DE102017010371A1

DE102017010371A1 - Getriebemotor

Info

Publication number: DE102017010371A1
Application number: DE102017010371.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Kölbl
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2017-11-09
Publication date: 2018-06-07

Abstract

Getriebemotor,aufweisend ein Gehäuse eines Motors, ein Gehäuse eines Adapters und ein Gehäuseteil eines Getriebes,wobei eine Rotorwelle mittels eines im Gehäuse des Motors aufgenommenen Festlagers und mittels eines im Gehäuse des Motors aufgenommenen Loslagers drehbar gelagert ist,wobei die Rotorwelle an ihrem vom Festlager abgewandten axialen Endbereich eine Verzahnung, insbesondere Steckverzahnung, aufweist,wobei das eintreibende Verzahnungsteil des Getriebes drehfest mit einer Adapterwelle verbunden ist, welche eine Innenverzahnung, insbesondere Hohlverzahnung, aufweist,wobei das eintreibende Verzahnungsteil des Getriebes schrägverzahnt ist, insbesondere also einen nicht verschwindenden Schrägungswinkel aufweist,wobei die Verzahnung der Rotorwelle mit der Innenverzahnung der Adapterwelle im Eingriff ist,wobei die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle geradverzahnt sind, insbesondere also die Zähne der Verzahnung und der Innenverzahnung sich in axialer Richtung erstrecken,insbesondere wobei die Verzahnung und die Innenverzahnung den Schrägungswinkel Null aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebemotor.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Getriebemotor ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe aufweist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemotor weiterzubilden, wobei ein Getriebe mit hoher Präzision betreibbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Getriebemotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Getriebemotor sind, dass ein Gehäuse eines Motors, ein Gehäuse eines Adapters und ein Gehäuseteil eines Getriebes aufweist,
wobei eine Rotorwelle mittels eines im Gehäuse des Motors aufgenommenen Festlagers und mittels eines im Gehäuse des Motors aufgenommenen Loslagers drehbar gelagert ist,
wobei die Rotorwelle an ihrem vom Festlager abgewandten axialen Endbereich eine Verzahnung, insbesondere Steckverzahnung, aufweist,
wobei das eintreibende Verzahnungsteil des Getriebes drehfest mit einer Adapterwelle verbunden ist, welche eine Innenverzahnung, insbesondere Hohlverzahnung, aufweist,
wobei das eintreibende Verzahnungsteil des Getriebes schrägverzahnt ist, insbesondere also einen nicht verschwindenden Schrägungswinkel aufweist,
wobei die Verzahnung der Rotorwelle mit der Innenverzahnung der Adapterwelle im Eingriff ist,
wobei die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle geradverzahnt sind, insbesondere also die Zähne der Verzahnung und der Innenverzahnung sich in axialer Richtung erstrecken,
insbesondere wobei die Verzahnung und die Innenverzahnung den Schrägungswinkel Null aufweisen.
Von Vorteil ist dabei, dass bei thermisch bedingter axialer Verlängerung des Motorgehäuses die Rotorwelle durch das im Gehäuse des Motors aufgenommene Festlager der Rotorwelle axial verschoben wird und diese Verschiebung trotz der formschlüssigen Verbindung mit der Adapterwelle kompensierbar ist. Denn die Verzahnung ist in die Innenverzahnung axial eingesteckt und dabei axial verschiebbar.
Somit ist am Festlager ein Winkelsensor anordenbar, der die Drehstellung der Rotorwelle erfasst. Durch die Schrägverzahnung der im Getriebe verwendeten Teile ist eine verringerte Geräuschbildung ermöglicht. Da die thermisch bedingten Ausdehnungen kompensiert werden mittels der axialen Verschiebbarkeit der Rotorwelle zur Adapterwelle hin, ist die vom Winkelsensor erfasste Drehstellung der Rotorwelle proportional zur Drehstellung der abtreibenden Welle. Wäre keine Kompensation vorhanden, würde bei thermisch bedingter Verschiebung des Endbereichs der Rotorwelle die abtreibende Welle ihre Drehstellung entsprechend ändern, da die Verzahnungsteile schrägverzahnt sind. Die Erfindung ermöglicht also eine hohe Präzision bei einem weiten thermischen Arbeitsbereich.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Loslager der Rotorwelle näher an der Adapterwelle angeordnet als das Festlager der Rotorwelle. Von Vorteil ist dabei, dass bei thermisch bedingten Verschiebungen des Festlagers die Verschiebung an der Verbindungsstelle zur Adapterwelle hin kompensierbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Loslager der Rotorwelle in einer Buchse aufgenommen, welche mit dem Gehäuse des Motors stoffschlüssig und formschlüssig verbunden ist,
