DE102014226469A1

DE102014226469A1 - Umlaufrädergetriebe

Info

Publication number: DE102014226469A1
Application number: DE102014226469.3A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schäfer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: Airbus Helicopters Technik GmbH
Priority date: 2014-12-18
Filing date: 2014-12-18
Publication date: 2016-06-23
Anticipated expiration: 2034-12-19
Also published as: DE102014226469B4

Abstract

Es wird ein Umlaufrädergetriebe mit einer Antriebswelle (an) als Antrieb und mehreren Abtriebswellen (5, 6) als Abtrieb vorgeschlagen, wobei zur Leistungsaufteilung auf die Abtriebswellen (5, 6) als Getriebekomponenten zumindest ein Ausgleichsrad (1) und ein das Ausgleichsrad (1) lagernder Ausgleichsradträger (2) sowie ein erstes Zentralrad (3) und ein zweites Zentralrad (4) vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass an zumindest einer der Getriebekomponenten eine begrenzte Verdrehbarkeit als Sicherheitsfunktion zur Antriebsleistungsübertragung im Fehlerfall auf zumindest eine der beiden Abtriebswellen (5, 6) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Umlaufrädergetriebe mit einer Antriebswelle als Antrieb und mehreren Abtriebswellen als Abtrieb gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Beispielsweise aus der Druckschrift DE 31 41 563 A1 ist eine Antriebseinheit als Winkelgetriebe bekannt. Mit dem Winkelgetriebe wird die Antriebskraft von einer treibenden Welle auf zwei getriebene Wellen übertragen. Zum Ausgleich von Drehzahlunterschieden bei den getriebenen Wellen sind ein übliches Differenzialgehäuse und übliche Differenzialräder vorgesehen, die üblicherweise im Inneren des Differenzialgehäuses angeordnet sind. Des Weiteren ist eine Sperreinrichtung vorgesehen um Relativbewegungen zwischen der treibenden Welle und den getriebenen Wellen zu verhindern. Die Sperreinrichtung weist dazu wenigstens eine integrale Ausnehmung oder Sperrfläche auf, sodass ein direkter Antrieb zwischen treibender Welle und getriebenen Wellen hergestellt wird.
Eine Leistungsaufteilung auf mehrere Lastpfade ist in vielen Bereichen der Fahrzeugtechnik gewünscht und vorteilhaft, da durch die Lastaufteilung eine höhere Leistungsdichte ermöglicht wird. Es hat sich jedoch gezeigt, dass im Fehlerfall, wenn beispielsweise einer der Lastpfade keine Leistung übertragen kann, ein unerwünschter kompletter Lastabwurf auftritt, der nicht akzeptabel ist, da dadurch kritische Betriebszustände auftreten können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Umlaufrädergetriebe der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, bei dem auch im Fehlerfall eine Lastübertragung über zumindest einen Lastpfad möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Patentansprüchen und der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Es wird ein Umlaufrädergetriebe mit einer Antriebswelle als Antrieb und mehreren Abtriebswellen als Abtrieb vorgeschlagen, wobei zur Leistungsaufteilung auf die beiden Abtriebswellen als Getriebekomponenten zumindest ein Ausgleichsrad und ein das Ausgleichsrad lagernder Ausgleichsradträger sowie ein erstes Zentralrad und ein zweites Zentralrad vorgesehen sind. Erfindungsgemäß ist an zumindest einer der Getriebekomponenten eine begrenzte Verdrehbarkeit als Sicherheitsfunktion zur Antriebsleistungsübertragung im Fehlerfall auf zumindest eine der beiden Abtriebswellen vorgesehen.
Die vorgesehene Sicherheitsfunktion bezieht sich auf beide Lastpfade und bedeutet, dass nach einem Fehlerfall, wie zum Beispiel einem Bruch eines Bauteils oder dergleichen in einem der beiden Lastpfade bzw. Abtriebswellen, mit dem verbleibenden Lastpfad zum Beispiel die Arbeitsmaschine oder dergleichen weiterbetrieben, abgebremst oder angehalten werden kann. Die Sicherheitsfunktion wird durch eine eingeschränkte Verdrehfreiheit zweier Wellen zueinander oder sonstiger Elemente im Umlaufrädergetriebe bezogen auf die beteiligte Getriebekomponente realisiert. Die begrenzte Verdrehbarkeit kann an einer der Getriebekomponenten realisiert werden.
