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Die vorliegende Erfindung betrifft einen modularen Planetenradsatz, insbesondere einen Bolzen zur Lagerung von wenigstens einem Planetenradsatz, durch welchen die Modularität des Planetenradsatzes darstellbar ist. Entsprechende modulare Planetenradsätze finden insbesondere, aber nicht ausschließlich, in Industriegetrieben, das heißt vor allen Dingen im Maschinenbau- und Anlagenbau Verwendung.
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Aus der
DE 101 32 303 B4 ist dabei bekannt, bei einer Baureihe von Planetengetrieben einen Planetenträger vorzusehen, welcher auf seiner Stegwange eine erste Sorte Bohrungen und eine zweite Sorte Bohrungen aufweist. Die Bohrungen der ersten Sorte sind dabei auf einem ersten Kreis mit einem ersten Radius und die Bohrungen der zweiten Sorte auf einem zweiten Kreis mit einem zweiten Radius angeordnet. Je nach Ausführung des Planetengetriebes sind dabei Planetenbolzen in der ersten Sorte Bohrungen oder in der zweiten Sorte Bohrungen vorgesehen. Durch das Positionieren von Planetenbolzen entweder in der ersten oder in der zweiten Sorte Bohrungen sind die Planetenbolzen auf verschiedenen Radien positionierbar. Hierdurch sind verschiedene Achsabstände zwischen Sonne und Planeten ausführbar.
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Nachteilig an der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist, dass für verschiedene Varianten beziehungsweise verschiedene Achsabstände unterschiedliche Sorten von Bohrungen vorgesehen werden müssen, wobei nur eine Sorte von Bohrungen tatsächlich zum Einsatz kommt. Einerseits führt dies zu erhöhten Fertigungskosten, andererseits zu einem erhöhten Materialbedarf. Darüber hinaus sind nur endliche, insbesondere sehr wenige Varianten darstellbar, ohne den Planetenträger durch eine Vielzahl von Bohrungen zu schwächen. Somit ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Planetenradsatz bereitzustellen, welcher mit einfachen Mitteln verschiedene Achsabstände zwischen der Sonne und dem Planeten ermöglicht. Insbesondere soll dies durch eine günstigere Fertigung des Planetenträgers realisiert werden.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Bolzen zur Lagerung von wenigstens einem Planetenrad in einem Planetenträger gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus den Unteransprüchen hervor. Dabei weist der erfindungsgemäße Bolzen eine Kontur mit einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich auf. Dabei ist die Kontur des Bolzens in dem ersten Bereich zu einer ersten Rotationsachse symmetrisch ausgeformt, während die Kontur des zweiten Bereichs zu einer zweiten Rotationsachse symmetrisch ausgeführt ist. Insbesondere sind die erste Rotationsachse des ersten Bereichs und die zweite Rotationsachse des zweiten Bereichs parallel und somit zueinander beabstandet angeordnet.
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Unter einem Bolzen ist dabei insbesondere ein Befestigungselement zu verstehen, welches bevorzugt aus Metall oder Kunststoff hergestellt ist. Auch andere Materialien sind darüber hinaus denkbar. Ein Bolzen dient dabei in der Regel der Befestigung von Bauteilen. Insbesondere erfolgt durch einen Bolzen eine Begrenzung der Freiheitsgrade. Vorliegend erfolgt durch den Bolzen eine rotatorische Lagerung eines Planetenrads in einem Planetenradsatz beziehungsweise einem Planetengetriebe. Unter einer rotatorischen Lagerung ist dabei insbesondere zu verstehen, dass entweder das Planetenrad auf dem Bolzen und/oder der Bolzen in dem Planetenträger drehbar gelagert ist, während die axialen Freiheitsgrade beschränkt sind.
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Der Bolzen ist beispielsweise mit dem ersten Bereich in Aufnahmen des Planetenträgers positionierbar, während der zweite Bereich des Bolzens der Lagerung des Planetenrads dient. In vorteilhafter Weise ist der Bolzen in veränderbaren Positionen in den Aufnahmen des Planetenträgers positionierbar. Hierdurch verändert sich insbesondere der Abstand der zweiten Rotationsachse des Bolzens zu einer Rotationsachse des Planetenträgers. Durch den veränderten Abstand können unterschiedliche Kombinationen von Sonnen- und Planetenrädern in einem Planetenradsatz verwenden werden. Insbesondere können die Planetenräder und das Sonnenrad somit unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Unter veränderbar ist dabei somit insbesondere eine Rotation um die Rotationsachse des ersten Bereichs des Bolzens zu verstehen. Dabei kann die Veränderung der Position des Bolzens in der Aufnahme des Planetenträgers in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Aufnahme stufenlos oder in vordefinierten Schritten erfolgen. Daraus ergeben sich entweder beliebig viele oder entsprechend der Ausprägung der Aufnahmen und des Bolzens eine vordefinierte Anzahl an verschiedenen Positionen.
