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Die
Erfindung betrifft ein Umlaufgetriebe.
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Aus
der
EP 0 738 843 B1 ist
ein Planetengetriebe bekannt, bei dem die Planetenbolzen Ölkanäle mit großem Durchmesser
aufweisen. Es wird eine Ölversorgung
beschrieben für
verschiedene Betriebsweisen des Planetengetriebes, nämlich mit
still stehendem und mit drehendem Hohlrad. Nachteilig ist dabei,
dass Fliehkräfte
während
der Drehung die Ölversorgung
erschweren und komplexe Ölkammern notwendig
sind. Außerdem
ist eine aufwendige Ölpumpe
(
EP 0 738 843 B1 ,
Spalte 4, Zeile 34) notwendig, die den Ölstrom aufrecht erhält, insbesondere
in dem Betriebsfall des still stehenden Hohlrades und des drehenden
Planetenträgers.
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Aus
der
EP 0 366 032 B1 ist
eine Ölversorgung
für ein
Planetengetriebe bekannt, bei welcher allerdings der Planetenträger auch
ein Gehäuse
bildet. Bei Drehung dieses Planetenträgers bildet sich ein radialer Ölsumpf (
EP 0 366 032 B1 ,
1 , Bezugszeichen
21)
aus, in den die Planetenräder
einlaufen und Öl
zur Sonne hin transportieren. Von dort wird es über den Kanal (
EP 0 366 032 B1 ,
1 , Bezugszeichen
22)
in einen durch ein Blech gebildeten Vorratsbereich transportiert.
Wenn sich in diesem genug Öl
angesammelt hat, wird das Öl über die
axiale und radiale Bohrung des Planetenbolzens (
EP 0 366 032 B1 ,
1, Bezugszeichen
3)
zum Nadellager der Planeten geleitet.
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Wesentlich
ist bei der
EP 0 366
032 B1 also für
die Funktion der Ölversorgung,
dass das Gehäuse
sich dreht. Wenn hingegen eine Betriebsweise gewählt werden würde, in
welcher das Gehäuse
fest stünde,
dann wäre
die Lebensdauer wegen schlechter Ölversorgung sehr gering, insbesondere
bei hoher Last.
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Nachteilig
ist bei der
EP 0 366
032 B1 auch, dass ein Befüllen mit Schmierstoff durch
eine im Gehäuse
sitzende Ölablassschraube
oder dergleichen eine Gefahr bezüglich
des Austretens von Öl
darstellt. Denn im Betrieb, also während des Drehens, bildet sich
ein Ölsumpf
am gesamten Innenumfang des Gehäuses.
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Nachteilig
ist bei der
EP 0 366
032 B1 auch, dass keine Welle durch das Blech
7 hindurchführen darf,
weil sonst Öl
verloren geht.
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Aus
der
DE 199 35 959
A1 ist ein Planetengetriebe bekannt, bei dem ein kompliziert
und aufwendig geformtes Deckblech verwendet ist, das somit kostspielig
zu fertigen ist. Auch das Anschrauben ist bei der Montage aufwendig
und kostspielig.
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Auch
aus der
DE 197 18
030 A1 ist ein ähnliches
aufwendiges Kunststoffteil bekannt.
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Aus
der
DE 1 650 681 ist
eine wegen der vielen Bohrungen aufwendige und kostspielige Schmiervorrichtung
für ein
Planetengetriebe bekannt, wobei der Ölfangring
3 nicht
fest verbunden ist und daher abfallen kann.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe kostengünstig derart
weiterzubilden, dass es eine hohe Lebensdauer aufweist, wobei die
Betriebsweise derart gewählt
ist, dass das Hohlrad fest steht.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe bei dem Getriebe nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen
gelöst.
