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Die Erfindung betrifft eine Planetengetriebevorrichtung mit wenigstens einem Sonnenrad gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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In der Praxis werden Planetengetriebevorrichtungen sowohl als Laufgetriebe als auch als Stellgetriebe in Fahrzeugantriebssträngen verwendet. Als Stellgetriebe wandeln Planetengetriebevorrichtungen jeweils ein Drehmoment einer Antriebsmaschine, über das ein Bauteil in gewünschtem Umfang verschwenkt bzw. verdreht wird. Stellgetriebe werden oftmals im Reversierbetrieb betrieben und sind daher schlagartigen Drehmomentumkehrungen ausgesetzt, die insbesondere auch während Haltephasen eines über ein Stellgetriebe zu bewegenden Bauteiles auftreten können.
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Während solcher schlagartiger Drehmomentumkehrungen im Bereich einer Planetengetriebevorrichtung schlagen Zahnflanken von miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern, wie Sonnenrädern, Planetenrädern und Hohlrädern, bei entsprechendem Flankenspiel im Bereich der Verzahnung wiederholt aufeinander und werden dabei unter Umständen in unerwünschtem Umfang beschädigt. Des Weiteren verursacht des Aufeinanderschlagen der Zahnflanken störende Geräusche und auch unerwünschte Schwingungsanregungen benachbarter schwingungsfähiger Komponenten einer Planetengetriebeeinrichtung, die als Klappern, Prellen und Klopfen beispielsweise einen Fahrkomfort eines mit einer als Stellgetriebe ausgeführten Planetengetriebevorrichtung ausgebildeten Fahrzeuges verschlechtert.
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Um ein Aufeinanderschlagen der Zahnflanken im Bereich einer Planetengetriebevorrichtung zu vermeiden oder zumindest einzuschränken, sind verschiedene Methoden und konstruktive Lösungen bekannt, die auf der Verringerung des Flankenspiels im Bereich der Verzahnungen basieren.
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Bei einer ersten Vorgehensweise wird vorgeschlagen, das Flankenspiel im Bereich der Verzahnungen einer Planetengetriebeeinrichtung durch möglichst geringe Fertigungstoleranzen zu reduzieren. Die Herstellung solcher so genannter spielarmer Getriebe ist jedoch nachteilhafterweise nur mit hohem Fertigungsaufwand realisierbar. Des Weiteren verursachen geringe Flankenspiele bei spielarmen Getrieben unter Umständen eine so genannte Drehmomentwelligkeit. Die Drehmomentwelligkeit ist dadurch gekennzeichnet, dass über einen Umlauf der Zahnräder der Planetengetriebevorrichtung Bereiche durchfahren werden, während welchen der reibungsbedingte innere Widerstand der Planetengetriebeeinrichtung klein ist. In anderen Bereichen steigt der innere Widerstand aufgrund der geringen Flankenspiele unter Umständen aufgrund von Fertigungsungenauigkeiten in unerwünschtem Umfang an und die Planetengetriebevorrichtung ist dann sehr schwergängig, wodurch ein Wirkungsgrad der Planetengetriebeeinrichtung verschlechtert und eine Funktionsweise unter Umständen beeinträchtigt wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine tangentiale Anfederung eines Zahnrades vorgesehen, um ein Flankenspiel im Bereich des Zahneingriffes zwischen diesem Zahnrad und einem weiteren Zahnrad zu reduzieren. Diese Lösung ist jedoch bei mehrfachem Zahneingriff nur stellenweise und auch nicht im Bereich aller Zahneingriffe geeignet, um die Flankenspiele aller Zahneingriffe in gewünschtem Umfang zu reduzieren.
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Zusätzlich ist es bekannt, konisch ausgebildete Zahnräder in axialer Richtung anzufedern, um das Flankenspiel im Bereich von Verzahnungen zu reduzieren. Nachteilig dabei ist jedoch, dass aufgrund des fertigungstechnisch limitierten Konuswinkels unter Haftreibung eine Selbsthemmung im Bereich solcher Planetengetriebevorrichtungen auftritt, die eine Funktionsweise der Planetengetriebevorrichtungen in unerwünschtem Umfang beeinträchtigt.
