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Die Erfindung betrifft eine Planetenstufe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Bei einer schrägverzahnten Planetenstufe entstehen im Verzahnungseingriff Axialkräfte, die ein Kippmoment in den Planetenrädern bewirken. Das Kippmoment führt zu einer Schrägstellung der Planetenräder. Fehler im Zahneingriff sind die Folge.
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Die Druckschrift
CA 561870 A zeigt einen Planetensatz mit zweifach verzahnten Planetenrädern. Eine erste Verzahnung der Planetenräder kämmt mit einem Hohlrad, eine zweite Verzahnung mit einem Sonnenrad. Das Hohlrad und das Sonnenrad sind entsprechend axial zueinander versetzt angeordnet.
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Aus der Druckschrift
DE 10 2014 012 537 A1 ist ein Untersetzungsgetriebe mit einem Planetensatz bekannt, dessen Planetenräder einfach verzahnt sind. Ein Sonnenrad und ein Hohlrad des Planetensatzes sind axial versetzt zueinander angeordnet. Das Hohlrad, das Sonnenrad und die Planetenräder des Planetensatzes sind geradverzahnt.
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Aus der Druckschrift
US 44355998 A ist ein Planetensatz mit axial versetzt zueinander angeordnetem Sonnenrad und Hohlrad bekannt. Das Sonnenrad, das Hohlrad und die Planetenräder der Planetenstufe sind kegelig ausgeführt. Zudem sind die Planetenräder zweifach verzahnt.
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Lösungen, die eingangs beschriebenen Kippmomente bei schrägverzahnten Planetenstufen zu eliminieren oder zu reduzieren, sind bisher nicht bekannt. Dies ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Planetenstufe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Die Planetenstufe weist ein Hohlrad, ein Sonnenrad und mindestens ein Planetenrad auf. Das Planetenrad ist drehbar in einem Planetenträger gelagert. Es kämmt mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Zwei der drei Komponenten Hohlrad, Sonnenrad und Planetenträger sind drehbar gelagert, die dritte Komponente ist ausgebildet, drehfest fixiert zu werden.
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Es handelt sich vorliegend um eine schrägverzahnte Planetenstufe. Dies bedeutet, dass das Hohlrad, das Sonnenrad und das Planetenrad schrägverzahnt sind.
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Das Planetenrad ist einfachverzahnt. Es weist also genau eine Verzahnung auf.
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Eine Verzahnung wird durch Zähne gebildet, die jeweils genau zwei Flanken - eine Vorflanke und eine Rückflanke - aufweisen. Die Vorflanken der Verzahnung sind drehsymmetrisch angeordnet, lassen sich also durch Rotation in einem bestimmten Winkel aufeinander abbilden. Ebenso sind die Rückflanken der Verzahnung drehsymmetrisch angeordnet und lassen sich durch Rotation in einem bestimmten Winkel aufeinander abbilden.
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Bei der Flanke eines Zahns eines ersten Zahnrads handelt es sich um einen Teil der Oberfläche des Zahns, der ausgebildet ist, mit einem Teil der Oberfläche mindestens eines Zahns eines zweiten Zahnrads in direkten Kontakt zu kommen, wenn das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad miteinander kämmen. Die Zahnflanken bilden stetige Flächen.
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An einem Knick bzw. einer Kante der Oberfläche eines Zahnrads enden die Flanken. Insbesondere wird durch mindestens einen Knick bzw. mindestens eine Kante eine Flanke einer ersten Verzahnung von einer Flanke einer zweiten Verzahnung getrennt, wenn der Knick bzw. die Kante zwischen der ersten und der zweiten Verzahnung verläuft. In diesem Fall ist das Zahnrad mindestens zweifach verzahnt.
