WO1996015575A1

WO1996015575A1 - Motorgetriebe

Info

Publication number: WO1996015575A1
Application number: PCT/DE1995/001496
Authority: WO
Inventors: Bernhard Orlowski
Original assignee: Gsc Schworer GmbH
Current assignee: Gsc Schworer GmbH
Priority date: 1994-11-12
Filing date: 1995-10-24
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 1997-05-12
Also published as: EP0791237A1; EP0791237B1; DE4440565A1; DE59503732D1

Abstract

Ein Motorgetriebe mit einem in einer gemeinsamen Baueinheit ein Planetenzahnradgetriebe antreibenden Elektromotor soll kleinbauend, leistungsstark und geräuscharm laufend ausgebildet werden. Zu diesem Zweck übergreifen sich der Getriebe- und der Motorteil trennwandfrei, und die Freiräume beider Teile sind vollständig mit Öl ausgefüllt. Die rotierenden Getriebeteile sind strömungsgünstig ausgebildet. Der Planetenradträger (6) besitzt eine scheibenartige Form mit zur Aufnahme eines Sonnenrades (5) und der Planetenräder (8) eng angepaßten Ausnehmungen. Ein solches Motorgetriebe eignet sich gut als Aufzugsgetriebe.

Description

Motorgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Motorgetriebe nach dem Oberbe¬ griff des Patentanspruchs 1.

Ein solches Motorgetriebe soll kleinbauend, leistungsstark und geräuscharm laufend ausgebildet werden.

Eine grundsätzliche Lösung dieses Problems wird mit einer Ausbildung eines solchen Motorgetriebes nach den kennzei¬ chnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht.

Bei dieser Lösung werden die Laufgeräusche des Getriebes durch das sämtliche Freiräume vollständig ausfüllende öl erheblich gedämpft. Innerhalb des Elektromotorteils dient die ölfüllung für eine hervorragende Kühlung, wodurch der Elektromotorteil bei gleichbleibender Leistung erheblich gegenüber einem nicht vollständig mit öl ausgefüllten Motor baulich verkleinert werden kann. Durch das Fehlen einer Trennwand zwischen Getriebe- und Motorteil können Teile des Getriebes und Motors platzsparend ineinandergreifen.

Das öl in dem Motorgetriebe kann in einem Kühler, der in das Gehäuse des Motorgetriebes integriert oder auch zu¬ sätzlich über entsprechend vorgesehene Anschlüsse an dieses angeschlossen sein kann, gekühlt werden. Dadurch kann das Bauvolumen insgesamt noch einmal beträchtlich verkleinert werden. Bei einem vollständig in öl laufendem Getriebe ist es wich¬ tig, daß die rotierenden Getriebeteile möglichst geringe Strömungswiderstände verursachen. Besonders günstig wirkt sich in dieser Hinsicht die Ausbildung des Planetenradträ- gers nach der Lehre des Anspruchs 3 aus. Durch eine im we¬ sentlichen geschlossene kreisrunde Scheibenform des Plane- tenradträgers, der in der bisher üblichen offenen Form eine Hauptquelle für eine ölverwirbelung innerhalb eines laufen¬ den Getriebes ist, wird die ölverwirbelung bei laufendem Getriebe relativ gering gehalten. Zu dem gleichen Zweck werden bei dem Getriebe bevorzugt Verzahnungen mit jeweils einem kleinen Modul wie insbesondere etwa m = Zahnradbreite dividiert durch 40 eingesetzt. Die Verzahnung kann eine Ge- rad- oder Schrägverzahnung sein.

Um den Elektroteil des Motors gut kühlen zu können, liegt der außenliegende Stator mit seinen Wicklungen nicht über seinen gesamten Umfang radial außen form- und flächen¬ schlüssig an der Innenwand des Motorgehäuses an, sondern es sind dort Freiräume für hindurchströmendes öl vorgesehen.

Aus einem einstufigen Getriebe kann durch Ansetzen eines Getriebeabtriebsflansches auf einfache Weise ein zweistufi¬ ges Getriebe geschaffen werden.

