DE102021213858A1 - Planetengetriebe mit ungleich verteilten Planetenrädern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (101) mit N Planetenrädern (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f), einem Sonnenrad (105) mit zSZähnen und einem Hohlrad (107) mit zHZähnen. Die Drehachsen zweier Planetenräder (103a, 103f) sind um einen Winkel vonφ'=360∘N(1+N−1zH−zS)bezüglich einer Mittelachse des Sonnenrads (105) zueinander versetzt angeordnet.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Baureihe nach dem Oberbegriff von Anspruch 2.
• Eine hohe Variantenvielfalt führt zu hohen Kosten. Ein Weg, die Variantenvielfalt zu reduzieren, besteht in der Abdeckung verschiedene Lastfälle mit demselben Getriebe. Das Getriebe muss dabei so dimensioniert sein, dass es dem Lastfall mit den höchsten auftretenden Lasten standhält. Bei den anderen Lastfällen hat dies eine Überdimensionierung zur Folge. Obwohl die Variantenkosten sinken, steigen aufgrund der Überdimensionierung die Bauteilkosten.
• Eine Lösung besteht darin, bei einem Planetengetriebe die Zahl der Planetenräder variabel zu gestalten und dem jeweiligen Lastfall anzupassen. Dies ist allerdings nur sehr begrenzt möglich, da die Anzahl der Planetenräder abhängig ist von der Zähnezahl des Sonnenrads und der Zähnezahl des Hohlrads.
• Die DE 10 2015 009 070 A1 offenbart ein Planetengetriebe, dessen Planetenräder in Umfangsrichtung einer Drehachse des Sonnenrads ungleichmäßig voneinander beabstandet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Verzahnungen der Planetenräder zu verschiedenen Zeiten vom Einzeleingriffsgebiet zum Doppeleingriffsgebiet übergehen. Infolgedessen reduzieren sich die aus dem Übergang vom Einzeleingriffsgebiet zum Doppeleingriffsgebiet resultierenden Geräuschemissionen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Variantenkosten von Planetengetrieben zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe nach Anspruch 1 und eine Baureihe nach Anspruch 2.
• Das erfindungsgemäße Planetengetriebe weist N Planetenräder P₁ ... P_N, ein Sonnenrad und ein Hohlrad auf. Die Zahl N der Planetenräder beträgt mindestens zwei. Insbesondere kann N größer als zwei sein. Als Werte für N kommen beliebige natürliche Zahlen in Frage, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9,10 ...
• Das Sonnenrad ist außenverzahnt. Die Anzahl z_S der Zähne einer Verzahnung des Sonnenrads ist daher positiv.
• Das Hohlrad hingegen weist eine Innenverzahnung auf. Deren Zähnezahl z_H wird definitionsgemäß mit einem negativen Wert angegeben.
• Bei einem Planetengetriebe sind das Hohlrad und das Sonnenrad sind koaxial zueinander angeordnet, weisen also eine gemeinsame Mittel- bzw. Drehachse auf. Die Planetenräder sind drehbar in einem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Vorzugsweise kämmt jedes Planetenrad mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad. Die Drehachsen der Planetenräder sind parallel zueinander ausgerichtet.
• Zwei der drei Komponenten Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad sind drehbar gelagert. Die entsprechende Drehachsen verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Vorzugsweise verlaufen auch die Drehachsen der Planetenräder parallel dazu. Die dritte Komponente ist drehfest fixiert. Insbesondere können der Planetenträger und das Sonnenrad drehbar gelagert sein, während das Hohlrad drehfest fixiert ist, beispielsweise in einem Getriebegehäuse.
• Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die übliche Gleichverteilung der Planetenräder aufzugeben, um mit baugleichen Komponenten mehr Lastfälle abdecken zu können. Dazu werden die N Planetenräder P₁ ... P_N der Reihe nach jeweils in gleichem Abstand ihrem jeweiligen Vorgänger angeordnet. Im Einzelnen werden die Planetenräder P_i, für i = 2 ... N, in jeweils gleichem Abstand <p zu dem jeweiligen Vorgänger angeordnet. Daraus ergibt sich ein abweichender Abstand <p' zwischen den Planetenrädern P₁ und P_N. Es gilt φ ≠ φ' = φ - δ, mit einer von Null verschiedenen Abweichung δ zwischen <p und <p'.
• Als Maß für den Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Planetenrad eignet sich etwa ein Winkel, um den eine Drehachse des ersten Planetenrads und eine Drehachse des zweiten Planetenrads bezüglich der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads zueinander versetzt angeordnet sind. Dieser Winkel ist identisch mit einem Torsionswinkel, auch Diederwinkel genannt, zwischen einer von der Drehachse des ersten Planetenrads und der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads aufgespannten Fläche und einer von der Drehachse des zweiten Planetenrads und der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads aufgespannten Fläche. Der Torsionswinkel entspricht einem Winkel, den zwei Strahlen einschließen, die in einem Querschnitt von der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads ausgehend durch jeweils eine Drehachse eines der beiden Planetenräder verlaufen.
• Erfindungsgemäß gilt $$\delta =\frac{{360}^{\circ }}{-z_S\cdot \left(i_0-1\right)}$$

