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Patent Searching and Data


Title:
WHEEL HUB WITH INTEGRATED PLANETARY GEAR AND MULTIPLE DISC BRAKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1999/041118
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention aims at providing a simple, easy to assemble compact wheel hub with integrated planetary gear and multiple disc brakes, wherein the outer brake discs directly cooperate with the wheel hub and the inner discs are connected to the body of the axle by a brake anchor plate. This is achieved in that the brake anchor plate (1, 19, 20) is embodied as a first assembly module (M1) along with the brake pistons (2) and the seals (3, 4) thereof, the brake discs (5, 6), a brake support ring (7) and the ring gear (8). The ring gear (8) is fixed on this first assembly module (M1) and the brake anchor plate (1) has an inner mounting flange (17) that can be connected to the body of the axle (10) by means of fixing elements (14) to fix the entire first assembly module. In addition, the pot-shaped wheel hub (9) is embodied as a second assembly module (M2) along with the planetary wheels (12) and their bearings (18). This second assembly module (M2) is embodied in such a way that it can be made to slide onto the first assembly module (M1).

Inventors:
KOHLMEIER DIETMAR (DE)
MEISE ANDREAS (DE)
WOLFF FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP1998/008114
Publication Date:
August 19, 1999
Filing Date:
December 12, 1998
Export Citation:
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Assignee:
ORENSTEIN & KOPPEL AG (DE)
KOHLMEIER DIETMAR (DE)
MEISE ANDREAS (DE)
WOLFF FRIEDRICH (DE)
International Classes:
B60K17/04; B60T1/06; F16D55/40; F16D55/00; (IPC1-7): B60T1/06; B60K17/04
Foreign References:
GB1595713A1981-08-19
DE19640146C11998-01-08
GB900326A1962-07-04
FR2514091A11983-04-08
DE3832649A11989-07-06
DE4439360A11996-01-18
Attorney, Agent or Firm:
Meinke, Julius (Westenhellweg 67 Dortmund, DE)
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Claims:
Patentansprüche :
1. Radnabe mit integriertem Planetengetriebe und Lamellenbremse, wobei die Außenlamellen der Bremse direkt mit der Radnabe in Wirkverbindung stehen und die Innenlamellen über einen Bremsträger mit dem Achskörper verbunden sind, wobei das Planetengetriebe aus einem Ritzel, einem Planetenträger mit daran gehaltenen Planetenrädern und einem Hohlrad besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (1,19,20) zusammen mit dem Bremskolben (2) und dessen Dichtungen (3,4), den Bremslamellen (5,6), einem Bremsstützring (7) und dem Hohlrad (8) als eineerste Montagebaugruppe (Ml) ausgebildet ist, wobei das Hohlrad (8) an dieser ersten Montagebaugruppe (M1) befestigt ist und der Bremsträger (1) einen innen angeordneten Befestigungsflansch (17) aufweist, der über Befestigungselemente (14) zur Befe stigung der gesamten ersten Montagebaugruppe (M1) mit dem Achskörper (10) verbindbar ist, und daß die topfförmige Rad nabe (9) zusammen mit den Planetenrädern (12) und deren La gern (18) als eine zweite Montagebaugruppe (M2) ausgebildet ist, wobei diese zweite Montagebaugruppe (M2) derart gestal tet ist, daß sie über die erste Montagebaugruppe (Ml) schiebbar ist, wobei die topfförmige Radnabe (9) in die Außenlamellen (6) der Bremse eingreift.
2. Radnabe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (8) an dem Bremsstützring (7) befestigt ist.
3. Radnabe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger von Lagerzapfen (9a) der Radnabe (9) gebildet ist.
4. Radnabe nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (1,20) eine topfförmige Innenkontur (16) aufweist.
5. Radnabe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der topfförmigen Innenkontur (16) des Brems trägers (20) ein zweites Planetengetriebe (21) angeordnet ist, wobei der Bremsträger die Verzahnung des Hohlrades (22) des zweiten Planetengetriebes (21) bildet.
6. Radnabe nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsträger (19) als Innenkontur nur eine Bohrung (26) für die Ritzelmontage aufweist.
7. Radnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungen (3,4) des stufenförmigen Bremskolbens (2) in Umfangsnuten (24,25) des Bremskolbens (2) angeordnet sind.
8. Radnabe nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Radlager (11) über Einstellscheiben (13) durch den Bremsträger (1,19,20) verspannbar sind.
Description:
"Radnabe mit integriertem Planetengetriebe und Lamellenbremse" Die Erfindung betrifft eine Radnabe mit integriertem Plane- tengetriebe und Lamellenbremse, wobei die Außenlamellen der Bremse direkt mit der Radnabe in Wirkverbindung stehen und die Innenlamellen über einen Bremsträger mit dem Achskörper verbunden sind, wobei das Planetengetriebe aus einem Ritzel, einem Planetenträger mit daran gehaltenen Planetenrädern und einem Hohlrad besteht.

