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Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1), bestehend aus einem Sonnenrad (2), einem Hohlrad (3), einem Planetenträger (4) und mehreren Planetenrädern (5), wobei der Planetenträger (4) Axialanschlagmittel (8) mit Axialanschlagflächen (9) und Lagerzapfen (7) umfasst und wobei nicht alle demselben Planetenträger (4) zugeordneten Planetenräder (5) und nicht alle demselben Planetenträger (4) zugeordnete Axialanschlagflächen (9) der Axialanschlagmittel (8) axial in derselben Ebene angeordnet sind.
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Aus der
EP 2 177 789 B1 ist ein gattungsgemäßes Planetengetriebe bekannt, bei welchem die Planetenräder aufgrund einer angestrebten einfacheren und zuverlässigeren Montage in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sind. Die Planetenräder sind hierbei jedoch nur geringfügig axial versetzt.
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Bei Planetengetrieben besteht stets das Bestreben bei möglichst verkleinertem oder gleich bleibendem Raumbedarf für eine größere Verschleißfestigkeit und Zahnfußbelastbarkeit zu sorgen. Weiter sollen die Biegemomente der Lagerzapfen möglichst gering sein, damit deren Durchmesser möglichst klein gewählt werden kann. Ein geringerer Lagerzapfendurchmesser bedeutet einen geringeren Reibradius und damit eine geringere Lagerreibung. Bei mehrstufigen Planetengetrieben ist häufig die Abtriebsstufe mit größeren Zahnbreiten ausgeführt als die ersten Getriebestufen. Das bedeutet einen höheren Fertigungsaufwand, weil unterschiedliche Planetenräder in der Regel auch mit unterschiedlichen Werkzeugen hergestellt werden müssen.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher bei einem gattungsgemäßen Planetengetriebe dafür Sorge zu tragen, dass bei möglichst geringem Bauraum eine geringe Teileanzahl oder ein hoher Anteil von Gleichteilen verwendbar ist, ein hoher Wirkungsgrad und eine hohe Lebensdauer erzielbar ist und dass die Festigkeit des Planetengetriebes und seiner Bauteile insgesamt erhöht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Lösung umfasst eine Führungsscheibe (10), welche axial zwischen einer ersten Gruppe (11) der Planetenräder (5) und einer zweiten Gruppe (12) der Planetenräder (5) angeordnet ist. Die räumliche Trennung der beiden Planetenradgruppen (11 und 12) erlaubt es mehr als die üblichen drei Planetenräder (5) in einer Stufe zu verwenden. Bei höherer Planetenradzahl lassen sich insgesamt größere Kräfte aufnehmen, wodurch der Verschleiß verringert und die Lebensdauer erhöht wird. Dabei wird kein wesentlich größerer Bauraum benötigt. Die Planetenräder der beiden Gruppen (11 und 12) weisen in Axialrichtung in Summe etwa die gleiche Breite auf, wie bei einem vergleichbaren Planetengetriebe herkömmlicher Bauart. Da die Breite der Planetenräder halbiert ist, ragen die Lagerzapfen (7) entsprechend weniger aus dem Planetenträger hervor. Bei gleichbleibender Radiallast lassen sich daher dünnere Lagerzapfen einsetzen, woraus eine geringere Lagerreibung und damit ein insgesamt günstigerer Wirkungsgrad resultieren. Die Führungsscheibe (10) verhindert eine unnötig hohe Reibung zwischen axial benachbarten Planetenrädern (5). Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht in einer größeren Zahnfußbelastbarkeit von Sonnenrad und Hohlrad, da überstehende Zahnbreiten Kraft mit überträgt. Bei der Erfindung sind mehr „überstehende Zahnbreiten“ vorhanden.
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Bevorzugte Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargestellt. Grundsätzlich kann bei einer höheren Anzahl an Planetenrädern eine größere Kraft übertragen werden. Um dies zu erreichen werden die Planetenräder in zwei axial versetzte Gruppen (11 und 12) aufgeteilt, welche jeweils die gleiche Anzahl – vorzugsweise drei – Planetenräder aufweisen. Die beiden Gruppen sind dabei soweit gegeneinander verdreht, dass sich die Planetenräder (5) der unterschiedlichen Gruppen (11 oder 12) in ihrer axialen Projektion überlappen. Bei drei Planetenrädern (5) je Gruppe sind die Planetenräder der zweiten Gruppe (12 oder 11) um 60° gegenüber der ersten Gruppe (11 oder 12) verdreht.
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Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, alle Planetenräder (5) einer Planetenradstufe und/oder alle Planetenräder (5) des Planetengetriebes (1) als Gleichteile auszuführen. Gleichteile bedeutet, dass alle Teile mit demselben Werkzeug herstellbar sind; dies hat vor allem ökonomische und logistische Vorteile von der Konzeption des Getriebes bis zur Auslieferung an einen Kunden.
