DE102012111487A1

DE102012111487A1 - Getriebe und Verfahren zur Spieleinstellung

Info

Publication number: DE102012111487A1
Application number: DE201210111487
Authority: DE
Inventors: Damodaran Soundararaj; Uwe Eppinger
Original assignee: EGT EPPINGER GETRIEBE TECHNOLOGIE GmbH
Current assignee: EGT EPPINGER GETRIEBE TECHNOLOGIE GmbH
Priority date: 2012-11-27
Filing date: 2012-11-27
Publication date: 2014-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe (10) mit einer Einstelleinrichtung (22) zur Einstellung des Getriebespiels und ein Verfahren zur Getriebespieleinstellung. Das Getriebe (10) weist ein erstes Zahnrad (20) und ein oder mehrere mit dem ersten Zahnrad (20) kämmende zweite Zahnräder (21) auf. Das erste Zahnrad (20) weist an einer Umfangsseite (26) eine erste Zahnradkeilfläche (30) und eine in Axialrichtung (R) daneben angeordnete zweite Zahnradkeilfläche (31) auf. Die Zahnradkeilflächen (30, 31) sind unter einem Neigungswinkel α gegenüber der Mittelebene M bzw. der Längsachse (L) des ersten Zahnrades (20) geneigt. Koaxial zum ersten Zahnrad (20) ist die Einstelleinrichtung (22) mit einem ersten Spannring (23), einem zweiten Spannring (24) und einem axial dazwischen angeordneten Einstellring (25) angeordnet. Der erste Spannring (23) weist eine erste Ringkeilfläche (32) auf, die an der ersten Ringkeilfläche (30) anliegt. Der zweite Spannring (24) weist eine zweite Ringkeilfläche (33) auf, die an der zweiten Zahnradkeilfläche (31) anliegt. Der Einstellring (25) definiert den Axialabstand zwischen den beiden Spannringen (23, 24). Dieser Axialabstand bestimmt die auf das erste Zahnrad (20) ausgeübte elastische, radiale Verformung. Über diese elastische radiale Verformung des ersten Zahnrades (20) kann das Getriebespiel eingestellt bzw. verändert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe, insbesondere ein Umlaufgetriebe oder Planetengetriebe mit Zahnrädern. Bei solchen Zahnradgetrieben ist die Einstellung des Getriebespiels bedeutend, um beispielsweise Verschleiß beziehungsweise Klappergeräusche des Getriebes zu vermeiden oder zu reduzieren. In der Regel werden beim Aufbau eines Getriebes die innerhalb des Toleranzbereichs gefertigten Zahnräder derart ausgewählt miteinander kombiniert, so dass sich das geforderte Getriebespiel ergibt.
Zur Erzeugung eines spielfreien Getriebes ist es aus DE 10 2008 039 942 B4 bekannt, die miteinander kämmenden Getrieberäder über ein Spannmittel gegeneinander zu drücken. Das Spannmittel lagert gleichzeitig wenigstens eines der Getrieberäder. Dadurch kann Gewicht und Bauraum eingespart werden. Als Spannmittel ist ein federelastischer Abschnitt an einem Planetenradträger vorgesehen, der die umlaufenden Planetenräder gegen ein Stirnrad des Getriebes spannt. Mit Hilfe des Spannmittels kann bei anderen Ausführungsbeispielen auch ein sogenanntes Flexspline verformt und an den Eingriffsstellen mit einem Hohlrad des Getriebes in Eingriff gebracht werden, wie dies bei einem bekannten Harmonic-Drive-Getriebe der Fall ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise das Getriebespiel einstellen zu können. Dabei soll es auch möglich sein, das Spiel beispielsweise nach dem Einlaufen eines Getriebes erforderlichenfalls nachjustieren zu können, um wieder das geforderte Getriebespiel zu erhalten.
Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 14 gelöst.
Erfindungsgemäß weist das Getriebe ein hohles erstes Zahnrad und wenigstens ein an einer Eingriffsteile mit dem ersten Zahnrad in Eingriff stehendes zweites Zahnrad auf. Die Zahnräder sind vorzugsweise als Stirnräder ausgeführt. Das erste Zahnrad kann beispielsweise durch ein Hohlrad mit einer Innenverzahnung gebildet sein. Das zweite Zahnrad kann beispielsweise durch ein Planetenrad gebildet sein.
Die Verzahnung der Zahnräder kann abhängig von der Bauform des Getriebes als Stirnradgetrieben Umlaufgetriebe, Planetengetriebe Exzentergetriebe, Zykloidgetriebe, usw. beliebig gewählt werden und beispielsweise gerade, schräg, bogenförmig oder pfeilförmig sein. Vorzugsweise weisen die Zahnräder eine Evolventenverzahnung auf.
