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Die
Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat, mit einem Motor, einem
nachgeschalteten, mindestens zweistufigen Planetengetriebe und einem
davon angetriebenen Abtriebselement, wobei sowohl der Steg der ersten
Stufe als auch der Steg der zweiten Stufe jeweils aus einem sich überwiegend
radial erstreckenden Tragteil und axial gerichteten Stegzapfen besteht
und die Planetenräder
der beiden Stufen des Planetengetriebes auf den Stegzapfen angeordnet
sind, die einseitig an dem jeweils zugeordneten, eine Aufnahme für die Stegzapfen
bildenden Tragteil befestigt sind.
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Ein
gattungsgemäßes, als
Radantrieb ausgebildetes Antriebsaggregat ist in der
DE 42 06 100 A1 offenbart.
Dort sind in einem schaltbaren Planetengetriebe die Stegzapfen beider
Stufen des Planetengetriebes Platz sparend einseitig befestigt.
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Die
DE 43 18 334 A1 zeigt
und beschreibt ein zweistufiges Planetengetriebe, bei dem der Steg
sowohl der ersten als auch der zweiten Getriebestufe jeweils beidseitig
abgestützte
Stegzapfen aufweist.
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Bei
einem aus der
DE 42
39 331 A1 bekannten zweistufigen Planetengetriebe sind
die Stegzapfen der zweiten Getriebestufe beidseitig befestigt. Hingegen
weist die erste Getriebestufe einseitig befestigte Stegzapfen auf.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Abmessungen
eines gattungsgemäßen Antriebsaggregats
weiter zu verringern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Tragteil des Stegs der ersten Stufe des Planetengetriebes
in axialer Richtung innerhalb des Tragteils des Stegs der zweiten
Stufe des Planetengetriebes angeordnet ist. Es ergibt sich dadurch
eine Verkleinerung des Antriebsaggregats insbesondere in axialer
Richtung. Im Idealfall benötigen
beide Tragteile der Stege bezüglich
ihrer Axialerstreckung lediglich den Raum, den üblicherweise ein einziges Tragteil
beansprucht. Sofern das Planetengetriebe mehr als zwei Stufen aufweist,
können
auch die Tragteile der Stege anderer Stufen in der erfindungsgemäßen Weise
angeordnet werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung können
die Stegzapfen jeweils einstückig
mit dem Tragteil des zugeordneten Stegs ausgebildet werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die erste Stufe des Planetengetriebes motorfern und die zweite Stufe
motornah angeordnet ist, wobei sich eine von dem Motor angetriebene
Welle durch eine Zentralbohrung des Sonnenrads der zweiten Stufe
hindurch erstreckt und mit dem Sonnenrad der ersten Stufe verbunden ist,
wobei die Planetenräder
der ersten Stufe mit einem mit dem Abtriebselement verbundenen Hohlrad in
Eingriff stehen und der Steg der ersten Stufe mit dem Sonnenrad
der zweiten Stufe verbunden ist, wobei ferner die Planetenräder der
zweiten Stufe mit einem Hohlrad in Eingriff stehen, das an einem
das Planetengetriebe umgebenden Getriebegehäuse befestigt ist, und wobei
der Steg der zweiten Stufe mit dem Abtriebselement direkt oder indirekt
verbunden ist.
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Im
Antriebsaggregat findet daher eine Leistungsverzweigung statt. Bereits
in der ersten Stufe des Planetengetriebes wird Leistung auf das
Abtriebselement übertragen,
da das Reaktionsmoment des Hohlrades der ersten Stufe nicht – wie sonst üblich – auf das
feststehende Getriebegehäuse übertragen wird,
sondern auf das Abtriebselement. Die zweite Stufe kann daher dementsprechend
kleiner dimensioniert werden, was die Gesamtabmessungen des Antriebsaggregats
verringert.
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Der
Motor des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats
ist zweckmäßigerweise
koaxial zur Drehachse des Planetengetriebes und des Abtriebselementes
angeordnet, so dass sich eine gemeinsame Drehachse für die Motorwelle,
das Planetengetriebe und das Abtriebselement ergibt. Dadurch ergeben sich
kleinstmögliche
radiale Abmessungen. Falls erforderlich, kann jedoch auch der Motor
so angeordnet werden, dass die Motorwelle parallel ist zur Drehachse
des Planetengetriebes und des Abtriebselements.