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Zweckmäßigerweise kann das Sonnenrad (2), der Planetenträger (4) und die Planetenräder (5) aus Stahl und das Hohlrad (3) aus Kunststoffmaterial bestehen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind ein Teil der Axialanschlagmittel (8) koaxial und axial versetzt zu den Lagerzapfen (7) zwischen diesen und dem Steg (6) angeordnet.
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Ferner ist vorgesehen, dass das Axialanschlagmittel (8) einen wesentlich größeren Durchmesser als die Lagerzapfen (7) aufweisen. Grund ist die Radialbelastung der Planetenräder (5), die sich auf die Lagerzapfen (7) und von diesen auf die Axialanschlagmittel (8) überträgt. Die Lagerzapfen (7) können daher so ausgelegt werden, als würden diese unmittelbar aus dem Steg (6) vorspringen. Somit verringert sich der Durchmesser der Lagerzapfen (7) deutlich und entsprechend reduziert sich der Reibradius der Reibpaarung aus Planetenrad (5) und Lagerzapfen (7). Ein höherer Wirkungsgrad ist die gewünschte Folge.
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Im Übrigen weist das Axialanschlagmittel (8) zwischen dem Steg (6) und dem Lagerzapfen (7) etwa die Breite eines Planetenrads (5) auf.
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Ein weiterer Teil der Anschlagmittel (8) springt nur geringfügig aus der Stegebene vor oder wird gänzlich durch den Steg (6) selbst gebildet. Hier gelten die gleichen Bedingungen hinsichtlich des verringerten Lagerzapfendurchmessers.
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Je nach Ausführung können die Lagerzapfen als zylindrischer Stift im Steg montiert, insbesondere eingepresst sein oder die Lagerzapfen mit den Axialanschlagmitteln einstückig hergestellt und im Steg montiert sein. Die Anschlagmittel können auch mit dem Steg eine einstückige Einheit bilden, in welche die Lagerzapfen montiert sind.
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Schließlich kann der Planetenträger insgesamt als einstückiges Bauteil ausgeführt sein. Diese Bauweise wird insbesondere bevorzugt, wenn der Planetenträger urgeformt wird, insbesondere aus Kunststoffmaterial.
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Eine weitere Optimierung des Wirkungsgrades lässt sich durch einen oder mehrere Anlaufbünde (14) realisieren, welche einstückiger Bestandteil der Planetenräder (5) sind. Diese verhindern eine unmittelbare Reibung zwischen den axial versetzten Planetenrädern (5). Mit Hilfe der Anlaufbünde (14) können die Planetenräder (5) mit geringem Reibradius an der Führungsscheibe (10) oder an einer Axialanschlagfläche (9) des Stegs (6) anlaufen.
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Vorteilhafterweise muss die Führungsscheibe (10) keine gesonderte Axialfixierung auf dem Planetenträger (4) aufweisen. Ihre axiale Lage ist durch die Planetenräder (5) der beiden Planetenradgruppen (11 und 12) vorgegeben. Eine Verliersicherung ist daher nicht nötig.
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Die Führungsscheibe (10) ist vorzugsweise aus einem ebenen Blechmaterial ausgestanzt. Dadurch wird Bauraum minimiert, weil das Getriebe nur um den Betrag der Blechdicke verlängert werden muss. Darüber hinaus lassen sich flache Stanzteile sehr einfach und in großen Stückzahlen herstellen.
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Da die zu übertragende Kraft bei der letzten Stufe am höchsten ist, ist bei einem mehrstufigen Planetengetriebe zumindest die letzte Getriebestufe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15 ausgeführt.
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Die Erfindung umfasst auch einen Getriebemotor mit einem erfindungsgemäßen Planetengetriebe.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes,
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2 eine Gruppe von drei Planetenrädern,
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3 eine Gruppe von vier Planetenrädern,
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4 ein Planetenrad mit Anlaufbünden,
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5 einen Getriebemotor und
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6 eine Schnittdarstellung eines zweistufigen Planetengetriebe. Hinweis: Bezugszeichen mit Apostroph und entsprechende Bezugszeichen ohne Apostroph bezeichnen namensgleiche Einzelheiten in den Zeichnungen und der Zeichnungsbeschreibung. Es handelt sich dabei um die Verwendung in einer anderen Ausführungsform, dem Stand der Technik und/oder die Einzelheit ist eine Variante. Die Ansprüche, die Beschreibungseinleitung, die Bezugszeichenliste und die Zusammenfassung enthalten der Einfachheit halber nur Bezugszeichen ohne Apostroph.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1, bestehend aus einem Sonnenrad 2, einem Hohlrad 3 und einem Planetenträger 4. Der Planetenträger 4 umfasst einen Steg 6, Lagerzapfen 7, Axialanschlagmittel 8, mit Axialanschlagflächen 9 und eine Führungsscheibe 10. Die Führungsscheibe 10 ist so angeordnet, dass eine erste Gruppe 11 der Planetenräder 5 auf einer ersten Seite der Führungsscheibe 10 angeordnet sind und eine zweite Gruppe 12 der Planetenräder 5 auf einer zweiten Seite der Führungsscheibe 10 angeordnet sind. Die Planetenräder 5 sind hier identisch ausgeführt – es sind somit Gleichteile. Weiter umfasst der Planetenträger 4 eine Ausgangswelle 13.