Bei Radnaben mit integrierter Lamellenbremse und integrier- tem Planetengetriebe, die insbesondere für Bau-und Arbeits- maschinen eingesetzt werden, gibt es im Hinblick auf die An- ordnung der Bremse Ausführungen, bei denen die Bremse ein Bauteil des Planetengetriebes mit dem feststehenden Tragkör- per verbindet oder mit einer anderen Getriebewelle verspannt (DE 44 39 360 A1 und US 4,317,498). Bei diesen Ausführungen ist nachteilig, daß die Radnabe nicht absolut festgebremst ist, sondern eine Bewegung abhängig von der Größe des Ge- triebespiels ausführen kann.

Aus DE 38 32 649 A1 und DE 196 40 146 Cl der Anmelderin sind gattungsgemäße Radnabenausführungen bekannt, bei denen die Bremse die Abtriebsnabe mit dem Tragkörper verbindet und so- mit spielfrei den Abtrieb festsetzt. In DE 38 32 649 A1 ist ein Beispiel für diese Bauart gezeigt, das jedoch eine Reihe von Nachteilen aufweist. Diese bekannte Radnabe weist näm- lich einen hohen Bauaufwand und viele Bauteile auf und da- durch bedingt eine aufwendige Montage. Außerdem ist eine große Baulänge gegeben. Von wesentlichem weiteren Nachteil ist der schlechte Zugang zu den Lamellen der Bremse, da die- se zwischen den Lagern liegt. Bei Fahrzeugen ist es jedoch erforderlich, daß der Zugang zu den Lamellen einfach sein muß, damit der Verschleißzustand der Bremse leicht festge- stellt werden kann. Von weiterem Nachteil ist, daß die Bremsstützplatte und der Hohlradträger zwei verschiedene Bauteile sind.

Die in DE 196 40 146 Cl beschriebene Lösung vermeidet die vorgenannten Nachteile im wesentlichen. Nachteilig bei die- ser Lösung ist jedoch, daß das Hohlrad gleichzeitig die Rad- nabe bildet und ein Lastausgleich des Planetengetriebes über das Hohlrad nicht erfolgen kann. Bekanntlich werden bei Pla- netengetrieben die Drehmomente auf mehrere Planetenträger verteilt. Sind dabei zwei benachbarte Getriebeglieder (Son- ne/Planet ; Planet/Hohlrad) radial fixiert, wird die Auftei- lung der Momente je nach Lage der Zahnräder zueinander un- terschiedlich sein. Weiterhin bedingt diese Bauart einen schwierigen Zugang zu den Lamellen und Dichtungen sowie bau- artbedingt durch den Hohlradabtrieb eine relativ kleine Pla- netenübersetzung.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und eine kostengünstigere Radnabe mit direkter La- mellenbremse und Planetengetriebe so zu schaffen, daß sie einfach im Aufbau und leicht zu montieren ist, wobei eine kurze Bauform gewünscht ist, welche gleichzeitig durch Steg- abtrieb des Planetengetriebes eine große Übersetzung zuläßt und ggf. in dem vorgegebenen Bauraum ein zweistufiges Plane- tengetriebe ermöglicht.