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Der
Motor ist bevorzugt als hydraulischer Motor ausgebildet, insbesondere
als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise.
Es können
jedoch auch andere Motorbauarten Verwendung finden.
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Eine
günstige
Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Abtriebselement
ein Ritzel zum Antrieb eines Drehwerks aufweist. Es ist jedoch auch möglich, das
Abtriebselement zur Befestigung einer Radfelge auszubilden.
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Gemäß einer
ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass das Abtriebselement einen scheibenförmigen Abschnitt aufweist,
der mit dem Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes verbunden
ist und durch Wälzlager, die
radial zwischen dem Hohlrad und dem Getriebegehäuse angeordnet sind, drehbar
gelagert ist. Das Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes übernimmt
daher eine Funktion, wie sie beispielsweise bei Drehwerksgetrieben
des Standes der Technik die Welle hat, an der das Ritzel angeformt
ist, nämlich die
Lagerung des Abtriebselements. Das Hohlrad ist dabei zugleich auch
Teil des Abtriebselements.
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Es
ist günstig,
wenn radial zwischen dem Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes
und dem Getriebegehäuse
zwei Schrägwälzlager
angeordnet sind. Hierdurch kann der axiale Abstand der beiden Wälzlager
sehr gering gehalten werden, obwohl im Hinblick auf die Kräfteverteilung
eine sehr breite Lagerbasis erreicht wird. Dies ist insbesondere dann
von Vorteil, wenn das Abtriebselement ein Ritzel zum Antrieb eines
Drehwerks aufweist. Ein Drehwerksantrieb muss erhebliche Querkräfte aufnehmen,
die von der Lagerung des mit einem Ritzel versehenen Abtriebselements
abzustützen
sind.
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Ein
besonderer Vorteil ergibt sich dadurch, dass das Abtriebselement
lösbar
mit dem Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes verbunden ist.
Hierbei kann bei Ausführung
des Antriebsaggregats als Drehwerksantrieb das Ritzel bei Verschleiß ausgetauscht
werden. Es ist auch möglich,
das Antriebsaggregat je nach Einsatzfall wahlweise mit einem Ritzel
oder mit einer Radfelge zu versehen.
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Es
erweist sich als zweckmäßig, die
Schrägwälzlager
durch das Befestigen des Abtriebselements am Hohlrad der ersten
Stufe des Planetengetriebes axial zu fixieren und/oder vorzuspannen.
Dadurch entfallen separate Fixier- und/oder Spannmittel, was den
Bauaufwand verringert.
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Gemäß einer
zweiten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
dass das Abtriebselement einen scheibenförmigen Abschnitt aufweist und
einen daran axial anschließenden,
das Hohlrad der ersten Stufe des Planetengetriebes radial und axial übergreifenden
hohlzylindrischen Abschnitt und dass das Abtriebselement durch Wälzlager,
die radial zwischen dem hohlzylindrischen Abschnitt und dem Getriebegehäuse angeordnet
sind, drehbar gelagert ist. Hierbei ist also das Planetengetriebe
platzsparend teilweise innerhalb des Abtriebselements angeordnet,
nämlich
in dem "wellenförmigen" Bereich, in dem
das Abtriebselement gelagert ist.
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Bei
dieser Ausgestaltung ist es günstig, wenn
radial zwischen dem hohlzylindrischen Abschnitt des Abtriebselements
und dem Getriebegehäuse
zwei Schrägwälzlager
angeordnet sind. Analog zur oben beschriebenen Ausgestaltungsform
der Erfindung kann auch hier das Abtriebselement lösbar mit
dem hohlzylindrischen Abschnitt verbunden sein, wobei die bereits
beschriebenen Vorteile erzielt werden. Die Schrägwälzlager durch das Befestigen
des Hohlrads der zweiten Stufe des Planetengetriebes am Getriebegehäuse axial
zu fixieren und/oder vorzuspannen, erweist sich ebenfalls als zweckmäßig.
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Weiterhin
ist es in beiden Fällen
vorteilhaft, wenn – bezogen
auf die Drehachse des Abtriebselements – der Längsabstand der Wirklinien der
Schrägwälzlager
größer ist
als die Längserstreckung
des die Schrägwälzlager
aufnehmenden Abschnitts des Abtriebselements und wenn sich die zum
Abtriebselement gerichtete Wirklinie zumindest in das Abtriebselement
hinein erstreckt. Trotz äußerst geringer
axialer Abmessungen vermag daher das Abtriebselement des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats große Kräfte und
Momente aufzunehmen. Besonders günstig
ist es, wenn der Längsabstand
der Wirklinien größer ist
als die Längserstreckung
des Abtriebselements und des Planetengetriebes zusammen.
