DE102011016130A1

DE102011016130A1 - Planetenradgetriebe

Info

Publication number: DE102011016130A1
Application number: DE102011016130A
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2012-10-04

Abstract

Es wird ein Planetenradgetriebe beschrieben, das aus einem Sonnenrad (2) einem Hohlrad (3) und einem Planetenrad (10) besteht. Erfindungsgemäß ist das Planetenrad (10) auf der Lagerachse (9) drehbar gelagert. Die Kraftein- oder Kaftableitung erfolgt über ein zusätzliches Planetenrad (22, 22p) das die Aufgabe hat Planetenrad (10) exzentrisch durch Verschiebung an zu treiben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung der im Oberbegriff des Anspruch 1 angegebenen Gattung.
Stand der Technik:
Bekannt sind Stufenzahnräder in Planetenradgetrieben. Solche sind beschrieben im Getriebebuch (z. B. Johannes Looman Grundlagen, Konstruktion, Anwendung in Fahrzeugen Band 26). Weiter ist bekannt ein Planetenradgetriebe mit der Europäischen Patentnummer EP 1 509 708 B1 .
Ein wichtiger Bestandteil derartiger Planetenradgetriebe sind zwei parallele Bahnen die z. B. durch Sonnenrad und Hohlrad gebildet werden. Dabei ist die eine stationär angeordnet und die andere beweglich gelagert. Zwischen den Bahnen ist ein Planetenrad angeordnet, dass sich ebenfalls auf einer parallelen Bahn zu beiden oben benannten Bahnen bewegt. Dieses Planetenrad steht im Zahneingriff sowohl mit Sonnenrad als auch mit Hohlrad. Desweiteren können die beiden parallelen Bahnen, die durch Sonnen- und Hohlrad gebildet werden, auch durch zwei Zahnstangen ersetzt werden, wobei die eine stationär und die andere beweglich angeordnet ist. Auch in diesem Fall bewegt sich das Planetenrad parallel zu den beiden Bahnen, die durch die Zahnstangen gebildet werden. Das Planetenrad besitzt somit keine zykloidartige Bewegung (Bahnkurve). Bau und Funktion dieser Art Getriebe wird in der Anmeldung EP 1 509 708 B1 beschrieben.
In der Europäischen Anmeldung EP 1 509 708 B1 wird an der Stelle 0023 bis 0027 auf Seite 5 Bezug genommen auf eine exzentrische Kraftachse an der Lagerachse mit deren Hilfe das Planetenrad außerhalb des Achszentrums angetrieben werden kann und sich dadurch Kraftübertragungsverhältnisse verändern lassen. Obwohl es durch diese Konstruktion mehrere mögliche Antriebspunkte durch exzentrisches Versetzen der Kraftachse an der Lagerachse gibt, verläuft der Antrieb des Planetenrades ausschließlich über das Achszentrum des Planetenrades. Diese Bauart von Planetenradgetriebe besitzen zwei Antriebsformen am Planetenrad. Einmal im Achszentrum über die Lagerachse des Planetenrades von innen und zum anderen exzentrisch von außen durch den Antrieb von Sonnen- bzw. Hohlrad an der Außenverzahnung des Planetenrades. Bei dieser exzentrischen Form des Antriebes des Planetenrades von außen durch eine Drehbewegung von Sonnen- oder Hohlrad erfolgt der Abtrieb über die Lagerachse des Planetenrades, d. h. das Planetenrad zieht die Lagerachse mit sich oder anders gesagt, das Planetenrad schleppt in seinem Zentrum die Lagerachse mit sich und treibt so die Lagerachse des Planetenrades und den Planetenradträger an, der zugleich auch das Abtriebselement bildet.
Damit gibt es genau zwei angewendete Formen des Antriebes für ein Planetenrad, die sich jeweils auf einer parallelen Bahn bewegen. Die eine Form schiebt das Planetenrad im Achszentrum mit Hilfe der Lagerachse, die am Planetenradträger (Steg) fest angeordnet ist, auf einer parallelen Bahn vorwärts, dazu gehört auch die exzentrische Kraftachse. Die andere Form des Antriebs erfolgt exzentrisch von außen durch eine Drehbewegung von Sonnenrad bzw. Hohlrad. Dieser Antrieb erfolgt nicht durch Verschiebung sondern durch Drehung von Sonnenrad oder Hohlrad und verläuft ebenfalls auf einer parallelen Bahn zur Lagerachse des Planetenrades. Nachteil ist, dass der Antrieb (an dieser äußeren Stelle) des Planetenrades einen größeren Weg zurück legt, als der schiebende Antrieb durch die Lagerachse im Achszentrum des Planetenrades.
