DE102014225439A1

DE102014225439A1 - Stufenplanet

Info

Publication number: DE102014225439A1
Application number: DE102014225439.6A
Authority: DE
Inventors: Dirk Leimann
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-16
Also published as: WO2016091514A1; EP3230627A1; US20170307078A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetenrad (101) mit einer ersten Verzahnung (107) und einer zweiten Verzahnung (109 ); wobei das Planetenrad (101) zweistückig, mit einem ersten Stück (103) und einem zweiten Stück (105), ausgebildet ist; wobei das erste Stück (103) die erste Verzahnung (107) und das zweite Stück (105) die zweite Verzahnung (109) aufweist. Das Planetenrad weist eine erste Passverzahnung und eine zweite Passverzahnung (111) auf; wobei das erste Stück (103) die erste Passverzahnung aufweist; wobei das zweite Stück (105) die zweite Passverzahnung (111) aufweist; und wobei die zweite Passverzahnung (111) auf die erste Passverzahnung aufgeschoben werden kann, sodass die erste Passverzahnung und die zweite Passverzahnung (111) formschlüssig ineinandergreifen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetenrad nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Planetenrad ist ein Bestandteil eines Planetengetriebes. Das Planetengetriebe weist neben mehreren Planetenrädern ein außenverzahntes Sonnenrad und ein innenverzahntes Hohlrad auf. Die Planetenräder sind in der Regel außenverzahnt und kämmen mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad. Weiterhin sind die Planetenräder drehbar in einem Planetenträger gelagert.
Ein Planetengetriebe gewöhnlich so ausgebildet, dass es einen Getriebefreiheitsgrad von 2 aufweist. Eine allgemeine Definition des Begriffs Getriebefreiheitsgrad, auch Getriebelaufgrad genannt, findet sich im „Dubbel“ (Karl-Heinrich Grote, Jörg Feldhusen: „Dubbel". 22. Auflage, 2007). Entsprechend ist entweder der Planetenträger drehfest ausgeführt, während das Sonnenrad und das Hohlrad drehbar sind, das Sonnenrad drehfest ausgeführt, während der Planetenträger und das Hohlrad drehbar sind, oder das Hohlrad drehfest ausgeführt, während der Planetenträger und das Sonnenrad drehbar sind. Dabei stimmen die Drehachsen des Planetenträgers, des Sonnenrads und des Hohlrads überein. Im Falle eines drehbaren Planetenträgers bewegen sich die Drehachsen der Sonnenräder um die Drehachse des Planetenträgers.
Aus dem Stand der Technik sind Stufenplaneten bekannt. Ein Stufenplanet ist ein Planetenrad mit zwei Verzahnungen, deren Teilkreisdurchmesser sich unterscheidet, bekannt.
In der Regel sind Stufenplaneten einstückig ausgeführt. Um die Verzahnung mit kleinerem Teilkreisdurchmesser zu fertigen, muss dann ein Schleifauslauf zwischen den beiden Verzahnungen vorgesehen sein. Dies führt dazu, dass die Breite des Planetenrads in axialer Richtung zunimmt.
Die Druckschrift US 7,008,348 B2 offenbart ein Planetengetriebe mit zweistückig ausgeführten Stufenplaneten. Ein erstes Stück ist dabei bildet dabei eine erste Verzahnung aus. Ein zweites Stück, das kraftschlüssig mit dem ersten Stück verbunden ist, bildet eine zweite Verzahnung aus. Dies macht einen Schleifauslauf für die erste Verzahnung obsolet. Allerdings muss neben der ersten Verzahnung ein Sitz gefertigt werden, auf den das zweite Stück aufgebracht werden kann. Dies erschwert die Fertigung und führt zu höheren Kosten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile einen Stufenplaneten verfügbar zu machen. Insbesondere soll der Stufenplanet kompakt und einfach zu fertigen sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetenrad nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Planetenrad weist eine erste Verzahnung und eine zweite Verzahnung aus.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Planetenrad um einen Stufenplaneten, wobei ein Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung größer ist als ein Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung. Die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung sind ausgebildet, jeweils mit einer Verzahnung eines weiteren Zahnrads zu kämmen. Insbesondere kann es sich bei dem weiteren Zahnrad um ein Sonnenrad oder ein Hohlrad handeln. Dabei bilden das Planetenrad mit einem Planetenträger, in dem das Planetenrad drehbar gelagert werden kann, das Sonnenrad und das Hohlrad ein Planetengetriebe.
Das erfindungsgemäße Planetenrad ist zweistückig, mit einem ersten Stück und einem zweiten Stück ausgebildet. Dabei weist das erste Stück die erste Verzahnung und das zweite Stück die zweite Verzahnung auf. Das erste Stück ist also mit der ersten Verzahnung versehen, das zweite Stück mit der zweiten Verzahnung.
Erfindungsgemäß sind eine erste Passverzahnung und eine zweite Passverzahnung vorgesehen. Das erste Stück weist die erste Passverzahnung auf, beziehungsweise bildet die erste Passverzahnung aus. Das zweite Stück weist die zweite Passverzahnung auf, beziehungsweise bildet die zweite Passverzahnung aus. Die zweite Passverzahnung kann auf die erste Passverzahnung aufgeschoben werden, so dass die erste Passverzahnung und die zweite Passverzahnung formschlüssig ineinandergreifen. Entsprechend handelt es sich bei der ersten Passverzahnung um eine Außenverzahnung und bei der zweiten Passverzahnung um eine Innenverzahnung. Durch die formschlüssige Verbindung zwischen der ersten Passverzahnung und der zweiten Passverzahnung wird das zweite Stück drehfest mit dem ersten Stück verbunden. Weiterhin erfolgt durch den Formschluss zwischen der ersten Passverzahnung und der zweiten Passverzahnung eine radiale Fixierung des zweiten Stücks in dem ersten Stück. Durch die beiden Passverzahnungen ist also das zweite Stück in jede Richtung orthogonal zu einer Drehachse des Planetenrads gegenüber dem ersten Stück fixiert
