DE102010056068A1

DE102010056068A1 - Planetengetriebe, Planet und Planetenrad für ein Planetengetriebe, Handantriebseinrichtung und Antrieb mit einem Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102010056068A1
Application number: DE102010056068A
Authority: DE
Inventors: Max Schmidhuber; Wolfgang Hödl
Original assignee: PS Automation GmbH
Current assignee: PS Automation GmbH
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Mehrstufenplanetengetriebe, insbesondere für einen Servoantrieb oder den Stellantrieb einer Armatur, welches Mehrfachstufenplanetengetriebe mehrere Zahnradebenen (Z1, ... Zn), insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie mehrereÜbersetzungsstufen, insbesondere dreiÜbersetzungsstufen, umfasst, wobei ein Planetenträger (14,49) mit wenigstens einem Planetenstrang mit jeweils wenigstens zwei in Serie angeordneten Stufenplaneten (10,12;50,52) vorgesehen ist, wobei jeder Stufenplanet jeweils zwei Zahnradebenen aufweist und jeweils zwei aufeinander abfolgende oder in Serie benachbarte beziehungsweise unmittelbar aufeinander folgende Stufenplaneten derart vom Planetenträger (14,49) drehbar gehaltert sind, dass sieüber jeweils eine gemeinsame Zahnradebene zusammen- oder wechselwirken, und wobei ein Hohlrad (32,98) vorgesehen ist, welches eine Innenverzahnung aufweist, dieüber eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten dieser Zahnradebene zusammenwirkt, und/oder wobeiüber ein Sonnenrad (20) von einer Antriebswelle (16) auf wenigstens einen Stufenplaneten wirkende Antriebskräfte und/oder Drehmomente auf den Planetenträger (14,49) oder das Hohlrad (32,98) und eine mit dem Hohlrad (32,98) oder dem Planetenträger (14,49) in Wirkverbindung bringbare Abtriebswelle (16)übertragbar sind. Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Antrieb mit einem solchen Getriebe, ein besonders ausgestaltetes Planetenrad sowie einen Stufenplaneten mit einem solchen Planetenrad sowie eine Handantriebseinrichtung für ein Planetenüberlagerungsgetriebe.

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Planetengetriebe, insbesondere ein Doppelstufenplanetengetriebe, beispielsweise für einen Stellantrieb für eine Armatur sowie einen Antrieb mit einem solchen Planetengetriebe, insbesondere einen Stell- oder Servoantrieb für eine Armatur, wodurch die Vorzüge einer kompakten und platzsparenden Bauweise bei gleichzeitig größt möglichem Übersetzungsverhältnis und hoher Laufruhe in sich vereinbar sind. Auch ein spezifisches Planetenrad, ein diesbezüglich ausgebildeter Planet, insbesondere ein Stufenplanet, mit einem solchen Planetenrad sowie eine Handantriebseinrichtung für vorgenannten Antrieb sind erfindungsgemäß umfasst.
Die Verwendung von Planetengetrieben ermöglicht in zahlreichen technischen Bereichen die Realisierung großer Übersetzungsstufen und großer Drehmomente, da die eingesetzten Planeten in der Lage sind eine Leistungsteilung und entsprechende Leistungsübertragung zu bewirken. Charakteristisch für derartige Getriebe ist, dass sie nur einen Eingang und einen Ausgang haben, die koaxial liegen. Da sie dabei auch das Ausgangsmoment verändern, muss ein Teil des Getriebes festgehalten werden (Momentenstütze). Dies erfolgt in der Regel über ein entsprechendes Hohl- oder Stützrad, welches mit dem das Getriebe aufnehmenden Gehäuse verbunden und/oder gekoppelt ist.
Ein derartiges Planetengetriebe für einen Stellantrieb für eine Armnatur sowie ein entsprechender koaxial ausgebildeter Stellantrieb sind beispielsweise aus der EP 1910707 B1 bekannt geworden.
Derartige Stellantriebe werden dabei zur Betätigung von Stellgliedern, wie beispielsweise Armaturen, wie sie in einer Vielzahl von Prozessen in der Automatisierungstechnik, insbesondere in der Energieerzeugung, Wasserwirtschaft, Wasseraufbereitung, pharmazeutischen, chemischen und ölverarbeitenden und/oder Lebensmittelindustrie verbreitet sind, eingesetzt, welche als Teil des jeweilig zugehörigen Regelkreises oder als Teil der jeweilig zugehörigen Steuereinrichtung beziehungsweise Prozesssteuerung ausgebildet sind. Stellantriebe befinden sich heute als Bindeglied zwischen Leitsystem und/oder MES (Manufacturing Execution System) und dem jeweiligen Prozess in Automatisierungsanlagen nahezu aller Industriebranchen und -zweige im Einsatz, bei welchen Stoff- und/oder Massengrößen zu steuern oder regulieren sind. Diesbezüglich wirken die eingesetzten Stellantriebe (Aktoren) vornehmlich auf Armaturen, die geeignet sind, den Stoff- oder Massenfluss zu beeinflussen beziehungsweise auf diesen einzuwirken. Zu diesen Armaturen zählen unter anderem auch Ventile, Hähne, Klappen oder Schieber. Dabei lassen sich unterschiedliche Arten von Stellantrieben unterscheiden, wobei sich die Unterschiede im Wesentlichen aus der jeweiligen Antriebs- und Betriebsart ergeben können, das heißt insbesondere daraus, ob es sich um einen Antrieb zu Steuer- oder Regelzwecken handelt und ob der Antrieb pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, oder manuell betrieben wird. Zudem bleibt als weitere Möglichkeit eine Differenzierung nach Art und Weise der Stellbewegung, insbesondere ob die Bewegung geradlinig, schwenkend oder drehend ausgeführt wird. Vorrangig ist der Stellantrieb dabei als Drehantrieb ausgebildet, der die jeweilige Armatur, insbesondere eine Gewindespindel oder Welle der Armatur beispielsweise über eine Gewindebuchse oder ein Untersetzungsgetriebe mit formschlüssiger Verbindung zur Welle, mit einem Drehmoment beaufschlagt. Die Gewindespindel ist dabei an ihrem einen Ende beispielsweise mit einer Schieberplatte verbunden, die durch das beaufschlagte Drehmoment in einer Führung zwischen zwei Endlagen, von Stellung AUF nach ZU und umgekehrt verfahren bzw. bewegt werden kann.
Zum Durchfahren des kompletten Stellwegs, des sogenannten Armaturenhubes, muss der Stellantrieb und/oder die Antriebsspindel je nach Armatur und Untersetzungsgetriebe zwischen einigen wenigen und mehreren hundert bis mehreren tausend Umdrehungen ausführen. Dies führt bei bekannten Stellantrieben und insbesondere den zugehörigen Planetengetrieben jedoch bei entsprechend hohen Drehzahlen und Stellgeschwindigkeiten zur einer erheblichen Geräuschentwicklung sowie einem vergleichsweise hohen Verschleiß.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Planetengetriebe für einen Stellantrieb anzugeben, welches eine möglichst kompakte Bauweise des Stellantriebs bei vergleichsweise großem Sonnenraddurchmesser einen möglichst robusten Aufbau und ein vergleichsweise großes Übersetzungsverhältnis bei dennoch ruhigem und geräuscharmem Getriebelauf ermöglicht und aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Mehrstufenplanetengetriebe mit den in Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Mehrstufenplanetengetriebes sowie ein Antrieb mit einem solchen Getriebe, sowie ein diesbezüglich ausgebildetes Planetenrad und ein Stufenplanet mit wenigstens einem derartigen Planetenrad sowie eine Handantriebseinrichtung für ein Planetenüberlagerungsgetriebe und den beanspruchten Antrieb mit Mehrstufenplanetengetriebe sind in weiteren Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
Demnach betrifft die Erfindung ein Mehrstufenplanetengetriebe, insbesondere für einen Servoantrieb oder den Stellantrieb einer Armatur, welches Mehrfachstufenplanetengetriebe mehrere Zahnradebenen Z1, ... Zn, insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie mehrere Übersetzungsstufen, insbesondere drei Übersetzungsstufen, umfasst, wobei ein Planetenträger mit wenigstens einem Planetenstrang mit jeweils wenigstens zwei in Serie angeordneten Stufenplaneten vorgesehen ist, wobei jeder Stufenplanet jeweils zwei Zahnradebenen aufweist und jeweils zwei aufeinander abfolgende oder in Serie benachbarte beziehungsweise unmittelbar aufeinander folgende Stufenplaneten derart vom Planetenträger drehbar gehaltert sind, dass sie über jeweils eine gemeinsame Zahnradebene zusammen- oder wechselwirken, und wobei ein Hohlrad vorgesehen ist, welches eine Innenverzahnung aufweist, die über eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten dieser Zahnradebene zusammenwirkt, und/oder wobei über ein Sonnenrad von einer Antriebswelle auf wenigstens einen Stufenplaneten wirkende Antriebskräfte und/oder Drehmomente auf den Planetenträger oder das Hohlrad und eine mit diesem in Wirkverbindung bringbare Abtriebswelle übertragbar sind.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Mehrstufenplanetengetriebes ist vorgesehen, dass mit dem Hohlrad die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an ein mit diesem in Wirkverbindung bringbares oder stehendes Gehäuse übertragbar sind. Weiterbildend ist der Planetenträger an einer Abtriebswelle, die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, anordenbar oder als Teil der Abtriebswelle ausbildbar.
In einer alternativen Anordnung ist der Planetenträger zum Gehäuse abgestützt und das Hohlrad an der Abtriebswelle angeordnet oder als Teil der Abtriebswelle, welche insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, ausgebildet oder mit dieser gekoppelt.
Vorteilhaft ist das Sonnenrad mit Außenverzahnung ausbildbar, welche Außenverzahnung über eine erste Zahnradebene mit wenigstens einem ersten Stufenplaneten zusammenwirkt und das Sonnenrad an einer Antriebswelle, insbesondere einer als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle, anordenbar ist.
Ein bekanntes Stufenplanetengetriebe hat gegenüber einem einfachen Planetengetriebe zur Vergrößerung der Übersetzung zwischen insbesondere Sonnen- und Hohlrad eben Stufenplaneten anstelle von einfachen Zahnradplaneten. Demgegenüber weist das erfindungsgemäße Mehrstufenplanetengetriebe in einer beispielhaften Ausgestaltung zur weiteren Vergrößerung der Übersetzung und/oder zur kompakteren Gestaltung, insbesondere wegen beziehungsweise im Hinblick auf eine mit großem Innendurchmesser hohl ausgeführte Sonne beziehungsweise Sonnenrad zumindest eine weitere Übersetzungsstufe mit Stufenplaneten auf. Dabei sind vorzugsweise wenigstens drei Übersetzungsstufen vorsehbar, nämlich insbesondere eine erste Stufe S1 von der Sonne oder dem Sonnenrad auf ein Planetenrad eines ersten Stufenplaneten, eine zweite Stufe S2 vom Planetenrad eines ersten Stufenplaneten auf ein Planetenrad eines weiteren zweiten Stufenplaneten und eine dritte Stufe S3 von einem Planetenrad des zweiten Stufenplaneten auf das Hohlrad.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Mehrstufenplanetengetriebe mit einer Doppelstufe als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildet, wobei wenigstens zwei Zahnradebenen, insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie drei Übersetzungsstufen vorgesehen sind und, wobei ein Planetenträger mit wenigstens einem ersten sowie wenigstens einem zweiten Stufenplaneten mit jeweils zwei Zahnradebenen vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine erste sowie der wenigstens eine zweite Stufenplanet derart vom Planetenträger drehbar gehaltert sind, dass sie über eine gemeinsame zweite Zahnradebene zusammen- und wechselwirken, und wobei der Planetenträger an einer Abtriebswelle, die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, anordenbar ist oder als Teil der Abtriebswelle ausbildbar ist, und wobei ein Sonnenrad mit Außenverzahnung vorgesehen ist, welche Außenverzahnung über die erste Zahnradebene mit dem wenigstens einen ersten Stufenplaneten zusammenwirkt und das Sonnenrad an einer Antriebswelle, insbesondere einer als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle, anordenbar ist, und wobei ein Hohlrad vorgesehen ist, mit welchem Hohlrad die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an ein mit diesem in Wirkverbindung stehendes Gehäuse übertragbar sind und das Hohlrad eine Innenverzahnung aufweist, welche über eine gemeinsame Zahnradebene, insbesondere die zweite oder dritte Zahnradebene, mit dem wenigstens einen zweiten Stufenplaneten zusammenwirkt, und mit der Antriebswelle die Antriebskräfte vom Sonnenrad, auf den wenigstens einen ersten Stufenplaneten übertragen werden.
Vorteilhaft werden bei den Stufenplaneten in einem Strang die auf den jeweiligen ersten Stufenplaneten übertragenen Kräfte und/oder Drehmomente von diesem in Abhängigkeit des gewählten Übersetzungsverhältnisses auch auf den jeweiligen zweiten bis n-ten Stufenplaneten sowie letztlich den Planetenträger oder das Hohlrad und die Abtriebswelle übertragen.
Dabei ist vorsehbar, dass, bei den Stufenplaneten in einem Planetenstrang, die gedachte Drehachse des wenigstens einen ersten und zweiten bis n-ten Stufenplaneten immer außerhalb des lichten Durchmessers des Sonnenrades liegt und Sonnenrad sowie Planetenträger und Hohlrad eine gemeinsame Drehachse haben.
Weiterhin ist vorsehbar, dass wenigstens ein Stufenplanet zwei miteinander gekoppelte Planetenräder mit differierender Außenverzahnung aufweist, so dass die Drehbewegung des einen ersten Planetenrades auch von dem einen zweiten Planetenrad ausgeführt wird.
Auch ist für wenigstens einen Stufenplaneten auch lediglich ein einstückig ausgebildetes Planetenrad mit zwei differierenden Außenverzahnungen vorsehbar. Weiterhin umfasst der jeweilige Stufenplanet eine Planetenwelle auf beziehungsweise an welcher das jeweilige Planetenrad angeordnet ist.
Weiterbildend ist vorsehbar, dass wenigstens ein Planetenrad fest, insbesondere drehfest, auf der Planetenwelle angeordnet und/oder formschlüssig und/oder kraftschlüssig, mit dieser verbunden und/oder einstückig mit dieser ausgebildet ist.
Auch ist vorsehbar; dass wenigstens ein Stufenplanet ein zweites Planetenrad mit einer Außenverzahnung sowie mit einer Innenverzahnung aufweist und dass wenigstens ein auf einer Planetenwelle angeordnetes erstes Planetenrad wenigstens eine erste und eine weitere zweite Außenverzahnung aufweist, wobei die Innenverzahnung des zweiten Planetenrades auf die weitere Außenverzahnung des ersten Planetenrades derart angepasst ist, dass das zweite Planetenrad auf das erste Planetenrad aufsteckbar ist und die Innenverzahnung des zweiten Planetenrades in die weitere zweite Außenverzahnung des ersten Planetenrades eingreift und/oder das zweite Planetenrad drehfest und/oder kraftschlüssig auf dem ersten Planetenrad gehaltert ist.
