DE102019209668A1

DE102019209668A1 - Stufenplanet mit erhöhter Zähnezahl

Info

Publication number: DE102019209668A1
Application number: DE102019209668.9A
Authority: DE
Inventors: Philipp Rechenbach; Johannes Krüger
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2021-01-07

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (101) mit einem Hohlrad (103), einem oder mehreren Stufenplaneten (105), einem ersten Sonnenrad (107) und einem zweiten Sonnenrad (109); wobei das erste Sonnenrad (107) mit einer ersten Verzahnung (113) des Stufenplaneten (105) kämmt; wobei das zweite Sonnenrad (109) und das Hohlrad (103) mit einer zweiten Verzahnung (115) des Stufenplaneten kämmen; wobei der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung (113) kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung (115); und wobei der Teilkreisdurchmesser des ersten Sonnenrads (107) größer ist als der Teilkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads (109). Es gilt: ZPL2> ½ (|ZH| - ZS2). mit einer Zähnezahl zPL2der zweiten Verzahnung (115), einer Zähnezahl ZHdes Hohlrads (103) und einer Zähnezahl ZS2des zweiten Sonnenrads (109).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Die Anordnung umfasst ein Hohlrad, ein oder mehrere Stufenplaneten, ein erstes Sonnenrad und ein zweites Sonnenrad. Die Stufenplaneten sind drehbar in einem Planetenträger gelagert. Es handelt sich um vorzugsweise einstückige Planetenräder mit mindestens zwei Verzahnungen, deren Modul unterschiedlich ist. Vorliegend weisen die Stufenplaneten jeweils eine erste Verzahnung und eine zweite Verzahnung auf. Der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung ist kleiner als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung.
Das erste Sonnenrad kämmt mit der ersten Verzahnung jedes Stufenplaneten. Die zweite Verzahnung bildet mit dem Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad eine Planetenstufe. Entsprechend kämmt die zweite Verzahnung jedes Stufenplaneten mit dem Hohlrad und dem zweiten Sonnenrad. Da der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung, ist der Teilkreisdurchmesser des ersten Sonnenrades bzw. von dessen Verzahnung größer als der Teilkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrades bzw. von dessen Verzahnung.
Das erste Sonnenrad, das zweite Sonnenrad, der Planetenträger und das Hohlrad sind koaxial zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass deren Mittelachsen identisch sind. Mit den Mittelachsen identisch sind zudem die Drehachsen derjenigen dieser Komponenten, die drehbar sind.
Drehbar gelagert sind im einzeln das erste Sonnenrad, das zweite Sonnenrad, der Planetenträger und/oder das Hohlrad. Insbesondere können sämtliche dieser Komponenten drehbar gelagert sein. Auch ist es möglich, ein oder mehrere dieser Komponenten drehfest in einem Getriebegehäuse zu fixieren.
Üblicherweise würde die Planetenstufe so ausgelegt, das gilt: $Z_{P L_{2}} < {}^{1}/_{2} (| z_{H} | - z_{S_{2}}),$
mit einer Zähnezahl z_PL
2 der zweiten Verzahnung, einer Zähnezahl z_H des Hohlrads und einer Zähnezahl z_S
2 des zweiten Sonnenrads.
Die Zähnezahl z_PL2 wird also gegenüber der Nenn-Zähnezahl ½ (|z_H| - z_S
2) reduziert. Dadurch stellt sich eine positive Profilverschiebung in den Verzahnungen des Sonnenrades, des Hohlrades und der Planetenräder ein, was wiederrum zu einer Verdickung der Zahnfüße führt. Dickere Zahnfüße weisen eine höhere Zahnfußtragfähigkeit auf. Dies reduziert das Risiko von Ausbrüchen in den Zahnfüßen.
Um den Aufbau der Planetenstufe möglichst platzsparend zu gestalten, lassen sich die Planetenradlagerungen innerhalb der Planetenräder anordnen. Dies ist aber bei Stufenplanten problematisch, da aufgrund der kleineren Verzahnung beziehungsweise der Verzahnung mit dem kleineren Modul häufig nicht genügend Bauraum zu Verfügung steht. Eine Anordnung der Lager innerhalb der Stufenplaneten hätte zur Folge, dass der Durchmesser der Planetenbolzen zu gering wäre mit entsprechenden negativen Folgen für die Belastbarkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bauraumökonomie der oben beschrieben Anordnung zu Verbesserung ohne Verschlechterungen der Belastbarkeit oder Haltbarkeit in Kauf nehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Anordnung. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Erfindungsgemäß gilt: $Z_{P L_{2}} < {}^{1}/_{2} (| z_{H} | - z_{S_{2}}) .$
Dadurch ergeben sich an der zweiten Verzahnung des Stufenplaneten dünne Zahnfüße, die eher zum Ausbrechen neigen. Dies ist allerdings unkritisch, da die zweite Verzahnung aufgrund des höheren Moduls größer ist als die erste Verzahnung. Die spezifische Belastung der zweiten Verzahnung ist daher geringer als die spezifische Belastung der ersten Verzahnung. Hinsichtlich des Auftretens von Zahnfußbruch ist entsprechend die erste Verzahnung kritisch. Trotz der dünneren Zahnfüße der zweiten Verzahnung erhöht sich durch die erhöhe Zähnezahl folglich das Risiko eines Zahnfußbruchs nicht.
Andererseits ermöglicht die Erfindung einen vergrößerten Durchmesser einer Bohrung durch das Planetenrad, die bezüglich einer Drehachse des Planetenrades axial verläuft, deren Mittelachse also mit der Drehachse des Planetenrades übereinstimmt, und die der Lagerung des Planetenrades dient. Durch die Bohrung verläuft bevorzugt ein Planetenbolzen hindurch, der in dem Planetenträger fixiert ist und der Lagerung des Planetenrades dient.
Durch die vergrößerte Bohrung kann auch der Durchmesser des Bolzens größer dimensioniert werden. Dies verbessert dessen Belastbarkeit. Darüber hinaus ergeben sich vergrößerte Lager.
Bei den Lagern handelt es sich bevorzugt um Wälzlager. Insbesondere kann es sich um Nadellager handeln.
Durch die vergrößerte Bohrung ist es zudem möglich, die Lager, mit denen das Planetenrad drehbar auf den Planetenbolzen gelagert ist, innerhalb des Planetenrades anzuordnen, ohne dass sich die eingangs beschriebene Problematik ergibt. Bei einer solchen Anordnung befinden sich die Lager radial zwischen dem Planetenbolzen und dem Planetenrad. Die Lager sind also in der Bohrung des Planetenrades angeordnet. Die Lager befinden sich dabei zwischen zwei orthogonal zu der Drehachse des Plantenrades ausgerichteten Ebenen, die jeweils das Planetenrad und den Planetenbolzen schneiden oder berühren. Vorzugsweise handelt es sich bei den Lagern um Wälzlager. Insbesondere kann es sich um Nadellager handeln.
Vorzugsweise gilt: $Z_{P L_{2}} {}^{1}/_{2} (| z_{H} | - z_{S_{2}}) + n$
mit n = 1, 2, 3 ...
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Zähnezahl z_PL2 der zweiten Verzahnung ganzzahlig teilbar durch die Zähnezahl der ersten Verzahnung. Dadurch verbessert sich die Montierbarkeit der Anordnung.
Insbesondere können die Zähnezahl z_PL2 der zweiten Verzahnung und die Zähnezahl der ersten Verzahnung in einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung gleich sein.
Bevorzugt ist der Modul der ersten Verzahnung kleiner als der Modul der zweiten Verzahnung.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel die Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 ein Planetengetriebe.