Auf einer Umfangsseite, insbesondere auf seiner der Verzahnung entgegengesetzten Umfangsseite, weist das erste Zahnrad eine geneigte erste Zahnradkeilfläche und eine axial benachbart angeordnete geneigte zweite Zahnradkeilfläche auf. Die beiden Zahnradkeilflächen sind auf gegenüberliegenden Seiten einer Mittelebene durch das erste Zahnrad angeordnet. Die Mittelebene ist rechtwinklig zur Längsachse des ersten Zahnrades ausgerichtet. Die beiden Zahnradkeilflächen sind ausgehend von der Mittelebene entweder jeweils zu der Längsachse des ersten Zahnrades hin oder jeweils von der Längsachse des ersten Zahnrades weg geneigt. Die beiden Zahnradkeilflächen sind vorzugsweise konische Flächen. Sie können in axiale Richtung unmittelbar aneinander anschließen oder aber jeweils mit Abstand zur Mittelebene enden. Vorzugsweise bilden die beiden Zahnradkeilflächen eine gegenüber der Mittelebene symmetrische Kontur der Umfangsseite.
Bei einem innenverzahnten ersten Zahnrad neigen sich die Zahnradkeilflächen jeweils von der Mittelebene ausgehend axial zur Längsachse des ersten Zahnrades hin. Bei einem außenverzahnten ersten Zahnrad neigen sich die beiden Zahnradkeilflächen ausgehend von der Mittelebene axial von der Längsachse des ersten Zahnrades weg.
Das Getriebe weist außerdem eine Einstelleinrichtung zur Einstellung des Getriebespiels an der Eingriffstelle auf. Die Einstelleinrichtung enthält einen ersten Spannring mit einer ersten Ringkeilfläche sowie einen zweiten Spannring mit einer zweiten Ringkeilfläche. Die beiden Ringkeilflächen sind jeweils an eine zugeordnete Zahnradkeilfläche angepasst. Sind die beiden Spannringe koaxial zur Längsachse des ersten Zahnrades angeordnet, verläuft die erste Ringkeilfläche zumindest abschnittsweise und insbesondere an jeder Umfangsstelle parallel zur ersten Zahnradkeilfläche. Die zweite Ringkeilfläche verläuft entsprechend zumindest abschnittsweise und insbesondere an jeder Umfangsstelle parallel zur zweiten Zahnradkeilfläche. Die Zahnradkeilflächen und die Ringkeilflächen sind mithin zumindest abschnittsweise in ihrer Neigung aneinander angepasst.
Die erste Ringkeilfläche liegt an der ersten Zahnradkeilfläche und die zweite Ringkeilfläche liegt an der zweiten Zahnradkeilfläche an. Über eine Verbindungseinrichtung sind die beiden Spannringe miteinander verbunden. Über die Verbindungseinrichtung lässt sich die axiale Relativposition beziehungsweise der axiale Abstand der beiden Spannringe relativ zueinander sowie die axiale Relativposition der beiden Spannringe relativ zum ersten Zahnrad einstellen. Vorzugsweise kann hierfür zwischen die beiden Spannringe ein elastisch nicht verformbarer Einstellring in einer vorgegebenen Dicke angeordnet werden, so dass der Abstand in Axialrichtung, parallel zur Längsachse des ersten Zahnrades gemessen, zwischen den beiden Spannringen durch den Einstellring definiert ist. Anstelle des Einstellrings kann auch eine andere Einrichtung zwischen den beiden Spannringen angeordnet sein, die deren Axialabstand vorgibt.
Durch die Vorgabe des Axialabstandes der beiden Spannringe relativ zueinander und relativ zum ersten Zahnrad wird eine definierte elastische Verformung des ersten Zahnrades in Radialrichtung zur Längachse bewirkt. Dabei verändert sich das Getriebespiel zwischen den Verzahnungen der beiden an der Eingriffsstelle kämmenden Zahnräder.
Durch eine Veränderung der axialen Relativposition der beiden Spannringe, insbesondere durch das Austauschen des Einstellrings gegen einen Einstellring anderer Dicke oder durch das Abschleifen des Einstellrings, kann somit das Getriebespiel verändert werden. Es ist eine einfache Möglichkeit gegeben, durch das radiale elastische Verformen des ersten Zahnrades ein gefordertes Getriebespiel einzustellen oder eine im Betrieb aufgetretene Getriebespieländerung auszugleichen. Dadurch, dass sich die Dicke der Zahnlücke, also der Abstand gegenüberliegender Zahnflanken, radial zur Längsachse betrachtet vom Zahnkopf zum Zahnfuß hin ändert, ändert sich durch die radiale elastische Verformung des ersten Zahnrades auch das Getriebespiel zwischen der Verzahnung des ersten Zahnrades und der Verzahnung des zweiten Zahnrades an der Eingriffsstelle.
Es ist vorteilhaft, wenn die Spannringe in Umfangsrichtung flächig und/oder an einer Mehrzahl von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Kontaktstellen am ersten Zahnrad anliegen. Dadurch kann eine gleichmäßige elastische Verformung des ersten Zahnrades über seinen gesamten Umfang erreicht werden. Bei der radialen elastischen Verformung des ersten Zahnrades ändert sich dessen Durchmesser und mithin auch der Wälzkreis des ersten und zweiten Zahnrades wegen der radialen Verschiebung der Kontaktstelle zwischen den Zähnen an der Eingriffsstelle. Es hat sich allerdings gezeigt, dass die Getriebespieleinstellung in bestimmten Grenzen möglich ist, ohne andere relevante Eigenschaften des Getriebes nachteilig zu verändern.
Um eine ausreichende elastische Verformbarkeit in radialer Richtung des ersten Zahnrades zu gewährleisten, ist dieses vorzugsweise nur teilweise gehärtet. Bei einem Ausführungsbeispiel können beispielsweise nur die Zähne oder auch nur jeweils ein Teil der Zähne der Verzahnung des ersten Zahnrades gehärtet sein, beispielsweise durch induktives Härten.