Durch die feste Verbindung von exzentrischer Kraftachse mit Lagerachse, die wiederum fest verbunden ist mit dem Planetenradträger, sind die beiden Aufgaben von Antrieb und Führung des Planetenrades nicht trennbar. Sie sind durch ein einziges festes technisches Bauteil (Planetenradträger bzw. Steg) verbunden. Das bringt den Nachteil mit sich, dass die exzentrische Kraftachse an der Lagerachse die eingeleitete Antriebskraft für die Verschiebung des Planetenrades zuerst auf die vergrößerte Lagerachse und anschließend von innen nach außen auf das Planetenrad (Planetenzahnring) überträgt. So kann das Planetenrad selbst nur an einer einzigen Stelle angetrieben (verschoben) werden, nämlich im Zentrum des Planetenrades durch die im Zentrum liegende Lagerachse. Diese Bauart hat den Nachteil, dass der Antrieb für das Planetenrad sowohl an der Lagerachse als auch an der exzentrische Kraftachse an der Lagerachse des Planetenrades nur über das Achszentrum des Planetenrades von innen (nicht von außen) möglich ist. Ein direkter exzentrischer Antrieb durch Verschiebung am Planetenrad von außen oder innen ist bei dieser Bauart nicht möglich.
Es besteht die Aufgabe, durch den Einsatz von zusätzlichen Bauteilen wie Zahnrädern, Walzen, Kugellagern exzentrische Kraftübertragungspunkte zur Verschiebung des Planetenrades zu schaffen. Weiter besteht eine Aufgabe darin, diese oben genannten Antriebspunkte so auszubilden, dass die Planetenradachse nur zu Führungszwecken genutzt wird und so die Lagerachse des Planetenrades vom neuen exzentrischen Antrieb geschleppt wird.
Weiter sollen die beiden Aufgaben von Führung und Antrieb des Planetenrades durch wenigsten ein zusätzliches bzw. durch mehrere Planetenradträgern getrennt werden. Desweiteren ist der Antrieb für das Planetenrad so auszubilden, dass ein direkter exzentrischer Antrieb von außen bzw. innen ohne Hilfe der exzentrischen Kraftachse oder Lagerachse am Planetenrad möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgaben dienen die gekennzeichneten Merkmale des Anspruch 1.
Die Erfindung bringt den Vorteil, dass die Kraftübertragung auf das Planetenrad (Antrieb des Planetenrades) auf einer parallelen Bahn zu Sonnen- und Hohlrad erfolgt, obwohl das Planetenrad exzentrisch angetrieben wird. Durch die systematische Trennung von Antrieb und Führung des Planetenrades lässt sich der exzentrische Antrieb abhängig von der Größe des Planetenrades und unabhängig von der Größe Lagerachse beliebig dimensionieren. Eine Vergrößerung der Lagerachse für die exzentrische Kraftachse ist dann nicht mehr erforderlich. Es entfällt die aufwendige Bauweise des Planetenzahnringes sowie dessen vergrößerte Lagerachse. Durch eine schrittweise bauliche Veränderung wird die Lagerachse des Planetenrades aus dem Antriebsprozess heraus genommen. Durch die Anordnung des Antriebs näher am Abtrieb ergeben sich günstige Kraftübertragungsverhältnisse.
Die Erfindung wird nachfolgend in Verbindung der beigelegten Zeichnungen beschrieben.
1 eine schematische Darstellung eines bekannten Planetengetriebes mit fest stehendem Sonnenrad;
2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit fest stehendem Sonnenrad;
3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einer zusätzlichen Innenverzahnung;
4 ein schematischer Querschnitt durch das Planetengetriebe von 3 mit der schematischen Darstellung und der Anordnung des neuen erfindungsgemäßen Antriebes;
5 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit Fest stehendem Hohlrad, und einem versetztem Kraftachse am erfindungsgemäßen Planetengetriebe;
6 ein schematischer Querschnitt durch das Planetengetriebe von 5 mit der schematischen Darstellung und der möglichen Anordnung des neuen erfindungsgemäßen Antriebes;
7 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit neuem Träger für die Kraftachse;
8 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit feststehenden Hohlrad und einem verkürzten Träger für die Kraftachse;
9 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes wo die Lagerachse aus dem Antriebsprozess entkoppelt wurde;
10 eine schematische Querschnitt durch das Planetengetriebe von 9;
11 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit vergrößerten Planetenrad;
