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Die Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes Trommelgetriebe, ausgeführt als Planetengetriebe.
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Trommelmotoren bzw. -antriebe dienen in erster Linie dem Warentransport indem zum Beispiel Kartons mittels angetriebener Trommeln und über Kontaktreibung bewegt werden. Die im Markt angebotenen Trommelantriebe lassen sich prinzipiell in zwei Gruppen einteilen: Externe und interne Antriebe. Bei externen Antrieben befindet sich die elektromechanische Antriebseinheit, bestehend aus Motor und Getriebe, außerhalb der Trommel und überträgt zum Beispiel mittels Riemen oder Kette die Leistung auf eine Trommel. Die in einer Trommel integrierte Antriebseinheit überträgt dagegen die Leistung innerhalb der Trommel, überwiegend mittels Zahnradkontakt. Große Vorteile der integrierten Antriebe resultieren beispielsweise aus ihrer Kompaktheit und dem Verzicht zusätzlicher Übertragungselemente. Üblicherweise werden für die Getriebe der integrierten Antriebe mehrstufige Stirnrad- oder Planetengetriebe eingesetzt, die über einen Zahnkontakt die Drehbewegung auf ein innenverzahnten Stirnrad übertragen. Die Trommel ist mittels zweier Wälzlager auf fixierten Vorder- und Hinterachsen drehbar gelagert. Eine komplette Achskonfiguration innerhalb der Trommel setzt sich zum Beispiel zusammen aus: Hinterachse, Elektromotor, Getriebe und Vorderachse, wobei diese Bauteile untereinander so verbunden werden, dass eine ausreichende Stabilität gegenüber Drehmoment- und Biegelasten besteht.
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Die bekannten Konstruktionen mit in der Trommel montierten Stirnradgetrieben übertragen die Leistung lediglich über jeweils einen Zahneigriff in jeder Getriebestufe.
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Es sind ältere Konstruktionen mit Planetengetrieben bekannt, die im Aufbau eine nicht ausreichende Belastbarkeit aufweisen. Neuere Konstruktionen mit erhöhter Stabilität der Achse besitzen teilweise eine aufwendige Konstruktion, indem zum Beispiel Gussteile benutzt werden deren Fertigung sich lediglich bei hohen Stückzahlen rentiert.
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Der Erfindung liegt nun eine Konstruktion zugrunde, die die kostengünstige Herstellung auch kleiner Stückzahlen ermöglicht indem sämtliche Getriebeteilet, bis auf die Zahnräder, auf herkömmlichen Bearbeitungsmaschinen gefertigt werden können.
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Die Übersetzungen und deren Kombinatorik für mehrstufige Planetengetriebe sind so konzipiert, dass möglichst wenige Teilevarianten für eine komplette Baureihe benutzt werden.
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Die Erfindung wird mit nachfolgendem Beispiel näher erläutert. Folgende Zeichnungen werden verwendet:
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1: Die Zeichnung eines einstufigen Planetengetriebes innerhalb einer Trommel.
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2: Die Zeichnung des Stützrohres für die zweistufige Getriebeausführung.
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3: Die Zeichnung eines zweistufigen Planetengetriebes innerhalb einer Trommel.
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4: Die Seitenansicht der Abtriebsstufe für die zweistufige Getriebevariante.
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Die Darstellung in 1 zeigt die Konstruktion eines Planetengetriebes mit einer Übersetzungsstufe, bestehend aus einem Ritzel, eingepresst in die Motorwelle (Bestandteil der Baugruppe 14), vorzugsweise drei Planetenrädern 4 und einem innenverzahnten Hohlrad 13, welches mit dem Deckel 12 beispielsweise mit einer Pressverbindung montiert wird. Der Deckel 12 wird in die Trommel 19 eingefügt, wobei die Baugruppe aus Hohlrad 13, Deckel 12 und Trommel 19 über das Wälzlager 5 auf der stillstehenden Welle 1 drehbar gelagert wird. Hier nicht dargestellt sind der Antriebsmotor sowie die gegenüberliegende Lagerseite mit der Hinterachse.
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Der Planetenträger 2 ist fest mit der Welle 1 verbunden, wobei diese Welle-Nabe-Verbindung beispielsweise als Pressverbindung ausgeführt wird. Der Planetenträger besitzt drei Bohrungen in denen die Bolzen 17 eingepresst werden und auf denen die Planeten 4 mit Nadelbuchsen 3 gelagert sind. Um die Varianz der Teile gering zu halten, kann der Planetenträger bereits mit weiteren Bohrungen für zwei weitere Übersetzungen gefertigt werden; in 4 sind diese Bohrungen (insgesamt 9) erkennbar.
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Um den Zahneigriff der Planetenräder 4 mit dem Hohlrad 13 zu ermöglichen und gleichzeitig eine stabile Achskonstruktion zu gewährleisten, wird ein Stützrohr 20 (für die einstufige Getriebeausführung) bzw. 16 (für die zweistufige Getriebeausführung) benutzt, welches jeweils drei Aussparungen besitzt, durch die hindurch die Planetenräder 4 der Abtriebsstufe hinaus ragen. Die Zeichnung in 2 zeigt die Konstruktion eines Stützrohres mit Innenverzahnung für die zweistufige Getriebeausführung. Das Stützrohr 20 für die einstufige Getriebevariante besitzt keine Innenverzahnung und ist damit kürzer als die zweistufige Variante. Die Innenverzahnungen können sich bei der Herstellung und in ihren Abmessungen (Modul und Zähnezahl) an im Markt gängigen Produkten orientieren und so die Werkzeugkosten reduzieren. Das Stützrohr 20 bzw. 16 ist mit dem Planetenträger 2 vorzugweise mittels einer Schrumpfklebeverbindung montiert. Falls der Planetenträger 2 bereits für drei Übersetzungen gefertigt wird, so besitzen das Stützrohr 20 bzw. 16 und der Planetenträger 2 drei mögliche Winkelpositionen zueinander mit denen sie montiert werden können.
