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Die
Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit, insbesondere für Fahrzeuge,
bestehend aus einer antriebsseitigen Getriebestufe mit mindestens
zwei Zahnrädern,
einem abtriebsseitigen Planetengetriebe und einer Bremseinrichtung,
wobei die Getriebestufe zur Kraftübertragung mit einer Antriebseinheit verbindungsfähig ist
und das zweite, angetriebene Zahnrad mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes
verbunden und die Bremseinrichtung zwischen dem Planetengetriebe
und der Getriebestufe angeordnet ist und wobei die Bremseinrichtung
durch mindestens ein axial bewegliches Andruckelement beaufschlagbar
ist, um den Bremskontakt zu erreichen.
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Gattungsgemäße Getriebeeinheiten
werden beispielsweise für
Transportfahrzeuge, Flurförderfahrzeuge
oder dergleichen verwendet und erfüllen eine Reihe von gleichwertigen
Funktionen, die in einer kompakten Baueinheit integriert sind. Beispielsweise
sind derartige Getriebeeinheiten nicht nur zur Kraftübertragung
zwischen einer Antriebseinheit und einem Antriebsrad vorgesehen,
sondern ermöglichen über die
vorhandene Bremseinrichtung die Einleitung des Bremsvorganges durch
den Bediener, wobei die Bremseinrichtung innerhalb der Getriebeeinheit
angeordnet ist. Üblicherweise
wird die Bremskraft mittels eines Hydraulikzylinders oder einem
mechanischen Hebelarm erzeugt, welcher durch den Bediener betätigt wird.
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Stand der Technik
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Aus
dem europäischen
Patent
EP 0 591 908 A1 ist
beispielsweise ein Getriebe mit integrierter Bremse für Fahrzeuge
bekannt, welches gattungsbildend ist und eine Getriebestufe mit
mindestens zwei Zahnrädern
aufweist, von denen eines der Antriebseinheit zugeordnet ist und
das zweite mit einem Planetengetriebe gekoppelt ist. Zwischen der
ersten Getriebestufe und dem Planetengetriebe ist hierbei eine Bremseinrichtung
in Form einer Lamellenbremse angeordnet, die durch eine äußere mechanische
Krafteinwirkung durch einen Druckflansch und einen Bolzen auf die
Lamellensätze
einwirken. Diese Getriebeeinheit ist ebenso, wie weitere bekannte
Ausführungsformen,
nur mit einem auf die Bremseinrichtung einwirkenden Bremsglied ausgestattet,
wobei das Bremsglied durch den Fahrzeugbediener betätigbar ist.
Im Falle eines technischen Defektes hat der Bediener jedoch keine
Möglichkeit,
einen vorzeitigen Bremsvorgang einzuleiten und muß ggf. das
Fahrzeug unter Krafteinwirkung zum Stehen bringen. Dies kann nach
jeweils vorliegender Situation nahezu unmöglich sein oder aber für den Bediener
erhebliche Gefahrenmomente verursachen.
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Aus
der
DE 195 23 543
A1 ist ein Getriebe mit eingebauter Bremse für ein Fahrzeug
bekannt, bei dem die Bremseinrichtung durch eine hydraulische Bremsbeaufschlagung
und eine mechanische Bremsbeaufschlagung mittels eines Hebels von
außen
vornehmbar ist. Die beiden Beaufschlagungsmittel können jedoch
lediglich unabhängig
voneinander betätigt
werden.
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Aus
der
DD 298 963 A5 ist
ferner ein Planetengetriebegehäuse
bekannt, welches zwei Kupplungspacks für das Planetenantriebssystem
besitzt. Die beiden Kupplungspacks werden unabhängig voneinander durch Druckmittel
beaufschlagt und ermöglichen
verschiedene Schaltzustände
des Planetengetriebes einzustellen und die Einleitung eines Bremsvorganges.
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Aus
der
DE 39 07 382 A1 ist
ein als Planetengetriebe ausgebildetes Zweigarig-Getriebe bekannt, das über hydraulisch
schaltbare Reibungskupplungen wechselweise zu- und abschaltbar ist.