Diese Aufgabe wird mit einer Radnabe der eingangs bezeichne- ten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Bremsträger zusammen mit dem Bremskolben und dessen Dichtungen, den Bremslamellen, einem Bremsstützring und dem Hohlrad als eine erste Montagebaugruppe ausgebildet ist, wobei das Hohlrad an dieser ersten Montagebaugruppe befestigt ist und der Brems- träger einen innen angeordneten Befestigungsflansch auf- weist, der über Befestigungselemente zur Befestigung der ge- samten ersten Montagebaugruppe mit dem Achskörper verbindbar ist, und daß die topfförmige Radnabe zusammen mit den Plane- tenrädern und deren Lagern als eine zweite Montagebaugruppe ausgebildet ist, wobei diese zweite Montagebaugruppe derart gestaltet ist, daß sie über die erste Montagebaugruppe schiebbar ist, wobei die topfförmige Radnabe in die Außenla- mellen der Bremse eingreift.

Erkennbar wird durch diese Aufteilung der Radnabe in zwei Montagebaugruppen eine Radnabe erreicht, die einfach im Auf- bau und leicht zu montieren ist, so daß insbesondere auch der Zugang zu den Lamellen der Bremse sehr gut ist, so daß auf einfache Weise deren Verschleißzustand festgestellt wer- den kann. Außerdem sind bei der erfindungsgemäßen Ausgestal- tung das Sonnenritzel und das Hohlrad beschränkt radial be- weglich gelagert. Würde nun beispielsweise ein Planetenrad mehr Moment erzeugen als die anderen, verschöben die Verzah- nungskräfte das Hohlrad und das Sonnenritzel in Richtung der weniger belasteten Planeten, so daß diese mehr Moment auf- nähmen. Durch diese Maßnahme wird der sinnvolle Einsatz von vier und mehr Planetenrädern möglich.

Die Montage der Radnabe ist ersichtlich besonders einfach, nach der Montage der ersten Montagebaugruppe (Bremsträger- baugruppe) läßt sich die zweite Montagebaugruppe auf ein- fache Weise montieren, indem diese mit der Radnabe einfach über die erste Montagebaugruppe geschoben und dann befestigt wird. Die Demontage kann auf umgekehrte Weise erfolgen. Die gesamte Radnabe besteht somit im wesentlichen aus nur zwei voneinander getrennten Baugruppen.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Hohl- rad an dem Bremsstützring befestigt ist, was z. B. mittels eines Sicherungsringes geschehen kann.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, daß zur Bildung der zwei- ten Montagebaugruppe der Planetenträger vom Lagerzapfen der Radnabe gebildet ist, auf denen die Planetenräder angeordnet sind.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Bremsträger eine topfförmige Innenkontur aufweist. Da- durch steht innerhalb des Bremsträgers ein zusätzlicher Bau- raum zur Verfügung.

Dieser zusätzliche Bauraum kann besonders vorteilhaft dazu benutzt werden, daß innerhalb der topfförmigen Innenkontur des Bremsträgers ein zweites Planetengetriebe angeordnet ist, wobei der Bremsträger die Verzahnung des Hohlrades des zweiten Planetengetriebes bildet. Somit läßt sich bei gege- benem Bauraum ohne Probleme ein zweistufiges Planetengetrie- be verwirklichen.

Alternativ kann auch vorgesehen sein, daß der Bremsträger als Innenkontur nur eine Bohrung für die Ritzelmontage auf- weist.

