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Planetenrädergetriebe in Stirnräderbauart mit nur ein Ritzel tragender Ritzelwelle
Planetenrädergetriebe weisen im allgemeinen den Mangel auf, dass unvermeidliche Verzahnungsfehler sowie sonstige Ungenauigkeiten bei der Herstellung und Montage eine ungleichmässige Lastverteilung auf die einzelnen Planetenräder bewirken und dass dies meist noch weitere Nachteile, wie unruhigen Lauf, ungleiche Abnutzung usw. zur Folge hat. Selbst bei dem heutigen Stand der Technik lassen sich diese Fertigungsfehler nicht ganz vermeiden, weshalb zu deren Ausgleich bereits verschiedenartige Hilfsmassnahmen angewendet worden sind. So ist ein Stimräderplanetengetriebe bekannt, bei dem zum Ausgleich der Fertigungsfehler das innere Zentralrad (das nachstehend als Ritzel benannt ist) in radialer Richtung nur über die Verzahnung gelagert ist, sich also radial frei einstellen kann.
Diese Lösung hat allerdings den
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nicht durch die Zahl der Planetenräder teilbar sind) ein ungleichmässiger Lauf des Getriebes und unter Umständen auch ein ungleichmässiger Verschleiss auftreten können, wobei ausserdem von aussen in das Getriebe gelangende Schwingungen den Verschleiss steigern können. Des weiteren sind Planetenradgetriebe mit federnder Lagerung der Ritzelwelle bekannt, indem z. B. die entsprechenden Wälzlager an ihren Aussendurchmessem über schraubenförmige Schnürfedern (d. s. lange Schraubenfedem mit geringem Windungsdurchmesser, die im vorliegenden Fall ausserdem schraubenförmig um den Lageraussenmantel gewunden sind) im Gehäuse elastisch gelagert wurden. Bei einem ähnlichen bekannten Vorschlag sind die Lager der Ritzelwelle in elastischen Zwischenbüchsen angeordnet.
Bei beiden Ausführungen sind jedoch bei den kleinen Auslenkungen die Rückstellkräfte gering.
Durch die Erfindung sollen die vorgenannten Nachteile vermieden werden. Hiebei wird ein Planetenradgetriebe inStirnräderbauart und mit einer nur ein Ritzel (inneres Zentralrad) tragenden und beiderseits des Ritzels gelagerten Ritzelwelle zugrundegelegt, wobei die Abstände zwischen dem Ritzel und den Lagern der Ritzelwelle sowie die Durchmesser der Ritzelwelle unter Berücksichtigung der mittragenden Querschnitte des Ritzels so bemessen sind, dass die Wellen durchbiegungen an den beiden Enden (Stimebenen) der Ritzelverzahnung zumindest annähernd gleich gross sind.
Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Abstände zwischen dem Ritzel und den Lagern der Ritzelwelle sowie die Durchmesser der Ritzelwelle unter Berücksichtigung der'mittragenden Querschnitte des Ritzels ausserdem für eine geringe elastische Durchbiegung unter der Wirkung eventueller ungleicher Zahnkräfte ausgebildet werden. In vielen Bedarfsfällen werden dabei solche Abstände zwischen dem ritzelseitigen Ende jedes Lagers und dem diesem benachbarten Ende (Stimebene) der Ritzelverzahnung zweckmässig sein, die grösser als der 0,6 fache Wert, vorzugsweise grösser als der 0, 8 fache Wert des für die Drehmomentübertragung erforderlichen kleinsten Durchmessers der Ritzelwelle sind.
Ausserdem empfiehlt es sich, insbesondere zwecks günstiger Materialausnutzung, die Ritzelwelle in bei Wellen an sich bekannter Weise als Bauteil annähernd gleicher Festigkeit in bezug auf die Biegekräfte oder in bezug auf die Biegekräfte und die Torsionskräfte zu bemessen.
