DE102020201460A1 - Planetary gear with hypocycloid guide plate teeth, gear kit and assembly process - Google Patents
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Abstract
Die vorgeschlagene Lösung betrifft ein Planetengetriebe aufweisend eine erste Welle (S1), ein mit der ersten Welle (S1) drehfest verbundenes Zentralrad (CG), eine zweite Welle (S2), einen mit der zweiten Welle (S2) drehfest verbundenen Planetensteg (C), sowie mindestens ein auf dem Planetensteg (C) drehbar gelagertes und mit dem Zentralrad (CG) in Eingriff stehendes Planetenrad (PG), wobei das mindestens eine Planetenrad (PG) jeweils mindestens ein Führungselement (P) aufweist. Ferner weist das Planetengetriebe eine Führungsplatte (GP) auf, die derart mit dem Planetengetriebe verbunden ist, dass mindestens eines der Führungselemente (P) mit einer Führungsplattenverzahnung (GPT) der Führungsplatte (GP) in Eingriff steht, wobei der Verlauf der Führungsplattenverzahnung (GPT) an der Führungsplatte (GP) durch eine Überlagerung von hypozykloiden Bahnkurven für alle Führungselemente (P) bei genau einer Zykloidenzahl (iz) vorgegeben ist. Des Weiteren umfasst die vorgeschlagene Lösung einen Getriebebausatz und ein Montageverfahren zur Bereitstellung eines solchen Planetengetriebes.The proposed solution relates to a planetary gear having a first shaft (S1), a central gear (CG) connected in a rotationally fixed manner to the first shaft (S1), a second shaft (S2), and a planetary web (C) connected in a rotationally fixed manner to the second shaft (S2). , and at least one planetary gear (PG) rotatably mounted on the planetary web (C) and meshing with the central gear (CG), the at least one planetary gear (PG) each having at least one guide element (P). Furthermore, the planetary gear has a guide plate (GP) which is connected to the planetary gear in such a way that at least one of the guide elements (P) engages with a guide plate toothing (GPT) of the guide plate (GP), the course of the guide plate toothing (GPT) is specified on the guide plate (GP) by superimposing hypocycloid trajectories for all guide elements (P) with exactly one number of cycloids (iz). Furthermore, the proposed solution includes a gear kit and an assembly method for providing such a planetary gear.
Description
Die vorgeschlagene Lösung betrifft insbesondere ein Planetengetriebe mit einer Mehrzahl umlaufender Planetenräder, welche jeweils mindestens ein mit einer hypozykloidförmigen Führungsplattenverzahnung in Eingriff stehendes Führungselement aufweisen, um eine Überlagerung von Umlaufbewegung und Eigenrotation der Planetenräder zu erzwingen.The proposed solution relates in particular to a planetary gear with a plurality of rotating planetary gears, each of which has at least one guide element which engages with a hypocycloid guide plate toothing, in order to force a superposition of the orbital movement and intrinsic rotation of the planetary gears.
Im Zuge der voranschreitenden Automatisierung von Stellmechanismen, wie zum Beispiel in der Automobilindustrie, wächst der Bedarf an Getrieben zur Anpassung von Drehmomenten und Drehzahlen stetig. Die relevanten Getriebeparameter sind hierbei so vielfältig wie die denkbaren Einsatzgebiete, konzentrieren sich jedoch im Wesentlichen auf eine unterschiedlich gewichtete Kombination von maximalem Drehmoment, Übersetzung, Akustik und beanspruchtem Bauraum.In the course of the advancing automation of actuating mechanisms, for example in the automotive industry, the need for gears for adapting torques and speeds is growing steadily. The relevant transmission parameters are as diverse as the conceivable areas of application, but essentially focus on a differently weighted combination of maximum torque, gear ratio, acoustics and required installation space.
Insbesondere die komfortsteigernde Integration von Getriebe aufweisenden mechatronischen Stellantrieben zur automatisierten Durchführung von Stellvorgängen in unmittelbarer Nähe des Nutzers stellt dabei erhöhte Ansprüche an die Betriebslautstärke des Getriebes.In particular, the comfort-increasing integration of mechatronic actuating drives with gears for the automated execution of setting processes in the immediate vicinity of the user places increased demands on the operating volume of the gears.
Wenn das nutzernahe Einsatzgebiet darüber hinaus weitere Anforderungen, wie hohe Drehmomente im Falle eines Türantriebs, oder geringen Bauraum im Falle einer Sitzverstellung, nach sich ziehen, stoßen herkömmliche Getrieberealisierungen insbesondere in einstufiger Ausführung häufig an ihre Grenzen. Die Limitierung der existierenden Getriebebauformen grenzt dabei nicht nur konstruktive Freiheitsgrade in der Auslegung automatisierter Komponenten ein, sondern erhöht insbesondere durch die Notwendigkeit mehrstufiger Systeme sowohl den Montageaufwand als auch die Fertigungskosten.If the area of application close to the user also entails additional requirements, such as high torques in the case of a door drive or small installation space in the case of a seat adjustment, conventional gear implementations, especially in single-stage designs, often reach their limits. The limitation of the existing transmission designs not only restricts the degree of design freedom in the design of automated components, but also increases both the assembly effort and the production costs, in particular due to the need for multi-stage systems.
