DE102006046578A1

DE102006046578A1 - Mehrstufiges Untersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE102006046578A1
Application number: DE200610046578
Authority: DE
Inventors: Jürgen PESCHECK; Horst Schulz; Tino Kirschner; Martin Weiss
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-09-30
Filing date: 2006-09-30
Publication date: 2008-04-17
Also published as: WO2008037563A1

Abstract

Es wird ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe (8) ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad (22), mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger (10) drehbar gelagerten ersten Planetenrädern (20), die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad (22) und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad (16) stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstufe mindestens zwei Ritzel (4, 6) umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad (2) stehen und von denen ein erstes Ritzel (4) drehfest mit dem ersten Planetenträger (10) verbunden ist und mindestens ein zweites Ritzel (6) über eine drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe (12, 14) trieblich mit dem ersten Hohlrad (16) verbunden ist. Es ist mindestens ein weiteres gleichartiges Untersetzungsgetriebe vorhanden, wobei die mindestens zwei Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad (2) aufweisen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 24 20 232 A1 ist ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe bekannt, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist und bei dem eine zweite Untersetzungsstufe drei Ritzel umfasst, die an jeweils unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritzel drehfest mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist und die beiden anderen Ritzel über eine Stirnradstufe trieblich mit dem Hohlrad des Planetengetriebes verbunden sind.
Bei relativ kompakter Bauform können mit einem derartigen Getriebe sehr hohe Drehmomente hochübersetzend übertragen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein derartiges Getriebe weiterzubilden, so dass bei annähernd gleichem Bauraumanspruch höhere Drehmomente und Leistungen übertragbar sind.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad, mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagerten ersten Planetenrädern, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad stehen, bei dem eine zweite Untersetzungs stufe mindestens zwei Ritzel umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritzel drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist und mindestens ein zweites Ritzel über eine drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe trieblich mit dem ersten Hohlrad verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist mindestens ein weiteres gleichartiges Untersetzungsgetriebe vorhanden, wobei die mindestens zwei Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad aufweisen. Dies ist deshalb möglich, weil die ersten Untersetzungsstufen gegenüber der Mittelachse des Großrads nach außen radial versetzt an einer Stelle des Umfangs des Großrads angeordnet sind. Je nach Umfangsgröße des Großrads können bei entsprechenden Drehmomentanforderungen also zwei, drei oder mehrere erste Untersetzungsstufen am Umfang des Großrades verteilt angeordnet werden. Jeder ersten Untersetzungsstufe kann dabei ein eigener elektrischer Antriebsmotor zugeordnet sein, so dass insgesamt mit der Zahl der ersten Untersetzungsstufen auch die Gesamtleistung des so gebildeten Antriebssystems entsprechend steigt.
Das Gesamtsystem kann auch so beschrieben werden, dass mehrere „Antriebseinheiten" über jeweils mindestens zwei Ritzel auf ein gemeinsames Großrad abtreiben. Jede dieser „Antriebseinheiten" umfasst jeweils das Planetengetriebe, die Ritzel und die drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe.
Bei vielen Anwendungen, die ein großes Großrad aufweisen, beispielsweise auch der Drehantrieb für einen Panzerturm oder der Drehantrieb eines Lastkrans, ist es so möglich, unter Verwendung von mehreren baugleichen und daher kostengünstigeren „Antriebseinheiten", die benötigte Antriebsleistung bereitzustellen. Ein zusätzlicher Vorteil ist die erhöhte Betriebssicherheit aufgrund Redundanz.
Für Präzisionsanwendungen als Robotergetriebe, bei denen es auf Spielfreiheit und flexible Zuleitungsführung ankommt, können die Ritzel und das Großrad konisch ausgebildet sein, wobei Einstellmittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad vorhanden sind. Dabei kann das Großrad einen Zentraldurchlass aufweisen, der für die Durchführung von Versorgungs- und Steuerleitungen nutzbar ist.
Sind höhere Gesamtübersetzungen gefordert, kann der ersten Untersetzungsstufe eine weitere als Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet sein, wobei ein zweiter Planetenträger drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, zweite Planetenräder im zweiten Planetenträger drehbar gelagert sind und in ständigem Zahneingriff mit einem drehantreibbaren zweiten Sonnenrad und einem mit dem ersten Hohlrad drehfest verbundenen, zweiten Hohlrad stehen.
