DE102010046958A1

DE102010046958A1 - Spielarmes Planetengetriebe und Wankstabilisator mit einem solchen Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102010046958A1
Application number: DE102010046958A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schreiner
Original assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Current assignee: Magna Powertrain GmbH and Co KG
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2011-04-21

Abstract

Es wird ein spielarmes Planetengetriebe mit einem ersten Hohlrad mit einer ersten konischen Verzahnung und einem benachbarten, konzentrisch zu dem ersten Hohlrad angeordneten zweiten Hohlrad mit einer zweiten konischen Verzahnung beschrieben, wobei die Öffnungswinkel (α) der ersten und der zweiten Verzahnungen gleich groß sind, die beiden konischen Verzahnungen fluchtend hintereinander liegen und die beiden Hohlräder relativ zueinander um eine gemeinsame erste Drehachse verdrehbar sind. Das Planetengetriebe umfasst zumindest ein an einem Planetenträger um eine zweite Drehachse drehbar gelagertes Planetenrad, das als einfach konisches Planetenrad mit einer dritten konischen Verzahnung ausgebildet ist und mit seiner dritten konischen Verzahnung in Zahneingriff mit den beiden Hohlrädern steht. Weite ist ein Sonnenrad vorgesehen, das eine vierte konische Verzahnung umfasst, um eine dritte Drehachse verdrehbar gelagert ist und in Zahneingriff mit dem zumindest einen Planetenrad steht, wobei die dritte konische Verzahnung und die vierte konische Verzahnung jeweils betragsmäßig den gleichen Öffnungswinkel wie die erste und die zweite konische Verzahnungen besitzen, die Öffnungswinkel der ersten, zweiten und dritten konischen Verzahnungen entgegengesetzt zu dem Öffnungswinkel der vierten konischen Verzahnung angeordnet sind, die Drehachsen der Hohlräder, des zumindest einen Planetenrades sowie des Sonnenrades parallel zueinander angeordnet sind und die erste konische Verzahnung des ersten Hohlrades und die zweite konischen Verzahnung des zweiten Hohlrades eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen besitzen. Weiterhin ist ein Wankstabilisator mit einem solchen Planetengetriebe beschrieben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein spielarmes Planetengetriebe sowie einen Wankstabilisator mit einem entsprechenden Planetengetriebe.
Ein spielfreies Planetengetriebe ist aus der EP-A-0 839 293 bekannt. Das in dieser Druckschrift beschriebene Planetengetriebe wird bei Industrierobotern verwendet, wobei eines der Hohlräder feststehend ausgebildet ist und das andere Hohlrad drehbar gelagert ist. Beide Hohlräder besitzen konische Verzahnungen mit einer unterschiedlichen Anzahl von Zähnen. Das Planetenrad ist als Stufenplanet mit zwei konisch verzahnten Stufenrädern ausgebildet, wobei die Stufenräder Verzahnungen mit jeweils gleichen Zähnezahlen bei unterschiedlichen radialen Abmessungen umfassen. Zur Reduzierung des Spiels zwischen den einzelnen Verzahnungen kann der axiale Abstand zwischen den beiden Hohlrädern durch Distanzscheiben eingestellt werden.
Entsprechende Stufenplaneten mit Planetenrädern unterschiedlicher radialer Abmessungen sind aufwändig und schwierig herzustellen. Darüber hinaus ist die Einstellung der gewünschten Spielarmut über die Distanzscheiben nur unbefriedigend gelöst.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Planetengetriebe der eingangs genannten Art auszubilden, das einfach hergestellt werden kann. Weiterhin soll die Spielarmut einfach und genau einstellbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 gelöst.
Die Herstellung eines einfach konischen Planetenrades oder eines Planetenrades mit zumindest zwei konischen Verzahnungsabschnitten ist einfacher als die Herstellung eines Stufenplaneten mit zwei unterschiedlichen radialen Außenabmessungen, so dass die Herstellung des erfindungsgemäßen Planetengetriebes insgesamt vereinfacht wird.
Bevorzugt kann der Öffnungswinkel des ersten Verzahnungsabschnitts der dritten konischen Verzahnung nur geringfügig kleiner als der Öffnungswinkel des zweiten Verzahnungsabschnitts der dritten konischen Verzahnung ausgebildet sein. Ein solches doppel- oder mehrfachkonisches Planetenrad kann in einfacher Weise spanend oder walzbar hergestellt werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besitzen die erste Verzahnung des ersten Hohlrades und die zweite Verzahnungen des zweiten Hohlrades nur eine geringfügig unterschiedliche Anzahl von Zähnen, beispielsweise 1 bis 5 oder 1 bis 3 Zähne Unterschied. Durch einen geeigneten Zähnezahlunterschied können hohe vorgegebene Übersetzungen des Planetengetriebes ins Langsame von beispielsweise 1:80 bis 1:200 erreicht werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung fällt die Drehachse des Sonnenrades mit der Drehachse des ersten und des zweiten Hohlrades zusammen. Bevorzugt bilden das Sonnenrad einen Eingang und die Hohlräder zwei Ausgänge des Planetengetriebes.
