DE102021133303A1

DE102021133303A1 - Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102021133303A1
Application number: DE102021133303.2A
Authority: DE
Inventors: Dominik Wolters; Bernd Cihlar
Original assignee: NEUGART GmbH
Current assignee: NEUGART GmbH
Priority date: 2021-12-15
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-15

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (1) mit einer Spannvorrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, einen Planetenträger (5) des Planetengetriebes (1) in Bezug auf eine Rotationsachse des Planetenträgers (5) axial zu beaufschlagen, um den Planetenträger (5) in einer vorgespannten Position zu halten.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe.
Planetengetriebe der eingangs genannten Art können zumindest eine Getriebestufe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad und einem Planetenträger mit mindestens einem Planetenrad aufweisen. Über das Sonnenrad kann ein Drehmoment in die Getriebestufe eingeleitet werden. Durch eine Verzahnung zwischen dem Sonnenrad und dem zumindest einen Planetenrad und eine Verzahnung zwischen dem zumindest einen Planetenrad und dem Hohlrad kann das eingeleitete Drehmoment gewandelt und über den Planetenträger an einen Drehmomentabtrieb der Getriebestufe abgegeben werden.
Es gibt auch mehrstufige Planetengetriebe, bei denen ein Planetenträger einer Getriebestufe ein Sonnenrad einer nachfolgenden Getriebestufe antreibt. Dieses Sonnenrad kann mit zumindest einem Planetenrad einer nachfolgenden Getriebestufe kämmen.
Oftmals ist bei solchen mehrstufigen Planetengetrieben ein mit einem Sonnenrad einer nachfolgenden Getriebestufe verbundener Planetenträger in Bezug auf eine Rotationsache des Planetenträgers axial beweglich gelagert. 2 zeigt ein zweistufiges Planetengetriebe aus dem Stand der Technik mit einem axial beweglich gelagerten Planetenträger, der einer ersten Getriebestufe des Planetengetriebes zugeordnet ist.
Insbesondere im Wechselbetrieb derartiger Planetengetriebe, also beispielsweise bei Drehrichtungswechseln oder auch bei Drehmomentwechseln, können Schläge auftreten. Diese Schläge können dadurch verursacht werden, dass der in Bezug auf seine Rotationsachse bewegliche Planetenträger, der zur Übertragung eines Drehmoments von einer Getriebestufe auf eine nachfolgende Getriebestufe oder auf eine Abtriebswelle des Planetengetriebes dient, axial gegen eine Stirnseite eines Sonnenrades des Planetengetriebes aufschlägt. Dieser Effekt kann schon aufgrund von Fertigungstoleranzen bei Geradverzahnungen auftreten und ist insbesondere bei Schrägverzahnungen zu beobachten.
Es gibt Anwendungen, bei denen Drehrichtungswechsel oder Drehmomentwechsel mit einer Frequenz von z.B. 3 Hz auftreten. Dies kann im Betrieb derartiger Planetengetriebe zu erheblichen akustischen Störungen durch die zuvor beschriebenen Schläge führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Planetengetriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen, das sich durch einen ruhigen Lauf auch bei Drehrichtung- oder Drehmomentwechsel auszeichnet, insbesondere wenn das Planetengetriebe eine Schrägverzahnung aufweist.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Planetengetriebe mit den Merkmalen des unabhängigen, auf ein derartiges Planetengetriebe gerichteten Anspruchs vorgeschlagen. Insbesondere wird zur Lösung der Aufgabe ein Planetengetriebe mit zumindest einer Spannvorrichtung vorgeschlagen, die dazu eingerichtet ist, einen Planetenträger des Planetengetriebes in Bezug auf eine Rotationsachse des Planetenträgers axial zu beaufschlagen, um den Planetenträger in einer vorgespannten Position zu halten. Die vorgespannte Position kann insbesondere eine vorgespannte Relativposition des Planetenträgers zu einem Sonnenrad des Planetengetriebes sein.
Mithilfe der Spannvorrichtung kann der Planetenträger auch im zuvor beschriebenen Wechselbetrieb, also bei Drehrichtungswechseln oder auch bei Drehmomentwechseln, in einer Relativposition zu dem Sonnenrad gehalten werden.
Dadurch können störende Schläge vermieden werden, die durch eine Kollision des Planetenträgers mit dem Sonnenrad entstehen können.
Die Spannvorrichtung kann die axiale Beweglichkeit des Planetenträgers relativ zu dem Sonnenrad begrenzen oder vollständig unterbinden.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass das Planetengetriebe ein mehrstufiges Planetengetriebe mit einer ersten Getriebestufe und zumindest einer weiteren Getriebestufe ist. Dabei kann die Spannvorrichtung dazu eingerichtet sein, einen Planetenträger einer Getriebestufe des Planetengetriebes in Bezug auf eine Rotationsachse des Planetenträgers axial zu beaufschlagen, um den Planetenträger in der vorgespannten Position, insbesondere in der vorgespannten Relativposition zu einem Sonnenrad derselben Getriebestufe zu halten.
Auf diese Weise wird bei einem mehrstufigen Planetengetriebe verhindert, dass der Planetenträger einer Getriebestufe im Wechselbetrieb des Planetengetriebes mit dem Sonnenrad derselben Getriebestufe kollidiert.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass der Planetenträger ein Sonnenrad einer nachfolgenden Getriebestufe aufweist. Auf diese Weise hat der Planetenträger eine Doppelfunktion: Einerseits trägt er zumindest ein Planetenrad, das mit einem Sonnenrad einer Getriebestufe kämmt, der auch das zumindest eine Planetenrad des Planetenträgers zugeordnet ist. Andererseits trägt der Planetenträger auch die Verzahnung eines Sonnenrades einer nachfolgenden Getriebestufe und kann ein Drehmoment, das von dem Sonnenrad der ersten Getriebestufe auf das zumindest eine Planetenrad übertragen wird, auf das Sonnenrad der nachfolgenden Getriebestufe überleiten.