Der vorgeschlagenen Lösung liegt damit das Problem zugrunde, eine verbesserte Getriebebauform für die gezielte Bereitstellung einer geforderten Drehzahl und eines Drehmomentes zu entwickeln.The proposed solution is therefore based on the problem of developing an improved transmission design for the targeted provision of a required speed and torque.
Dieses Problem wird durch ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einem Getriebebausatz mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und einem Montageverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 gelöst.This problem is solved by a planetary gear with the features of
Ein solches Getriebe weist mindestens eine erste Welle, ein mit der ersten Welle drehfest verbundenes Zentralrad, einen mit einer zweiten Welle drehfest verbundenen Planetensteg, eine Führungsplatte mit einer Führungsplattenverzahnung und mindestens ein auf dem Planetensteg drehbar gelagertes und das Zentralrad kämmende Planetenrad auf, wobei das mindestens eine Planetenrad jeweils mindestens ein Führungselement aufweist, welches mit der Führungsplattenverzahnung in Eingriff steht.Such a transmission has at least one first shaft, a central gear connected in a rotationally fixed manner to the first shaft, a planetary web connected in a rotationally fixed manner to a second shaft, a guide plate with guide plate teeth and at least one planetary gear rotatably mounted on the planetary web and meshing with the central gear, the at least each planet gear has at least one guide element which is in engagement with the guide plate teeth.
Der Verlauf der Führungsplattenverzahnung an der Führungsplatte kann dabei mittels der Trajektorie eines Punktes beschrieben werden, welcher bezogen auf einen ersten Kreis des Radius' r1 feststeht, wobei der erste Kreis jedoch auf der Innenseite eines zweiten Kreises des Radius' r2 mit r1<r2 abrollt. Eine solche Trajektorie wird im weiteren Verlauf der Druckschrift als Hypozykloide bezeichnet und kennt im Wesentlichen drei qualitative Ausformungen in Abhängigkeit der Beabstandung s des bezogen auf den ersten Kreis feststehenden Punktes zu dem Mittelpunkt des ersten Kreises.The course of the guide plate teeth on the guide plate can be described by means of the trajectory of a point which is fixed in relation to a first circle of radius 'r1, the first circle, however, rolling on the inside of a second circle of radius' r2 with r1 <r2. Such a trajectory is referred to as a hypocycloid in the further course of the document and essentially knows three qualitative shapes depending on the spacing s of the point fixed in relation to the first circle from the center point of the first circle.
Hierbei gilt:
- - s < r1 ... verkürzte Hypozykloide
- - s = r1 ... gewöhnliche Hypozykloide
- - s > r1 ... verlängerte Hypozykloide.
- - s <r1 ... shortened hypocycloid
- - s = r1 ... ordinary hypocycloids
- - s> r1 ... elongated hypocycloid.
Zur weiteren Charakterisierung der Hypozykloide kann dieser die Anzahl von Umdrehungen des ersten Kreises, bezogen auf einen vollständigen Umlauf des Mittelpunktes des ersten Kreises im Zuge der Abrollbewegung in dem zweiten Kreis, zugeordnet werden. Im weiteren Verlauf der Druckschrift wird diese Anzahl von Umdrehungen als Zykloidenzahl
- - iz < 0 einer gegensinnige Drehung und
- - iz > 0 einer gleichsinnige Drehung
- - iz <0 an opposite rotation and
- - iz> 0 a rotation in the same direction
Somit entspricht eine Hypozykloide auch der Trajektorie eines bezogen auf das mindestens eine Planetenrad feststehenden Punktes, wenn das Planetenrad eine überlagerte Bewegung einer Umlaufbewegung um eine Längserstreckungsachse der zweiten Welle und eine Eigenrotation um die drehbare Verbindung des Planetenrades mit dem Planetensteg vollzieht.Thus, a hypocycloid also corresponds to the trajectory of a point that is fixed in relation to the at least one planetary gear when the planetary gear executes a superimposed movement of an orbital movement around a longitudinal axis of the second shaft and a self-rotation around the rotatable connection of the planetary gear with the planetary web.
Durch ein Abstützen des mindestens einen Planetenrades mit mindestens einem solchen feststehenden Punkt an einer hypozykloidförmigen Führungsbahn kann somit die Bewegung des mindestens einen Planetenrades auf die oben beschriebene überlagerte Umlaufbewegung und Eigenrotation eingeschränkt werden. Grundsätzlich ist dabei zu beachten, dass die Anzahl der Führungsbahnen der Anzahl der Führungselemente pro Planetenrad entspricht. Dabei sind die einzelnen Führungsbahnen in einer Ebene der Umlaufbewegung des mindestens einen Planetenrades um einen Winkelversatz α-versetzt.By supporting the at least one planetary gear with at least one such fixed point on a hypocycloid-shaped guide track, the movement of the at least one planetary gear can thus be restricted to the superimposed orbital movement and intrinsic rotation described above. Basically, it should be noted that the number of guide tracks corresponds to the number of guide elements per planetary gear. The individual guideways are in one plane of the orbital movement of the at least a planet gear by an angular offset α-offset.