Insbesondere sind die Spannringe bei der durch die Verbindungseinrichtung erzeugbaren Kräften nicht elastisch verformbar. Dadurch ist eine definierte Verformung des ersten Zahnrades gewährleistet.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die Ringkeilflächen als auch die Zahnradkeilflächen konisch geformt. Sie könnten alternativ auch facettiert mit ebenen Flächenabschnitten ausgeführt sein. Durch die konische Form der Flächen lässt sich eine besonders gleichmäßige elastische Verformung des ersten Zahnrades erreichen.
Wie erwähnt kann das zweite Zahnrad von einem Planetenrad gebildet sein. Es ist auch möglich, mehrere der zweiten Zahnräder und mithin mehrere Planetenräder vorzusehen, die jeweils an einer Eingriffsstelle mit dem ersten Zahnrad in Eingriff sind.
Vorzugsweise weist der Einstellring zwei planparellele Seitenflächen zur Anlage jeweils eines Spannrings auf. Die Verbindungseinrichtung kann wenigstens ein Verbindungsmittel zum lösbaren Verbinden der Spannringe miteinander und/oder der Spannringe mit dem Einstellring aufweisen. Als Verbindungsmittel dient beispielsweise eine Schraubverbindung mir einer Schraube. Vorzugsweise sind die Schrauben in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt angeordnet, so dass die axiale Spannkraft, mit der die beiden Spannringe und der gegebenenfalls dazwischen angeordnete Einstellring miteinander verbunden sind, in Umfangsrichtung gesehen gleichmäßig ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Getriebes sind die Spannringe und das erste Zahnrad und der gegebenenfalls vorhandene Einstellring drehfest mit einem Getriebegehäuse verbunden. Zur Verbindung der Einstelleinrichtung mit dem Getriebegehäuse kann beispielsweise das wenigstens eine Verbindungsmittel der Verbindungseinrichtung verwendet werden. Dadurch lässt sich eine kompakte und einfache Bauform des Getriebes erreichen.
Das erste Zahnrad muss nicht unmittelbar mit einem Getriebegehäuse verbunden werden, sondern es kann vielmehr durch die Einstelleinrichtung form- und/oder kraftschlüssig gehalten werden.
Das Getriebe kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform eine Verdrehsicherung aufweisen, die dazu dient, eine Drehung des ersten Zahnrades um seine Längsachse zu verhindern. Die kann dadurch erfolgen, dass eine Relativverdrehung des ersten Zahnrades relativ zur Einstelleinrichtung verhindert wird. Über die Verdrehsicherung wird insbesondere eine formschlüssige Verbindung zwischen der Einstelleinrichtung und dem ersten Zahnrad hergestellt.
Die Verdrehsicherung kann bei einem Ausführungsbeispiel wenigstens eine Passfeder aufweisen. Insbesondere ist im ersten Zahnrad und in wenigstens einem der Ringe der Einstelleinrichtung jeweils eine Passfederaussparung vorhanden, in die die zugeordnete Passfeder jeweils eingreift. Die Passfederaussparungen verlaufen parallel zur Längsachse des ersten Zahnrades.
Mit Hilfe dieses Getriebes lässt sich das Getriebespiels sehr einfach erfindungsgemäß einstellen. Über das Einstellen der axialen Relativposition der beiden Spannringe relativ zum ersten Zahnrad unter Verwendung der Verbindungseinrichtung wird durch die aneinander anliegenden Keilflächen die radiale elastische Verformung des ersten Zahnrades bewirkt und vorgegeben. Insbesondere wird der axiale Abstand zwischen den beiden Spannringen durch einen Einstellring definiert. Dieser kann zur Veränderung des Getriebespiels in einer gewünschten Dicke bereitgestellt und verwendet werden. Alternativ kann auch ein vorhandener Einstellring zur Reduzierung des Getriebespiels abgeschliffen werden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen sowie der Beschreibung. Die Beschreibung beschränkt sich auf wesentliche Merkmale der Erfindung. Die Zeichnung ist ergänzend heranzuziehen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Ausführungsbeispiel eines Getriebes in einer schematischen perspektivischen Darstellung,
2 eine schematische, blockschaltbildähnliche Darstellung eines ersten Zahnrades und mehrerer zweiter Zahnräder gemäß einem Ausführungsbeispiel des Getriebes,
3 ein Schnittbild durch ein Ausführungsbeispiel des Getriebes gemäß 1, wobei lediglich die Getriebestufe mit den Zahnrädern des Getriebes dargestellt sind,
4 eine perspektivische Teildarstellung des ersten Zahnrades des Getriebes gemäß der 1 bis 3 sowie eines Ausführungsbeispiels einer Einstelleinrichtung zur Einstellung des Getriebespiels,
5 eine Seitenansicht des ersten Zahnrades des Ausführungsbeispiels des Getriebes,
6 das Zahnrad gemäß der 4 und 5 in einem Schnittbild gemäß Schnittlinie VI-VI in 5,
7 eine Seitenansicht eines Einstellrings der Einstelleinrichtung gemäß der 3 und 4 und
8 ein Schnittbild des Einstellrings der Einstelleinrichtung nach 3, 4 und 7 gemäß Schnittlinie VIII-VIII in 7.
