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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Planetengetriebe mit Getriebeübersetzungen 1 > 10 werden üblicherweise als Koppelgetriebe, d. h. in Serie gekoppelte einstufige Getriebe, oder bei höheren Getriebeübersetzungen (1 > 50) und bei sehr beengten Einbauverhältnissen auch als reduzierte Koppelgetriebe, zum Beispiel nach dem Wolfrom-Prinzip, ausgeführt. Die Koppelgetriebe benötigen relativ viel Bauraum. Die reduzierten Koppelgetriebe arbeiten bei zwar minimiertem Bauraum, bauartbedingt jedoch mit Getriebewirkungsgraden < 80%.
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Beim gattungsgemäßen Planetengetriebe (
DE 199 42 248 A1 ) liegen die beiden Stirnradstufen auf einander gegenüberliegenden Seiten der Planetenradstufe.
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Bei einem anderen Planetengetriebe (
GB 1 061 936 A ) sind die Stirnradstufen im Planetenträger angeordnet. Die Planetenräder sind als Stufenplanetenräder ausgebildet und sitzen drehfest auf den Planetenbolzen.
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Aus der
DE 296 09 536 U1 ist es bekannt, bei einem Planetengetriebe an Stelle eines Stufenplanetenrades auch Einfachplanetenräder zu verwenden.
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Es ist schließlich ein Planetengetriebe bekannt (
DE 196 12 144 A1 ), bei dem die Öffnung des Planetenträgers an der dem Antriebsmotor zugewandten Seite durch einen Deckel geschlossen ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Planetengetriebe so auszubilden, dass es bei kompaktem Aufbau und einfacher konstruktiver Ausbildung einen hohen Wirkungsgrad hat.
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Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Planetengetriebe erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Beim erfindungsgemäßen Planetengetriebe sind der Planetenradstufe die leistungsverzweigten Stirnradstufen als Übersetzungsstufen vorgeschaltet, die beide auf der motorzugewandten Seite der Planetenradstufe vorgesehen sind. Die erste Stirnradstufe ist außerhalb und die zweite Stirnradstufe innerhalb des Planetenträgers angeordnet. Aufgrund dieser Ausbildung kann das Planetengetriebe äußerst kompakt mit einer hohen Gesamtübersetzung ausgebildet werden, während der Wirkungsgrad des Getriebes sehr hoch ist. Er liegt in der Größenordnung von mehr als etwa 94%. Das Planetengetriebe eignet sich auch als kostengünstige Alternative zu mehrstufigen Planetengetrieben bzw. reduzierten Planetenkoppelgehäusen.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen
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1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes,
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2 in schematischer Darstellung und in Stirnansicht den Räderplan für die erste Stufe des Planetengetriebes gemäß 1,
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3 den Räderplan für die zweite Stufe des Planetengetriebes gemäß 1,
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4 den Räderplan des Planetengetriebes gemäß 1 für die erste bis dritte Stufe,
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5 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes,
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6 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes.
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Die im folgenden beschriebenen mehrstufigen Planetengetriebe zeichnen sich durch einen kleinen Bauraum und einen hohen Wirkungsgrad aus.
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Das Planetengetriebe gemäß 1 hat ein Gehäuse 1 mit einem radial nach außen gerichteten Flansch 2, mit dem das Planetengetriebe an einer Maschine und dergleichen befestigt werden kann. Das Gehäuse 1 bildet das Hohlrad des Planetengetriebes. Im Hohlrad 1 wälzen drei Planetenräder 3 ab, die jeweils auf zueinander parallelen Planetenbolzen 4 drehbar gelagert sind. Wie 1 zeigt, sind die Planetenräder 3 vorteilhaft über zwei nebeneinander liegende, vorzugsweise als Kugellager ausgebildete Wälzlager 5 auf den zugehörigen Planetenbolzen 4 gelagert.
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Die Planetenbolzen 4 ragen mit beiden Enden axial über die Planetenräder 3. Wie 1 zeigt, sitzt auf dem rechten Ende des Planetenbolzens 4 drehfest ein Stirnrad 6. Die Stirnräder 6, die auf den Planetenbolzen 4 sitzen, kämmen mit einem Ritzel 7 einer Antriebswelle 8 eines Antriebsmotors M oder einer Kupplungsnabe. Die Zahnräder 6 liegen mit einem zentralen Ansatz 9 jeweils an einem Wälzlager 10 an, mit dem der entsprechende Planetenbolzen 4 in einem Planetenträger 11 drehbar abgestützt ist. Der Planetenträger ist durch zwei beiderseits der Planetenräder 3 befindliche Wälzlager 12, 13 im Hohlrad 1 drehbar abgestützt. Vorteilhaft sind die beiden Wälzlager 12, 13 Schrägkugellager oder Kegelrollenlager, die radiale und axiale Belastungen in beiden Richtungen sowie auch entsprechende Momentenbelastungen aufnehmen können. Die Wälzlager 10 dienen zur Aufnahme der Axialkräfte beim Betrieb des Planetengetriebes.