Zur technischen Umsetzung der hypozykloidförmigen Führungsbahnen kann eine innere Berandung einer innenverzahnten Führungsplatte die außenliegende Berandung der überlagerten Hypozykloiden nachzeichnen. Aufgrund der größeren Krümmung der verlängerten Hypozykloiden im Bereich der radial gesehen außenliegenden Schnittpunkte der Hypozykloide mit sich selbst, fällt die außenliegende Berandung der überlagerten Hypozykloiden länger als die innenliegende Berandung der überlagerten Hypozykloiden aus. Aufgrund der konstanten Winkelgeschwindigkeit des mindestens einen Führungselementes, bezogen auf die Rotation um den Planetenradmittelpunkt, folgt daraus eine reduzierte Kontaktzeit des mindestens einen Führungselementes mit der innenliegenden Berandung der überlagerten Hypozykloiden im Vergleich zu der außenliegenden Berandung der überlagerten Hypozykloiden. Somit erfolgt das Abstützen der Planetenräder über das mindestens eine Führungselement im Wesentlichen über die außenliegende Berandung der überlagerten Hypozykloide. Auf eine weitere Führungsplatte, welche mit ihrer Außenverzahnung die innenliegende Berandung der überlagerten Hypozykloiden nachzeichnet, kann somit zu Gunsten einer Materialeinsparung verzichtet werden.For the technical implementation of the hypocycloid-shaped guideways, an inner edge of an internally toothed guide plate can trace the outer edge of the superimposed hypocycloids. Due to the greater curvature of the elongated hypocycloids in the area of the radially outer intersection of the hypocycloid with itself, the outer boundary of the superimposed hypocycloids is longer than the inner boundary of the superimposed hypocycloid. Due to the constant angular speed of the at least one guide element, based on the rotation around the center of the planetary gear, this results in a reduced contact time of the at least one guide element with the inner edge of the superimposed hypocycloids compared to the outer edge of the superimposed hypocycloids. The planet gears are thus supported via the at least one guide element essentially via the outer edge of the superimposed hypocycloid. A further guide plate, which with its external toothing traces the inner edge of the superimposed hypocycloids, can thus be dispensed with in favor of material savings.
Mit anderen Worten wird der Verlauf der Führungsplattenverzahnung an der Führungsplatte durch eine Überlagerung von hypozykloiden Bahnkurven für alle Führungselemente bei genau einer Zykloidenzahl vorgegeben.In other words, the course of the guide plate toothing on the guide plate is specified by superimposing hypocycloid trajectories for all guide elements with exactly one number of cycloids.
Bei einem Antrieb über den Planetensteg kann folglich der auf den Mittelpunkt des mindestens einen Planetenrades wirkende Schub anteilig in eine Eigenrotation des Planetenrades überführt werden, welche über das mit dem Planetenrad in Eingriff stehende Zentralrad abgegriffen werden kann.In the case of a drive via the planetary web, the thrust acting on the center point of the at least one planetary gear can consequently be converted proportionally into an inherent rotation of the planetary gear, which can be tapped via the central gear engaged with the planetary gear.
Bei einem Antrieb über das mit dem mindestens einen Planetenrad in Eingriff stehende Zentralrad kann dahingegen das auf das mindestens eine Planetenrad wirkende Drehmoment anteilig in einen tangential auf den Planetenradmittelpunkt wirkenden Schub überführt werden, welcher den Planetensteg in eine Rotation um die Längserstreckungsachse der zweiten Welle versetzt.In the case of a drive via the central gear in engagement with the at least one planetary gear, the torque acting on the at least one planetary gear can, on the other hand, be converted proportionally into a thrust acting tangentially on the center of the planetary gear, which sets the planetary web into rotation about the longitudinal axis of the second shaft.
Sowohl im Falle des Antriebs über den Planetensteg als auch im Falle des Antriebs über das Zentralrad beschreiben die Führungspins dabei eine Gleit-Wälzbewegung entlang der hypozykloidförmigen Führungsplattenverzahnung. Zur Reduktion des hierbei auftretenden Widerstandes kann an den Führungspins unter Umständen ein drehbar gelagerter Wälzkörper angebracht sein. In einer weiteren und hiervon unabhängigen Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Getriebes können die Führungspins kegel- oder kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Dabei weisen die Führungspins jeweils eine Rotationsachse des Kegels oder Kegelstumpfes auf, wobei die genannte Rotationsachse orthogonal zu mindestens einer Stirnfläche des mindestens einen Planetenrades und einer Grundfläche des Kegels oder Kegelstumpfes angeordnet ist. Im Falle einer Ausformung der Führungspins, bei welcher jeder Führungspin eine Mehrzahl von bezogen auf die genannte Rotationsachse orthogonalen Flächen aufweist, bezieht sich der Terminus Grundfläche dabei grundsätzlich auf die flächenmäßig größte Fläche der Mehrzahl an orthogonalen Flächen. Ferner weisen die Ausführungsvarianten der Führungspins als Kegel oder Kegelstümpfe einen Öffnungswinkel Φ von weniger als 180 Grad auf. Der Öffnungswinkel Φ wird hierbei von zwei kürzesten diametralen Verbindungsstrecken eingeschlossen, welche sich jeweils von einem Punkt auf der Berandung der Grundfläche bis zu der Kegelspitze, im Falle der Kegel, oder der durch hypothetische Verlängerung der Mantelflächen konstruierten Spitze, im Falle der Kegelstümpfe, erstrecken.Both in the case of the drive via the planetary web and in the case of the drive via the central wheel, the guide pins describe a sliding rolling movement along the hypocycloid-shaped guide plate toothing. In order to reduce the resistance that occurs here, a rotatably mounted rolling element can be attached to the guide pins under certain circumstances. In a further embodiment variant of the transmission according to the invention that is independent of this, the guide pins can be designed in the shape of a cone or a truncated cone. The guide pins each have an axis of rotation of the cone or truncated cone, said axis of rotation being arranged orthogonally to at least one end face of the at least one planetary gear and a base surface of the cone or truncated cone. In the case of a shaping of the guide pins in which each guide pin has a plurality of orthogonal surfaces with respect to the named axis of rotation, the term base area basically refers to the largest area of the plurality of orthogonal surfaces. Furthermore, the design variants of the guide pins as cones or truncated cones have an opening angle Φ of less than 180 degrees. The opening angle Φ is enclosed by two shortest diametrical connecting lines, which each extend from a point on the edge of the base to the cone tip, in the case of the cones, or the tip constructed by hypothetical extension of the lateral surfaces, in the case of the truncated cones.
