DE1430702A1 - Fahrzeugrad-Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

• Fahrzeugrad-Antriebsvorrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Radantriebsvorrichtung und betrifft insbesondere ein durch einen Motor antreibbares zweigängiges Planetenzahnradgetriebe, mittels dessen ein Rad eines Fahrzeugs wahlweise angetrieben werden kann.
• Bei den Radaggregaten verschiedener durch einen Motor angetriebener Fahrzeuge werden Antriebsvorrichtungen verwendet9 die es ermöglichen, das Fahrzeug in mindestens zwei Geschwindigkeitsbereichen zu betreiben. Solche Vorrichtungen umfassen gewöhnlich mit@variabler Drehzahl arbeitende Motoren oder Drehzahländerungsgetriebe, die auf der Innenbordseite des Rades angeordnet sind, während die letzte Untersetzungss::tufe auf der Außenseite vorgesehen ist. Bei solchen mit variabler Drehzahl arbeitenden Motoren benötigt man komplizierte Steuersysteme, um eine Antriebsvorriohtung zu erhalten, die in zwei oder mehr Drehzahlbereichen betriebsfähig ist. Bei den bis jetzt bekannten Drehzahländerungsgetrieben ist es zum Zwecke-der Wartung gewöhnlich erforderlich, das ganze Betriebe auszubauen. Ferner nehmen solche Getriebe einen zu großen Raum in Anspruchp wenn sie auf der Innenseite eines Rades angeordnet sind, und gewöhnlich werden Kegelzahnradgetriebe-oder dergleichen benötigt, da nicht genügend Raum zur Verfügung steht, um den Motor gleichachsig mit der Antriebsvorrichtung anzuordnen. Weiterhin benötigt man bei solchen Getrieben im allgemeinen gesonderte Gehäuse und gesonderte Schmiersysteme..
• Die Erfindung ermöglicht es nunmehr, viele der genannten Schwierigkeiten dadurch zu vermeiden, daß sie ein zweigängiges Planetenradgetriebe vorsieht, das auf der Außenseite der Stütz- oder Lagermittel für das anzutreibende Rad und gleichachsig mit diesem angeordnet werden kann. Dieses Getriebe verbindet einen Motor mit dem Rad auf eine neuartige Weise derart, daß das Rad bei verschiedenen Betriebsarten des Fahrzeugs mit zwei verschiedenen Drehzahlen angetrieben werden kann.
• Ein Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein zweckmäßiges und dauerhaftes zweigängiges Getriebe vorzusehen, das eine Antriebsverbindung zwischen einem Motor und einem Rad in einer solchen Weise bildet, daß das Rad in verschiedenen Stadien des Fahrzeugbetriebs wahlweise angetrieben werden kann.
• Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines wenig Raum beanspruchenden Radaggregats, bei dem ein Getriebe auf der Außenseite der Radlagerung angeordnet ist.' Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen.
• Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemäße Radantriebsvorrichtung mit einem Motor, mittels dessen ein Rad eines Fahrzeugs wahlweise über ein zweigängiges Getriebe ange'r,_j.e®. ben werden kann. Fig. 2 zeigt in einem vergrößerten Teilschnitt entsprechend Fig. 1 weitere Einzelheiten der Radantriebsvorrichtung.
• Gemäß Fig. 1 umfaBt das Radaggregat ein Fahrzeugrad 10, das mit Hilfe gleichachsig angeordneter Rollenlager 12 auf einer Achse 11 drehbar gelagert ist. Das-Gehänse eines Antriebsmotors-13 ist auf geeignete Weise an der Achse befestigt und gleichachsig mit:.Leiner Welle 14 angeordnet, mittels deren das nad 10 über ein insgesamt mit 15 bezeichnetes Uetriebe angetrieben werd'en kann. Gemäß Fig. 2 ist das uetriebe gleichachsig mit dem Rad auf der Außenseite der Rollenlager 12 angeordnet und so ausgebildet, daß das Rad 10 wahlweise mit einer von zwei verschiedenen Drehzahlen bzw. Ubersetzungsverhältnissen angetrieben werden kann.
