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Die
Erfindung betrifft einen hydraulischen Drehmotor mit Kabeldurchführung sowie
einen Bagger bzw. Kran bzw. eine Umschlagmaschine mit einem derartigen
Drehmotor.
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Kräne, Bagger
oder Umschlagmaschinen, insbesondere mobile derartige Fahrzeuge
/Maschinen werden in den unterschiedlichsten Gebieten im Umfeld
des Güterumschlags,
des Handlings von Schrott, Holz, Recyclingstoffen, des Abbruchs
oder der Bauindustrie eingesetzt. Damit derartige Fahrzeuge / Maschinen,
welche nicht unerhebliche Anschaffungskosten für die Betreiber bedeuten, für möglichst
vielfältige
Aufgaben einsetzbar sind, sind an deren Auslegern häufig mehrere
unterschiedliche Arbeitswerkzeuge oder sogar Multifunktionsköpfe anbringbar.
Diese Arbeitswerkzeuge bzw. die Multifunktionsköpfe müssen für die unterschiedlichen Einsatzaufgaben
bezüglich
des Armes des Kranes drehbar sein. Dazu werden hydraulische Drehmotoren einsetzt,
welche beispielsweise umlaufende Arbeitsdruckkammern aufweisen,
welche in Umfangsrichtung mittels eines Verteilers nacheinander
mit einer Hydraulikflüssigkeit
gespeist werden, so dass bei dieser Druckbeaufschlagung der Arbeitskammern mit
Hydraulikflüssigkeit
eine Drehbewegung entsteht, welche auf den Rotor und demzufolge
auf die mit dem Rotor verbundenen Arbeitswerkzeuge übertragen
wird. Ein Drehmotor dieses Typs (Zahnringbauweise) ist beispielsweise
in der
DE 42 02 466
C2 beschrieben.
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In
einem Umfeld, wie es das beim Güterumschlag,
beim Recycling, in der Bauindustrie oder auf Schrottplätzen darstellt,
sind extrem robuste Einsatzbedingungen vorhanden.
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Dazu
werden die Hydraulikleitungen im Arm des Fahrzeuges / der Maschine
bis hin zu dem Drehmotor verlegt und auch zu den Arbeitswerkzeugen weitergeführt, so
dass sowohl die Drehbewegung als auch die Bewegung des Arbeitswerkzeuges
beispielsweise zum Öffnen
und Schließen
von Schaufeln hydraulisch realisiert werden. Es gibt auch eine Reihe
von Arbeitswerkzeugen, bei welchen neben der Hydraulikversorgung
auch zusätzliche
Kabel zur Versorgung mit Antriebsstrom oder mit Steuerstrom erforderlich
sind. Bei den bekannten Drehmotoren und bekannten Fahrzeugen, Kränen bzw.
Maschinen, bei welchen derartige Drehmotoren eingesetzt werden,
erfolgt eine äußere Trennung
zwischen hydraulischem Antrieb und Elektroversorgung. So sind beispielsweise
bei einem Arbeitswerkzeug in Form eines Elektromagneten Stromkabel
um den Drehmotor außen
herum zum Elektromagneten, welcher sich unterhalb des Drehmotors
am Kranarm befindet, geführt.
Bei den robustem Einsatzbedingungen ist eine Beschädigung eines
außenliegenden
Stromkabels nicht auszuschließen.
Ein außenliegendes
Stromkabel, das im robusten Einsatz beschädigt wird, stellt jedoch eine
starke Gefährdung
für die
beispielsweise im Bereich eines Schrottplatzes arbeitenden Personen
dar.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen
Drehmotor zum Antrieb von Arbeitswerkzeugen an einem Fahrzeug, Kran,
einer Maschine sowie ein Fahrzeug, Kran, eine Maschine mit einem
derartigen hydraulischen Drehmotor zu schaffen, bei welchem die
Versorgungsleitungen für
elektrische Antriebe oder Steuerungen von Zusatzaggregaten bzw.
für spezielle
Funktionen der Arbeitswerkzeuge so geschützt sind, dass diese auch unter
robusten Einsatzbedingungen nicht beschädigt werden können, so
dass Gefährdungen
beispielsweise wegen Stromschlags vermeidbar sind.