insbesondere wobei die Buchse aus Stahl und das Gehäuse des Motors aus Aluminium ausgeführt ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Buchse aus Stahl herstellbar ist und somit das Loslager große Kräfte über die Buchse ableiten kann, die stabil wirkt. Das Gehäuse des Motors ist aus weicherem Material ausgeführt als die Buchse.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das eintreibende Verzahnungsteil ein Sonnenrad einer Planetenradgetriebestufe des Getriebes. Von Vorteil ist dabei, dass ein koaxiales Getriebe verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verzahnung des Sonnenrades mit einer entsprechend schrägverzahnten Verzahnung eines Planetenrades im Eingriff, dessen Verzahnung mit einer wiederum entsprechend schrägverzahnten Innenverzahnung eines Hohlrades im Eingriff ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Geräuschbildung verringert ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Planetenrad mittels eines Lagers drehbar gelagert auf einer Planetenradachse, welche in einen drehbar gelagerten Planetenradträger eingepresst ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebe als kompaktes Planetengetriebe ausführbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle jeweils als Evolventenverzahnung ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung mit Standardmaschinen ausführbar ist und die Reibung beim axialen Verschieben gering ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung berühren sich die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle im Eingriffsbereich. Von Vorteil ist dabei, dass eine niedrige Reibung beim axialen Verschieben und beim Einstecken erreichbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Berührung der Verzahnung der Rotorwelle und der Innenverzahnung der Adapterwelle radial zwischen Kopfkreis und Fußkreis punktförmig ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass eine geringe Reibung vorhanden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die zwischen Verzahnung der Rotorwelle und der Innenverzahnung der Adapterwelle bestehende Berührfläche radial weniger als ein Zehntel der Differenz des Kopfkreisdurchmessers und des Fußkreisdurchmessers ausgedehnt. Von Vorteil ist dabei, dass die Berührung in der evolventenartig geformten Flanke auftritt, wobei eine geringe Berührfläche eine geringe Reibung beim Kompensieren, also axialen Verschieben, ermöglicht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Hohlrad mit dem Gehäuseteil des Getriebes fest verbunden. Von Vorteil ist dabei, dass ein stabiles Getriebe herstellbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gehäuse des Adapters axial zwischen dem Gehäuse des Motors und dem Gehäuse des Getriebes angeordnet. Von Vorteil ist dabei, dass die thermisch bedingte Längenänderung des Gehäuses des Motors sich abstützt am Gehäuse des Adapters und somit auch Gehäuseteil des Getriebes.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Winkelsensor am vom Getriebe abgewandten axialen Endbereich der Rotorwelle vorgesehen,
insbesondere wobei der Winkelsensor mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, welche derart eingerichtet ist, dass sie aus den Signalen des Winkelsensors die Drehstellung der abtreibenden Welle des Getriebes bestimmt. Von Vorteil ist dabei, dass die durch den Winkelsensor B-seitig, also abgewandt vom Getriebe, bestimmte Drehstellung auf die Drehstellung der abtreibenden Welle schließen lässt, insbesondere eindeutig schließen lässt, obwohl das Getriebe Schrägverzahnungen aufweist. Denn eigentlich wäre bei einer thermisch bedingten Längenänderung die Drehstellung der abtreibenden Welle, also beispielsweise des Planetenradträgers des Planetengetriebes, veränderlich, wenn nicht die erfindungsgemäße Kompensation vorliegen würde.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Getriebemotor gezeigt.
In der 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus 1 gezeigt.