Das Planetengetriebe kann ein oder mehrere Planetenräder umfassen, wobei im Falle von mehreren Planetenrädern diese bevorzugt symmetrisch um die Drehachse der Hohlräder herum angeordnet sind. Bevorzugt sind drei oder vier Planetenräder vorgesehen, um einen Massenausgleich zu gewährleisten.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Hohlräder, das zumindest eine Planetenrad und das Sonnenrad axial gegeneinander verschiebbar ausgebildet. Durch die Verschiebbarkeit aller miteinander zusammenwirkenden Räder kann die Spielarmut bzw. Spielfreiheit des Planetenrades sehr genau eingestellt werden.
Bevorzugt sind das erste Hohlrad und/oder das zweite Hohlrad und/oder das zumindest eine Planetenrad und/oder das Sonnenrad gegen eine axiale Federvorspannung verschiebbar ausgebildet. Dabei ist vorteilhaft das erste Hohlrad durch ein erstes Stellelement gegen die axiale Federvorspannung verschiebbar und/oder das zweite Hohlrad durch ein zweites Stellelement gegen die axiale Federvorspannung verschiebbar und/oder das zumindest eine Planetenrad durch ein drittes Stellelement gegen die axiale Federvorspannung verschiebbar. Die Stellelemente können dabei als kontinuierlich einstellbare Stellelemente ausgebildet sein, um eine kontinuierliche axiale Verschiebung der einzelnen Räder gegeneinander zu ermöglichen und damit ein Feinjustage zu gewährleisten.
Durch die Verstellung gegen eine axiale Federvorspannung ist die Zugänglichkeit zu dem jeweils einzustellenden Element nur von einer Seite her erforderlich, da eine gegebenenfalls erforderliche Zurückstellung automatisch durch die in entgegengesetzter axialer Richtung wirkende Federvorspannung erfolgt. Grundsätzlich können aber auch jeweils anstelle der die Federvorspannung erzeugenden Federelemente auch entsprechende Rückstellelemente vorgesehen sein.
Die Stellelemente und die die Federvorspannung erzeugende Federelemente sind so angeordnet, dass jedes Rad für sich unabhängig von den anderen Rädern eingestellt werden kann und somit keine Vorspannung der einzelnen Räder gegeneinander, sondern ein minimales Spiel der einzelnen Räder untereinander erreicht wird.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Planetengetriebe ein Gehäuse, wobei das erste Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist. Bevorzugt kann dabei das erste Hohlrad gegenüber dem Gehäuse axial verschiebbar ausgebildet sein, um die gewünschte Spielarmut erreichen zu können.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist innerhalb des Gehäuses eine Hülse vorgesehen, die drehfest aber axial verschiebbar an dem Gehäuse befestigt ist, wobei das zweite Hohlrad an der Hülse drehbar gelagert ist. Durch axiale Verschiebung der Hülse kann auf diese Weise auch das zweite Hohlrad in axialer Richtung verschoben werden und die gewünschte Spielarmut eingestellt werden. Gleichzeitig bleibt jedoch das zweite Hohlrad durch die drehbare Lagerung an der Hülse um die Drehachse verdrehbar.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Sonnenrad mit einem Aktuator, insbesondere mit einem Elektromotor antriebswirksam verbunden. Dabei kann das Planetengetriebe ein Gehäuse umfassen, wobei der Elektromotor einen Stator und einen Rotor umfasst und der Stator gehäusefest angeordnet ist, während der Rotor drehwirksam mit dem Sonnenrad verbunden ist. Dazu kann der Elektromotor eine mit dem Rotor verbundene Motorwelle umfassen, mit der das Sonnenrad drehfest verbunden ist. Das Sonnenrad kann dabei entweder einstückig mit der Motorwelle oder, bei separater Ausbildung, drehfest an dieser befestigt sein.
Bevorzugt ist an der Motorwelle eine drittes Stellelement vorgesehen, das zum Verschieben des zumindest einen Planetenrades, insbesondere zusammen mit dem Planetenträger, in axialer Richtung ausgebildet ist. Insbesondere bei Verwendung mehrerer Planetenräder können diese zusammen mit dem Planetenträger einheitlich verschoben werden.
Bevorzugt erstreckt sich die Motorwelle durch das erste und das zweite Hohlrad hindurch. Das dritte Stellelement kann in diesem Fall beispielsweise an einem freien Ende der Motorwelle angeordnet sein, wobei beispielsweise der Planetenträger über das dritte Stellelement in Richtung zu dem Elektromotor hin verschoben werden kann.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Planetenträger durch Axiallager zum Verdrehen um die erste Drehachse gelagert. Der Planetenträger kann auf diese Weise in radialer Richtung schwimmend angeordnet sein, wobei gleichzeitig in axialer Richtung durch axiale Verschiebung der Axiallager eine exakte Einstellung der Spielarmut des Planetengetriebes möglich ist.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind das erste und/oder das zweite Hohlrad und/oder das zumindest eine Planetenrad und/oder das Sonnenrad durch eine nicht-spanabhebende Fertigungsmethode, beispielsweise durch Kaltumformung, Sintern, Rollen oder Metallpulverspritzgießen hergestellt. Dadurch ist eine besonders kostengünstige Herstellung des Planetengetriebes möglich.
Ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe kann beispielsweise bei einem Wankstabilisator verwendet werden. Ein solcher erfindungsgemäßer aktiver Wankstabilisator umfasst einen zwei Stabilisatorhälften umfassenden Stabilisatorstab, wobei die beiden Stabilisatorhälften über einen Elektromotor gegeneinander verdrehbar sind, die eine Stabilisatorhälfte mit dem Rotor und die andere Stabilisatorhälfte mit dem Stator des Elektromotors gekoppelt ist und die Kopplung zumindest einer der Stabilisatorhälften mit dem Rotor bzw. dem Stator über ein Übersetzungsgetriebe erfolgt. Dabei ist das Übersetzungsgetriebe als erfindungsgemäßes Planetengetriebe ausgebildet.
Durch das erfindungsgemäße Planetengetriebe wird die für einen aktiven Wankstabilisator erforderliche hohe Übersetzung erreicht, sodass ein schnell laufender Elektromotor verwendet werden kann. Durch Verdrehen des Rotors des Elektromotors erfolgt eine Relativverdrehung der beiden Hohlräder des Planetengetriebes gegeneinander, wodurch eine entsprechende Relativverdrehung der beiden Stabilisatorhälften gegeneinander erzeugt wird.
Bevorzugt sind der Rotor des Elektromotors mit dem Sonnenrad, eine Stabilisatorhälfte mit dem ersten Hohlrad und die andere Stabilisatorhälfte mit dem zweiten Hohlrad drehwirksam verbunden.
Vorteilhaft ist der Elektromotor in einem Gehäuse angeordnet und der Stator, eine der Stabilisatorhälften sowie das erste Hohlrad drehfest mit dem Gehäuse verbunden.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen näher beschrieben; in diesen zeigen:
1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Wankstabilisators mit einem erfindungsgemäß ausgebildeten Planetengetriebe,
2 einen Längsschnitt durch den Wankstabilisator nach 1 entlang der Linie A-A,
3 einen Querschnitt durch den Wankstabilisator nach 1 entlang der Linie D-D,
4 einen Querschnitt durch den Wankstabilisator nach 1 entlang der Linie C-C,
5 eine Detailansicht aus 1 in geschnittener Darstellung,
6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäß ausgebildeten Planetengetriebes und
7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung.
Der Wankstabilisator nach 1 besitzt ein Gehäuse 1, das konzentrisch zu einer Längsachse 2 des Wankstabilisators ausgebildet ist. Das Gehäuse 1 besitzt einen in radialer Richtung erweiterten Abschnitt 3, in dem ein in 2 dargestelltes Planetengetriebe 4 angeordnet ist. An den erweiterten Abschnitt 3 schließt sich ein Abschnitt 5 mit verringertem Durchmesser an, in dem ein Elektromotor 6 zum Antreiben des Planetengetriebes 4 angeordnet ist (siehe 2).
An dem in 1 links dargestellten Ende des Gehäuses 1 ist eine Aufnahme 7 für eine gestrichelt angedeutete erste Stabilisatorhälfte 8 des Wankstabilisators ausgebildet. Die Stabilisatorhälfte 8 ist dabei drehfest in der Aufnahme 7 aufgenommen, sodass die Stabilisatorhälfte 8 drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.
An dem entgegengesetzten Ende des Gehäuses 1 ist eine weitere Aufnahme 9 zur Aufnahme einer zweiten Stabilisatorhälfte 10 angeordnet. Die weitere Aufnahme 9 ist an einem freien Ende eines Schafts 11 ausgebildet, der um die Längsachse 2 verdrehbar gegenüber dem Gehäuse 1 angeordnet ist, wie es im Folgenden noch näher erläutert wird. Die Längsachse 2 des Gehäuses 1 bildet somit eine Drehachse 12 für den Schaft 11, die Stabilisatorhälften 8 und 10 sowie auch für das Planetengetriebe 4, wie es ebenfalls im Folgenden dargelegt wird.
Gemäß 2 umfasst das Gehäuse 1 eine erste Gehäusehälfte 13 sowie eine zweite Gehäusehälfte 14, die über ein an der ersten Gehäusehälfte 13 vorgesehenes Innengewinde 15 sowie ein an der zweiten Gehäusehälfte ausgebildetes Außengewinde 16 miteinander verschraubt sind. Zur Abdichtung zwischen der ersten und der zweiten Gehäusehälfte 13, 14 ist ein umlaufender O-Ring 17 vorgesehen.
Das innerhalb des Gehäuses 1 in dem Abschnitt 3 angeordnete Planetengetriebe 4 ist als Wolfrom-Getriebe ausgebildet und umfasst ein erstes Hohlrad 18, das drehfest mit dem Gehäuse 1 verbunden ist und eine erste konische Verzahnung 19 aufweist. Das erste Hohlrad 18 ist über Linearführungen 20 (siehe 4) mit dem Gehäuse 1 verbunden, sodass die erwähnte drehfeste Verbindung bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit parallel zu der Drehachse 12 erreicht wird. Die Linearführungen können dabei in bekannter Weise, beispielsweise durch eine Nut- und Federverbindung ausgebildet sein.
Benachbart zu dem ersten Hohlrad 18 ist ein zweites Hohlrad 21 angeordnet, das eine zweite konische Verzahnung 22 umfasst und über Schrägwälzlager 23 gegenüber einer konzentrisch innerhalb des Gehäuses 1 angeordneten Hülse 24 sowie über ein weiteres Schrägwälzlager 25 gegenüber dem Gehäuse 1 drehbar um die Drehachse 12 gelagert ist. Die Neigungswinkel der Schrägwälzlager 23, 25 verlaufen dabei in entgegengesetzten Richtungen, wie es aus 2 zu erkennen ist.