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Die Planetenbolzen 4 sind an ihren von den Stirnrädern 6 abgewandten Enden mit weiteren Wälzlagern 29, vorzugsweise Nadellagern, im Planetenträger 11 drehbar gelagert.
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Der Planetenbolzen 4 ist einem zwischen den Wälzlagern 5 und 10 vorhandenen Zwischenabschnitt 15 als Zahnrad, insbesondere als Ritzel ausgebildet. Es ist mit einem zentralen Stirnrad 16 im Eingriff, das drehfest auf einem im Planetenträger 11 drehbar gelagerten Bolzen 17 sitzt. Das Stirnrad 16 sitzt auf dem den Stirnrädern 6 bzw. der Antriebswelle 8 des Motors M zugewandten freien Ende 17' des Bolzens 17. Er ist an seinem vom Stirnrad 16 abgewandten Ende mittels eines Wälzlagers 18 drehbar im Planetenträger 11 gelagert. Im Bereich zwischen dem Wälzlager 18 und dem zentralen Stirnrad 16 ist der Bolzen 17 mit einer Außenverzahnung 19 versehen, in welche die Planetenräder 3 eingreifen. Das Wälzlager 18 ist durch einen Sicherungsring 20 axial gesichert, der im Planetenträger 11 vorgesehen ist. Er ist zur Aufnahme und zur Lagerung des Zahnradbolzens 17 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 21 versehen, in welche auch die Planetenräder 3 zum Eingriff in die Außenverzahnung 19 des Stirnradbolzens 17 ragen. Die Stirnräder 6 liegen axial außerhalb des Planetenträgers 11. Er ist an seinem von den Stirnrädern 6 abgewandten Ende von einem Radialwellendichtring 22 umgeben, der den Ringraum zwischen dem Hohlrad 1 und dem Planetenträger 11 stirnseitig abdichtet. Der Planetenträger 11 wird in bekannter Weise an ein anzutreibendes Teil angeschlossen. Die Planetenbolzen 4 bilden die Vorgelegewellen der zweiten leistungsverzweigten Stirnradstufe 15, 16 und tragen die Stirnräder 6 der ersten leistungsverzweigten Stirnradstufe 6, 7. Um die erforderlichen konstruktiven Freiheitsgrade zu erreichen, sind die Planetenbolzen 4 im Planetenträger 11 und die Planetenräder 3 auf den Planetenbolzen 4 ortsfest gelagert. Bei der beschriebenen Ausführungsform sind der Planetenstufe 3 die ersten und zweiten Stirnradstufen 6, 7 und 15, 16 vorgeschaltet.
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Zur Aufnahme des Wälzlagers 12 ist der Planetenträger 11 außenseitig verjüngt ausgebildet. Dadurch kann das Wälzlager 12 radial innen axial an einer Schulterfläche 24 des Planetenträgers 11 abgestützt werden. Radial außen ist das Wälzlager 12 an einer radial nach innen gerichteten Schulterfläche 24' des Hohlrades 1 axial abgestützt. Die Schulterfläche 24' bildet die eine Seitenfläche eines radial nach innen vorstehenden, umlaufenden Vorsprunges 25 des Hohlrades 1, der etwa in halber Breite des Hohlrades vorgesehen ist. An der gegenüberliegenden, radial nach innen gerichteten Schulterfläche 26, die die andere Seitenfläche des Vorsprungs bildet, stützt sich das Wälzlager 13 radial außen axial ab. Radial innen wird dieses Wälzlager 13 durch eine entsprechend radial nach außen gerichtete Schulterfläche 27 des Planetenträgers 11 axial abgestützt.