12 ein schematische Querschnitt durch das Planetengetriebe von 11 mit der schematischen Darstellung für die unterschiedlichen Anordnungen des neuen Antriebes;
Fig. 1
Auf einer feststehenden Achse 1 sitzt ein Sonnenrad 2 und ist mit dieser fest verbunden. Ein Hohlradträger 4 trägt ein Hohlrad 3 und ist mit diesem fest verbunden. Der Hohlradträger 4 ist mit einer Hohlwelle 5 fest verbunden. Die Hohlwelle 5 ist auf der Achse 1 drehbar gelagert. Das Planetenrad 10 (Planetenzahnring) besitzt eine Außenverzahnung und greift mit dieser in die Innenverzahnung von Hohlrad 3 und in Außenverzahnung von Sonnenrad 2 ein. Das Planetenrad 10 ist auf einer vergrößerten Planetenradachse 6 drehbar gelagert. Die Planetenradachse 6 ist fest mit einem Planetenradträger 7 (Steg) verbunden. Der Planetenradträger 7 ist mit einer Hohlwelle 8 fest verbunden, die ebenfalls drehbar gelagert auf der fest stehenden Achse 1 sitzt. An der Planetenradachse 6 ist eine Kraftachse 9 exzentrisch angeordnet. Sei dient zur Krafteinleitung an der Planetenradachse 6. Die Mittelachse 11 von Kraftachse 9 beschreibt eine parallele Kreisbahn, die zur Innenverzahnung (Teilkreis) des Hohlrades 3 und zur Außenverzahnung (Teilkreis) des Sonnenrades 2 verläuft. Weiter beschreibt die Mittelachse 11 eine Kreisbahn um die Mittelachse 1a. Die Mittelachse 12 von der Lagerachse 6 beschreibt ebenfalls eine parallel verlaufende Kreisbahn zur Mittelachse 11. Durch Einwirken einer Antriebskraft auf die exzentrischen Kraftachse 9 wird die Lagerachse 6 auf einer Kreisbahn verschoben. Die Lagerachse 6 drückt jetzt auf die Innenfläche (Achszentrum) des Planetenrades 10 und schiebt diese auf einer Kreisbahn vorwärts. Dabei rollt das Planetenrad 10 an dem feststehenden Sonnenrad 2 ab, wodurch eine Drehbewegung des Planetenrad 10 um Mittelachse 12 entsteht. Die Drehbewegung als auch die Verschiebung der Lagerachse 6 wird übertragen auf das Hohlrad 3 mit Hohlradträger 4 und Hohlwelle 5, der als Abtrieb dient. Der Antrieb kann aber auch durch Hohlrad 3 erfolgen dann würde der Abtrieb über die exzentrische Kraftachse 9 verlaufen.
Fig. 2
Entspricht im wesentlichen 1. Verändert wurde in 2 das Planetenrad 10, das jetzt ein Hohlrad 13 koaxial trägt und mit diesem fest verbunden ist. Dadurch wird das Hohlrad 13 zu einem Planetenrad 13 mit Innenverzahnung. Weiter ist auf der Kraftachse 9 ein Planetenrad 14 drehbar gelagert angeordnet.
Auf der Kraftachse 9 sitzt ein weiteres drehbar gelagertes Planetenrad 15, das in seinem Durchmesser größer ist als das Planetenrad 14. Die beiden Planetenräder 14 und 15 sind fest miteinander verbunden und bilden somit ein Stufenzahnrad 14 und 15, mit einer Besonderheit; die Hälfte des Zahnrades 15 besitzt keine Zähne zur Kraftübertragung und ist deshalb von seiner Form her mit einer Andruckrolle vergleichbar. Dieser Teil ist als 15a gekennzeichnet. Die Kraftachse 9 hat jetzt die Aufgabe, die beiden Planetenräder 14 und 15 auf einer parallelen Bahn zu Sonnenrad 2 und Hohlrad 3 zu führen. Das Stufenzahnrad 14 (Planetenrad 14) steht im Zahneingriff mit Hohlrad 13 (Planetenrad 13) und treibt dieses an. Das Planetenrad 14 wird durch die feste Verbindung mit Planetenrad 15 angetrieben (verschoben). Bei einer exzentrischen Verschiebung des Planetenrades 15 durch das neue Antriebselement wird die Kraftachse 9 verschoben. Durch Abrollen des Planetenrades 10 am feststehenden Sonnenrad 2 entsteht eine Drehung des Planetenrades 10 um die Mittelachse 12. Dadurch treibt das Planetenrad 10 das Hohlrad 3 an, das zugleich Teil des Abtriebes ist. Bei dieser Form des Antriebes entspricht die Richtung der Verschiebung des Stufenzahnrades 15 und 14 auch der Drehrichtung von Planetenrad 13 sowie Planetenrad 10 und Hohlrad 3. Der Durchmesser des Planetenrades 15 ist variabel z. B. bei einer Verdoppelung des Durchmessers von Planetenrad 15 ergeben sich weitere zusätzliche exzentrische Antriebspunkte direkt am Planetenrad 15. Wichtig ist, dass Planetenrad 15 exzentrisch von außen durch Verschiebung (nicht durch Drehung) angetrieben wird. Das geschieht mit Hilfe des neuen Antriebselements an Planetenrad 15, das zu einem späteren Zeitpunkt beschrieben wird, da dieses für mehrere Getriebevarianten einsetzbar ist und somit die jeweilige gleiche Bauform aufweist.