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Diese
Aufgabe wird mit einem hydraulischen Drehmotor mit den Merkmalen
gemäß Anspruch
1 sowie mit einem Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen
für den
erfindungsgemäßen hydraulischen Drehmotor
sind in den abhängigen
Ansprüchen
definiert.
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Der
erfindungsgemäße Drehmotor
zum Antrieb von Arbeitswerkzeugen dient insbesondere auch zum Antrieb
der Bewegung eines an einem Fahrzeug / einer Maschine / einem Kran,
vorzugsweise an einem mobilen Fahrzeug, angebrachten elektrischen
Verbrauchers, wie beispielsweise eines Elektromagneten. Der Drehmotor
weist in an sich bekannter Bauart Arbeitsdruckkammern auf, welche
mit einer Hydraulikflüssigkeit
druckbeaufschlagt werden, so dass dadurch eine Abtriebswelle in
eine Umlaufbewegung versetzt wird. Die Abtriebswelle ist mechanisch
mit den Arbeitswerkzeugen verbunden, so dass deren Drehbewegung
auf das Arbeitswerkzeug übertragen
wird. Die Elektroversorgung für
einen elektrischen Verbraucher oder für ein Arbeitswerkzeug mit einem
elektrischen Verbraucher erfolgt durch eine von außen in einen
auch als Stromgehäuse
bezeichneten Kopf des Drehmotors eingebrachte und durch das Innere
des Drehmotors zu dem Verbraucher geführte Zuleitung. Diese Zuleitung
ist relativ einfach in den Kopf des Drehmotors einbringbar, wenn
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der Kopf des Drehmotors stationär
ist. Das Innere des Drehmotors ist dabei gegenüber dem Hydraulikkreis so isoliert,
dass selbst im Falle eine Kabelbruchs, beispielsweise in der Zuleitung
ein Unter-Strom-Setzen des kompletten Motors vermieden werden kann.
Vom stationären
Kopf des Drehmotors wird vorzugsweise über eine Bürsten-Schleifring-Einrichtung die Stromversorgung
durch das Innere des Drehmotors, vorzugsweise durch die Abtriebswelle
geführt,
so dass ein stromführendes
Kabel zentral aus der Abtriebswelle an dessen dem Kopf des Drehmotors
abgewandter Seite wieder austreten kann und somit mit dem elektrischen
Verbraucher verbindbar ist. Damit ist es einerseits möglich, dass
eine direkte Stromversorgung für
einen elektrischen Verbraucher oder für bestimmte Funktionen an einem
Arbeitswerkzeug, welche vorteilhafterweise mittels Elektromotoren ausführbar sind,
durch den Drehmotor geführt
werden kann. Es ist jedoch andererseits auch möglich, dass Leitungen zur Übertragung
eines Steuersignals bzw. Steuerstromes für entsprechende Aktuatoren beispielsweise
an einem Multifunktionskopf durch den Drehmotor geführt werden.
Damit ist gewährleistet,
dass auch im robusten Einsatz stromführende Leitungen, und zwar
selbst solche, welche nur zur Übertragung
von Steuerströmen
oder Steuersignalen dienen, im Innern des Drehmotors geschützt sind.
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Vorzugsweise
weist der Drehmotor in an sich bekannter Bauart umlaufende Arbeitsdruckkammern auf
und ist in Zahnringbauweise ausgeführt. Ein mit der Abtriebswelle
vorhandener Rotor kämmt
mit einem Rotorring und bildet dazwischen die Arbeitsdruckkammern,
wobei Rotor und Rotorring zwischen Verteilerplatten gehalten sind, über welche
die Versorgung der Arbeitsdruckkammern mit Hydraulikfluid erfolgt.
