fläche des ringförmigen Kolbenführungsglieds (78) in abgedichtetem Eingriff steht und damit zusammen wirkt, um einen äußeren Druckfluidhohlraum zum selektiven Aufnehmen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zum Bewirken des Betriebs der äußeren Scheibenkupplung (106) zu definieren; und wobei die radial innere Scheibenkupplung (104) einen inneren Kupplungskolben umfasst, der eine radial äußere abgestufte Fläche aufweist, die mit der abgestuften radial inneren Fläche des Führungsglieds in abgedichtetem Eingriff steht und damit zusammenwirkt, um einen inneren Druckfluidhohlraum zum selektiven Aufnehmen von mit Druck beaufschlagtem Fluid zum Bewirken des Betriebs der inneren Scheibenkupplung (104) zu definieren. - Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 12 oder13 , wobei das Kolbenführungsglied (78) eine ringförmige Befestigungsrippe umfasst, die axial von dem inneren und dem äußeren Scheibenpaket vorsteht; und wobei die ringförmige Befestigungsrippe eine radial äußere und eine radial innere Fläche aufweist, die einen Abschnitt der abgestuften radial äußeren und abgestuften radial inneren Fläche bilden. - Antriebsradeinheit (10) nach
Anspruch 12 -14 , wobei die innere und die äußere Scheibenkupplung (104, 106) jeweils federbetätigte hydraulisch lösbare Kupplungen sind; wobei das feste Gehäuse (12) eine ringförmige Rippe aufweist, die axial zu der ringförmigen Rippe des Kolbenführungsglieds (78) vorsteht und diese in Eingriff nimmt; und wobei die äußere und die innere Kupplung eine radial äußere und eine radial innere ringförmige Anordnung von Schraubendruckfedern umfassen, die auf gegenüberliegenden Seiten der ringförmigen Rippe des festen Gehäuses (12) positioniert sind und zwischen dem festen Gehäuse (12) und dem äußeren und dem inneren Kolben zusammengedrückt sind, wodurch das Einführen von Druckfluid in den äußeren Hohlraum die äußere Kupplung ausrückt und das Einführen von Druckfluid in den inneren Hohlraum die innere Kupplung ausrückt.
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