Fig. 3
Entspricht der 2 mit der Änderung, dass das bisherige Planetenrad 15 eine zusätzliche Innenverzahnung 16 (Hohlrad) aufweist, die ebenfalls wie Zahnrad 15 nur zur Hälfte Zähne aufweist und der andere Teil die Form einer Hülse besitzt, der mit 16a gekennzeichnet ist. Auch hier ist das Planetenrad 15 mit Planetenrad 14 fest verbunden und bilden so das Stufenzahnrad 14 und 15, wobei das Planetenrad 15 eine Innenverzahnung wie ein Hohlrad aufweist, und als Planetenrad 16 gekennzeichnet wird. Der Antrieb des Planetenrades 16 und 16a erfolgt von innen nach außen durch eine exzentrische Verschiebung des Planetenrades 16 und 16a, die durch das neue Antriebselement ausgelöst wird.
Weitere Möglichkeiten für einen exzentrischen Antrieb ergeben sich durch die Vergrößerung des Durchmessers des Planetenrades 13. Dadurch lassen sich auch die Planetenräder 14 und 15 mit 16 in ihren Durchmesser vergrößern, die an den Durchmesser von Planetenrad 13 angepasst werden. Bei gleicher Position der Kraftachse 9 entstehen dadurch zusätzliche exzentrische Kraftantriebspunkte am Planetenrad 15 und 16 für das neue Antriebselement. Diese haben den Vorteil, dass sie noch näher oder auf dem gleichen Radius des Zahneingriffs Planetenrad 10 und Hohlrad 3 liegen. Sie können auch auf einen größeren Radius liegen. Dadurch ergeben sich günstige Kraftübertragungsverhältnisse auf Hohlrad 3 mit Hohlradträger 4 und Hohlwelle 5 als Abtrieb.
Fig. 4
4 ist die Seitenansicht von 3 und zeigt die exzentrische Anordnung des neu geschaffenen Antriebselementes am Planetenrad 15 und 16. Auf der Achse 1 ist eine Hohlwelle 23 drehbar gelagert, die mit einem Planetenradträger 20 (Steg) fest verbunden ist. Die Hohlwelle 23 und die Planetenradachse 21 sind durch einen Planetenradträger 20 fest mit einander verbunden. Die Planetenradachse 21 bewegt sich auf einer parallelen Bahn zum Teilkreis von Sonnenrad 2 und Hohlrad 3. Auf der Planetenradachse 21 ist ein Planetenrad 22 drehbar gelagert angeordnet. Die Hälfte des Planetenrades 22 besitzt keine Außenverzahnung und ist mit 22p gekennzeichnet. Der Teil des Planetenrades der mit 22p gekennzeichnet ist, hat die äußere Form einer Andruckrolle. Die Andruckrolle 22p drückt von innen gegen die Hülse 16a. Das Planetenrad 22 greift in die Innenverzahnung von Planetenrad 16 ein. Wird nun Hohlwelle 23 angetrieben, so wird Planetenrad 22 und 22p auf einer parallelen Kreisbahn zu Sonnenrad 2 und Hohlrad 3 verschoben. Dabei greift das Planetenrad 22 in die Innenverzahnung von Planetenzahnrad 16 und verschiebt dieses exzentrisch von innen. Die Anordnung des Planetenrades 22 und 22p ist exzentrisch zur Kraftachse 9 und gleichzeitig exzentrisch zur Kraftachse 6 auf der Seite des Zahneingriffes von Planetenzahnrad 10 zu Hohlrad 3. Der Pfeil 24 zeigt die Richtung der Verschiebung des Planetenzahnrades 10 und des Stufenzahnrades 14 mit 16 und 16a an. Das Planetenrad 22 und 22p ist in seinem Außendurchmesser kleiner als der Innendurchmesser von Planetenrad 16 und 16a. Je größer der Unterschied zwischen den beiden Durchmessern von Planetenrad 22 mit 22p und 16 mit 16a ist, um so mehr Möglichkeiten der exzentrischen Anordnung des Planetenrades 22 und 22p in den Planetenrad 16 und 16a sind möglich. Bei einer Verdoppelung des Durchmessers des Planetenrades 16 und 16a ist die exzentrische Anordnung des Planetenrades 22 und 22p im Planetenrad 16 und 16a außerhalb (größeren Radius) des Zahneingriffes (Radius) von Planetenrad 10 mit Hohlrad 3 möglich. Das verbessert die Kraftübertragung vom Planetenrad 10 auf das Hohlrad 3. Das neue Antriebselement bestehend aus Hohlachse 23 mit Planetenradträger 20, Lagerachse 21 und Planetenrad 22 und 22p und ist in gleicher Bauweise sowohl für den Antrieb des Planetenrades 16 und 16a von innen als auch für den Antrieb des Planetenrades 15 und 15a von außen einsetzbar. Dabei greift das Planetenrad 22 in die Außenverzahnung des Planetenrades 15 und die Andruckrolle 22p drückt direkt gegen die Andruckrolle 15a. Eine weitere Möglichkeit ist der Antrieb des Getriebes durch eine Kombination von zwei neuen Antriebselementen in ein und demselben Getriebe: Zwei voneinander unabhängige Planetenradträger 20 mit den dazugehörigen Planetenrädern 22 und 22p kommen zum