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Die
Arbeitsdruckkammern werden in Umfangrichtung nacheinander mit Hydraulikfluid
versorgt.
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Im
stationär
angeordneten, das Stromgehäuse
des Drehmotors bildenden Kopf ist ein als Isolator ausgebildeter
Kabelhalter angeordnet, über
welchen der Strom von der Bürsten-Schleifring-Einrichtung durch
den Motor geleitet wird. Prinzipiell ist es möglich, dass sich die Bürsten an
dem Kopf des Drehmotors befinden, wohingegen der Schleifring oder
die Schleifringe an einem in den Bereich des Kopfes geführten Bereich
der Abtriebswelle angeordnet sind. Selbstverständlich ist auch die Umkehrung
möglich, das
heißt
die Schleifringe sind an dem stationären Kopf des Drehmotors angeordnet,
wohingegen die Bürsten
an der Abtriebswelle angeordnet bzw. mit einem Teil der Abtriebswelle
verbunden sind. Selbstverständlich
sind für
die unmittelbare Stromversorgung sowie für die Übertragung von Steuerströmen oder
Signalen unterschiedliche Teile einer derartigen Bürsten-Schleifring-Einrichtung
oder mehrere auch unterschiedliche solcher Einrichtungen vorgesehen.
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Vorzugsweise
ist die Abtriebswelle, welche vorzugsweise als Flanschwelle ausgebildet
ist, für ein
leichtes Anschließen
der Arbeitswerkzeuge zentral mit einer Bohrung versehen, durch welche
die stromführende
Zuleitung geführt
ist. Es ist jedoch auch möglich,
separate Kanäle
im zentralen Bereich der Abtriebswelle des Drehmotors vorzusehen,
so dass die stromführenden
Zuleitungen beispielsweise in einem derartigen Kanal oder in mehreren
Kanälen geführt ist
bzw. sind, wohingegen die Leitungen für Steuersignale oder für Steuerströme in davon
verschiedenen Kanälen
geführt
sein können.
Es versteht sich, dass es im Falle des Austretens von Kabeln außerhalb
des unmittelbaren zentralen Bereiches der Abtriebswelle an der dem
Kopf des Drehmotors gegenüberliegenden
Seite erforderlich ist, ebenfalls vorzugsweise eine Bürsten-Schleifring-Einrichtung
vorzusehen. Dies hängt
jedoch von der jeweiligen Konstruktion des Arbeitswerkzeuges bzw.
des elektrischen Verbrauchers ab.
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Besonders
bevorzugt ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen hydraulischen Drehmotors bei
einem Fahrzeug, einer Maschine, einem Kran, welcher bzw. welche
einen Elektromagneten aufweist, das heißt ein Fahrzeug, welches beispielsweise
im Schrottbereich eingesetzt ist. Bei einem derartigen Fahrzeug
mit einem erfindungsgemäßen Hydraulikdrehmotor,
einem sogenannten Strommotor, und einem Elektromagneten als Arbeitswerkzeug
ist es besonders vorteilhaft, wegen der extrem rauhen Einsatzbedingungen
das Magnetkabel völlig
geschützt
durch den Drehmotor hindurchzuführen.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung werden
nun Anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung detailliert erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch einen hydraulischen Drehmotor gemäß der Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf einen geöffneten Kopf
des Drehmotors gemäß 1.
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In 1 ist
ein Längsschnitt
durch einen erfindungsgemäßen Drehmotor
dargestellt. Dieser Drehmotor weist einen als Stromgehäuse ausgebildeten
Kopf 9, einen Motorkopf 25, ein Rotorgehäuse 23,
ein Motorgehäuse 21 sowie
eine als Flanschwelle ausgebildete Abtriebswelle 26 aus.