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Wesentliche
Merkmale der Erfindung bei dem Umlaufgetriebe sind, dass es außenverzahnte Umlaufräder, die
auf Umlaufradachsen mittels Lager gelagert sind und mit einem innenverzahnten
Teil in Eingriff stehen, umfasst,
wobei das innenverzahnte
Teil, insbesondere ein Hohlrad, mit dem stationären Gehäuse fest verbunden ist oder
mit dem stationären
Gehäuse
einstückig ausgeführt ist,
wobei
die Umlaufradachsen in einem Mitnahmesystem angeordnet sind,
wobei
die Lager der Umlaufräder
an ihren axialen Enden von Wangen des Mitnahmesystems und/oder Gehäuseteilen
abgedeckt sind,
wobei Bohrungen zur Schmierstoffversorgung
zumindest in einer Umlaufradachse eingebracht sind
und zumindest
eine der Wangen an einem ihrer axialen Enden mit einem Deckblech
verbunden ist zur Bildung eines Schmierstoffkanals, aus welchem Schmierstoff
durch die Bohrungen zum Lager gelangt.
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Von
Vorteil ist dabei, dass der Schmierstoff mittels der Bohrungen direkt
zu den Lagern geführt wird.
Insbesondere lassen sich auf diese Weise auch die Endbereiche oder
die mittleren Bereiche der Lager versorgen, je nach Ausführung und
Positionierung. Dabei wird mindestens eine Bohrung in mindestens
eine Umlaufradachse eingebracht. Die Umlaufräder tauchen während des
Betriebes immer wieder in den Ölsumpf
ein, solange entsprechend ausreichende Mengen von Schmierstoff,
wie Öl, Schmierfett,
Fett oder dergleichen, im Innenraum des Getriebes eingefüllt sind.
Somit werden die Umlaufräder
benetzt und der Schmierstoff beim Eingriff der Planetenräder in das
Sonnenrad zumindest auch axial seitlich herausgequetscht oder herausgespritzt. Dieser
Schmierstoff wird dann über
den Schmierstoffkanal zuleitbar zu der Bohrung oder zu den Bohrungen
in der Umlaufradachse, wobei der Schmierstoff mittels der Bohrung
oder mittels der Bohrungen zu den Lagern der Umlaufräder zuleitbar
ist und somit wegen der guten Schmierung der Lager die Lebensdauer
des Umlaufgetriebes erhöht
ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Umlaufgetriebe ein Planetengetriebe,
die Umlaufräder
sind Planeten, das Mitnahmesystem ist ein Planetenträger und
die Umlaufradachsen sind Planetenbolzen. Bei einer anderen vorteilhaften
Ausgestaltung ist das Umlaufgetriebe ein Zyklogetriebe und die Umlaufräder sind
Zykloscheiben, insbesondere mit einer zykloidverzahnten Außenverzahnung
versehene Scheiben.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Bohrungen als Radial-,
Axial- und/oder Schrägbohrungen
ausgeführt.
Von Vorteil ist dabei, dass mittels beliebiger Kombinationen von
Bohrungen verschieden vorteilhafte Schmierstoffversorgungen ermöglicht werden,
wobei die Kosten mit der Anzahl von Bohrungen abwägbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung führen die Bohrungen zum axialen
Endbereich der Lager. Von Vorteil ist dabei, dass diese Endbereiche
direkt versorgbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung führen die Bohrungen zum mittleren
Bereich der Lager. Von Vorteil ist dabei, dass die mittleren Bereiche
direkt versorgbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Bohrungen zumindest teilweise
mit derart kleinem Durchmesser ausgeführt, dass sie Kapillarbohrungen
sind. Von Vorteil ist dabei, dass Fliehkräfte, die teilweise eine nachteilige
Wirkung bei der Schmierstoffversorgung aufweisen überwindbar sind.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Schmierstoffkanal mit
einem Raumbereich verbunden, dessen Begrenzung zumindest eine Anlaufscheibe,
also die mit dem Deckblech verbundene Wange, die Verzahnungen des
Sonnenrades und die Verzahnung der Planeten umfasst. Von Vorteil
ist dabei, dass in kostengünstiger
Weise ein Raumbereich für
ein Schmierstoffreservoir gebildet ist, das bei Drehung des Mitnahmesystems