Zur weiteren Vereinfachung der Montage ist vorteilhaft vor- gesehen, daß die Dichtungen des stufenförmigen Bremskolbens in Umfangsnuten des Bremskolbens angeordnet sind. Dies er- möglicht eine einfache Montage der Dichtungen ohne Hilfsmit- tel. Ferner läßt sich die Montage der Radnabe noch weiter dadurch vereinfachen, daß die Radlager über Einstellscheiben durch den Bremsträger verspannbar sind. Bei der Montage der den Bremsträger enthaltenen ersten Montagebaugruppe läßt sich dann auf einfache Weise auch eine Einstellung der Radlager erreichen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei- spielsweise näher erläutert. Diese zeigt in Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Radnabe im Schnitt mit einstufigem Planetengetriebe, Fig. 2 eine zweite Ausführungsform, ebenfalls im Schnitt mit zweistufigem Planetengetriebe, Fig. 3 eine vorteilhafte Ausbildung des Bremskolbens, Fig. 4 eine weitere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Radnabe und Fig. 5 in Explosionsdarstellung die erste und zweite Monta- gebaugruppe der Radnabe nach Fig. 1.

Figur 1 stellt eine erste Ausführungsform einer Radnabe 9 mit integriertem Planetengetriebe und direkt wirkender La- mellenbremse dar. Dabei ist die Radnabe 9 für eine nur ange- deutete Achse (Achsträger 10) bestimmt, die beispielsweise bei einem nicht weiter dargestellten Radlader oder Mobilbag- ger zum Einsatz gelangen kann.

Die Radnabe 9 weist ein Planetengetriebe auf, welches ein Sonnenritzel 15, Planetenräder 12 und ein Hohlrad 8 beinhal- tet. Die Planetenräder 12 sind auf einem Planetenträger an- geordnet, der von Lagerzapfen 9a der Radnabe 9 gebildet sind. Das Hohlrad 8 ist dabei als feststehendes Getriebe- glied ausgebildet.

Die Radnabe 9 weist eine Bremse auf, die direkt auf die Rad- nabe 9 wirkt. Dazu beinhaltet die Bremse einen Bremsträger 1, der auf dem Achskörper 10 zentriert ist. Dieser Bremsträ- ger 1 weist eine topfförmige Innenkontur 16 und einen Innen- flansch 17 auf, der zur Befestigung des Bremsträgers 1 am Achskörper 10 dient. Hierzu sind Befestigungsmittel 14, vor- zugsweise Befestigungsschrauben, vorgesehen.

Auf dem Bremsträger 1 ist beweglich ein Bremskolben 2 an- geordnet, der mit Bremskolbendichtungen 3 und 4 abgedichtet ist. Der Bremskolben 2 drückt die Innenlamellen 5 bzw. die Außenlamellen 6 der Bremse bei Druckbeaufschlagung gegen einen Bremsstützring 7 und erzeugt somit ein Bremsmoment, das die Radnabe 9 abbremst. Die Innenlamellen 5 sind dabei über den Bremsträger 1 mit dem Achskörper 10 verbunden, wäh- rend die Außenlamellen 6 direkt mit der Radnabe 9 in Wirk- verbindung stehen.

Der Bremsstützring 7 weist eine Außenverzahnung auf, die das Hohlrad 8 des Planetengetriebes trägt.

Der Bremsträger 1 bildet zusammen mit dem Bremskolben 2, dessen Dichtungen 3,4, den Bremslamellen 5,6, dem Brems- stützring 7 und dem Hohlrad 8 eine erste Montagebaugruppe, die als Einzelteil in Figur 5 dargestellt und mit MI be- zeichnet ist. Dabei ist das Hohlrad 8 an dem Bremsstützring 7 befestigt, hierzu ist beispielsweise ein Sicherungsring 28 vorgesehen. Der Bremsstützring 7 ist seinerseits mittels eines Sicherungsringes 27 am Bremsträger 1 befestigt.

Die Lagerzapfen 9a der Radnabe 9, die den Planetenträger bilden, nehmen Lager 18 auf, mittels derer die Planetenräder 12 gelagert sind. Dabei bildet die topfförmige Radnabe 9 zu- sammen mit den Planetenrädern 12 und deren Lagern 18 eine zweite Montagebaugruppe, die als Einzelteil in Figur 5 dar- gestellt und dort mit M2 bezeichnet ist.