Das Planetengetriebe 4 umfasst weiterhin einen in radialer Richtung schwimmend gelagerten Planetenträger 26, an dem drei Planetenräder 27, gleichmäßig um die Drehachse 12 herum verteilt, jeweils um eine Drehachse 28 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 27 sind als einfach konische Planetenräder ausgebildet, die jeweils eine dritte konische Verzahnung 30 umfassen. Die dritte konische Verzahnung 30 greift dabei sowohl in die erste konische Verzahnung 19 des ersten Hohlrades 18 als auch in die zweite konische Verzahnung 22 des zweiten Hohlrades 21 ein.
Weiterhin umfasst das Planetengetriebe 4 ein Sonnenrad 32, das eine vierte konische Verzahnung 33 umfasst und einstückig mit einer Motorwelle 34 des Elektromotors 6 ausgebildet ist. Die vierte konische Verzahnung 33 des Sonnenrads 32 steht dabei in Eingriff mit den dritten konischen Verzahnungen 30 der Planetenräder 27 und ist zusammen mit der Motorwelle 34 um eine mit der Drehachse 12 zusammenfallende Drehachse 29 drehbar gelagert.
Während das Sonnenrad 32 den Eingang des Planetengetriebes 4 bildet, bildet das erste Hohlrad 18 einen ersten Ausgang des Planetengetriebes 4, wobei über die drehfeste Verbindung des ersten Hohlrades 18 mit dem Gehäuse 1 und die Aufnahme 7 letztlich eine Drehung des ersten Hohlrades 18 zu einer entsprechenden Verdrehung der ersten Stabilisatorhälfte 8 führt. Das zweite Hohlrad 21 bildet einen zweiten Ausgang des Planetengetriebes 4, wobei eine Verdrehung des zweiten Hohlrades 21 auf den Schaft 11 und damit über die Aufnahme 9 auf die zweite Stabilisatorhälfte 10 übertragen wird. Der Schaft 11 ist dazu konisch ausgebildet und in eine entsprechende konische Aufnahmeöffnung in einem an dem zweiten Hohlrad 21 angeformten Ansatz 35 eingeführt. An dem innen liegenden Ende des Schaftes 11 ist eine Gewindebohrung 36 vorgesehen, in die eine Schraube 37 in koaxialer Richtung eingeschraubt ist, deren Schraubenkopf 38 an einer Schulter 39 im Inneren des Ansatzes 35 zur Anlage kommt, sodass beim Anziehen der Schraube 37 der Schaft 11 fest mit dem Ansatz 35 des zweiten Hohlrades 21 verbunden wird.
Die Motorwelle 34 besitzt ein freies Ende 40, das mit einem Gewinde 41 versehen ist, auf das eine Spannmutter 42 aufgeschraubt ist. Zwischen dem Kopf der Spannmutter 42 und dem Planetenträger 26 ist ein Axiallager 43 angeordnet, über das der Planetenträger 26 gegenüber der Spannmutter 42 und damit gegenüber der Motorwelle 34 verdrehbar gelagert ist.
In axialer Richtung gesehen auf der entgegengesetzten Seite des Planetenträgers 26 ist ein weiteres Axiallager 44 vorgesehen, über das der Planetenträger 26 gegenüber einer Feder 45 verdrehbar gelagert ist, die sich wiederum in axialer Richtung gegen einen auf der Motorwelle 34 angeordneten Stützring 60 abstützt. Der Stützring 60 besitzt auf seiner von der Feder 45 abgewandt gelegenen Seite eine konisch verlaufende Ringfläche 61, die durch die Feder 45 gegen einen in einer umlaufenden Nut 62 angeordneten Sicherungsring 63 (Sprengring, Seegering) gedrückt wird. Durch die konische Ringfläche 61 wird der Sicherungsring 63 in die Nut 62 hineingedrückt, so dass ein Öffnen des Sicherungsrings 63, das beim Verdrehen der Motorwelle 34 aufgrund der auftretenden Zentrifugalkraft entstehen könnte, vermieden wird.
Die Motorwelle 34 ist mit einem Rotor 47 des Elektromotors 6 drehfest verbunden und an ihrem von dem Planetengetriebe 4 abseits gelegenen Ende über ein Lager 48 gegenüber dem Gehäuse 1 drehbar um die Drehachse 12 gelagert. Der Elektromotor 6 umfasst weiterhin einen Stator 49, der gehäusefest angeordnet ist. Durch Aktivieren des Elektromotors 6 wird der Rotor 47 um die Drehachse 12 verdreht, wodurch eine entsprechende Verdrehung des den Eingang des Planetengetriebes 4 bildenden Sonnenrades 32 erreicht wird.
Zwischen dem ersten Hohlrad 18 und der gehäusefesten Wand 46 ist in axialer Richtung ein Federelement 50 in Form einer Ringfeder angeordnet, gegen die das erste Hohlrad 18 in axialer Richtung verschoben werden kann. Für diese axiale Verschiebung ist ein erstes Stellelement 51 in Form einer Gewindehülse 52 vorgesehen, die mit dem Innengewinde 15 des Gehäuses 1 verschraubt ist, sodass eine axiale Stirnseite der Gewindehülse 52 an einer axialen Stirnseite des ersten Hohlrades 18 zur Anlage kommt, wie es in 2 dargestellt ist. Durch entsprechendes Einschrauben der Gewindehülse 52 in das Innengewinde 15 kann somit das erste Hohlrad 18 in axialer Richtung gegen die Federvorspannung des Federelements 50 axial verschoben werden.