Bei einem Einsatz des Motorgetriebes als ein Aufzugs¬ getriebe kann die mit dem Rotor des Elektromotors verbun¬ dene Motorwelle durch den Motorabtriebsflansch hindurch nach außen geführt werden und dort in einfache Weise mit einer Radscheibe verbunden werden. Diese Radscheibe bildet einerseits den Teil einer Backen- oder Scheibenbremse und andererseits ein Handrad für den Getriebemotor. Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungs- beispiele, die in der Zeichnung dargestellt sind.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein einstufiges Motorgetriebe teils im Längs¬ schnitt, teils in Ansicht,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Motorteil des Motorge¬ triebes nach Linie II-II,

Fig. 3 eine Ansicht auf den Planetenradträger der Getrie¬ beausführung nach Fig. 1 in isolierter Darstellung mit dem Sonnenrad und den Planetenrädern aus der Richtung des Motorteils in der oberen Zeichnungs¬ hälfte und im Schnitt nach Linie III in Fig. 1 in der unteren Zeichnungshälfte,

Fig. 4 ein zweistufiges Motorgetriebe in der Darstellung nach Fig. 1.

Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Motorteil eines Motorge¬ triebes mit dem Motorabschlußflansch nach Fig. 1 mit einer durch den Motorabschlußflansch hindurch¬ geführten Motorwelle.

Das Motorgetriebe nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem motorseitig mit einem Motorabschlußflansch 2 ver¬ schlossenen Gehäuse 1. Der Elektromotor besteht aus einem radial außen in dem Ge¬ häuse 1 fest gelagerten ringförmigen Stator 3 und einem radial innerhalb koaxial gelagerten Rotor 4.

Der Rotor 4 ist integrierter Bestandteil der Motorabtriebs¬ welle, an die wiederum ein den Getriebeeingang bildendes Sonnenrad 5 angebunden ist. An dem von dem Getriebeteil abgewandten Ende des Rotors 4 ist dieser in einem das Ge¬ häuse 1 fest verschließenden Motorabschlußflansch 2 wälzge¬ lagert.

Das Sonnenrad 5 treibt innerhalb des Getriebes in einem Planetenradträger 6 gelagerte und in einem in dem Gehäuse 1 starr festgelegten Hohlrad 7 kämmende Planetenräder 8 an. Das von dem Motor entfernt liegende freie Ende des Plane- tenradträgers 6 dient als Getriebeabtriebswelle 9. Der Pla¬ netenradträger 6 ist über Wälzlager 10 und 11 in dem Ge¬ triebe-Gehäuse 1 drehbar axial fixiert gelagert.

Das die Planetenräder 8 tragende Ende des Planetenrradträ- gers 6 ist in der Grundform als eine Art geschlossene Scheibe mit Ausnehmungen für die Aufnahme des Sonnenrads 5 einerseits und der Planetenräder 8 andererseits ausgebildet wie die Darstellung in Fig. 3 recht anschaulich zeigt. Der Außenrand des Planetenradträgers 6 sowie derjenige der zentralen Ausnehmung zur Aufnahme des Sonnenrades 5 sind jeweils als koaxiale Zylinderflächen mit einem Mittelpunkt auf der Drehachse des Planetenradträgers 6 geformt.

Der Planetenradträger 6 besitzt damit mit Bezug auf eine Rotation innerhalb einer Getriebe und Motor gleichermaßen vollständig ausfüllenden ölfüllung eine optimale Stromli¬ nienform. Hierdurch wird wiederum eine relativ geringe öl¬ verwirbelung bei laufendem Getriebe erreicht. Eine geringe ölverwirbelung bedeutet einen geringen strömungsbedingten Leistungsverlust bei einem vollständig mit öl ausgefüllten Motorgetriebe. Auch geräuschmäßig wirken sich geringe öl- verwirbelungen günstig aus. In die gleiche Richtung wirken Verzahnungen mit jeweils einem sehr kleinen Modul von bei¬ spielsweise m=0,5 und damit einer Planetenradbreite von etwa B=40xm=20mm.

Wegen des Fehlens einer Trennwand zwischen Getriebe- und Motorteil können Teile des Motors und des Getriebes bau¬ raumsparend ineinandergreifen. So kann das äußere Hohlrad 7 in einen in das Innere des Gehäuses 1 hineingezogenen Win¬ kelringflansch integriert werden. Dadurch können die elek¬ trischen Wicklungen des Stators 3 in einem Ringraum 13 ra¬ dial außerhalb des Hohlrades 7 untergebracht werden.