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Der Bolzen ist weiter in bevorzugter Weise durch Arretiermittel drehfest in den Aufnahmen des Planetenträgers positionierbar. Unter Arretiermitteln sind dabei beispielsweise ein Stift oder eine Verschraubung zu verstehen, durch welche der Bolzen in der Aufnahme des Planetenträgers drehfest positionierbar ist. Auch ist es denkbar, durch eine Pressverbindung den Bolzen drehfest in der jeweiligen Aufnahme zu positionieren. Weiter ist die Verwendung einer Klebeverbindung denkbar, auch eine Schweißverbindung führt zu dem gewünschten Effekt. In weiteren möglichen Ausgestaltungen können die Arretiermittel durch die Kontur des Bolzens und der Aufnahme derart bereitgestellt werden, dass der Bolzen und die Aufnahme eine ineinander eingreifende Kontur aufweisen, durch welche eine Verdrehung des Bolzens in der Aufnahme verhindert wird. Dies ist beispielsweise dann gegeben, wenn der Bolzen eine sternförmige äußere Kontur aufweist, welche in eine entsprechende sternförmige Kontur der Aufnahme eingreift. Vereinfacht sind auch dreieckige oder rechteckige Konturen denkbar. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang unter drehfest zu verstehen, dass der Bolzen in einer Aufnahme des Planetenträgers derart positioniert ist, dass dieser nicht mehr um die erste Rotationachse in der Aufnahme rotieren kann. Dies hat dementsprechend auch zur Folge, dass der Abstand zwischen dem Planetenrad und dem Sonnenrad in diesem Zustand fixiert ist.
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Der Bolzen kann einstückig ausgeführt sein. Dies kann beispielsweise durch eine spanende Bearbeitung des Bauteils, aber auch durch die Herstellung mittels eines Guss- und/oder Schmiedeverfahrens erreicht werden.
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In alternativen Ausführungen kann der Bolzen auch mehrstückig ausgeführt sein. Hierbei sind der erste Bereich des Bolzens und der zweite Bereich des Bolzens beispielsweise über Fixiermittel miteinander verbunden. Bei den Fixiermitteln kann es sich um eine Schraube, einen Stift, eine Klebe-, Schweiß- oder Pressverbindung handeln. Auch können der erste Bereich des Bolzens und der zweite Bereich des Bolzens an benachbarten Flächen ein Gewinde aufweisen, durch welches der erste und der zweite Bereich des Bolzens miteinander verbunden, das heißt ineinander geschraubt, werden.
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In einer weiteren möglichen Ausgestaltung weist der Bolzen auf einer dem ersten Bereich gegenüberliegenden Seite des zweiten Bereichs Verbindungsmittel auf, durch welche der Bolzen mit einem weiteren Bolzen verbindbar ist. Unter Verbindungmitteln sind beispielsweise Schrauben oder Stifte zu verstehen. Alternativ können auch Verbindungsmittel in Form eines Klebstoffs oder einer Schweißverbindung bereitgestellt werden. Auch ist es denkbar, dass der erste Bolzen und der zweite Bolzen eine ineinandergreifende Kontur aufweisen. Dies bedeutet beispielsweise, dass die Kontur des zweiten Bolzens in dem zweiten Bereich einen Fortsatz aufweist, welcher in eine Vertiefung des ersten Bolzens in dem zweiten Bereich eingreift. Auch hier kann zusätzlich die Verwendung eines Klebstoffs vorgesehen werden, weiter ist eine Pressverbindung vorstellbar. Zur besseren Wartung beziehungsweise zur einfacheren Durchführung von Reparaturen kann vorgesehen sein, dass die Verbindung zwischen dem ersten Bolzen und dem zweiten Bolzen lösbar ist.
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In einer weiteren Form der Ausgestaltung weist der Bolzen einen dritten Bereich auf, welcher spiegelbildlich zu der Kontur des ersten Bereichs ausgeführt ist. Der dritte Bereich des Bolzens ist in Bezug auf den zweiten Bereich diametral zu dem ersten Bereich des Bolzens angeordnet. Hierunter ist zu verstehen, dass die drei Bereiche des Bolzens in der Reihenfolge erster Bereich, zweiter Bereich, dritter Bereich angeordnet sind.