• Wie weiter unten näher erläutert, bewirkt die wahlweise Betätigung von Bremsmitteln, bzw. eines Drehzahländerungsaggregats 16 mit Hilfe eines über eine Zeitung 17 zugeführten Druckmittels, daß gemäß Fig. 2 das Radantriebsdrehmoment von dem Motor 13 aus über die Welle 14, ein Sonnenzahnrad 18, mehrere Planetenzahnräder 19, von denen aus rig. 2 nur eines ersichtlich ist und einen Zahnkranz 20 übertragen wird. Das Antriebsdrehmoment wird so auiäeteilt, daß z.B, ein Drittel des Drehmoments. über einen erstenflanetenzahnradträger 21 direkt auf ein zweites Sonnenzahnrad-22 übertragen wird. Zwei Drittel des Drehmoments werden auf q#as Sonnenzahnrad 22 über ein ringförmiges Organ 23, ein drittes Sonnenzahnrad 24, mehrere zweite Planetenzahnräder 25, von denen in Fig. 2 nur eines gezeigt ist, einen zweiten Zahnkranz 26 und ein weiteres ringförmiges Organ 27 übertragen. Das ringförmige Organ 27 ist sowohl mit dem Zahnkranz 26 als auch mit der Nabe des Sonnenzahnrades 22 durch Keilverzahnungen verbunden. Danach wird das Drehmoment auf das Rad über damit in Antriebsverbindung stehende dritte Planetenzahnräder 28 übertragen. Das Aufteilungsverhältnis für das Drehmoment kann von den vorstehenden Angaben abweichen und richtet sich jeweils nach der verwendeten Zahnradanordnung. Wenn das Strömungsmittel in einer Zeitung 29 unter Druck gesetzt und das Strömungsmittel in der Zeitung 17 vom Druck entlastet wird, wird das Bremsaggregat 16 betätigt, so daß das Fahrzeugrad 10 mit einer zweiten höheren Drehzahl angetrieben wird, wobei keine Aufteilung des Drehmomentsbeerfolgt. Danach wird die Antriebskraft auf das Rad von dem Motor 13 aus über die Antriebswelle 14, das Sonnenzahnrad 18, die Planetenzahnräder 19, den Träger 21, das Sonnenzahnrad 22 und die Planetenzahnräder 28 übertragen. Wie nachstehend näher erläutert, ermöglichen es die vorstehend kurz geschilderten konstruktiven Merkmale, ein wenig Raum beanspruchendes dauerhaftes Radantriebsaggregat zu schaffen, das mit einem hohen Wirkungsgrad arbeitet. Gemäß Fig. 1 und 2 kann-der Motor 13 durch eine beliebige bekannte Konstruktion, z.B. einen hydraulischen Motor, gebildet werden, der betriebsmäßig mit einer geeigneten Kraftquelle verbunden ist, so daß er wahlweise betätigt werden kann. Der Durchmesser der Antriebswelle 14 ist bei 14a verkleinert, und dieser dünnere Teil der Antriebswelle trägt das Sonnenzahnrad 22, das auf Rollenlagern 33 gelagert ist. Das Sonnenzahnrad 18 ist mit der Antriebswelle 14 durch eine Keilverzahnung oder auf andere geeignete Weise verbunden und wird zusammen mit den Lagern durch ein Aggregat 34 bekannter Art, das eine Scheibe und einen Sprengring umfaßt, in seiner axialen Lage gehalten. Die Planetenzahnräder 19 werden von Achsstummeln 35 getragen, die in einem radialen Abstand von der Mittelachse des Getriebes in einen Träger 21 eingebaut sind, welcher mit dem Sonnenzahnrad 22 durch eine Keilverzahnung verbunden ist.