Gegenüber
einem herkömmlichen,
nicht als Strommotor ausgebildeten Drehmotor weist der erfindungsgemäße Drehmotor
also ein zweigeteiltes Oberteil auf, nämlich den als Stromgehäuse ausgebildeten
Kopf 9 und den Motorkopf 25. Der Kopf 9 ist
in üblicher
Weise an dem Motorkopf 25 mit Bolzen an dessen Außenumfang verschraubt.
Ein nicht bezeichneter zusätzlicher
Stift gewährleistet,
dass bei der Montage des Kopfes 9 an dem Motorkopf 25 stets
die richtige Positionierung gewährleistet
ist.
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Die
als Abtriebswelle 26 ausgebildete Flanschwelle schließt einerseits
nach unten den Motor ab und bietet über einen Tragring 18 die
Möglichkeit
des Anschlusses von hydraulisch zu versorgenden Arbeitswerkzeugen.
Die Abtriebswelle 26 ist durch das Innere des Motors, d.
h. durch das Motorgehäuse 21, durch
das Rotorgehäuse 23 und
durch den Motorkopf 25 bis hinein in den als Stromgehäuse ausgebildeten Kopf 9 geführt. Durch die
gesamte Länge
der Abtriebswelle 26 ist eine zentrale Bohrung 30 geführt. Am
in den Kopf 9 hineinragenden Ende der Abtriebswelle 26 ist
ein auf dieses Ende aufgesetzter, d. h. über das Ende gestülpter, im
Querschnitt U-förmig ausgebildeter
Halter angeordnet. Dieser Halter 12 ist mittels einer auf
diesem Ende der Abtriebswelle 26 befindlichen Zahnanordnung
aufgesteckt, wobei es gleichermaßen möglich ist, den Halter 12 auf
das Ende der Abtriebswelle 26 aufzuschrauben.
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An
der Außenseite
des Halters sind Schleifringe 2, 3 angeordnet,
welche insbesondere aus Messing ausgebildet sind. Der Halter 12 für die Schleifringe 2, 3 ist
somit demontierbar. Der Halter 12 für die Schleifringe 2, 3 ist
also drehfest mit der Abtriebswelle 26 verbunden.
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An
dem Schleifring 2 ist eine Schraube 5 als Anschlussklemme
für ein
erstes Kabel 19 vorgesehen, wohingegen an dem Schleifring 3 eine
Schraube 4 als Anschlussklemme für ein zweites Kabel 20 vorgesehen
ist. Die Kabel 19, 20 sind von den Anschlussklemmen
der Schleifringe 2, 3 durch die zentrale Bohrung 30 der
Abtriebswelle 26 hindurchgeführt und treten im zentralen
Bereich der Abtriebswelle 26 aus. Somit sind die im Innern
des Drehmotors geführten
als Kabel ausgebildeten Zuleitungen für einen elektrischen Verbraucher
nach außen
hin völlig geschützt und
können
von der zentralen Austrittsstelle aus der Abtriebswelle 26 direkt
im elektrischen Verbraucher geführt
werden, ohne dass die Kabel von außen einer Beschädigung durch
einen robusten oder rauhen Einsatz zugänglich ist.
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Die
Zuleitung der Stromversorgung oder Steuerstromversorgung in den
als Strommotor ausgebildeten Drehmotor erfolgt in den Kopf 9 durch
seitlich angebrachte Bohrungen, durch welche ein erstes Stromkabel 10 und
ein zweites Stromkabel 11 geführt sind. Beide Stromkabel 10, 11 sind
an einen ersten Doppelbürstenhalter 6 bzw.
einen zweiten Doppelbürstenhalter 7 geführt. Sowohl
der Doppelbürstenhalter 6 als
auch der Doppelbürstenhalter 7 sind
an einer als Bolzen 8 ausgebildeten Zentrierung befestigt.
Jeder Doppelbürstenhalter 6, 7 trägt an jedem Ende
jeweils eine Bürste 28, 29 (siehe 2).