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Die vorbeschriebenen und aus der Praxis bekannten Lösungen sind technisch aufwändig und im Wesentlichen lediglich zur Reduzierung der Flankenspiele im Bereich eines Zahneingriffes eines Zahnrades mit einem weiteren Zahnrad in der Lage.
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Bei herkömmlich ausgeführten Planetengetriebevorrichtungen kämmt jedoch ein Planetenrad üblicherweise mit wenigstens zwei Zahnrädern gleichzeitig, nämlich einem Sonnenrad und einem innenverzahnten Hohlrad. Planetenräder von Planetengetriebevorrichtungen in Wolfrombauweise stehen gleichzeitig mit drei Zahnrädern in Eingriff, nämlich mit einem Sonnenrad und mit zwei Hohlrädern. Die vorstehend aufgeführten Lösungen sind für derartige Planetengetriebevorrichtungen nicht geeignet, um Beschädigungen auf kostengünstige und konstruktiv einfache Art und Weise zu vermeiden und gleichzeitig eine einwandfreie Funktionsweise einer Planetengetriebevorrichtung mit vertretbarem Aufwand zu gewährleisten.
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Aus der
DE 37 11 405 A1 ist ein Steuergetriebe bekannt, welches beispielsweise für die Betätigung von Industrierobotern oder dergleichen verwendet werden kann. Das Steuergetriebe weist entweder einen Planeten- oder einen Sternradmechanismus auf, die jeweils ein Paar von zyklischen Zahnrädern zwischen einem Sonnenrad und einem innenverzahnten Rad aufweisen. Die gepaarten Zwischenzahnräder werden durch die Bewegungseinstellung eines Bewegungseinstellmechanismus derart eingestellt, dass das Flankenspiel von einem dieser Zwischenräder bezüglich den Drehungen in Uhrzeigerrichtung ausgeschaltet ist, während das Flankenspiel des anderen Zwischenrades bezüglich der Drehungen in der Gegenuhrzeigerrichtung ausgeschaltet ist.
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Um ein möglichst geringes Flankenspiel im Bereich zwischen den Planetenrädern und dem innenverzahnten Rad bzw. dem Hohlrad sowie zwischen den Planetenrädern und dem Sonnenrad einstellen zu können, sind die Planetenräder tragende Bolzen in einem Planetenträger bereichsweise gehalten und während der Montage drehbar. Die Bolzen sind mit Exzentrizitäten ausgeführt, über die die Flankenspiele zwischen den Planetenrädern und dem Hohlrad sowie den Planetenrädern und dem Sonnenrad durch tangentiales Andrücken der Flanken aneinander minimiert werden.
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Diese Lösung ist jedoch schwierig zu montieren. Zusätzlich ist das während der Montage jeweils eingestellte Flankenspiel stark abhängig von der das Steuergetriebe montierenden Person, weshalb die Flankenspiele verschiedener nacheinander montierter Steuergetriebe große Toleranzen aufweisen können.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Beschädigungen im Bereich von Verzahnungen von Planetengetriebevorrichtungen auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Planetengetriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Planetengetriebevorrichtung ist mit wenigstens einem Sonnenrad, mindestens einem Hohlrad und wenigstens einem mit dem Sonnenrad und Hohlrad kämmenden und im Bereich eines Planetenträgers gelagerten Planetenrad ausgeführt.
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Erfindungsgemäß ist der Planetenträger zumindest bereichsweise mit einer in Einbaulage vorgespannten Federeinrichtung ausgebildet, die das Planetenrad mit einer im Wesentlichen in radialer Richtung wirkenden Vorspannkraft beaufschlagt, mittels der die Verzahnung des Planetenrades in montiertem Zustand des Planetenrades gegen die Verzahnung des Hohlrades oder des Sonnenrades gedrückt ist.