Beide Reibungskupplungen sind radial ineinander angeordnet und sowohl
zur Schaltung der Gänge
als auch als Haltebremse oder Hilfsbetriebsbremse zu verwenden.
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Die
bekannten Betriebsbremsen können
entweder jeweils unabhängig
voneinander betätigt
werden und einen Bremsvorgang auslösen oder sind gleichzeitig
zur Auslösung
von bestimmten Schaltvorgängen
vorgesehen, ohne jedoch im Falle eines technischen Defekts für eine ausreichende
Bremssicherheit zu sorgen.
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Aufgabenstellung
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Getriebeeinheit
zu schaffen, bei der im Falle eines technischen Versagens ein selbsttätiger Bremsvorgang
eingeleitet wird.
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Erfindungsgemäß ist zur
Lösung
der Aufgabe vorgesehen, daß die
Bremseinrichtung durch zwei unabhängig voneinander arbeitende
Andruckelemente innerhalb des Getriebegehäuses beaufschlagbar ist, wobei
zumindest ein erstes Andruckelement im drucklosen Betriebszustand
des Druckmittels die Bremseinrichtung beaufschlagt und nach Erreichen eines
Betriebsdruckes die Beaufschlagung der Bremseinrichtung durch das
erste Andruckelement aufgehoben ist.
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Durch
die Ausbildung zumindestens eines Andruckelementes, welches im Falle
eines technischen Versagens selbsttätig einen Bremsvorgang einleitet,
kann in die Getriebeeinheit eine vorteilhafte Sicherheitsstufe integriert
werden. Durch diese Maßnahme
wird sichergestellt, daß das
möglicherweise schwer
beladene Fahrzeug im Falle eines Druckverlustes ohne größere Probleme
zum Stehen gebracht werden kann und in Folge dessen die Gefahrenmomente
erheblich herabgesetzt werden. Um einen Austausch bereits eingesetzter
Getriebeeinheiten zu ermöglichen,
wurde insbesondere Wert darauf gelegt, daß die vorhandene Bremseinrichtung
und die notwendigen Andruckelemente zur Einleitung des Bremsvorganges
innerhalb der Getriebeeinheit angeordnet sind und keine wesentliche
Veränderung der
Baugröße eintritt.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Andruckelement
durch einen Federspeicher beaufschlagbar ist, welcher axial zur Getriebestufe
bzw. zum Planetengetriebe angeordnet ist. Dadurch, daß das Andruckelement
durch einen Federspeicher beaufschlagbar ist, wird eine einfache
aber wirkungsvolle Federkraft erzeugt, die im Falle eines Druckverlustes
die gespeicherte Federenergie über
das Andruckelement auf die Bremseinrichtung übertragt und den Bremsvorgang über die vorhandene
Bremseinrichtung einleiten kann.
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In
weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß ein
zweites Andruckelement durch mechanische Krafteinwirkung oder ein Druckmittel
beaufschlagbar ist und die Bremseinrichtung betätigt. Das zweite Andruckelement
ermöglicht die
Einleitung des normalen Bremsvorganges unter anstehendem Betriebsdruck
und ermöglicht
somit die Aufrechterhaltung einer normalen Fahr- und Bremsfunktion
der Getriebeeinheit.
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Um
eine ausreichende Andruckkraft auf die Bremseinrichtung zu erzielen
und verschiedene Bremseinrichtungen verwenden zu können, ist
im weiteren vorgesehen, daß die
Andruckelemente unmittelbar oder mittelbar über eine Andruckscheibe auf
die Bremseinrichtung einwirken, wobei die Andruckelemente beispielsweise
aus zwei koaxial angeordneten Bremszylindern bestehen können, welche
jeweils unabhängig
voneinander druckmittelbeaufschlagbar sind und entgegengesetzte
Hubbewegungen ausführen.
Die entgegengesetzten Hubbewegungen sind in dieser kompakten Baueinheit
deshalb notwendig, weil ein Bremszylinder den normalen Bremsvorgang
einleiten soll und der weitere Bremszylinder im betriebslosen bzw.
druckmittellosen Betriebszustand eine automatische Bremsung bewirken soll.