Ein entsprechendes zweites Stellelement 53 für das zweite Hohlrad 21 wird durch Stellschrauben 54 (1) gebildet, von denen eine in der Detailansicht nach 5 gezeigt ist. Die Stellschrauben 54 sind in eine Stirnwand 55 der zweiten Gehäusehälfte 14 des Gehäuses 1 gleichmäßig über den Umfang verteilt eingeschraubt und stehen mit ihren freien Enden an einer Stirnseite der Hülse 24 an, wie es in 5 dargestellt ist. Bei einem Einschrauben der Stellschrauben 54 wird daher die Hülse 24 in axialer Richtung verschoben, wobei auch das an der Hülse befestigte Schrägwälzlager 23 und letztlich das an dem Schrägwälzlager 23 gelagerte zweite Hohlrad 21 entsprechend in axialer Richtung verschoben wird.
Um eine entsprechende axiale Verstellung des zweiten Hohlrads 21 zu ermöglichen, muss zunächst eine am stirnseitigen Ende der Gehäusehälfte 14 vorgesehene Stellmutter 56 gelockert werden, die auf ein Gewinde 57 am freien Ende des Ansatzes 35 aufgeschraubt ist und sich stirnseitig an dem Schrägwälzlager 25 abstützt.
Während das erste Hohlrad 18 über das als Gewindehülse 52 ausgebildete erste Stellelement 51 und das zweite Hohlrad 21 über die das zweite Stellelement 53 bildenden Stellschrauben 54 axial verschiebbar sind, ist der Planetenträger 26 zusammen mit den Planetenrädern 27 über die Spannmutter 42 in axialer Richtung verstellbar, die somit ein drittes Stellelement 58 bildet.
Die konischen Verzahnungen 19, 22 und 30, deren Konizität aufgrund des jeweiligen sehr geringen Öffnungswinkels in 2 praktisch nicht zu erkennen ist, werden anhand einer schematischen Darstellung gemäß 6 im Folgenden näher beschrieben, wobei in dieser Figur die Öffnungswinkel zur besseren Veranschaulichung übertrieben groß dargestellt sind.
Aus 6 ist zu erkennen, dass die erste und zweite konische Verzahnungen 19, 22 des ersten und zweiten Hohlrades 18, 21 denselben Öffnungswinkel α besitzen und miteinander fluchten; das heißt die Steigungen der ersten und zweiten konischen Verzahnungen 19, 22 verlaufen in dieselbe Richtung und zwar so, dass die dritten konischen Verzahnungen 30 der konischen Planetenräder 27 gleichzeitig mit einem Teil in die erste konische Verzahnung 19 des ersten Hohlrades 18 und mit einem weiteren Teil in die zweite konische Verzahnung 22 des zweiten Hohlrades 21 eingreifen. Die Planetenräder 27 bilden jeweils einen Einfachkonus, wie er in 6 für ein Planetenrad 27 dargestellt ist.
Die vierte konische Verzahnung 33 der Sonnenrads 32 ist wiederum entsprechend der dritten konischen Verzahnung 30 ausgebildet, besitzt jedoch eine in entgegensetzter Richtung geöffneten Öffnungswinkel β, wobei die Öffnungswinkel aller ineinander eingreifenden konischen Verzahnungen jedoch betragsmäßig gleich groß sind, um einen reibungslosen Lauf des Planetengetriebes 4 zu gewährleisten.
Aus 3 ist zu erkennen, dass die erste konische Verzahnungen 19 des ersten Hohlrades 18 und die zweite konische Verzahnung 22 des zweiten Hohlrades 21 unterschiedliche Zähnezahlen besitzen Beispielsweise können das erste Hohlrad 18 58 Zähne, das zweite Hohlrad 21 55 Zähne, die Planetenräder 27 23 Zähne und das Sonnenrad 32 11 Zähne aufweisen.
Zur Einstellung eines minimalen Spiels innerhalb des Planetengetriebes 4 wird bei der Montage zunächst bei voneinander getrennten Gehäusehälften 13, 14 das erste Hohlrad 18 zusammen mit dem Planetenträger 26 und den Planetenrädern 27 entlang der Linearführungen 20 so weit in die erste Gehäusehälfte 13 eingeschoben, bis das erste Hohlrad 18 an dem Federelement 50 zur Anlage kommt. Anschließend wird durch Einschrauben der das erste Stellelement 51 bildenden Gewindehülse 52 in das Gewinde 15 das erste Hohlrad 18 gegen die Federvorspannung des Federelements 50 weiter axial in 2 nach links verschoben, soweit dies möglich ist.
Anschließend werden die Motorwelle 34 mit dem darauf ausgebildeten Sonnenrad 32 in die Gehäusehälfte 13 eingesetzt. Durch das Sonnenrad 32, das nach seinem Einbau gegenüber dem Gehäuse 1 axial unverschiebbar ist, wird der Bezugspunkt für die in axialer Richtung verstellbaren restlichen Elemente des Planetengetriebes 4 gebildet.