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Durch die in Einbaulage vorgespannte Federeinrichtung des Planetenträgers wird ein Maß eines Teilkreises, auf welchem ein das Planetenrad tragender Bolzen im Planetenträger angeordnet ist, in Bezug auf ein Maß eines nach herkömmlichen Gesichtspunkten zur Einstellung eines gewünschten Flankenspieles ausgelegten Teilkreises je nach Wirkrichtung der Federeinrichtung des Planetenträgers radial nach innen verkleinert oder radial nach außen vergrößert und dadurch ein Unter- oder ein Übermaß erzeugt. Dieses Unter- oder Übermaß im Bereich des Teilkreises führt dazu, dass das wenigstens eine Planetenrad von der im Bereich der Federeinrichtung des Planetenträgers radial wirkenden Radialkraft radial nach außen in das wenigstens eine Hohlrad oder radial nach innen in das wenigstens eine Sonnenrad gedrückt wird. Dadurch werden Verzahnungsspiele zwischen dem Planetenrad und dem Hohlrad oder zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad auf einfache Art und Weise reduziert bzw. eliminiert. Zusätzlich wird durch die über die vorgespannte Federeinrichtung des Planetenträgers aufgeprägte Radialkraft auch ein Lagerspiel im Bereich von Planetenbolzenlagern verringert.
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Durch eine geeignete Wahl der Struktursteifigkeit des Planetenträgers im Bereich der Federeinrichtung ist das Kraftniveau begrenzbar, mit welchem das Planetenrad vom Planetenträger bzw. dessen Federeinrichtung radial in das Hohlrad oder das Sonnenrad gepresst wird.
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Während einer Montage wird der Planetenträger bei vormontiertem Planetenbolzen und vormontiertem Planetenrad radial bzw. umfangsseitig gestaucht oder aufgeweitet und federt dann in Einbaulage zwischen dem Hohlrad und dem Sonnenrad bis zur Anlage aller Zahnflanken aus oder ein. Auf diese Weise werden Flankenspiele, Lagerspiele sowie Form- und Lagetoleranzabweichungen elastisch ausgeglichen.
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Über eine Umdrehung des Planetenträgers innerhalb des wenigstens einen Hohlrades verändert sich das Spiel zwischen den den Eingriff wechselnden Flanken zwischen dem Planetenrad und dem Hohlrad bzw. zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad. Durch die elastisch nachfedernde Wirkung der Strukturnachgiebigkeit des Planetenträgers im Bereich der Federeinrichtung ist das Flankenspiel in jeder Stellung der Planetengetriebevorrichtung in gewünschtem Umfang ausgeglichen. Dies ist bei einer rein eingestellten Lösung, wie sie beispielsweise aus der
DE 37 11 405 A1 bekannt ist, nicht realisierbar.
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Bei einer konstruktiv einfachen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planetengetriebevorrichtung ist die Federeinrichtung des Planetenträger einstückig mit dem Planetenträger ausgeführt und der Planetenträger ist als eine C-Feder mit einem im Wesentlichen wenigstens annähernd in radialer Richtung verlaufenden Schlitz ausgebildet und gibt radial unter Einwirkung radial gerichteter Verzahnungskräfte nach innen oder außen nach.
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Mit zunehmend über die Planetengetriebevorrichtung geführtem Drehmoment führen teils radial nach innen gerichtete Verzahnungskräfte zu einer Stauchung des Planetenträgers und infolge dessen auch zu schädlichen Kräften zwischen dem wenigstens einen Planetenrad und dem Sonnenrad. Um diesen nachteiligen Effekt bei einer zumindest bereichsweisen radialen Beweglichkeit des Planetenrades zu verhindern, ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planetengetriebeeinrichtung mit einer Anschlageinrichtung ausgeführt, mittels der ein Federweg der Federeinrichtung in Umfangsrichtung des Planetenträgers begrenzbar ist. Damit ist der Federweg des Planetenträgers in Richtung des Sonnenrades bzw. nach innen begrenzt und einen Wirkungsgrad der Planetengetriebevorrichtung in unerwünschtem Umfang beeinträchtigende Verzahnungskräfte sind im Bereich zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad limitiert.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Anschlageinrichtung durch zwei den im Wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Schlitz begrenzende und einander zugewandte Enden des Planetenträgers gebildet ist, die bei Erreichen eines Mindestteilkreisdurchmessers flächig auf Block gehen und somit als Anschlag wirken. Damit kann wirkungsvoll verhindert werden, dass das Sonnenrad unerwünscht großen parasitären Verzahnungskräften ausgesetzt wird und sich infolge dessen der Wirkungsgrad der Planetengetriebevorrichtung verschlechtert. Das ist bei einer radialen Anfederung ohne Federwegsbegrenzung stets der Fall.