Im Falle eines ausreichenden Betriebsdruckes wird der zuletzt genannte
Bremszylinder gegen die Federkraft des vorhandenen Federspeichers
von der Bremseinrichtung weg bewegt und der Fahrbetrieb freigegeben.
Durch die koaxiale Anordnung zweier Bremszylinder als Andruckelemente
wird im weiteren keine Vergrößerung der
Getriebeeinheit notwendig und es besteht somit die Möglichkeit,
die erfindungsgemäße Getriebeeinheit
bei älteren
Fahrzeugen nachträglich
einzubauen.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, daß der
Federspeicher aus mehreren Tellerfedern besteht, welche durch das
erste Andruckelement unter Betriebsdruck vorgespannt sind und im
Falle eines Betriebsdruckabfalls unmittelbar auf die Bremseinrichtung einwirken,
weil das erste Andruckelement einenends in Kontakt mit dem Federspeicher
und anderenends mit der Bremseinrichtung bzw. der Andruckscheibe steht.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß zwischen
dem Getriebegehäuse und
dem ersten und zweiten Andruckelement ein jeweils von außen mit
Druckmittel beaufschlagbarer, abgedichteter erster und zweiter Druckraum
ausgebildet ist. Die beiden Druckräume sind vorteilhafterweise
axial oder koaxial angeordnet und verringern somit ebenfalls den
notwendigen Aufwand für
die Anordnung der Andruckelemente innerhalb der Getriebeeinheit,
wobei die Bremseinrichtung ohne Betriebsdruck des Druckmittels durch
den Federspeicher und das erste Andruckelement beaufschlagt ist.
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In
vorteilhafter Weise ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, daß die
Bremseinrichtung aus einer Lamellenbremse besteht, wobei zumindest
eine erste Lamelle unmittelbar oder mittelbar starr mit dem Gehäuse und
mindestens eine zweite Lamelle mit dem angetriebenen Zahnrad der
Getriebestufe starr gekoppelt ist. Durch die Verwendung einer Lamellenbremse
als Bremseinrichtung besteht der Vorteil, auf möglichst engem Raum eine große und optimal
angepaßte
Bremswirkung der Getriebeeinheit zu erzielen.
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Ausführungsbeispiel
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Die
Erfindung wird im weiteren anhand der Figuren näher erläutert.
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Es
zeigt
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1 in
einer geschnittenen Seitenansicht die erfindungsgemäße Getriebeeinheit
mit Bremseinrichtung und Andruckelementen und
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2 eine
Draufsicht auf die erfindungsgemäße Getriebeeinheit
gemäß 1.
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1 zeigt
in einer geschnittenen Seitenansicht die erfindungsgemäße Getriebeeinheit 1,
bestehend aus einer Bremseinrichtung 2, einer Getriebestufe 3 und
einem Planetengetriebe 4. Die Getriebeeinheit 1 ist
in einem glockenförmigen
Gehäuse 5 mit einem
scheibenförmigen
Gehäusedeckel 6 integriert und
ist zum Einbau in ein Fahrzeug vorgesehen. Das Gehäuse 5 ist
mit dem Gehäusedeckel 6 über Schraubbolzen 7 verbunden,
welche umfangsverteilt in Gewindebohrungen 8 des Gehäusedeckels 6 eingeschraubt
sind. Zur Befestigung der teilweise dargestellten Antriebseinheit 9,
beispielsweise ein Elektromotor, sind mehrere zentrisch zur Antriebsachse der
Antriebseinheit 9 angeordnete Befestigungsbohrungen 10 vorgesehen,
welche eine Verschraubung mittels Schraubbolzen 11 zwischen
dem Gehäusedeckel 6 und
der Antriebseinheit 9 ermöglichen. Weitere, insbesondere
aus der Draufsicht erkennbare Befestigungsbohrungen 12 sind
zur Befestigung der Getriebeeinheit 1 in dem Fahrzeug vorgesehen.