In den 1 bis 3 ist ein Getriebe 10 und beispielsgemäß ein Stirnradgetriebe veranschaulicht. Das Getriebe 10 ist als Planetengetriebe ausgeführt. Alternativ könnte das Getriebe auch als Umlaufgetriebe, Exzentergetriebe, Zykloidgetriebe oder in einer anderen Getrtiebebauform realisiert sein. Das Getriebe 10 weist eine Eingangswelle 11 und eine Ausgangswelle 12 auf. Zwischen der Eingangswelle 11 und der Ausgangswelle 12 ist wenigstens eine Getriebestufe vorhanden. Beispielsgemäß ist die Eingangswelle 11 mit einem Sonnenrad 13 drehfest verbunden. Um das Sonnenrad 13 sind regelmäßig verteilt mehrere und beispielsgemäß vier Platenräder 14 angeordnet, die mit dem Sonnenrad 13 kämmen. Die Planetenräder 14 sind um ihre jeweilige Drehachse drehbar an einem Planetenradträger 14b gelagert. Beim Ausführungsbeispiel ist der Planetenradträger 14b drehfest mit der Ausgangswelle 12 verbunden.
Das Getriebe 10 weist außerdem ein Hohlrad 16 auf, das an seiner radial inneren Umgangsseite eine Innenverzahnung 16 aufweist. Jedes Planetenrad 14 ist an einer Eingriffsstelle 17 mit der Innenverzahnung 16 des Hohlrades 15 in Eingriff. Das Hohlrad 15 ist beim Ausführungsbeispiel des Getriebes 10 drehfest mit einem Getriebegehäuse 18 verbunden.
Bei einer Drehung der Eingangswelle 11 um eine Längsachse L rotiert das Sonnenrad 13 um diese Längsachse L. Die mit dem Sonnenrad 13 kämmenden Planetenräder 14 werden dabei um ihre jeweilige vom Planetenrad 14 definierte Drehachse angetrieben und wälzen sich in der Innenverzahnung 16 des Hohlrades 15 ab. Dabei dreht sich auch der Planetenradträger 14b und mithin die Ausgangswelle 12 um die Längsachse L. Das Hohlrad 15 ist koaxial zur Längsachse L angeordnet.
Das Hohlrad 15 bildet ein erstes Zahnrad 20 und jedes Planetenrad 14 bildet jeweils ein zweites Zahnrad 21 des Getriebes 10. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die Zahnräder 20, 21 als Stirnräder ausgeführt. Die Verzahnungen der Zahnräder 20, 21 können gerade, schräg oder pfeilförmig sein. Beim Ausführungsbeispiel laufen die zweiten Zahnräder 21 entlang einer Innenverzahnung 16 des ersten Zahnrades 20 um die Längsachse L. Es wäre alternativ auch möglich, dass die zweiten Zahnräder 21 entlang einer Außenverzahnung um das erste Zahnrad 20 umlaufen.
An den Eingriffstellen 17 zwischen dem ersten Zahnrad 21 und dem zugeordneten zweiten Zahnrad 21 ist ein Getriebespiel vorgegeben, das auch gleich null sein kann. Die Einhaltung des Getriebespiels vermindert den Verschleiß des Getriebes 10 und mindert die Geräuschentwicklung. Das Getriebespiel kann sich nach dem Einlaufen oder auch während dem Betrieb des Getriebes 10 durch einen gewissen Abrieb und eine Glättung der Zahnflanken vergrößern. Das Getriebe 10 weist zum Einstellen und insbesondere zum Nachstellen des Getriebespiels daher eine Einstelleinrichtung 22 auf, die dem ersten Zahnrad 20 und mithin dem Hohlrad 15 zugeordnet ist. Zu der Einstelleinrichtung 22 gehört ein erster Spannring 23, ein zweiter Spannring 24 und beispielsgemäß ein Einstellring 25. Die Spannringe 23, 24 und der Einstellring 25 sind koaxial zur Längsachse L des Hohlrades 15 angeordnet. Die beiden Spannringe 23, 24 liegen an einer Umfangsseite und beispielsgemäß der Außenumfangsseite 26 des Hohlrades 15 am Hohlrad 15 an.
Auf der der Einstelleinrichtung 22 zugewandten Umfangsseite, beispielsgemäß die Außenumfangsseite 26, weist das Hohlrad 15 eine erste Zahnradkeilfläche 30 und eine zweite Zahnradkeilfläche 31 auf. Die beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 liegen in einer Axialrichtung R parallel zur Längsachse L gesehen nebeneinander und schließen beispielsgemäß unmittelbar aneinander an. Die Zahnradkeilflächen 30, 31 sind gegenüber der Längsachse L geneigt. Beim Ausführungsbeispiel neigen sich die beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 ausgehend von einer Mittelebene M durch das Hohlrad 15 jeweils zur Längsachse L hin. Der Außendurchmesser des Hohlrades 15 ist somit im Bereich der Mittelebene M am größten und nimmt von dort aus in Axialrichtung R betrachtet zu beiden Seiten hin ab. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel sind die beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 jeweils durch konische Flächen gebildet. Das Hohlrad 15 ist symmetrisch zur Mittelebene M ausgestaltet.