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Durch die über die Anschlageinrichtung mögliche radiale Begrenzung des Federwegs im Bereich des Planetenträgers sind bei der Auslegung der Festigkeit des Sonnenrades die im Bereich der Verzahnungen der Planetengetriebevorrichtung auftretenden radialen Verzahnungskräfte, die im Bereich der Verzahnungen zwischen dem Planetenrad und dem Hohlrad auftreten, nicht zu berücksichtigen. Bei entsprechender Gestaltung der Planetengetriebevorrichtung sind die im Bereich der Verzahnung zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad wirkenden Belastungen derart gering, dass auf eine Wärmebehandlung des Sonnenrades verzichtet werden kann oder das Sonnenrad im Bereich des Radkörpers aus Kunststoff oder dergleichen herstellbar ist.
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Des Weiteren ist bei einer Vorspannung des Planetenträgers radial nach außen, d. h. in Richtung eines oder mehrerer Hohlräder, ein Flankenspiel im Bereich der Verzahnung zwischen dem Planetenrad oder zwischen mehreren Planetenrädern und dem Sonnenrad dadurch reduzierbar, dass ein Teilkreis des Sonnenrades vergrößert wird und als Grundwerkstoff des Sonnenrades ein Werkstoff mit relativ niedrigem E-Modul verwendet wird. Geeignete Grundwerkstoffe stellen beispielsweise Aluminium, Kunststoff oder Faserkunststoffverbundwerkstoffe dar. Bei einer derartigen Ausführung der Planetengetriebevorrichtung besteht dann die Möglichkeit, eine strukturbedingte radiale Anpressung des Sonnenrades nach außen in sämtliche Planetenradeingriffe ergänzend zur Außenanfederung des Planetenträgers zu realisieren, womit sämtliche Eingriffe der Planetengetriebevorrichtung bei Standard- oder Wolfrombauweise der Planetengetriebevorrichtung eliminierbar sind.
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Ist im Bereich des Schlitzes ein Formschluss vorgesehen, der einen Verschiebeweg zwischen den einander zugewandten und den Schlitz in Umfangsrichtung des Planetenträgers begrenzenden Enden in axialer Richtung des Planetenträgers begrenzt, ist ein Grad einer Querverformbarkeit des Planetenträgers eingeschränkt. Damit ist die gewünschte planetenradführende Funktion des Planetenträgers durch eine limitierte Querverformung bzw. Klaffung des Planetenträgers gewährleistet.
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Der Formschluss kann beispielsweise durch eine nut- und federartige Ausbildung, eine keilförmige Ausbildung oder W-förmige Ausgestaltung hergestellt werden. Der Formschluss kann auch durch Einbringen eines weiteren Bauteiles zwischen die flachen Trennflächen des Planetenträgers, d. h. im Bereich der einander zugewandten Enden des Planetenträgers, nachträglich hergestellt werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planetengetriebevorrichtung steht das wenigstens eine Planetenrad mit einem weiteren Hohlrad in Eingriff, wobei das Hohlrad drehfest und das weitere Hohlrad drehbar ausgeführt sind. Bei dieser Ausführung der Planetengetriebevorrichtung sind im Bereich der Planetengetriebevorrichtung hohe Übersetzungswerte, vorzugsweise Werte von 20 bis 100, bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf realisierbar und hohe Stellkräfte bei gleichzeitig geringem Antriebsmoment einer Antriebsquelle zur Verfügung stellbar.
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Bei einer durch ein geringes Bauteilgewicht und gleichzeitig durch eine hohe Steifigkeit gekennzeichneten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planetengetriebevorrichtung umfasst der Planetenträger zwei in axialer Richtung zueinander beabstandete, wenigstens annähernd kreisringförmige Bereiche, die über in Umfangsrichtung des Planetenträgers verteilt angeordnete und sich in axialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckende Stegbereiche miteinander verbunden sind, wobei die Stegbereiche jeweils mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Lagerbolzens des Planetenrades ausgeführt sind, die zueinander in Deckung sind.
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Ist der Planetenträger frei und nicht mit einer drehmomentführenden Welle verbunden und weist der Planetenträger darüber hinaus eine ebene Beweglichkeit auf, besteht die Möglichkeit, dass sich jeweils ein Kräftegleichgewicht im Bereich der einzelnen Verzahnungseingriffe zwischen den Planetenrädern und wenigstens einem Hohlrad sowie dem Sonnenrad und damit im Bereich des Planetenträgers einstellt, wobei dies zu einer geringfügig exzentrischen Lage des Planetenträgers bezogen auf die Zentralachsen der Hohlräder führen kann.