Die erfindungsgemässe Getriebeausführung bezweckt eine merkliche, Åaber begrenzte Durchbiegung der Ritzelwelle, die an den beiden Enden der Ritzelverzahnung etwa gleich gross, also symmetrisch sein
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soll, damit kein Verkanten des Ritzels mit verschlechtertem Zahneingriff eintritt. Die Durchbiegung der Ritzelwelle soll nur so gross sein, dass solche Rückstellkräfte auftreten, dass die Ungleichmässigkeiten der
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fehler einstellt. Bei bekannten Planetengetrieben mit hochelastischer, sich also iti erheblichem Masse durchbiegender Ritzelwelle tritt dagegen unter der Wirkung der Fliehkräfte eine Vergrösserung der Zahn- und Lagerfehler ein (instabiles Einlaufen).
Die Getriebeausführung nach der Erfindung ermöglicht ferner, dass im Gegensatz zu weiterhin bekannten Getrieben mit unmittelbar neben dem Ritzel angeordneter, gross bemessener Ritzelwellenlagerung die Kraftübertragungselemente im vorliegenden Fall ausser durch das zu übertragende Drehmoment lediglich durch die genannten Rückstellkräfte belastet werden, nicht aber durch andere infolge unsymmetrischer Kraftverteilung auftretende weit höhere Kräfte.
Es sei auch noch ein vorbekanntes Stimräderplanetengetriebe erwähnt, bei dem die Achsen (also keine Wellen !) der Planetenräder federnd ausgebildet sind. Diese Achsen sind aber selbst bei theoretisch genauerVerzahnungsfertigungstets erheblichen, durch das zu übertragende Drehmoment bedingten Kräf- ten ausgesetzt, und ferner sollen sie wie eine Blattfeder wirken, also nur in einer einzigen Ebene federn.
Infolgedessen herrschen dort ganz andere Verhältnisse als an der um ihre eigene Achse rotierenden Ritzel- welle des Erfindungsgegenstandes, die-abgesehen vom Drehmoment - ausschliesslich von durch Ferti- gungsungenauigkeiten bedingten Biegerückstellkräften belastet wird. Ausserdem war in der Fachwelt bisher die Ansicht verbreitet, statt der früher üblichen starren Lagerung des Ritzels eine möglichst freie Einstell- barkeit für dieses vorzusehen, was somit ebenfalls für ein Nichtnaheliegen des erfindungsgemässen Vorschlages spricht.
Zur Ergänzung der Erfindung wird schliesslich noch ein vorteilhaftes Verfahren vorgeschlagen, gemäss dem das Getriebewährend der erstenEinlaufzeitmitsolchenAbständen zwischen den Lagern der Ritzelwelle und dem Ritzelbetrieben wird, die geringer sind als die oben genannten erfindungsgemässen Lagerabstände, und dass erst nach Beendigung des Einlaufvorganges die Lagerabstände auf die oben genannten Werte vergrössert werden. Für die Dauer des ersten Einlaufvorganges wird somit die Elastizität der Ritzelwelle verringert oder ganz vermieden, da nämlich die dann grössere Steifigkeit der Ritzelwelle das Einlaufen beschleunigt und den Einlaufeffekt vor allem an jenen Verzahnungsstellen wirksam werden lässt, wo dieser am vordringlichsten ist.
An Hand eines in der Zeichnung dargestellten Längsschnittes eines Stimräderplanetengetriebes sei die Erfindung nachstehend näher erläutert. Hiebei ist die Eingangswelle mit 1 bezeichnet, die hier zugleich die Ritzelwelle darstellt'und mit dem Ritzel 2 aus einem Stück gefertigt ist. Das Ritzel könnte auch auf der Ritzelwelle l aufgekeilt oder aufgeschrumpft sein. Drei gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnete Planetenräder 3 kämmen sowohl mit dem Ritzel 2 als auch mit der Verzahnung 4 des äusseren Zentralrades, das im gegenständlichen Fall einen Bestandteil des ortsfesten Getriebegehäuses 5 bildet. Zur Lagerung der Planetenräder 3 dienen die Planetenradachsen 6, die ihrerseits in den Planetenträgerscheiben 7 und 8 befestigt sind.