Um zunächst das Spiel zwischen dem Sonnenrad 32 und den Planetenrädern 27 zu minimieren, wird zunächst das Stellelement 51 soweit gelockert, bis das erste Hohlrad 18 maximal nach rechts verschoben ist. Anschließend wird die Spannmutter 42 auf dem Gewinde 41 der Motorwelle 34 gelockert, wodurch der Planetenträger 26 zusammen mit den Planetenrädern 27 aufgrund der Federvorspannung durch die Feder 45 nach rechts verschoben wird. Aufgrund der schrägen Ausbildung der konischen Verzahnungen 30 wird dadurch das Spiel zwischen dem Sonnenrad 32 und dem Planetenrädern 27 minimiert. Der Planetenträger 26 wird dabei zusammen mit den Planetenrädern 27 durch die Federvorspannung der Feder 45 verschoben, sodass die axiale Position der Planetenräder 27 und des Planetenträgers 26 exakt definiert werden kann und keine zu einem Verklemmen führende Vorspannung zwischen dem Sonnenrad 32 und den Planetenrädern 27 entsteht.
Muss das Spiel zwischen dem Sonnenrad 32 und den Planetenrädern 27 vergrößert werden, so wird die Spannmutter 42 etwas angezogen, wodurch der Planetenträger 26 zusammen mit den Planetenrädern 27 gegen die Federvorspannung der Feder 45 wieder nach links zum Vergrößern des Spiels verschoben wird. Grundsätzlich kann anstelle der Feder 45 auch ein weiteres Stellglied vorgesehen sein, das entgegen dem dritten Stellglied 42 wirkt.
Nach Einstellung des Spiels zwischen dem Sonnenrad 32 und den Planetenrädern 27 kann in entsprechender Weise das erste Hohlrad 18 in 2 nach links verschoben werden, indem die Gewindehülse 52 angezogen wird, sodass das erste Hohlrad 18 gegen das Federelement 50 in axialer Richtung verschoben wird, bis das zwischen dem ersten Hohlrad 18 und den Planetenrädern 27 gewünschte minimale Spiel eingestellt ist.
Zur abschließenden Einstellung des Spiels zwischen dem zweiten Hohlrad 21 und den Planetenrädern 27 wird zunächst das zweite Hohlrad 21 soweit wie möglich innerhalb der zweiten Gehäusehälfte 14 nach rechts, das heißt in Richtung zu der Aufnahme 9 hin verschoben. Dazu werden zunächst die Stellschrauben 54 so weit gelockert, dass ihre freien Enden nicht mehr in das Innere der zweiten Gehäusehälfte 14 hineinragen. Anschließend wird die Stellmutter 56 mit dem Gewinde 57 verschraubt, wodurch der Ansatz 35 und damit das zweite Hohlrad 21 zusammen mit der Hülse 24 in die in 2 dargestellte rechte Endposition verschoben werden, in der die Hülse 24 an der Innenseite der Stirnwand 55 zur Anlage kommt.
In dieser Stellung werden die zweite Gehäusehälfte 14 und die erste Gehäusehälfte 13 über das Innengewinde 15 und das Außengewinde 16 miteinander verschraubt, bis eine Abdichtung der beiden Gehäusehälften 13, 14 gegeneinander durch den O-Ring 17 erreicht ist.
Anschließend wird zur Einstellung des Spiels zwischen dem zweiten Hohlrad 21 und den Planetenrädern 27 zunächst die Stellmutter 56 wieder gelockert und daraufhin werden die Stellschrauben 54 so weit eingeschraubt, bis das gewünschte minimale Spiel zwischen dem zweiten Hohlrad 21 und den Planetenrädern 27 eingestellt ist. In dieser Position wird die Stellmutter 56 so weit auf das Gewinde 57 aufgeschraubt, bis die Stellmutter 56 an dem Schrägwälzlager 25 zur Anlage kommt, wodurch die axiale Position des zweiten Hohlrads 21 gesichert ist.
Das Ausführungsbeispiel nach 7 unterscheidet sich von den vorhergehend beschriebenen Ausführungsbeispielen lediglich dadurch, dass das Planetenrad 27 nicht als einfach konisches Planetenrad, sondern als doppelkonisches Planetenrad ausgebildet ist. Die dritte konische Verzahnung 30 des Planetenrades 27 umfasst zwei gegeneinander geneigte konische Verzahnungsabschnitte 30', 30'', die konzentrisch angeordnet sind und in gleicher Richtung zusammenlaufend, hintereinander liegend angeordnet sind. Dabei besitzt der zweite konische Verzahnungsabschnitt 30'' einen insbesondere geringfügig größeren Öffnungswinkel α' als der erste konische Verzahnungsabschnitt 30', dessen Öffnungswinkel α gleich dem Öffnungswinkel der ersten konischen Verzahnung 19 ist. Die zweite konische Verzahnung 22 besitzt hingegen einen Öffnungswinkel α', der gleich dem Öffnungswinkel des zweiten konischen Verzahnungsabschnitts 30'' ist.