Durch die vollständige ölfüllung von Getriebe und Motor wird einerseits eine hervorragende Dämpfung der Laufgeräu¬ sche des Getriebes und andererseits eine insbesondere für den Elektromotorteil erwünschte hohe Wärmeabfuhr erreicht. Durch die gute Wärmeabfuhr kann der Elektromotorteil räum¬ lich verkleinert werden, da nur noch entsprechend geringere Wärmeableitungsflächen erforderlich sind.

Um die Kühlung des Elektromotors zu begünstigen, liegt der Stator 3 radial außen umfangsmäßig nur teilweise in dem Ge¬ häuse 2 an. In den verbleibenden Freiräumen 20 kann öl den Ständer 3 mit seinen Wicklungen zur Kühlung umströmen. Für ein zwangsweises Durchströmen des Elektromotors mit öl kann der Rotor 4 radial außen mit einer wendeiförmig jeweils of¬ fen in die axialen Stirnseiten des Rotors 4 verlaufenden Öl-Fördernut 26 versehen sein. Beim Drehen des Rotors 4 fördert diese Nut 26 jeweils öl von einer axialen Seite des Rotors 4 zu dessen anderem Ende. Die Förderrichtung hängt dabei von der Drehrichtung des Rotors 4 ab. Für die ange¬ strebte Öl-Durchflutung ist die jeweilige Förderrichtung gleichgültig. Wichtig ist lediglich, daß eine ölzirkulation überhaupt eintritt.

Eine öldichtheit des Motorgetriebes ist im Prinzip unpro¬ blematisch zu erreichen. Das Gehäuse 2 weist nach außen le¬ diglich ruhende Teile auf, die einfach zu dichten sind. Le¬ diglich auf der Getriebeseite muß eine übliche Laufdichtung zwischen der Getriebeabtriebswelle 9 und der ruhenden Außenwand des Gehäuses 1 vorgesehen werden.

Das in der Fig. 4 dargestellte zweistufige Motorgetriebe ist grundsätzlich in gleicher Weise aufgebaut wie das zuvor beschriebene einstufige Getriebe. Gleiche Teile sind dort daher auch gleich bezeichnet. Bei dem Getriebe haben viele Teile sogar in beiden Fällen gleiche Abmessungen. Es sind dies hier beispielsweise das Gehäuse 1 mit dem Hohlrad 7, die Planetenräder 8 und das Sonnenrad 5 sowie der Motor¬ abschlußflansch 2. Für die Aufnahme der zweiten Getriebe¬ stufe ist an das Gehäuse 1 einfach ein zusätzlicher Getrie¬ beabtriebsflansch 1' angesetzt.

Dieser Getriebeabtriebsflansch 1' ist zum Teil in das Ge¬ häuse 1 eingeschoben. Die in dem Planetenradträger 14 der zweiten Getriebestufe geführten Planetenräder 15 greifen in ein Hohlrad 16 ein, das in dem in das Gehäuse 1 ein¬ geschobenen Bereich des Getriebeabtriebsflansches 1' liegt. Der motorseitig liegende Teil des Planetenradträgers 14 der zweiten Getriebestufe ist über ein Wäkzlager 10 direkt in dem Gehäuse 1 gelagert. Dadurch wird eine äußerst stabile Lagerung der Getriebeabtriebswelle 18 der zweiten Getriebe¬ stufe erreicht. Zu einer solchen stabilen Lagerung trägt auch die Lage des Hohlrades 16 der zweiten Getriebestufe innerhalb des Gehäuses 1 bei.

Angetrieben wird die zweite Getriebestufe von einem Sonnen¬ rad 17, das an den Planetenradträger 6 der ersten Getriebe¬ stufe angebunden ist. Der Planetenradträger 14 der zweiten Getriebestufe bildet getriebeabgangsseitig wiederum wie bei der einstufigen Ausführung die Getriebeabtriebswelle, die bei der zweistufigen Ausführung mit 18 bezeichnet ist.

Insgesamt unterscheidet sich das zweistufige Motorgetriebe praktisch allein durch die mit dem Getriebeabtriebsflansch angesetzte zweite Stufe von der einstufigen Ausführung, die daher ein unverändertes Basisteil der zweistufigen Ausfüh¬ rung ist.