Einsatz. Der eine Planetenradträger 20 mit seinen Planetenrädern 22 und 22p schiebt das Planetenrad 15 und 15a von außen und der andere Planetenradträger 20 mit Planetenräder 22 und 22p schiebt das Planetenrad 16 und 16a von innen vorwärts. Dies kann auch auf unterschiedlichen Radien erfolgen, die dann auch eine unterschiedliche exzentrische Anordnung der jeweiligen Planetenräder 22 und 22p im Planetenrad 16 und am Planetenrad 15 zur Folge hat. Je nach exzentrischer Anordnung der Planetenräder 22 und 22p verändert sich das Kraftübertragungsverhältnisse für das Hohlrad 3. Der Einsatz von mehreren neuen Antriebselementen in ein und demselben Getriebe sowohl von innen und von außen ermöglicht eine Vielzahl unterschiedlicher Kraftübertragungsverhältnisse für dem Abtrieb auf Hohlrad 3 bzw. Sonnenrad 2 bei sich abwechselnden fest stehenden Sonnenrad 2 und Hohlrad 3. Für unterschiedliche Antriebsrichtungen sind im Planetenrad 16 und am Planetenrad 15 unterschiedliche exzentrische Anordnungen von Planetenrad 22 und 22p möglich. Eine weitere Möglichkeit, die Vorteile der exzentrischen Anordnung des Planetenrades 22 und 22p zu nutzen, bietet eine Verlängerung oder Verkürzung des Planetenradträgers 20. Durch eine Verlängerung bzw. Verkürzung des Planetenradträgers kann der optimale Punkt für die bestmögliche Kraftübertagung bei laufenden Getrieben gefunden werden Zu diesem Zweck besteht der Planetenradträger 20 aus zwei ineinander laufende Schienen oder Zylinder. Diese können mit Hilfe eines hydraulischen Zylinders zusammen und auseinander geschoben werden. Diese Steuerung kann aber auch elektrisch, pneumatisch oder mechanisch erfolgen. Das hat eine veränderte exzentrische Anordnung des Planetenrades 22 und 22p zur Folge. Durch die Verkürzung oder Verlängerung des Planetenradträgers 20 verändert sich auch die Kraftübertragung vom Planetenrad 22 und 22p auf Planetenrad 16 und 16a bzw. 15 und 15a. Durch stufenlose exzentrische Verschiebungen des Planetenrades 22 und 22p im Planetenrad 16 und 16a bzw. am Planetenrad 15 und 15a verändern sich das Kraftübertragungsverhältnisse für den Abtrieb auf Hohlrad 3 ständig mit. Durch die Verkürzung des Planetenradträgers können Spitzenbelastungen für das Antriebselement 22, die beim Anlaufen des Getriebes entstehen, entgegengewirkt werden. Für die Lösung dieser Aufgabe eignet sich besonders das Planetenrad 16 und 16a mit einem stark vergrößerte Innendurchmesser (Verdopplung) als in 4 gezeigt.
Fig. 5
5 entspricht im wesentlichen 3. Verändert wurde die Position der exzentrischen Kraftachse 9 an der Lagerachse 6 auf die Seite des Zahneingriffes Sonnenrades 2/Hohlrad 3. Auf dieser Kraftachse 9 sitzen ebenfalls ein Planetenrad (Stufenzahnrad) 14 und 15 mit 16 wie in 3. Desweiteren ist bei dieser Getriebeform das Hohlrad 3 fest angeordnet (z. B. im Gehäuse) und das Sonnenrad 2 mit Achse 1 ist drehbar gelagert und bildet jetzt den Abtrieb. Der exzentrische neue Antrieb wird auf der Seite des Zahneingriffes von Sonnenrad 2 mit Planetenrad 10 angeordnet.
Fig. 6.
6 ist die Seitenansicht von 5 und zeigt die exzentrische Anordnung des neuen Antriebselementes 22 und 22p am Planetenrad 15 und 16. Die neue Anordnung der exzentrischen Kraftachse 9 an der Lagerachse 6 auf der Seite der Zahnverbindung Planetenrad 10 mit Sonnenrad 2 verkürzt die Länge des Planetenradträgers 20. Dadurch verkürzt sich der Antriebsweg des Planetenrades 22 und 22p um weniger als die Hälfte gegenüber dem Weg von Planetenrad 22 und 22p in 4 bei einer Umdrehung der Hohlwelle 23. Bei einer weiteren Vergrößerung des Durchmessers des Planetenrades 15 und 15a und 16 und 16a lässt sich der Planetenradträger 20 noch weiter verkürzten. Der Weg für das Planetenrad 22 und 22p würde dann nur noch ein viertel des Weges des Planetenrades 22 und 22p in 4 betragen. Die in 2 bis 4 beschriebenen Variationsmöglichkeiten des exzentrischen Antriebs durch das Planetenrad 22 und 22p sowie die Veränderung deren Größenverhältnisse der einzelnen Zahnräder sind auch in 5 und 6 anwendbar. Der Pfeil 24 zeigt die Richtung der Verschiebung des Planetenrades 10 mit Planetenrad 13 sowie des Stufenzahnrades 14 und 15 mit 15a und 16 und 16a an. Die Richtung der Verschiebung ist gleich der Drehrichtung des Sonnenrades 2.
Fig. 7
7 entspricht im wesentlichen 3. Folgende Elemente wurden verändert: Das Planetenrad 10 (Planetenzahnring) ist jetzt ein übliches Planetenrad 10a und ist auf Lagerachse 6a drehbar gelagert. Die exzentrische Kraftachse 9 ist durch das Verbindungselement 6b (Planetenradträger) mit Lagerachse 6a fest verbunden. Zusätzlich besitzt die exzentrische Kraftachse 9 einen weiteren Planetenradträger 19 zur Abstützung und ist mit diesem fest verbunden (ist nicht zwingend notwendig). Der Planetenradträger 19 ist mit einer Hohlwelle 18 fest verbunden. Hohlwelle 18 ist auf Achse 1 drehbar gelagert. Der Vorteil dieser Konstruktionsart ist zum einem der Verzicht auf die vergrößerte Lagerachse 6 und zum anderen entfällt das aufwendige Fertigen des Planetenzahnringes 10. Desweiteren ist die exzentrische Anordnung der Kraftachse 9 nicht mehr vom Durchmesser der Lagerachse 6 abhängig. Diese exzentrische Anordnung der Kraftachse 9 ist jetzt nur noch von der Länge des Planetenradträgers 19 und der Länge des Verbindungselementes 6b abhängig. Die Möglichkeiten für den exzentrischen Antrieb dieses Getriebes durch das neu entwickelte Antriebselement 22 und 22p sind in 2 bis 6 bereits beschrieben.
Fig. 8
8 entspricht im wesentlichem der 7. Geändert wurde die Anordnung exzentrische Kraftachse 9 auf der Seite des Zahneingriffes Planetenrad 10a mit Sonnenrad 2. Das Hohlrad 3 ist fest angeordnet und der Abtrieb verläuft über Sonnenrad 2 mit Achse 1. Durch die Anordnung der Stufenzahnräder 14, 15 und 16 auf der Seite des Sonnenrades verkürzt sich der Planetenradträger 20 des neuen Antriebselementes. Bei einer Umdrehung der Hohlwelle 23 legt das Planetenrad 22 und 22p einen geringeren Weg zurück als die Lagerachse 6a bei einer Umdrehung um die Mittelachse 1a. Die Antriebsmöglichkeiten wurden bereits in den vorangegangenen 4 bis 6 beschrieben.
Fig. 9
9 zeigt in wesentliche 7. Das Verbindungselement 6b wurde weggelassen. Damit ist die exzentrische Kraftachse 9 zu einer einfachen Lagerachse 9a am Planetenradträger 19 geworden. Die Lagerachse 6a ist damit vom direkten Antriebsprozess völlig entkoppelt. Das Planetenrad 10a schleppt jetzt die Lagerachse 6a. Damit hat die Lagerachse 6a keinerlei Funktionen für den Antrieb mehr. Auf der Lagerachse 9a ist das Stufenzahnrad 14 und 15 mit 15a sowie 16 und 16a drehbar gelagert angeordnet und bewegt sich auf einer parallelen Bahn um die Mittelachse 1a. Das Planetenrad 14 ist in seiner äußeren Form umgewandelt worden; zur einen Hälfte ist es das Planetenrad 14 mit Außenverzahnung, die andere Hälfte (der Teil der als 14a gekennzeichnet ist), bildet die Form einer Andruckrolle. Damit entspricht es der äußeren Form nur kleiner dem Planetenrad 15 und 15a. Desweiteren ist die Hälfte des Planetenrades 13 ohne Verzahnung. Dieser Teil wird als 13a gekennzeichnet und hat die Form einer Hülse ähnlich dem Planetenrad 16a. Eine unkomplizierte exzentrische Anordnung des Stufenzahnrades 14 mit 14a und 15 mit 15a auf der Seite des Zahneingriffes Planetenrad 10a und Sonnenrad 2 ist durch eine einfache Verkürzung (durch unterbrochene Linie gekennzeichnet) des Planetenradträgers 19 ohne weiteres möglich, da das Verbindungselement 6b fehlt. Beschrieben wurde die Verkürzung eines Planetenradträgers bereits in 4. Bei einem wechselnden Abtrieb von Sonnenrad 2 bzw. Hohlrad 3 wird dieses Getriebe zu einem neuartigen Stufenlosen Getriebe (z. B. Nabenschaltung für Fahrrad) mit unterschiedlichen Übersetzungs- und Kraftübertragungsverhältnissen ohne den üblichen Schaltvorgang (von ein- und ausrücken) von Zahnrädern mit unterschiedlicher Zähne Zahl.