Alternativ hierzu könnten die beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 auch an einer radial inneren Umfangsfläche des ersten Zahnrades 20 angeordnet sein, wenn dieses beispielsweise eine Außenverzahnung aufweist. Die Neigung der beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 verläuft dann ausgehend von der Mittelebene M in Axialrichtung R von der Längsachse L weg, so dass de Innendurchmesser des ersten Zahnrades 20 im Bereich der Mitteleben M am kleinsten ist und ausgehend davon zu beiden Seiten in Axialrichtung R zunimmt.
Der Neigungswinkel α der Zahnradkeilflächen 30, 31 gegenüber einer Parallelen zur Längsachse L kann in etwa von 5° bis 10° betragen und beträgt beim Ausführungsbeispiel 8°. Der Neigungswinkel α ist für beide Zahnradkeilflächen betragsmäßig gleich groß.
Am ersten Spannring 23 ist eine erste Ringkeilfläche 32 und am zweiten Spannring 24 ist eine zweite Ringkeilfläche 33 vorhanden. Die Ringkeilflächen 32, 33 sind beispielsgemäß an der radial innen liegenden Umfangsseite des jeweiligen Spannrings 23, 24 angeordnet und jeweils einer der beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 zugeordnet. Die erste Ringkeilfläche 32 verläuft bei der Anordnung des ersten Spannrings 23 koaxial zum Hohlrad 15 in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise und vorzugsweise an jeder Umfangsstelle parallel zur der zugeordneten ersten Zahnradkeilfläche 30. Entsprechend verläuft die zweite Zahnradkeilfläche 33 bei Anordnung des zweiten Spannrings 24 koaxial zum Hohlrad 15 in Umfangsrichtung zumindest abschnittsweise und vorzugsweise an jeder Umfangsstelle parallel zur zugeordneten zweiten Zahnradkeilfläche 31. Beim Ausführungsbeispiel sind die beiden Ringkeilflächen 32, 33 jeweils als konische Flächen ausgeführt. Daher ist ein ununterbrochen flächiger Kontakt zwischen einer Ringkeilfläche 32, 33 und der jeweils zugeordneten Zahnradkeilfläche 30, 31 erreicht.
Wie erläutert, sind sowohl die Zahnradkeilflächen 30, 31, als auch die Ringkeilflächen 32, 33 beispielsgemäß als konische Flächen ausgestaltet. In Abwandlung zu diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel könnten die jeweiligen Flächen aus facettiert mit abschnittsweise ebenen Flächen ausgestaltet sein. Es wäre auch möglich, dass eine Vielzahl von in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt angeordneten Kontaktstellen vorhanden ist, an denen die Ringkeilfläche 32, 33 mit der jeweils zugeordneten Zahnradkeilfläche 30, 31 in Kontakt gelangt. Dies kann durch eine Vielzahl von Ausgestaltungsformen der Zahnradkeilflächen 30, 31 bzw. der Ringkeilflächen 32, 33 erreicht werden.
Zu der Einstelleinrichtung 22 gehört außerdem wenigstens ein Verbindungsmittel 37. Beim Ausführungsbeispiel sind mehrere Verbindungsmittel 37 vorhanden, die durch Schraubverbindungsmittel wie Schrauben und/oder Muttern oder vergleichbare, geeignete Befestigungsmittel zur Herstellung einer lösbaren Verbindung gebildet sein können. Die Verbindungsmittel 37 sind in 4 lediglich schematisch strichpunktiert dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel sind in den Spannringen 23, 24 Löcher 38 vorhanden, durch die die Verbindungsmittel 37 hindurchgesteckt werden können, so dass mit Hilfe der Verbindungsmittel 37 eine axiale Spannkraft zwischen den Spannringen 23, 24 hervorgerufen werden kann. Die Löcher 38 bzw. die Verbindungsmittel 37 sind in Umfangsrichtung regelmäßig verteilt angeordnet. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind auch im Einstellring 25 entsprechende Löcher (nicht dargestellt) vorhanden, durch die die Verbindungsmittel 37 hindurchgreifen.
Die Verbindungsmittel 37 und der Einstellring 25 bilden eine Verbindungseinrichtung 39 für die beiden Spannringe 23, 24. Die Verbindungseinrichtung 39 dient dazu, die Relativposition der beiden Spannringe 23, 24 in Axialrichtung R und mithin auch die Relativposition der beiden Spannringe 23, 24 gegenüber dem vom Hohlrad 15 gebildeten ersten Zahnrad 20 einzustellen. Über die Spannringe 23, 24 kann das Hohlrad 15 beziehungsweise erste Zahnrad 20 radial elastisch verformt werden. Beim Ausführungsbeispiel kann eine radial nach innen zur Längsachse L gerichtete Kraft durch die Einstelleinrichtung 22 erzeugt werden, wodurch sich der Durchmesser des ersten Zahnrades 20 und mithin der Fußkreis bzw. der Kopfkreis bzw. der Teilkreis und somit auch Wälzkreis des ersten Zahnrades 20 verändert. Da sich die Zahnlücken der Zähne des ersten Zahnrades 20 ausgehend von Kopfkreis zum Fußkreis hin verjüngen, kann durch diese elastische Verformung des ersten Zahnrades 20 das Getriebespiel an der wenigstens einen und den beispielsgemäß vier Eingriffstellen 17 zwischen dem ersten Zahnrad 20 und dem jeweils kämmenden zweiten Zahnrad 21 verändert werden.