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Eine
Antriebswelle 13 der Antriebseinheit 9 ragt durch
eine Bohrung 14 des Gehäusedeckels 6 in das
Gehäuseinnere
und weist an ihrem Ende ein Antriebsritzel 15 auf. Die
Antriebswelle 13 ist durch ein Kugellager 16,
welches im Gehäusedeckel 6 durch einen
Sicherungsring 17 axial festgelegt ist, drehbar gelagert
und durch einen Dichtungsring 18 abgedichtet. Das Antriebsritzel 15 kämmt mit
einem topfförmigen
Hohlrad 19. Das Hohlrad 19 und das Antriebsritzel 15 bilden
die erste Getriebestufe 3, von welcher das Antriebsmoment
auf das Planetengetriebe 4 übertragen wird. Das Hohlrad 19 weist
zu diesem Zweck auf der der Antriebseinheit 9 abgewandten Seite
eine axiale Verlängerung 20 auf,
welche das Sonnenrad des Planetengetriebes 4 bildet. Die
axiale Verlängerung 20 und
das Hohlrad 19 können
einstückig
ausgebildet oder über
eine Schweißnaht
verbunden sein. Eine Verzahnung 21 des Sonnenrades 20 kämmt mit
einer korrespondierenden Verzahnung 22 der Planeten 24,
welche in einem Planetenträger 25 drehbar
aufgenommen sind. Der Planetenträger 25 ist über Kugellager 26 und
Zylinderrollenlager 27 drehbar im Gehäuse 5 gelagert und
weist im weiteren einen nach außen
ragenden Achsstummel 28 auf, welcher mit dem Radflansch 29 drehfest
verbunden ist. An dem Radflansch 29 wird über umfangsverteilte Gewindebolzen 30 das
nicht dargestellte Antriebsrad befestigt. Der Achsstummel 28 bzw.
der Radflansch 29 ist gegenüber dem Gehäuse 5 durch einen
Dichtungsring 31 ebenso wie die Antriebswelle 13 der
Antriebseinheit 9 abgedichtet. Die einzelnen Planeten 24 kämmen im
weiteren mit einem im Gehäuse 5 ortsfest
gehaltenen Hohlrad 32, welches durch eine Flanschscheibe 33 im
Gehäuse 5 fixiert
ist. Die Flanschscheibe 33 ist wiederum durch einen Sicherungsring 34 im
Gehäuse 5 axial
festgelegt und dient im weiteren mittels einer Anlageschulter 23 zur
Aufnahme des inneren Kugellagers 26, welches den Planetenträger 25 abstützt. Das
Zylinderrollenlager 27 ist hingegen unmittelbar im Gehäuse 5 aufgenommen.
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Das
Planetengetriebe 4, welches abtriebsseitig dem Antriebsrad
zugeordnet ist, ist gegenüber der
Getriebestufe 3 axial versetzt angeordnet, wobei das glockenförmige Hohlrad 19 im
weiteren zur Aufnahme der Bremseinrichtung 2 vorgesehen
ist. Das Hohlrad 19 ist gegenüber dem Gehäusedeckel 6 durch
ein Kugellager 35 endseitig abgestützt, welches mit seinem Innenring
auf einem radialen Ansatz des Gehäusedeckels 6 sitzt,
während
die weitere Zentrierung im Planetengetriebe durch die als Sonnenrad 20 ausgebildete
Verlängerung
erfolgt. Das dargestellte Hohlrad 19 besteht im gezeigten
Ausführungsbeispiel
aus zwei miteinander verbundenen Hohlradeinzelteilen und stützt sich
auf dem Außenring
des Kugellagers 35 ab, wobei der Außenring des Kugellagers 35 durch
einen Sicherungsring 36 im Hohlrad 19 axial fixiert
ist. Der Gehäusedeckel 6 bildet
insofern zusammen mit der ersten Getriebestufe 3, der Bremseinrichtung 2 und
dem Hohlrad 19 eine Baueinheit, welche mit dem übrigen Gehäuse 5 nachträglich zusammengebaut
werden kann.