Um eine noch bessere Kühlung der Motorgetriebeteile zu er¬ reichen, kann das öl durch einen Ölkühler 12 zwangsgeführt werden. Ein solcher Ölkühler 12 wird gegebenenfalls einfach auf den Motorabschlußflansch des ein- oder zweistufigen Motorgetriebes aufgesetzt. Als Verbindung für den ölfluß dient eine Anschlußöffnung 19.

Um bei einem vollständig mit öl ausgefüllten Motorgetriebe dem öl die Möglichkeit einer temperaturbedingten Volumenän¬ derung zu verschaffen, kann eine Expansionsausgleichsein¬ richtung in beispielsweise der Form eines elastisch gegen Atmosphäre verformbaren Balges vorgesehen sein.

Bei einer Ausführung als Aufzugs-Motorgetriebe nach Fig. 5 ist die mit dem Rotor 4 des Elektromotors verbundene Mo¬ torabtriebswelle öldicht über eine an ihr angreifende Wel¬ lendichtung durch den Motorabschlußflansch 2 nach außen geführt. An dem herausragenden Wellenende ist eine Rad- scheibe 21 fest aufgesetzt. Ein Abschnitt des Umfangs die¬ ser Radscheibe 21 dient als Teil einer Motorbremse. Diese Bremse kann als Backen- oder Scheibenbremse ausgebildet sein. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die betref¬ fende Bremse eine Backenbremse, deren hier nicht darge¬ stellte Backen an einem der feststehenden Teile des Motor¬ getriebes angelenkt sind und an dem Außenumfangsbereich 24 der Radscheibe 21 angreifen können.

In einem weiteren Teilbereich kann die Radscheibe 21 zusätzlich noch als Handradbereich 25 zum Durchdrehen der Motorabtriebswelle von Hand ausgebildet.

Zwischen Radscheibe 21 und Motorabschlußflansch 2 kann ein bei Aufzuggetriebemotoren üblicher Tachometer 22 angebracht sein.

Anstelle des ölkühlers 12 oder ggf. auch noch zusätzlich zu diesem kann ein bei Elektromotoren üblicher in der Zeich¬ nung nicht dargestellter Lüfter an dem Motorabtriebsflansch 2 vorgesehen sein.

Folgende Leistungsdaten sind mit den vorstehend beschriebe¬ nen und in der Zeichnung dargestellten ein- und zweistu¬ figen Ausführungsformen beispielsweise erreichbar.

Einstufiges Motorgetriebe:

Übersetzungsverhältnis von i=13 bei einer Eingangsdrehzahl von n(l)=1350 U/min und einer Ausgangsdrehzahl von n(2)=103,5 U/min. Abtriebsdrehmoment von 50 Nm bei einem Elektromotor mit einer Leistung von 0,55 KW.

Zweistufiges Motorgetriebe:

Ubersetungsverhältnis der ersten Stufe i(l)=7,85 bei einer Eingangsdrehzahl von n(le)=1350 U/min

Übersetzungsverhältnis der zweiten Stufe i(2)=6 bei einer Ausgangsdrehzahl von n(2a)=28,6 U/min

Ausgangsdrehmoment von 500 Nm bei einem Elektromotor mit einer Leistung von 1,5 KW.

Mit dem erfindungsgemäßen Motorgetriebe lassen sich extrem kleinbauende und geräuscharm laufende leistungsstarke Aus¬ führungen auf konstruktiv überraschend einfache Weise er¬ reichen. Erforderlich ist in erster Linie lediglich eine trennwandlose Gestaltung zwischen Getriebe- und Motorteil bei gleichzeitiger vollständiger Ausfüllung der geschlos¬ senen Getriebe- und Motorfreiräume mit öl, das ggf. noch in einem Ölkühler zwangsgekühlt werden kann. Im Falle der Aus¬ führung als Aufzugsgetriebemotor läßt sich ohne besonderen Aufwand eine Bremse und ein Handrad integrieren.

Claims

Patentansprüche

1. Motorgetriebe mit einem in einer gemeinsamen Bau¬ einheit ein Planetenzahnradgetriebe antreibenden Elektro¬ motor für unter anderem einen Einsatz als Aufzugsgetriebe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Getriebe- und der Motorteil sich trennwandfrei übergreifen und die Freiräume beider Teile vollständig mit öl ausgefüllt sind.