• Die Planetenzahnräder 19 kämmen mit dem Sonnenzahnrad 18 und dem Zahnkranz 20. Das Bremsaggregat 16 umfallt einen geeigneten Bremsring 36, der auf Zähnen am Rand des Zahnkranzes 20 axial verschiebbar ist und radial@an ein in der Achse 11 befestigtes Gehäuse 37 hineinragt. Ferner ist ein Ringkolben 38 vorgesehen, der gegenüber dem Gehäuse 37 axial bewegbar ist und dadurch betätigt werden kann, daß das Strömungsmittel in der Zeitung 29 unter Druck gesetzt wird.
• Ein zweiter Planetenträger 40 trägt Planetenzahnräder 25 auf mehreren in den Träger in'einem radialen Abstand von der Vetriebeachse eingebauten Achsstummeln 41, von denen in Fig. 2 nur einer gezeigt ist. Diese Planetenzahnräder kämmen mit dem Sonnenzahnrad 24 und dem Zahnkranz 26. Ein ringförmiges Organ 27 stellt über geeignete Keilverzahnungen eine Antriebsverbindung zwischen dem Zahnkranz 26 und dem Sonnenzahnrad 22 her.
• Das Bremsaggregat 16 umfaßtferner zwei 'Bremsscheiben 42, die auf geeigneten Keilbahnen am Rand des Trägers 40 wahlweise axial bewegt werden können. Diese Bremsscheiben erstrecken sich radial in das Gehäuse 37 hinein und können in axialer Richtung gegen eine durch ortsfeste Stifte 44 gegen Drehbewegungen gesicherte Bremsscheibe 43 gedrückt werden; zu diesem Zweck ist ein Ringkolbbn 45 vorgesehen, der betriebsmäßig der Zeitung 17 zugeordnet ist. Ein dritter Planetenradträger 46 ist an den äußeren Teilen des Rades 10 mit. Hilfe von Abstandsstücken 47 und Schrauben 48 befestigt. Die Planetenzahnräder- 28 werden von dem Träger 46 aus durch Achsstummel 49 unterstützt, die in den Träger in einem radialen Abstand von der letriebeachse eingebaut sind.
• Die Planetenzahnräder 28 kämmen mit dem Sonnenzahnrad 22 und einem Zahnkranz 50, der mit dem äußeren Rand des Gehäuses 37 durch eine geeignete Keilverzahnung verbunden und daher nicht drehbar ist. -An dem Träger 46 ist eine abnehmbare Deckplatte 51 befestigt deren innere V'iandabschnitte 52 und 53 bei dem Fahrzeugrad geeignete Mittel bilden, um die axialen Relativbewegungen der Antriebswelle 14 und der Achsstummel 49 zu begrenzen. Bei der beschriebenen Anordnung ist es den Sonnenzahnrädern 18 und 22, den 2lanetenradträgern 21 und 40, den Planetenzahnrädern 19 und 25 sowie den Zahnkränzen 20 und 26 möglich, sich gegenüber den Planetenzahnrädern 28 und dem Zahnkranz 50.--.-,automatisch zu zentrieren, und zwar in erster Linie deshalb, weil die zuletzt genannten Teile durch das Rad 10 und die Achse 11 starr unterstützt werden.
• Um eine erste Drehzahl des Hades zu wählen, betätigt der Fahrer nach Bedarf ein geeignetes, hier nicht gezeigtes Steuersystem, um über die JJeitung 17 ein Druckmittel zuzuführen, damit der Ringkolben 45 gemäß Fig. 2 nach links bewegt wird und die Bremaacheiben 42 gegen die Bremsscheibe 43 drückt® Auf diese Weise wird der 2lanetenradträger 40 gegen Drehbewegungen gegenüber dem Gehäuse 37 und der Achse 11 gesichert. Wenn die Welle 14 jetzt gedreht wird, werden das Sonnenzahnrad 18 und die Planetenzahnräder 19 gedreht, von welch letzteren aus das Drehmoment unterteilt wird, um das Sonnenzahnrad 22 in der oben beschriebenen Weise anzutreiben.