Vorteilhaft kann diese zweite Außenverzahnung mit der ersten Außenverzahnung identisch beziehungsweise in identischer Weise ausgebildet werden, was insbesondere die Herstellung beziehungsweise den Herstellungsprozess vereinfacht und/oder unerwünschte Lageabweichungen vermieden beziehungsweise vermeidbar sind und/oder lediglich hinsichtlich des Kopfdurchmessers differieren.
In einer weiteren Ausgestaltung sind bei wenigstens einem Stufenplaneten Mittel vorgesehen, welche zum Ausgleich und zur Kompensation von Fertigungstoleranzen und zur Verbesserung des Kraftflusses innerhalb einer Getriebe- oder Zahnradstufe beziehungsweise -ebene eine axiale Verschiebung des Stufenplaneten und/oder wenigstens eines Planetenrades und/oder wenigstens eines Zahnkranzes eines Planetenrades mit Schrägverzahnung aus einer Ruhelage heraus ermöglichen und damit letztlich aufgrund der Schrägverzahnung eine in Umfangsrichtung erfolgende Verdrehung bewirken. Dies betrifft insbesondere das mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende Planetenrad beziehungsweise den diesbezüglichen Stufenplaneten, da hier die Drehzahl am höchsten beziehungsweise größten ist und eine Schrägverzahnung demgemäß den größten Effekt hinsichtlich einer Geräusch- und Schwingungsreduktion bewirkt.
In einer weiteren, dazu alternativen Ausgestaltung umfasst wenigstens ein Stufenplanet, insbesondere alle funktional gleichwirkenden oder identischen Stufenplaneten einer Übersetzungsstufe, ein drehfederndes Planetenrad mit einer Radnabe, insbesondere mit Innenverzahnung, sowie einem Zahnkranz mit Außenverzahnung, wobei Zahnkranz und Radnabe über ein in Umfangsrichtung federnd nachgiebig ausgestaltetes Kopplungselement miteinander verbunden und/oder gegeneinander verdrehbar sind, um eine möglichst gleichmäßige Lastverteilung unter mehreren Planetensträngen zu gewährleisten und zu bewirken.
Bei der zuvor beschriebenen Anordnung erzeugt ein höher belasteter Planet über die Schrägverzahnung eine höhere Axialkraft als niedriger belastete Planeten und verschiebt sich also stärker gegen die beispielsweise axialen Federn, wodurch er sich entlang der Schrägverzahnung etwas verdreht und damit selbst entlastet. Die hier beschriebene zweite Möglichkeit braucht keine Schrägverzahnung, die Nabe oder der Zahnkranz, je nach Kraftfluss, eines höher belasteten Planeten verdreht sich stärker als die eines niedriger belasteten und bewirkt also ebenso eine tendenzielle Vergleichmäßigung der Belastungsverteilung.
Weiterbildend ist auch vorsehbar, dass das Kopplungselement mehrere speichenartige Verbindungsmittel aufweist. Auch kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass, insbesondere zur Verbesserung der federnden Eigenschaften beziehungsweise federnden Nachgiebigkeit, sich die Verbindungsmittel vom Zahnkranz zur Radnabe hin verjüngen, insbesondere konisch oder trapezartig verjüngen, und/oder spitz zulaufend ausgebildet sind.
Vorteilhaft ist wenigstens ein Planetenrad und/oder wenigstens ein Stufenplanet aus Metall oder einem Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzguß, ausbildbar, was eine vereinfachte Herstellung mit vergleichsweise geringem Aufwand ermöglicht.
Weiterhin ist vorsehbar, dass die jeweilige Planetenwelle und wenigstens ein Planetenrad einstückig ausgebildet oder mittels insbesondere Paßfeder, Preßsitz, oder Verklebung verbunden sind.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die jeweilige Planetenwelle im Nahbereich an wenigstens einem, vorzugsweise an beiden freien Enden der Welle ein Wälzlager, insbesondere ein Kugel- oder Rollenlager, oder ein Nadellager auf, mit welchem die Welle in demgemäßen Lageraufnahmen im Planetenträger drehbar gelagert ist.
Insbesondere sind bei einer Ausführungsform mit axialem Lastausgleich und/oder mit Schrägverzahnung Kugel- oder Rollenlager einsetzbar, weil dann die Axialkräfte günstig abgestützt werden können. Bei einer Ausführung mit den vorbeschriebenen drehfedernden Planetenrädern und insbesondere Geradverzahnung sind aufgrund des geringeren Platzbedarfs bevorzugt Nadellager einsetzbar.
Vorteilhaft ist das jeweilige Lager, insbesondere das Wälzlager, dabei derart mit der entsprechenden Welle verbindbar, dass eine leichte axiale Verschiebbarkeit gegeben ist. Weiterbildend kann diesbezüglich vorgesehen sein, dass bei einem jeweiligen Stufenplanet das mit dem Sonnenrad in Eingriff stehende Planetenrad und/oder die Planetenwelle gegen eine Federanordnung zum Ausgleich und zu Kompensation von Fertigungstoleranzen und zur Verbesserung des Kraftflusses vom Sonnenrad auf das Planetenrad innerhalb der ersten Getriebe- oder Zahnradstufe beziehungsweise -ebene sowie zur Bewirkung eines Lastausgleichs in axialer Richtung verschiebbar ist.
Vorteilhaft ist vorsehbar, dass, insbesondere zur Bewirkung eines verbesserten Lastausgleichs, die Außenverzahnung des Sonnenrades und des wenigstens einen mit dem Sonnenrad in Eingriff stehenden Planetenrades als Schrägverzahnung ausgebildet ist.
In einer weiteren Ausgestaltung weist der Planetenträger zumindest einen Hohlzylinder oder hohlzylinderartigen Bereich auf, welcher die An- und/oder Abtriebswelle zumindest teilbereichsweise umschließt und insbesondere zum Durch- oder Eingriff der An- oder Abtriebswelle dient, und welcher im Nahbereich an seinem oberen ersten freien Ende eine radial umlaufende erste Anformung und im Nahbereich an seinem unteren zweiten Ende, an welches sich die Abtriebswelle anschließt, eine radial umlaufende zweite Anformung aufweist. Vorteilhaft sind in den jeweiligen Anformungen die Lageraufnahmen zur Aufnahme der Lager zur drehbaren Halterung der jeweiligen Stufenplaneten vorsehbar. Die erste und/oder die zweite Anformung sind dabei insbesondere kragenartig und/oder ringartig und/oder scheibenartig und/oder becherartig ausbildbar.
Des weiteren ist vorsehbar, dass der Planetenträger zumindest zweigeteilt und/oder zweiteilig ausgebildet ist, wobei wenigstens ein Basiselement und ein Kopfelement vorgesehen sind. Weiterbildend sind Befestigungsmittel vorsehbar mittels welchen Kopf- und Basiselement kraft- und/oder formschlüssig miteinander verbindbar sind.
In einer weiteren Ausgestaltung weist jedes der Elemente zumindest einen, insbesondere die An- oder Abtriebswelle zumindest teilbereichsweise umschließenden, hohlzylinderartigen Bereich mit einer radial umlaufenden Anformung auf, welche jeweils insbesondere ring- oder scheibenartig oder becherartig oder schalenartig ausgebildet ist. Insbesondere erstreckt sich bei becher- oder schalenartiger Ausgestaltung die jeweilige Wandung dabei in Richtung des jeweils anderen Elementes. Auch bei kragenartiger Ausgestaltung der Anformung und einem sich umfänglich erstreckenden Kragen, kragt dieser in Richtung des jeweils anderen Planetenträger-Elementes aus. Die Anformungen sind dabei vorzugsweise im Nahbereich der voneinander wegweisenden beziehungsweise voneinander weggerichteten Enden der beiden Planetenträger-Elemente beziehungsweise der Hohlzylinder der beiden Elemente vorsehbar.
Vorteilhaft können Basiselement und/oder Kopfelement einen im Wesentlichen L- oder U-förmigen Querschnitt oder ein demgemäßes Profil aufweisen.
Basis- und Kopfelement sind kraftschlüssig und/oder formschlüssig verbindbar, insbesondere mittels Verschraubung. Dazu sind im Basis- und/oder Kopfteil beziehungsweise -element Durchgangs- und/oder Gewindebohrungen vorsehbar in welche jeweils eine Schraube eindrehbar und die beiden Elemente miteinander verschraub- und/oder verspannbar sind. Insbesondere sind dabei Durchgangs- und Gewindebohrung jeweils paarweise sich gegenüberliegend in der jeweiligen Hohlzylinderwandung beziehungsweise in seinem Mantel und/oder im Freibereich zwischen den Stufenplaneten oder Planetenrädern angeordnet, wobei insbesondere Mantelstärke und Bohrungs- sowie Schraubendurchmesser aufeinander angepasst sind.
Auch kann das Basiselement als Teil der Abtriebswelle ausgebildet beziehungsweise an diese angeformt sein und/oder können Basiselement und Abtriebswelle einstückig ausgebildet sein. Alternativ ist es auch möglich, das Basiselement separat auszubilden und mit der insbesondere als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle, beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verrastung oder dergleichen, kraft- und/oder formschlüssig zu verbinden.
Weiterhin ist vorsehbar, dass das Basiselement des Planetenträgers in seinem Innenbereich, das heißt insbesondere auf der dem Kopfelement zugewandten Seite seiner radial umlaufenden Anformung, Abstufungen aufweist. Diese Abstufungen können durch mehrere Ringebenen, beispielsweise in der Art von Ringen oder Ringsegmenten oder ringartigen Anformungen, mit unterschiedlichen beziehungsweise differierenden Innendurchmessern und/oder gleichem Außendurchmesser gebildet. Diesbezüglich kann der jeweilige Planetenträger auch mittels Dreh- und/oder Frästechniken hergestellt sein, wobei insbesondere die jeweiligen Ringebenen beispielhaft dadurch gebildet werden, dass aus einer massiven Scheibe vorbestimmter Dicke oder Stärke gerade soviel Material entfernt wird, um den jeweiligen Stufenplaneten und dessen Lagerungen den erforderlichen Platz zu verschaffen. Besonders vorteilhaft ist im Hinblick auf eine Serienausführung auch die Verwendung von Gußteilen, insbesondere eines mittels Gießtechniken hergestellten Planetenträgers, die unter Anwendung bekannter Techniken noch einer entsprechenden Endbearbeitung unterzogen werden. Vorteilhaft ist dabei eine der Anzahl der Stufenplaneten in einer Kette oder Abfolge beziehungsweise Strang entsprechende Anzahl an Ringebenen vorsehbar.
In einer weiteren Ausgestaltung ist eine durch einen Lagerring gebildete erste Ringebene vorgesehen, in welchem die wenigstens eine erste Lageraufnahme für den wenigstens einen ersten Stufenplaneten ausgebildet ist. Die jeweilige erste Lageraufnahme umfasst dabei beispielsweise mehrere Ausnehmungen mit unterschiedlichem Durchmesser zum Durchgriff beziehungsweise zur Aufnahme der Planetenwelle des jeweiligen ersten Stufenplaneten, der jeweiligen Lager, insbesondere Wälzlager wie beispielsweise Kugel oder Rollenlager, und/oder zur Aufnahme einer ersten Federanordnung, welche den Stufenplaneten in axialer Richtung zum Ausgleich von Fertigungstoleranzen und/oder zum Lastausgleich mit einer vorbestimmbaren Kraft beaufschlagt und zur Einstellung eines optimalen Kraftflusses geeignet positioniert. Bevorzugt sind, nicht zuletzt aus geometrisch/räumlichen Erwägungen heraus sowie aus Gründen der Lastverteilung, drei erste Stufenplaneten vorgesehen, wobei grundsätzlich auch zwei, vier, fünf oder mehr Planeten einsetzbar sind. Weiterbildend ist eine weitere, sich an die erste Ringebene anschließende zweite Ringebene vorsehbar, welche bei Verwendung mehrerer erster Stufenplaneten durch voneinander beabstandete und symmetrisch auf dem Lagerring verteilt angeordnete Ringsegmente ausbildbar ist. Die Ringsegmente sind dabei derart angeordnet, dass sich im jeweiligen Freibereich zwischen zwei Ringsegmenten wenigstens eine erste Lageraufnahme des Lagerringes befindet. Ist lediglich ein Stufenplanet eingesetzt, so kann auch nur ein Ringsegment ausreichend sein. Auch hier ist das Ringsegment derart angeordnet, dass sich im Freibereich zwischen den beiden Enden des Segments wenigstens eine erste Lageraufnahme des Lagerringes zur Aufnahme eines ersten Stufenplaneten befindet. Weitere Ringebenen sind entsprechend beziehungsweise analog der ersten und/oder zweiten Ringebene, insbesondere durch Verwendung von Ringsegmenten und/oder Lagerringen, ausgestaltbar, wobei dann Lageraufnahmen auch für die weiteren Stufenplaneten entsprechend vorzusehen sind.
Im jeweiligen Ringsegment selbst ist wenigstens eine zweite Lageraufnahme zur Aufnahme und Lagerung des jeweiligen zweiten Stufenplaneten vorsehbar. In einer weiteren Ausführungsform umfasst die jeweilige zweite Lageraufnahme eine Ausnehmung zum Durchgriff beziehungsweise zur Aufnahme der Planetenwelle des jeweiligen zweiten Stufenplaneten sowie des jeweiligen Lagers, mit welchem die Welle drehbar gehaltert und gelagert ist.
Bevorzugt ist eine der Anzahl der ersten Stufenplaneten korrespondierende Anzahl an zweiten bis n-ten Stufenplaneten eingesetzt, wobei der jeweilige zweite bis n-te Stufenplanet dabei grundsätzlich den gleichen Aufbau wie der erste Stufenplanet aufweisen kann. In Abhängigkeit des gewünschten Übersetzungsverhältnisses können die jeweiligen Stufenplaneten jedoch hinsichtlich der Außenverzahnung wenigstens eines Planetenrades differieren.
Dabei fällt mit dem Faktor der jeweiligen Übersetzung die Drehzahl immer tiefer und steigt das Drehmoment immer höher, was den wesentlichen Grund dafür bildet, weshalb bei ähnlichem Bauraum die ersteren Stufen beispielsweise in Kunststoff ausgeführt werden können und die letzteren Stufen beispielsweise in Stahl zu realisieren sind.
Bei Einsatz von Planeten und Planetenrädern mit federnd nachgiebig ausgestaltetem Kopplungselement ist ein Planetenträger mit wenigstens einem ersten sowie einer korrespondierenden Anzahl an zweiten Stufenplaneten mit jeweils zwei Zahnradebenen vorgesehen, wobei der jeweilige erste Stufenplanet sowie der dazu jeweilig korrespondierende zweite Stufenplanet einen Strang bilden und derart vom Planetenträger drehbar gehaltert sind, dass sie über eine gemeinsame Zahnradebene zusammen- und wechselwirken. Auch dieser Planetenträger ist an einer Abtriebswelle, die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, anordenbar oder als Teil der Abtriebswelle ausbildbar, wobei der Planetenträger aus im wesentlichen zwei Elementen, nämlich einem Basiselement und einem Kopfelement gebildet ist. Weiterbildend ist das Basiselement als Teil der Abtriebswelle ausbildbar beziehungsweise an diese anformbar und/oder Basiselement und Abtriebswelle einstückig ausbildbar. Alternativ ist es auch möglich das Basiselement separat auszubilden und mit der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle, beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verrastung oder dergleichen, kraftschlüssig zu verbinden. Auch ist vorsehbar, dass das demgemäße Basiselement beziehungsweise dessen radial umlaufende Anformung wenigstens eine erste Lageraufnahme für den wenigstens einen ersten Stufenplaneten sowie wenigstens eine zweite Lageraufnahme für den wenigsten einen zweiten Stufenplaneten aufweist, wobei insbesondere jeweils drei Lageraufnahmen vorsehbar sind, welche jeweils symmetrisch über die Umfangsfläche der Anformung verteilt anordenbar sind.