Das in 1 dargestellte Planetengetriebe 101 weist ein Hohlrad 103, mehrere Stufenplaneten 105, ein erstes Sonnenrad 107, ein zweites Sonnenrand 109 und einen Planetenträger 111 auf. Die Stufenplaneten 105 sind drehbar in dem Planetenträger 111 gelagert. Sie weisen jeweils eine erste Verzahnung 113 und eine zweite Verzahnung 115 auf. Die erste Verzahnung 113 kämmt mit dem ersten Sonnenrand 107; die zweite Verzahnung 115 kämmt mit dem zweiten Sonnenrad 109 und dem Hohlrad 103.
Die Zähnezahl der ersten Verzahnung 113 und der zweiten Verzahnung 115 sind gleich. Der Modul der ersten Verzahnung ist kleiner als der Modul der zweiten Verzahnung. Dadurch ergibt sich ein Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung 115, der größer ist als der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung 113.
Haben etwa das Hohlrads 115 und das erste Sonnenrad 107 eine Anzahl von 75 Zähnen und das zweite Sonnenrades 109 eine Anzahl von 35 Zähnen, so würde man nach konventioneller Auslegung beispielsweise eine Zähnezahl der ersten Verzahnung 113 und der zweiten Verzahnung 115 von 19 wählen. Eine der Erfindung entsprechenden Zähnezahl der ersten Verzahnung 113 und der zweiten Verzahnung 115 beträgt hingegen 21.
Bezugszeichenliste

101: Planetengetriebe
103: Hohlrad
105: Stufenplanet
107: erstes Sonnenrad
109: zweites Sonnenrad
111: Planetenträger
113: erste Verzahnung
115: zweite Verzahnung

Claims

Anordnung (101) mit einem Hohlrad (103), einem oder mehreren Stufenplaneten (105), einem ersten Sonnenrad (107) und einem zweiten Sonnenrad (109); wobei das erste Sonnenrad (107) mit einer ersten Verzahnung (113) des Stufenplaneten (105) kämmt; wobei das zweite Sonnenrad (109) und das Hohlrad (103) mit einer zweiten Verzahnung (115) des Stufenplaneten kämmen; wobei der Teilkreisdurchmesser der ersten Verzahnung (113) kleiner ist als der Teilkreisdurchmesser der zweiten Verzahnung (115); und wobei der Teilkreisdurchmesser des ersten Sonnenrads (107) größer ist als der Teilkreisdurchmesser des zweiten Sonnenrads (109); dadurch gekennzeichnet, dass gilt: $Z_{P L_{2}} > {}^{1}/_{2} (| z_{H} | - z_{S_{2}}),$
mit einer Zähnezahl z_PL2 der zweiten Verzahnung (115), einer Zähnezahl Z_H des Hohlrads (103) und einer Zähnezahl Z_S
2 des zweiten Sonnenrads (109).
Anordnung (101) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahl z_PL2 der zweiten Verzahnung () ganzzahlig durch die Zähnezahl der ersten Verzahnung teilbar ist.
Anordnung (101) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Zähnezahl z_PL2 der zweiten Verzahnung () und die die Zähnezahl der ersten Verzahnung gleich sind.