sich radial ausbildet und mit Schmierstoff füllt, aus welchem dann die zu
den Lagern führenden
Bohrungen befüllbar
sind. Somit ist insbesondere eine gleichmäßige Schmierung gewährleistet.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Anlaufscheibe Bohrungen
zum Befestigen des Deckblechs mittels Befestigungsschrauben. Von Vorteil
ist dabei, dass das Deckblech in einfacher und kostengünstiger
Weise lösbar
verbunden ist.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung verbindet der Schmierstoffkanal
die Bohrungen zur Aufnahme der Planetenachsen oder Umlaufradachsen
am Umfang der Anlaufscheibe. Von Vorteil ist dabei, dass sich dieser
Schmierstoffkanal beim Drehen wegen der Zentrifugalkraft gleichmäßig am Umfang
befüllt
und somit die Lager gleicher Weise schmierbar sind.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Planetenträger
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Planetenbolzen
- 4a
- axiale
Bohrung im Planetenbolzen
- 4b
- radiale
Bohrung im Planetenbolzen
- 5
- Planetenlager
- 6
- Planetenrad
- 7
- Anlaufscheibe
- 7a
- Schmierstoffkanal
- 8
- Deckblech
- 9
- Spritzscheibe
- 10
- Motorwelle
- 11
- Befestigungsschraube
für Deckblech
- 21
- Bohrungen
für Planetenbolzen
- 22
- Bohrungen
für Deckblech-Befestigungsschrauben
- 41
- Deckblech
- 61
- Nilos-Ring
als Ölfangscheibe
- 62
- Schmierkanal
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Die
Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist als erfindungsgemäßes Getriebe
ein Planetengetriebe mit zweiwangigem Planetenträger skizziert, wobei die Abtriebsseite
als Roboterschnittstelle nach der Norm EN ISO 9409–1 ausgeführt ist. Somit
ist axiale Baulänge
einsparbar und ein großes Drehmoment übertragbar.
Darüber
hinaus ist eine Standard-Schnittstelle vorgesehen, die eine vielfältige Verwendung
gewährleistet.
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Dabei
stehen die über
den Planetenbolzen 4 auf Planetenlagern 5 gelagerten
Planetenräder 6 mit dem
Sonnenrad 3 im Eingriff. Die Planetenbolzen 4 sind
zwischen den vorderen und hinteren Wangen vorgesehen, wobei die
hintere Wange auch als Planetenträger 2 bezeichenbar
ist und die Abtriebswelle umfasst. Die vordere Wange wird auch als
Anlaufscheibe 7 bezeichnet.
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Die
Wangen decken zusammen mit den Planetenrädern 6 die Planetenlager 5 derart
zu, dass es dem Schmierstoff erschwert ist, zu den Planetenlagern 6 zu
gelangen.
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Erfindungsgemäß sind daher
Bohrungen (4a, 4b) vorhanden, die dem Schmierstoff
den Zutritt zum Bereich der Planetenlager erleichtern.
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Das
Gehäuse
ist stationär
und ist mit einem Hohlrad fest verbunden, in welchem die Planetenräder im Eingriff
stehen.
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In 2 ist die Anlaufscheibe 7 vergrößert dargestellt.
Sie umfasst Bohrungen 21 zum Lagern der Planetenbolzen
und Bohrungen 22 für
Befestigungsschrauben 11, mit welchem ein Deckblech auf die
Anlaufscheibe 7 verbunden ist. Somit ist ein Schmierkanal 7a in
der Anlaufscheibe 7 gebildet, der von dem Deckblech 8 begrenzt
ist.
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Im
unteren Bereich des Planetengetriebes ist ein nicht eingezeichneter Ölsumpf,
umfassend Schmierstoff, gebildet. Während der Drehung tauchen die
Planetenräder 6 in
diesen ein und transportieren so ständig eine kleine Menge Schmierstoff
zur Verzahnung des Sonnenrades 3 hin. Beim Eingriff der
Verzahnungen des Planetenrades 6 und des Sonnenrades 3 wird
Schmierstoff axial seitlich herausgequetscht, insbesondere in eintriebsseitiger Richtung
zur Motorwelle 10 hin. Zwischen Sonnenrad 3 und
Motorwelle 10 ist nämlich
ein Zwischenraum ausgebildet zur Aufnahme von Schmierstoff. Von
der Zentrifugalkraft wird der Schmierstoff radial nach außen geleitet.