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Montagetechnisch
erweist es sich bei beiden beschriebenen Varianten als Vorteil,
wenn das Hohlrad der zweiten Stufe des Planetengetriebes einen Flansch
aufweist, der axial zwischen dem Getriebegehäuse und einem Motorgehäuse angeordnet
ist und der konzentrische Bohrungen aufweist, die deckungsgleich
sind mit dazu korrespondierenden Bohrungen im Getriebegehäuse und
im Motorgehäuse.
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Das
Hohlrad der zweiten Stufe, das beispielsweise durch Sintern hergestellt
werden kann, wird somit beim Zusammenbau des Antriebsaggregats durch
die mittels Schrauben hergestellte Verbindung des Getriebegehäuses mit
dem Motorgehäuse absolut
verdrehsicher befestigt.
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Der
Bauraum für
das Antriebsaggregat sowie der Herstellungsaufwand werden weiter
minimiert, wenn eine Lamellenbremse im Getriebegehäuse auf
der motornahen Seite angeordnet ist, die in Wirkverbindung steht
mit der vom Motor angetriebenen Welle und dem Hohlrad der zweiten
Stufe des Planetengetriebes. Die Bremse ist damit auch unabhängig von
der Art des Motors.
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Gemäß einer
anderen zweckmäßigen Ausgestaltung
der Erfindung ist es jedoch auch möglich, dass der Motor als Axialkolbenmotor
in Schrägscheibenbauweise
ausgebildet ist, der eine radial zwischen der Zylindertrommel und
dem Motorgehäuse angeordnete
Lamellenbremse aufweist.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat,
das ein Abtriebselement mit einem Ritzel für ein Drehwerk aufweist und
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2 eine Variante des Antriebsaggregats nach 1.
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Das
in 1 dargestellte erfindungsgemäße Antriebsaggregat,
weist einen Motor 1, ein zweistufiges Planetengetriebe 2 und
ein Abtriebselement 3 auf. Die Drehachsen dieser Komponenten
sind koaxial zueinander.
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Der
Motor 1 ist als Axialkolbenmotor in Schrägscheibenbauweise
ausgebildet. Eine bei Beaufschlagung mit Drucköl rotierende Zylindertrommel 4,
die in einem Motorgehäuse 5 angeordnet
ist, treibt in bekannter Weise eine Welle 6 an, die durch
einen innenverzahnten Mitnehmer 7 mit einer Welle 8 drehsynchron
verbunden ist. Die Wellen 6 und 8 bilden somit
eine zweiteilige Motorwelle.
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Der
Mitnehmer 7 ist gleichzeitig Lamellenträger einer zwischen den Motor 1 und
das Planetengetriebe 2 geschalteten Lamellenbremse, die
in einem Getriebegehäuse 9 des
Planetengetriebes 2 angeordnet ist.
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Das
Planetengetriebe 2 weist eine motorferne erste Stufe auf
und eine motornahe zweite Stufe. Die Welle 8 erstreckt
sich durch das Sonnenrad 10 der motornahen zweiten Stufe
des Planetengetriebes 2 hindurch und ist an ihrem Ende
durch eine angeformte Verzahnung als Sonnenrad 11 der motorfernen
ersten Stufe des Planetengetriebes ausgebildet. Das Sonnenrad 11 treibt
Planetenräder 12,
die in Eingriff mit einem Hohlrad 13 stehen und auf axial
gerichteten Stegzapfen 14a eines sich überwiegend radial erstreckenden
Tragteils eines Stegs 14 gelagert sind.
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Das
Tragteil des Stegs 14 ist durch eine Verzahnung mit dem
Sonnenrad 10 der zweiten Stufe des Planetengetriebes verbunden.
Das Sonnenrad 10 treibt Planetenräder 15, die mit einem
Hohlrad 16 in Eingriff stehen und auf axial gerichteten
Stegzapfen 17a eines sich überwiegend radial erstreckenden Tragteils
eines Stegs 17 gelagert sind.