Wie in den Figuren gezeigt, weist der Getriebemotor ein von einem Elektromotor angetriebenes Getriebe auf.
Dabei ist das Gehäuse 6 eines Adapters zwischen dem Gehäuse 4 des Motors und dem Gehäuseteil 8 des Getriebes angeordnet. Vorzugsweise sind die Gehäuse (4, 8) jeweils mit dem Gehäuse 6 des Adapters mittels Zugstangen oder Schrauben verbunden.
Eine Rotorwelle 5 des Elektromotors ist mittels eines im Gehäuse4 des Motors aufgenommenen Festlagers 2 und mittels eines im Gehäuseteil 4 des Motors aufgenommenen Loslagers 3 gelagert. Dabei ist das Loslager 3 auf der dem Getriebe zugewandten Seite angeordnet und das Festlager 2 auf der vom Getriebe abgewandten Seite.
Das Gehäuse 4 des Motors ist mehrstückig ausgeführt. Zumindest eines seiner Stücke ist aus Aluminium ausgeführt. Vorzugsweise weist das Gehäuse 4 ein Statorgehäuseteil auf, welches axial zwischen zwei, jeweils als Lagerflansch ausgeführten Gehäuseteilen angeordnet und mit diesen zum Gehäuse 4 verbunden ist. Der dem Getriebe zugewandte Lagerflansch nimmt dann das Loslager 3 und der auf der vom Getriebe abgewandten Seite des Statorgehäuseteils angeordnete Lagerflansch nimmt das Festlager 2 auf.
Ein Winkelsensor 1 zur Erfassung der Drehstellung der Rotorwelle 5 ist näher am Festlager 2 angeordnet als am Loslager 3. Somit ist die Funktionsweise des Winkelsensors 1 in einem weiten Temperaturbereich ungestört. Denn bei thermisch bedingten axial gerichteten Längenänderungen, wie beispielsweise thermisch bedingter Längenänderung des Gehäuses 4 des Motors, insbesondere des Statorgehäuses, ist die Funktionsweise des Winkelsensors 2 ungestört.
Die Rotorwelle 5 weist an ihrem dem Getriebe zugewandten axialen Endbereich eine Steckverzahnung 20 auf, welche mit einer entsprechenden Verzahnung einer Adapterwelle 13 formschlüssig verbunden ist. Hierzu ist in die Adapterwelle 13 eine entsprechende Hohlverzahnung eingearbeitet. Die Steckverzahnung 20 und die Hohlverzahnung sind jeweils evolventenverzahnt, wobei kein Schrägungswinkel vorhanden ist sondern eine in axialer Richtung gerichtete Geradverzahnung vorgesehen ist. Die Zähne der Steckverzahnung 20 und die Zähne Hohlverzahnung stehen im Eingriff, also berühren sich, im Eingriffsbereich.
Da die Zähne der Steckverzahnung und der Hohlverzahnung sich gerade, also in axialer Richtung, erstrecken, und kein Einpressen ausgeführt ist, ist eine Kompensation der thermisch bedingten Ausdehnungen in einfacher Weise ausführbar.
Die Adapterwelle 13 ist an ihrem vom Motor abgewandten axialen Endbereich mit einem Sonnenrad 12 drehfest verbunden. Hierzu ist das Sonnenrad 12 vorzugsweise eingepresst in die Adapterwelle 13.
Die Verzahnung des Sonnenrades 12 ist als Schrägverzahnung ausgeführt und ist im Eingriff mit der Verzahnung eines auf einer Planetenradachse mittels Lager drehbar gelagerten Planetenrads 10. Die Verzahnung des Planetenrads 10 ist als Schrägverzahnung ausgeführt und außerdem auch im Eingriff mit der entsprechend als Schrägverzahnung ausgeführten Verzahnung eines Hohlrades 9, welches mit dem Gehäuseteil 8 des Getriebes fest verbunden ist.
Das Getriebe weist also zumindest als eintreibende Getriebestufe eine Planetengetriebestufe auf. Mittels der Schrägverzahnungen des Sonnenrades 12, des Planetenrades 10 und des Hohlrades 9 ist eine verringerte Geräuschbildung erreichbar.
Durch die Ausführung zumindest des Gehäuses 4 des Motors aus Metall, wie Aluminium, ist eine thermisch bedingte Längenveränderung ermöglicht.
Hierfür ist das dem Getriebe zugewandte Lager 3 der Rotorwelle 5 als Loslager 3 ausgeführt.
Da durch die geradverzahnte Ausführung der Steckverzahnung der Rotorwelle 5 und der aufnehmenden Hohlverzahnung der Adapterwelle 13 ein axial gerichtetes relatives Verschieben der Adapterwelle 13 und der Rotorwelle 5 ermöglicht ist, sind thermisch bedingte Ausdehnungen kompensierbar, obwohl die in Umfangsrichtung bewirkte formschlüssige Verbindung erhalten bleibt.
Die Adapterwelle 13 ist mittels eines im Gehäuse 6 des Adapters aufgenommenen, als Loslager ausgeführten Lagers 7 gelagert. Die weitere Ausrichtung und Lagerung erfolgt über das Sonnenrad 12.
Das im Gehäuseteil 4 des Motors aufgenommene Loslager 3 ist in einer Buchse 14 aufgenommen, die aus Stahl ausgeführt ist und in dem restlichen, aus Aluminium ausgeführten Gehäuseteil 4 aufgenommen und vorzugsweise stoffschlüssig und formschlüssig mit diesem restlichen Gehäuseteil 4, insbesondere Lagerflansch oder Statorgehäuse, verbunden ist.
Hierzu weist die Buchse 14 an ihrem äußeren Umfang eine Verzahnung oder ein Schraubgewinde auf und ist bei der Gussherstellung des restlichen Gehäuseteils umgossen, so dass es stoffschlüssig verbunden ist und gleichzeitig zumindest in Umfangsrichtung formschlüssig.
Die Adapterwelle 13 und die Rotorwelle 5 sind jeweils aus Stahl ausgeführt.
Das Gehäuseteil 8 des Getriebes ist aus Stahl oder Aluminium ausführbar. Ebenso ist das Gehäuse 6 des Adapters aus Stahl oder Aluminium ausführbar.
Der Winkelsensor 1 weist zum Festlager 2 eine geringere Entfernung auf als zu einem der Loslager (3, 7).
Bezugszeichenliste