Die Bürsten 28, 29 des
Doppelbürstenhalters 6,
welche mit Strom durch das Stromkabel 10 versorgt werden, stehen
in Kontakt mit dem Schleifring 2, wohingegen die Bürsten des Doppelbürstenhalters 7,
welche mit Storm durch das Stromkabel 11 versorgt werden, sind
in Kontakt mit dem Schleifring 3. Somit ist die Stromversorgung
von außen
durch das Stromkabel 10 über den ersten Doppelbürstenhalter 6,
dessen Bürsten
bzw. Kohlen 28, 29, den Schleifring 2 und das
Kabel 19 zu einem ersten Verbraucher gewährleistet. Über das
Stromkabel 11, den Doppelbürstenhalter 7 und
dessen Bürsten
sowie über
den Schleifring 3 und das Kabel 20 ist die Versorgung
eines weiteren Verbrauchers möglich.
Es ist jedoch auch möglich,
dass nur eine einzige Stromleitung durch den Drehmotor geführt ist.
Die zentrale Bohrung 30 durch die Abtriebswelle 26 kann
dabei so ausgebildet sein, dass auch noch weitere beispielsweise
Steuerkabel hindurch geführt
sein können.
Die von den jeweiligen Schleifringen 2, 3 angeschlossenen
Kabel 19 bzw. 20 sind über einen Kabelhalter 1,
welcher als Isolator ausgebildet sein kann, in das Innere der Abtriebswelle 26,
d. h. in deren zentrale Bohrung 30 geführt.
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Der
Drehmotor selbst weist in an sich bekannter Weise einen Rotor 14A auf,
welcher auf der Abtriebswelle 26 entweder fest oder mittels
einer Zahnverbindung sitzt. Dieser Rotor ist als Zahnrotor ausgebildet,
wobei an dessen, an seiner Außenseite ausgebildeter
Verzahnung ein Rotorring 14B eingreift. Zwischen dem Rotor 14A und
dem Rotorring 14B bilden sich Arbeitsdruckkammern 27 beim
Umlauf des Rotors aus, wobei sich der Rotorring mit einer an seiner
Außenseite
befindlichen Verzahnung in dem Rotorgehäuse 23 abstützt. Oberhalb
und unterhalb des Rotors 14A und des Rotorringes 14B sind Verteilerplatten 13, 15 angeordnet. Über die
Verteilerplatten werden die Arbeitsdruckkammern 27 in Umfangsrichtung
nacheinander mit unter Druck stehendem Hydraulikfluid gespeist,
so dass die Druckenergie des Hydraulikfluids in Rotationsenergie
umgewandelt werden kann und die Abtriebswelle 26 über den
Rotor 14A in eine Rotationsbewegung versetzt werden kann.
Das Hydraulikfluid wird dabei über
einen Anschluss 31 über
die Verteilerplatte 13 den Arbeitsdruckkammern 27 zugeführt. Oberhalb
und unterhalb der jeweiligen Verteilerplatten 13 bzw. 15 sind entsprechende
Wälzlager
angeordnet. Die Wälzlager sind
als Kegelrollenlager 24 bzw. Kegelrollenlager 17 ausgebildet.
Zwischen dem Kegelrollenlager 17 und der unteren Verteilerplatte 15 ist
des Weiteren eine Wellenmutter zum Verspannen bzw. Zentrieren der Abtriebswelle 26 im
Innern des Drehmotors vorgesehen. Die Wellenmutter 22 ist
bei diesem Ausführungsbeispiel
vorzugsweise direkt auf dem inneren Laufring des Kegelrollenlagers 17 verspannt.
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Am
unteren Ende des Motorgehäuses 21 ist an
dessen Außenumfang
der Tragring 18 vorgesehen, welcher sich auf dem Außenbereich
des Flansches der als Flanschwelle ausgebildeten Abtriebswelle 26 abstützt. Der
Tragring 18 dient der Schraubverbindung mit einem in eine
Drehbewegung zu versetzenden Arbeitswerkzeug durch den Drehmotor.