• Die Erfindung sieht somit eine zweckmäßige Anordnung zum Unterteilen eines Drehmoments vor, bei der ein relativ kleiner. Teil des Drehmoments,.z.B. ein Drittel, über den Planetenradträger 21 direkt auf das Sonnenzahnrad 22 übertragen wird, während der Rest von zwei Dritteln des Drehmoments auf das Sonnenzahnrad 22 indirekt über den Zahnkranz 20 und das ringförmige Organ 27 übertragen wird. Diese Anordnung ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil sie eine Verringerung der Zahnbelastung der Planetenzahnräder 25 bei diesem ersten Übersetzungsverhältnis des letriebs bewirkt.
• Wenn der Fahrer die Betätigungsorgane verstellt, um die zweite höhere Drehzahl des Rades zu wählen, kann das Druckmittel quo der Zeitung 17 automatisch über hier nicht gezeigte Steuermittel,entweichen, damit die Bremsscheiben 42 von der Bremsscheibe 43 durch Druckfedern 54 abgehoben werden können, von denen in Fig. 2 nur eine gezeigt ist, und die zwischen den beiden Ring-.
• n kolben 38 und 45 angeordnet sind. Das über die Zeitung 29 zuge= führte Druckmittel bewegt gleichzeitig den Ringkolben 38 gemäß Fig. 2 nach rechts, um die Bremsscheibe 36 gegen das Gehäuse 37 zu drücken und den Zahnkranz 20 festzulegen. Nunmehr bewirkt die Welle 14, daB das Sonnenzahnrad 18, die Planetenzahnräder 19, der Träger 21 und das Sonnenzahnrad 22 gedreht werden. Das Sonnenzahnrad 22 treibt seinerseits die Planetenzahnräder 28 an, um den Träger 46 und damit auch das Rad 10 mit der zweiten Drehzahl anzutreiben. Das beschriebene Getriebe läßt sich dadurch in eine leerlaufstellung bringen, daß man das Druckmittel aus beiden Leitungen 17 und 29 abströmen läßt. Auf diese Weise wird die Verbindung.zwschen dem Motor 13 und dem Rad 10 unterbrochen: so daß das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden kann.

Claims (4)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Radantriebsvorrichtung, g e k e n n z e i c h n e t durch ein auf einer Achse angeordnetes Rad, gleichachsig angeordv nete Lagermittel als drehbare Unterstützung für das Rad auf der Achse, einen gleichachsig mit der Achse angeordneten, an der Achse befestigten und in Antriebsverbindung mit einer Welle stehenden Motor sowie Kraftübertragungs- bzw. Getriebemittel, die axial außerhalb der Lagermittel angeordnet und betriebsmäßig mit der Welle verbunden sind, damit das Rad wahlweise angetrieben werden kann.
2. 2. Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t ,. daß die Kraftübertragungsmittel ein zweigängiges Planetenradgetriebe umfassen, bei dem Bremsmittel vorgesehen sind, damit das-Rad wahlweise mit einer niedrigen Drehzahl bei gleichzeitiger Aufteilung des Drehmoments oder mit einer hohen Drehzahl angetrieben werden kann.
3. 3. Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e -k e n n z'e i c h n e t , daß die Kraftübertragungsmittel ein auf der Antriebswelle angeordnetes, zusammen mit ihr drehbares erstes Sonnenzahnrad umfaßt, das mit um dieses herum angeordneten ersten Planetenzahnrädern kämmt, ferner ein auf der Antriebswelle angeordnetes, drehbar gelagertes zweites Sonnenzahnrad, das betriebsmäßig mit den ersten Planetenzahnrädern verbunden ist, um von diesen beim Betrieb mit der niedrigen Drehzahl einen ersten Teil des Antriebsdrehmoments und beim Betrieb mit der hohen Drehzahl das gesamte Antriebsdrehmoment aufzunehmen:, zweite Planetenzahnräder, die um ein drittes Sonnenzahnrad herum angeordnet sind und mit ihm kämmen, wobei das dritte Sonnenzahnrad um das zweite-Sonnenzahnrad drehbar gelagert ist, wobei das dritte Sonnenzahnrad und die zweiten Elanetenzahnräder so angeordnet sind, daB sie betriebsmäßig mit den ersten-Planetenzahnrädern bzw. dem zweiten Sonnenzahnrad verbunden werden können, um beim Betrieb mit der niedrigen Drehzahl einen zweiten Teil des Antriebsdrehmoments auf das zweite Sonnenzahnrad zu übertragen, sowie um das zweite Sonnenzahnrad herum angeordnete, damit kämmende dritte Planetenzahnräder, die in Antriebsverbindung mit dem Rad stehen.