Dabei kann der Planetenträger mehrteilig aufgebaut sein. So ist es möglich, dass der Planetenträger eine Trägerscheibe aufweist, an der zumindest ein Planetenrad angeordnet ist. Das Planetenrad kann ein Planetenrad einer ersten Getriebestufe des Planetengetriebes sein. Das Planetenrad kann mit einem Sonnenrad der ersten Getriebestufe des Planetengetriebes kämmen.
Ferner kann der Planetenträger eine Trägerachse aufweisen, an der ein Sonnenrad einer nachfolgenden Getriebestufe angeordnet oder ausgebildet ist.
Eine Einleitung der von der Spannvorrichtung zur Positionierung des Planetenträgers in der vorgespannten Relativposition zu dem Sonnenrad des Planetengetriebes aufgebrachten Kraft kann hierbei über das an dem Planetenträger angeordnete Sonnenrad der nachfolgenden Getriebestufe und/oder über eine, beispielsweise die zuvor erwähnte, Trägerachse des Planetenträgers erfolgen.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass die Spannvorrichtung den Planetenträger in einer Position hält, in der der Planetenträger das Sonnenrad zumindest mittelbar kontaktiert.
Eine mittelbare Kontaktierung kann beispielsweise über ein zwischen den Planetenträger und das Sonnenrad positioniertes Element, beispielsweise einen weiter unten noch näher erläuterten Wälzkörper oder einen Gleitkörper, erfolgen. Es ist aber auch möglich, den Planetenträger mithilfe der Spannvorrichtung in direktem Kontakt zu dem Sonnenrad positioniert zu halten.
Die Spannvorrichtung kann zur axialen Beaufschlagung des Planetenträgers zumindest ein Spannelement aufweisen. Das Spannelement kann zur Übertragung einer Spannkraft auf den Planetenträger direkt oder mittelbar an dem Planetenträger angreifen, beispielsweise über ein mit dem Planetenträger verbundenes Sonnenrad einer dem Planetenträger nachfolgenden Getriebestufe des Planetengetriebes. Dies insbesondere um den Planetenträger in der vorgespannten Relativposition zu dem Sonnenrad zu halten.
Das Spannelement kann beispielsweise ein Bolzen sein. Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass eine Längsachse des zumindest ein Spannelements deckungsgleich mit einer Rotationsachse des Planetenträgers ist. Insbesondere dann, wenn das zumindest eine Spannelement rotationssymmetrisch ist, begünstigt eine derartige Anordnung des Spannelements einen möglichst ruhigen Lauf des Planetengetriebes. Ein rotationssymmetrisches Spannelement kann beispielsweise ein zylindrischer Bolzen sein.
Die Spannvorrichtung kann zumindest ein Rückstellelement, beispielsweise eine Rückstellfeder, aufweisen. Das zumindest eine Rückstellelement kann dazu eingerichtet sein, zumindest ein Spannelement der Spannvorrichtung in einer Spannstellung an dem Planetenträger zu halten. Das zumindest eine Rückstellelement kann dazu eingerichtet sein, eine Rückstellkraft aufzubringen, die zumindest ein Spannelement der Spannvorrichtung in einer Spannstellung an dem Planetenträger hält.
Das zumindest eine Spannelement kann den Planetenträger zur axialen Beaufschlagung direkt oder mittelbar beaufschlagen, beispielsweise über ein mit dem Planetenträger verbundenes Sonnenrad einer dem Planetenträger nachfolgenden Getriebestufe des Planetengetriebes. Mithilfe des zumindest einen Rückstellelements kann die Spannvorrichtung den Planetenträger mit einer Spannkraft beaufschlagen, um der vorgespannten Position, insbesondere in der Relativposition zu dem Sonnenrad zu halten. Besonders effektiv kann es sein, als Stellelement eine Rückstellfeder, nämlich eine Druckfeder zu verwenden.
Ein Spannelement der Spannvorrichtung und/oder ein Rückstellelement der Spannvorrichtung kann in einer Aufnahme innerhalb eines Drehmomentabtriebs, insbesondere einer Abtriebswelle, des Planetengetriebes angeordnet sein. Auf diese Weise wird zur Integration des Spannelements und/oder des Rückstellelements nur vergleichsweise wenig Bauraum benötigt.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass ein Spannelement und/oder ein Rückstellelement der Spannvorrichtung in einer Aufnahme innerhalb eines oder des Sonnenrads des Planetengetriebes angeordnet ist/sind. Auf diese Weise kann das Spannelement und/oder das Rückstellelement beispielsweise von der Seite des Sonnenrades des Planetengetriebes auf den Planetenträger einwirken, um diesen vorgespannt in einer definierten Position, insbesondere in der Relativposition zu dem Sonnenrad des Planetengetriebes zu halten.
Bei einer Ausführungsform, bei der die Spannvorrichtung von zwei entgegengesetzten Seiten auf den Planetenträger einwirken soll, um diesen in seiner vorgespannten Position, insbesondere in der vorgespannten Relativposition zu dem Sonnenrad zu halten, kann sowohl auf Seiten eines Drehmomenteintriebs als auch auf Seiten eines Drehmomentabtriebs also beidseits des Planententrägers jeweils ein Spannelement und/oder ein Rückstellelement angeordnet sein. Der Drehmomentabtrieb kann eine Abtriebswelle oder ein mit dem Planetenträger verbundenes Sonnenrad einer nachgelagerten Getriebestufe sein. Der Drehmomenteintrieb kann beispielsweise ein dem Planetenträger vorgelagertes Sonnenrad sein.
Die Spannvorrichtung, insbesondere ein Spannelement der Spannvorrichtung, kann an einer dem Sonnenrad abgewandten Seite des Planetenträgers angreifen. So kann die Spannvorrichtung den Planetenträger durch Aufbringen einer Spannkraft, die in Richtung des Sonnenrades wirkt, in der vorgespannten Position, insbesondere in der vorgespannten Relativposition zu dem Sonnenrad halten.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass die Spannvorrichtung, insbesondere ein Spannelement der Spannvorrichtung an einer dem Sonnenrad zugewandten Seite des Planetenträgers angreift. Es ist auch möglich, dass die Spannvorrichtung, insbesondere jeweils ein Spannelement, sowohl an der einen wie auch an der anderen Seite des Planetenträger angreift, um diesen in der vorgespannten Position zu halten.
Der Planetenträger kann entlang eines Linienkontakts gegen die Beaufschlagung der Spannvorrichtung abgestützt sein. Der Planetenträger kann dabei einen Linienkontakt zu dem Sonnenrad oder aber zu einem zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger angeordneten Körper aufweisen.
Der Linienkontakt, entlang dessen der Planetenträger gegen die Beaufschlagung der Spannvorrichtung abgestützt sein kann, kann ein Linienkontakt zu dem Sonnenrad sein.
Mithilfe der Spannvorrichtung kann der Planetenträger, insbesondere entlang des Linienkontakts, gegen das Sonnenrad verspannt sein.
Zwischen dem Planetenträger und dem Sonnenrad kann ein Wälzkörper oder ein Gleitkörper, beispielsweise eine Kugel, angeordnet und/oder eine Gleitfläche ausgebildet sein.
Ein Wälzkörper oder ein Gleitkörper, insbesondere wenn diese als Kugel ausgebildet sind, dienen dazu, eine Kontaktfläche zwischen Planetenträger und Sonnenrad zu minimieren. Dies ist vorteilhaft, um eine Reibung, die durch eine relative Rotation des Planetenträgers zu dem Sonnenrad beim Betrieb des Planetengetriebes auftreten kann, zu reduzieren.
Wenn sich Planetenträger und Sonnenrad durch die Einwirkung der Spannvorrichtung direkt kontaktieren, kann eine Gleitfläche zwischen Planetenträger und Sonnenrad eine bei relativer Rotation der beiden zueinander entstehende Reibung minimieren.
Der Planetenträger und das Sonnenrad können bei Verwendung eines Wälzkörpers oder eines Gleitkörper zwischen Planetenträger und Sonnenrad korrespondierende Ausnehmungen haben, in denen der Wälzkörper oder der Gleitkörper angeordnet ist. Die Ausnehmungen können entsprechende Konturen aufweisen, die einen Linienkontakt des Sonnenrads einerseits und des Planetenträgers andererseits zu dem Wälzkörper oder dem Gleitkörper zwischen dem Sonnenrad und dem Planetenträger ermöglichen.
Bei einer Ausführungsform beaufschlagt die Spannvorrichtung, insbesondere ein Spannelement der Spannvorrichtung, den Planetenträger in einem Punktkontakt oder in einem Linienkontakt. Dies ist zweckmäßig, um die Reibung zwischen Spannelement und Planetenträger bei einer relativen Rotation der beiden zu minimieren
Ein Spannelement kann an einer dem Planetenträger zugewandten Seite eine reibungsminimierende Kontur und/oder Beschichtung aufweisen.
Als reibungsminimierende Kontur kann das Spannelement beispielsweise eine abgerundete und/oder kugelsegmentförmige und/oder kegelförmige Kontur aufweisen.
Der Planetenträger kann eine zu der Kontur des Spannelements passende Gegenkontur aufweisen, insbesondere eine abgerundete und/oder kugelsegmentförmige und/oder kegelförmige und/oder trichterförmige Ausnehmung. Innerhalb dieser Ausnehmung kann das Spannelement der Spannvorrichtung bei Kontaktierung des Planetenträgers angeordnet sein und einen Linienkontakt zu dem Planetenträger aufweisen.
Um einen Kontaktbereich zwischen einem Spannelement und dem Planetenträger mit Schmierstoff versorgen zu können, kann es vorteilhaft sein, wenn innerhalb eines mit dem Planetenträger verbundenen Drehmomentabtriebs, insbesondere in einer Abtriebswelle, und/oder innerhalb des Sonnenrads des Planetengetriebes und/oder innerhalb des Spannelements der Spannvorrichtung ein Schmierstoffkanal ausgebildet ist/sind. Der Schmierstoffkanal kann zur Abgabe von Schmierstoff an einen Kontaktbereich zwischen einem Spannelement und dem Planetenträger mit dem Kontaktbereich verbunden sein.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes ist vorgesehen, dass der zuvor erwähnte Schmierstoffkanal, insbesondere eine Längsmittelachse des Schmierstoffkanals, schräg, also in einem Winkel, zur Rotationsachse des Planetenträgers und/oder des Planetengetriebes ausgerichtet ist. Der Schmierstoffkanal kann somit eine Längsmittelachse aufweisen, die schräg zur Rotationsachse orientiert ist.
Bei einer Ausführungsform des Planetengetriebes weist dieses einen Schmierstoffkanal auf, dessen Längsmittelachse parallel zur Rotationsachse des Planetenträgers bzw. des Planetengetriebes ausgerichtet ist. Bei einer Ausführungsform kann der Schmierstoffkanal eine Längsmittelachse aufweisen, die deckungsgleich mit der Rotationsachse des Planetenträgers bzw. des Planetengetriebes ist.
Der Schmierstoffkanal kann die zuvor bereits erwähnte Aufnahme, in der auch das Rückstellelement der Spannvorrichtung angeordnet sein kann, mit dem Kontaktbereich zwischen dem Spannelement und dem Planetenträger verbinden. Die Aufnahme kann als Schmierstoffreservoir dienen und somit eine Doppelfunktion übernehmen. In der Aufnahme befindlicher Schmierstoff kann während des Betriebs des Planetengetriebes über den Schmierstoffkanal an den Kontaktbereich zwischen Spannelement und Planetenträger abgegeben werden, um eine Reibung zwischen dem Planetenträger und dem Spannelement zu reduzieren.
Umfasst das Planetengetriebe einen Schmierstoffkanal, dessen Längsmittelachse parallel zu der Rotationsachse des Planetengetriebes oder deckungsgleich mit der Rotationsachse des Planetengetriebes durch das Spannelement verläuft, kann der Schmierstoffkanal eine Austrittsöffnung aufweisen, die an einer dem Planetenträger zugewandten Stirnseite des Spannelements angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Kontaktbereich zwischen dem Spannelement und dem Planetenträger direkt mit Schmierstoff versorgt werden.
Ein Schmierstoffkanal, dessen Längsmittelachse schräg zur Rotationsachse des Planetenträgers und/oder des Planetengetriebes orientiert ist und der durch das Spannelement verläuft, kann eine Austrittsöffnung aufweisen, die an einer dem Planetenträger zugewandten Stirnseite des Spannelements oder an einer Umfangsfläche des Spannelements angeordnet ist. Die Umfangsfläche kann parallel zur Rotationsachse ausgerichtet sein und/oder an eine Stirnseite des Spannelements angrenzen.
Ein Schmierstoffkanal, der in einem Drehmomentabtrieb des Planetengetriebes, beispielsweise in einer Abtriebswelle des Planetengetriebes angeordnet oder ausgebildet ist, kann eine Längsmittelachse aufweisen, die parallel oder schräg zur Rotationsachse des Planetenträgers und/oder des Planetengetriebes ausgerichtet ist. Ferner kann der Schmierstoffkanal eine Austrittsöffnung aufweisen, die an einer dem Planetenträger zugewandten Stirnseite des Drehmomentabtriebs ausgebildet ist.
Durch die Orientierung der Längsmittelachse des Schmierstoffkanals relativ zur Rotationsachse des Planetenträgers und/oder des Planetengetriebes ist es möglich, den Schmierstoffaustritt aus dem Schmierstoffkanal zu beeinflussen.
Der Planetenträger kann zumindest ein Planetenrad mit einer Schrägverzahnung aufweisen.
Wenn das Planetengetriebe ein mehrstufiges Planetengetriebe mit einer ersten und mindestens einer weiteren Getriebestufe ist, kann jede Getriebestufe jeweils ein Sonnenrad, einen Planetenträger mit wenigstens einem Planetenrad und ein Hohlrad aufweisen. Das Hohlrad weist dann eine zu dem zumindest einen Planetenrad passende Verzahnung auf. Diese Verzahnung kann ebenfalls eine Schrägverzahnung sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ist aber nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. Weitere Ausführungsbeispiele ergeben sich durch Kombination der Merkmale einzelner oder mehrerer Schutzansprüche untereinander und/oder in Kombination einzelner oder mehrerer Merkmale der Ausführungsbeispiele. Es zeigen:

1: Eine isometrische Darstellung eines Planetengetriebes,
2 eine Schnittdarstellung eines Planetengetriebes nach dem Stand der Technik,
3 eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einer Spannvorrichtung in einer Abtriebswelle des Planetengetriebes, wobei ein Spannelement der Spannvorrichtung durch ein Rückstellelement der Spannvorrichtung beaufschlagt und gegen eine Stirnseite eines Planetenträgers einer ersten Getriebestufe des Planetengetriebes gedrückt wird, um den Planetenträger in einer definierten Relativposition zu einem Sonnenrad des Planetengetriebes gespannt zu halten,
4 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des Planetengetriebes aus 3,
5 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, das hinsichtlich seines Aufbaus dem in den 3 und 4 gezeigten Planetengetriebe ähnelt, jedoch einen Schmierstoffkanal in der Abtriebswelle aufweist,
6 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des in 5 gezeigten Planetengetriebes,
7 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, wobei das Spannelement an seiner dem Planetenträger zugewandten Seite eine reibungsminimierende Kontur in Form einer Kegelfläche aufweist,
8 eine vergrößerte Detailansicht der Spannvorrichtung des in 7 gezeigten Planetengetriebes,
9 eine Schnittdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform eines Planetengetriebes, bei dem das Spannelement der Spannvorrichtung an seiner dem Planetenträger zugewandten Stirnseite eine reibungsminimierende Kontur in Form einer Kugeloberfläche aufweist,
10 eine vergrößerte Detailansicht der in 9 gezeigten Spannvorrichtung des Planetengetriebes,
11 eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes, bei dem der Planetenträger von zwei unterschiedlichen Seiten mit jeweils einem Spannelement einer Spannvorrichtung in einer definierten Relativposition zu dem Sonnenrad der ersten Getriebestufe gehalten wird,
12 eine vergrößerte Einzeldarstellung der in 11 gezeigten Spannvorrichtung des Planetengetriebes
13 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem schräg zur Rotationsachse des Planetengetriebes durch die Abtriebswelle orientierten Schmierstoffkanal,
14 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des in 13 gezeigten Planetengetriebes,
15 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem durch ein Spannelement der Spannvorrichtung des Planetengetriebes verlaufenden Schmierstoffkanal, dessen Längsmittelachse deckungsgleich mit der Rotationsachse des Planetengetriebes ist und der eine an einer Stirnseite des Spannelements angeordnete Austrittsöffnung aufweist,
16 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des in 15 gezeigten Planetengetriebes,
17 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem durch ein Spannelement der Spannvorrichtung des Planetengetriebes verlaufenden Schmierstoffkanal, wobei der Schmierstoffkanal schräg zur Rotationsachse des Planetengetriebes ausgerichtet ist und eine Austrittsöffnung aufweist, die an einer Umfangsfläche des Spannelements ausgebildet ist,
18 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des in 17 gezeigten Planetengetriebes,
19 eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einem durch ein Spannelement der Spannvorrichtung des Planetengetriebes verlaufenden Schmierstoffkanal, wobei eines Längsmittelachse des Schmierstoffkanals schräg zur Rotationsachse des Planetengetriebes ausgerichtet ist und eine Austrittsöffnung aufweist, die an einer Stirnseite des Spannelements ausgebildet ist, sowie
20 eine vergrößerte Detaildarstellung der Spannvorrichtung des in 19 gezeigten Planetengetriebes.

Die 1-20 zeigen unterschiedliche Ansichten im Ganzen jeweils mit 1 bezeichneter Planetengetriebe.
2 zeigt ein Planetengetriebe 1, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die in den Figuren gezeigten Planetengetriebe 1 sind 2-stufige Planetengetriebe, die eine erste Getriebestufe 2 und eine zweite Getriebestufe 3 aufweisen. Jede der Getriebestufen 2 und 3 der in den Figuren gezeigten Planetengetriebe 1 weist dabei jeweils ein Sonnenrad 4, 44, einen Planetenträger 5, 55 mit daran drehbargelagerten Planetenrädern 6 sowie ein Hohlrad 7 auf. Das Sonnenrad der ersten Getriebestufe 2 ist mit 4 bezeichnet. Das Sonnenrad der zweiten Getriebestufe 3 ist mit 44 bezeichnet. Der Planetenträger der ersten Getriebestufe 2 ist mit 5 bezeichnet. Der Planetenträger der zweiten Getriebestufe 3 ist mit 55 bezeichnet. Der Planetenträger 5 der ersten Getriebestufe 2 trägt dabei auch eine als Sonnenrad 44 der zweiten Getriebestufe 3 dienende Verzahnung. Der Planetenträger 5 ist somit mehrteilig ausgebildet und umfasst eine Trägerscheibe 60, an der die Planetenräder 6 über Trägerbolzen 80 des Planetenträgers 5 drehbar gelagert sind, und eine Trägerachse 70, an der das Sonnenrad 44 der nachfolgenden Getriebestufe 3 angeordnet bzw. ausgebildet ist. Auf diese Weise kann ein Drehmoment von der ersten Getriebestufe 2 auf die zweite Getriebestufe 3 übertragen werden. Auch der Planetenträger 55 der zweiten Getriebestufe 3 umfasst Trägerbolzen 80, an denen die Planetenräder 6 der zweiten Getriebestufe 3 drehbar gelagert sind.
Bei dem in 2 gezeigten Planetengetriebe 1 nach dem Stand der Technik ist der Planetenträger 5 der ersten Getriebestufe 2 in Bezug auf seine Rotationsachse R axial beweglich zu dem Sonnenrad 4 der ersten Getriebestufe 2 innerhalb des Hohlrads 7 angeordnet.
Bedingt durch Fertigungstoleranzen oder auch bei Schrägverzahnungen kann es bei Drehrichtungswechseln oder auch bei Drehmomentwechseln zu einer axialen Bewegung des Planetenträgers 5 kommen, durch die der Planetenträger 5 an das Sonnenrad 4 oder an die Abtriebswelle 12 stoßen kann. Dabei kann es zu Geräuschentwicklung kommen, die als störend empfunden werden.
Zur Behebung dieser Problematik weisen die in den 3-20 im Schnitt dargestellten Planetengetriebe 1 jeweils eine Spannvorrichtung 8 auf. Die Spannvorrichtung 8 ist dazu eingerichtet, einen Planetenträger, nämlich den Planetenträger 5 der ersten Getriebestufe 2 des Planetengetriebes 1 in Bezug auf eine Rotationsachse R des Planetenträgers 5 axial zu beaufschlagen, um den Planetenträger 5 in einer vorgespannten Position, nämlich in einer vorgespannten Relativposition zu dem Sonnenrad 4 des Planetengetriebes 1, nämlich zu dem Sonnenrad 4 der ersten Getriebestufe 2 zu halten.
Jede der in den Figuren gezeigten Spannvorrichtungen 8 weist zur axialen Beaufschlagung des Planetenträgers 5 zumindest ein Spannelement 9 auf. Die Spannelemente 9 der in den Figuren gezeigten Planetengetriebe 1 sind zylindrische Bolzen, die den Planetenträger 5 zur Festlegung seiner Relativposition zu dem Sonnenrad 4 der ersten Getriebestufe 2 axial beaufschlagen. Bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen von Planetengetrieben 1 wirkt jeweils zumindest ein Spannelement 9 auf den Planetenträger 5 der ersten Getriebestufe 2 ein.
Die Figuren zeigen, dass eine Längsachse jedes gezeigten Spannelements 9 deckungsgleich mit einer Rotationsachse R des zu verspannenden Planetenträgers 5 und auch des Planetengetriebes 1 ist. Zudem sind die Spannelemente 9 zylindrische Bolzen und daher rotationssymmetrisch.
Jede Spannvorrichtung 8 weist jeweils zumindest ein Rückstellelement 10 in Form einer Rückstellfeder auf. Das Rückstellelement 10 ist dazu eingerichtet, eine Rückstellkraft auf ein Spannelement 9 der Spannvorrichtung 8 und über dieses auf den Planetenträger 5 zu übertragen. So kann das Spannelement 9 mithilfe des Rückstellelements 10 in seiner Spannstellung gehalten werden, in der es den Planetenträger 5 in seiner Relativposition zu dem Sonnenrad 4 verspannt fixiert.
Bei den in den 3-10 gezeigten Ausführungsbeispielen von Planetengetrieben 1 sind das Spannelement 9 der Spannvorrichtung 8 und das Rückstellelement 10 der Spannvorrichtung 8 in einer gemeinsamen Aufnahme 11 innerhalb eines Drehmomentabtriebs 12, nämlich einer Abtriebswelle des Planetengetriebes 1 angeordnet. Bei dem in den 11 und 12 gezeigten Planetengetriebe 1 weist die Spannvorrichtung 8 zusätzlich zu dem Spannelement 9 und dem Rückstellelement 10 auf Seiten des Drehmomentabtriebs 12 ein weiteres Spannelement 9 und ein weiteres Rückstellelement 10 auf, die gemeinsam in einer Aufnahme 11 innerhalb eines Drehmomenteintriebs, nämlich innerhalb des Sonnenrads 4 der ersten Getriebestufe 2 des Planetengetriebes 1 angeordnet sind.
Bei den in den 3-10 und 13-20 gezeigten Ausführungsbeispielen von Planetengetrieben 1 greift die Spannvorrichtung 8 mit ihrem jeweiligen Spannelement 9 an einer dem Sonnenrad 4 abgewandten Seite des Planetenträgers 5 an.
Bei dem in den 11 und 12 gezeigten Ausführungsbeispiel greift die Spannvorrichtung 8 über ihr zweites Spannelement 9 an einer dem Sonnenrad 4 zugewandten Seite des Planetenträgers 5 an.
Der Planetenträger 5 der in den 3-10 und 13-20 gezeigten Planetengetriebe 1 ist gegen die Beaufschlagung der Spannvorrichtung 8 entlang eines Linienkontakts 13 abgestützt und dabei gegen das Sonnenrad 4 verspannt. Bei dem in den 11 und 12 gezeigten Planetengetriebe 1 ist der Planetenträger 5 zwischen zwei Spannelementen 9 der Spannvorrichtung 8 eingespannt. Die 3-10 verdeutlichen, dass zwischen dem Planetenträger 5 und dem Sonnenrad 4 ein Wälzkörper bzw. ein Gleitkörper 14 in Form einer Kugel angeordnet ist.
Der jeweilige Planetenträger 5 und das Sonnenrad 4 weisen jeweils eine Ausnehmung 15 auf, die hinsichtlich ihrer Formgebung passend zu dem Gleitkörper 14 ausgebildet ist, so dass sich zwischen dem Planetenträger 5 und dem Gleitkörper 14 einerseits und zwischen dem Gleitkörper 14 und dem Sonnenrad 4 andererseits jeweils ein Linienkontakt 13 ergibt, über den die von der Spannvorrichtung 8 auf den Planetenträger 5 übertragene Kraft abgeleitet werden kann.
Die 5-10 verdeutlichen ferner, dass die Spannelemente 9 der jeweiligen Spannvorrichtung 8 den Planetenträger 5 in einem Linienkontakt 13 beaufschlagen.
Gemäß den 7 und 8 sowie 9 und 10 weisen die dort jeweils gezeigten Spannelemente 9 an ihrer dem Planetenträger 5 zugewandten Seite eine reibungsminimierende Kontur auf.
Das Ausführungsbeispiel des Planetengetriebes 1 aus den 7 und 8 umfasst eine Spannvorrichtung 8 mit einem Spannelement 9, das an seiner dem Planetenträger 5 zugewandten Seite eine kegelförmige Kontur aufweist.
Das in den 9 und 10 gezeigte Spannelement 9 weist als reibungsminimierende Kontur eine abgerundete und kugelsegmentförmige Kontur auf.
Die Planetenträger 5 weisen jeweils eine zur Kontur des Spannelements 9 passende Gegenkontur auf. Im Falle des Planetengetriebes 1 aus den 7 und 8 ist dies eine abgerundete, trichterförmige Ausnehmung 15. Bei dem in den 9 und 10 gezeigten Planetengetriebe 1 weist der Planetenträger 5 ebenfalls eine trichterförmige Ausnehmung 15 auf. Die trichterförmigen Ausnehmungen 15 weisen jeweils derart abgerundete Innenseiten auf, dass die Spannelemente 9 mit der abgerundeten kugelsegmentförmigen Kontur 18 bzw. mit der kegelförmigen Kontur 19 den jeweiligen Planetenträger 5 in einem Linienkontakt 13 berühren.
Bei dem in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Planetengetriebes 1 ist innerhalb des Drehmomentabtriebs 12, nämlich innerhalb der Abtriebswelle des Planetengetriebes 1, ein Schmierstoffkanal 16 ausgebildet, der zur Abgabe von Schmierstoff an einen Kontaktbereich 20 zwischen dem Spannelement 9 und dem Planetenträger 5 mit dem Kontaktbereich 20 verbunden ist.
Der Schmierstoffkanal 16 verläuft bei dem in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsbeispiel parallel versetzt zur Rotationsachse R des Planetenträgers 5 und des Planetengetriebes 1.
Bei den in den 13 und 14, 17 und 18 sowie 19 und 20 gezeigten Ausführungsbeispielen ist der Schmierstoffkanal 16 jeweils schräg in einem Winkel zur Rotationsachse R des jeweiligen Planetenträgers 5 und des Planetengetriebes 1 ausgerichtet, um den Schmierstoffaustritt zu beeinflussen.
Bei dem in den 15 und 16 gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Schmierstoffkanal 16 durch das Spannelement 9, ist also in dem Spannelement 9 ausgebildet. Der durch das Spannelement 9 verlaufende Schmierstoffkanal 16 weist eine Längsmittelachse auf, die deckungsgleich mit der Rotationsachse R ist.
Bei allen Ausführungsbeispielen von Planetengetrieben 1 mit Schmierstoffkanal 16 dient die jeweils vorhandene Aufnahme 11, innerhalb der das Rückstellelement 10 der Spannvorrichtung 8 angeordnet ist, als Schmierstoffreservoir. In der Aufnahme 11 befindlicher Schmierstoff kann über den jeweiligen Schmierstoffkanal 16 an den Kontaktbereich 20 zwischen dem Spannelement 9 und dem Planetenträger 5 abgegeben werden kann.