Das neue Antriebselement mit Planetenrad 22 und 22p ist ohne bauliche Veränderung, wie in 4–6 beschrieben, auch in 9 einsetzbar. Durch die Verlängerung oder Verkürzung der beiden Planetenradträgers 19 und 20 ist das Planetenzahnrad 22 und 22p und das Planetenrad 14 und 15 und 16 wahlweise an den Zahneingriff Planetenrad 10a zu Hohlrad 3 bzw. Planetenrad 10a zu Sonnenrad 2 bei sich abwechselndem Abtrieb von Sonnenrad 2 und Hohlrad 3 einsetzbar. Damit ist eine exzentrische Anordnung des Planetenrades 22 und 22p im Planetenrad 13 und 13a jeweils auf beiden Seiten der Zahneingriffe Planetenrad 10a Hohlrad 3 und Planetenrad 10a Sonnenrad 2 möglich, zudem alle Positionen die dazwischen liegen und eine exzentrische Position zur Lagerachse 6a besitzt. Diese Bauart besitzt den Vorteil: das Planetenrad 13 und 13a auch direkt von Planetenrad 14 mit 14a durch Lagerachse 9a mit Träger 19 und Hohlwelle 18, anzutreiben.
Fig. 10
10 zeigt die Seitenansicht von 9. Die Lagerachse 9a ist mit dem Planetenrad 14 und 14a sowie 15 und 15a je nach exzentrischer Anordnung des Planetenrades 14 und 14a sowie 15 und 15a unabhängig von Lagerachse 6 bewegbar. Durch Verschiebung des Planetenrades 14 und 14a in dem Planetenrad 13 und 13a bildet sich ein Anpressdruck zwischen den beiden. Der Teil des Planetenrades 14a drückt gegen den Teil des Planetenrades 13a. Der Teil der Planetenräder 14a und 13a (ohne Verzahnung) hat die Aufgabe den Anpressdruck soweit abzufangen, dass die Zähne der Planetenräder 13 und 14 nicht durch erhöhte Belastung beschädigt werden. Dasselbe trifft auch für das Planetenrad 22 und 22p zu, dass direkt das Planetenrad 13 und 13a exzentrisch verschiebt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Bauart ist es, dass die exzentrische Antriebsschubkraft von Planetenrad 22 und 22p oder 14 und 14a direkt auf Planetenrad 13 und 13a mit Planetenrad 10a übertragen wird und danach Hohlrad 3 antreibt. Dabei wird die Lagerachse 6a mitgeschleppt. Die Lagerachse 6a hat keinerlei Antriebsfunktion mehr. Die Lagerachse 6a hat nur noch die Aufgabe, das Planetenrad 10a auf einer parallelen Bahn zum Teilkreis von Sonnenrad 2 und Hohlrad 3 zu führen. Weitere Antriebsmöglichkeiten wurden bereits in den vorangegangenen 4 bis 6 beschrieben.
Fig. 11
11 zeigt 9. Verändert wurde das Planetenrad 13 in seinem Durchmesser. Dieser wurde vergrößert, als in 2 bis 10 gezeigt. Desweiteren besitzt Planetenrad 13 und 13a eine Außenverzahnung 25 und 25a. Diese Außenverzahnung ähnelt der äußeren Form nach dem Planetenrad 15 und 15a. Das Planetenrad 13 und 13a kann sowohl von außen als auch von innen durch das neue Antriebselement 22 und 22p exzentrisch angetrieben werden. Aber auch ein Antrieb direkt vom Planetenrad 14 und 14a mit Träger 19 über die Hohlwelle 18 ist möglich. Der vergrößerte Durchmesser von Planetenrad 13 und 13a ermöglicht neue Positionen der exzentrischen Anordnung für das Antriebselement 22 und 22p am Planentenrad 13. Das Planetenrad 22 mit 22p, das durch unterbrochene Linien gekennzeichnet ist, zeigt das neue Antriebselement 22 auf der Seite des Zahneingriffes Planetenrad 10a und Sonnenrad 2.
Fig. 12
Zeigt die Seitenansicht von 11. In 12 werden mögliche exzentrische Anordnungen des neuen Antriebselementes 22 und 22p am Planetenrad 13 aufgezeigt. Das neuen Antriebselement mit Planetenrad 22 und 22p ist in der Lage, bei einer Verkürzung des Planetenradträgers 20 während des Betriebes alle exzentrischen Antriebspositionen auf der rechten Seite (Antriebsrichtung Pfeil 24) des Planetenrades 13 abzutasten (abzurollen unterbrochene Linien) ohne dass das Getriebe dabei angehalten werden muss. Durch diese Methode ist es möglich, den optimalen exzentrischen Kraftübertragungspunkt am Planetenrad 13 zu ermitteln. Soll das Getriebe in zwei unterschiedlichen Richtungen abwechselnd angetrieben werden, wird in diesem Falle der Einsatz von wenigsten zwei neuen Antriebselementen 22 und 22p am Planetenrad 13 erforderlich. Diese sind durch ein Verbindungselement 39 am Planetenradträger fest miteinander verbunden. Auf die Einzeichnung der einzelnen Planetenradträger 20 wurde der Einfachheit verzichtet. Ein wichtiger Punkt ist der Antriebswinkel (der gebildet wird zwischen Planetenradträger 20 und der Zahnverbindung Planetenrad 22 mit Planetenrad 13) des neuen Antriebselements 22 mit 22p am Planetenrad 13. Hier unterscheiden wir zwischen günstigen 40 und ungünstigen 41 Winkeln. Günstig sind alle Winkel die in der nähe des 90 Gradwinkel liegen. Der Größenunterschied der einzelnen Durchmesser von den Planetenrädern 13 und 22 entscheidet den Antriebswinkel mit.