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Diese Fähigkeit ist insbesondere bei einer Ausführung der Planetengetriebevorrichtung als Wolfromgetriebe mit zwei Hohlrädern vorteilhaft, da sich Flankenspiele sowohl im Bereich der Verzahnung zwischen einem oder mehrerer Planetenräder mit einem ersten Hohlrad und auch mit einem zweiten Hohlrad über die erfindungsgemäße Ausführung minimieren lassen.
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Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die in nachfolgenden Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Planetengetriebevorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Planetengetriebevorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Es zeigt:
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1 eine schematisierte Darstellung eines Räderschemas einer beispielshaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Planetengetriebevorrichtung in Wolfrombauweise;
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2 eine schematisierte dreidimensionale Teildarstellung einer ersten Ausführungsform der Planetengetriebevorrichtung; und
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3 eine dreidimensionale Einzelansicht eines Planetenträgers einer zweiten Ausführungsform der Planetengetriebevorrichtung.
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1 zeigt ein Räderschema einer Planetengetriebevorrichtung 1 mit einem Sonnenrad 2, zwei Hohlrädern 3, 4 und mehreren mit dem Sonnenrad 2 und den Hohlrädern 3, 4 kämmenden und im Bereich eines Planetenträgers 5 drehbar gelagerten Planetenrädern 6, 7. Das Sonnenrad 2 ist mit einer Antriebsmaschine 8A drehfest verbunden, während das Hohlrad 4 über eine Welle 9 mit einem in der Zeichnung nicht näher gezeigten verstellbaren Bauteil in Wirkverbindung bringbar ist. Die Planetengetriebevorrichtung 1 stellt in Verbindung mit der Antriebsmaschine 8A eine Stelleinrichtung dar, über die das mit der Welle 9 wirkverbundene Bauteil über einen definierten Schwenkwinkel bzw. Drehwinkel bewegbar und in definierten Stellungen haltbar ist.
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In 2 ist eine stark schematisierte dreidimensionale Einzelansicht einer ersten Ausführungsform der Planetengetriebevorrichtung 1 dargestellt. Der Planetenträger 5 ist integral mit einer Federeinrichtung 26 ausgeführt und stellt eine C-Feder mit einem im Wesentlichen wenigstens annähernd in radialer Richtung verlaufenden Schlitz 10 dar. Der Schlitz 10 des Planetenträgers 5 ist in Umfangsrichtung des Planetenträgers 5 von einander zugewandten Enden 5A, 5B des Planetenträgers 5 begrenzt. Die Planetenräder 6, 7 und 8 sind über Lagerbolzen 11 bis 13 im Planetenträger 5 drehbar gelagert, wobei die Lagerbolzen 11 bis 13 in Bohrungen 14 bis 16 des Planetenträgers 5 montiert sind.
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Ein Wert des Durchmessers bzw. ein Maß eines Teilkreises 17, auf dem die Bohrungen 14 bis 16 des Planetenträgers 5 angeordnet sind, ist derart vorgesehen, dass die Planetenräder 6 bis 8 in montiertem Zustand der Planetengetriebevorrichtung 1 vom Planetenträger 5 nach außen in die Verzahnungen der beiden Hohlräder 3 und 4 gedrückt werden. Verzahnungsspiele bzw. Flankenspiele zwischen den Planetenrädern 6 bis 8 und zumindest einem der Hohlräder 3 oder 4 oder sogar beiden Hohlrädern 3, 4 werden auf diese Weise eliminiert. Auch Lagerspiele im Bereich der Lagerungen der Lagerbolzen 11 bis 13 der Planetenräder 6 bis 8 im Planetenträger 5 werden auf diese Weise reduziert bzw. eliminiert.
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Aufgrund der geschlitzten Ausführung des Planetenträgers 5 bzw. der Ausführung des Planetenträgers 5 als C-Feder gibt der Planetenträger 5 unter Einwirkung radial nach innen gerichteter Verzahnungskräfte, die bei der in 1 und 2 gezeigten Ausführung der Planetengetriebevorrichtung 1 als Wolfromgetriebe erheblich sind, nach innen nach. Durch entsprechende Auslegung der Struktursteifigkeit des Planetenträgers 5 wird das Kraftniveau begrenzt, mit welchem die Planetenräder 6 bis 8 von der Federeinrichtung 26 des Planetenträgers 5 radial in die Hohlräder 3 und 4 gepresst werden.
