DE102015100188B4 - Two-speed planetary gear - Google Patents

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Abstract

Zweigang-Planetengetriebe, umfassend eine Antriebswelle mit einem damit verbundenen Sonnenrad (18), eine dazu koaxiale, mit einem Planetenträger (22) verbundene Abtriebswelle (20), ein Hohlrad (28) mit Innenverzahnung (26), die in Eingriff mit Planetenrädern (24) ist, sowie eine Schaltmuffe (34), die auf einer mit Außenverzahnung (32) versehenen Nabe (30) der Antriebswelle und auf einer Außenverzahnung (42) des Hohlrades (28) aus einer ersten Schaltstellung, in der sie das Hohlrad (28) mit dem Gehäuse (10) des Planetengetriebes (12) verbindet, in eine zweite Schaltstellung axial verschiebbar ist, in der sie das Hohlrad (28) mit der Nabe (30) der Antriebswelle verbindet, sowie mit Mitteln zur Zentrierung der verschiebbaren Schaltmuffe (34) auf der Nabe (30), dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe (30) kein Zentrierbund ausgebildet ist und stattdessen zwischen dem Zahnkopfkreis (32) der Nabe (30) und dem Zahnfußkreis (52) der Schaltmuffe (34) ein Spielpassungs-Zentrierspalt (56) von weniger als 0,1 mm besteht, wobei die Kopfkreisverzahnung (32) der Nabe (30) und die Fußkreisverzahnung (52) der Schaltmuffe (34) in Einrückrichtung (s) der Schaltmuffe (34) eine Einführungsschräge (54) haben.Two-speed planetary gear, comprising a drive shaft with a sun gear (18) connected thereto, an output shaft (20) coaxial therewith, connected to a planetary carrier (22), an internal gear (26) ring gear (28) meshing with planetary gears (24 ), as well as a shift sleeve (34) which on a with external teeth (32) provided hub (30) of the drive shaft and on an external toothing (42) of the ring gear (28) from a first switching position in which they the ring gear (28) with the housing (10) of the planetary gear (12), in a second switching position is axially displaceable, in which it connects the ring gear (28) with the hub (30) of the drive shaft, as well as means for centering the displaceable sliding sleeve (34) on the hub (30), characterized in that on the hub (30) no centering collar is formed and instead between the tooth tip circle (32) of the hub (30) and the Zahnfußkreis (52) of the sliding sleeve (34) has a clearance fitting centering ( 56) is less than 0.1 mm, the head circle teeth (32) of the hub (30) and the Fußkreisverzahnung (52) of the shift sleeve (34) in the direction of engagement (s) of the shift sleeve (34) have an insertion bevel (54).

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweigang-Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Derartige Schaltgetriebe werden beispielsweise in Werkzeugmaschinen eingesetzt, in denen mittels einer Schalteinrichtung, deren Stellglied ein Elektromotor mit Getriebe sein kann, eine Umschaltung aus einem direkten Gang (i = 1) in eine Übersetzung mit i ≠ 1, meistens ins Langsame, durchgeführt wird. Die Umschaltung erfolgt dabei über eine axial verschiebbare Schaltmuffe, die auch als gefangene Schiebemuffe bezeichnet wird und über eine Innenverzahnung das Hohlrad mit dem Gehäuse des Planetengetriebes oder mit der Nabe verbindet.The invention relates to a two-speed planetary gear according to the preamble of claim 1. Such transmissions are used for example in machine tools, in which by means of a switching device whose actuator may be an electric motor with gear, switching from a direct gear (i = 1) in one Translation with i ≠ 1, mostly slow. The switching takes place via an axially displaceable sliding sleeve, which is also referred to as trapped sliding sleeve and connects via an internal toothing of the ring gear with the housing of the planetary gear or with the hub.

In modernen Werkzeugmaschinen, beispielsweise Drehmaschinen oder Fräsmaschinen, sind die Anforderungen hinsichtlich Drehzahl, Schwingungen und Genauigkeit sehr groß. Aus diesem Grund ist es unerlässlich, in den Planetengetrieben Unwuchten auf ein Mindestmaß zu beschränken, um die Bearbeitung der Werkstückoberflächen so exakt wie möglich durchführen zu können.In modern machine tools, such as lathes or milling machines, the requirements in terms of speed, vibration and accuracy are very large. For this reason, it is essential to minimize imbalances in the planetary gearboxes in order to be able to carry out the machining of the workpiece surfaces as precisely as possible.

Gegenstand der DE 103 48 755 A1 ist ein Planetengetriebe der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung, bei dem zur Zentrierung der verschiebbaren Schaltmuffe an der Nabe ein Zentrierbund ausgebildet ist, den die Schaltmuffe in ihrer Eingriffsstellung mit der Nabe umgreift und auf diesem anliegt. Eine derartige Konstruktion hat allerdings den Nachteil, dass bei der Herstellung der Verzahnung durch Fräsen der Bearbeitungsbereich des Fräsers in axialer Richtung beschränkt ist, weil insbesondere bei einem Fräsen schräg zur Achsrichtung der Antriebswelle der Fräser an dem Zentrierbund anstößt.Subject of the DE 103 48 755 A1 is a planetary gear specified in the preamble of claim 1 genus in which a centering collar is formed for centering the displaceable sliding sleeve on the hub, which surrounds the sliding sleeve in its engaged position with the hub and rests on this. However, such a construction has the disadvantage that in the manufacture of the toothing by milling the machining area of the milling cutter is limited in the axial direction, especially because when milling obliquely to the axial direction of the drive shaft of the cutter abuts the centering collar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe der eingangs erläuterten Gattung so auszubilden, dass bei der Herstellung der Aussenverzahnung der Nabe der Fräsvorgang in axialer Richtung nicht behindert wird, ohne dass dabei die Zentriereigenschaften zwischen Nabe und Schaltmuffe beeinträchtigt werden.The invention has the object of providing a planetary gear of the type described above in such a way that in the manufacture of the external teeth of the hub milling in the axial direction is not hindered, without affecting the centering between the hub and the shift sleeve.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, das die Mittel zur Zentrierung der verschiebbaren Schaltmuffe auf der Nabe aus einem Spielpassungs-Zentrierspalt zwischen den Zahnköpfen der Nabe und den Zahnfüßen der Schaltmuffe bestehen, die weniger als 0,1 mm betragen, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,07 mm.To achieve this object is provided according to the invention, which consist of the means for centering the sliding shift sleeve on the hub of a Spielpassungs Zentrierspalt between the tooth tips of the hub and the tooth roots of the shift sleeve, which are less than 0.1 mm, preferably between 0 , 05 and 0.07 mm.

Diese Lösung hat gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein Zentrierbund nicht mehr erforderlich ist, weil die Zentrierung nun unmittelbar über die Verzahnung zwischen dem Kopfkreis der Nabe und dem Fußkreis der Schaltmuffe erfolgt. Die Verzahnung kann so exakt hergestellt werden, dass auch bei hohen Drehzahlen keine nennenswerten Schwingungen auftreten, die eine genaue Oberflächenbearbeitung beeinträchtigen würden.This solution has the advantage over the prior art that a centering collar is no longer necessary, because the centering is now done directly on the teeth between the tip circle of the hub and the Fußkreis the shift sleeve. The teeth can be made so accurately that even at high speeds no appreciable vibrations occur that would affect a precise surface finish.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung haben die Kopfkreisverzahnung der Nabe und die Fußkreisverzahnung der Schaltmuffe in Schieberichtung der Schaltmuffe eine Einführungsschräge, die zur achsparallelen Horizontalrichtung einen Winkel von 10° haben kann.In an advantageous embodiment of the invention, the head circle toothing of the hub and the Fußkreisverzahnung the shift sleeve in the sliding direction of the shift sleeve an insertion bevel, which may have an angle of 10 ° to the axis-parallel horizontal direction.

Die Erfindung ist nachstehend an einem Ausführungsbeispiels erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:The invention is explained below with reference to an embodiment which is shown in the drawing. Show it:

1 einen Längsschnitt durch ein Planetengetriebe gemäß der Erfindung, 1 a longitudinal section through a planetary gear according to the invention,

2 in vergrößerter Darstellung die ausschnittsweise Ansicht der Zentrierverzahnung gemäß der Erfindung, 2 in an enlarged view the fragmentary view of the centering according to the invention,

3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teil des Verzahnungsbereiches, 3 a schematic longitudinal section through a part of the toothed area,

4 einen Querschnitt durch den Verzahnungsbereich und 4 a cross section through the toothed area and

5 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus 4. 5 on a larger scale a section of 4 ,

Wie 1 zeigt, ist in einem Gehäuse 10 ein Planetengetriebe 12 untergebracht, das durch eine auf dem Gehäuse 10 angebrachte Schalteinrichtung 14 umgeschaltet werden kann, die als Stellglied beispielsweise einen Elektromotor mit Getriebe hat.As 1 shows is in a housing 10 a planetary gear 12 housed by one on the housing 10 attached switching device 14 can be switched, which has as an actuator, for example, an electric motor with gear.

Das zweistufige Planetengetriebe 12 hat eine hohle Nabe 30 mit einer Axialbohrung 16 für die drehfeste Aufnahme einer Antriebswelle, die dadurch mit einem Sonnenrad 18 verbunden ist, sowie eine koaxiale Abtriebswelle 20 mit einem Planetenträger 22, von dem zwei Planetenräder 24 zu erkennen sind. Diese kämmen mit dem Innendurchmesser 26 eines Hohlrades 28.The two-stage planetary gearbox 12 has a hollow hub 30 with an axial bore 16 for the rotationally fixed receiving a drive shaft, which thereby with a sun gear 18 is connected, and a coaxial output shaft 20 with a planet carrier 22 of which two planet gears 24 can be seen. These mesh with the inner diameter 26 a ring gear 28 ,

Die Nabe 30 hat eine Außenverzahnung 32, auf der eine Schaltmuffe 34 mit Innenverzahnung 36 axial verschiebbar ist (vgl. 2 bis 5). Wie erwähnt, kann die Axialverschiebung der Schaltmuffe 34 durch einen in der Schalteinrichtung 14 angeordneten Elektromotor mit Getriebe erfolgen. Zur Lagerung der Schaltmuffe 34 dient ein Kugellager 38, während ein weiteres Kugellager 40 zur Radiallagerung des Hohlrades 28 im Lagergehäuse 42 dient, das an das Gehäuse 10 angeflanscht ist.The hub 30 has an external toothing 32 on which a shift sleeve 34 with internal toothing 36 is axially displaceable (see. 2 to 5 ). As mentioned, the axial displacement of the sliding sleeve 34 through one in the switching device 14 arranged electric motor with gearbox done. For storage of the shift sleeve 34 serves a ball bearing 38 while another ball bearing 40 for radial bearing of the ring gear 28 in the bearing housing 42 serves that to the housing 10 is flanged.

In der in 1 dargestellten Schaltstellung (zweite Schaltstellung) verbindet die Schaltmuffe 34 die Nabe 30 mit der Außenverzahnung 42 des Hohlrades 28, wodurch eine direkte Übersetzung (i = 1) zwischen der in die Axialbohrung 16 eingesetzten Antriebswelle und der Abtriebswelle 20 erzeugt wird. In der ersten Schaltstellung, in der die Schaltmuffe 34 in 1 nach rechts verschoben ist, so dass ihre Außenverzahnung 44 in Eingriff mit einer gehäusefesten Bremsscheibe 46 kommt, erfolgt die Übertragung des Drehmomentes von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle 20 über die Planetenräder 24.In the in 1 shown switching position (second switching position) connects the shift sleeve 34 the hub 30 with the external teeth 42 of the ring gear 28 , whereby a direct translation (i = 1) between the in the axial bore 16 inserted drive shaft and the output shaft 20 is produced. In the first switching position in which the shift sleeve 34 in 1 shifted to the right, leaving its external teeth 44 in engagement with a housing-fixed brake disc 46 comes, the transmission of the torque from the drive shaft to the output shaft 20 over the planet wheels 24 ,

3 zeigt, dass sowohl die Kopfkreisverzahnung (Aussenverzahnung 32) der Nabe 30 als auch die Fußkreisverzahnung 52 (Innenverzahnung) der Schaltmuffe 34 in Einrückrichtung (Pfeil s) der Schaltmuffe 34 eine Einführungsschräge 54 haben, die zur achsparallelen Horizontalrichtung einen Winkel von etwa 10° bildet. 3 shows that both the tip circle toothing (external toothing 32 ) of the hub 30 as well as the Fußkreisverzahnung 52 (Internal toothing) of the sliding sleeve 34 in the direction of engagement (arrow s) of the sliding sleeve 34 an introductory slope 54 have, which forms an angle of about 10 ° to the axis-parallel horizontal direction.

In den 4 und 5 ist schließlich zu erkennen, dass zwischen den Zahnköpfen der Aussenverzahnung 32 der Nabe 30 und den Zahnfüßen 52 der Schaltmuffe 34 ein Spielpassungs-Zentrierspalt 56 ausgebildet ist, der einerseits einen Schiebeeingriff zwischen den beiden Verzahnungen begünstigt und andererseits so klein ist, dass er eine Zentrierfunktion übernehmen kann. Dieser Zentrierspalt 56 beträgt weniger als 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,07 mm.In the 4 and 5 Finally, it can be seen that between the teeth of the external teeth 32 the hub 30 and the teeth feet 52 the shift sleeve 34 a clearance fitting centering gap 56 is formed, on the one hand favors a sliding engagement between the two gears and on the other hand is so small that it can take over a centering function. This centering gap 56 is less than 0.1 mm, preferably between 0.05 and 0.07 mm.

Claims (3)

Zweigang-Planetengetriebe, umfassend eine Antriebswelle mit einem damit verbundenen Sonnenrad (18), eine dazu koaxiale, mit einem Planetenträger (22) verbundene Abtriebswelle (20), ein Hohlrad (28) mit Innenverzahnung (26), die in Eingriff mit Planetenrädern (24) ist, sowie eine Schaltmuffe (34), die auf einer mit Außenverzahnung (32) versehenen Nabe (30) der Antriebswelle und auf einer Außenverzahnung (42) des Hohlrades (28) aus einer ersten Schaltstellung, in der sie das Hohlrad (28) mit dem Gehäuse (10) des Planetengetriebes (12) verbindet, in eine zweite Schaltstellung axial verschiebbar ist, in der sie das Hohlrad (28) mit der Nabe (30) der Antriebswelle verbindet, sowie mit Mitteln zur Zentrierung der verschiebbaren Schaltmuffe (34) auf der Nabe (30), dadurch gekennzeichnet, dass an der Nabe (30) kein Zentrierbund ausgebildet ist und stattdessen zwischen dem Zahnkopfkreis (32) der Nabe (30) und dem Zahnfußkreis (52) der Schaltmuffe (34) ein Spielpassungs-Zentrierspalt (56) von weniger als 0,1 mm besteht, wobei die Kopfkreisverzahnung (32) der Nabe (30) und die Fußkreisverzahnung (52) der Schaltmuffe (34) in Einrückrichtung (s) der Schaltmuffe (34) eine Einführungsschräge (54) haben.Two-speed planetary gear, comprising a drive shaft with a sun gear ( 18 ), a coaxial with it, with a planet carrier ( 22 ) connected output shaft ( 20 ), a ring gear ( 28 ) with internal toothing ( 26 ), which mesh with planetary gears ( 24 ), and a sliding sleeve ( 34 ), which are on an external toothing ( 32 ) provided hub ( 30 ) of the drive shaft and on an external toothing ( 42 ) of the ring gear ( 28 ) from a first switching position in which the ring gear ( 28 ) with the housing ( 10 ) of the planetary gear ( 12 ), in a second switching position is axially displaceable, in which they the ring gear ( 28 ) with the hub ( 30 ) connects the drive shaft, as well as means for centering the sliding shift sleeve ( 34 ) on the hub ( 30 ), characterized in that at the hub ( 30 ) no centering collar is formed and instead between the tooth tip circle ( 32 ) the hub ( 30 ) and the Zahnfußkreis ( 52 ) of the sliding sleeve ( 34 ) a clearance fitting centering gap ( 56 ) of less than 0.1 mm, the head circle toothing ( 32 ) the hub ( 30 ) and the Fußkreisverzahnung ( 52 ) of the sliding sleeve ( 34 ) in the direction of engagement (s) of the sliding sleeve ( 34 ) an introductory slope ( 54 ) to have. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einführungsschräge (54) einen Winkel von 10° zur achsparallelen Horizontalrichtung hat.Planetary gear according to claim 1, characterized in that the insertion bevel ( 54 ) has an angle of 10 ° to the axis-parallel horizontal direction. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Spielpassungs-Zentrierspalt (56) zwischen 0,05 mm und 0,07 mm liegt.Planetary gear according to claim 1 or 2, characterized in that the clearance fitting centering gap ( 56 ) is between 0.05 mm and 0.07 mm.
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