Diese Vorschaltstufe ist insbesondere dann kostengünstig herstellbar, wenn das erste und das zweite Hohlrad als ein einziges Hohlradbauteil ausgebildet sind, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder mit ihren Verzahnungen an unterschiedlichen axialen Bereichen des Hohlradbauteils eingreifen oder gar das Hohlradbauteil eine durchgehende Verzahnung aufweist.
Das Großrad und die Ritzel können, um besonderen Einbauverhältnissen Rechnung zu tragen, auch als Kegelräder mit nichtparallelen Drehachsen ausgebildet sein.
Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn beide Ritzel die gleiche Zähnezahl aufweisen und wenn die drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe im Verhältnis (u/(u+1)) ins Langsame untersetzt ist, wobei u dem Verhältnis der Hohlrad- zu Sonnenrad-Zähnezahl beim vorgeschalteten Planetengetriebe entspricht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt eines Getriebes;
2 eine schematische Draufsicht auf ein Getriebe;
3 eine schematische 3D Ansicht auf ein Getriebe und
4 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Getriebe.
Die 1 bis 3 dienen der Erläuterung des Aufbaus des in 4 dargestellten erfindungsgemäßen Getriebes, welches als einziges alle Merkmale der vorlegenden Erfindung aufweist.
1 zeigt ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe 1. Eine erste Untersetzungsstufe wird gebildet aus einem Planetengetriebe 8, während eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritzel 4, 6 umfasst, die mit einem Großrad 2 an unterschiedlichen Stellen am Umfang des Großrades in Eingriff sind. Dabei ist das erste Ritzel 4 drehfest verbunden mit einem Planetenträger 10 des Planetengetriebes 8 und das zweite Ritzel ist über eine von Stirnrädern 12, 14 gebildete Stirnradstufe in trieblicher Verbindung mit einem Hohlrad 16 des Planetengetriebes 8. Ober- und unterhalb der Mittellinie in 1 sind verschiedene Schnittebenen gezeigt.
Aus 2 und 3 ist die Lage der Stirnräder 12, 14 zueinander ersichtlich, die miteinander in Eingriff sind.
Das Planetengetriebe 8 wirkt also als Differentialgetriebe, bei dem Planetenträger 10 und Hohlrad 16 über die Stirnradstufe 12, 14, die Ritzel 4 und das Großrad 2 miteinander trieblich gekoppelt sind.
In dem Planetenträger 10 sind auf Planetenbolzen 18 Planetenräder 20 drehbar gelagert, welche in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem Hohlrad 16 und einem Sonnenrad 22 stehen.
Dem aus Sonnenrad 22, Planetenrädern 20 und Hohlrad 16 gebildeten Planetengetriebe 8 ist eine weitere, als Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet. Diese umfasst die auf dem Planetenträger 24 gelagerten Planetenräder 26, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem von einem nicht gezeigten Elektromotor antreibbaren Sonnenrad 28 und dem Hohlrad 16 stehen.
Dabei sind die Hohlräder der beiden Planetenstufen drehfest miteinander verbunden. In der dargestellten Ausführungsform sind die Hohlräder in einem Hohlradbauteil 16 vereint, welches sogar eine durchgehende Verzahnung aufweist. Die Planetenräder 20 und 26 sind also an unterschiedlichen axialen Bereichen desselben Hohlrads 16 mit diesem in Eingriff.
Die Tatsache, dass das Hohlrad während des Betriebes nicht stillsteht, wirkt sich dabei in vorteilhafter Weise auf die Übersetzung der vorgeschalteten Planetenstufe aus.
Sowohl die Ritzel 4, 6 als auch das Großrad sind konisch ausgebildet. Einstellscheiben 30, welche zwischen dem Sprengring 32 und dem Lagerinnenring des Ritzelagers 34 angeordnet sind, dienen als Einstellmittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad. Damit kann das Verzahnungsspiel zwischen Ritzel und Großrad, das sich auf das Gesamtspiel des Getriebes am stärksten auswirkt, eingestellt bzw. eliminiert werden, so dass eine für ein Robotergetriebe notwendige Präzision erreicht wird. Für die Ritzel 4, 6 ist jeweils noch ein zweites Lager 36 auf der anderen Seite der Verzahnungsebene angeordnet, welches axial zwischen dem Ritzel und der Verzahnungsebene der Stirnräder 12, 14 angeordnet ist.
Das Großrad weist einen Zentraldurchlass 40 auf, der bei einem Robotergetriebe zur Durchführung von Steuer und Versorgungsleitungen genutzt werden kann.
Zwischen dem Großrad 2 und der relativ zum Großrad verdrehbaren Baueinheit 42, in welcher auch die Ritzel gelagert sind, sind zwei axial angestellte Lager 44, 46 in O-Anordnung vorhanden. Diese Art der Lagerung ist präzise und erlaubt hohe Axial- und Querkräfte abzustützen.
Gleiche Positionen sind in den weiteren Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen.
4 zeigt in der Draufsicht schematisch ein erfindungsgemäßes Getriebe. Bei diesem teilen zwei gleichartige Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad, so dass nicht nur zwei sondern vier Ritzel mit dem Großrad kämmen. Auf diese Weise wird eine Verdoppelung des übertragbaren Drehmoments und der übertragbaren Leistung erzielt.