Dabei gelangt er in den Schmierkanal 7a zwischen Anlaufscheibe 7 und Deckblech 8.
Wenn genügend
Schmierstoff im Schmierkanal 7a eingeleitet ist, läuft der
Schmierstoff durch die axiale Bohrung 4a und die radiale
Bohrung 4b zu den Planetenlagern 5 hin, die somit
ausreichend mit Schmierstoff versorgt werden, solange sich der Planetenträger dreht
und die Planetenräder drehen.
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Wesentlich
für die
Funktion der Schmierstoffversorgung ist also, dass das Gehäuse zusammen mit
dem Hohlrad fest steht und der Planetenträger sich relativ zu diesem
Gehäuse
dreht. Insbesondere ist der Planetenträger über die nur abtriebsseitig,
also einseitig angeordneten Lager im Gehäuse gelagert.
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Wesentlich
ist darüber
hinaus, dass sich gravitationsbedingt ein Ölsumpf unten im Gehäuse ausbildet,
in welchen die Planetenräder
während
ihrer Drehung abwechselnd eintauchen und mit Schmierstoff benetzt
werden. Vorteilig ist dabei, dass der Schmierstoff, wie Öl oder dergleichen,
mittels einer im Gehäuse
oben sitzenden Ölablassschraube
befüllbar
ist, die oben, also der Gravitationsrichtung entgegengesetzten Richtung
am Gehäuse
vorgesehen ist. Somit ist die Gefahr des Austretens von Schmierstoff
reduzierbar.
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Bei
dem Planetengetriebe nach 1 ist
das Sonnenrad als Ritzel ausgebildet, das eintriebsseitig eingesteckt
ist in die das Getriebe antreibende Motorwelle. Der nicht gezeigte
Motor ist mit seinem Gehäuse
direkt mit dem Planetengetriebe verbindbar.
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Auf
der eintreibendenden Motorwelle 10 ist eine Spritzscheibe 9 vorgesehen,
die mit der Motorwelle mitrotiert und einen nur geringen Abstand
zum Deckblech 8 aufweist. Diese Spritzscheibe 9 weist
im Querschnitt einen kleinen Spritzbereich mit hohem Radius auf
und einen axial daneben nachfolgenden Haltebereich mit kleinerem
Radius auf. Das Deckblech 8 ist derart axial eintriebseitiger
angeordnet, dass Schmierstoff beim Drehen abgeschleudert wird in
Richtung des Schmierstoffkanals der Anlaufscheibe 7. Somit
tritt kein Schmierstoff oder nur eine geringe Menge desselben aus
dem Schmierstoffereservoirbereich aus und steht somit zur Schmierung
der Lager zur Verfügung.
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In
der 3 ist der Ausschnitt
mit dem Deckblech 8 vergrößert dargestellt. Die Spitze
der Spritzscheibe 9, also der Bereich mit dem höchsten Radius,
ist axial abtriebsseitiger angeordnet als das Deckblech 8.
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In
der 4 ist derselbe Ausschnitt
bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
dargestellt. Dabei ist das Deckblech 41 gebogen ausgeführt und
leitet somit das von der Spritzscheibe 9 abgeschleuderte Öl ab in
Richtung des Schmierkanals 7a.
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In
der 5 ist derselbe Ausschnitt
bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
dargestellt. Dabei ist das Deckblech 41 wiederum gebogen
ausgeführt.
Allerdings ist die Spritzscheibe 9 weggelassen, da sich überraschenderweise
herausgestellt hat, dass auch auf diese Weise eine genügende Menge Öl aufgefangen
wird.
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In
den 6a und 6b ist ein Nilos-Ring als Ölfangscheibe 61 gezeigt.