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Die
Bremseinrichtung 2 besteht im Ausführungsbeispiel aus einer Lamellenbremse
mit einem inneren 37 und äußeren Lamellenträger 38 sowie den
jeweils zugeordneten Lamellen 39, 40, welche alternierend
angeordnet und über
die Lamellenträger 37, 38 starr
mit dem Hohlrad 19 bzw. einer mit dem Gehäusedeckel 6 fest
verschraubten Flanschscheibe 41 verbunden sind. Die Flanschscheibe 41 ist
durch Schraubbolzen 42 mit dem Gehäusedeckel 6 verschraubt. Über ein
Andruckelement 43 kann zur Einleitung eines Bremsvorganges über weitere
noch näher
zu erläuternde
Bremselemente eine Andruckkraft auf die Lamellen 39, 40 ausgeübt werden,
welche durch den entstehenden Reibungskontakt eine Abbremsung des
Hohlrades 19 und damit des Achsstummels 28 mit
Antriebsrad bewirken. Die Bremseinrichtung 2 ist insofern
zwischen der Getriebestufe 3 und dem Planetengetriebe 4 angeordnet
und einerseits drehfest mit dem Hohlrad 19 und andererseits über die
Flanschscheibe 33 drehfest mit dem Gehäusedeckel 6 bzw. dem
Gehäuse 5 verbunden,
so daß im
Falle eines entsprechenden Bremsdruckes die Abbremsung des angetriebenen
Antriebsrades erfolgt.
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Der
Antriebsdruck für
die Bremseinrichtung 2 wird im erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel durch
ein Andruckelement 44 erzeugt, welches unmittelbar mit
dem Andruckelement 43 in Kontakt steht und im Gehäusedeckel 6 axial
beweglich geführt
ist, wobei auf der dem Andruckelement 43 abgewandten Seite
ein erster Druckraum 45 ausgebildet ist. Der Druckraum 45 ist
gegenüber
dem übrigen
Gehäuse 5 bzw.
Gehäusedeckel 6 durch
einen Dichtungsring 46 abgedichtet und weist eine Druckmittelzuführung 47 auf.
Die Druckmittelzuführung 47 besteht
beispielsweise aus einer Gewindesacklochbohrung, in welche ein Druckmittelschlauch
einschraubbar ist. Im Falle einer Druckbeaufschlagung wird das Andruckelement 44 in
Axialrichtung auf die Bremseinrichtung 2 zu bewegt und
erzeugt den notwendigen Anpressdruck zur Einleitung des Bremsvorganges.
Es handelt sich in diesem Fall um den Hauptbremszylinder, welcher
durch den Bediener des Fahrzeuges im Bedarfsfall ausgelöst wird.
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Zur
Einleitung eines automatischen Bremsvorganges im Falle eines Druckverlustes
ist ein zweites Andruckelement 48 vorgesehen, welches koaxial zum
ersten Andruckelement 44 angeordnet ist und ebenfalls einen
Druckraum 49 aufweist, welcher gegenüber dem Gehäusedeckel 6 durch
Dichtungsringe 50, 51 abgedichtet ist. Das Andruckelement 48 ist stufenförmig ausgebildet
und liegt mit einer inneren Ringschulter unmittelbar an dem Bremszylinder
und der Andruckscheibe an, während
das abgewinkelte zylindrische Ansatzstück und der Gehäusedeckel 6 die
Begrenzung des Druckraums 49 bildet und im weiteren in
unmittelbarem Kontakt mit einem in einer Ausnehmung 53 liegenden
Tellerfederpaket steht. Das Tellerfederpaket bildet den erfindungsgemäßen Federspeicher.
Der Druckraum 49 weist im weiteren ebenfalls eine Druckmittelzuführung 55 auf,
welche eine ständige
Zufuhr des unter Betriebsdruck stehenden Druckmittels ermöglicht.
Unter dem bestehenden Betriebsdruck des Druckmittels wird das Andruckelement 48 gegen
die Federkraft des Tellerfederpaketes 54 axial von der
Bremseinrichtung 2 weg bewegt und somit der durch das Tellerfederpaket 54 bewirkte
Bremsdruck aufgehoben. Im Falle eines Druckmittelverlustes aufgrund
eines technischen Problems wird über
das Tellerfederpaket 54 ein zur Einleitung des Bremsvorganges
ausreichender Bremsdruck über
das Andruckelement 48 und die Andruckscheibe auf die Bremseinrichtung 2 übertragen.