Wichtig ist zu sagen, dass das neue Antriebselement 22 mit 22p mit Planetenradträger 20 und Hohlwelle 23 auch als Abtrieb genutzt werden kann. In dem Fall wäre ein Antrieb durch das Sonnenrad oder Hohlrad möglich und die exzentrische Anordnung des neuen Antriebselementes 22 und 22p auf der gegenüber liegenden Seite (fest stehende Bahn) vom Antrieb erforderlich. Das bewirkt die Entlastung der Antriebseite.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1509708 B1 [0002, 0003, 0004]

Claims

Planetenradgetriebe, enthaltend: zwei parallele Bahnen (3, 2) von denen die eine stationär und die andere bewegbar gelagert ist, wenigstens ein zwischen den beiden Bahnen (3, 2) angeordnetes, an seinen Umfang mit beiden Bahnen (3, 2) in Wirkverbindung stehendes und eine Mittelachse (12) aufweisendes Planetenrad (10; 10a), eine parallel zu den beiden Bahnen (2, 3) bewegbare, mit der Mittelachse (12) koaxiale Lagerachse (6; 6a), um die das Planetenrad (10; 10a) drehbar gelagert ist, und eine exzentrische an der Lagerachse (6; 6a) angeordnete Kraftübertragungsachse (9, 9a), wobei die Anordnung derart getroffen ist, dass das Planetenrad (10; 10a) durch abrollen an der stationär angeordneten Bahn (2) sowohl Bewegungen der Kraftübertragungsachse (9, 9a) auf die beweglich gelagerte Bahn (3) als auch umgekehrte Bewegungen der beweglichen Bahn (3) auf die Kraftübertragungsachse (9, 9a) übertragen kann, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kraftübertragungsachse (9, 9a) ein Stufenzahnrad (14; 15) drehbar gelagert ist, wobei das Planetenrad (14) im Zahneingriff mit Planetenrad (13) steht, das koaxial am Planetenrad (10) fest angeordnet ist, wobei das Antriebselement bestehend aus Planetenrad (22; 22p) das auf einer Lagerachse (21) drehbar gelagert ist, und fest mit einem Planetenradträger (20) verbunden ist, und durch Hohlwelle (23) auf Achse (1) drehbar gelagert ist, exzentrisch am Planetenrad (15; 13) anliegt, und sowohl von außen als auch von innen exzentrisch das Planetenrad (15; 13) vorwärts schiebt oder zieht, und die Lagerachse (21) eine parallele Bahn sowohl zur stationären Bahn (2) als auch zur beweglichen Bahn (3) und zur Lagerachse (6; 6a) beschreib.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftübertragungsachse (9, 9a) veränderbar von der Mittelachse (12) ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (14, 15) zusammen ein Stufenzahnrad bilden, wobei der Durchmessern des Planentenrades (15) größer ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Planetenrad (13) als Hohlrad mit Außenverzahnung ausgebildet ist, und das der Durchmesser des Planetenrades (13) größer als der von Planetenrad (10) ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Planetenrad (15) ein Teil der Außenverzahnung zur Andruckrolle umgearbeitet ist, und ein Teil der Innenverzahnung als Hülse umgearbeitet ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Lagerachse (9) ein Planetenrad (14, 15) drehbar angeordnet ist, und die Lagerachse 9a durch einen Träger (19) mit Hohlwelle (18) auf Achse (1) drehbar geführt wird.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Planetenrad (13) die Hälfte der Innen- und Außenverzahnung zu einer Hülse bzw. Andruckrolle umgearbeitet ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Antriebselement (22, 22p) ein Planetenrad ist, das eine Außenverzahnung aufweist und dass an diesem Planetenrad (22) eine Anpressrolle koaxial fest angeordnet ist.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Planetenrad 22 keine Außenverzahnung aufweist, sondern die Form einer Andruckrolle oder die eines Kugellagers hat.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Antriebselement (22, 22p) zur Verschiebung von Planetenrad (13, 15) zur Anwendung kommt.
Planetenradgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (22, 22p; 14, 14a) durch eine in seiner Länge verschiebbaren Planetenträger (19, 20) aufweist, durch das Planetenrad (13, 15) innen und außen abrollt.