DE3312663A1

DE3312663A1 - Stufenlos regelbarer antrieb

Info

Publication number: DE3312663A1
Application number: DE19833312663
Authority: DE
Inventors: Michael 4290 Bocholt Henke
Original assignee: A Friedrich Flender AG
Current assignee: A Friedrich Flender AG
Priority date: 1983-04-08
Filing date: 1983-04-08
Publication date: 1984-10-11

Description

Stufenlos regelbarer Antrieb
Die Erfindung betrifft einen stufenlos regelbaren Antrieb, wie er vielerorts in der Technik benötigt wird. Hiermit können Geschwindigkeiten geregelt und Prozesse optimiert werden und es gibt vielfache Anwendungsmöglichkeiten.
Eine Reihe von rein elektrischen, mechanischen und hydraulischen Lösungen sind bekannt. Auch bekannt sind Lösungen, bei denen über ein Überlagerungsgetriebe die Abtriebsdrehzahl aus zwei Antriebsdrehzahlen gebildet wird. Hier genügt es, wenn einer der beiden Antriebsmotoren in der Drehzahl veränderlich ist. Aus der Getriebekonzeption und den Drehzahlen der Motoren ergibt sich dann das mögliche Regelverhältnis des Abtriebes. Bei großen Drehmomenten und Leistungen genügt häufig ein kleines Regelverhältnis. Dieses Regelverhältnis ist auch eine Messzahl für das Verhältnis der erforderlichen Leistungen des Motors mit konstanter und des mit variabler Drehzahl. Aus wirtschaftlichen Gründen soll der Motor mit variabler Drehzahl aber möglichst klein gehalten werden.
Wegen der guten und einfachen Regelmöglichkeit bietet sich für den Drehzahl geregelten MOtor die Verwendung eines Hydraulikmotors an.
Die bekannten Lösungen bauen aber sehr sperrig, da die beiden Antriebsmotoren entweder im rechten Winkel oder parallel zueinander angeordnet sind. Zudem müssen die drehzahlgesteuerten Motoren wegen ihres geringen Drehmomentes entweder sehr groß oder mit Nachschaltgetriebe ausgebildet werden. Die ungünstigen Drehzahlen beeinträchtigen auch die Optimierung des Überlagerungsplanetengetriebes.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Mängel zu beseitigen und eine kompakte optimale Antriebslösung aufzuzeigen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt wie im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben. Die Verwendung eines hydrostatischen Antriebsmotors in Radialkolbenbauart mit Hohlwelle bringt folgende Vorteile: Erstens bauen derartige Hydromotoren bei großem Drehmoment klein, zweitens sind derartige Motoren Langsamläufer, so daß kein Nachschaltgetriebe benötigt wird, drittens laufen sie bei Drehzahlen nahe Null noch sehr gleichförmig und ruckfrei, was bei Nulldurchgang von großer Bedeutung ist und somit trotz der relativ niedrigen Motordrehzahl einen relativ großen Regelbereich ermöglicht, viertens eignen sich derartige Motoren gut zum kurzen und direkten koaxialen Anflanschen an das Überlagerungs-Planetengetriebe, und fünftens ermöglicht die Hohlwelle das koaxiale Antreiben des Sonnenrades mittels des Hauptmotors, der meistens auch mit höherer Drehzahl läuft, so daß das ganze Konzept eine schlanke und dennoch kurze Bauweise ermöglicht.
Eine besonders vorteilhafte und keinen zusätzlichen Bauraum beanspruchende Kupplung von Radialkolbenmotor und Überlagerungsgetriebe ist mittels einer beidseitig außenverzahnten Hohlwelle möglich.
Zur Montage werden die Teile einfach ineinander gesteckt. Geringfügiger Versatz wird ausgeglichen.
Eine besonders gedrungene Bauweise ergibt sich, wenn der Radialkolbenmotor direkt an das Überlagerungsgetriebe angeflanscht wird.
Ein koaxiales Nachschaltgetriebe, welches mit dem Überlagerungsgetriebe verf lanscht ist, beeinträchtigt kaum den Platzbedarf, ermöglicht aber eine bessere Optimierung der Übersetzungen und verbessert erheblich die Wärmeabfuhr über die vergrößerte Getriebegehäuseoberfläche.
Die Lagerung der Antriebswelle für das Sonnenrad des Überlagerungs-Planetengetriebe kann ebenfalls innerhalb der kompakten Antriebseinheit erfolgen, ohne daß hierfür zusätzlicher Bauraum benötigt wird. Somit besteht die Möglichkeit, auf der herausgeführten Antriebswelle eine Kupplung fliegend anzuordnen.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung angegeben und wird nachfolgend erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch das Überlagerungs-Planetengetriebe mit angeflanschtem Radialkolbenmotor, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Funktionsaufbaues.
In dem in Fig. 2 schematisch dargestellten Funktionsaufbau treibt der Hauptmotor 1, der ein Drehstromasynchronmotor sein kann, einer seits durch die Hohlwelle des Radialkolbenmotors 2 hindurch ein Glied des Überlagerungsgetriebes 3 und andererseits eine verstellbare Axialkolbenpumpe 4 an. Die Axialkolbenpumpe ist mit dem Radialkolbenmotor im geschlossenen Hydraulikkreislauf verbunden. Der Radialkolbenmotor treibt mit seiner Hohlwelle ein weiteres Glied des Uberlagerungsgetriebes an. Der Abtrieb des Überlagerungsgetriebes erfolgt über das dritte Getriebeglied 5.
Je nach eingestellter Förderrichtung arbeiten Axialkolbenpumpe und Radialkolbenmotor generatorisch oder motorisch. Der Gesamtwirkungsgrad ist gut, da nur eine Teilleistung hydrostatisch übertragen wird. Es ist auch möglich, die Pumpe durch einen zweiten Motor antreiben zu lassen.
In Fig. 1 sind der Hauptmotor und die verstellbare Axialkolbenpumpe nicht dargestellt. Außerdem ist der Hydraulikkreislauf nicht dargestellt.
Das Planetenüberlagerungsgetriebe 3 besteht aus den drei Getriebegliedern Sonnenrad 6, Steg (Planetenträger) 7 und dem Hohlrad 8.
Alle drei Glieder sind drehbar angeordnet und stehen über ihre Verzahnungen in Verbindung. An dem Gehäuse 9 des Überlagerungsgetriebes ist der Radialkolbenmotor 2 mittels der Flanschfläche 18 und Zentrierung 19 direkt angeflanscht. Das Hohlrad 8 ist mittels einer Hohlwelle 10 mit beidseitiger Kupplungsverzahnung mit der Hohlwelle 11 des Radialkolbenmotors 2 drehfest verbunden.
Das Sonnenrad 6 steht mittels einer Antriebswelle 12, die innerhalb der Hohlwelle 11 verläuft, mit dem in Fig. 1 nicht dargestellten Hauptmotor 1 in drehfester Verbindung. Die Antriebswelle 12 ist in einem am Radialkolbenmotor befestigten Lagerschild 13 mittels Wälzlager 14 gelagert. Somit kann eine Kupplung zur Verbindung mit dem Hauptmotor fliegend aufgesetzt werden. Das Hohlrad 8 ist mittels Wälzlager 16, 15 im Gehäuse 9 bzw. im Gehäusedeckel 17 gelagert.
Der Steg (Planetenträger) 7 ist mittels Lager 16 gelagert und mit dem Abtrieb 5 fest verbunden. Der Abtrieb erfolgt an der dem Hydromotor abgewandten Seite.
Der Abtrieb 5 kann auch mit einer Kupplungsverzahnung versehen werden und zum direkten Antrieb einer weiteren Planetenstufe dienen, die angeflanscht oder im gleichen Gehäuse 9 untergebracht wird, so daß insgesamt kompakt gebaut werden kann.
Benennungen 1 Hauptmotor 2 Radialkolbenmotor (Konstant-Motor) 3 Überlagerungsgetriebe (Planetengetriebe) 4 Axialkolbenpumpe (verstellbar) 5 Abtrieb (Überlagerungsgetriebe 3) 6 Sonnenrad 7 Steg (Planetenträger) 8 Hohlrad 9 Gehäuse (von 3) 10 Hohlwelle 11 Hohlwelle (von 2) 12 Antriebswelle 13 Lagerschild 14 Wälzlager 15 Wälzlager 16 Wälzlager 17 Gehäusedeckel (von 9) 18 Flanschfläche 19 Zentrierung - Leerseite -