2. Motorgetriebe nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dieses einen Ölkühler (12) oder zumindest Anschlüsse (19) für einen solchen besitzt, um das öl in diesem Kühler durch Zwangsumlauf zusätzlich zu kühlen.

3. Motorgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Mo¬ torabtriebswelle über ein mit dieser fest verbundenes Son¬ nenrad in einem gehäusefesten äußeren Hohlrad kämmende, in einem Planetenradträger gelagerte, Planetenräder antreibt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Planetenradträger (6) eine geschlossene Scheibe mit kreisförmigem Außendurchmesser ist und lediglich eng be¬ grenzte Ausnehmungen für das Sonnenrad (5) und die Pla¬ netenräder (8) besitzt, von denen die Ausnehmung für das Sonnenrad (5) , in die die Ausnehmungen für die Planeten¬ räder (8) einmünden, einen ebenfalls kreisförmigen Außen¬ durchmesser aufweist, und daß die Mittelpunkte der beiden kreisförmigen Außendurchmesser gemeinsam auf der Drehachse des Planetenradträgers (6) liegen.

4. Motorgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Verzahnung des Getriebes mit einem kleinen Modul m von etwa Zahnradbreite dividiert durch 40 ausgebildet ist.

5. Motorgetriebe nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Planetengetriebe mehrstufig mit jeweils außenlie¬ genden gehäusefesten Hohlrädern (7,16) und jeweils den kennzeichnenden Merkmalen des Anpruchs 3 entsprechenden Planetenradträgern (6,14) ausgebildet ist.

6. Motorgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Elektromotor einen außenliegenden Stator (3) mit axial ausgerichteten Wicklungen besitzt, die das dem Elek¬ tromotor zugewandte Hohlrad (7) des Planetengetriebes von radial außen hintergreifen.

7. Motorgetriebe nach Anspruch 6 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stator (3) des Elektromotors in Teilbereichen sei¬ nes Außenumfanges axial verlaufende von in dem Motorge¬ triebe befindlichem öl zur Kühlung durchströmbare Freiräume (20) besitzt.

8. Motorgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Rotor (4) des Elektromotors radial außen mit min¬ destens einer wendeiförmig an den axialen Enden des Rotors (4) jeweils offen auslaufenden ölführungs-Nut (26) versehen ist.

9. Motorgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Planetengetriebe-Abtriebswelle (9,18) mit dem die¬ ser benachbarten Planetenradträger (6 bzw. 14) einstückig ausgebildet ist.

10. Motorgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem einstufigen Getriebeteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß dieses Motorgetriebe aus einem den gesamten Getriebe¬ teil zusammen mit einem Teil des Motors aufnehmenden Gehäuse (1) und einem den verbleibenden Teil des Motors aufnehmenden das freie Ende der Motorabtriebswelle lagern¬ den Motorabschlußflansch (2) besteht.

11. Motorgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit einem zweistufigen Getriebeteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die zweite Stufe des Getriebeteiles in einem Getriebe¬ abtriebsflansch (1') untergebracht ist, der axial über ei¬ nen Teilbereich soweit in ein unverändertes Gehäuse (1) ei¬ nes einstufigen Motorgetriebes einschiebbar ist, daß in diesem die Planetenräder (15) der zweiten Getriebestufe in diesem Teilbereich liegen.

12. Motorgetriebe nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Planetenradträger (14) der zweiten Getriebestufe motorseitig direkt in dem Gehäuse (1) der ersten Getriebe¬ stufe wälzgelagert ist.

13. Motorgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Aufzugsgetriebe, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die mit dem Rotor (4) des Elektromotors verbundene

Motorabtriebsswelle durch den Motorabschlußflansch (2) nach außen hindurchgeführt und mit einer als Teil einer Bremse und/oder einem Handrad dienenden Radscheibe (21) versehen ist.

14. Motorgetriebe nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Bremse eine Backen- oder Scheibenbremse ist.

15. Motorgetriebe nach Anspruch 13 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Radscheibe (21) und dem Motorabschluß¬ flansch (2) ein Tachometer (22) eingebaut ist.