Gegenüber einer Verschiebung in axialer Richtung kann das zweite Stück kraftschlüssig in dem ersten Stück fixiert sein. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem ersten Stück und dem zweiten Stück lässt sich herstellen, indem die zweite Passverzahnung auf die erste Passverzahnung aufgeschrumpft wird. Vorzugsweise ist das zweite Stück aber in axialer Richtung formschlüssig in dem ersten Stück fixiert, etwa mittels Sicherungsringen.
Die zweistückige Ausführung des Planetenrads ermöglicht es, die erste Verzahnung und die zweite Verzahnung unabhängig voneinander zu fertigen. Ein Schleifauslauf ist daher nicht erforderlich. Dies begünstigt eine kompakte Bauweise des Planetenrads.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform bildet ein Teil der ersten Verzahnung die erste Passverzahnung. Das erste Stück weist also genau eine Verzahnung auf. Diese kämmt nicht nur mit einer Verzahnung eines weiteren Zahnrads, sondern fungiert auch als erste Passverzahnung. Die zweite Passverzahnung kann hierbei auf die erste Verzahnung aufgeschoben werden, so dass die erste Verzahnung beziehungsweise der Teil der ersten Verzahnung, der die erste Passverzahnung bildet, und die zweite Passverzahnung formschlüssig und gegebenenfalls auch kraftschlüssig ineinandergreifen.
Insgesamt weist damit das Planetenrad weiterbildungsgemäß genau drei Verzahnungen auf: die erste Verzahnung, die zweite Verzahnung und die zweite Passverzahnung.
Da das erste Stück weiterbildungsgemäß nur eine einzige Verzahnung aufweist, vereinfacht sich die Fertigung. Es ist nicht notwendig, einen gesonderten Sitz, etwa in Form einer Passverzahnung, für das zweite Stück zu fertigen. Stattdessen muss nur die erste Verzahnung gefertigt werden, auf die dann die zweite Passverzahnung aufgeschoben werden kann.
Vorzugsweise kann das Planetenrad drehbar auf einem Planetenbolzen gelagert werden. Der Planetenbolzen ist dabei drehfest in dem Planetenträger fixiert, das heißt der Planetenbolzen ist relativ zu dem Planetenträger nicht verdrehbar. Bevorzugt wird insbesondere eine drehbare Lagerung des ersten Stücks in dem Planetenbolzen. Der Planetenbolzen bewirkt dabei eine radiale Fixierung, vorzugsweise auch eine axiale Fixierung, des ersten Stücks. Da das zweite Stück durch die erste Passverzahnung und die zweite Passverzahnung relativ zu dem ersten Stück fixiert ist, sind infolgedessen auch das zweite Stück und damit das gesamte Planetenrad relativ zu dem Planetenbolzen fixiert
In einer bevorzugten Ausführungsform dient mindestens ein Lager dazu, das erste Stück drehbar in dem Planetenbolzen zu lagern. Das Lager ist mindestens teilweise im Inneren des Planetenrads angeordnet.
Unter dem Inneren des Planetenrads ist eine Menge sämtlicher Punkte, die keine Punkte des Planetenrads sind und auf einer geraden Verbindung zwischen zwei Punkten des Planetenrads liegen. Bei dem Inneren des Planetenrads handelt es sich also um einen Hohlraum innerhalb des Planetenrads. Dieser Hohlraum weist vorliegend zwei Öffnungen auf, durch die im montierten Zustand der Planetenbolzen verläuft.
Vorzugsweise befindet sich das Lager vollständig im Inneren des Planetenrads. Darüber hinaus wird bevorzugt, wenn sich jedes Lager, mittels dessen das erste Stück drehbar in dem Planetenbolzen gelagert werden kann, mindestens teilweise, vorzugsweise vollständig im Inneren des Planetenrads befindet.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt. Dabei kennzeichnen übereinstimmende Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
1 einen hohlen Stufenplaneten; und
2 einen massiven Stufenplaneten.
Ein Stufenplanet 101 gemäß 1 weist ein erste Stück 103 und ein zweites Stück 105 auf. Das erste Stück 103 umfasst eine erste Verzahnung 107. Das zweite Stück 105 umfasst eine zweite Verzahnung 109. Darüber hinaus ist das zweite Stück 105 mit einer als Innenverzahnung ausgeführten Passverzahnung 111 versehen.
Die erste Verzahnung 107 erstreckt sich in axialer Richtung über die gesamte Breite des ersten Stücks 103. Die erste Verzahnung 107 dient entsprechend nicht nur dazu, mit einem weiteren Zahnrad, etwa einem Sonnenrad, zu kämmen, sondern erstreckt sich über einen Bereich, der als eine Passverzahnung fungiert.
Diese Passverzahnung bildet mit der Passverzahnung 111 des zweiten Stücks 105 eine formschlüssige Verbindung, wenn das zweite Stück 105 auf das erste Stück 103 aufgeschoben wird. Infolgedessen sind das erste Stück 103 und das zweite Stück 105 relativ zueinander drehfest sowie in radialer Richtung translatorisch fixiert. Eine axiale Fixierung des ersten Stücks 103 relativ zu dem zweiten Stück 105 erfolgt mittels Sicherungsringen 113.
Zwei Lager 115, die sich im Inneren des ersten Stücks 103 befinden, dienen dazu, den Stufenplaneten 101 drehbar in einem Planetenbolzen 117 zu lagern.
Zwischen dem Planetenbolzen 117 und einem Planetenträger 119 besteht eine kraft- und formschlüssige schlüssige Verbindung, die den Planetenbolzen 117 und den Planetenträger 119 relativ zueinander unbeweglich fixiert.
Im Gegensatz zu dem in 1 dargestellten Stufenplanten 101, der hohl ausgeführt ist, zeigt 2 einen Stufenplaneten 101 mit massivem ersten Stück 103. Die Lager 115 sind hier nach außen hin versetzt angeordnet und mit den Außenringen in dem Planetenträger 119 fixiert. In den Innenringen der Lager 115 ist das erste Stück 103 des Stufenplaneten 101 fixiert.
Bezugszeichenliste