Claims

Schutzansprüche Stufenlos regelbarer Antrieb, bestehend aus einem Hauptmotor, vornehmlich Elektromotor, einer hydrostatischen Antriebseinheit mit regelbarer Pumpe und Konstantmotor und einem Planetengetriebe als Uberlagerungsgetriebe, wobei der Hauptmotor und der hydrostatische Konstantmotor je eines der drei Getriebeglieder - Sonnenrad, Steg, Hohlrad - antreiben und der Abtrieb über das dritte Getriebeglied erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der hydrostatische Konstantmotor (2) als Radialkolbenmotor ausgebildet ist und eine hohle Abtriebswelle (11) aufweist, die mit dem Hohlrad (8) oder dem Steg (7) gekuppelt ist, durch welche die Antriebswelle (12) des Sonnenrades (6) verläuft, die dieses mit der Antriebswelle des Hauptmotors drehfest verbindet.
2. Stufenlos regelbarer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen der Hohlwelle (11) des Radialkolbenmotors und dem Hohlrad (8) oder Steg (7) ebenfalls mittels einer Hohlwelle (10) geschieht, die beidseitig mittels Kupplungverzahnungen mit Motor und Getriebe gekuppelt ist.
3. Stufenlos regelbarer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenüberlagerungsgetriebe (3) und der Radialkolbenmotor (2) koaxial angeordnet und zu einer Einheit verflanscht sind.
4. Stufenlos regelbarer Antrieb nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Planetenüberlagerungsgetriebe (3) ein weiteres Getriebe, vorzugsweise Planetengetriebe in koaxialer Anordnung, nachgeschaltet ist und ein gemeinsames Gehäuse besitzen, bzw. zu einer Einheit verflanscht sind.
5. Stufenlos regelbarer Antrieb nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) des Sonnenrades zumindest in der Hohlwelle (11) des Radialkolbenmotors und/oder in einem besonderen Lagerschild (13) an der dem Überlagerungsgetriebe abgewandten Seite am Radialkolbenmotor gelagert ist.