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Insbesondere findet der erfindungsgemäße Bolzen in einem Planetenradsatz beziehungsweise Planetengetriebe mit wenigstens einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger Verwendung. Die Planetenräder sind dabei mit den erfindungsgemäßen Bolzen in Aufnahmen des wenigstens einen Planetenträgers positionierbar und an dem Bolzen drehbar gelagert. Es sind auch Ausführungen denkbar, bei denen die Planetenräder mittels der erfindungsgemäßen Bolzen in zwei Planetenträgern gelagert sind. Die Verzahnung des wenigstens einen Sonnenrads kämmt mit den Verzahnungen der Planetenräder und diese weiter mit einer Verzahnung des wenigstens einen Hohlrads. Je nach Positionierung des Bolzens in dem Planetenträger sind verschiedene Kombinationen von Sonnenrad und Planetenträgern realisierbar.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Montieren eines Planetenträgers vorgeschlagen. Dabei wird der jeweilige erfindungsgemäße Bolzen durch eine Rotationsbewegung um die erste Rotationsachse derart positioniert und mit dem ersten Bereich in Aufnahmen des Planetenträgers eingebracht, dass die Verzahnung der Planetenräder mit der Verzahnung des entsprechenden Sonnenrads kämmt und der Bolzen anschließend durch Arretiermittel drehfest in den Aufnahmen des Planetenträgers positioniert wird.
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Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird anhand der beigefügten Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
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1a: Eine schematische Darstellung eines bekannten Planetenradsatzes;
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1b: Eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Planetenradsatzes;
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2a: Eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzens;
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2b: In einer schematischen Darstellung eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzens;
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2c: In einer schematischen Darstellung eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzens;
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2d: In einer schematischen Darstellung eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bolzens;
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3: Einen Ausschnitt eines Planetenradsatzes mit einem Bolzen gemäß der dritten Ausführungsform.
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In der in 1a gezeigten Darstellung ist eine erste Welle W1 mit einem Planetenträger 3 verbunden. An dem Planetenträger 3 drehbar gelagert sind Planetenräder 2, deren Verzahnung 9 einerseits mit einer Verzahnung eines Hohlrads 8 und andererseits mit einer Verzahnung eines Sonnenrads 7 kämmt. Das Sonnenrad 7 ist drehfest mit einer zweiten Welle W2 und das Hohlrad 8 ist über ein Verbindungselement 10 mit einem Gehäuse G drehfest verbunden. Hieraus ergibt sich ein Planetenradsatz 6.
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Wird nun eine Drehbewegung über die erste Welle W1 in den Planetenradsatz 6 eingeleitet, so rotieren die erste Welle W1 und der Planetenträger 3 in dieselbe Richtung. Die an dem Planetenträger 3 drehbar gelagerten Planetenräder 2 rotieren bei feststehendem Hohlrad 8 in eine der Rotationsrichtung der ersten Welle W1 beziehungsweise des Planetenträgers 3 entgegengesetzte Drehrichtung. Dies hat zur Folge, dass das Sonnenrad 7 in die gleiche Drehrichtung rotiert, wie der Planetenträger 3 beziehungsweise die erste Welle W1. Folglich rotieren die erste Welle W1 und die zweite Welle W2 in die gleiche Drehrichtung. Gleiches gilt in umgekehrter Reihenfolge, wenn über die zweite Welle W2 eine Drehbewegung in den Planetenradsatz 6 eingeleitet wird.
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1b zeigt in einer schematischen Darstellung einen Planetenradsatz 6 unter Verwendung eines erfindungsgemäßen Bolzens 1. Dabei ist die erste Welle W1 erneut mit dem Planetenträger 3 drehfest verbunden. Im Gegensatz zu der zuvor gezeigten Ausführungsform weist der Planetenträger 3 nun Aufnahmen 4 auf, in welche Arretiermittel 5 eingebracht sind.
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Der Bolzen 1 weist vorliegend eine z-förmige Kontur mit einem ersten Bereich B1 und einem zweiten Bereich B2 auf. Dabei ragt der Bolzen 1 mit dem ersten Bereich B1 in die Arretiermittel 5 beziehungsweise die Aufnahmen 4 hinein. In dem zweiten Bereich B2 des Bolzens 1 sind die Planetenräder 2 drehbar an dem Bolzen 1 gelagert.