101: Stufenplanet
103: erstes Stück
105: zweites Stück
107: erste Verzahnung
109: zweite Verzahnung
111: Passverzahnung
113: Sicherungsring
115: Lager
117: Planetenbolzen
119: Planetenträger

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7008348 B2 [0006]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Karl-Heinrich Grote, Jörg Feldhusen: „Dubbel“. 22. Auflage, 2007 [0003]

Claims

Planetenrad (101) mit einer ersten Verzahnung (107) und einer zweiten Verzahnung (109); wobei das Planetenrad (101) zweistückig, mit einem ersten Stück (103) und einem zweiten Stück (105), ausgebildet ist; wobei das erste Stück (103) die erste Verzahnung (107) und das zweite Stück (105) die zweite Verzahnung (109) aufweist; gekennzeichnet durch eine erste Passverzahnung und eine zweite Passverzahnung (111); wobei das erste Stück (103) die erste Passverzahnung aufweist; wobei das zweite Stück (105) die zweite Passverzahnung (111) aufweist; und wobei die zweite Passverzahnung (111) auf die erste Passverzahnung aufgeschoben werden kann, sodass die erste Passverzahnung und die zweite Passverzahnung (111) formschlüssig ineinandergreifen.
Planetenrad (101) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der ersten Verzahnung (107) die erste Passverzahnung bildet.
Planetenrad (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stück (103) drehbar in einem Planetenbolzen (117) gelagert werden kann.
Planetenrad (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stück (103) mittels mindestens eines Lagers (115) drehbar in dem Planetenbolzen (117) gelagert werden kann; wobei das Lager (115) mindestens teilweise im Inneren des Planetenrads (101) angeordnet ist.