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Das Planetengetriebe ist dreistufig ausgebildet und weist die auf der dem Motor M zugewandten Seite der Planetenradstufe 3 liegenden leistungsverzweigten Stirnradstufen 6, 7 und 15, 16 auf. Sämtliche Getriebestufen sind innerhalb des Hohlrades 1 bzw. des Planetenträgers 11 gelagert. Die erste Getriebestufe 6, 7 wird durch das Ritzel 7 und die in diese eingreifenden Stirnräder 6 gebildet, die in Winkelabständen von 120° verteilt um die Achse des Ritzels 7 angeordnet sind (2). Der ersten Getriebestufe 6, 7 nachgeschaltet ist die zweite Getriebestufe 15, 16 in Form der Ritzel 15 der Planetenbolzen 4, die in das zentrale Stirnrad 16 eingreifen. Die zweite leistungsverzweigte Stirnradstufe 15, 16 ist zur Erzielung einer hohen Torsionssteifigkeit unmittelbar nach der ersten leistungsverzweigten Stirnradstufe 6, 7 angeordnet. Der zweiten leistungsverzweigten Stirnradstufe 15, 16 nachgeschaltet ist die dritte Getriebestufe mit den drei in Winkelabständen von 120° angeordneten Planetenrädern 3.
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Auf der Abtriebsseite ist die Durchgangsöffnung 21 des Planetenträgers 11 durch einen (nicht dargestellten) Deckel geschlossen, der in die Durchgangsöffnung 21 eingesetzt und dort in geeigneter Weise befestigt ist.
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Das Planetengetriebe mit den Getriebeübersetzungen zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit gegen Torsion und Kippen aus. Der Planetenträger 11 weist abtriebsseitig einen großen Durchmesser auf, so daß sich günstige Abtriebsverhältnisse ergeben. Den Planetenträger 11 ist außerdem sehr kippsteif gelagert. Er ist trotz seiner dreistufigen Ausbildung kompakt ausgebildet, hat also eine hohe Leistungsdichte, weist einen konstruktiv einfachen Aufbau auf und hat einen hohen Wirkungsgrad.
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Das Planetengetriebe gemäß 5 ist ebenfalls dreistufig ausgebildet und hat die beiden leistungsverzweigten Stirnradstufen 6a, 7 und 15a, 16a. Die Planetenräder 3a sitzen auf den Planetenbolzen 4a.
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Die zweite Stirnradvorstufe 15a, 16a ist innerhalb des Planetenträgers 11a gelagert. Die Vorgelegewellen 34 dieser zweiten leistungsverzweigten Stirnradstufe sind separat im Planetenträger 11a gelagert und tragen die Stirnräder 6a der ersten Stirnradstufe 6a, 7.
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Die Stirnradstufen 6a, 7 und 15a, 16a sind gemeinsam im Planetenträger 11a gelagert. Das zentrale Zahnrad 16a sitzt entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel an der dem Motor M zugewandten Seite des Planetengetriebes auf dem Bolzen 17a, der drehbar im Planetenträger 11a gelagert ist. Die Planetenräder 3a sitzen unter Zwischenlage der beiden nebeneinander liegenden Wälzlager 5a jeweils auf Planetenbolzen 4a, die im Planetenträger 11a gehalten sind. Der Planetenträger 11a selbst ist entsprechend der vorigen Ausführungsform mit den Wälzlagern 12a, 13a im Hohlrad 1a drehbar gelagert. Der Planetenträger 11a ist nahe seinem Umfang mit axial ihn durchsetzenden Öffnungen 33 versehen, in welche die Wellen 34 ragen. Sie liegen parallel zum Bolzen 17a und den Planetenbolzen. Entsprechend der vorigen Ausführungsform sind drei im Winkelabstand von 120° um die Achse des Bolzens 17a bzw. des Ritzels 7 verteilt angeordnete Zahnräder 6a vorgesehen. Dementsprechend hat der Planetenträger 11b drei um 120° versetzt zueinander liegende Öffnungen 33, in welche die Wellen 34 ragen. Sie sind innerhalb der Öffnungen 33 durch Wälzlager 35, vorzugsweise Nadellager, im Planetenträger 11a gelagert, die am abtriebsseitigen Ende 34' der Wellen 34 vorgesehen sind. Auf dem eintriebsseitigen, axial aus dem Planetenträger 11a ragenden Ende jeder Welle 34 sitzt drehfest jeweils ein Zahnrad 6a. Im Bereich zwischen dem Zahnrad 6a und dem Planetenträger 11a sind die Wellen 34 über jeweils ein Wälzlager 36, vorzugsweise ein Kugellager, drehbar abgestützt. Das zentrale Zahnrad 16a ist mit einem als Zahnrad, vorzugsweise als Ritzel ausgebildeten Zwischenabschnitt 15a der Wellen 34 in Eingriff, der an den die Wälzlager 36 tragenden Wellenabschnitt anschließt. Die Zahnräder 6a sind entsprechend der vorigen Ausführungsform in Eingriff mit dem Ritzel 7 der Antriebswelle 8. Abtriebsseitig ist die Durchgangsöffnung 21a des Planetenträgers 11a mit einem Deckel 28a verschlossen. Im übrigen ist dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen gleich ausgebildet wie die Ausführungsform nach 1.