Sonnenrad und/oder ein oder mehrere Planetenräder und/oder eine oder mehrere Planetenwellen sind vorteilhaft aus Kunststoff, insbesondere einem verschleißarmen Kunststoff, oder Metall ausbildbar. Durch die Verwendung und/oder den Einsatz von Kunststoff lassen sich sowohl die Laufruhe erhöhen als auch die Gräuschentwicklung und die Herstellungsaufwand sowie -kosten reduzieren.
Der jeweilige Stufenplanet wird beziehungsweise ist durch den vorzugsweise zweiteiligen Planetenträger und insbesondere das Basiselement sowie das Kopfelement geführt und gehaltert. Weiterbildend ist vorsehbar, dass zumindest das Basiselement die vorgesehenen Stufenplaneten zumindest teilbereichsweise nahezu vollständig umschließt und/oder glockenartig einhüllt, wodurch zusätzlich auch Schutzfunktionen durch den Planetenträger verwirklicht und ausgeübt werden.
Darüber hinaus wir die gestellte Aufgabe auch durch einen Antrieb, insbesondere einen Stell- oder Servoantrieb für eine Armatur, mit einem Mehrstufenplanetengetriebe der vorbeschriebenen Art gelöst. Der erfindungsgemäße Antrieb umfasst somit ein Mehrstufenplanetengetriebe mit mehreren Zahnradebenen Z1, ... Zn, insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie mehreren Übersetzungsstufen, insbesondere drei Übersetzungsstufen, sowie einem Planetenträger mit wenigstens einem Planetenstrang mit jeweils wenigstens zwei in Serie angeordneten Stufenplaneten, wobei jeder Stufenplanet jeweils zwei Zahnradebenen aufweist, und jeweils zwei aufeinander abfolgende oder in Serie benachbarte beziehungsweise unmittelbar aufeinander folgende Stufenplaneten derart vom Planetenträger drehbar gehaltert sind, dass sie über jeweils eine gemeinsame Zahnradebene zusammen- oder wechselwirken, und mit einem Hohlrad, welches eine Innenverzahnung aufweist, die über eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten dieser Zahnradebene zusammenwirkt, wobei der Planetenträger oder das Hohlrad an einer Abtriebswelle, die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, angeordnet ist oder als Teil der Abtriebswelle ausgebildet ist, und ein Sonnenrad mit Außenverzahnung vorgesehen ist, welche Außenverzahnung über eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten dieser Zahnradebene zusammenwirkt und das Sonnenrad an einer Antriebswelle, insbesondere einer als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle, angeordnet ist und über das Sonnenrad von der Antriebswelle auf den wenigstens einen Stufenplaneten wirkende Antriebskräfte und/oder Drehmomente auf den Planetenträger oder das Hohlrad und auf die mit dem Planetenträger oder Hohlrad in Wirkverbindung stehende Abtriebswelle übertragbar sind und eine Antriebseinheit oder ein Motor vorgesehen ist, insbesondere ein Elektro- und/oder Servoantrieb, durch den die Antriebswelle motorisch antreibbar ist und die Antriebseinheit und/oder die Antriebs- und Abtriebswelle, Sonnenrad und Planetenträger eine gemeinsame Drehachse haben.
In einer weiteren Ausgestaltung ist ein Gehäuse vorgesehen, welches mit dem Hohlrad oder dem Planetenträger derart zusammenwirkt, dass die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an das mit dem Hohlrad oder Planetenträger in Wirkverbindung stehende Gehäuse übertragbar sind.
Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass wenigstens der kleinere der beiden lichten Durchmesser der als Hohlwellen ausgebildeten Antriebs- und Abtriebswelle auf die Abmessungen in Querrichtung eines im wesentlichen längserstreckten Antriebsstabes oder -spindel einer mit der Abtriebswelle verbindbaren Armatur angepasst ist.
In einer besonderen Ausgestaltung weist der Antrieb dabei ein als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildetes Mehrstufenplanetengetriebe beziehungsweise ein Mehrstufenplanetengetriebe mit Doppelstufe, wie vorstehend angegeben, auf, wobei für jeden Planetenstrang jeweils zwei Stufenplaneten und demgemäß drei Übersetzungsstufen vorgesehen sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung umfasst der Antrieb ein Mehrstufenplanetengetriebe der vorbeschriebenen Art, wobei auf eine Wiederholung der Ausgestaltungs- sowie Weiterbildungsmerkmale des im Rahmen des Antriebs eingesetzten Mehrstufenplanetengetriebes an dieser Stelle verzichtet werden soll. Diesbezüglich wird auf die vorstehende Beschreibung und Darlegung des Mehrstufenplanetengetriebes verwiesen. Die diesbezüglich dargelegten Merkmale sind jedoch ausdrücklich auch in den jeweiligen Antrieb einbeziehbar und in sowie mit diesem kombinierbar.
Durch die vorgestellten technischen Merkmale ist bei gegebenem Übersetzungsverhältnis und vergleichweise groß gewähltem Sonnenraddurchmesser ein besonders kompakter Antrieb, insbesondere Stellantrieb, mit hoher Laufruhe und auch bei hohen Drehzahlen geringer Gräuschentwicklung und geringem Verschleiß realisierbar. Darüber hinaus ist durch die vorgestellte Bauweise vermieden, dass ein Antriebsstab, häufig eine Antriebsspindel einer Armatur, denselben räumlichen Nahbereich der gemeinsamen Drehachse beansprucht wie das Planetengetriebe selbst. Insbesondere ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, dass der Stellantrieb insgesamt im Nahbereich der anzutreibenden Armatur angeordnet werden kann, ohne dass dabei der Hubeines Stellkörpers der Armatur und damit der Hub des entsprechenden Antriebsstabes ein anordnungshinderndes Merkmal wäre. Derart wird zum einen der Antrieb selbst kompakter, zum anderen werden die konstruktiven Ausgestaltungsmöglichkeiten für die Anordnung des Antriebs mit einer Armatur erhöht.
Vorteilhaft ist der jeweilige Antrieb koaxial in Verlängerung der Antriebswelle und/oder koaxial um die Antriebswelle anordenbar. Zudem ist es nunmehr möglich, dass die als zweite Hohlwelle ausgestaltete Antriebswelle unmittelbar durch einen Antrieb angetrieben wird oder in einer konstruktiven Variante des erfindungsgemäßen Antriebes einen Teil der Antriebseinheit beziehungsweise Motors, insbesondere den Anker eines Elektromotors oder die Turbine oder das Flügelrad eines Hydraulik- oder Pneumatikantriebs beziehungsweise -motors, bildet.
In einer konstruktiven Abwandlung kann der Antrieb alternativ eine insbesondere als Hohlwelle (dritte Hohlwelle) ausgebildete Motorwelle aufweisen, die als Teil der Antriebseinheit beziehungsweise des Antriebs oder des Motors, insbesondere als Anker oder Läufer eines Elektromotors oder als Turbine, Rotor oder Flügelrad eines Hydraulik- oder Pneumatikantriebs, ausbildbar ist und mit der als zweite Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle zusammenwirkt oder mit dieser gekoppelt ist und/oder mit dieser kraftschlüssig verbunden ist. Die als dritte Hohlwelle ausgestaltete Motorwelle und/oder die als zweite Hohlwelle ausgebildete Antriebswelle und der Anker, Läufer oder Rotor des als Antrieb eingesetzten Elektromotors beziehungsweise die Turbine, der Rotor oder das Flügelrad des als Antrieb eingesetzten Hydraulik- oder Pneumatikmotors, sind dabei in vorteilhafter Ausgestaltung einstückig ausgebildet und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden.
Bei dieser koaxialen Anordnung fallen die Drehachsen von Motorwelle und/oder der Antriebswelle und der Abtriebswelle, des Sonnenrades und des Planetenträgers sowie des Hohlrades in einer gemeinsamen Drehachse zusammen, wobei weiterhin der Vorteil bestehen bleibt, dass durch den lichten Bereich der Hohlwellen, des Planetenträgers und des Antriebs wiederum ein Antriebskörper für eine Armatur durchführbar ist. Hierdurch wird die Anzahl der Bauteile weiter reduziert und der Antrieb, insbesondere ein Servo- oder Stellantrieb, weiter kompaktiert.
Alternativ dazu ist auch eine nebengeordnete Antriebseinheit mit Motorwelle vorsehbar, welche mit der Antriebswelle zusammenwirkt und/oder gekoppelt ist.
Indem sowohl Motorwelle, Antriebswelle als auch die Abtriebswelle als Hohlwelle ausgebildet sind entsteht im Bereich der Drehachse der Hohlwellen ein Freiraum, der durch den lichten Durchmesser der Hohlwellen gebildet ist. Dieser Freiraum ist für den Stellantrieb in vorteilhafter Weise nutzbar, da üblicherweise angetriebene Armaturen in der Regel einen bestimmten Stellhub benötigen, der üblicherweise mittels einer Spindel mit einer Antriebsmutter, welche vom Antrieb angetrieben wird, bereitgestellt wird. Der Stellhub kann vergleichsweise groß zu den Dimensionen des Stellantriebs selbst sein.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Antriebes ist auch darin zu sehen, dass eine Durchdringung eines Bauteils beispielsweise einer Armatur durch den räumlichen Bereich des Antriebs, insbesondere des Stellantriebes, nämlich durch die Hohlwellen, und/oder durch die koaxial um die zweite Hohlwelle oder in Verlängerung der zweiten Hohlwelle angeordnete Antriebseinheit beziehungsweise den Motor oder Antrieb ermöglicht ist.
Auf diese Weise lässt sich besonders einfach eine solche Antriebsspindel durch die Hohlwelle beziehungsweise die Hohlwellen des Mehrstufenplanetengetriebes und/oder des Antriebs beziehungsweise Motors hindurchführen. Die Bauart ist entsprechend kompakt, und es ergeben sich völlig neue Möglichkeiten für die Anordnung des Mehrstufenplanetengetriebes und/oder des Antriebes im Verhältnis zu der anzutreibenden Armatur.
Zudem sind mit um die Antriebswelle umlaufenden Planetenrädern besonders schwingungsgünstige Ausgestaltungen eines Planetengetriebes und damit auch des Antriebes möglich.
Auch kann das freie, nämlich das der Abtriebswelle abgewandte Ende der ersten Antriebswelle, in vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäßen Mehrstufenplanetengetriebes, mit einem Verbindungselement, insbesondere einer Kupplung, zur Anbindung an einen Antrieb und/oder die Motorwelle des Antriebs versehen sein.
Ein zusätzlicher Vorteil ergibt sich, wenn die lichten Durchmesser von Antriebs- und Abtriebswelle aufeinander angepasst sind. Auf diese Weise ist erreicht, dass der lichte Bereich der Hohlwelle im wesentlichen ohne Stufen oder Absätze mit Kanten ist und auf diese Weise mögliche mechanische Hindernisse für eine durch den lichten Bereiche laufende Antriebsspindel konstruktiv vermieden sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des jeweiligen Antriebes wird dadurch erreicht, dass das Hohlrad des Mehrstufenplanetengetriebes eine Außenverzahnung aufweist, die mit einer Verzahnung einer Spindel einer selbsthemmenden Handantriebseinrichtung für ein Planetenüberlagerungsgetriebe in ständigem Eingriff steht und zusammenwirkt, wobei die Spindel insbesondere auch als Messwelle ausgestaltbar ist. Darüber hinaus ist auf diese Weise eine Möglichkeit geschaffen, beispielsweise über ein entsprechendes Handrad der Handantriebseinrichtung beziehungsweise des Handantriebs, das an der Spindel angebracht ist, das Hohlrad und damit die Abtriebswelle händisch zu drehen beziehungsweise in Drehbewegung zu versetzen.
Der selbsthemmende Handantrieb kann dabei beispielhaft über ein selbsthemmendes Schneckengetriebe auf das Hohlrad einwirken. Nachteilig wäre die erforderliche hohe Übersetzung von beispielsweise 50:1, so dass im Falle einer manuellen Notbetätigung ein dementsprechend große Vielzahl an Handradumdrehungen erforderlich wäre, um die gewünschte Abtriebswellenumdrehungsanzahl auszuführen. Die Anzahl an Handumdrehungen ließe sich mit erheblichem zusätzlichen Aufwand durch Vorschaltung einer weiteren Getriebeübersetzung ins Schnelle beispielsweise 1:5 verringern.
In einer dazu alternativen Ausgestaltung ist bei der erfindungsgemäßen Handantriebseinrichtung für ein Planetenüberlagerungsgetriebe zur Erreichung einer Selbsthemmung der Wirkungsgrad durch Abstützung der Axialkräfte der Schnecke oder Spindel über konusförmige Lagerungen gezielt verschlechtert, wobei durch Anpassung des jeweiligen Konuswinkels der gewünschte Wirkungsgrad mit entsprechend zuverlässiger Selbsthemmung für beliebige Materialpaarungen und Schmierungsverhältnisse eingestellt werden kann.
Demgemäß ist vorsehbar, dass die betreffende Handantriebseinrichtung ein Handrad zur Handbetätigung des jeweiligen Antriebs, insbesondere eines Stellantriebs für eine Armatur, aufweist, welches mit einem mehrgängigen Schneckengetriebe mit Außenwendelung zusammenwirkt, welche sich im Eingriff mit der Außenverzahnung eines drehbar gelagertes Hohlrades befindet, dessen Innenverzahnung sich im Eingriff mit der Außenverzahnung wenigstens eines Planetenrades des jeweiligen Stufenplaneten des eingesetzten Planetengetriebes befindet.
Ist die Spindel als Messwelle eingesetzt, so werden die auf die Messwelle übertragenen Kräfte und Momente durch eine mit der Messwelle verbundene Federanordnung aufgenommen, wobei die Auslenkung der Federanordnung ein Maß für die Größe der übertragenen Kraft oder des übertragenen Momentes ist. Auf diese Weise werden die Kräfte und Momente nicht einfach in das Gehäuse eingeleitet und dort abgestürzt, sondern es besteht die Möglichkeit, beispielsweise über eine entsprechende Sensorik, die Größe der zu übertragenden Kraft oder des zu übertragenden Momentes unmittelbar zu erfassen oder anzuzeigen.
Natürlich ist es auch denkbar, dass ein derartiger Antrieb, sowohl motorisch als auch handbetätigt, lediglich eine geringe Drehbewegung ausführen muss, wie es beispielsweise zum Öffnen und Schließen von Kugelhähnen erforderlich ist, nämlich eine Viertelkreisdrehung durchzuführen.