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Erfindungsgemäß ist das
Tragteil des Stegs 14 der ersten Stufe des Planetengetriebes 2 in
axialer Richtung innerhalb des Tragteils des Stegs 17 der zweiten
Stufe des Planetengetriebes 2 angeordnet, was eine erhebliche
Verringerung der Abmessungen des Antriebsaggregats insbesondere
in axialer Richtung bewirkt. Es wird daher von beiden Tragteilen
der Stege 14, 17 zusammen nur in etwa der Platz
in axialer Richtung beansprucht, der normalerweise von einem einzigen
Tragteil eines Stegs benötigt
wird.
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Das
Hohlrad 13 der ersten Stufe des Planetengetriebes ist in
einem hohlzylindrischen Abschnitt 18 des Abtriebselements 3 verdrehsicher
befestigt, vorzugsweise eingepresst. An den hohlzylindrischen Abschnitt 18 des
Abtriebselements 3 schließen nach in der Figur links
ein scheibenförmiger
Abschnitt 19 und ein Ritzel 20 für den Antrieb
eines Drehwerks an. Die genannten Bauteile sind einstückig miteinander gebildet.
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Das
Planetengetriebe befindet sich durch die beschriebene Anordnung
platzsparend zumindest teilweise innerhalb des Abtriebselements 3.
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Der
hohlzylindrische Abschnitt 18 des Abtriebselements 3 ist
durch zwei Schrägwälzlager 21a, 21b im
Getriebegehäuse 9 drehbar
gelagert. Die Schrägwälzlager 21a, 21b sind
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als Kegelrollenlager in X-Anordnung ausgebildet und eng zueinander
benachbart. Anstelle von Kegelrollenlagern können auch Schrägkugellager
verwendet werden.
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Bezogen
auf die Drehachse D des Abtriebselements 3 ist der Längsabstand
der Wirklinien W1, W2 der Schrägwälzlager 21a, 21b größer als
die Längserstreckung
des die Schrägwälzlager 21a, 21b aufnehmenden
Abschnitts des Abtriebselements 3, also die Längserstreckung
des Hohlrads 13 bzw. die Längserstreckung des hohlzylindrischen
Abschnitts 18. Die Schrägwälzlager 21a, 21b weisen
jeweils eine Wirklinie W1 bzw. W2 auf, die bevorzugt unter einem
Winkel von 45 Grad zur Drehachse D des Abtriebselements 3 angeordnet
ist. Dabei erstreckt sich die zum Abtriebselement 3 gerichtete
Wirklinie W1 des Schrägwälzlagers 21b (1) bzw. des Schrägwälzlagers 21a (2) in das Abtriebselement 3 hinein.
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Die
Schrägwälzlager 21a, 21b sind
damit zwar eng zueinander benachbart, so dass der Platzbedarf in
axialer Richtung gering ist, jedoch ergibt sich durch die beschriebene
Anordnung kräftemäßig eine
sehr breite Lagerbasis, die hohe Kräfte und Momente aufzunehmen
vermag. Gegenüber
den bekannten Antriebsaggregaten des Standes der Technik, die eine
herkömmliche
platzraubende Wellenlagerung aufweisen, ergibt sich durch diese
Lagerung ein beträchtlicher
Fortschritt im Hinblick auf eine Verringerung der Abmessungen des
Antriebsaggregats.
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Das
Hohlrad 16 der zweiten Stufe des Planetengetriebes weist
einen radial nach außen
weisenden Flansch 16a auf, der mit am Umfang verteilten konzentrischen
Bohrungen 16b versehen ist. Die Bohrungen 16b korrespondieren
zu Bohrungen 22 im Getriebegehäuse 9 und zu Bohrungen 23 im
Motorgehäuse 5.
Die Bohrungen 22 können
als Gewindebohrungen oder als glatte Bohrungen ausgebildet sein.
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Das
Hohlrad 16 wird beim Verbinden des Motorgehäuses 5 mit
dem Getriebegehäuse 9 durch Schrauben 24 verdrehsicher
fixiert, die in die Bohrungen 23, 16b und 22 eingeführt und
befestigt werden. Das Hohlrad 16 der ersten Stufe des Planetengetriebes 2 ist
daher gehäusefest.
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Mit
dem Befestigen des Hohlrads 16 der zweiten Stufe des Planetengetriebes
werden zugleich die Schrägwälzlager 21a und 21b fixiert und/oder
vorgespannt, wodurch das Abtriebselement 3 radial und axial
festgelegt wird.