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2 zeigt eine Gruppe von drei Planetenrädern 5 zwischen einem Sonnenrad 2 und einem Hohlrad 3.
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3 zeigt eine Gruppe von vier Planetenrädern 5 zwischen einem Sonnenrad 2 und einem Hohlrad 3.
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4 zeigt ein Planetenrad 5‘ mit je einem Anlaufbund 14‘ auf jeder Axialseite.
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5 zeigt einen Getriebemotor 15, bestehend aus einem Elektromotor 16 und dem Planetengetriebe 1. Der Elektromotor 16 umfasst ein magnetisch leitfähiges metallisches Motorgehäuse 17. Das Hohlrad 3 des Planetengetriebes 1 dient auch als Getriebegehäuse, welches durch mehrere radial angeordnete Schrauben 18 an einem Lagerflansch des Elektromotors 16 verschraubt ist. Die Ausgangswelle 13 weist eine Abflachung 19 auf, die als Mitnahmemittel zur Drehmomentübertragung dient.
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6 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein zweistufiges erfindungsgemäßes Planetengetriebe 1‘‘, mit einer ersten Getriebestufe 20‘‘, bestehend aus einem ersten Sonnenrad 2‘‘, einem Hohlrad 3‘‘ und einem ersten Planetenträger 4‘‘. Der Planetenträger 4‘‘ umfasst einen Steg 6‘‘ und Lagerzapfen 7‘‘. Die erste Getriebestufe 20‘‘ umfasst drei auf den Lagerzapfen 7‘‘‘ gelagerten Planetenrädern 5‘‘, welche einerseits mit dem Sonnenrad 2‘‘ und andererseits mit dem Hohlrad 3‘‘ in Eingriff sind. Der erste Planetenträger 4‘‘ umfasst ein zweites Sonnenrad 2‘‘‘, welches mit zwei Gruppen 11‘‘, 12‘‘ von Planetenrädern 5‘‘‘ einer zweiten Getriebestufe 21‘‘ in Eingriff ist. Die erste Gruppe 11‘‘ ist nahe am Steg 6‘‘ des ersten Planetenträgers 4‘‘ und die zweite Gruppe 12‘‘ ist weiter vom Steg 6‘‘ entfernt angeordnet. Zwischen den beiden Gruppen 11‘‘ und 12‘‘ von Planetenrädern 5‘‘‘ befindet sich eine Führungsscheibe 10‘‘‘, welche radial von Führungszapfen 7‘‘‘ eines zweiten Planetenträgers 4‘‘‘ gehalten ist. Das Hohlrad 3‘‘ ist Bestandteil der ersten Getriebestufe 20‘‘ und Bestandteil der zweiten Getriebestufe 21‘‘. Das Sonnenrad 2‘‘‘ der zweiten Getriebestufe 21‘‘ ist Bestandteil des Planetenträgers 4‘‘ der ersten Getriebestufe 20‘‘. Die Planetenräder 5‘‘ und 5‘‘‘ beider Getriebestufen 20‘‘ und 21‘‘ sind hier identisch ausgeführt – es sind somit Gleichteile. Weiter umfasst der zweite Planetenträger 4‘‘‘ die Lagerzapfen 7‘‘‘, Axialanschlagmittel 8‘‘‘, Axialanschlagflächen 9‘‘‘, einen Steg 6‘‘‘, eine Ausgangswelle 13‘‘‘ und die Führungsscheibe 10‘‘‘. Der erste Planetenträger 4‘‘ trägt hier keine Führungsscheibe, könnte aber bei Bedarf damit ausgestattet werden. Das erste Sonnenrad 2‘‘ wird von einem Elektromotor 16‘‘ angetrieben.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Sonnenrad
- 3
- Hohlrad
- 4
- Planetenträger
- 5
- Planetenrad
- 6
- Steg
- 7
- Lagerzapfen
- 8
- Axialanschlag
- 9
- Axialanschlagfläche
- 10
- Führungsscheibe
- 11
- erste Gruppe
- 12
- zweite Gruppe
- 13
- Ausgangswelle
- 14
- Anlaufbund
- 15
- Getriebemotor
- 16
- Elektromotor
- 17
- Motorgehäuse
- 18
- Schraube
- 19
- Abflachung
- 20
- erste Getriebestufe
- 21
- zweite Getriebestufe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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