Vorteilhaft gilt, dass die sogenannte Montagebedingung des vollständigen Planetensatzes erfüllt sein muss, d. h. dass bei n Planetenrädern, die in gleichmäßigen Abständen um die Zentralachse verteilt angeordnet sind, die beiden Hohlräder eine Zähnezahldifferenz von n aufweisen müssen.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Längsachse
3: Abschnitt
4: Planetengetriebe
5: Abschnitt
6: Elektromotor
7: Aufnahme
8: erste Stabilisatorhälfte
9: weitere Aufnahme
10: zweite Stabilisatorhälfte
11: Schaft
12: Drehachse
13: erste Gehäusehälfte
14: zweite Gehäusehälfte
15: Innengewinde
16: Außengewinde
17: O-Ring
18: erstes Hohlrad
19: erste konische Verzahnung
20: Linearführungen
21: zweites Hohlrad
22: zweite konische Verzahnung
23: Schrägwälzlager
24: Hülse
25: Schrägwälzlager
26: Planetenträger
27: Planetenräder
28: Drehachse
29: Drehachse
30: dritte konische Verzahnung
30': erster Verzahnungsabschnitt
30'': zweiter Verzahnungsabschnitt
32: Sonnenrad
33: vierte konische Verzahnung
34: Motorwelle
35: Ansatz
36: Gewindebohrung
37: Schraube
38: Schraubenkopf
39: Schulter
40: freies Ende der Motorwelle
41: Gewinde
42: Spannmutter
43: Axiallager
44: Axiallager
45: Feder
46: Wand
47: Rotor
48: Lager
49: Stator
50: Federelement
51: erstes Stellelement
52: Gewindehülse
53: zweites Stellelement
54: Stellschraube
55: stirnseitige Wand
56: Stellmutter
57: Gewinde
58: drittes Stellelement
60: Stützring
61: konische Ringfläche
62: Nut
63: Sicherungsring

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0839293 A [0002]

Claims

Spielarmes Planetengetriebe mit einem ersten Hohlrad (18) mit einer ersten konischen Verzahnung (19) und einem benachbarten, konzentrisch zu dem ersten Hohlrad (18) angeordneten zweiten Hohlrad (21) mit einer zweiten konischen Verzahnung (22), wobei die Öffnungswinkel (α) der ersten und der zweiten Verzahnungen (19, 22) gleich groß sind, die beiden konischen Verzahnungen (19, 22) fluchtend hintereinander liegen und die beiden Hohlräder (18, 21) relativ zueinander um eine gemeinsame erste Drehachse (12) verdrehbar sind, mit zumindest einem an einem Planetenträger (26) um eine zweite Drehachse drehbar gelagerten Planetenrad (27), das als einfach konisches Planetenrad mit einer dritten konischen Verzahnung (30) ausgebildet ist und mit seiner dritten konischen Verzahnung (30) in Zahneingriff mit den beiden Hohlrädern (18, 21) steht, und mit einem Sonnenrad (32), das eine vierte konische Verzahnung (33) umfasst, um eine dritte Drehachse verdrehbar gelagert ist und in Zahneingriff mit dem zumindest einen Planetenrad (27) steht, wobei die dritte konische Verzahnung (30) und die vierte konische Verzahnung (33) jeweils betragsmäßig den gleichen Öffnungswinkel (α, β) wie die erste und die zweite konische Verzahnungen (19, 22) besitzen, die Öffnungswinkel (α) der ersten, zweiten und dritten konischen Verzahnungen (19, 22, 30) entgegengesetzt zu dem Öffnungswinkel (β) der vierten konischen Verzahnung (33) angeordnet sind, die Drehachsen (12, 28, 29) der Hohlräder (18, 21), des zumindest einen Planetenrades (27) sowie des Sonnenrades (32) parallel zueinander angeordnet sind und die erste konische Verzahnung (19) des ersten Hohlrades (18) und die zweite konischen Verzahnung (22) des zweiten Hohlrades (21) eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen besitzen.
Spielarmes Planetengetriebe mit einem ersten Hohlrad (18) mit einer ersten konischen Verzahnung (19) und einem benachbarten, konzentrisch zu dem ersten Hohlrad (18) angeordneten zweiten Hohlrad (21) mit einer zweiten konischen Verzahnung (22), wobei der Öffnungswinkel (α) der ersten Verzahnung (19) kleiner ist als der Öffnungswinkel (α') der zweiten Verzahnung (22), die beiden konischen Verzahnungen (19, 22) in gleicher Richtung zusammenlaufend hintereinander liegen und die beiden Hohlräder (18, 21) relativ zueinander um eine gemeinsame erste Drehachse (12) verdrehbar sind, mit zumindest einem an einem Planetenträger (26) um eine zweite Drehachse drehbar gelagerten Planetenrad (27), das als zumindest doppelkonisches Planetenrad mit einer dritten konischen Verzahnung (30) ausgebildet ist und mit seiner dritten konischen Verzahnung (30) in Zahneingriff mit den beiden Hohlrädern (18, 21) steht, wobei die dritte konische Verzahnung (30) zumindest einen ersten und einen zweiten konische Verzahnungsabschnitt (30', 30'') mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln (α, α') umfasst, die in gleicher Richtung zusammenlaufend, hintereinanderliegend ausgebildet sind, und mit einem Sonnenrad (32), das eine vierte konische Verzahnung (33) umfasst, um eine dritte Drehachse verdrehbar gelagert ist und in Zahneingriff mit dem ersten Verzahnungsabschnitt (30') des zumindest einen Planetenrads (27) steht, wobei der erste Verzahnungsabschnitt (30') der dritten konischen Verzahnung (30) und die vierte konische Verzahnung (33) jeweils betragsmäßig den gleichen Öffnungswinkel (α, β) wie die erste konische Verzahnung (19) besitzen und der zweite Verzahnungsabschnitt (30') der dritten konischen Verzahnung (30) den gleichen Öffnungswinkel (α') wie die zweite konische Verzahnung (22) besitzt, die Öffnungswinkel (α, α') der ersten, zweiten und dritten konischen Verzahnungen (19, 22, 30) entgegengesetzt zu dem Öffnungswinkel (β) der vierten konischen Verzahnung (33) angeordnet sind, die Drehachsen (12, 28, 29) der Hohlräder (18, 21), des zumindest einen Planetenrades (27) sowie des Sonnenrades (32) parallel zueinander angeordnet sind und die erste konische Verzahnung (19) des ersten Hohlrades (18) und die zweite konischen Verzahnung (22) des zweiten Hohlrades (21) eine unterschiedliche Anzahl von Zähnen besitzen.