Der Schmierstoffkanal 16 des in den 13 und 14 gezeigten Planetengetriebes 1 verläuft ausgehend von der Aufnahme 11 schräg in einem Winkel zur Rotationsachse R des Planetengetriebes 1 durch die Abtriebswelle 12. An einer Stirnseite der Abtriebswelle 12, die benachbart zu dem Kontaktbereich 20 zwischen dem Spannelement 9 und dem Planetenträger 5 angeordnet ist, weist der Schmierstoffkanal 16 eine Austrittsöffnung 21 auf. Die Aufnahme 11 dient auch bei diesem Ausführungsbeispiel als Schmierstoffreservoir. Über den Schmierstoffkanal 16 ist die Aufnahme 11 mit dem Kontaktbereich 20 zwischen dem Spannelement 9 der Spannvorrichtung 8 und dem Planetenträger 5 verbunden.
Bei dem in den 15 und 16 gezeigten Planetengetriebe 1 verläuft der Schmierstoffkanal 16 in Richtung der Rotationsachse R durch das Spannelement 9 der Spannvorrichtung 8. Die Längsmittelachse des Schmierstoffkanals 16 ist dabei deckungsgleich mit der Rotationsachse R des Planetenträgers 5 und des Planetengetriebes 1. Auch hier dient die Aufnahme 11 als Schmierstoffreservoir. Die Aufnahme 11 ist über den Schmierstoffkanal 16 mit dem Kontaktbereich 20 zwischen dem Spannelement 9 und dem Planetenträger 5 der ersten Getriebestufe 2 verbunden. Der Schmierstoffkanal 16 weist eine Austrittsöffnung 21 auf, die an einer dem Planetenträger 5 zugewandten Stirnseite des Spannelements 9 ausgebildet ist.
Das in den 17 und 18 gezeigte Planetengetriebe 1 weist ebenfalls einen Schmierstoffkanal 16 auf, der durch das Spannelement 9 der Spannvorrichtung 8 verläuft. Auch bei diesem Planetengetriebe 1 verbindet der Schmierstoffkanal 16 die als Schmierstoffreservoir dienende Aufnahme 11 innerhalb der Abtriebswelle 12 mit dem Kontaktbereich 20 zwischen dem Planetenträger 5 und dem Spannelement 9. 18 zeigt, dass der Schmierstoffkanal 16 schräg, also in einem Winkel zur Rotationsachse R des Planetenträgers 5 und des Planetengetriebes 1 durch das Spannelement 9 verläuft und zudem eine Austrittsöffnung 21 aufweist, die an einer Umfangsfläche des Spannelements 9 angeordnet ist.
Das in den 19 und 20 gezeigte Planetengetriebe 1 umfasst einen Schmierstoffkanal 16, der ebenfalls durch das Spannelement 9 der Spannvorrichtung 8 dieses Planetengetriebes 1 verläuft. Im Vergleich zu dem in den 17 und 18 gezeigten Planetengetriebe 1 weist der Schmierstoffkanal 16 gemäß den 19 und 20 eine Austrittsöffnung 21 auf, die an einer Stirnseite des Spannelements 9 angeordnet ist. Der Schmierstoffkanal 16 verläuft schräg, also in einem Winkel zur Rotationsachse R durch das Spannelements 9 und verbindet auch hier die als Schmierstoffreservoir dienende Aufnahme 11, in der auch das Rückstellmittel 10 der Spannvorrichtung 8 angeordnet ist, mit dem Kontaktbereich 20 zwischen dem Spannelement 9 und dem Planetenträger 5.
Die Planetenräder 6 der in den 3-20 gezeigten Planetengetriebe 1 weisen jeweils eine Schrägverzahnung 17 auf, die passend zu Schrägverzahnungen von Hohlrädern 7 des jeweiligen Planetengetriebes 1 ausgebildet ist.
Jede Getriebestufe 2 und 3 des jeweils gezeigten Planetengetriebes 1 umfasst jeweils ein Sonnenrad 4, 44, einen Planetenträger 5, 55 mit mehreren Planetenrädern 6 und ein Hohlrad 7.
Die Hohlräder 7 der beiden Getriebestufen 2,3 weisen ebenso eine Schrägverzahnung auf, wie die Planetenräder 6 an den Planetenträgern 5, 55 der beiden Getriebestufen 2 und 3.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2: erste Getriebestufe
3: zweite Getriebestufe
4: Sonnenrad der ersten Getriebestufe
44: Sonnenrad der zweiten Getriebestufe
5: Planetenträger der ersten Getriebestufe
55: Planetenträger der zweiten Getriebestufe
60: Trägerscheibe
70: Trägerachse
80: Trägerbolzen
6: Planetenrad
7: Hohlrad
8: Spannvorrichtung
9: Spannelement
10: Rückstellelement
11: Aufnahme
12: Drehmomentabtrieb
13: Linienkontakt
14: Gleitkörper
15: Ausnehmung
16: Schmierstoffkanal
17: Schrägverzahnung
18: kugelsegmentförmige Kontur an 9
19: kegelförmige Kontur an 9
20: Kontaktbereich
21: Austrittsöffnung von 16
R: Rotationsachse von 5

Claims

Planetengetriebe (1) mit einer Spannvorrichtung (8), die dazu eingerichtet ist, einen Planetenträger (5) des Planetengetriebes (1) in Bezug auf eine Rotationsachse (R) des Planetenträgers (5) axial zu beaufschlagen, um den Planetenträger (5) in einer vorgespannten Position zu halten, insbesondere in einer vorgespannten Relativposition zu einem Sonnenrad (4) des Planetengetriebes (1).
Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1, wobei das Planetengetriebe (1) ein mehrstufiges Planetengetriebe (1) mit einer ersten Getriebestufe (2) und zumindest einer weiteren Getriebestufe (3) ist, insbesondere wobei die Spannvorrichtung (8), dazu eingerichtet ist, einen Planetenträger (5) einer Getriebestufe (2,3) des Planetengetriebes (1) in Bezug auf eine Rotationsachse (R) des Planetenträgers (5) axial zu beaufschlagen, um den Planetenträger (5) in der vorgespannten Position zu halten, insbesondere in der vorgespannten Relativposition zu einem Sonnenrad (4) derselben Getriebestufe (2,3) des Planetengetriebes (1).
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Planetenträger (5) ein Sonnenrad (44) einer nachfolgenden Getriebestufe (2,3) des Planetengetriebes (1) aufweist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Planetenträger (5) eine Trägerscheibe (60), an der zumindest ein Planetenrad (6) angeordnet ist, und eine Trägerachse (70) umfasst, an der ein Sonnenrad (44) einer nachfolgenden Getriebestufe (2,3) des Planetengetriebes (1) angeordnet oder ausgebildet ist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung (8) zur axialen Beaufschlagung des Planetenträgers (5) zumindest ein Spannelement (9) aufweist.
Planetengetriebe (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei eine Längsachse des zumindest einen Spannelements (9) deckungsgleich mit einer Rotationsachse des Planetenträgers (5) und/oder wobei das zumindest eine Spannelement (9) rotationssymmetrisch ist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung (8) zumindest ein Rückstellelement (10), insbesondere eine Rückstellfeder, aufweist, das dazu eingerichtet ist, zumindest ein Spannelement (9) der Spannvorrichtung (8) in einer Spannstellung an dem Planetenträger (5) zu halten.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Spannelement (9) der Spannvorrichtung (8) und/oder ein Rückstellelement (10) der Spannvorrichtung (8) in einer Aufnahme (11) innerhalb eines Drehmomentabtriebs (12), insbesondere einer Abtriebswelle des Planetengetriebes (1) angeordnet ist/sind, und/oder wobei ein Spannelement (9) und/oder ein Rückstellelement (10) der Spannvorrichtung (8) in einer Aufnahme (11) innerhalb eines oder des Sonnenrads (4) des Planetengetriebes (1) angeordnet ist/sind.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung (8), insbesondere ein Spannelement (9) der Spannvorrichtung (8), an einer dem Sonnenrad (4) abgewandten Seite angreift und/oder wobei die Spannvorrichtung (8), insbesondere ein Spannelement (9) der Spannvorrichtung (8), an einer dem Sonnenrad (4) zugewandten Seite des Planetenträgers (5) angreift.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Planetenträger (5) entlang eines Linienkontakts (13) gegen die Beaufschlagung der Spannvorrichtung (8) abgestützt ist und/oder wobei der Planetenträger (5) mithilfe der Spannvorrichtung (8) gegen das Sonnenrad (4) verspannt ist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei zwischen dem Planetenträger (5) und dem Sonnenrad (4) ein Wälzkörper oder ein Gleitkörper (14), insbesondere eine Kugel, angeordnet ist, insbesondere wobei der Planetenträger (5) und/oder das Sonnenrad (4) eine korrespondierende Ausnehmung (15) aufweisen, in der der Wälzkörper oder der Gleitkörper (14) angeordnet ist und einen Linienkontakt (13) zu dem Planetenträger (5) und/oder dem Sonnenrad (4) aufweist, und/oder wobei zwischen dem Planetenträger (5) und dem Sonnenrad (4) eine Gleitfläche ausgebildet ist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Spannvorrichtung (8), insbesondere ein Spannelement (9) der Spannvorrichtung (8), den Planetenträger (5) in einem Punktkontakt oder in einem Linienkontakt (13) beaufschlagt.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Spannelement (9) an einer dem Planetenträger (5) zugewandten Seite eine reibungsminimierende Kontur (18, 19), insbesondere eine abgerundete und/oder kugelsegmentförmige und/oder kegelförmige Kontur, und/oder eine Beschichtung aufweist.
Planetengetriebe (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Planetenträger (5) eine zu der Kontur (18, 19) des Spannelements (9) passende Gegenkontur aufweist, insbesondere eine abgerundete oder kugelsegmentförmige oder kegelförmige oder trichterförmige Ausnehmung (15) aufweist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei innerhalb des Drehmomentabtriebs (12), insbesondere innerhalb einer Abtriebswelle, und/oder innerhalb eines Drehmomenteintriebs (4) des Planetengetriebes (1) und/oder innerhalb eines Spannelements (9) der Spannvorrichtung (8) ein Schmierstoffkanal (16) ausgebildet ist, der zur Abgabe von Schmierstoff an einen Kontaktbereich (20) zwischen einem Spannelement (9) der Spannvorrichtung (8) und dem Planetenträger (5) mit dem Kontaktbereich (20) verbunden ist.
Planetengetriebe (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Schmierstoffkanal (16), insbesondere eine Längsmittelachse des Schmierstoffkanals (16), parallel oder schräg zu einer Rotationsachse (R) des Planetenträgers (5) ausgerichtet ist, oder wobei der Schmierstoffkanal (16) eine Längsmittelachse aufweist, die deckungsgleich mit der Rotationsachse (R) des Planetenträgers (5) ist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Planetenträger (5) zumindest ein Planetenrad (6) mit einer Schrägverzahnung (17) aufweist.
Planetengetriebe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede Getriebestufe (2,3) des Planetengetriebes (1) jeweils ein Sonnenrad (4,44), ein Hohlrad (7) und einen Planetenträger (5,55) mit zumindest einem Planetenrad (6) aufweist.