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Während einer Montage der Planetengetriebevorrichtung 1 wird der Planetenträger 5 bei eingebauten Lagerbolzen 11 bis 13 und montierten Planetenrädern 6 bis 8 radial bzw. umfangsseitig gestaucht und federt dann innerhalb der beiden Hohlräder 3, 4 bis zur Anlage aller miteinander in Eingriff stehender Zahnflanken aus. Auf diese Weise werden Flankenspiele, Lagerspiele sowie Form- und Lagetoleranzabweichungen über den Planetenträger 5 elastisch ausgeglichen.
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Über eine Umdrehung des Planetenträgers 5 innerhalb der beiden Hohlräder 3, 4, von welchen das Hohlrad 3 gehäusefest ausgeführt ist und das weitere Hohlrad 4 drehbar ist, verändert sich das Spiel zwischen den im Eingriff wechselnden Zahnflanken im Bereich der Verzahnungen zwischen den Planetenrädern 6 bis 8 und den beiden Hohlrädern 3 und 4. Durch die elastisch nachfedernde Wirkung der Strukturnachgiebigkeit des Planetenträgers 5 bzw. dessen Federeinrichtung 26 kann in jeder Position des Planetenträgers 5 das Flankenspiel ausgeglichen bleiben, ohne dabei einen inneren Widerstand der Planetengetriebevorrichtung 1 unzulässig zu erhöhen und die Funktionsweise der Planetengetriebevorrichtung 1 zu beeinträchtigen.
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Da mit steigendem Drehmoment die teils radial nach innen gerichteten Verzahnungskräfte zu einer weiteren Stauchung des Planetenträgers 5 und infolge dessen auch zu schädlichen Kräften zwischen den Planetenrädern 6 bis 8 und dem Sonnenrad 2 führen, ist die Breite des Schlitzes 10 des Planetenträgers 5 derart vorgesehen, dass ein Federweg des Planetenträgers 5 radial nach innen begrenzt ist. Die Federwirkung des Planetenträgers 5 wird bei Erreichen eines unteren Grenzwertes des Teilkreises 17 dadurch ausgeschaltet, dass die beiden eine Anschlageinrichtung 18 darstellenden Enden 5A und 5B des Planetenträgers 5 flächig auf Block gehen. Über die Anschlageinrichtung 18 wird wirkungsvoll verhindert, dass im Bereich des Sonnenrades 2 parasitäre Verzahnungskräfte anliegen und der Wirkungsgrad der Planetengetriebevorrichtung 1 negativ beeinflusst wird.
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Der Planetenträger 5 ist vorliegend frei und nicht mit einer drehmomentführenden Welle verbunden. Dadurch weist der Planetenträger 5 eine ebene Beweglichkeit auf und es kann sich im Bereich des Planetenträgers 5 ein Kräftegleichgewicht zwischen den einzelnen Verzahnungseingriffen der drei verbauten Planetenräder 6 bis 8 einstellen, wobei dies auch eine geringfügig exzentrische Lage des Planetenträgers 5 bezogen auf die Zentralachsen der Hohlräder 3 und 4 verursachen kann.
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Aufgrund der radialen Begrenzung des Federwegs im Bereich des Planetenträgers 5 besteht die Möglichkeit, das Sonnenrad 2 ohne Berücksichtigung der radialen Verzahnungskräfte aus den Zahneingriffen im Bereich zwischen den Planetenrädern 6 bis 8 und den Hohlrädern 3 und 4 auszulegen. Typischerweise sind die Belastungen dann so gering, dass auf eine Wärmebehandlung des Sonnenrades 2 verzichtet werden kann oder der Radkörper des Sonnenrades 2 sogar aus Kunststoff oder dergleichen herstellbar ist.