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Die Vorgelegewellen 34 der zweiten leistungsverzweigten Stirnradstufen 15a, 16a nehmen auch die ersten leistungsverzweigten Stirnradstufen 6a, 7 auf.
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Das Planetengetriebe gemäß 6 ist im wesentlichen gleich ausgebildet wie das Planetengetriebe gemäß 5. Die Planetenräder 3b sitzen wiederum unter Zwischenlage der Wälzlager 5b drehbar auf den Planetenbolzen 4b, die im Planetenträger 11b gehalten sind. Der Planetenträger ist über die Wälzlager 12b, 13b im Hohlrad 1b drehbar gelagert. Die antriebsseitigen Wälzlager 13b sind axial an der einen Schulter 26b und einer weiteren Schulter 40 eines antriebsseitigen Deckels 41 abgestützt. Zwischen der Schulter 40 und dem Wälzlager 13b ist vorteilhaft eine Unterlegscheibe 42 angeordnet. Die Schulter 40 ist an dem dem Planetenträger 11b zugewandten Randbereich 43 des Deckels 41 vorgesehen, der den Planetenträger 11b an dem dem Antriebsmotor M zugewandten Ende abschließt. Der Deckel 41 weist eine im wesentlichen zentrale Durchgangsöffnung 44 auf, in die der Bolzen 17b mit der freien Stirnfläche 45 seines antriebsseitigen verjüngten Endes 17b' ragt. Auf diesem Ende 17b' sitzt drehfest das zentrale Stirnrad 16b, das mit dem als Zahnrad, insbesondere Ritzel, ausgebildeten Abschnitt 15b der Wellen 34b kämmt. Sie sind mit ihren abtriebsseitigen Enden über die Lager 35b im Planetenträger 11b und über die Lager 36b im Deckel 41 drehbar gelagert. Die Wälzlager 36b der parallel zu den Planetenbolzen 4b und zum Bolzen 17b liegenden Wellen 34b liegen zwischen den Zahnradabschnitten 15b und den Stirnrädern 6b. Die Lager 36b liegen in Öffnungen 46 des Dekkels, die die zentrale Öffnung 44 des Deckels 41 münden. Die Durchgangsöffnung 44 geht in eine im Durchmesser größere Öffnung 47 über, die koaxial zur Öffnung 44 liegt und die das zentrale Stirnrad 16b aufnimmt. Das abtriebsseitige Ende 17b'' des Bolzens 17b ist über das Wälzlager 18b im Planetenträger 11b drehbar gelagert. Die Wellen 34b der zweiten leistungsverzweigten Stirnradstufen 15b, 16b durchsetzen den Deckel 41. Auf dem in Richtung auf den Antriebsmotor M vorstehenden Ende der Wellen 34b sitzen drehfest die Stirnräder 6b, die mit dem Ritzel 7 in Eingriff sind. Die Vorgelegewellen 34b der zweiten Stirnradstufen 15b, 16b nehmen gleichzeitig die Stirnräder 6b der ersten Stirnradstufe 6b, 7 auf.
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Im übrigen ist das Planetengetriebe nach 6 gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach 5.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind die zentralen Stirnräder 16, 16a, 16b der zweiten Stirnradstufen antriebsseitig vorgesehen. Die Stirnräder 6 der ersten Stirnradstufen sind bei der Ausführungsform nach 1 auf den die Planetenräder 3 tragenden Planetenbolzen 4 angeordnet, während die Stirnräder 6a, 6b bei den Ausführungsbeispielen gemäß den 5 und 6 auf den Achsen bzw. Vorgelegewellen 34, 34b vorgesehen sind. Bei sämtlichen Ausführungsformen sind zwei vorgeschaltete leistungsverzweigte Stirnradstufen 6, 7; 6a, 7; 6b, 7 und 15, 16; 15a, 16a; 15b, 16b vorhanden, die unmittelbar nebeneinander angeordnet sind. Durch eine solche Bauweise wird eine hohe Torsionssteifigkeit des Getriebes erreicht. Ferner ist allen Ausführungsformen gemeinsam, daß das Stirnrad 16; 16a; 16b der zweiten Stirnradvorstufe 15, 16; 15a, 16a; 15b, 16b von der zentralen Ritzelwelle 17; 17a; 17b der Planetenstufe 3; 3a; 3b aufgenommen wird. Die zentrale Ritzelwelle 17; 17a; 17b kann bei allen Ausführungsbeispielen der Planetenstufe einfach oder zweifach im Planetenträger 11; 11a; 11b gelagert sein.