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Erfindungsgemäß sind das Hohlrad und das Sonnenrad axial versetzt zueinander angeordnet. Ein axialer Versatz liegt dann vor, wenn sich zwei radial verlaufende, d.h. orthogonal zu einer Drehachse des Hohlrads, des Sonnenrads bzw. des Planetenträgers der Planetenstufe verlaufende Ebenen finden lassen, für die folgendes gilt: Das Hohlrad und das Sonnenrad bestehen jeweils aus einem ersten Teil und einem zweiten Teil; der erste Teil des Hohlrads und der erste Teil des Sonnenrads liegen zwischen der erste Ebene und der zweiten Ebene; und der zweite Teil des Hohlrads und der zweite Teil des Sonnenrads liegen auf unterschiedlichen Seiten der ersten Ebene und auf unterschiedlichen Seiten der zweiten Ebene. Dies impliziert, dass die erste Ebene das Sonnenrad schneidet und den ersten Teil des Sonnenrads von dem zweiten Teil trennt. Analog schneidet die zweite Ebene das Hohlrad und trennt den ersten Teil des Hohlrads von dem zweiten Teil.
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Die in einem Zahn einwirkende Kraft weist gewöhnlich in axialer Richtung eine von Null verschiedene Richtungskomponente auf. Diese bewirkt, dass die beiden miteinander kämmenden Verzahnungen „auseinandergedrückt werden“. Infolge des erfindungsgemäßen axialen Versatzes manifestiert sich die axiale Richtungskomponente als Kippmoment, das auf das Planetenrad wirkt. Dieses Kippmoment wirkt wie oben beschrieben, aus der Schrägverzahnung resultierenden Kippmoment entgegen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Planetenrad in axialer Richtung so breit, dass es sich über die erste Ebene und die zweite Ebene hinweg erstreckt. Ein erster Bereich des Planetenrads liegt dann zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene. Ein zweiter Bereich liegt auf der gleichen Seite der ersten Ebene und der gleichen Seite der zweiten Ebene wie der zweite Bereich des Sonnenrads. Ein dritter Bereich des Planetenrads liegt auf der gleichen Seite der ersten Ebene und der zweiten Ebene wie der zweite Bereich des Hohlrads.
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Die erste Ebene verläuft weiterbildungsgemäß durch das Planetenrad und trennt den ersten Bereich und den zweiten Bereich voneinander. Analog verläuft die zweite Ebene durch das Planetenrad und trennt den ersten Bereich von dem dritten Bereich. In dem ersten Bereich bzw. in einem ersten Bereich der Verzahnung kämmt das Planetenrad mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad. In dem zweiten Bereich bzw. in einem zweiten Bereich der Verzahnung kämmt das Planetenrad ausschließlich mit dem Sonnenrad. Ausschließlich mit dem Hohlrad kämmt das Planetenrad in dem dritten Bereich bzw. in einem dritten Bereich der Verzahnung.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
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Die in 1 dargestellte Planetenstufe weist ein Hohlrad 101, einen Sonnenrad 103 und Planetenräder 105 auf. Die Planetenräder 105 kämmen mit dem Hohlrad 101 und dem Sonnenrad 103,
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Die Planetenräder 105 sind breiter als das Hohlrad 101 und das Sonnenrad 103. Dies ermöglicht es, das Hohlrad 101 und das Sonnenrad 103 axial versetzt zueinander anzuordnen. Das Hohlrad 101 und das Sonnenrad 103 greifen dabei in dieselbe Verzahnung der Planetenräder 105 ein. Durch den axialen Versatz kämmen die Planetenräder in Randbereichen ausschließlich mit dem Hohlrad 101 bzw. dem Sonnenrad 103.
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Eine erste axiale Stirnseite der Planetenräder 105 fluchtet mit einer axialen Stirnseite des Hohlrads 101. Eine zweite axiale Stirnseite der Planetenräder 105 fluchtet mit einer axialen Stirnseite des Sonnenrads 103. Die jeweils andere axiale Stirnseite des Hohlrads 101 und des Sonnenrads 103 liegt axial zwischen der ersten axialen Stirnseite und der zweiten axialen Stirnseite der Planetenräder 105.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Hohlrad
- 103
- Sonnenrad
- 105
- Planetenrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CA 561870 A [0003]
- DE 102014012537 A1 [0004]
- US 44355998 A [0005]