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Das Stützrohr 16 bzw. 20 besitzt demnach drei Taschen um den Zahneingriff von Planeten 4 und Hohlrad 13 zu ermöglichen sowie drei Stege als Brücken zur Stabilisierung der gesamten Achse. Diese Anordnung der Bauteile vermeidet zum Beispiel eine aufwendigere Konstruktion des Planetenträgers als Gussteil. Grundsätzlich ist eine gleichmäßige Teilung der Planeten vorgesehen (3 × 120 Grad).
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Für die zweistufige Getriebekonstruktion in 3 wird ein gegenüber der einstufigen Variante verlängertes Stützrohr 16 mit Innenverzahnung verwendet; dieses Einzelteil ist auch in 2 dargestellt. Die motorseitige Innenverzahnung wird beispielweise durch einen Räumprozess hergestellt. Durch den Zahnradsatz, bestehend aus dem Motorritzel als Bestandteil der Baugruppe 14, den drei Planeten 11 und dem Hohlrad im Stützrohr 16 entsteht eine weitere Getriebestufe. Auch diese Getriebestufe kann bereits für drei verschiedene Übersetzungen vorgesehen sein, sodass für das zweistufige Getriebe insgesamt neun Gesamtübersetzungen möglich sind.
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Anhand eines Zahlenbeispiels soll die Kombinatorik der Zahnräder und Übersetzungen näher erläutert werden. In der einstufigen Getriebevariante besitzt das Hohlrad 13 zum Beispiel 96 Zähne. Die drei möglichen (vorgefertigten) Übersetzungen dieser als Abtriebsstufe bezeichneten Baugruppe sind: 4, 6,4 und 8. Für die zweistufige Getriebevariante sind auch 96 Zähne für das Hohlrad im Stützrohr 16 vorgesehen, hier bezeichnet als Antriebsstufe. Die drei Übersetzungen dieser Antriebsstufe können beispielsweise sein: 3, 5, 7,4. Somit könnte das Getriebe folgende Gesamtübersetzungen besitzen:
4–6, 4–8–12–19, 2–20–24–29, 6–32–40–47, 36–59, 2.
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Für Antriebsvarianten mit hohem Leistungsbedarf sind sämtliche Übertragungselemente aus Stahl gefertigt. Für geringere Antriebsleistungen können einzelne Elemente auch aus Kunststoff oder Metallen mit geringerer Festigkeit gefertigt werden.
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Das Stützrohr 20 bzw. 16, dargestellt in 1 bzw. 3, wird antriebsseitig mit dem Motorgehäuse 18 rotationssymmetrisch verbunden, vorzugweise mittels Pressverbindung oder Schrumpfkleben.
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Das Drehmoment wird über den Kontakt der Planetenräder 4 zu dem Hohlrad 11 übertragen (1 und 3), wobei das Hohlrad 11 mit dem Flansch 12 mittels geeigneter Welle-Nabe-Verbindung (beispielsweise Presssitz oder Schrumpfklebeverbindung) verbunden ist.
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Um die Montage von Bolzen 17, Planetenräder 4, Planetenträger 2 und Stützrohr 20 bzw. 16 zu vereinfachen werden die Planetenräder 4 zunächst ohne Nadellager 3 montiert. Die Nadellager 3 können bei der einstufigen Getriebeausführung nach der Vormontage der Baugruppe – bestehend aus Planetenträger 2, Stützrohr 20, Bolzen 17 und Planetenräder 4 – montiert werden. Für die zweistufige Getriebevariante ist vorgesehen, dass der Kopfkreis des Hohlrades 16, dargestellt in 4, und die Abmessungen des Planetenlagers 3 so aufeinander abgestimmt sind, dass eine nachträgliche Montage der Lager ermöglicht wird.
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Für eine Baureihe aus unterschiedlichen Trommeldurchmessern mit entsprechend größenabhängigen Antriebsleistungen ist vorgesehen, dass die notwendigen Getriebeabmessungen so gewählt werden, dass zumindest eine teilweise Mehrfachverwendung der Zahnräder bzw. Fertigungswerkzeuge möglich sein soll. Die bedeutet, dass die hoch belastete Getriebestufe (Abtrieb) einer kleineren Trommel wieder verwendet werde kann für die antreibende Getriebestufe der zweistufigen Getriebebauform einer größeren Trommel.
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Vorzugweise ist ein Getriebe so konstruiert, dass einstufige und zweistufige Ausführungen existieren. Sollte aufgrund größerer Gesamtübersetzungen eine dreistufige Getriebekonstruktion notwendig sein, so wird die Baugruppe der Antriebsstufe – bestehend im Wesentlichen aus den Teilen 8–11 – wiederholt verwendet. Entsprechend ist eine Verlängerung des Stützrohres 16 und der Innenverzahnung vorzusehen.