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Je nach Positionierung des Bolzens 1 in den Aufnahmen 4 beziehungsweise Arretiermitteln 5 in dem Planetenträger 3 sind unterschiedliche Abstände zwischen einer zweiten Rotationsachse R2 und einer Rotationsachse R3 des Planetenträgers 3 darstellbar. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass bei gleichbleibendem Hohlrad 8 verschiedene Kombinationen von Sonnenrädern 7 und Planetenrädern 2 in einem Planetenradsatz realisierbar sind, das heißt, dass dieser modular aufgebaut ist. Insbesondere wird der veränderbare Abstand zwischen der zweiten Rotationsachse R2 und der Rotationsachse R3 des Planetenträgers 3 dadurch erzielt, dass der Bolzen 1 bei der Montage in Bezug auf eine erste Rotationsachse R1 mit einem veränderten Drehwinkel montiert wird.
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Die Rotationsachse R3 des Planetenträgers 3 ist koaxial zu der Rotationsachse der ersten Welle W1, sowie zu der Rotationsachse der zweiten Welle W2.
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Die 2a, 2b, 2c, 2d zeigen verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Bolzens 1. Dabei weist die in 2a gezeigte Ausführungsform eine z-förmige Kontur auf. Der erste Bereich B1 des Bolzens 1 ist zu der ersten Rotationsachse R1 rotationssymmetrisch und der zweite Bereich B2 zu der zweiten Rotationsachse R2 rotationssymmetrisch. Die erste Rotationsachse R1 und die zweite Rotationsachse R2 sind zueinander beabstandet parallel angeordnet. Der Bolzen 1 weist in dem ersten Bereich B1 und in dem zweiten Bereich B2 den gleichen Durchmesser auf. Die z-förmige Kontur des Bolzens 1 wird vorliegend dadurch realisiert, dass der erste Bereich B1 und der zweite Bereich B2 des Bolzens 1 einen sich überlappenden Bereich aufweisen, wobei mittels Fixiermitteln 12 eine Verbindung zwischen dem ersten Bereich B1 und dem zweiten Bereich B2 hergestellt wird. In alternativen Ausführungen kann auf die Verwendung eines Fixiermittels 12 verzichtet werden, wenn der Bolzen 1 mit den verschiedenen Bereichen B1, B2 einstückig ausgeführt wird, beispielsweise durch spanende Bearbeitungsverfahren, einen Schmiedevorgang oder wenn der Bolzen 1 in der gewünschten Form durch ein Gussverfahren hergestellt wird.
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2b zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bolzens 1. Dabei ist der erste Bereich B1 des Bolzens 1 rotationssymmetrisch zu der ersten Rotationsachse R1 ausgeführt, während der zweite Bereich B2 des Bolzens 1 zu der zweiten Rotationsachse R2 symmetrisch ausgebildet ist. Die Rotationsachsen R1, R2 sind parallel zueinander angeordnet, wobei die erste Rotationsachse R1 in einer Außenkante des zweiten Bereichs B2 des Bolzens 1 liegt. Der Bolzen 1 weist in dem ersten Bereich B1 einen größeren Durchmesser auf als in dem zweiten Bereich B2.
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2c zeigt eine Ausführungsform eines Bolzens 1 mit einer z-förmigen Kontur, ähnlich der in 2a beschriebenen Ausführungsform. Jedoch ist der Bolzen 1 vorliegend einstückig ausgeführt, dies bedeutet insbesondere, dass keine Verbindungsmittel 12 zwischen dem ersten Bereich B1 und dem zweiten Bereich B2 verwendet werden.
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Weiter zeigt 2c eine Anordnung eines Bolzens 1 und eines weiteren Bolzens 1'. Der Bolzen 1 weist eine z-förmige Kontur mit einem ersten Bereich B1 und einem zweiten Bereich B2 auf. Der erste Bereich B1 ist symmetrisch zu der ersten Rotationsachse R1 ausgeführt, während der zweite Bereich B2 zu der zweiten Rotationsachse R2 symmetrisch ausgeführt ist. Der weitere Bolzen 1' weist ebenfalls eine z-förmige Kontur auf, wobei der weitere Bolzen 1' zu einer senkrecht zu den Rotationsachsen R1, R2 und hier nicht gezeigten Ebene spiegelbildlich angeordnet ist. Dabei sind die zweiten Bereiche B2, B2' benachbart zueinander angeordnet, wohingegen die ersten Bereiche B1, B1' diametral zueinander angeordnet sind. An jeweils zugewandten Stirnflächen der zweiten Bereiche B2, B2' sind die Bolzen 1, 1' mit Hilfe von Verbindungsmitteln 11 miteinander verbunden. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Verbindungsmittel 11 derart ausgestaltet, dass der Bolzen 1 in dem zweiten Bereich eine Aussparung aufweist, in welche eine Erhebung an der Stirnfläche des zweiten Bereich B2' des weiteren Bolzens 1' hineingreift. Somit handelt es sich insbesondere um eine Steck- oder Press-/Klemmverbindung. Auch die Verwendung von Haftmitteln, beispielsweise einem Klebstoff, ist denkbar. In alternativen Ausführungsformen ist es auch möglich, dass beide Bolzen 1, 1' jeweils eine Ausnehmung aufweisen, in welche ein Stift eingebracht wird, mittels welchem die Bolzen 1, 1' miteinander verbunden werden.
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2d zeigt einen Bolzen 1 mit einer ähnlichen Kontur der in 2c gezeigten Ausführung. Im Gegensatz dazu ist jedoch der hier gezeigte Bolzen 1 einstückig ausgeführt. Dabei weist die Kontur des Bolzens 1 einen ersten Bereich B1, einen zweiten Bereich B2 und einen dritten Bereich B3 auf. Der erste Bereich B1 und der dritte Bereich B3 sind symmetrisch zu der ersten Rotationsachse R1 ausgeführt, während der zweite Bereich B2 symmetrisch zu der zweiten Rotationsachse R2 ausgeführt ist. Der dritte Bereich B3 des Bolzens ist spiegelbildlich zu dem ersten Bereich B1 ausgeführt, wobei der dritte Bereich B3 des Bolzens 1 zu dem ersten Bereich B1 in Bezug auf den zweiten Bereich B2 diametral angeordnet ist.
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3 zeigt eine Anordnung eines Bolzens 1 und eines weiteren Bolzen 1' wie in 2c beschrieben. Dabei ist das Planetenrad 2 drehbar auf den zweiten Bereichen B2, B2' des Bolzens 1 beziehungsweise des weiteren Bolzens 1' gelagert. Der Bolzen 1 und der weitere Bolzen 1' greifen jeweils mit den ersten Bereichen B1, B1' in eine Aufnahme 4 des Planetenträgers 3 ein. Das so drehbar auf den Bolzen 1 beziehungsweise weiteren Bolzen 1' gelagerte Planetenrad 2 kämmt mit seiner Verzahnung 9 einerseits mit der Verzahnung des hier nicht gezeigten Hohlrads 8 und andererseits mit der Verzahnung des ebenfalls nicht gezeigten Sonnenrads 7.
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Insbesondere kann die Montage der in 3 gezeigten Ausführungsform des Planetenträgers 3 dadurch erreicht werden, dass der Planetenträger 3 ebenfalls mehrstückig ausgeführt ist. Demzufolge kann beispielsweise zunächst der Bolzen 1 in die entsprechende Aufnahme 4 des Planetenträgers 3 eingebracht werden. Anschließend wird das Planetenrad 2 am zweiten Bereich B2 des Bolzens 1 positioniert, danach der weitere Bolzen 1' mit dem zweiten Bereich B2' in das Planetenrad 2 eingeführt und mittels Verbindungsmitteln 11 mit dem Bolzen 1 verbunden und anschließen der Planetenträger 3 derart zusammengesetzt, dass der weitere Bolzen 1' mit dem ersten Bereich B1' in die entsprechende Aufnahme 4 eingreift. Auch ist es bei einem mehrteiligen Planetenträger 3 denkbar, anstatt der Ausführungsform gemäß 2c den Bolzen 1 gemäß der anderen beschriebenen Ausführungsformen zu verwenden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Bolzen
- 1'
- Weiterer Bolzen
- 2
- Planetenrad
- 3
- Planetenträger
- 4
- Aufnahme
- 5
- Arretiermittel
- 6
- Planetenradsatz
- 7
- Sonnenrad
- 8
- Hohlrad
- 9
- Verzahnung
- 10
- Verbindungselement
- 11
- Verbindungsmittel
- 12
- Fixiermittel
- B1, B1'
- Erster Bereich
- B2, B2'
- Zweiter Bereich
- B3
- Dritter Bereich
- G
- Gehäuse
- R1
- Erste Rotationsachse
- R2
- Zweite Rotationsachse
- R3
- Rotationsachse Planetenträger
- W1
- Erste Welle
- W2
- Zweite Welle
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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