4. 4. Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 3, g e k e n n -z e i c h n e t durch an dem Rad vorgesehene kittet, um die axialen Bewegungen der Antriebswelle und der dritten Planetenzahnräder zu begrenzen. 5. . Zweigängiges Planetenzahnradgetriebe, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Antriebswelle, ein auf der Antriebswelle angeordnetes,' zusammen mit ihr drehbares erstes Sonnenzahnrad, um das erste Sonnenzahnrad herum angeordnete, damit kämmende erste Planetenzahnräder, ein zweites Sonnenzahnrad, das auf der-Antriebswelle drehbar gelagert und betriebsmäßig mit Clen ers-Geil .t'LailC Gcn@ailill'd.iicril verbunden ist, damit ein Antriebsdrehrpoment auf das zweite Sonnenzahnrad übertragen Werden kann, zweite Planetenzahnräder, die um ein drittes Sonnenzahnrad herum angeordnet sind und damit kämmen, wobei das dritte Sönnenzahnrad um das zweite Sonnenzahnrad drehbar gelagert ist, wobei das dritte Sonnenzahnrad und die zweiten Planetenzahnräder betriebsmäßig mit den ersten Planetenzahnrädern bzw. dem * . zweiten Sonnenzahnrad verbunden werden können, sowie Mittel, um wahlweise das zweite Sonnenzahnrad von den ersten Planetenzahnrädern aus mit einer. ersten Antriebsdrehzahl anzutreiben, wobei das Drehmoment unterteilt wird, um ein erstes Drehmoment direkt auf das zweite Sonnenzahnrad und ein zweites Drehmokent über das dritte Sonnenzahnrad auf das zweite Sonnenzahnrad zu übertragen, wobei es die erwähnten Mittel außerdem ermöglichen, das zweite Sonnenzahnrad mit einer zweiten Antriebsdrehzahl direkt anzutreiben. 6. Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die erwähnten Mittel einen ersten und einen zweiten Zahnkranz umfassen, wobei der erste-Zahnkranz die ersten Planetenzahnräder umschließt und in Antriebsverbindung mit ihnen steht, während der zweite Zahnkranz die, zweiten Planetenzahnräder umschließt und in Antriebsverbindung mit ihhen steht, sowie Bremsmittel, um wahlweise den einen oder anderen Zahnkranz abzubremsen und eine Drehung des abgebremsten Zahnkranzes zu verhindern. 7. Radantriebsvorrichtung, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Antriebswelle, gleichachsig angeordnete Lagermittel', die ein um die Antriebswelle drehbares Rad tragen, sowie Kraftübertragungs- bzw. Getriebemittel, die axial außerhalb der Lagermittel angeordnet und betriebsmäßig mit der Antriebswelle verbunden sind, damit das Rad wahlweise angetrieben werden kann. B. Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Kraftübertragungsmittel ein zweigängiges Planetenzahnradgetriebe umfassen. 9. Radantriebsvorrichtung nach Anspruch 8, g e k e n n -z e i c h n e t durch 'einen gleichachsig mit der Antriebswelle angeordneten-und mit ihr betriebsmäßig verbundenen Motor zum wahlweisen Antreiben der Welle, wobei das zweigängige Planetenzahnradgetriebe Bremsmittel umfaßt, damit das Radwahlweise mit einer niedrigen Drehzahl bei gleichzeitiger Unterteilung des Drehmoments oder mit einer hohen Drehzahl angetrieben werden kann.