Bevorzugt kann die begrenzte Verdrehfreiheit jedoch an dem Ausgleichsrad vorgesehen werden, da diese dort konstruktiv einfach realisiert werden kann, in dem die Relativbewegung des Ausgleichsrades bezogen auf den Ausgleichsradträger auf einen vorbestimmten Drehwinkelbereich mechanisch begrenzt wird. Die mechanische Begrenzung kann zum Beispiel durch Anschläge, oder andere kraft-, form- und/oder reibschlüssige Elemente realisiert werden.
Vorzugsweise kann die vorliegende Erfindung bei Drei-Wellengetrieben eingesetzt werden, bei denen jeweils koaxial angeordnete Zentralwellen von z. B. dem Ausgleichsradträger, dem ersten und zweiten Zentralrad vorgesehen sind, wobei die Drehachse des Ausgleichsrades nicht raumfest angeordnet ist, um den erforderlichen Ausgleich zwischen z. B. von der Summenwelle angetriebenen Differenzwellen zu ermöglichen. Es sind auch andere Anwendungsbereiche möglich.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes mit als Kegelräder ausgebildeten Getriebekomponenten;
2 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes in Planetenradbauweise;
3 eine dritte mögliche Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes mit einem 2-stufigen Planetenrad;
4 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes mit einem 2-stufigen Kegelrad;
5 eine schematische Ansicht einer fünften Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes mit einem 2-stufigen Planetenradsatz mit zwei innenverzahnten Hohlrädern;
6 eine schematische Ansicht einer sechsten Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes mit einem 2-stufigen Kegelrad;
7 eine schematische Ansicht einer siebenten Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes mit einem 2-stufigen Planetenradsatz mit einem außenverzahnten Sonnenrad und mit einem innenverzahnten Hohlrad; und
8 eine schematische Ansicht einer achten Ausführungsvariante des Umlaufrädergetriebes mit einem Planetenradsatz.
In den 1 bis 8 sind beispielhaft verschiedene Ausführungsvarianten eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes dargestellt. Ein derartiges Umlaufrädergetriebe kann beispielsweise im Antriebsstrang zwischen einer Kraftmaschine wie zum Beispiel einem Verbrennungsmotor und einer anzutreibenden Arbeitsmaschine oder dergleichen vorgesehen sein, um den Antriebsstrang in mehrere Leistungspfade unterteilen zu können.
Unabhängig von den nur beispielhaft dargestellten Ausführungsvarianten umfasst das Umlaufrädergetriebe eine Antriebswelle an als Antrieb und zwei Abtriebswellen 5, 6 als Abtrieb. Zur Leistungsaufteilung auf mehrere Leistungspfade bzw. Abtriebswellen 5, 6 sind als Getriebekomponenten zumindest ein Ausgleichsrad 1 und zumindest ein das Ausgleichsrad 1 lagernder Ausgleichsradträger 2 sowie zumindest ein erstes Zentralrad 3 und ein zweites Zentralrad 4 vorgesehen. An zumindest einer der vorgenannten Getriebekomponenten ist eine begrenzte Verdrehbarkeit bzw. Verdrehfreiheit als Sicherheitsfunktion zur Antriebsleistungsübertragung auf zumindest eine der beiden Abtriebswellen 5, 6 im Fehlerfall vorgesehen.
Bei sämtlichen Ausführungsvarianten ist beispielhaft das Ausgleichsrad 1 mit der Sicherheitsfunktion versehen, in dem die Relativbewegung des Ausgleichsrads 1 bezogen auf den Ausgleichsradträger 2 auf einen vorbestimmten Drehwinkelbereich mechanisch begrenzt ist, welches jedoch nicht weiter dargestellt ist.
Unabhängig von den gezeigten Ausführungsvarianten sind die zentralen Drehachsen der beiden Zentralräder 3, 4 sowie die Drehachse des Ausgleichsradträgers 2 koaxial zueinander angeordnet und raumfest, während die Drehachse des Ausgleichsrades 1 nicht raumfest zum Ausgleich von Referenzbewegdrehzahlen angeordnet.
In 1 und 2 ist bei dem Umlaufrädergetriebe vorgesehen, dass die Antriebswelle an mit dem Ausgleichsradträger 2 verbunden ist. Ferner ist das Ausgleichsrad 1 sowohl mit dem ersten Zentralrad 3 als auch mit dem zweiten Zentralrad 4 in Eingriff. Das erste Zentralrad 3 ist mit der ersten Abtriebswelle 5 als erster Lastpfad verbunden, während das zweite Zentralrad 4 mit der zweiten Abtriebswelle 6 als zweiter Lastpfad verbunden ist. Es ist zum Beispiel möglich, dass in den Leistungspfaden bzw. an den Abtriebswellen 5, 6 jeweils weitere Übersetzungsstufen 7, 8 vorgesehen sind.
Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 ist ferner das Ausgleichsrad 1 und das erste Zentralrad 3 sowie das zweite Zentralrad 4 jeweils als Kegelrad ausgeführt. Bei der zweiten Ausführungsvariante gemäß 2 ist dagegen das erste Zentralrad 3 als Innenverzahnung des Hohlrades ausgeführt, während das zweite Zentralrad 4 als Außenverzahnung des Sonnenrades ausgeführt ist. Das Hohlrad und das Sonnenrad stehen jeweils mit dem als Planetenrad ausgebildeten Ausgleichsrad 1 in Eingriff, während der Ausgleichsradträger 2 als Planetenradträger ausgeführt ist, um das Planetenrad bzw. das Ausgleichsrad 1 zu lagern.
In den 3 und 4 sind die dritte und die vierte Ausführungsvariante gezeigt, bei denen das erste Zentralrad 3 mit der Antriebswelle an verbunden ist, während der Ausgleichsradträger 2 mit der ersten Abtriebswelle 5 und das zweite Zentralrad 4 mit der zweiten Abtriebswelle 6 verbunden sind.
Bei der dritten Ausführungsvariante gemäß 3 ist das erste Zentralrad 3 und das zweite Zentralrad 4 jeweils als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt, wobei die Sonnenräder mit jeweils einer Stufe des als 2-stufiges Planetenrad ausgebildeten Ausgleichsrades 1 in Eingriff stehen. Der Ausgleichsradträger 2 ist als Planetenradträger zum Lagern des Planetenrades ausgeführt.
Bei der vierten Ausführungsvariante gemäß 4 ist dagegen das erste Zentralrad 3 und das zweite Zentralrad 4 jeweils als Kegelrad ausgeführt, wobei die Kegelräder jeweils mit einer Stufe des als 2-stufiges Kegelrad ausgebildeten Ausgleichsrades 1 in Eingriff stehen. Der Ausgleichsradträger 2 ist als Kegelradträger bzw. Planetenradträger zum Lagern des 2-stufigen Kegelrades ausgeführt.
In den 5, 6 und 7 sind die fünfte, sechste und siebente Ausführungsvariante dargestellt, bei denen der Ausgleichsradträger 2 mit der Antriebswelle an verbunden ist. Das erste Zentralrad 3 ist mit der ersten Abtriebswelle 5 und das zweite Zentralrad 4 mit der zweiten Abtriebswelle 6 verbunden.
Bei der fünften Ausführungsvariante gemäß 5 ist ferner das erste Zentralrad 3 und das zweite Zentralrad 4 jeweils als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt, wobei die Hohlräder mit jeweils einer Stufe des als 2-stufiges Planetenrad ausgebildeten Ausgleichsrades 1 in Eingriff stehen. Der Ausgleichsradträger 2 ist als Planetenradträger ausgeführt.
Gemäß 6 ist bei der sechsten Ausführungsvariante vorgesehen, dass das erste Zentralrad 3 und das zweite Zentralrad 4 jeweils als Kegelrad ausgeführt sind, wobei die Kegelräder mit jeweils einer Stufe des 2-stufigen Kegelrads ausgebildeten Ausgleichsrades 1 in Eingriff stehen. Der Ausgleichsradträger 2 ist als Kegelradträger bzw. Planetenradträger ausgeführt.
Gemäß 7 ist bei der siebenten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes vorgesehen, dass das zweite Zentralrad 4 als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt ist, während das erste Zentralrad als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist, wobei das Sonnenrad und das Hohlrad jeweils mit einer Stufe des als 2-stufiges Planetenrad ausgeführten Ausgleichsrades in Eingriff stehen. Der Ausgleichsradträger ist als Planetenradträger ausgeführt.
Bei der achten Ausführungsvariante gemäß 8 umfasst das Umlaufrädergetriebe einen Plus-Planetenradsatz. Hierbei ist das erste Zentralrad 3 mit der Antriebswelle an verbunden, während der Ausgleichsradträger 2 mit der ersten Abtriebswelle 5 verbunden ist. Das zweite Zentralrad 4 ist mit der zweiten Abtriebswelle 6 verbunden. Ferner ist das zweite Zentralrad 4 als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt, während das erste Zentralrad 3 als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist. Das Sonnenrad und das Hohlrad stehen jeweils mit einem der zumindest zwei miteinander kämmenden als Ausgleichsrad ausgeführten Planetenräder in Eingriff. Der Ausgleichsradträger 2 ist als Doppelplanetenradträger zum Lagern der Planetenradträger ausgeführt.
Bezugszeichenliste