An diesen sind die Lagerzapfen 9 und 10 angeflanscht, wobei der Zapfen 10 zugleich die Getriebeantriebswelle darstellt.
Die Ritzelwelle 1 ist mittels der beiden Gleitlager 11 und 12 in den Lagerzapfen 9 und 10 gelagert. Gemäss der Erfindung ist sie ausserdem für eine geringe elastische Durchbiegung unter der Wirkung der eventuellen ungleichen Zahnkräfte ausgebildet, wobei ausserdem die Abstände 13 und 14 zwischen den Lagern 11,12 und dem jeweils benachbarten Ritzelende (Stimebenen 15 und 16) unter Berücksichtigung der mittragenden Querschnitte des Ritzels 2 so bemessen sind, dass die Durchbiegungen der Ritzelwelle 2 in den Ebenen 15 und 16 zumindest annähernd gleich gross sind. Auf diese Weise wird einerseits ein Ausgleich der Fertigungsfehler bei genügend grossen Rückstellkräften gewährleistet, anderseits aber auch ein Verkanten des Ritzels vermieden.
Dieses trägt somit selbst bei der grössten Durchbiegung auf seiner gesamten Zahnbreite.
Im gegenständlichen Fall sind das Ritzel 2 und die zwischen den Lagern 11,12 liegenden Abschnitte der Ritzelwelle symmetrisch zu einer achssenkrechten Mittelebene vorgesehen. Dies ist jedoch für die erfindungsgemässe Wirkung nicht unbedingt erforderlich, vielmehr können diese Teile auch unsymmetrisch vorgesehen sein, sofern nur die weiter oben genannten Bedingungen bezüglich der Ritzelwellendurchbiegung erfüllt sind.
Für die Dauer des ersten und nur mit langsam ansteigender Belastung erfolgenden Einlaufvorganges wird die Ritzelwelle 1 an den Lagerstellen 17 und 18 mit den verringerten Lagerabständen 20 und 21 gelagert. Die Ritzelwelle erleidet dann fast keine Durchbiegung mehr, was sich auf die Einlaufdauer und Güte des Einlaufens günstig auswirkt. Erst nach diesem Einlaufvorgang werden die erfindungsgemässen und für den Normalbetrieb vorgesehenen Lagerabstände 13 und 14 eingestellt, indem die Lager 17,18
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entweder an die Lagerstellen 11,12 versetzt oder aber durch an diesen Stellen nachträglich eingebaute andere Lager ersetzt werden. Mit 19 ist schliesslich der Durchmesser der Ritzelwelle bezeichnet, der zugleich den kleinsten für die Drehmomentübertragung erforderlichen Durchmesserwert darstellt.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Planetenrädergetriebe in Stimräderbauart und mit einer nur ein Ritzel (inneres Zentralrad) tragenden und beiderseits des Ritzels gelagerten Ritzelwelle, wobei die Abstände zwischen dem Ritzel und den Lagern der Ritzelwelle sowie die Durchmesser der Ritzelwelle unter Berücksichtigung der mittragenden Querschnitte des Ritzelsso bemessen sind, dass die Wellendurchbiegungen an den beiden Enden (Stimebenen) der Ritzelverzahnung zumindest annähernd gleich gross sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände (13,14) zwischen dem Ritzel (2) und den Lagern (11,12) der Ritzelwelle (1) sowie die Durchmesser (19) der Ritzelwelle (1) unter Berücksichtigung der mittragenden Querschnitte des Ritzels (2)
ausserdem für eine geringe elastische Durchbiegung unter der Wirkung eventueller ungleicher Zahnkräfte ausgebildet sind.