In einer Variante der kegelförmigen Führungspins sind diese des Weiteren derart ausgerichtet, dass die Kegelgrundfläche auf der den Planetenrädern abgewandten Seite angeordnet ist. Eine Anordnung der Kegelgrundfläche auf der den Planetenrädern zugewandten Seite ist dabei grundsätzlich ebenfalls möglich. Unabhängig von der konkreten Ausformung und Anordnung der Führungspins, kann die Führungsbahn mindestens eine flächige Berandung aufweisen, welche ihrerseits eine der jeweiligen Ausformung und Anordnung der Führungspins angepasste Ausformung aufweist.In a variant of the conical guide pins, these are also aligned in such a way that the conical base surface is arranged on the side facing away from the planetary gears. An arrangement of the conical base on the side facing the planetary gears is basically also possible. Regardless of the specific shape and arrangement of the guide pins, the guide track can have at least one flat border, which in turn has a shape adapted to the respective shape and arrangement of the guide pins.
Hierbei ist unter der Ausformung der mindestens einen Berandung der Führungsbahn zum Beispiel eine Neigung zu verstehen, die zur Folge hat, dass die Berandung im bestimmungsgemäß montierten Getriebe mit jedem der Führungspins entlang einer Mehrzahl von Kontaktpunkten in Kontakt bringbar ausgeformt ist. Im konkreten Falle einer Ausformung der Führungspins als Kegel oder Kegelstümpfe bedeutet dies, dass sich eine der Berandung zugewandte Strecke der oben beschriebenen kürzesten Verbindungsstrecken durch Parallelverschiebung in die Berandung der mindestens einen Führungsbahn verschieben lässt, sodass sich die Gerade vollständig in der Berandung erstreckt. Eine solche Ausformung der Führungspins als Kegel oder Kegelstümpfe mit entsprechend geneigter Berandung der mindestens einen Führungsbahn entspricht folglich einer Schrägverzahnung.Here, the formation of the at least one edge of the guideway is to be understood, for example, as an inclination which has the result that the edge in the gear unit installed as intended is formed such that it can be brought into contact with each of the guide pins along a plurality of contact points. In the specific case of the guide pins being shaped as cones or truncated cones, this means that a section of the shortest connecting sections described above that faces the boundary can be shifted into the boundary of the at least one guideway by parallel displacement, so that the straight line extends completely in the boundary. Such a shaping of the guide pins as a cone or truncated cone with a correspondingly inclined edge of the at least one guide track consequently corresponds to a helical toothing.
Durch die Ausformung der Führungsplattenverzahnung als Überlagerung von Hypozykloiden kann die Eigenrotation des mindestens einen Planetenrades und die Rotation des Planetensteges in gegensinniger Drehrichtung erfolgen, das heißt mit einer Zykloidenzahl
Insbesondere können die Hypozykloiden zur Minimierung des inneren Widerstandes des Planetengetriebes als gewöhnliche Hypozykloiden ausgeformt sein und somit keine Schnittpunkte mit sich selbst aufweisen. Eine solche Ausformung kann zum Beispiel einer Hypozykloide mit der Zykloidenzahl
Alternativ können die Hypozykloiden zur verstärkten Ausprägung eines asymmetrischen Wirkungsgrades als verlängerte oder verkürzte Hypozykloiden ausgeformt sein. Solche Ausformungen können zum Beispiel einer Hypozykloide mit der Zykloidenzahl
Dabei kann der Verlauf der Führungsplattenverzahnung an der Führungsplatte eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes durch eine Überlagerung von gewöhnlichen hypozykloiden Bahnkurven für alle Führungspins vorgegeben sein um einen antreibbaren Steg und ein antreibbares Zentralrad zu realisieren.The course of the guide plate toothing on the guide plate of a planetary gear according to the invention can be predetermined by superimposing common hypocycloidal trajectories for all guide pins in order to realize a drivable web and a drivable central wheel.
Alternativ kann der Verlauf der Führungsplattenverzahnung an der Führungsplatte eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes durch eine Überlagerung von verkürzten hypozykloiden Bahnkurven für alle Führungspins vorgegeben sein um einen antreibbaren Steg und ein hemmendes Zentralrad zu realisieren.Alternatively, the course of the guide plate toothing on the guide plate of a planetary gear according to the invention can be predetermined by superimposing shortened hypocycloid trajectories for all guide pins in order to realize a drivable web and an inhibiting central wheel.
Des Weiteren kann der Verlauf der Führungsplattenverzahnung an der Führungsplatte eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes durch eine Überlagerung von verlängerten hypozykloiden Bahnkurven für alle Führungspins vorgegeben sein um einen hemmenden Steg und ein antreibbares Zentralrad zu realisieren.Furthermore, the course of the guide plate toothing on the guide plate of a planetary gear according to the invention can be predetermined by superimposing extended hypocycloidal trajectories for all guide pins in order to realize an inhibiting web and a drivable central wheel.
Die Verzahnung des mindestens einen Planetenrades mit dem Zentralrad kann zum Beispiel in Form einer Evolventenverzahnung ausgeformt sein, ohne auf diese Ausformung beschränkt zu sein. Vielmehr richtet sich die Wahl einer konkreten Zahnform nach dem konkreten Einsatzgebiet und den damit verknüpften Ansprüchen, wie zum Beispiel Herstellungstechnik, Fertigungskosten und Haltbarkeit.The toothing of the at least one planet gear with the central wheel can be shaped, for example, in the form of an involute toothing, without being restricted to this shape. Rather, the choice of a specific tooth shape depends on the specific area of application and the associated requirements, such as manufacturing technology, manufacturing costs and durability.
Das Zentralrad kann dabei sowohl ein Sonnenrad, welches mit einer Außenverzahnung das mindestens eine Planetenrad kämmt, als auch ein Hohlrad sein, welches mit einer Innenverzahnung das mindestens eine Planetenrad kämmt.The central gear can be both a sun gear, which meshes with an external toothing of the at least one planetary gear, and a ring gear, which meshes with an internal toothing, the at least one planetary gear.
Im Falle einer Ausführung des Zentralrades mit einer Außerverzahnung kann ein Verlauf der Verzahnung durch eine Überlagerung von zykloidförmigen Bahnkurven für alle Führungselemente bei genau einer Zykloidenzahl vorgegeben sein. Die Zykloidenzahl der Zentralradverzahnung kann dabei grundsätzlich von der Zykloidenzahl der Führungsplattenverzahnung abweichen. Insbesondere kann Zykloidenzahl
Grundsätzlich kann eine Längserstreckungsachse der ersten Welle der Längserstreckungsachse der zweiten Welle entsprechen, sodass die erste und zweite Welle koaxial zueinander angeordnet sind. Hierfür kann die Führungsplatte einen Durchlass für die zweite Welle aufweisen.In principle, an axis of longitudinal extension of the first shaft can correspond to the longitudinal axis of extension of the second shaft, so that the first and second shafts are arranged coaxially to one another. For this purpose, the guide plate can have a passage for the second shaft.
Die dem mindestens einen Planetenrad zugewandte Stirnseite der Führungsplatte liegt im Wesentlichen in einer Ebene. Diese Stirnseitenebene der Führungsplatte kann zur Realisierung einer über die gesamte Umlaufbewegung des mindestens einen Planetenrades konstante Beabstandung des mindestens einen Planetenrades bezogen auf die genannte Stirnseitenebene koplanar zu der Ebene des Planetensteges ausgerichtet sein. Dabei kann die Führungsplatte grundsätzlich auch mit einem etwaigen Gehäuse des Planetengetriebes, in welches mindestens ein Planetengetriebe der vorgeschlagenen Lösung zum bestimmungsgemäßen Betrieb einbringbar ist, einstückig ausgeführt sein.The end face of the guide plate facing the at least one planet gear lies essentially in one plane. This end face plane of the guide plate can be aligned coplanar to the plane of the planetary web in relation to the face face plane in order to achieve a constant spacing of the at least one planet wheel over the entire circumferential movement of the at least one planet gear. The guide plate can in principle also be designed in one piece with any housing of the planetary gear, into which at least one planetary gear of the proposed solution can be introduced for normal operation.
Zur Abstützung des mindestens einen Planetenrades an der bezogen auf das mindestens eine Planetenrad beabstandeten Führungsplattenverzahnung, kann das mindestens eine Planetenrad zwei oder mehr zylinderförmige Führungspins aufweisen, welche fest mit dem jeweiligen Planetenrad verbunden sind. Dabei weisen die Führungspins jeweils eine Längserstreckungsachse auf, welche parallel zu der ersten Längserstreckungsachse der ersten Welle ausgerichtet sind. Des Weiteren sind die Führungspins bezogen auf die drehbare Verbindung des jeweiligen Planetenrades mit dem Planetensteg radial nach außen versetzt an dem jeweiligen Planetenrad angeordnet.To support the at least one planetary gear on the guide plate teeth spaced apart from the at least one planetary gear, the at least one planetary gear can have two or more cylindrical guide pins which are firmly connected to the respective planetary gear. The guide pins each have an axis of longitudinal extent which is aligned parallel to the first axis of longitudinal extent of the first shaft. Furthermore, the guide pins are arranged offset radially outward on the respective planetary gear with respect to the rotatable connection of the respective planetary gear with the planetary web.
Im Falle einer Mehrzahl von Führungspins ist dabei die Beabstandung des Verbindungspunktes eines jeden Führungspins auf dem dazugehörigen Planetenrad zu der drehbaren Verbindung des Planetenrades identisch. Folglich liegen alle Führungspins auf dem Außenumfang eines Kreises mit der genannten Beabstandung der Führungspins zu der Planetenrad-Planetensteg-Verbindung, wobei die Führungspins des Weiteren den Außenumfang in Kreisbogensegmente gleicher Länge aufteilen.In the case of a plurality of guide pins, the spacing between the connection point of each guide pin on the associated planetary gear and the rotatable connection of the planetary gear is identical. As a result, all guide pins lie on the outer circumference of a circle with the aforementioned spacing of the guide pins from the planetary gear-planetary web connection, the guide pins further dividing the outer circumference into circular arc segments of equal length.
In Abhängigkeit von der Zykloidenzahl
Im Übrigen wird das eingangs genannte Problem auch durch einen Getriebebausatzes gelöst, welcher einen Getriebegrundkörper aufweist, der unter anderem eine erste Welle, ein mit der ersten Welle drehfest verbundenes Zentralrad, eine zweite Welle, einen mit der zweiten Welle drehfest verbundenen Planetensteg sowie mindestens ein auf dem Planetensteg drehbar gelagertes und das Zentralrad kämmende Planetenrad mit mindestens einem Führungselement umfasst. Ferner weist der Getriebebausatz eine Schnittstelle auf, welche zur Aufnahme einer aus einer Mehrzahl von mindestens zwei unterschiedlichen Führungsplatten ausgewählten Führungsplatte vorgehsehen ist, derart, dass mindestens eines der Führungselemente mit der Führungsplattenverzahnung in Eingriff steht. Hierbei ist die Berandung der Führungsplattenverzahnungen der mindestens zwei unterschiedlichen Führungsplatten jeweils durch die Überlagerung von hypozykloiden Bahnkurven mit der gleichen Zykloidenzahl und aller Führungselemente aller Planetenräder beschreibbar.In addition, the problem mentioned at the beginning is also solved by a gear kit which has a gear base body which, among other things, has a first shaft, a central gear connected in a rotationally fixed manner to the first shaft, a second shaft, a planetary web connected in a rotationally fixed manner to the second shaft and at least one comprises the planetary web rotatably mounted and the central gear meshing planetary gear with at least one guide element. Furthermore, the gear kit has an interface which is provided for receiving a guide plate selected from a plurality of at least two different guide plates, in such a way that at least one of the guide elements is in engagement with the guide plate toothing. Here, the edges of the guide plate teeth of the at least two different guide plates can be described by superimposing hypocycloid trajectories with the same number of cycloids and all guide elements of all planetary gears.
Grundsätzlich entspricht das durch bestimmungsgemäßes Verbinden des Getriebegrundkörpers mit einer Führungsplatte realisierte Getriebe dem eingangs beschriebenen Planetengetriebe der vorgeschlagenen Lösung.Basically, the transmission implemented by connecting the basic transmission body to a guide plate as intended corresponds to the initially described planetary transmission of the proposed solution.
Die unterschiedlichen Führungsplatten des Getriebebausatzes können sich dabei zum Beispiel hinsichtlich ihrer Zykloidenzahl unterscheiden, wodurch auch die Verhältnisse der Drehzahlen des Planetensteges und des Zentralrades im Betrieb des mit dem Getriebebausatz montierten Planetengetriebes je nach ausgewählter Führungsplatte voneinander abweichen. Dies erlaubt eine modulare Auslegung eines Getriebes der vorgeschlagenen Lösung für unterschiedliche Problemstellungen durch eine gezielte Auswahl einer Führungsplatte bei einer Verwendung des gleichen Getriebegrundkörpers. The different guide plates of the gear kit can differ, for example, in terms of their number of cycloids, which means that the ratios of the speeds of the planetary web and the central gear during operation of the planetary gear mounted with the gear kit differ depending on the guide plate selected. This allows a modular design of a transmission of the proposed solution for different problem definitions through a targeted selection of a guide plate when using the same basic transmission body.
Zur gezielten Realisierung eines Getriebebausatzes mit einem weiten Einsatzgebiet, kann die Mehrzahl sich unterscheidender Führungsplatten insbesondere Führungsplatten aufweisen, deren Führungsplattenverzahnungen mittels der Überlagerung verlängerter, gewöhnlicher und verkürzter hypozykloider Bahnkurven aller Führungselemente aller Planetenräder beschreibbar sind. Somit kann die Mehrzahl an unterschiedlichen und zum Verbinden mit einem Getriebegrundkörper vorgesehenen Führungsplatten zur Realisierung sowohl eines selbsthemmenden als auch eines nicht selbsthemmenden Planetengetriebes herangezogen werden.For the targeted implementation of a gear kit with a wide range of applications, the plurality of differing guide plates can in particular have guide plates, the guide plate teeth of which can be described by superimposing extended, normal and shortened hypocycloidal trajectories of all guide elements of all planetary gears. Thus, the plurality of different guide plates provided for connection to a basic transmission body can be used to implement both a self-locking and a non-self-locking planetary gear.
Darüber hinaus wird das oben genannte Problem auch durch ein Montageverfahren für einen Getriebebausatz gelöst, welches unter anderem ein Bereitstellen eines Getriebegrundkörpers mit den vorgenannten Merkmalen, ein Auswählen von einer Führungsplatte aus einer Mehrzahl von unterschiedlichen Führungsplatten mit den vorgenannten Merkmalen und ein Verbinden der ausgewählten Führungsplatte mit dem Getriebegrundkörper aufweist.In addition, the above-mentioned problem is also solved by an assembly method for a gear kit, which, among other things, provides a gear base body with the aforementioned features, selecting a guide plate from a plurality of different guide plates with the aforementioned features and connecting the selected guide plate with having the transmission body.
Hierbei entspricht das durch bestimmungsgemäßes Durchführen des Montageverfahrens realisierte Planetengetriebe dem eingangs beschriebenen Planetengetriebe der vorgeschlagenen Lösung.Here, the planetary gear implemented by carrying out the assembly process as intended corresponds to the initially described planetary gear of the proposed solution.
Die beigefügten Figuren veranschaulichen exemplarisch mögliche Ausführungsvarianten der vorgeschlagenen Lösung.The attached figures illustrate possible variants of the proposed solution by way of example.
Hierbei zeigen:
-
1 eine Explosionszeichnung eines Planetengetriebes gemäß der vorgeschlagenen Lösung in einer Ausführung mit drei Planetenrädern, die mit jeweils drei Führungspins entlang einer Führungsplattenverzahnung einer Führungsplatte geführt werden; -
2 einen Längsschnitt durch ein montiertes Planetengetriebe gemäß der vorgeschlagenen Lösung in einer Ausführung mit drei Planetenrädern; -
3 einen Querschnitt durch ein Planetengetriebe der vorgeschlagenen Lösung mit Darstellung unterschiedlicher möglicher Trajektorien der Führungspins für die Zykloidzahleniz ∈ {-1, -2, -3, -4, -5, -6}; -
4 einen Querschnitt durch ein montiertes Planetengetriebe der in1 und dargestellten Ausführungsform durch die drei Planetenräder; -
5a einen Querschnitt durch ein montiertes Planetengetriebe der in1 und dargestellten Ausführungsform durch eine Führungsplatte mit einer Führungsplattenverzahnung entsprechend iz = -4; -
5b einen Querschnitt durch ein montiertes Planetengetriebe der in1 und dargestellten Ausführungsform durch eine Führungsplatte mit einer Führungsplattenverzahnung entsprechend iz = -5; -
5c einen Querschnitt durch ein montiertes Planetengetriebe der in1 und dargestellten Ausführungsform durch eine Führungsplatte mit einer Führungsplattenverzahnung entsprechend iz = -6; -
6 einen Querschnitt durch ein montiertes Planetengetriebe der vorgeschlagenen Lösung durch eine äußere Führungsplatte mit einer Führungsplattenverzahnung entsprechend iz = -4 und ein Sonnenrad mit epizykloidförmiger Außenverzahnung entsprechend iz = +3;
-
1 an exploded view of a planetary gear according to the proposed solution in an embodiment with three planetary gears, which are each guided with three guide pins along a guide plate toothing of a guide plate; -
2 a longitudinal section through a mounted planetary gear according to the proposed solution in an embodiment with three planetary gears; -
3 a cross section through a planetary gear of the proposed solution showing different possible trajectories of the guide pins for the cycloid numbersiz ∈ {-1, -2, -3, -4, -5, -6}; -
4th a cross section through a mounted planetary gear of the in1 and illustrated embodiment by the three planet gears; -
5a a cross section through a mounted planetary gear of the in1 and illustrated embodiment by a guide plate with a guide plate toothing corresponding to iz = -4; -
5b a cross section through a mounted planetary gear of the in1 and illustrated embodiment by a guide plate with a guide plate toothing corresponding to iz = -5; -
5c a cross section through a mounted planetary gear of the in1 and illustrated embodiment by a guide plate with a guide plate toothing corresponding to iz = -6; -
6th a cross section through a mounted planetary gear of the proposed solution through an outer guide plate with guide plate teeth corresponding to iz = -4 and a sun gear with epicycloid external teeth corresponding to iz = +3;
Hierbei ist die erste Welle
In der in
Hierbei verteilen sich die Durchlässe für die Fixierungselemente
Das Zentralrad
Die zweite Welle
Die Erstreckungslänge des Hohlkreiszylinders entlang seiner Rotationsachse kann dabei zur Reduktion des Materialaufwandes wie im dargestellten Fall kleiner, insbesondere kleiner als ein Zehntel des Durchmessers der Grundfläche des Hohlkreiszylinders sein. Eine untere Grenze der Erstreckungslänge des Hohlkreiszylinders entlang seiner Rotationsachse kann dabei mittels der für einen konkreten Einsatzzweck bekannten maximal wirkendenden Drehmomente bestimmt werden. Dahingegen ist eine untere Grenze des Durchmessers des Hohlkreiszylinders durch die Summe der Radien des Planetenrades
Ferner weist der in
Dabei entspricht der bezogen auf die erste Längserstreckungsachse
Jedes der drei Planetenräder
Die Führungselemente
In der in
Die Führungsplatte
Dabei richtet sich der Winkelversatz
Grundsätzlich ist dabei zu beachten, dass die Anzahl der Kurvenbahnen in der Führungsplatte
In der in
Somit umschließt im bestimmungsgemäß montierten Zustand der abgebildeten Ausführungsform der vorgeschlagenen Lösung das mit der Führungsplatte
Darüber hinaus sind alternative und gleichwertige Ausführungsformen der vorgeschlagenen Lösung möglich. Hierbei kann zum Beispiel der Planetensteg
Eine solche sternenförmige Ausführung, lässt sich dabei ohne weiteres auf Ausführungsformen der vorgeschlagenen Lösung mit einer von der dargestellten Anzahl an Planetenrädern
Grundsätzlich kann auch eine größere Zahl von Führungselementen
Hierbei können die Führungselemente
Im vorliegenden Fall (vgl
In einer von der dargestellten Ausführungsform abweichenden Variante kann die Führungsplatte
Darüber hinaus kann die Führungsplatte
Hierbei kann die Führungsplatte
Grundsätzlich ist dabei jedoch festzuhalten, dass die hier dargestellte Anordnung der Führungsplatte
In einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Lösung können die Öffnungen des Getriebeinnenraums
In der dargestellten Ausführungsform erstreckt sich die als Hohlwelle ausgeführte erste Welle
Des Weiteren zeigt der Längsschnitt der Planetenradlagerungsplatte
Weiterhin ist die erste Welle
Des Weiteren ist die zweite Welle
Somit ist das dargestellte eine Planetenrad
In der in
Die drehbar gelagerten außenverzahnten Planetenräder
Bei einem Antrieb über das Sonnenrad
Da jedes der drei Planetenräder
Die von den Führungselementen
Für die hier dargestellte Ausführungsform beschreiben die Hypozykloiden der Zykloidenzahl
Die drehbar gelagerten Planetenräder
Bei einem Antrieb über das Sonnenrad
Da jedes der drei Planetenräder
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- S1S1
- erste Wellefirst wave
- AS1AS1
- erste Längserstreckungsachsefirst longitudinal axis
- S2S2
- zweite Wellesecond wave
- S2BS2B
- drehbare Lagerung der zweiten Wellerotatable mounting of the second shaft
- AS2AS2
- zweite Längserstreckungsachsesecond longitudinal axis
- CC.
- PlanetenstegPlanetary bridge
- PGPG
- PlanetenradPlanetary gear
- PGBPGB
- drehbare Planetenradlagerungrotatable planetary gear bearing
- PGTPGT
- PlanetenradverzahnungPlanetary gear teeth
- PGCTPGCT
- Trajektorie des PlanetenradmittelpunktesTrajectory of the center of the planet gear
- PGBPPGBP
- PlanetenradlagerungsplattePlanetary gear bearing plate
- COCO
- SickenBeads
- PP.
- FührungselementGuide element
- NPNP
- Anzahl der Führungspins pro PlanetenradNumber of guide pins per planetary gear
- PBPB
- Lagerung des FührungspinsStorage of the guide pin
- iziz
- ZykloidenzahlCycloid number
- α-α-
- Winkelversatz der FührungsbahnAngular misalignment of the guideway
- GPGP
- FührungsplatteGuide plate
- GPTGPT
- FührungsplattenverzahnungGuide plate teeth
- ISIS
- GetriebeinnenraumTransmission interior
- CGCG
- ZentralradCentral wheel
- CGBCGB
- drehbare Zentralradlagerungrotating central wheel bearing
- CGTCGT
- ZentralradverzahnungCentral gear teeth
- FEFE
- FixierungselementFixation element
- FEMFEM
- Aufnahmeabschnitt für das FixierungselementReceiving section for the fixing element
- HH
- PlanetengetriebegehäusePlanetary gear housing
- HSHS
- Mantelfläche des PlanetengetriebegehäusesOuter surface of the planetary gear housing
- HFHF
- Stirnfläche des PlanetengetriebegehäusesFace of the planetary gear housing
- HL1HL1
- VerbindungsmittelLanyard
- HL2HL2
- VerbindungsmittelLanyard
Claims (25)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020201460.4A DE102020201460A1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Planetary gear with hypocycloid guide plate teeth, gear kit and assembly process |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102020201460.4A DE102020201460A1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Planetary gear with hypocycloid guide plate teeth, gear kit and assembly process |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102020201460A1 true DE102020201460A1 (en) | 2021-08-12 |
Family
ID=76968367
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102020201460.4A Pending DE102020201460A1 (en) | 2020-02-06 | 2020-02-06 | Planetary gear with hypocycloid guide plate teeth, gear kit and assembly process |
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Country | Link |
---|---|
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
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EP2735768A1 (en) | 2012-11-27 | 2014-05-28 | Maxon Motor AG | Reduction gear unit with high reduction ratio |
KR101401729B1 (en) | 2013-01-10 | 2014-06-11 | 창원대학교 산학협력단 | Planetary gear system having roller gear |
DE102017218030A1 (en) | 2017-10-10 | 2019-04-11 | Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Bamberg | Gear with planetary element and guideway |
-
2020
- 2020-02-06 DE DE102020201460.4A patent/DE102020201460A1/en active Pending
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