Die elastische Verformung des vom Hohlrad 15 gebildeten ersten Zahnrades 20 wird durch die Einstelleinrichtung 22 bewirkt. Abhängig vom axialen Abstand der beiden Spannringe 23, 24 ergeben sich unterschiedliche Positionen der Ringkeilflächen 32, 33 auf der jeweils zugeordneten Zahnradkeilfläche 30, 31. Durch diese Keilflächenanordnung 30, 31, 32, 33 wird eine Radialkraft auf das vom Hohlrad 15 gebildete erste Zahnrad 20 erzeugt, die dessen elastische radiale Verformung und mithin die Veränderung des Getriebespiels bewirkt.
Zur Einstellung des definierten axialen Abstandes zwischen den beiden Spannringen 23, 24 dient die Verbindungseinrichtung. Der Einstellring 25 wird axial zwischen die beiden Spannringe 23, 24 angeordnet. Die Dicke D des Einstellrings 25 gemessen in Axialrichtung R bestimmt den axialen Abstand zwischen den beiden Spannringen 23, 24. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Einstellring 23 zwei planparallele Seitenflächen auf, an denen jeweils ein zugeordneter Spannring 23, 24 anliegt. Über die Verbindungsmittel 27 der Verbindungseinrichtung 39 werden die beiden Spannringe 23, 24 axial von entgegengesetzten Seiten gegen den Einstellring 25 gespannt. Der Einstellring 25 ist bei dem hier durch die Verbindungsmittel 37 auftretenden Kräften elastisch unverformbar. Dadurch wird ein definierter axialer Abstand der beiden Spannringe 23, 24 vorgegeben. Der Einstellring 25 ist symmetrisch zur Mitteleben M des Hohlrades 15 angeordnet.
Durch diese Verblockung der beiden Spannringe 23, 24 mit dem Einstellring 25 mittels der Verbindungsmittel 37 wird die axiale Relativposition der beiden Spannringe 23, 24 gegenüber dem Hohlrad 15 definiert und über die Keilflächen 30, 31, 32, 33 eine radiale Verformung des Hohlrades 15 erzeugt. Je geringer die Dicke D des Einstellerings 25 ist, desto größer ist die Radialkraft, die von der Einstelleinrichtung 22 erzeugt wird und desto größer ist die elastische Verformung des Hohlrades 15.
Zum Einstellen des gewünschten Getriebespiels kann beispielsweise ein Einstellring 25 mit einer gewünschten Dicke D ausgewählt werden. Nimmt das Getriebespiel während des Betriebs des Getriebes 10 zu, kann beispielsweise ein anderer Einstellring 25 mit geringerer Dicke D eingesetzt oder der vorhandene Einstellring 25 abgeschliffen werden, so dass seine Dicke D abnimmt. Auf diese Weise lässt sich sehr exakt eine Spieleinstellung vornehmen.
Die Spannringe 23, 24 können bei dem hier auftretenden axialen und radialen Kräften elastisch und verformbar ausgeführt sein. Dadurch kann eine vorgegebene elastische radiale Verformung des vom Hohlrad 15 gebildeten ersten Zahnrads 20 eingestellt werden.
Das vom Hohlrad 15 gebildete erste Zahnrad 20 ist elastisch verformbar ausgeführt. Beim Ausführungsbeispiel ist das Hohlrad 15 daher nur teilweise gehärtet. Insbesondere werden lediglich die Zähne der Innenverzahnung 16 beispielsweise induktiv gehärtet. Es kann auch ausreichen, lediglich Teile der Zähne der Innenverzahnung 16 zu härten. Die sich an die Zahnfüße der Zähne anschließende ringförmige Basis des Hohlrades 15 mit den beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 bleibt beispielsgemäß ungehärtet, so dass eine ausreichend gute elastische Verformung erreicht werden kann. Gleichzeitig wird durch das Härten der Zähne eine ausreichend gute Verschleißfestigkeit der Getriebestufe erreicht.
Beim Ausführungsbeispiel ist das vom Hohlrad 15 gebildete erste Zahnrad 20 drehfest mit dem Getriebegehäuse 18 verbunden. Diese drehfeste Lagerung des Hohlrades 15 kann durch kraftschlüssiges und/oder formschlüssiges Halten des Hohlrades 15 gegenüber dem Getriebegehäuse 18 erreicht werden, beispielsweise mittels der Einstelleinrichtung 22. Die durch die Spannringe 23, 24 erzeugte auf das Hohlrad 15 wirkende radiale Kraft kann ausreichen, um das Hohlrad 15 verdrehsicher zu lagern. Eine unmittelbare Verbindung des Hohlrades 15 mit dem Getriebegehäuse 18 ist beispielsgemäß nicht vorgesehen.
Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die drehfeste Lagerung des Hohlrades 15 durch eine Verdrehsicherung 42 bewirkt bzw. unterstützt. Dadurch ist es möglich, dass über die Spannringe 23, 24 auch geringere radiale Kräfte auf das Hohlrad 15 ausgeübt werden können, um das geforderte Getriebespiel zu erreichen. Die Gefahr, dass sich das Hohlrad 15 dann gegenüber dem Getriebegehäuse 18 dreht, wird durch die beispielsgemäß formschlüssige Verdrehsicherung 42 vermieden.