Dabei zeigt die 6a den
Nilos-Ring nach Aufstecken und die 6b nach Verformen
mit einem Werkzeug. Der Nilos-Ring hakt sich dabei an seinem einen
Ende an drei Stellen am Umfang an der Anlaufscheibe 7,
also Wange, ein und ist somit von ihr gehalten und mit ihr verbunden. Dazu
weist die Anlaufscheibe einen Absatz an ihrem Umfang auf. Überraschenderweise
genügt
ein solcher bekannter und kostengünstig erhältlicher Nilos-Ring als Ölfangscheibe.
Der Nilos-Ring ist ein Standard-Bauteil und ist daher sehr kostengünstig herstellbar,
insbesondere mittels Verformen und Stanzen von Blechen. Die Ölfangscheibe 61 berührt die
Motorwelle 10 nicht, was aus der Schraffur der Ölfangscheibe 61 ersichtlich
ist, die in einem radialen Abstand von der Motorwelle und deren
Ringnut aufhört.
Der Nilos-Ring als Ölfangscheibe 61 stellt
somit eine neue Verwendung eines sehr kostengünstigen bekannten Standard-Bauteils
dar. Er weist in seiner Mitte ein Loch mit einem Innendurchmesser
auf, der größer ist
als der Außendurchmesser
der Motorwelle im axialen Bereich des Planetengetriebes.
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Der
Nilos-Ring wird beim Montieren, also Aufstecken, etwas verformt
und klemmt sich dann mittels seiner infolge der Verformung hervorgerufenen
Federkraft am Umfang der Anlaufscheibe, also Wange, fest. Er ist
somit am gesamten Umfang kraftschlüssig gehalten. Zur Sicherheit
wird er aber noch an drei Stellen am Umfang der Anlaufscheibe nach dem
Aufstecken mit einem Werkzeug derart verformt, dass sich die verformten
Bereiche in den Absatz der Anlaufscheibe eindrücken. Somit liegt hier noch
zusätzlich
ein Formschluss vor. 6b zeigt
einen Schnitt durch den verformten Bereich.
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Der
Nilos-Ring als Ölfangblech 61 bildet durch
seine Form schon einen Schmierkanal 62 aus, so dass kein
Schmierkanal 7a notwendig ist. Jedoch sind auch Anlaufscheiben verwendbar
mit Schmierkanal 7a. Sie stören also die Funktion des Schmierens
nicht und verringern sogar darüber
hinaus die Masse der drehenden Teile.
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Bei
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sind auch statt drei Stellen am Umfang zwei, vier oder mehr Stellen
für das
Verformen vorteilig vorsehbar. Somit ist eine gegen in verschiedenen Richtungen
wirksame Kräfte
stabile Verbindung geschafften und das Blech kann nicht abrutschen und/oder
das Getriebe gefährden.
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Bei
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist die Axialbohrung 4a durchgängig durch den Planetenbolzen 4 ausgeführt.
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Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sind die Bohrungen (4a, 4b) mit einem derartigen
Durchmesser ausgeführt,
dass sie die Stabilität
und die sonstigen mechanischen Eigenschaften der jeweiligen Komponenten
nicht oder nur unwesentlich beeinflussen.
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Bei
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sind die Bohrungen (4a, 4b) zumindest teilweise
als Kapillarbohrungen ausgeführt.
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Bei
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
sind die Bohrungen (4a, 4b) zumindest teilweise
als Schrägbohrung
ausgeführt.
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Bei
weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist das Gehäuse
mit einem Hohlrad fest verbunden oder wie in 1 selbst mit der Hohlradverzahnung versehen.
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Bei
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist statt des Planetengetriebes ein Zyklogetriebe vorgesehen. Die
Komponenten werden dabei durch die entsprechend ähnlich wirkenden ersetzt. Auch
andere Umlaufgetriebe sind vorsehbar.
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Bei
anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen
ist statt der beschriebenen zweiteiligen Ausführung des Planetenträgers auch
eine einteilige Ausführung
desselben vorteiligerweise ausführbar. Die
Erfindung umfasst auch diese Versionen.