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2 zeigt
eine Draufsicht auf den oben geöffnet
dargestellten erfindungsgemäßen Drehmotor. Der
Kopf 9 weist unter Einsatzbedingungen einen Deckel auf,
welcher die Bürsten-Schleifring-Einrichtung
(2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 28, 29)
abdeckt und damit den erfindungsgemäßen, als Strommotor ausgebildeten Drehmotor
nach oben abschließt.
Durch den Kopf 9 sind seitlich die Stromkabel 10, 11 ins
Innere des Drehmotors geführt.
Im Innern des Drehmotors ist das Stromkabel 10 an den Doppelbürstenhalter 6 mittels
einer nicht bezeichneten Anschlussklemme geführt. Der Doppelbürstenhalter 6 ist
an dem als Zentrierung ausgebildeten Bolzen 8 zentriert
und trägt
an seinen beiden armförmig
ausgebildeten Enden jeweils eine Bürste 28 bzw. 29.
Mittels Federkraft werden die Bürsten 28, 29 an
den Schleifring 2 angedrückt, von welchem mittels der
Schraube 5 in Form der Anschlussklemme das Kabel 19 durch
die zentrale Bohrung der Abtriebswelle 26 geführt ist.
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Selbstverständlich ist
es ohne weiteres möglich,
im Endbereich der Abtriebswelle 26, welcher in den Bereich
des Kopfes 9 hineinragt, die Schleifringe entweder direkt
auf der Abtriebswelle anzuordnen, oder aber umlaufende Bürsten anzuordnen,
welche mit Schleifkontakten in Kontakt stehen, welche über einen
entsprechenden Halter mit den Stromkabeln 10, 11,
welche von außen
in den Kopf 9 geführt
sind, in Kontakt stehen.
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Der
gemäß der Erfindung
vorliegende Strommotor bietet somit die Möglichkeit, neben einer Versorgung
von Hydraulikaggregaten mit hydraulischer Energie sowohl eine Drehbewegung
für die
hydraulischen Zusatzaggregate als auch eine Stromversorgung durch
den Hydraulikmotor hindurch für elektrische
Verbraucher vorzusehen. Damit ist ein gegenüber herkömmlichen Drehmotoren deutlich
flexibler einsetzbarer neuartiger Drehmotor bereitgestellt, welcher
neben der hohen Flexibilität
auch einen neuen Grad an Zuverlässigkeit
im Hinblick auf die gänzliche
Vermeidung von Beschädigungen stromführender
Kabel schafft.
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- 1
- Kabelhalter
- 2
- Erster
Schleifring
- 3
- Zweiter
Schleifring
- 4
- Schraube
für Zuleitung/Kabel 20
- 5
- Schraube
für Zuleitung/Kabel 19
- 6
- Erster
Doppelbürstenhalter
- 7
- Zweiter
Doppelbürstenhalter
- 8
- Bolzen
zur Zentrierung der Doppelbürstenhalter
- 9
- Kopf
- 10
- Zuleitung/erstes
Stromkabel
- 11
- Zuleitung/zweites
Stromkabel
- 12
- Halter
für die
Schleifringe
- 13
- Verteilerplatte
- 14A
- Rotor
- 14B
- Rotorring
- 15
- Verteilerplatte
- 17
- Kegelrollenlager
- 18
- Tragring
- 19
- Zuleitung/erstes
Kabel (zu einem ersten Arbeitsgerät)
- 20
- Zuleitung/zweites
Kabel (zu einem zweiten Arbeitsgerät)
- 21
- Motorgehäuse
- 22
- Wellenmotor
- 23
- Rotorgehäuse
- 24
- Kegelrollenlager
- 25
- Motorkopf
- 26
- Abtriebswelle
- 27
- Arbeitsdruckkammer
- 28
- Bürste
- 29
- Bürste
- 30
- Zentrale
Bohrung
- 31
- Hydraulikfluidanschluss