1: Untersetzungsgetriebe
2: Großrad
4: Ritzel
6: Ritzel
8: Planetengetriebe
10: Planetenträger
12: Stirnrad
14: Stirnrad
16: Hohlrad
18: Planetenbolzen
20: Planetenrad
22: Sonnenrad
24: Planetenträger
26: Planetenrad
28: Sonnenrad
30: Einstellscheibe
32: Sprengring
34: Lager
36: Lager
40: Zentraldurchlass
42: Baueinheit
44: Lager
46: Lager

Claims

Mehrstufiges Untersetzungsgetriebe bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad (22), mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagerten ersten Planetenrädern (10), die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad (22) und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad (16) stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstufe mindestens zwei Ritzel (4, 6) umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad (2) stehen und von denen ein erstes Ritzel (4) drehfest mit dem ersten Planetenträger (10) verbunden ist und mindestens ein zweites Ritzel (6) über eine drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe (12, 14) trieblich mit dem ersten Hohlrad (16) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres gleichartiges Untersetzungsgetriebe vorhanden ist, wobei die mindestens zwei Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad (2) aufweisen.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ritzel (4, 6) und das Großrad (2) konisch ausgebildet sind und dass Einstellmittel (30) für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels (4, 6) gegenüber dem Großrad (2) vorhanden sind.
Untersetzungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Großrad (2) einen Zentraldurchlass (40) aufweist.
Untersetzungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Untersetzungsstufe eine weitere als Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet ist, wobei ein zweiter Planetenträger (24) drehfest mit dem ersten Sonnenrad (22) verbunden ist, zweite Planetenräder (26) im zweiten Planetenträger (24) drehbar gelagert sind und in ständigem Zahneingriff mit einem drehantreibbaren zweiten Sonnenrad (28) und einem mit dem ersten Hohlrad (16) drehfest verbundenen, zweiten Hohlrad (16) stehen.
Untersetzungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Hohlrad als ein einziges Hohlradbauteil (16) ausgebildet sind, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder mit ihren Verzahnungen an unterschiedlichen axialen Bereichen des Hohlradbauteils eingreifen.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlradbauteil (16) eine durchgehende Verzahnung aufweist.
Untersetzungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Großrad (3) und die Ritzel als Kegelräder mit nichtparallelen Drehachsen ausgebildet sind.
Untersetzungsgetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass beide Ritzel (4, 6) der Abtriebsstufe die gleiche Zähnezahl aufweisen und dass die umkehrende Stirnrad- bzw. Kegelrad-Stufe (12, 14) im Verhältnis (u/(u+1)) ins Langsame untersetzt ist, wobei u dem Verhältnis der Hohlrad- zu Sonnenrad-Zähnezahl beim vorgeschalteten Planetensatz entspricht.