Durch diese erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Getriebeeinheit 1 wird somit unter Beibehaltung der Baugröße eine
im Notfall eingreifende automatische Bremse integriert, welche erhöhten Sicherheitsanforderungen
gerecht wird.
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Die
Ausnehmung 53 für
das Tellerfederpaket 54 wird durch eine radiale Erweiterung
des Gehäusedeckels 6 gebildet,
welche durch einen weiteren aufschraubbaren Gehäusedeckel 56 verschlossen
ist. Der Gehäusedeckel 56 ist
mit Schraubbolzen 57 mit dem Gehäusedeckel 6 verschraubt
und weist im weiteren die Druckmittelzuführung 47 auf.
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2 zeigt
in einer Draufsicht die Getriebeeinheit 1 in Blickrichtung
auf den Gehäusedeckel 6, 56.
In der oberen Figurenhälfte
ist durch gestrichelte Kreise die Wandung der Antriebseinheit 9 dargestellt, welche
mittig über
der Bohrung 14 für
die Antriebswelle 13 angeordnet ist. In der unteren Figurenhälfte ist
der mittig und zum Teil unterhalb der Antriebseinheit 9 liegende
Gehäusedeckel 56 erkennbar,
welcher durch Schraubbolzen 57 mit dem Gehäusedeckel 6 verschraubt
ist. In dem Gehäusedeckel 56 befindet
sich im weiteren die Druckmittelzuführung 47 für den ersten
Druckraum des Bremszylinders 48, welche doppelt ausgeführt ist.
Gegenüber
dieser Druckmittelzuführung 47 ist
die Druckmittelzuführung 55 für den zweiten
Druckraum seitlich versetzt in dem Gehäusedeckel 6 angeordnet.
Der Gehäusedeckel 6 ist
im weiteren mit dem Gehäuse 5 durch
Schraubbolzen 7 verbunden. Weitere Bohrungen 12 sind
zur Befestigung der Getriebeeinheit 6 im Fahrzeug vorgesehen.
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- 1
- Getriebeeinheit
- 2
- Bremseinrichtung
- 3
- Getriebestufe
- 4
- Planetengetriebe
- 5
- Gehäuse
- 6
- Gehäusedeckel
- 7
- Schraubbolzen
- 8
- Gewindebohrung
- 9
- Antriebseinheit
- 10
- Befestigungsbohrung
- 11
- Schraubbolzen
- 12
- Befestigungsbohrung
- 13
- Antriebswelle
- 14
- Bohrung
- 15
- Antriebsritzel
- 16
- Kugellager
- 17
- Sicherungsring
- 18
- Dichtungsring
- 19
- Hohlrad
- 20
- Verlängerung/Sonnenrad
- 21
- Verzahnung
- 22
- Verzahnung
- 23
- Auflageschulter
- 24
- Planeten
- 25
- Planetenträger
- 26
- Kugellager
- 27
- Zylinderrollenlager
- 28
- Achsstummel
- 29
- Radflansch
- 30
- Gewindebolzen
- 31
- Dichtungsring
- 32
- Hohlrad
- 33
- Flanschscheibe
- 34
- Sicherungsring
- 35
- Kugellager
- 36
- Sicherungsring
- 37
- Lamellenträger
- 38
- Lamellenträger
- 39
- Lamelle
- 40
- Lamelle
- 41
- Flanschscheibe
- 42
- Schraubbolzen
- 43
- Andruckelement
- 44
- Andruckelement
- 45
- Druckraum
- 46
- Dichtungsring
- 47
- Druckmittelzuführung
- 48
- Andruckelement
- 49
- Druckraum
- 50
- Dichtungsring
- 51
- Dichtungsring
- 52
- Ansatzstück
- 53
- Ausnehmung
- 54
- Tellerfederpaket
- 55
- Druckmittelzuführung
- 56
- Gehäusedeckel
- 57
- Schraubbolzen