Die Verdrehsicherung 42 weist beim Ausführungsbeispiel eine Passfeder 43 auf, die eine längliche, stiftartige Gestalt hat und sich in Axialrichtung R erstreckt. Die Passfeder 43 ist abschnittsweise in einer ersten Passfederaussparung 44 des vom Hohlrad 15 gebildeten ersten Zahnrades 20 sowie einer zweiten Passfederaussparung 45 der Einstelleinrichtung 22. Die zweite Passfederaussparung 45 ist zumindest in einem der Ringe 23, 24, 25 der Einstelleinrichtung 22 vorhanden. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel durchsetzt die Passfederaussparung 45 sowohl den ersten Spannring 23, als auch den zweiten Spannring 24 und vorzugsweise auch den Einstellring 25, so dass eine Verdrehsicherung zwischen dem Hohlrad 15 und allen drei Ringen 23, 24, 25 erreicht ist.
Wie beispielsweise in 3 veranschaulicht, sind bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel des Getriebes 10 zwei Verdrehsicherungen 42 vorhanden, die bezüglich der Längsachse L insbesondere diamaterial gegenüberliegend angeordnet sein können. Die Anzahl und die Größe der Verdrehsicherungen 42 kann abhängig von den auftretenden Kräften und der Dimensionierung der Bauteile gewählt werden. Es versteht sich, dass alternativ zu der Passfeder 43 und den Passfederaussparungen 44, 45 auch andere Verdrehsicherungen verwendet werden können.
Die Erfindung betrifft ein Getriebe 10 mit einer Einstelleinrichtung 22 zur Einstellung des Getriebespiels und ein Verfahren zur Getriebespieleinstellung. Das Getriebe 10 weist ein erstes Zahnrad 20 und ein oder mehrere mit dem ersten Zahnrad 20 kämmende zweite Zahnräder 21 auf. Das erste Zahnrad 20 weist an einer Umfangsseite 26 eine erste Zahnradkeilfläche 30 und eine in Axialrichtung R daneben angeordnete zweite Zahnradkeilfläche 31 auf. Die beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 sind symmetrisch zu einer Mittelebene M durch das erste Zahnrad 20 angeordnet. Die Zahnradkeilflächen 30, 31 sind unter einem Neigungswinkel α gegenüber der Mittelebene M bzw. der Längsachse L des ersten Zahnrades 20 geneigt. Die Neigung der beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 ist betragsmäßig gleich groß. Ausgehend von der Mittelebene M erstrecken sich die beiden Zahnradkeilflächen 30, 31 jeweils zur Längsachse L hin oder jeweils von der Längsachse L weg geneigt in Axialrichtung R. Koaxial zum ersten Zahnrad 20 ist die Einstelleinrichtung 22 mit einem ersten Spannring 23, einem zweiten Spannring 24 und insbesondere einem axial dazwischen angeordneten Einstellring 25 angeordnet. Der erste Spannring 23 weist eine erste Ringkeilfläche 32 auf, die in Umfangsrichtung ununterbrochen flächig oder an Kontaktstellen in regelmäßigen Abständen an der ersten Ringkeilfläche 30 anliegt. Der zweite Spannring 24 weist eine zweite Ringkeilfläche 33 auf, die in Umfangsrichtung ununterbrochen flächig oder an regelmäßig beabstandeten Kontaktstellen an der zweiten Zahnradkeilfläche 31 anliegt. Der Einstellring 25 kann den Axialabstand zwischen den beiden Spannringen 23, 24 bestimmen. Dieser Axialabstand bestimmt die auf das erste Zahnrad 20 ausgeübte elastische, radiale Verformung. Über diese elastische radiale Verformung des ersten Zahnrades 20 kann das Getriebespiel eingestellt bzw. verändert werden.