1: Ausgleichsrad
2: Ausgleichsradträger
3: erstes Zentralrad
4: zweites Zentralrad
5: erste Abtriebswelle
6: zweite Abtriebswelle
7: Übersetzung
8: Übersetzung
an: Antriebswelle
ab: Abtrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3141563 A1 [0002]

Claims

Umlaufrädergetriebe mit einer Antriebswelle (an) als Antrieb und mehreren Abtriebswellen (5, 6) als Abtrieb, wobei zur Leistungsaufteilung auf die Abtriebswellen (5, 6) als Getriebekomponenten zumindest ein Ausgleichsrad (1) und ein das Ausgleichsrad (1) lagernder Ausgleichsradträger (2) sowie ein erstes Zentralrad (3) und ein zweites Zentralrad (4) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einer der Getriebekomponenten eine begrenzte Verdrehbarkeit als Sicherheitsfunktion zur Antriebsleistungsübertragung im Fehlerfall auf zumindest eine der beiden Abtriebswellen (5, 6) vorgesehen ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsfunktion an dem bezogen auf die Verdrehfreiheit begrenzten Ausgleichsrad (1) vorgesehen ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung des Ausgleichsrades (1) bezogen auf den Ausgleichsradträger (2) auf einen vorbestimmten Drehwinkelbereich mechanisch begrenzt ist.
Umlaufrädergetriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (an) mit dem Ausgleichsradträger (2) verbunden ist, dass das Ausgleichsrad (1) sowohl mit dem ersten Zentralrad (3) als auch mit dem zweiten Zentralrad (4) in Eingriff steht, und dass das erste Zentralrad (3) mit der ersten Abtriebswelle (5) verbunden ist und das zweite Zentralrad (4) mit der zweiten Abtriebswelle (6) verbunden ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsrad (1) und das erste Zentralrad (3) sowie das zweite Zentralrad (4) jeweils als Kegelrad ausgeführt sind.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist, dass das zweite Zentralrad (4) als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt ist, wobei das Hohlrad und das Sonnenrad jeweils mit dem als Planetenrad ausgebildeten Ausgleichsrad (1) in Eingriff stehen, und dass der Ausgleichsradträger (2) als Planetenradträger ausgeführt ist.
Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) mit der Antriebswelle (an) verbunden ist, dass der Ausgleichsradträger (2) mit der ersten Abtriebswelle (5) und das zweite Zentralrad (4) mit der zweiten Abtriebswelle (6) verbunden sind.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) und das zweite Zentralrad (4) jeweils als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt sind, wobei die Sonnenräder mit jeweils einer Stufe des als 2-stufiges Planetenrad ausgebildeten Ausgleichsrades (1) in Eingriff stehen, und dass der Ausgleichsradträger (2) als Planetenradträger ausgeführt ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) und das zweite Zentralrad (4) jeweils als Kegelräder ausgeführt sind, wobei die Kegelräder mit jeweils einer Stufe des als 2-stufiges Kegelrad ausgebildeten Ausgleichsrades (1) in Eingriff stehen, und dass der Ausgleichsradträger (2) als Kegelradträger bzw. Planetenradträger ausgeführt ist.
Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichsradträger (2) mit der Antriebswelle (an) verbunden ist, und dass das erste Zentralrad (3) mit der ersten Abtriebswelle (5) und das zweite Zentralrad (4) mit der zweiten Abtriebswelle (6) verbunden ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) und das zweite Zentralrad (4) jeweils als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt sind, wobei die Hohlräder mit jeweils einer Stufe des als 2-stufiges Planetenrad ausgebildeten Ausgleichsrades (1) in Eingriff stehen und dass der Ausgleichsradträger (2) als Planetenradträger ausgeführt ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) und das zweite Zentralrad (4) jeweils als Kegelräder ausgeführt sind, wobei die Kegelräder mit jeweils einer Stufe des als 2-stufiges Kegelrad ausgebildeten Ausgleichsrades (1) in Eingriff stehen, und dass der Ausgleichsradträger (2) als Kegelradträger bzw. Planetenradträger ausgeführt ist..
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zentralrad (4) als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt ist, dass das erste Zentralrad (3) als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist, wobei das Sonnenrad und das Hohlrad jeweils mit einer Stufe des als 2-stufiges Planetenrad ausgeführte Ausgleichsrades (1) in Eingriff stehen, und dass der Ausgleichsradträger (2) als Planetenradträger ausgeführt ist.
Umlaufrädergetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zentralrad (3) mit der Antriebswelle (an) verbunden ist, dass der Ausgleichsradträger (2) mit der ersten Abtriebswelle (5) verbunden ist, und dass das zweite Zentralrad (4) mit der zweiten Abtriebswelle (6) verbunden ist.
Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Zentralrad (4) als außenverzahntes Sonnenrad ausgeführt ist, dass das erste Zentralrad (3) als innenverzahntes Hohlrad ausgeführt ist, wobei das Sonnenrad und das Hohlrad jeweils mit einem der zumindest zwei miteinander kämmenden als Ausgleichsrad (1) ausgeführten Planetenräder in Eingriff stehen, und dass der Ausgleichsradträger (2) als Doppelplanetenradträger zum Lagern der Planetenräder ausgeführt ist.