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Die vorbeschriebene Ausführung der Planetengetriebevorrichtung 1 konzentriert sich im Wesentlichen auf die Spielkompensation im Bereich der Verzahnungen zwischen den beiden Hohlrädern 3 und 4 und den Planetenrädern 6 bis 8. Um auch das Restspiel zwischen den Planetenrädern 6 bis 8 und dem Sonnenrad 2 zu eliminieren, besteht die Möglichkeit, das Sonnenrad 2 mit leicht erhöhtem Teilkreis anzufertigen und als Grundwerkstoff einen Werkstoff mit relativ niedrigem E-Modul zu wählen. Dabei kann das Sonnenrad aus Aluminium, Kunststoff, Faserkunststoffverbund oder dergleichen hergestellt sein. Diese Ausführung bietet wiederum die Möglichkeit, eine strukturbedingte radiale Anpressung des Sonnenrades 2 in radialer Richtung nach außen gerichtet in sämtliche Planetenradeingriffe ergänzend zur Außenanfederung des Planetenträgers 5 zu realisieren, um sämtliche Flankenspiele im Bereich der Verzahnungen der Planetengetriebevorrichtung 1 in gewünschtem Umfang zu eliminieren.
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In 3 ist ein Planetenträger 5 einer weiteren Ausführungsform der Planetengetriebevorrichtung 1 in einer dreidimensionalen Einzelansicht gezeigt. Der Planetenträger 5 gemäß 3 weist im Wesentlichen den gleichen Aufbau wie der Planetenträger 5 gemäß 2 auf und ist darüber hinaus im Bereich des Schlitzes 10 mit einem Formschluss 19 ausgeführt. Der Formschluss 19 begrenzt einen Verschiebeweg zwischen den einander zugewandten und den Schlitz 10 in Umfangsrichtung des Planetenträgers 5 begrenzenden Enden 5A und 5B in axialer Richtung des Planetenträgers 5. Über den Formschluss 19 wird somit eine Querverformung oder Klaffung des Planetenträgers 5 effektiv vermieden und die gewünschte, planetenradführende Funktion des Planetenträgers 5 ist auf konstruktiv einfache und kostengünstige Art und Weise trotz der geschlitzten Ausführung gewährleistet.
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Die Planetenträger 5 gemäß 2 und gemäß 3 weisen zwei in axialer Richtung zueinander beabstandete und wenigstens annähernd kreisringförmige Bereiche 20, 21 auf, die über in Umfangsrichtung des Planetenträgers 5 verteilt angeordnete und sich in axialer Richtung und in Umfangsrichtung erstreckende Stegbereiche 22 miteinander verbunden sind. Die kreisringförmigen Bereiche 20, 21 des Planetenträgers 5 gemäß 2 sind jeweils mit den Bohrungen 14 bis 16 für die Lagerbolzen 11 bis 13 ausgeführt, während die kreisringförmigen Bereiche 20, 21 des Planetenträgers 5 gemäß 3 jeweils sechs Bohrungen 14 bis 16 und 23 bis 25 aufweisen, um sechs Lagerbolzen von sechs Planetenrädern aufnehmen zu können.
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Generell ist die vorbeschriebene erfindungsgemäße Ausführung einer Planetengetriebevorrichtung mit einem Planetenträger, dessen Federeinrichtung in Einbaulage zur Verringerung bzw. Eliminierung von Flankenspielen vorgespannt ist, nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Ausführung einer Planetengetriebevorrichtung als Wolfromgetriebe beschränkt. Die zum Ausgleich von Flankenspielen vorgesehene erfindungsgemäße Ausführung des Planetenträgers ist auch bei herkömmlich ausgebildeten Planetengetrieben im beschriebenen Umfang zum Ausgleich bzw. zum Minimieren von Flankenspielen geeignet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebevorrichtung
- 2
- Sonnenrad
- 3, 4
- Hohlrad
- 5
- Planetenträger
- 5A, 5B
- Ende des Planetenträgers
- 6 bis 8
- Planetenrad
- 8A
- Antriebsmaschine
- 9
- Welle
- 10
- Schlitz
- 11 bis 13
- Lagerbolzen
- 14 bis 16
- Bohrung des Planetenträgers
- 17
- Teilkreis
- 18
- Anschlageinrichtung
- 19
- Formschluss
- 20, 21
- kreisringförmiger Bereich des Planetenträgers
- 22
- Stegbereich des Planetenträgers
- 23 bis 25
- Bohrung des Planetenträgers
- 26
- Federeinrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3711405 A1 [0010, 0020]