Bezugszeichenliste

10: Getriebe
11: Eingangswelle
12: Ausgangswelle
13: Sonnenrad
14: Planetenrad
14b: Planetenradträger
15: Hohlrad
16: Innenverzahnung
17: Eingriffsstelle
18: Getriebegehäuse
20: erstes Zahnrad
21: zweites Zahnrad
22: Einstelleinrichtung
23: erster Spannring
24: zweiter Spannring
25: Einstellring
26: Außenumfangsseite des Hohlrades
30: erste Zahnradkeilfläche
31: zweite Zahnradkeilfläche
32: erste Ringkeilfläche
33: zweite Ringkeilfläche
37: Verbindungsmittel
38: Loch
39: Verbindungseinrichtung
42: Verdrehsicherung
43: Passfeder
44: erste Passfederaussparung
45: zweite Passfederaussparung
α: Neigungswinkel
D: Dicke
L: Längsachse
M: Mittelebene
R: Axialrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008039942 B4 [0002]

Claims

Getriebe (10) mit wenigstens einem hohlen ersten Zahnrad (20) und mit wenigstens einem an einer Eingriffsstelle (17) in Eingriff mit dem ersten Zahnrad (20) stehenden zweiten Zahnrad (21), wobei das erste Zahnrad (20) auf einer Umfangsfläche (26) eine geneigte erste Zahnradkeilfläche (30) und eine geneigte zweite Zahnradkeilfläche (31) aufweist, die ausgehend von einer axialen Mittelebene (M) durch das erste Zahnrad (20) entweder jeweils zu der Längsachse (L) des ersten Zahnrades (20) hin oder jeweils von der Längsachse (L) des ersten Zahnrades (20) weg geneigt verlaufen, mit einer koaxial zu dem ersten Zahnrad (20) angeordneten Einstelleinrichtung (22) zur Einstellung des Getriebespiels an der Eingriffsstelle (17), wobei die Einstelleinrichtung (22) einen ersten Spannring (23) mit einer ersten Ringkeilfläche (32) und einen zweiten Spannring (24) mit einer zweiten Ringkeilfläche (33) aufweist, die durch eine Verbindungseinrichtung (39) miteinander verbunden sind, wobei die erste Ringkeilfläche (32) zumindest abschnittsweise parallel zu der ersten Zahnradkeilfläche (30) geneigt verläuft und an dieser anliegt und die zweite Ringkeilfläche (33) zumindest abschnittsweise parallel zu der zweiten Zahnradkeilfläche (31) geneigt verläuft und an dieser anliegt, wobei durch die Verbindungseinrichtung (39) die axialen Relativposition der beiden Spannringe (23, 24) relativ zum ersten Zahnrad (20) eine radiale elastische Verformung des ersten Zahnrades (20) bewirkt wird.
Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkeilflächen (32, 33) und die Zahnradkeilflächen (30, 31) konisch sind.
Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (20) als innenverzahntes Hohlrad (15) ausgeführt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zahnrad (21) als Planetenrad (14) ausgeführt ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Spannringen (23, 24) ein Einstellring (25) angeordnet ist.
Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellring (25) zwei planparallele Seitenflächen zur Anlage der beiden Spannringe (23, 24) aufweist.
Getriebe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke (D) des Einstellrings (25) in Axialrichtung (R) gemessen die elastische Verformung des ersten Zahnrades (20) bestimmt.
Getriebe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Spannringe (23, 24) und der Einstellring (25) durch wenigstens ein Verbindungsmittel (37) der Verbindungseinrichtung (39) lösbar und drehfest miteinander verbunden sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannringe (23, 24) drehfest mit einem Getriebegehäuse (18) verbunden sind.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verdrehsicherung (42) vorhanden ist, die eine Relativverdrehung des ersten Zahnrads (20) relativ zur Einstelleinrichtung (22) verhindert.
Getriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdrehsicherung (42) eine Passfeder (43) aufweist, die abschnittsweise in einer Passfederaussparung (44) am ersten Zahnrad (20) sowie einer weiteren Passfederaussparung (45) an der Einstelleinrichtung (22) angeordnet ist.
Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zahnrad (20) zur Erzeugung einer ausreichenden Elastizität nur teilweise gehärtet ist.
Getriebe nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, dass nur die Zähne des ersten Zahnrades (20) gehärtet sind.
Verfahren zur Einstellung des Getriebespiels eines Getriebes (10) mit wenigstens einem hohlen ersten Zahnrad (20) und mit wenigstens einem an einer Eingriffsstelle (17) in Eingriff mit dem ersten Zahnrad (20) stehenden zweiten Zahnrad (21), wobei das erste Zahnrad (20) auf einer Umfangsseite (26) eine geneigte erste Zahnradkeilfläche (30) und eine geneigte zweite Zahnradkeilfläche (31) aufweist, die ausgehend von einer axialen Mittelebene (M) durch das erste Zahnrad (20) entweder jeweils zu der Längsachse (L) des ersten Zahnrades (20) hin oder jeweils von der Längsachse (L) des ersten Zahnrades (20) weg geneigt verlaufen, und mit einer Einstelleinrichtung (22) zur Einstellung des Getriebespiels an der Eingriffsstelle (17), wobei die Einstelleinrichtung (22) einen ersten Spannring (23) mit einer ersten Ringkeilfläche (32) und einen zweiten Spannring (24) mit einer zweiten Ringkeilfläche (33) aufweist, wobei die erste Ringkeilfläche (32) zumindest abschnittsweise entsprechend zu der ersten Zahnradkeilfläche (30) geneigt verläuft und die zweite Ringkeilfläche (33) zumindest abschnittsweise entsprechend zu der zweiten Zahnradkeilfläche (31) geneigt verläuft, mit folgenden Schritten: – Anordnen der beiden Spannringe (23, 24) koaxial zum ersten Zahnrad (20), so dass die erste Ringkeilfläche (32) an der ersten Zahnradkeilfläche (30) und die zweite Ringfläche (33) an der zweiten Zahnradkeilfläche (31) anliegt, – Verbinden der beiden Spannringe (23, 24) miteinander unter Verwendung einer Verbindungseinrichtung (39), wobei die axialen Relativposition der beiden Spannringe (23, 24) relativ zum ersten Zahnrad (20) eingestellt wird, wodurch eine radiale elastische Verformung des ersten Zahnrades (20) zur Einstellung des Getriebespiels bewirkt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungseinrichtung (39) einen Einstellring (25) aufweist, der zur Einstellung des axialen Abstandes der beiden Spannringe (23, 24) zwischen die beiden Spannringe (23, 24) eingesetzt ist.