1: Winkelsensor
2: Festlager
3: Loslager
4: Gehäuse des Motors
5: Rotorwelle
6: Gehäuse des Adapters
7: Loslager
8: Gehäuseteil des Getriebes
9: Hohlrad
10: Planetenrad
11: Planetenradachse
12: Sonnenrad
13: Adapterwelle
14: Buchse
20: Steckverzahnung

Claims

Getriebemotor, aufweisend ein Gehäuse eines Motors, ein Gehäuse eines Adapters und ein Gehäuseteil eines Getriebes, wobei eine Rotorwelle mittels eines im Gehäuse des Motors aufgenommenen Festlagers und mittels eines im Gehäuse des Motors aufgenommenen Loslagers drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle an ihrem vom Festlager abgewandten axialen Endbereich eine Verzahnung, insbesondere Steckverzahnung, aufweist, wobei das eintreibende Verzahnungsteil des Getriebes drehfest mit einer Adapterwelle verbunden ist, welche eine Innenverzahnung, insbesondere Hohlverzahnung, aufweist, wobei das eintreibende Verzahnungsteil des Getriebes schrägverzahnt ist, insbesondere also einen nicht verschwindenden Schrägungswinkel aufweist, wobei die Verzahnung der Rotorwelle mit der Innenverzahnung der Adapterwelle im Eingriff ist, wobei die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle geradverzahnt sind, insbesondere also die Zähne der Verzahnung und der Innenverzahnung sich in axialer Richtung erstrecken, insbesondere wobei die Verzahnung und die Innenverzahnung den Schrägungswinkel Null aufweisen.
Getriebemotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager der Rotorwelle näher an der Adapterwelle angeordnet ist als das Festlager der Rotorwelle.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Loslager der Rotorwelle in einer Buchse aufgenommen ist, welche mit dem Gehäuse des Motors stoffschlüssig und formschlüssig verbunden ist, insbesondere wobei die Buchse aus Stahl und das Gehäuse des Motors aus Aluminium ausgeführt ist.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das eintreibende Verzahnungsteil ein Sonnenrad einer Planetenradgetriebestufe des Getriebes ist
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung des Sonnenrades mit einer entsprechend schrägverzahnten Verzahnung eines Planetenrades im Eingriff ist, dessen Verzahnung mit einer wiederum entsprechend schrägverzahnten Innenverzahnung eines Hohlrades im Eingriff ist.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad mittels eines Lagers drehbar gelagert ist auf einer Planetenradachse, welche in einen drehbar gelagerten Planetenradträger eingepresst ist.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle jeweils als Evolventenverzahnung ausgeführt sind.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzahnung der Rotorwelle und die Innenverzahnung der Adapterwelle sich im Eingriffsbereich berühren.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührung der Verzahnung der Rotorwelle und der Innenverzahnung der Adapterwelle radial zwischen Kopfkreis und Fußkreis punktförmig ausgeführt ist.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen Verzahnung der Rotorwelle und der Innenverzahnung der Adapterwelle bestehende Berührfläche radial weniger als ein Zehntel der Differenz des Kopfkreisdurchmessers und des Fußkreisdurchmessers ausgedehnt ist.
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad mit dem Gehäuseteil des Getriebes fest verbunden ist, und/oder dass das Gehäuse des Adapters axial zwischen dem Gehäuse des Motors und dem Gehäuse des Getriebes angeordnet ist,
Getriebemotor nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkelsensor am vom Getriebe abgewandten axialen Endbereich der Rotorwelle vorgesehen ist, wobei der Winkelsensor zum Festlager eine geringere Entfernung aufweist als zum Loslager, insbesondere wobei der Winkelsensor mit einer Auswerteeinheit verbunden ist, welche derart eingerichtet ist, dass sie aus den Signalen des Winkelsensors die Drehstellung der abtreibenden Welle des Getriebes bestimmt.