Diese Art der Gestaltung der Radnabe 9 mit Aufteilung in zwei Montagebaugruppen bzw. Montagemodule M1, M2 erlaubt es, daß das Planetengetriebe und die Bremse getrennt voneinander ausgeführt werden kann. Somit wird eine rationale Fertigung und Montage sowie eine einfache Demontage zur Bremsenrepara- tur ermöglicht.

Die Montage erfolgt dabei folgendermaßen : Der Bremsträger 1 wird vor der Anbringung an dem Achskörper 10 mit dem Brems- kolben 2 und den Dichtungen 3,4 versehen, danach werden die Bremslamellen 5 und 6 aufgeschoben und der Bremsstützring 7 mit dem Sicherungsring 27 auf den Bremsträger 1 befestigt.

Mittels des Sicherungsringes 28 wird danach das Hohlrad 8 mit dem Bremsstützring 7 verbunden. Die so gebildete erste Montagebaugruppe M1 wird nach Einlegen von Dichtungen 29 auf den Achsträger 10 geschoben und mit den Befestigungsschrau- ben 14 verbunden. Dabei erfolgt gleichzeitig mittels Ein- stellscheiben 13 eine Vorspannung der Radlager 11.

Anschließend wird die zweite Montagebaugruppe M2, die aus der Radnabe 9, den Planetenrädern 12 und den Lagern 18 be- steht, über die erste Montagebaugruppe M1 geschoben und mit- tels Hilfsschrauben 30 befestigt.

Die Demontage ist in umgekehrter Reihenfolge vorzunehmen, wobei nach der Demontage der Radnabe 9 mit Planetenrädern 12 und Lagern 18 die Lamellen 5,6 der Bremse zur Kontrolle gut zugänglich sind. Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungs- gemäßen Radnabe, wobei mit Ausnahme des Bezugszeichens für den Bremsträger dieselben Bezugszeichen, wie in Figur 1 ver- wandt sind. Bei dieser Ausführungsform ist der Bremsträger mit 20 bezeichnet. Die topfförmige Innenkontur 16 des Brems- trägers 20 ist bei dieser Ausführungsform mit einer Hohlrad- verzahnung versehen, die das Hohlrad für ein zweites Plane- tengetriebe 21 bildet. Diese Hohlradverzahnung ist mit 22 bezeichnet. Die Planetenräder des zweiten Planetengetriebes 21 sind mit 23 bezeichnet und greifen in die Hohlradverzah- nung 22 ein. Erkennbar läßt sich aufgrund der Innenkontur 16 des Bremsträgers 20 bei gegebenem Bauraum somit auf einfache Weise eine zweite Planetenstufe verwirklichen.

In Figur 3 ist ein vergrößertes Detail der Ausführungsform nach Figur 1 dargestellt, nämlich eine vorteilhafte Ausbil- dung des Bremskolbens 2. Der Bremskolben 2 ist nämlich mit einer inneren Umfangsnut 24 und einer äußeren Umfangsnut 25 versehen, die zur Aufnahme der Dichtungen 3,4 dienen und somit eine einfache Montage derselben ohne Hilfsmittel er- möglichen.

In Figur 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfin- dungsgemäßen Radnabe dargestellt. Auch hier sind dieselben Bezugszeichen wie in den vorangegangenen Figuren verwandt, sofern gleiche Teile betroffen sind, mit Ausnahme des Brems- trägers, der bei dieser Ausführungsform mit 19 bezeichnet ist. Dieser Bremsträger 19 weist keine topfförmige Innenkon- tur auf, sondern seine Innenkontur ist nur als Bohrung 26 ausgebildet, die die Montage des Ritzels 15 des einzigen Planetengetriebes dieser Ausführungsform ermöglicht.

In Figur 5 sind, wie vorerwähnt, die beiden Montagebaugrup- pen, nämlich die Bremsträgerbaugruppe M1 und die Radnaben- baugruppe M2 dargestellt, um die einfache Art der Montage und ggf. Demontage der erfindungsgemäßen Radnabe zu verdeut- lichen.

Natürlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellten Aus- führungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen.