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Die Erfindung betrifft eine Planetenstufe für ein Getriebe, umfassend mehrere Komponenten in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und mindestens eines Planetenrades, welche untereinander jeweils an Doppelschrägverzahnungen im Zahneingriff stehen, wobei zumindest eine der Komponenten geteilt ausgeführt ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Getriebe mit einer vorgenannten Planetenstufe.
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Bei Übersetzungsstufen von Getrieben sind neben Stufen mit gerad- oder schrägverzahnten Zahnrädern auch Varianten mit Doppelschrägverzahnung bekannt, welche gegenüber Übersetzungsstufen mit einfacher Schrägverzahnung den Vorteil haben, dass sich in Folge der Doppelschrägverzahnung Axialkräfte aufheben. Das Vorsehen von Doppelschrägverzahnungen ist dabei auch im Bereich der Planetenstufen bekannt, um auch hier eine Aufhebung von Axialkräften zu erreichen.
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Aus der
DE 14 50 900 A geht eine Planetenstufe für ein Umlaufgetriebe hervor, welche sich aus mehreren Komponenten in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und mehreren Planetenrädern zusammensetzt, wobei letztere durch einen Planetensteg drehbar gelagert geführt sind. Die Komponenten sind dabei jeweils mit Doppelschrägverzahnungen versehen, wobei die Planetenräder und auch das Hohlrad in Teile aufgeteilt sind, die jeweils mit je einer Verzahnungshälfte der jeweiligen Doppelschrägverzahnung ausgestattet sind. Während die Planetenräder seitens des Planetensteges axial gesichert sind, ist das radial innenliegende Sonnenrad frei ohne axiale Sicherung aufgenommen, wohingegen die Teile des Hohlrades axial und am Umfang beweglich gelagert sind. Durch diese Beweglichkeit soll eine gleichförmige Lastverteilung auf die Planetenräder realisiert werden.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Planetenstufe für ein Getriebe zu schaffen, bei welchem eine Lastverteilung optimal bei gleichzeitig niedrigem Herstellungsaufwand gestaltet ist.
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Ein Getriebe mit mindestens einer erfindungsgemäßen Planetenstufe ist ferner Gegenstand von Anspruch 8.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Planetenstufe mehrere Komponenten in Form eines Sonnenrades, eines Hohlrades und mindestens eines Planetenrades, welche untereinander jeweils an Doppelschrägverzahnungen im Zahneingriff stehen. Dabei ist zumindest eine der Komponenten geteilt ausgeführt. Im Sinne der Erfindung handelt es sich bei der Planetenstufe bevorzugt um eine Minusplanetenstufe, bei welcher das mindestens eine Planetenrad an seiner Doppelschrägverzahnung sowohl mit der Doppelschrägverzahnung des radial innenliegenden Sonnenrades, als auch mit der Doppelschrägverzahnung des radial umliegenden Hohlrades im Zahneingriff steht. Alternativ dazu kann es sich bei der Planetenstufe aber prinzipiell auch um eine sogenannte Plusplanetenstufe handeln, wobei dann zumindest zwei, einander paarweise zugeordnete Planetenräder vorzusehen sind, die untereinander an ihren Doppelschrägverzahnungen kämmen und von denen ein Planetenrad mit dem radial innenliegenden Sonnenrad im Zahneingriff steht, während das jeweils andere Planetenrad mit dem radial umliegenden Hohlrad kämmt.
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Unter einer „Doppelschrägverzahnung“ ist eine dem Fachmann prinzipiell bekannte Gestaltung einer Verzahnung der jeweiligen Komponente zu verstehen, bei welcher zwei spiegelbildlich zueinander verlaufende Einzelschrägverzahnungen miteinander kombiniert werden.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass das mindestens eine Planetenrad axial in je zwei Planetenradteile aufgeteilt ist, an deren Außenumfängen jeweils je eine Schrägverzahnung der jeweiligen Doppelschrägverzahnung ausgestaltet sind und die schwimmend zueinander geführt sind. Mit anderen Worten ist also das mindestens eine Planetenrad axial in zwei Einzelräder aufgeteilt, wobei das eine Einzelrad eine Schrägverzahnung mit einer ersten Orientierung und das andere Einzelrad eine Schrägverzahnung mit einer zur ersten spiegelbildlich verlaufenden, zweiten Orientierung der Doppelschrägverzahnung aufweist. Ferner sind diese Einzelräder beweglich zueinander geführt.
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Eine derartige Ausgestaltung einer Planetenstufe hat dabei den Vorteil, dass aufgrund der schwimmenden Lagerung der Planetenradteile zueinander und damit deren Bewegungsmöglichkeit relativ zueinander sich eine optimale Lastaufteilung zwischen den Einzelschrägverzahnungen der Doppelschrägverzahnung einstellen kann. Gleichzeitig kann dabei die schwimmende Lagerung der Einzelteile bei einem Planetenrad auf einfache Art und Weise durch entsprechende Anordnung seitens eines Planetensteges realisiert werden, so dass sich die optimale Lastverteilung bei niedrigem Herstellungsaufwand realisieren lässt. Insgesamt kann damit eine Planetenstufe verwirklicht werden, bei welcher aufgrund der Doppelschrägverzahnungen keine Axialkräfte abzustützen sind und bei der sich weitestgehend unabhängig von Fertigungstoleranzen eine optimale Lastverteilung bei niedrigem Herstellungsaufwand erzielen lässt.
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Im Fall der
DE 14 50 900 A wird zwar auch eine axialkraftfreie Planetenstufe realisiert, bei welcher sich ebenfalls eine optimale Lastverteilung aufgrund der axialen Beweglichkeit des Sonnenrades und auch des Hohlrades erzielen lässt. Da die schwimmende Anordnung aber sowohl seitens des Sonnenrades, als auch im Bereich des Hohlrades zu verwirklichen ist, weist die Ausgestaltung der
DE 14 50 900 A einen aufwendigeren Aufbau auf.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung sind die Planetenradteile axial beweglich und verdrehbar zueinander geführt. Hierdurch können die die Verzahnungshälften der Doppelschrägverzahnung aufweisenden Radteile sich auf geeignete Art und Weise zueinander einstellen, um eine optimale Lastaufteilung zwischen den Verzahnungshälften zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sind die Planetenradteile über je eine Lagerung auf einem gemeinsamen Bolzen eines Planetensteges gelagert, welcher das mindestens eine Planetenrad drehbar gelagert führt. In Weiterbildung dieser Ausgestaltungsmöglichkeit sind die Lagerungen dabei als Zylinderrollenlager ausgeführt, welchem dementsprechend eine axial schwimmende Lagerung der Planetenradteile auf zuverlässige Art und Weise ermöglichen. Weiter bevorzugt sind axial beidseitig der Planetenradteile Druckkämme am Bolzen vorgesehen, über die eine axiale Bewegung der Planetenradteile begrenzt ist. Denn je nach Drehrichtung werden die Planetenradeinzelteile axial gegeneinander oder eben auseinander gedrückt, wobei im letztgenannten Fall dann eine geeignete Abstützung im Planetensteg zu realisieren ist. Mit Hilfe von Druckkämmen kann dabei eine geeignete Axialkraftaufnahme verwirklicht werden.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist bzw. sind auch das Hohlrad und/oder das Sonnenrad entlang je einer Ebene geteilt ausgeführt, in welcher die eine Verzahnungshälfte der jeweiligen Doppelschrägverzahnung in die andere Verzahnungshälfte übergeht. Hierdurch lässt sich auch das Hohlrad bzw. das Sonnenrad mit niedrigerem Aufwand herstellen, da jeder Teil mit der jeweiligen Verzahnungshälfte einzeln gefertigt werden kann. In Weiterbildung der Erfindung sind die Teile des Hohlrades und/oder des Sonnenrades dann jeweils fest miteinander verbunden, wobei dies im Rahmen der Erfindung beispielsweise mit Hilfe von Schraubverbindungen oder auch auf eine andere Art und Weise verwirklicht werden kann.
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Bei der jeweiligen geteilten Komponente der Planetenstufe kann dann zwischen den Verzahnungshälften ein axialer Spalt vorgesehen sein, die Verzahnungshälften können aber auch unmittelbar axial aufeinander folgend ausgestaltet sein. Insbesondere im letztgenannten Fall, aber auch bei einer Wahl eines kleinen axialen Spalts kann sehr kompakt gebaut werden, wodurch die Leistungsdichte der Planetenstufe steigt. Es können aber auch axiale Spalte vorgesehen werden, insbesondere dann, wenn doch eine der Komponenten einteilig ausgeführt wird.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus der Zeichnung hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnung durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Die einzige Fig. zeigt eine schematische Schnittansicht einer Planetenstufe entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Dabei setzt sich die Planetenstufe aus mehreren Komponenten in Form eines Hohlrades 1, eines Sonnenrades 2 und mehreren Planetenrädern 3 zusammen, wobei von letzteren in der einzigen Fig. nur eines zu sehen ist. Die Planetenräder 3 sind dabei gemeinsam in einem – vorliegend nur teilweise zu sehenden – Planetensteg 4 drehbar gelagert, indem das jeweilige Planetenrad 3 auf je einem Bolzen 5 des Planetensteges 4 vorgesehen ist. Jedes der Planetenräder 3 kämmt dabei sowohl mit dem radial innenliegenden Sonnenrad 2, als auch mit dem radial umliegenden Hohlrad 1, so dass die Planetenstufe dementsprechend als Minusplanetenstufe verwirklicht ist.
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Sowohl das Hohlrad 1 und das Sonnenrad 2, als auch die einzelnen Planetenräder 3 sind jeweils mit Doppelschrägverzahnungen 6 bzw. 7 bzw. 8 ausgestattet, über welche die Komponenten der Planetenstufe untereinander im Zahneingriff stehen. Insofern kann hierdurch eine axialkraftfreie Übertragung realisiert werden.
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Wie des Weiteren aus der einzigen Fig. zu erkennen ist, sind das Hohlrad 1, das Sonnenrad 2 und auch die Planetenräder 3 jeweils axial geteilt ausgeführt. Eine Teilung ist dabei jeweils zwischen jeweiligen Verzahnungshälften 9 und 10 bzw. 11 und 12 bzw. 13 und 14 der jeweiligen Doppelschrägverzahnung 6 bzw. 7 bzw. 8 vollzogen. Insofern teilt sich das Hohlrad 1 in die beiden Teile 15 und 16, das Sonnenrad 2 in die beiden Teile 17 und 18, sowie die Planetenräder 3 jeweils in die Planetenradteile 19 und 20 auf.
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Während die Teile 15 und 16 des Hohlrades 1 und auch die Teile 17 und 18 des Sonnenrades 2 dabei jeweils starr miteinander verbunden sind, beispielseiweise über entsprechende – vorliegend nicht weiter zu sehende – Schraubverbindungen, können sich die Planetenradteile 19 und 20 jedes Planetenrades 3 sowohl axial zueinander bewegen, als auch zueinander relativverdrehen. Dies ist dabei dadurch gelöst, dass die Planetenradteile 19 und 20 nicht miteinander gekoppelt sind, sondern nur über je eine Lagerung in Form eines Zylinderrollenlagers 21 bzw. 22 auf dem Bolzen 5 gelagert sind. Je nach Drehrichtung bewegen sich die Planetenradteile 19 und 20 dabei aufgrund der über die Verzahnungshälften 11 und 12 eingeleiteten Axialkräfte gegeneinander oder eben axial auseinander. Im letztgenannten Fall muss die Axialbewegung der Planetenradteile 19 und 20 dabei begrenzt werden, was vorliegend über Druckkämme 23 und 24 auf dem Bolzen 5 realisiert ist.
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Aufgrund der freien Verdrehbarkeit und Beweglichkeit der Planetenradteile 19 und 20 zueinander können sich diese zur Ausbildung einer optimalen Lastaufteilung auf die Verzahnungshälften 11 und 12 zueinander ausrichten, so dass insgesamt eine axialkraftfreie Kraftübertragung bei optimaler Lastaufteilung realisierbar ist. Dies lässt sich dabei durch die schwimmende Anordnung der beiden Planetenradteile 19 und 20 zueinander mit niedrigem Herstellungsaufwand realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Hohlrad
- 2
- Sonnenrad
- 3
- Planetenrad
- 4
- Planetensteg
- 5
- Bolzen
- 6
- Doppelschrägverzahnung
- 7
- Doppelschrägverzahnung
- 8
- Doppelschrägverzahnung
- 9
- Verzahnungshälfte
- 10
- Verzahnungshälfte
- 11
- Verzahnungshälfte
- 12
- Verzahnungshälfte
- 13
- Verzahnungshälfte
- 14
- Verzahnungshälfte
- 15
- Teil
- 16
- Teil
- 17
- Teil
- 18
- Teil
- 19
- Planetenradteil
- 20
- Planetenradteil
- 21
- Zylinderrollenlager
- 22
- Zylinderrollenlager
- 23
- Druckkamm
- 24
- Druckkamm
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 1450900 A [0003, 0010, 0010]