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Zwischen
dem mit der Welle 8 und der Welle 6 verbundenen,
als Lamellenträger
dienenden Mitnehmer 7 und dem in Axialrichtung zum Motor 1 hin etwas
verlängerten
Hohlrad 16 der zweiten Stufe des Planetengetriebes sind
Bremslamellen 25 ange ordnet, die durch einen hydraulisch
lösbaren,
federkraftbeaufschlagten Ring-Bremskolben 26 beaufschlagbar
sind.
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Das
Tragteil des Stegs 17 der zweiten Stufe des Planetengetriebes
ist durch eine Verzahnung mit dem hohlzylindrischen Abschnitt 18 des
Abtriebselements 3 verbunden.
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Durch
die Verbindung des Hohlrads 13 der ersten Stufe des Planetengetriebes
und des Stegs 17 der zweiten Stufe des Planetengetriebes
mit dem Abtriebselement 3 ergibt sich eine Leistungsverzweigung
im Planetengetriebe. Ein Teil der vom Motor 1 in das Planetengetriebe 2 eingespeisten
Leistung wird nach Passieren der ersten Stufe des Planetengetriebes
infolge der Abstützung
des Hohlrads 13 im hohlzylindrischen Abschnitt 18 des
Abtriebselements 3 nicht in die zweite Stufe des Planetengetriebes 2 weitergeleitet,
sondern fließt
in das Abtriebselement 3.
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Da
somit nicht die volle Leistung auf die zweite Stufe des Planetengetriebes übertragen
wird, kann diese folglich kleiner dimensioniert werden, was die
Abmessungen des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats
gegenüber
Antriebsaggregaten des Standes der Technik verkleinert.
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Die
Ausgestaltungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats nach 2 unterscheidet sich von
der Ausgestaltungsform nach 1 in
erster Linie dadurch, dass der scheibenförmige Abschnitt 19 des
Abtriebselements 3 nicht in einen hohlzylindrischen Abschnitt übergeht,
in dem die erste Stufe des Planetengetriebes 2 angeordnet
ist, sondern mit dem Hohlrad 13 der ersten Stufe des Planetengetriebes 2 verbunden
ist. Das Hohlrad 13 übernimmt
somit die Funktion des hohlzylindrischen Abschnitts 18, wodurch
der Bauaufwand weiter verringert wird.
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Die
Schrägwälzlager 21a und 21b,
durch die das Abtriebselement 3 gelagert ist, weisen eine O-Anordnung
auf und befinden sich radial zwischen dem Hohlrad 13 und
dem Getriebegehäuse 9.
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Weitere
Vorteile ergeben sich dadurch, dass das aus dem Ritzel 20 und
dem scheibenförmigen Abschnitt 19 bestehende
Abtriebselement 3 durch Schrauben 27 lösbar mit
dem Hohlrad 13 der ersten Stufe des Planetengetriebes verbunden
ist. Durch diese Anordnung kann das Ritzel 20 bei Verschleiß ausgetauscht
werden, wobei keinerlei Demontagearbeiten im Getriebebereich erforderlich
sind.
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Es
ist auch möglich,
anstelle eines mit einem Ritzel versehenen Abtriebselements ein
für einen Radantrieb
ausgebildetes Abtriebselement an dem Hohlrad 13 zu befestigen.
Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat
kann daher als Drehwerksantrieb oder als Radgetriebe Verwendung
finden. Beim Anbau des Abtriebselements 3 an das Hohlrad 13 werden
die Schrägwälzlager 21a, 21b axial
fixiert und/oder vorgespannt.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich,
bei dem Antriebsaggregat nach 1 zwischen
dem scheibenförmigen
Abschnitt 19 und dem hohlzylindrischen Abschnitt 18 eine
Trennebene vorzusehen, so dass das Ritzel 20 austauschbar
ist.
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Anstelle
einer Lamellenbremse im Getriebegehäuse 8 ist eine radial
zwischen der Zylindertrommel 4 und dem Motorgehäuse 5 des
Motors 1 angeordnete Lamellenbremse vorgesehen, deren Lamellen 25 abwechselnd
mit einem Verzahnungsprofil auf der Oberfläche der Zylindertrommel 4 und
auf der Innenseite des Motorgehäuses 5 in
Eingriff stehen.