Planetengetriebe nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, dass der Öffnungswinkel (α) des ersten Verzahnungsabschnitts (30') der dritten konischen Verzahnung (30) nur geringfügig kleiner ist als der Öffnungswinkel (α') des zweiten Verzahnungsabschnitts (30'') der dritten konischen Verzahnung (30).
Planetengetriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Verzahnung (19) des ersten Hohlrades (18) und die zweite Verzahnung (22) des zweiten Hohlrades (21) nur eine geringfügig unterschiedliche Anzahl von Zähnen besitzen.
Planetengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zähnezahlunterschied 1 bis 5, insbesondere 1 bis 3 Zähne beträgt.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse (29) des Sonnenrades (32) mit der Drehachse (12) des ersten und des zweiten Hohlrades (18, 21) zusammenfällt.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (32) einen Eingang und die Hohlräder (18, 21) zwei Ausgänge des Planetengetriebes (4) bilden.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (18, 21), das zumindest eine Planetenrad (27) und das Sonnenrad (32) axial gegeneinander verschiebbar ausgebildet sind.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (18) und/oder das zweite Hohlrad (21) und/oder das zumindest eine Planetenrad (27) und/oder das Sonnenrad (32) gegen eine axiale Federvorspannung verschiebbar ausgebildet sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (18) durch ein erstes Stellelement (51) insbesondere kontinuierlich axial verschiebbar ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Hohlrad (21) durch ein zweites Stellelement (53) insbesondere kontinuierlich axial verschiebbar ist.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (4) ein Gehäuse (1) umfasst und das erste Hohlrad (18) drehfest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Hohlrad (18) gegenüber dem Gehäuse (1) axial verschiebbar ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Gehäuses (1) eine Hülse (24) vorgesehen ist, die drehfest aber axial verschiebbar an dem Gehäuse (1) befestigt ist, und dass das zweite Hohlrad (21) an der Hülse (24) drehbar gelagert ist.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (32) mit einem Aktuator, insbesondere mit einem Elektromotor (6) antriebswirksam verbunden ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe (4) ein Gehäuse (1) umfasst, dass der Elektromotor (6) einen Stator (49) und einen Rotor (47) umfasst, dass der Stator (49) gehäusefest angeordnet ist und dass der Rotor (47) drehwirksam mit dem Sonnenrad (32) verbunden ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (32) drehfest mit einer Motorwelle (34) des Elektromotors (6) verbunden ist, insbesondere einstückig mit der Motorwelle (34) ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an der Motorwelle (34) ein drittes Stellelement (58) vorgesehen ist, das zum Verschieben des zumindest einen Planetenrades (27), insbesondere zusammen mit dem Planetenträger (26), in axialer Richtung ausgebildet ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Motorwelle (34) durch das erste und das zweite Hohlrad (18, 21) hindurch erstreckt.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (26) durch Axiallager (43, 44) zum Verdrehen um die erste Drehachse (12) gelagert ist.
Planetengetriebe nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Hohlrad (18, 21) und/oder das zumindest eine Planetenrad (27) und/oder das Sonnenrad (32) durch eine nicht-spanabhebende Fertigungsmethode, beispielsweise durch Kaltumformung, Sintern, Rollen oder Metallpulverspritzgießen hergestellt sind.
Aktiver Wankstabilisator mit einem zwei Stabilisatorhälften (8, 10) umfassenden Stabilisatorstab, wobei die beiden Stabilisatorhälften (8, 10) über einen Elektromotor (6) gegeneinander verdrehbar sind, die eine Stabilisatorhälfte (10) mit dem Rotor (47) und die andere Stabilisatorhälfte (8) mit dem Stator (49) des Elektromotors (6) gekoppelt ist und die Kopplung zumindest einer der Stabilisatorhälften (8, 10) mit dem Rotor (47) bzw. dem Stator (49) über ein Übersetzungsgetriebe erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsgetriebe als Planetengetriebe (4) nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 21 ausgebildet ist.
Wankstabilisator nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (47) des Elektromotors (6) mit dem Sonnenrad (32), eine Stabilisatorhälfte (8) mit dem ersten Hohlrad (18) und die andere Stabilisatorhälfte (10) mit dem zweiten Hohlrad (21) drehwirksam verbunden sind.
Wankstabilisator nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (6) in einem Gehäuse (1) angeordnet ist und dass der Stator (49), eine der Stabilisatorhälften (8) sowie das erste Hohlrad (18) drehfest mit dem Gehäuse (1) verbunden sind.