Ein motorgetriebenes als auch händisches Betreiben eines entsprechenden Planetengetriebes beziehungsweise Planetenüberlagerungsgetriebes jederzeit parallel zu ermöglichen, muss der jeweilige Handantrieb bei Motorbetrieb selbsthemmend abgestützt sein. Soll dazu ein selbsthemmendes Schneckengetriebe eingesetzt werden, so bedingt dies eine ungünstig hohe Übersetzung, eine Verringerung der Übersetzung durch eine zusätzliche Handantriebsgetriebestufe ins Schnelle ist jedoch zu aufwändig. Die Lösung dieses Problems liefert der erfindungsgemäße Handantrieb beziehungsweise die Handantriebseinrichtung, bei welcher die erforderliche Abstützung und Selbsthemmung bei Einsatz eines nichtselbsthemmendes Schneckengetriebe mit günstig kleiner Übersetzung, wie vorstehend dargelegt, durch zusätzliche „Konusbremsen” erreicht und bewirkt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen.
Die weitere Darlegung der Erfindung sowie vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen erfolgt anhand einiger Figuren und Ausführungsbeispiele.
Es zeigen:
1 vereinfachte Draufsicht auf ein beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestaltetes Mehrstufenplanetengetriebe mit einem Planetenstrang,
1a, b vereinfachte Seitenansicht auf ein beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe gemäß 1 ausgebildetes Mehrstufenplanetengetriebe in zwei alternativen Anordnungen,
2 perspektivische 3-dim Seitenansicht eines beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestalteten Mehrstufenplanetengetriebe mit Planetenträger mit drei Planetensträngen,
3 Schnittdarstellung des Mehrstufenplanetengetriebe gemäß 2,
4 perspektivische 3-dim Draufsicht auf ein beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestalteten Mehrstufenplanetengetriebe mit drei Planetensträngen,
5 Draufsicht auf ein Mehrstufenplanetengetriebe gemäß 4,
6 perspektivische 3-dim Ansicht eines beispielhaft ausgebildeten Planetenstranges mit zwei Stufenplaneten mit Planetenrädern mit federnd nachgiebigem Kopplungselement,
6a–c 3-dim Ansicht eines beispielhaft ausgebildeten Stufenplaneten, insbesondere seiner Welle mit erstem Planetenrad,
7 Draufsicht auf einen beispielhaft ausgebildeten Planetenstrang mit zwei Stufenplaneten mit Planetenrädern mit federnd nachgiebigem Kopplungselement,
8 Schnittdarstellung eines beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestalteten Mehrstufenplanetengetriebe mit Planetenträger mit drei Planetensträngen mit Stufenplaneten mit Planetenrädern mit federnd nachgiebigem Kopplungselement,
9 perspektivische 3-dim Draufsicht auf ein beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestalteten Mehrstufenplanetengetriebe mit drei Planetensträngen mit Stufenplaneten mit Planetenrädern mit federnd nachgiebigem Kopplungselement,
10 Draufsicht auf ein Mehrstufenplanetengetriebe gemäß 9,
11 Seitenansicht eines beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestalteten Mehrstufenplanetengetriebes mit Planetenträger mit drei Planetensträngen mit Stufenplaneten mit Planetenrädern mit federnd nachgiebigem Kopplungselement,
12 Draufsicht auf eine selbsthemmende Handantriebseinrichtung für ein Planetenüberlagerungsgetriebe mit Spindel in Schnittdarstellung,
13 Draufsicht von Oben auf einen Stellantrieb mit als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildetem Mehrstufenplanetengetriebe und Anzeigeeinrichtung in Schnittdarstellung.
In 1 ist eine vereinfachte Draufsicht auf ein beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestaltetes erfindungsgemäßes Mehrstufenplanetengetriebe, insbesondere für einen Stellantrieb einer Armatur gezeigt, welches mehrere, insbesondere drei Zahnradebenen Z1, Z2, Z3 mit drei Übersetzungsstufen umfasst, wobei im hier gezeigten Beispiel lediglich ein Planetenstrang mit zwei Stufenplaneten 10, 12 mit jeweils zwei Planetenrädern 10d, e; 12d, e eingesetzt sind. Vorteilhaft sind für eine gleichmäßiger Kraft- und Lastverteilung auch mehrere gleichartig ausgebildete Planetenstränge einsetzbar. Der jeweilige Stufenplanet 10, 12 verfügt dabei über zwei Planetenräder mit differierender Außenverzahnung, die derart miteinander gekoppelt sind, so dass die Drehbewegung des ersten Planetenrades 10d, 12d auch von dem jeweils zugehörigen zweiten Planetenrad 10e, 12e ausgeführt wird. Die Anzahl der Zähne des jeweils zweiten Planetenrades 10e, 12e und damit sein Durchmesser ist dabei deutlich größer als die des jeweils ersten Planetenrades 10d, 12d, welches nachfolgend auch als Ritzel bezeichnet wird.
Darüber hinaus ist ein Sonnenrad 20 vorgesehen, welches an einer als Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle 18 anordenbar ist. Das Sonnenrad 20 weist eine Außenverzahnung aus, welche mit der Außenverzahnung des zweiten Planetenrades 10e des ersten Stufenplaneten 10 in Eingriff steht. Das erste Planetenrad 10d des ersten Stufenplaneten 10 beziehungsweise dessen Außenverzahnung wiederum befindet sich in Eingriff mit dem zweiten Planetenrad 12e des zweiten Stufenplaneten 12. Darüber hinaus ist ein Hohlrad 32 mit Innenverzahnung vorgesehen, welches sich im Eingriff mit der Außenverzahnung des ersten Planetenrades 12d des zweiten Stufenplaneten 12 befindet. Dabei ist vorteilhaft vorsehbar, dass sich das Hohlrad 32 am Gehäuse eines Stellantriebs abstützt und/oder eine Außenverzahnung aufweist über welche das Hohlrad mit einem Handantrieb beziehungsweise einer Handantriebseinrichtung zusammenwirkt.
In 1a ist eine vereinfachte Seitenansicht auf ein beispielhaft als Doppelstufenplanetengetriebe ausgestaltetes erfindungsgemäßes Mehrstufenplanetengetriebe in einer Anordnung mit drei Zahnradebenen Z1, Z2, Z3 und drei Übersetzungsstufen gezeigt, wohingegen in 1b ein entsprechendes Mehrstufenplanetengetriebe in einer dazu alternativen Anordnung mit lediglich zwei Zahnradebenen Z1, Z2 und drei Übersetzungsstufen gezeigt ist.
Weiterhin ist, wie in der 2 sowie der 3 gezeigt, ein Planetenträger 14 mit wenigstens einem, insbesondere jedoch drei ersten 10 sowie einer korrespondierenden Anzahl an zweiten Stufenplaneten 12 mit jeweils zwei Zahnradebenen Z1, Z2; Z2, Z3 vorgesehen, wobei der jeweilige erste Stufenplanet 10 sowie der dazu jeweilig korrespondierende zweite Stufenplanet 12 derart vom Planetenträger 14 drehbar gehaltert sind, dass sie über eine gemeinsame zweite Zahnradebene Z2 zusammen- und wechselwirken. Wie anhand den 2 und 3 ersichtlich ist der Planetenträger 14 an einer Abtriebswelle 16, die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, anordenbar oder als Teil der Abtriebswelle 16 ausbildbar. Im hier gezeigten Beispiel der 2 und 3 ist der Planetenträger 14 aus im wesentlichen zwei Elementen, nämlich einem Basiselement 14a und einem Kopfelement 14b gebildet, wobei das Basiselement 14a als Teil der Abtriebswelle 16 ausgebildet beziehungsweise an diese angeformt ist und/oder Basiselement 14a und Abtriebswelle 16 einstückig ausgebildet sind. Alternativ ist es auch möglich das Basiselement separat auszubilden und mit der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle, beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verrastung oder dergleichen, kraftschlüssig zu verbinden.
Das erfindungsgemäß ausgebildete Mehrstufenplanetengetriebe ermöglicht trotz kompakter Bauweise die Verwendung von als Hohlwellen ausgeführten An- und Abtriebswellen mit ungewöhnlich großen lichten Weiten. Zwar könnte auch mittels eines einfachen Stufenplanetengetriebes eine beispielsweise für den Stellantrieb einer Armatur hinreichende Übersetzung realisiert werden, wegen des außergewöhnlich großen Hohlwellen-Sonnenrads 20 und des beengten Bauraums ließe sich jedoch zum zweiten Planetenrad 10e leider keine hinreichende Übersetzung ins Langsame realisieren. Diese Verlangsamung wird quasi durch eine zusätzliche Untersetzung vom ersten Planetenrad oder Ritzel 10d des ersten Stufenplaneten zum zweiten Planetenrad 12e des zweiten Stufenplaneten 12 mit Hilfe des zusätzlichen zweiten Stufenplaneten hergestellt oder bewirkt.
Wie insbesondere 3 in Schnittansicht entnehmbar ist das Basiselement 14a des Planetenträgers 14 als eine Art Hohlzylinder mit einer radial umlaufenden Anformungen ausgebildet, welche insbesondere kragen- oder becherartig ausgestaltet ist, und welche in ihrem Innenbereich, das heißt der dem Kopfelement 14b zugewandten Seite oder Oberfläche, Abstufungen aufweist, welche insbesondere durch wenigstens zwei Ringebenen R1, R2 mit unterschiedlichen beziehungsweise differierendem Innen- jedoch nahezu identischem Außendurchmesser ausbildbar sind. Das Basiselement 14a mit der radial umlaufenden Anformung schließt sich dabei unmittelbar an die Abtriebswelle 16 an.
Das hier gezeigte Basiselement 14a beziehungsweise dessen radial umlaufende Anformung weist eine erste Ringebene R1 auf, welche durch einen Lagerring 22 gebildet ist und in welchem die wenigstens eine erste Lageraufnahme 24a für den wenigstens einen ersten Stufenplaneten 10 ausgebildet ist.
Die jeweilige erste Lageraufnahme 24a umfasst dabei mehrere Ausnehmungen mit unterschiedlichem Durchmesser zum Durchgriff beziehungsweise zur Aufnahme der Planetenwelle 10a des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 der jeweiligen Lager 10b, insbesondere Kugel oder Rollenlager, und/oder zur Aufnahme einer ersten Federanordnung 10c, welche den Stufenplaneten in axialer Richtung zum Lastausgleich mit einer vorbestimmbaren Kraft beaufschlagt und in Position hält.
Bevorzugt sind, nicht zuletzt aus geometrisch/räumlichen Erwägungen heraus sowie aus Gründen der Lastverteilung, drei erste Stufenplaneten 10 vorgesehen, wobei grundsätzlich auch, zwei, vier, fünf oder mehr Planeten einsetzbar wären.
Die zweite Ringebene R2 wird bei Verwendung mehrerer erster Stufenplaneten durch voneinander beabstandete und symmetrisch auf dem Lagerring 22 verteilt angeordnete Ringsegmente 26 oder einem mit Ausnehmungen zum Durchgriff des jeweiligen zweiten Planetenrades des ersten Stufenplaneten versehenen Ringelement gebildet. Die Ringsegmente sind dabei derart angeordnet, dass sich im jeweiligen Freibereich zwischen zwei Ringsegmenten 26 wenigstens eine erste Lageraufnahme 24a des Lagerringes 22 befindet und genügend Freiraum zum Durchgriff des jeweiligen zweiten Planetenrades des ersten Stufenplaneten geschaffen ist.
Ist lediglich ein erster Stufenplanet 10 eingesetzt, so ist auch nur ein Ringsegment ausreichend. Auch hier ist das Ringsegment derart angeordnet, dass sich im Freibereich zwischen den beiden Enden des Segments wenigstens eine erste Lageraufnahme des Lagerringes 22 befindet.
Im jeweiligen Ringsegment 26 ist wenigstens eine zweite Lageraufnahme 28a zur Aufnahme und Lagerung des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12 vorgesehen. Das Basiselement 14a sowie insbesondere Lagerring 22 und Ringsegmente 26 können dabei einstückig ausgebildet sein.
Die jeweilige zweite Lageraufnahme 28a umfasst dabei eine Ausnehmung zum Ein- oder Durchgriff beziehungsweise zur Aufnahme der Planetenwelle 12a des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12 sowie des jeweiligen Lagers 12b, insbesondere ein Kugel oder Rollenlager, in welchem die Welle drehbar gehaltert und gelagert ist.
Bevorzugt ist eine der Anzahl der ersten Stufenplaneten 10 korrespondierende Anzahl an zweiten Stufenplaneten 12 eingesetzt, demgemäß sind im hier gezeigten Beispiel drei zweite Stufenplaneten 12 vorgesehen, wobei grundsätzlich auch zwei, vier, fünf oder mehr Planeten einsetzbar sind.
Wie insbesondere in 3 in Schnittdarstellung gezeigt weist der jeweilige Stufenplanet 10, 12 zwei miteinander sowie mit einer Planetenwelle gekoppelte Planetenräder 10d, e; 12d, e mit differierender Außenverzahnung auf, so dass die Drehbewegung des jeweiligen ersten Planetenrades 10d, 12d auch von dem zugehörigen zweiten Planetenrad 10e, 12e ausgeführt wird. Die Anzahl der Zähne des jeweils zweiten Planetenrades 10e, 12e des ersten oder zweiten Stufenplaneten 10, 12 und damit sein Durchmesser ist deutlich größer als die des ersten Planetenrades 10d, 12d. Alternativ dazu ist auch ein einstückig ausgebildetes Planetenrad mit zwei differierenden Außenverzahnungen vorsehbar. Weiterhin umfasst der jeweilige Stufenplanet 10, 12 eine Planetenwelle 10a, 12a auf oder an welcher die beiden jeweiligen Planetenräder 10d, e; 12d, e angeordnet sind. Zumindest das erste Planetenrad 10d, 12d ist dabei kraftschlüssig und/oder formschlüssig, insbesondere fest beziehungsweise starr und/oder drehfest, mit der jeweiligen Planetenwelle 10a, 12a verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet, so dass die Drehbewegung der Welle 10a, 12a auch vom zugehörigen ersten Planetenrad 10d, 12d ausgeführt wird.
Der jeweilige Stufenplanet 10, 12 weist ein weiteres zweites Planetenrad 10e, 12e mit einer Außenverzahnung auf, welches zweite Planetenrad 10e, 12e im hier gezeigten Beispiel kraftschlüssig auf dem ersten Planetenrad 10d, 12d angeordnet und drehfest mit diesem verbunden ist, so dass die Drehbewegung der Welle 10a, 12a sowie des ersten Planetenrades 10d, 12d auch vom zweiten Planetenrad 10e, 12e ausgeführt wird. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen erstem 10d, 12d und zweitem Planetenrad 10e, 12e kann beispielhaft durch Verpressung und/oder Verrastung und/oder Verklebung und/oder Verschweißung oder dergleichen erreicht werden. Auch eine einstückige Ausbildung ist vorteilhaft vorsehbar. Insbesondere kann das erste Planetenrad 10d, 12d eine weitere Außenverzahnung sowie das zweite Planetenrad 10e, 12e eine auf die weitere Außenverzahnung angepasste Nabe mit Innenverzahnung aufweisen, so dass das zweite Planetenrad 10e, 12e mit seiner Innenverzahnung auf die weitere Außenverzahnung des ersten Planetenrades 10d, 12d aufschiebbar oder aufsteckbar und drehfest und/oder kraftschlüssig mit diesem verbindbar ist, und die Innenverzahnung des jeweiligen zweiten Planetenrades in montiertem Zustand in die weitere Außenverzahnung des ersten Planetenrades eingreift.
Eine demgemäße Anordnung ist beispielsweise auch den 6 und 7 entnehmbar. Vorzugsweise differieren dabei Außenverzahnung und die weitere Außenverzahnung des jeweiligen ersten Planetenrades 10d, 12d insbesondere hinsichtlich des Kopfdurchmesser und sind ansonsten jedoch identisch ausgebildet, wobei der Kopfdurchmesser der weiteren Außenverzahnung gegenüber der Außenverzahnung verringert beziehungsweise verkleinert ist. Grundsätzlich können beide Verzahnungen jedoch sowohl hinsichtlich Zähneanzahl als auch hinsichtlich Zahngeometrie differieren. Die Außenverzahnung des jeweiligen ersten Planetenrades 10d, 12d kann dabei in axialer Richtung auch als Anschlag für das zweite Planetenrad 10e, 12e, dienen. Alternativ oder ergänzend können auch andere Anschlags- oder Befestigungsmittel eingesetzt werden. Auch sind dabei, wie ebenfalls in 3 gezeigt, Planetenwelle 10a, 12a und erstes Planetenrad 10d, 12d einstückig ausbildbar. Die jeweilige Planetenwelle 10a, 12a des jeweiligen Stufenplaneten 10, 12 weist im Nahbereich an den freien Enden der Welle 10a, 12a jeweils ein Wälzlager, insbesondere ein Kugel- oder Rollenlager, auf, mit welchem die Welle 10a, 12a in den jeweiligen Lageraufnahmen 24a, b; 28a, b im Planetenträger 14 drehbar gelagert ist. Dabei durchgreift das zweite Planetenrad 10e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 den Freibereich zwischen zwei Ringsegmenten 26 oder den Enden des eines Ringsegments. Weiterhin ist beim ersten Stufenplanet 10 jeweils zwischen Lager 24a und Planetenrad 10d, e eine Federanordnung 10g, im hier gezeigten Beispiel eine Anordnung aus Tellerfedern, vorgesehen, so dass der jeweilige erste Stufenplanet 10, das heißt Planetenwelle 10a sowie erstes 10d und zweites Planetenrad 10e zur Bewirkung eines Lastausgleichs zwischen zweitem Planetenrad 10e und Sonnenrad 20, in axialer Richtung entlang der Planetenwelle 10a verschiebbar und aufgrund einer vorgesehenen Schrägverzahnung letztlich in Umfangsrichtung (torsional) verdrehbar ist.
Der jeweilige zweite Stufenplanet 12 ist dabei derart angeordnet, dass das zweite Planetenrad 12e des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12 mit dem zugehörigen ersten Planetenrad 10d des ersten Stufenplaneten 10 im Eingriff steht und das erste Planetenrad 12d des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12 mit einem Hohlrad 32 in Eingriff steht, welches mit einem Gehäuse in Wirkverbindung steht beziehungsweise mit diesem in Wirkverbindung bringbar ist und/oder sich gegen dieses abstützt. Das zweite Planetenrad 10e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 steht im Eingriff mit dem Sonnenrad 20. Das Sonnenrad 20 sowie das zweite Planetenrad 10e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 weisen eine Schrägverzahnung auf, was für die Laufruhe vorteilhaft und günstig ist und unumgänglich für die axial wirkende Lastausgleichsmimik ist. Des weiteren weist der Planetenträger 14 ein Kopfelement 14b auf, welches mit dem Basiselement 14a kraftschlüssig und/oder insbesondere lösbar verbindbar und/oder an diesem befestigbar ist, insbesondere verschraubbar und/oder verklebbar und/oder verrastbar und/oder verschweißbar ist. In dem Kopfelement 14b sind die Lageraufnahmen 24b, 28b, zur Aufnahme und/oder Lagerung des jeweiligen ersten 10 und zweiten Stufenplaneten 12 vorgesehen. Wie in 2 und 3 gezeigt handelt es sich beim Kopfelement 14b im wesentlichen um einen Hohlzylinder mit einer radial umlaufenden Anformung, insbesondere mit einem L-förmigen Außenprofil oder Querschnitt.
Der jeweilige erste 10 und zweite Stufenplanet 12 werden durch den Planetenträger 14 und insbesondere das Basiselement 14a sowie das Kopfelement 14b geführt und gehaltert.
Wie in 4 und 5 gezeigt ist das Sonnenrad 20 mit einer Außenverzahnung versehen, welche Außenverzahnung über die erste Zahnradebene Z1 (siehe dazu 3) mit dem zweiten Planetenrad 10e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 zusammenwirkt. Die Außenverzahnung des Sonnenrades 20 kann dabei vorteilhaft auch als Schrägverzahnung ausgeführt sein. Das Sonnenrad 20 wiederum ist an einer Antriebswelle 18, insbesondere einer als Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle 18, angeordnet oder als Teil dieser Hohlwelle einstückig mit dieser ausgebildet. Weiterhin umfasst das beispielhaft ausgebildete Mehrstufenplanetengetriebe ein Hohlrad 32, mit welchem Hohlrad 32 die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an ein mit diesem in Wirkverbindung stehenden Gehäuse übertragbar sind. Das Hohlrad 32 weist eine Innenverzahnung auf, welche mit der dritten Zahnradebene Z3 und damit dem jeweiligen ersten Planetenrad 12d des wenigstens einen zweiten Stufenplaneten 12 zusammenwirkt. Mit der als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle 18 sind die Antriebskräfte vom Sonnenrad 20 auf den wenigstens einen ersten Stufenplaneten 10 und den wenigstens einen zweiten Stufenplaneten 12 übertragbar, wobei eine gedachte Drehachse des wenigstens einen ersten 10 und zweiten Stufenplaneten 12 immer außerhalb des lichten Durchmessers des Sonnenrades 20 liegt und Sonnenrad 20 sowie Planetenträger 14 eine gemeinsame Drehachse haben.
Wie weiterhin der 3 entnehmbar weist die hier beispielhaft gezeigte Welle 10a des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 in Einbaulage oberhalb des ersten Planetenrades 10d eine Anformung 30 oder eine Verdickung auf, welche als Widerlager oder Abstützung für ein erstes Tellerfedernpaket 10f dient, welches in Einbaulage dann zwischen dem jeweiligen Widerlager 30 und dem jeweiligen ersten Wälzlager 10b vorgesehen und angeordnet ist. Ein weiteres, zweites Tellerfedernpaket 10g ist zudem zwischen dem zweiten Planetenrad 10e, welches seinerseits als Widerlager dient, und dem zweiten Wälzlager vorsehbar, so dass sich das zweite Federnpaket 10g gegen Lager und zweites Planetenrad 10e abstützt.
Im hier gezeigten Beispiel ist das mit dem Sonnenrad 20 in Eingriff stehende zweite Planetenrad 10e und/oder die Planetenwelle 10a des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 gegen zumindest eine Federanordnung, insbesondere eine Tellerfederanordnung, zum Ausgleich und zur Kompensation von Fertigungstoleranzen und zur Verbesserung des Kraftflusses vom Sonnenrad 20 auf das jeweilige Planetenrad 10e innerhalb der ersten Getriebe- oder Zahnradstufe beziehungsweise -ebene Z1 sowie zur Bewirkung eines radialen Toleranz- und/oder Lastausgleichs in axialer Richtung verschiebbar. Dabei können die eingesetzten drei ersten Stufenplaneten 10 grundsätzlich den gleichen Aufbau aufweisen, wobei die Dicke der drei zweiten Planetenräder 10e der drei ersten Stufenplaneten 10 auf die Dicke des Sonnenrades 20 angepasst sein kann, insbesondere kleiner als die Dicke des Sonnenrades sein kann, und/oder die jeweiligen zweiten Planetenräder axial versetzt angeordnet sein können.
In 4 ist in perspektivischer 3-dim Draufsicht ein als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildetes Mehrstufenplanetengetriebe gezeigt, welches drei Zahnradebenen Z1, Z2, Z3 mit drei Übersetzungsstufen, entsprechend der Anzahl der kämmenden Zahnradpaare, umfasst, wobei insgesamt sechs Stufenplaneten 10, 12 beziehungsweise drei Stufenplanetenpaare oder -stränge 10, 12 eingesetzt sind, und wobei jeder Stufenplanet 10, 12 jeweils zwei Planetenräder 10d, e; 12d, e aufweist. Die Ausführung der jeweiligen Stufenplaneten entspricht der aus den 2 und 3 bekannten Ausgestaltung, so dass diesbezüglich auf die Ausführungen zur 2 und 3 verwiesen wird. Gemäß den 2 und 3 ist auch hier ein Sonnenrad 20 vorgesehen, welches eine als Schrägverzahnung ausgestaltete Außenverzahnung aufweist, welche mit der ebenfalls als Schrägverzahnung ausgebildeten Außenverzahnung des jeweiligen zweiten Planetenrades 10e der drei ersten Stufenplaneten 10 in Eingriff steht. Das zweite Planetenrad 10e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 10 beziehungsweise dessen Außenverzahnung wiederum befindet sich in Eingriff mit dem zweiten Planetenrad 12e des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12. Darüber hinaus ist ein Hohlrad 32 mit zumindest Innenverzahnung, insbesondere jedoch auch einer Außenverzahnung, vorgesehen, welches sich im Eingriff mit der Außenverzahnung des ersten Planetenrades 12d der drei zweiten Stufenplaneten 12 befindet. Des Weiteren weist die jeweilige Planetenwelle 10a, 12a im Nahbereich an wenigstens einem freien Ende der Welle 10a, 12a, bevorzugt jedoch an beiden Enden, ein Wälzlager 10b, c; 12b, c, insbesondere ein Kugel- oder Rollenlager, auf, mit welchem die Welle 10a, 12a in wenigstens einer Lageraufnahme 24a, b; 28a, b im Planetenträger 14 drehbar gelagert ist.
Auch kann vorgesehen sein, dass beim jeweiligen ersten Stufenplanet 10 das mit dem Sonnenrad 20 in Eingriff stehende zweite Planetenrad 10e und/oder die Planetenwelle 10a gegen wenigstens eine Federanordnung, im hier gezeigten Beispiel zwei Tellerfederanordnungen 10f, g (siehe dazu auch 3) zum Ausgleich und zu Kompensation von Fertigungstoleranzen und zur Verbesserung des Kraftflusses vom Sonnenrad 20 auf das zweite Planetenrad 10e innerhalb der ersten Getriebe- oder Zahnradstufe beziehungsweise -ebene sowie zur Bewirkung eines Lastausgleichs in axialer Richtung verschiebbar und demzufolge aufgrund der Schrägverzahnung verdrehbar beziehungsweise tordierbar ist, derart dass ein Lastausgleich und/oder ein Toleranzausgleich, insbesondere ein Ausgleich radialer Toleranzen oder Abweichungen zwischen den einzelnen Planeten- oder Zahnrädern einer Stufe bewirkbar ist. Die Planeten eines Planetengetriebes oder eines Planetenüberlagerungsgetriebes tragen letztlich nur dann wunschgemäß gleichmäßig beziehungsweise gleichverteilt, wenn, wie in den 2 bis 5 gezeigt, bei beispielsweise drei Stufenplanetenpaaren mindestens entweder das Sonnenrad 20, der Planetenträger 14 oder das Hohlrad 32 radial frei „schwimmen” können. Wenn alle drei der genannten starr gelagert sind, wird aufgrund von Fertigungstoleranzen die Last äußerst ungünstig und ungleichmäßig verteilt, so dass insbesondere die Verzahnungen und Lagerungen entsprechend überdimensioniert werden müssen, um die ungleiche Lastverteilung abfangen und aushalten zu können. Darüber hinaus können zusätzlich noch die asymmetrische Abstützung des Drehmoments über die Schneckenverzahnung und resultierende Verformungen hinzukommen beziehungsweise auftreten. Das radial freie „Schwimmen” von Planetenträger oder Sonnenrad wird dabei durch die axial gefedert beweglichen ersten Stufenplaneten und die vorgesehene Schrägverzahnung von Sonnenrad 20 und zweitem Planetenrad 10e des ersten Stufenplaneten bewirkt beziehungsweise nachgebildet.
In 5 ist das gleiche Mehrstufenplanetengetriebe wie in 4, jedoch in 2-dim Darstellung in Draufsicht gezeigt, so dass zu dessen weiterer Darlegung auf die Beschreibungen zu den 2 bis 4 verwiesen wird.
Alternativ zu den aus den 2 bis 5 bekannten Federanordnungen sind auch andersartige Ausgestaltungen, vorzugsweise der jeweilig eingesetzten Planetenräder sowie der diesbezüglichen Planeten, vorsehbar, welche beispielhaft in den 6 bis 7 dargelegt sind und durch welche ebenfalls ein entsprechender Toleranzausgleich, insbesondere radialer Toleranzausgleich, und/oder eine entsprechende Lastkompensation bewirkbar ist.
Diesbezüglich ist in den 6 und 7 ein jeweils beispielhaft ausgebildeter Planetenstrang mit zwei Stufenplaneten 50, 52 umfassend einen ersten 50 sowie einen zweiten Stufenplaneten 52 gezeigt. Der jeweilige erste Stufenplanet 50 und/oder der jeweilige zweite Stufenplanet 52 weisen dabei zwei miteinander gekoppelte Planetenräder 50d, 50e; 52d, 52e mit vorzugsweise differierender Außenverzahnung auf, welche jeweils kraft- und/oder formschlüssig, insbesondere drehfest und/oder starr, mit der jeweiligen Planetenwelle 50a, 52a verbunden und/oder einstückig mit dieser ausgebildet sind, so dass die Drehbewegung der jeweiligen Welle 50a, 52a auch vom jeweiligen ersten und zweiten Planetenrad 50d, e; 52d, e ausgeführt wird. Die Anzahl der Zähne des zweiten Planetenrades 50e, 52e des jeweiligen Stufenplaneten 50, 52 und damit sein Durchmesser ist auch hier deutlich größer als die des ersten Planetenrades 50d, 52d. Das Verhältnis der Zähneanzahl ist dabei vom jeweilig einzustellenden und/oder gewünschten Übersetzungsverhältnis abhängig.
Auch kann, wie in den 6 bis 7 gezeigt, das jeweilige zweite Planetenrad 50e, 52e kraftschlüssig auf oder an dem ersten Planetenrad 50d, 52d angeordnet und drehfest mit diesem verbunden sein.
Die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem jeweiligen ersten 50d, 52d und dem zweiten Planetenrad 50e, 52e ist beispielsweise durch Verpressung und/oder Verrastung und/oder Verklebung und/oder Verschweißung erreich- und bewirkbar. Diesbezüglich ist zur Montageerleichterung vorsehbar, dass das jeweilige erste Planetenrad 50d, 52d eine weitere zweite Außenverzahnung zur Aufnahme und/oder Führung und/oder Ausrichtung des jeweiligen zweiten Planetenrades 50e, 52e aufweist, welches zweite Planetenrad 50e, 52e wiederum eine auf die weitere zweite Außenverzahnung 72, 82 angepasste Nabe mit Innenverzahnung 74, 84 aufweist, so dass das jeweilige zweite Planetenrad 50e, 52e mit seiner Innenverzahnung 74, 84 auf die weitere zweite Außenverzahnung 72, 82 des jeweiligen ersten Planetenrades 50d, 52d aufschiebbar und/oder aufsteckbar und drehfest und/oder kraftschlüssig mit diesem verbindbar ist, wobei die Innenverzahnung 74, 84 in montiertem Zustand in die weitere zweite Außenverzahnung 72, 82 eingreift. Die kraftschlüssige Verbindung des jeweiligen ersten 50d, 52d und zweiten 50e, 52e Planetenrades kann dabei insbesondere auch durch Verpressung von Innen- 74, 84 und der weiteren zweiten Außenverzahnung 72, 82 erfolgen. Vorteilhaft ist dabei, wie in 6 und 7 gezeigt, vorsehbar, dass die Außenverzahnung des jeweiligen ersten Planetenrades 50d, 52d und dessen weitere zweite Außenverzahnung 72, 82 lediglich im Hinblick auf den Kopfradius beziehungsweise Kopfdurchmesser differieren, ansonsten jedoch identisch sind. Vorteilhaft ist fertigungstechnisch lediglich eine durchgehende Außenverzahnung auszubilden, wodurch eine signifikante Vereinfachung des Herstellungsprozesses bewirkt und realisiert werden kann. Planetenwelle und erstes Planetenrad 50d, 52d und/oder zweites Planetenrad sind dabei auch einstückig ausbildbar.
Dies ist insbesondere auch den 6a, 6b und 6c entnehmbar, wobei hier eine einstückig ausgebildete Planetenwelle 50a und erstes Planetenrad 50d mit einer weiteren Außenverzahnung 72 gezeigt ist. Des weiteren sind in 6b Befestigungsmittel 56a, 56b zur axialen Fixierung und Befestigung des zweiten Planetenrades 50e, beispielsweise in Form von Sicherungsringen, welche in entsprechende radial umlaufende Nuten der Planetenwelle eingreifen, vorgesehen. In 6c ist letztlich ein vollständig zusammengefügter Stufenplanet mit erstem und zweiten Planetenrad 50e sowie auf der Welle 50a angeordneten Lagern 54a, b gezeigt.
Wenigstens ein Planetenrad 50e, 52e des betreffenden Ausführungsbeispiels gemäß den 6 bis 7 ist mit einer Radnabe mit Innenverzahnung sowie einem Zahnkranz mit Außenverzahnung versehen, wobei Zahnkranz und Radnabe über ein in Umfangsrichtung federnd nachgiebig ausgestaltetes Kopplungselement miteinander verbunden und/oder federnd gegeneinander verdrehbar sind. Bei der zuvor beschriebenen Anordnung (siehe 2 bis 5) erzeugt ein höher belasteter Planet über die Schrägverzahnung eine höhere Axialkraft als ein niedriger belastete Planeten und verschiebt sich also stärker gegen die beispielsweise axialen Federn, wodurch er sich entlang der Schrägverzahnung etwas verdreht und damit selbst entlastet. Die hier beschriebene zweite Möglichkeit braucht keine Schrägverzahnung, der Zahnkranz oder die Nabe eines höher belasteten Planeten verdreht sich stärker als die eines niedriger belasteten und bewirkt also ebenso eine tendenzielle Vergleichmäßigung der Belastungsverteilung.
Weiterhin ist eine vergleichsweise und/oder relativ drehweiche Zahnradbeziehungsweise Planetenradausführung vorsehbar, die durch Gestaltung von Speichen 76, 86 als von außen nach innen gerichtete Trapezfedern vorteilhaft realisiert wird, wodurch bei Herstellung aus insbesondere faserverstärktem Kunststoffspritzguß sehr gute Toleranzkompensation, eine vergleichsweise einfache Herstellung und geringst mögliche Kosten erreicht werden.
Auch die sonst vergleichsweise schwierige aber unbedingt erforderliche exakte Ausrichtung der jeweils zweiten Zahn- beziehungsweise Planetenräder 10e, 12e, 50e, 52e, zu den ersten Planetenrädern 10d, 12d, 50d, 52d der Stufenplaneten 10, 12, 50, 52 kann durch Ausführung der Zahnradnabe mit integrierter Innenverzahnung, in die die Ritzel- oder Planetenwellen oder weitere Außenverzahnung der ersten Planetenräder eingepresst werden, einfachst erreicht werden.
In 8 ist eine zu 3 alternative Ausführungsform des beanspruchten Planetengetriebes unter Verwendung des aus den 6 und 7 bekannten Planetensträngen in Schnittdarstellung gezeigt, wobei auch hier die grundlegenden Komponenten des bereits aus den 1 bis 5 bekannten Planetengetrieben beziehungsweise Planetenüberlagerungsgetrieben vorgesehen sind. Demnach ist auch dieses Planetengetriebe als Mehrstufenplanetengetriebe, insbesondere als Mehrstufenplanetenüberlagerungsgetriebe, mit drei Übersetzungsstufen sowie drei Zahnradebenen Z1, Z2, Z3, ausgebildet.
Demgemäß ist ein Planetenträger 49 mit wenigstens einem, insbesondere jedoch drei ersten 50 sowie einer korrespondierenden Anzahl an zweiten Stufenplaneten 52 mit jeweils zwei Zahnradebenen Z1, Z2; Z2, Z3 vorgesehen, wobei der jeweilige erste Stufenplanet 50 sowie der dazu jeweilig korrespondierende zweite Stufenplanet 52 derart vom Planetenträger 49 drehbar gehaltert sind, dass sie über eine gemeinsame Zahnradebene Z2 zusammen- und wechselwirken. Der Planetenträger 49 ist an einer Abtriebswelle 16, die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, anordenbar oder als Teil der Abtriebswelle 16 ausbildbar. Im hier gezeigten Beispiel der 8 ist der Planetenträger 49 aus im wesentlichen zwei Elementen, nämlich einem Basiselement 49a und einem Kopfelement 49b gebildet, wobei das Basiselement 49a als Teil der Abtriebswelle 16 ausgebildet beziehungsweise an diese angeformt ist und/oder Basiselement 49a und Abtriebswelle 16 einstückig ausgebildet sind. Alternativ ist es auch möglich das Basiselement 49a separat auszubilden und mit der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 16, beispielsweise durch Verschraubung, Vernietung, Verrastung oder dergleichen, kraftschlüssig zu verbinden.
Das Basiselement 49a des Planetenträgers 49 ist auch hier als eine Art Hohlzylinder mit einer radial umlaufenden Anformung ausgebildet, welche insbesondere kragen- oder becherartig ausgestaltet ist. Das Basiselement 49a mit der radial umlaufenden Anformung schließt sich dabei unmittelbar an die Abtriebswelle 16 an. Das hier gezeigte Basiselement 49a beziehungsweise dessen radial umlaufende Anformung weist wenigstens eine erste Lageraufnahme 240a für den wenigstens einen ersten Stufenplaneten 50 sowie wenigstens eine zweite Lageraufnahme 280a für den wenigsten einen zweiten Stufenplaneten 52 auf. Im hier gezeigten Beispiel der 8 sind jeweils drei Lageraufnahmen 240a, 280a vorgesehen, welche jeweils symmetrisch über die Umfangsfläche der Anformung verteilt sind.
Die jeweilige erste Lageraufnahme 240a umfasst dabei mehrere Ausnehmungen mit unterschiedlichem Durchmesser zum Durchgriff beziehungsweise zur Aufnahme der Planetenwelle 50a des jeweiligen ersten Stufenplaneten 50 sowie der jeweiligen Lager 50b. Bevorzugt sind, nicht zuletzt aus geometrisch/räumlichen Erwägungen heraus sowie aus Gründen der Lastverteilung, drei erste Stufenplaneten 50 vorgesehen, wobei grundsätzlich auch, zwei, vier, fünf oder mehr Planeten einsetzbar wären.
In dem Wandbereich der becherartigen Anformung sind Ausnehmungen zum Durchgriff des jeweiligen zweiten Planetenrades 52e des zweiten Stufenplaneten 52 vorgesehen.
Die jeweilige zweite Lageraufnahme 280a umfasst dabei eine Ausnehmung zum Ein- oder Durchgriff beziehungsweise zur Aufnahme der Planetenwelle 52a des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 52 sowie des jeweiligen Lagers 52b, insbesondere ein Nadellager, in welchem die Welle drehbar gehaltert und gelagert ist.
Bevorzugt ist eine der Anzahl der ersten Stufenplaneten 50 korrespondierende Anzahl an zweiten Stufenplaneten 52 eingesetzt, demgemäß sind im hier gezeigten Beispiel drei zweite Stufenplaneten 12 vorgesehen, wobei grundsätzlich auch zwei, vier, fünf oder mehr Planeten einsetzbar sind.
Den 6 bis 11, insbesondere 8 entnehmbar weist die jeweilige Planetenwelle 50a, 52a des jeweiligen Stufenplaneten 50, 52 im Nahbereich an ihren freien Enden jeweils ein Wälzlager 50b, c sowie 52b, c, insbesondere ein Nadellager 52b, 52c, auf, mit welchem die jeweilige Welle 50a, 52a in den entsprechenden Lageraufnahmen im Planetenträger drehbar gelagert ist.
Der jeweilige erste 52 und zweite Stufenplanet 50 sind dabei derart angeordnet, dass das zweite Planetenrad 50e des jeweiligen zweiten. Stufenplaneten 50 mit dem zugehörigen ersten Planetenrad 52d des ersten Stufenplaneten 52 im Eingriff steht und das erste Planetenrad 52d des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 52 mit einem Hohlrad 32 in Eingriff steht, welches mit einem Gehäuse in Wirkverbindung steht beziehungsweise mit diesem in Wirkverbindung bringbar ist und/oder sich gegen dieses abstützt.
Darüber hinaus steht das zweite Planetenrad 50e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 50 im Eingriff mit dem Sonnenrad 20. Das Sonnenrad 20 sowie das zweite Planetenrad 50e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 50 weisen eine aufeinander angepasste Schrägverzahnung auf, was für die Laufruhe vorteilhaft und günstig ist. Des weiteren weist der Planetenträger 49 ein Kopfelement 49b auf, welches mit dem Basiselement 49a verbindbar und/oder an diesem befestigbar ist, insbesondere verschraubbar und/oder verklebbar und/oder verrastbar und/oder verschweißbar ist. In dem Kopfelement 49b sind die Lageraufnahmen 240b, 280b zur Aufnahme und/oder Lagerung des jeweiligen ersten 50 und zweiten Stufenplaneten 52 vorgesehen. Auch das Kopfelement 49b ist hohlzylinderartig ausgebildet und mit einer radial umlaufenden Anformung, insbesondere mit einem L-förmigen Außenprofil oder Querschnitt, versehen. Der jeweilige erste 50 und zweite Stufenplanet 52 werden durch den Planetenträger 49 und insbesondere das Basiselement 49a sowie das Kopfelement 49b geführt und gehaltert.
Wie in 9 und 10 gezeigt ist auch hier das Sonnenrad 20 mit einer Außenverzahnung versehen, welche Außenverzahnung über die erste Zahnradebene Z1 (siehe dazu 11) mit dem zweiten Planetenrad 50e des jeweiligen ersten Stufenplaneten 50 zusammenwirkt. Die Außenverzahnung des Sonnenrades 20 kann dabei vorteilhaft auch als Schrägverzahnung ausgeführt sein. Das Sonnenrad 20 wiederum ist an einer Antriebswelle 18, insbesondere einer als Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle 18, angeordnet oder als Teil dieser Hohlwelle einstückig mit dieser ausgebildet. Weiterhin umfasst das beispielhaft ausgebildete Mehrstufenplanetengetriebe mit Doppelstufe ein Hohlrad 32, gegebenenfalls auch mit Außenverzahnung, mit welchem Hohlrad 32 die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an ein mit diesem in Wirkverbindung stehenden Gehäuse übertragbar sind. Das Hohlrad 32 weist eine Innenverzahnung auf, welche mit der dritten Zahnradebene Z3 und damit dem jeweiligen ersten Planetenrad 52d des wenigstens einen zweiten Stufenplaneten 52 zusammenwirkt. Mit der als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle 18 sind die Antriebskräfte vom Sonnenrad 20 auf den wenigstens einen ersten Stufenplaneten 50 und den wenigstens einen zweiten Stufenplaneten 52 übertragbar, wobei eine gedachte Drehachse des wenigstens einen ersten 50 und zweiten Stufenplaneten 52 immer außerhalb des lichten Durchmessers des Sonnenrades 20 liegt und Sonnenrad 20 sowie Planetenträger 49 eine gemeinsame Drehachse haben.
In 9 ist in perspektivischer 3-dim Draufsicht und in 10 in Draufsicht ein als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildetes Mehrstufenplanetengetriebe gezeigt, welches drei Zahnradebenen Z1, Z2, Z3 mit drei Übersetzungsstufen, entsprechend der Anzahl der kämmenden Zahnradpaare, umfasst, wobei insgesamt sechs Stufenplaneten 50, 52 beziehungsweise drei Stufenplanetenpaare oder -stränge eingesetzt sind. Das Getriebe entspricht dabei der aus 8 bekannten Ausführungsform, so dass zu dessen weiterer Darlegung auf die Beschreibung zu 8 sowie bezüglich der Planeten auf die 6 bis 7 verwiesen wird.
In 11 ist eine eitenansicht eines beispielhaft ausgebildetes Mehrstufenplanetengetriebe gezeigt, welches in den wesentlichen Merkmalen den Ausführungsbeispielen nach den 6 bis 10 entspricht, so dass diesbezüglich ebenfalls auf die Figurenbeschreibung der 6 bis 10 verwiesen wird.
Dessen ungeachtet sind beim Ausführungsbeispiel gemäß 11 deutlich erkennbar bei den ersten und zweiten Stufenplaneten 50, 52 Mittel vorgesehen, welche zum Ausgleich und zu Kompensation von Fertigungstoleranzen und zur Verbesserung des Kraftflusses innerhalb einer Getriebe- oder Zahnradstufe beziehungsweise -ebene eine torsionale Verdrehung des mit dem Sonnenrad sowie des mit dem Hohlrad in Eingriff stehenden Zahnkranzes mit Außenverzahnung des jeweiligen Stufenplaneten 50, 52 in Relation zur Planetenwelle aus einer Ruhelage heraus ermöglichen. Dies betrifft insbesondere das mit dem Sonnenrad 20 in Eingriff stehende Planetenrad der ersten Zahnradstufe Z1 beziehungsweise den diesbezüglichen Stufenplaneten sowie das mit dem Hohlrad in Eingriff stehende Planetenrad der letzten Planetenstufe Z3.
Der in 12 gezeigte Handantrieb oder Handantriebseinrichtung 90 für ein Überlagerungsgetriebe mit Handrad 91 zur Handbetätigung beispielsweise eines Stellantriebs wirkt mit einem mehrgängigen, insbesondere 5-gängigen Schneckengetriebe 92 mit Außenwendelung 92a mit einer günstigen Übersetzung von beispielsweise 10:1 zusammen. Naturgemäß ist ein Schneckengetriebe mit derart kleiner Übersetzung nicht selbsthemmend, was bei erfindungsgemäßer Anwendung mit einem Planetengetriebe oder Planetenüberlagerungsgetriebe bei Motorbetrieb aber unbedingt erforderlich ist. Demzufolge ist zur Erreichung einer Selbsthemmung des Handantriebs der Wirkungsgrad durch Abstützung der Axialkräfte der Schnecke 92a über konusförmige Lagerungen 94a, b gezielt zu verschlechtern, wobei durch Anpassung des jeweiligen Konuswinkels der gewünschte Wirkungsgrad mit entsprechend zuverlässiger Selbsthemmung für beliebige Materialpaarungen und Schmierungsverhältnisse eingestellt werden kann.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Überlagerungsgetriebe das Hohlrad nicht nur von innen, sondern auch von außen verzahnt ist, so dass sich beispielsweise mittels Schnecke das gesamte Planetengetriebe drehen lässt.
Die Außenwendelung 92a der Schnecke 92 befindet sich dabei im Eingriff mit der Außenverzahnung 96 eines drehbar gelagerten Hohlrades 98, dessen hier nicht dargestellte Innenverzahnung sich beispielhaft im Eingriff mir der Außenverzahnung des ersten Planetenrades 12d, 52d des jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12, 52 befindet.
Alternativ dazu kann auch ein weiteres Zahnrad oder Zahnkranz mit Außenverzahnung und auf den Außendurchmesser der Antriebswelle angepasster zu deren Durchgriff zentral angeordneter Ausnehmung vorgesehen sein, das mit dem aus den 1 bis 11 bekannten Hohlrad 32 in Wirkverbindung steht und insbesondere mit diesem verschraubt und/oder verschweißt und/oder verpresst ist.
Im gezeigten Schnittbild der 12 ist auch die jeweilige Federanordnung 100a, b, insbesondere Tellerfedern oder zwei Tellerfedernpakete, ersichtlich, deren Verformung eine über die Federpaketkennlinie drehmomentproportionale Verschiebung der Handradschnecke 92 mit Außenwendelung 92a ermöglicht. Die Verschiebung kann über eine geeignete Sensorik ausgewertet werden, wodurch das auf die Schnecke 92 wirkende Drehmoment vergleichsweise exakt bestimm- und angebbar ist, beispielsweise über eine entsprechende Anzeigeeinrichtung.
Diesbezüglich weist das mit dem Stellantriebsgehäuse 102 verbundene beziehungsweise an diesem angeordnete Handantriebsgehäuse 104 im Innenbereich der beiden sich gegenüberliegenden Stirnseiten beziehungsweise stirnseitigen Gehäuseabschnitte 104a, b, insbesondere vorder- und rückseitigen Gehäuseabschnitte, jeweils ein Haltelager 94a, b, insbesondere in Form einer konisch oder kegelstumpfartig ausgebildeten Ausnehmung oder eines Lagerblocks mit konisch oder kegelstumpfartig ausgebildeter Ausnehmung auf, welche Haltelager 94a, b rotationssymmetrisch um beziehungsweise zur Handantriebswelle 108 beziehungsweise der Drehachse der Handantriebswelle 108 ausgebildet und angeordnet sind und/oder welche sich in axialer Richtung jeweils von Innen nach Außen beziehungsweise in Richtung von der Schnecke 92 zur jeweiligen Stirnseite 104a, b hin verjüngt. In dem Handantriebsgehäuse 104 ist wenigstens eine Lageraufnahme 106a mit Lager sowie eine Wellendichtung 106b zur Aufnahme und drehbaren Halterung der Handantriebswelle 108 vorgesehen und ausgebildet. An der Handantriebswelle 108 sind radial umlaufend zwei ringartige Halteelemente 112a, b mit an das jeweilige Haltelager 94a, b angepasster Außenkontur, insbesondere mit konischer Außenkontur oder konischem Profil, vorgesehen. Diese Halteelemente 110a, b sind an der Welle 108 dabei derart angeordnet, dass sie in die Haltelager 94a, b eingreifen oder einragen.
Dabei ist vorgebbar und/oder einstellbar, ob und in wie weit und/oder mit welcher Kraft sich die Flanken der Halteelemente 112a, b und des Haltelagers 94a, b ohne anliegendes Drehmoment bereits berühren beziehungsweise in Kontakt sind und/oder miteinander wechselwirken. Die Befestigung der Halteelemente 112a, b an der Welle 108 kann dabei beispielsweise mittels Verschraubung oder Stiftung erfolgen wobei in der Welle entsprechende Gewindebohrungen oder Ausnehmungen zur Aufnahme der Stifte vorsehbar sind.
Im hier gezeigten Beispiel sind als Halteelemente radiale Mitnehmerstifte 112 vorgesehen, die jeweils in einer Wellenbohrung sitzen und in eine Nut in den Konusringen eingreifen.
Wird das Doppelstufenplanetengetriebe im Rahmen eines Stellantriebes motorisch, insbesondere mittels eines Servoantriebs beziehungsweise Servomotors angetrieben, so überträgt das Sonnenrad 20 ein Drehmoment auf den ersten 10, 50 und zweiten Stufenplaneten 12, 52. Der jeweilige zweite Stufenplanet 12, 52 wiederum wirkt auf das Hohlrad 98, welches neben einer Innenverzahnung auch eine Außenverzahnung 96 aufweist, die sich im Eingriff mit der Schnecke 92 des Handantriebs 90 befindet und überträgt das wirkende Drehmoment auf die Schnecke 92 und die Handradwelle 108, die demzufolge in axialer Richtung mit einer Kraft beaufschlagt und aus ihrer Ruhelage verschoben und gegen die Federkraft des jeweiligen Federpaketes 100a, b mit dem jeweiligen Halteelement 110a, b stärker in das korrespondierende Haltelager 94a, b gedrückt und verschoben wird, wodurch die konisch verlaufenden Flanken von Haltelager 94a, b und -element 110a, b gegeneinander gepresst werden, wodurch die Drehbewegung der Handantriebswelle 108 gehemmt wird. Wird das Sonnenrad 20 beziehungsweise der jeweilige Stellantrieb demgemäß motorisch betrieben, so stützt sich das Hohlrad 98, welches sich in ständigem Eingriff mit der Schnecke 92 der Handantriebswelle 108 befindet am Handantrieb beziehungsweise an dieser im Handantriebsgehäuse 104 gelagerten Welle 108 ab.
Ist zwar ein motorischer Antrieb, insbesondere ein Servoantrieb, vorgesehen, dieser jedoch nicht in Betrieb genommen, das heißt, es wirkt ausgehend von diesem Antrieb kein Drehmoment auf das Hohlrad 98, so befindet sich die Handantriebswelle 108 in Ruhelage und damit im Freilauf, das heißt, das jeweilige Halteelement 110a, b wird nur verhältnismäßig leicht ins entsprechende Haltelager 94a, b gepresst.
Auch im Handbetrieb werden unter Last die Konuselemente ineinandergepreßt beziehungsweise das jeweilige Halteelement 110a, b in das entsprechende Haltelager 94a, b gepresst. Bei Handbetrieb ist deswegen ein Handraddrehmoment in der Größenordnung eines selbsthemmenden Schneckengetriebes mit viel höherer Übersetzung erforderlich. Im Gegensatz dazu wird aber die gewünschte kleinere Übersetzung des nichtselbsthemmenden beispielsweise 5-gängigen Schneckentriebs beibehalten. Bei Motorbetrieb reicht die Reibung aus, um ein Mitdrehen des Handrads zuverlässig zu verhindern.
Das Handrad setzt über die Schnecke 92, die sich in ständigem Eingriff mit dem Hohlrad 98 befindet, das Hohlrad 98 in Drehbewegung. Das Hohlrad 98 wiederum dreht den jeweiligen zweiten Stufenplaneten 12, 52 und den korrespondierenden ersten Stufenplaneten 10, 50 welcher sich am Sonnenrad 20 abstützt, welches durch den jeweiligen Motor, insbesondere einen permanenterregten Servoantrieb beziehungsweise -motor, und/oder eine Haltebremse, die lediglich bei aktiviertem Motor löst beziehungsweise freigibt, in seiner Drehbewegung gehemmt und gehindert ist, so dass letztlich der Planetenträger 14 durch den Handantrieb 90 in Drehbewegung versetzt wird und die Abtriebswelle 16 antreibt.
In 13 ist ein als Stellantrieb beispielshaft ausgebildeter erfindungsgemäßer Antrieb für eine Armatur mit einem als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildeten Mehrstufenplanetengetriebe gemäß 2 bis 5 oder gemäß 6 bis 11 und Handantrieb 90 gemäß 12 sowie Gehäuse 102, 104 und Anzeigeeinrichtung 120 in Schnittdarstellung in Draufsicht von Oben gezeigt. Hinsichtlich der weiteren Darlegung des Ausführungsbeispiels sowie der diesbezüglichen Merkmale wird auf die Figurenbeschreibung zu den 2 bis 11 verwiesen.
Aufgrund der gegebenen baulichen Merkmale ist bei gegebenem Übersetzungsverhältnis ein besonders kompakter Stellantrieb mit koaxialer Anordnung von Motor, Antriebswelle, Planetenträger mit Stufenplaneten und Abtriebswelle realisiert, welcher sich durch eine vergleichsweise hohe Laufruhe und geringe Gräuschentwicklung auszeichnet. Durch das eingesetzte Doppelstufenplanetengetriebe ist auch bei geringstem Platz- und oder Raumbedarf ein vergleichsweise großes Übersetzungsverhältnis möglich. Der geringe Raumbedarf und die kompakte Bauweise sowohl des Getriebes als auch des gesamten Stellantriebes ermöglichen dessen Einsatz unter beengten Verhältnissen oder vergleichsweise schwer zugänglichen Stellen, beispielsweise zum Antrieb einer Armatur.
Es ist jedoch festzustellen, dass im Ausführungsbeispiel gemäß 13 das Hohlrad 98 des Doppelstufenplanetengetriebes eine Außenverzahnung 96 aufweist, die mit der Verzahnung einer selbsthemmenden Spindel 108, 92, insbesondere der Handantriebswelle 108 mit Wendelung und/oder Schnecke 92, welche insbesondere auch als Messwelle ausgestaltbar ist, in ständigem Eingriff steht.
Auch das aus den 1 bis 11 bekannte Hohlrad 32 ist entsprechend 12 oder 13 mit einer Außenverzahnung versehbar.
Wie bereits zu 12 ausgeführt, ist über ein entsprechendes Handrad 91, das an der Spindel beziehungsweise der Handantriebswelle 108 mit Schnecke 92 angebracht ist, das Hohlrad 98 und damit die Abtriebswelle 16 händisch zu drehen beziehungsweise in Drehbewegung zu versetzen. Ist die Spindel, das heißt Schnecke oder Schneckengetriebe 92, und Handantriebswelle 108, als Messwelle eingesetzt, so werden die auf die Messwelle übertragenen Kräfte und Momente durch eine mit der Messwelle verbundene. Federanordnung 100a, 100b mit insbesondere zwei Tellerfederpaketen aufgenommen, wobei die Auslenkung der Federanordnung ein Maß für die Größe der übertragenen Kraft oder des übertragenen Momentes ist. Welches Federpaket dabei die übertragenen Momente aufnimmt hängt dabei von der Drehrichtung des Hohlrades ab.
Auf diese Weise werden die Kräfte und Momente nicht einfach in das Gehäuse eingeleitet und dort abgestürzt, sondern die Größe der zu übertragenden Kraft oder des zu übertragenden Momentes wird unmittelbar über eine entsprechende Sensorik erfasst und beispielsweise auf einer Anzeigeeinrichtung 120, die mit der Messwelle und/oder der Sensorik zusammenwirkt angegeben.
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass in den in den 1 bis 11 gezeigten Ausführungsbeispielen jeweils ein Doppelstufenplanetengetriebe mit zwei oder drei Zahnradebenen Z1, Z2, Z3 und demgemäß Gruppen mit jeweils zwei miteinander in Eingriff stehenden Stufenplaneten 10, 12; 50, 52 dargelegt ist. Es ist jedoch ohne weiteres möglich bei Bedarf oder entsprechendem Anwendungsfall auch mehr als drei Zahnradebenen beispielsweise 4, 5, 6 bis n Zahnradebenen bereitzustellen, wobei dann auch Stränge mit einer entsprechenden Anzahl an Stufenplaneten vorzusehen sind.
Auch der Planetenträger ist hinsichtlich der weiteren Zahnradebenen sowie der diesbezüglich eingesetzten Stufenplaneten angepasst und weist eine entsprechende Anzahl an Lageraufnahmen sowie ggf. Ringebenen auf.
Die vorliegende Erfindung umfasst dabei auch beliebige Kombinationen bevorzugter Ausführungsformen sowie einzelner Ausgestaltungsmerkmale oder Weiterbildungen, sofern diese sich nicht gegenseitig ausschließen.
Bezugszeichenliste

10: erster Stufenplanet
10a: Planetenwelle eines ersten Stufenplaneten
10b: erstes Lager des ersten Stufenplaneten
10c: zweites Lager des ersten Stufenplaneten
10d: erstes Planetenrad des ersten Stufenplaneten
10e: zweites Planetenrad des ersten Stufenplaneten
10f: erste Tellerfernanordnung
10g: zweite Tellerfernanordnung
12: zweiter Stufenplanet
12a: Planetenwelle zweiter Stufenplanet
12b: erstes Lager des zweiten Stufenplaneten
12c: zweites Lager des zweiten Stufenplaneten
12d: erstes Planetenrad des zweiten Stufenplaneten
12e: zweites Planetenrad des zweiten Stufenplaneten
14: Planetenträger
14a: Basiselement des Planetenträgers
14b: Kopfelement des Planetenträgers
16: Abtriebswelle
18: Antriebswelle
20: Sonnenrad
22: Lagerring
24a: erste Lageraufnahme erster Stufenplanet Basiselement
24b: erste Lageraufnahme erster Stufenplanet Kopfelement
26: Ringsegment
28a: zweite Lageraufnahme zweiter Stufenplanet Basiselement
28b: zweite Lageraufnahme zweiter Stufenplanet Kopfelement
30: Anformung/Verdickung Planetenwelle erster Stufenplanet
32: Hohlrad
50: erster Stufenplanet gemäß 6 bis 11
50a: Planetenwelle erster Stufenplanet gemäß 6 bis 11, 8
50d: erstes Planetenrad des ersten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
50e: zweites Planetenrad des ersten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
52: zweiter Stufenplanet gemäß 6 bis 11
52a: Planetenwelle zweiter Stufenplanet gemäß 6 bis 11
52d: erstes Planetenrad des zweiten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
52e: zweites Planetenrad des zweiten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
50c: unteres Lager gemäß 6c,
50b: oberes Lager gemäß 6c,
52c: unteres Lager gemäß 8, 9,
52b: oberes Lager gemäß 8, 9
56a: oberes axiales Befestigungsmittel,
56b: unteres axiales Befestigungsmittel,
70: Außenverzahnung des ersten Planetenrades des ersten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
72: weitere Außenverzahnung des ersten Planetenrades des ersten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
74: Innenverzahnung des zweiten Planetenrades des ersten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
76: Speichen des zweiten Planetenrades des ersten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
82: weitere Außenverzahnung des ersten Planetenrades des zweiten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
84: Innenverzahnung des zweiten Planetenrades des zweiten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
86: Speichen des zweiten Planetenrades des zweiten Stufenplaneten gemäß 6 bis 11
90: Handantrieb
91: Handrad
92: Schneckengetriebe
92a: Außenwendelung
94a, b: konusförmige Lagerungen/Haltelager
96: Außenverzahnung Hohlrad
98: Hohlrad mit Außenverzahnung
100a, b: Federanordnung
102: Stellantriebsgehäuse
104: Handantriebsgehäuse
106a: Lageraufnahme mit Lager
106b: Wellendichtung
108: Handantriebswelle
112a, b: Flanken der Halteelemente
112: Gewindebohrung
120: Anzeigeeinrichtung
240a: erste Lageraufnahme des ersten Stufenplaneten im Basiselement
240b: erste Lageraufnahme des ersten Stufenplaneten im Kopfelement
280a: zweite Lageraufnahme des zweiten Stufenplaneten im Basiselement
280b: zweite Lageraufnahme des zweiten Stufenplaneten im Kopfelement
R1: erste Ringebene
R2: zweite Ringebene
Z1: erste Zahnradebene
Z2: zweite Zahnradebene
Z3: dritte Zahnradebene
Zn: n-te Zahnradebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1910707 B1 [0003]

Claims

Planetenrad für ein Planetengetriebe oder Planetenüberlagerungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass eine Radnabe, insbesondere mit Innenverzahnung, sowie ein Zahnkranz mit Außenverzahnung vorgesehen ist und Zahnkranz und Radnabe über ein in Umfangsrichtung federnd nachgiebig ausgestaltetes Kopplungselement miteinander verbunden sind.
Planetenrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement mehrere speichenartige Verbindungsmittel (76, 86) aufweist, welche zur Verbesserung der federnden Eigenschaften beziehungsweise federnden Nachgiebigkeit, sich vom Zahnkranz zur Radnabe hin verjüngen, insbesondere trapezartig ausgebildet sind.
Stufenplanet für ein Planetengetriebe oder Planetenüberlagerungsgetriebe, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere bei einem jeweiligen mit dem Sonnenrad (20) in Eingriff stehenden Stufenplaneten (10, 50) und/oder dessen jeweiligem Planetenrad, Mittel vorgesehen sind, mit welchen zum Ausgleich und zu Kompensation von Fertigungstoleranzen und zur Verbesserung des Kraftflusses innerhalb einer Getriebe- oder Zahnradebene eine axiale Verschiebung des Stufenplaneten (10), wobei der axial verschiebbare Stufenplanet wenigstens eine Schrägverzahnung aufweist, und/oder eine in Umfangsrichtung oder torsional erfolgende Verschiebung oder Verdrehung wenigstens eines Zahnkranzes gegenüber einer Planetenwelle und/oder einer Nabe eines Planeten oder eines Planetenrades (50e, 52e) aus einer Ruhelage heraus ermöglicht und bewirkbar ist.
Stufenplanet nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Planetenrad (50e, 52e) mit einer Radnabe, insbesondere mit Innenverzahnung, sowie einem Zahnkranz mit Außenverzahnung vorgesehen ist, wobei Zahnkranz und Radnabe über ein in Umfangsrichtung federnd nachgiebig ausgestaltetes Kopplungselement miteinander verbunden sind.
Stufenplanet nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement mehrere speichenartige Verbindungsmittel (76, 86) aufweist.
Stufenplanet nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die speichenartigen Verbindungsmittel (76, 86) zur Verbesserung der federnden Eigenschaften oder federnden Nachgiebigkeit vom Zahnkranz zur Radnabe hin verjüngen, insbesondere trapezartig ausgebildet sind.
Mehrstufenplanetengetriebe, insbesondere für einen Servoantrieb oder den Stellantrieb einer Armatur, welches Mehrfachstufenplanetengetriebe mehrere Zahnradebenen (Z1, ... Zn), insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie mehrere Übersetzungsstufen, insbesondere drei Übersetzungsstufen, umfasst, wobei ein Planetenträger (14) mit wenigstens einem Planetenstrang mit jeweils wenigstens zwei in Serie angeordneten Stufenplaneten (10, 12, 50, 52) vorgesehen ist, wobei jeder Stufenplanet jeweils zwei Zahnradebenen aufweist und jeweils zwei aufeinander abfolgende oder in Serie benachbarte beziehungsweise unmittelbar aufeinander folgende Stufenplaneten derart vom Planetenträger (14) drehbar gehaltert sind, dass sie über jeweils eine gemeinsame Zahnradebene zusammen- oder wechselwirken, und wobei ein Hohlrad (32, 98) vorgesehen ist, welches eine Innenverzahnung aufweist, die über eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten dieser Zahnradebene zusammenwirkt, und/oder wobei über ein Sonnenrad (20) von einer Antriebswelle (16) auf wenigstens einen Stufenplaneten wirkende Antriebskräfte und/oder Drehmomente auf den Planetenträger (14) oder das Hohlrad (32, 98) und eine mit dem Hohlrad (32) oder dem Planetenträger (14, 49) in Wirkverbindung bringbare Abtriebswelle (16) übertragbar sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildet ist wobei wenigstens zwei Zahnradebenen (Z1, ... Zn), insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie drei Übersetzungsstufen vorgesehen sind, wobei ein Planetenträger (14, 49) mit wenigstens einem ersten sowie wenigstens einem zweiten Stufenplaneten (10, 12, 50, 52) mit jeweils zwei Zahnradebenen vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine erste (10, 50) sowie der wenigstens eine zweite Stufenplanet (12, 52) derart vom Planetenträger (14, 49) drehbar gehaltert sind, dass sie über eine gemeinsame zweite Zahnradebene (Z2) zusammen- und wechselwirken, und wobei der Planetenträger (14, 49) an einer Abtriebswelle (16), die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, anordenbar ist oder als Teil der Abtriebswelle (16) ausbildbar ist, und wobei ein Sonnenrad (20) mit Außenverzahnung vorgesehen ist, welche Außenverzahnung über die erste Zahnradebene mit dem wenigstens einen ersten Stufenplaneten (10, 50) zusammenwirkt und das Sonnenrad (20) an einer Antriebswelle (18), insbesondere einer als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle (18), anordenbar ist, und wobei ein Hohlrad vorgesehen ist, mit welchem Hohlrad (32, 98) die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an ein mit diesem in Wirkverbindung stehendes Gehäuse (104, 102) übertragbar sind und das Hohlrad (32, 98) eine Innenverzahnung aufweist, welche über eine gemeinsame Zahnradebene, insbesondere die zweite oder dritte Zahnradebene, mit dem wenigstens einen zweiten Stufenplaneten (12, 52) zusammenwirkt, und mit der Antriebswelle (18) die Antriebskräfte vom Sonnenrad (20), auf den wenigstens einen ersten Stufenplaneten (10, 50) übertragen werden.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stufenplanet (50, 52) ein zweites Planetenrad (50, 52) mit einer Außenverzahnung sowie mit einer Innenverzahnung aufweist und dass wenigstens ein an oder auf einer Planetenwelle angeordnetes erstes Planetenrad (50d, 52d) wenigstens eine erste und eine weitere zweite Außenverzahnung (72, 82) aufweist, wobei die Innenverzahnung (74, 84) des zweiten Planetenrades (50e, 52e) auf die weitere Außenverzahnung (72, 82) des ersten Planetenrades (50d, 52d) derart angepasst ist, dass das zweite Planetenrad auf das erste Planetenrad aufsteckbar ist, derart, dass die Innenverzahnung (74, 84) des zweiten Planetenrades (50e, 52e) in die weitere zweite Außenverzahnung des ersten Planetenrades (50d, 52d) eingreift und/oder das zweite Planetenrad (50e, 52e) drehfest und/oder kraftschlüssig auf dem ersten Planetenrad (50d, 52d) gehaltert und/oder mit diesem verpresst ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein auf einer Planetenwelle (50a, 52a) angeordnetes und/oder mit dieser einstückig ausgebildetes erstes Planetenrad (50d, 52d) wenigstens eine erste und eine weitere zweite Außenverzahnung (72, 82) aufweist, und dass die weitere Verzahnung mit der ersten identisch ausgeführt ist und/oder der Kopfdurchmesser abgesetzt ist
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Stufenplanet (50, 52) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5 eingesetzt ist.
Planetengetriebe nach einem der vorherigen Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (14, 49) einen hohlzylinderartigen Bereich aufweist, welcher an seinem oberen ersten freien Ende eine radial umlaufende erste Anformung und an seinem unteren zweiten freien Ende eine radial umlaufende zweite Anformung aufweist und in den Anformungen die Lageraufnahmen (24a, b; 28a, b; 240a, b; 280a, b) zur Aufnahme der Lager (12b, c; 10b, c; 50b, c; 52b, c) zur drehbaren Halterung der jeweiligen Stufenplaneten (10, 12, 50, 52) vorgesehen sind, wobei die erste und/oder die zweite Anformung insbesondere kragenartig und/oder becherartig und/oder scheibenartig ausgebildet sind.
Antrieb, insbesondere ein Stell- oder Servoantrieb für eine Armatur, mit einem Mehrstufenplanetengetriebe gemäß einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei, ein Mehrstufenplanetengetriebe mit mehreren Zahnradebenen (Z1, ... Zn), insbesondere zwei oder drei Zahnradebenen, sowie mehreren Übersetzungsstufen, insbesondere drei Übersetzungsstufen, sowie einem Planetenträger (14, 49) mit wenigstens einem Planetenstrang mit jeweils wenigstens zwei in Serie angeordneten Stufenplaneten, wobei jeder Stufenplanet (10, 12, 50, 52) jeweils zwei Zahnradebenen aufweist, und jeweils zwei aufeinander abfolgende oder in Serie benachbarte beziehungsweise unmittelbar aufeinander folgende Stufenplaneten derart vom Planetenträger (14, 49) drehbar gehaltert sind, dass sie über jeweils eine gemeinsame Zahnradebene zusammen- oder wechselwirken, und mit einem Hohlrad (32, 98), welches eine Innenverzahnung aufweist, die über eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten dieser Zahnradebene zusammenwirkt, wobei der Planetenträger (14) oder das Hohlrad an einer Abtriebswelle (16), die insbesondere als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, angeordnet ist oder als Teil der Abtriebswelle (16) ausgebildet ist, und ein Sonnenrad (20) mit Außenverzahnung vorgesehen ist, welche Außenverzahnung über eine Zahnradebene mit wenigstens einem Stufenplaneten (10, 50) dieser Zahnradebene zusammenwirkt und das Sonnenrad (20) an einer Antriebswelle (18), insbesondere einer als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle, angeordnet ist und über das Sonnenrad (20) von der Antriebswelle (18) auf den wenigstens einen Stufenplaneten (10,50) wirkende Antriebskräfte und/oder Drehmomente auf den Planetenträger (14, 49) oder das Hohlrad und auf die mit dem Planetenträger (14, 49) oder Hohlrad in Wirkverbindung stehende Abtriebswelle (16) übertragbar sind und eine Antriebseinheit oder ein Motor vorgesehen ist, insbesondere ein Elektro- und/oder Servoantrieb, durch den die Antriebswelle (18) motorisch antreibbar ist, und die Antriebseinheit und/oder die Antriebs- und Abtriebswelle (16), Sonnenrad (20) und Planetenträger (14, 49) eine gemeinsame Drehachse haben.
Antrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Mehrstufenplanetengetriebe als Doppelstufenplanetengetriebe ausgebildet ist und drei Zahnradebenen (Z1, Z2, Z3) mit drei Übersetzungsstufen umfasst, wobei ein Planetenträger (14, 49) mit wenigstens einem ersten (10, 50) sowie wenigstens einem zweiten Stufenplaneten (12, 52) mit jeweils zwei Zahnradebenen vorgesehen ist, wobei der wenigstens eine erste (10, 50) sowie der wenigstens eine zweite Stufenplanet (12, 52) derart vom Planetenträger (14, 49) drehbar gehaltert ist, dass sie über eine gemeinsame zweite Zahnradebene (Z2) zusammen- und wechselwirken, und wobei der Planetenträger (14, 49) an einer Abtriebswelle (16), die als erste Hohlwelle ausgestaltet ist, angeordnet ist oder als Teil der Abtriebswelle (16) ausgebildet ist, und wobei ein Sonnenrad (20) mit Außenverzahnung vorgesehen ist, welche Außenverzahnung über die erste Zahnradebene (Z1) mit dem wenigstens einen ersten Stufenplaneten (10, 50) zusammenwirkt und das Sonnenrad (20) an einer als zweite Hohlwelle ausgestalteten Antriebswelle (18) angeordnet ist, und ein Hohlrad (32, 98) vorgesehen ist, mit welchem Hohlrad (32, 98) die auftretenden Kräfte oder Drehmomente an ein mit diesem in Wirkverbindung stehenden Gehäuse (102, 104) übertragbar sind, wobei das Hohlrad (32, 98) eine Innenverzahnung aufweist, welche Innenverzahnung mit der dritten Zahnradebene (Z3) des wenigstens einen zweiten Stufenplaneten (12) zusammenwirkt, und mit der als zweite Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle (16) die Antriebskräfte vom Sonnenrad (20), auf den wenigstens einen ersten Stufenplaneten (10, 110, 210, 310) und den wenigstens einen zweiten Stufenplaneten (12) übertragen werden und wobei eine gedachte Drehachse des wenigstens einen ersten (10, 110, 210, 310) und zweiten Stufenplaneten (12) immer außerhalb des lichten Durchmessers des Sonnenrades (20) liegt, und die als erste Hohlwelle ausgebildete Abtriebswelle mit der zu betreibenden Armatur zusammenwirkt, und eine Antriebseinheit vorgesehen ist, insbesondere ein Elektro- und/oder Servoantrieb, durch den die Antriebswelle (18) des Doppelstufenplanetengetriebes motorisch antreibbar ist, und die Antriebseinheit und/oder die Antriebs- (18) und Abtriebswelle (16), Sonnenrad (20) und Planetenträger (14) eine gemeinsame Drehachse haben.
Antrieb nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der motorische Antrieb dabei koaxial in Verlängerung der Antriebswelle (18) und/oder koaxial um die Antriebswelle (18) angeordnet ist.
Antrieb nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (32, 98) eine Außenverzahnung aufweist.
Antrieb nach Anspruch 16 dadurch gekennzeichnet, dass eine Handantriebseinrichtung nach Anspruch 18 vorgesehen ist.
Handantriebseinrichtung (90) für ein Planetenüberlagerungsgetriebe mit einem Handrad (91) zur Handbetätigung des Stellantriebs, welcher mit einem mehrgängigen, insbesondere 5-gängigen Schneckengetriebe (92) mit Außenwendelung (92a) zusammenwirkt, welche sich im Eingriff mit der Außenverzahnung (96) eines drehbar gelagertes Hohlrades (98) befindet, dessen Innenverzahnung sich im Eingriff mit der Außenverzahnung wenigstens eines Planetenrades des jeweiligen Stufenplaneten des Planetenüberlagerungsgetriebes befindet, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erreichung der Selbsthemmung des Schneckengetriebes (92) der Wirkungsgrad durch Abstützung der Axialkräfte der Schnecke (92a) über konusförmige Lagerungen (94a, b) gezielt verschlechtert ist, wobei durch Anpassung des jeweiligen Konuswinkels der gewünschte Wirkungsgrad mit entsprechend zuverlässiger Selbsthemmung für nahezu beliebige Materialpaarungen und Schmierungsverhältnisse einstellbar ist.