  
• Dabei bezeichnet i₀ die Standübersetzung des Planetengetriebes, d.h. $i_0=\frac{z_H}{z_S}.$

  
• Die Summe aller Torsionswinkel in dem Planetengetriebe beträgt 360°. Es gilt also $${360}^{\circ }=\left(N-1\right)\cdot \phi +\phi \text{'}=\left(1-N\right)\cdot \phi +\phi +\frac{{360}^{\circ }}{z_S\cdot \left(\frac{z_H}{z_S}-1\right)}=N\cdot \phi +\frac{{360}^{\circ }}{z_H-z_S}$$

  
• Hieraus ergibt sich $$\phi =\frac{{360}^{\circ }}{N}\cdot \left(1-\frac{1}{z_H-z_S}\right)$$

  

  und $$\phi =\frac{{360}^{\circ }}{N}\cdot \left(1+\frac{N-1}{z_H-z_S}\right)$$

  
• Eine Baureihe definiert eine Mehrzahl einzelner Vorrichtungen. Diese bilden die Baureihe. Die Baureihe ist also identisch mit einer aus den einzelnen Vorrichtungen bestehenden Anordnung.
• Bei den Vorrichtungen einer erfindungsgemäßen Baureihe handelt es sich um Planetengetriebe.
• Die Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Baureihe weisen baugleiche Hohlräder, baugleiche Sonnenräder und baugleiche Planetenräder auf. Die Hohlräder von jeweils zwei Planetengetrieben der Baureihe sind also baugleich. Ebenso sind die Sonnenräder von jeweils zwei Planetengetrieben der Baureihe baugleich. Baugleich sind auch jeweils zwei Planetenräder jeweils eines Planetengetriebes der Baureihe. Bevorzugt sind darüber hinaus die Planetenräder jedes Planetengetriebes untereinander baugleich. Dies bedeutet, dass jeweils zwei Planetenräder unterschiedlicher Planetengetriebes der Baureihe baugleich sind.
• Zwei Mittel oder Anordnungen von Mitteln sind baugleich, wenn sie in ihren technischen Merkmalen und physikalischen Parametern - insbesondere hinsichtlich ihrer Material- und Geometrieeigenschaften - im Rahmen der auftretenden Fertigungstoleranzen übereinstimmen.
• Die Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Baureihe zeichnen sich dadurch aus, dass die Anzahlen ihrer Planetenräder mindestens teilweise unterschiedlich sind. Dies bedeutet, dass mindestens zwei Planetengetriebe der Baureihe unterschiedliche Anzahlen von Planetenrädern aufweisen.
• Die Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Planetengetriebe der Baureihe wie eingangs beschrieben erfindungsgemäß ausgebildet ist. Ein weiteres Planetengetriebe der Baureihe ist vorzugsweise konventionell ausgebildet. Ein konventionelles Planetengetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass gilt $$\delta =0$$

  

  und damit $$\phi =\phi \text{'}=\frac{{360}^{\circ }}{N}$$

  
• Die erfindungsgemäße Baureihe erlaubt es, jedes in ihr enthaltene Planetengetriebe präzise an die zu erwartenden Belastungen anzupassen. Dies geschieht durch Variation der Anzahl der Planetenräder. Eine Überdimensionierung einzelner Planetengetriebe lässt sich dadurch vermeiden. Weiterhin lassen sich durch die getriebeübergreifende Verwendung baugleicher Komponenten Variantenkosten einsparen.
• Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
• 1 ein Planetengetriebe.
• Das in 1 dargestellte Planetengetriebe 101 weist ein erstes Planetenrad 103a, ein zweites Planetenrad 103b, ein drittes Planetenrad 103c, ein viertes Planetenrad 103d, ein fünftes Planetenrad 103e, ein sechstes Planetenrad 103f, ein Sonnenrad 105 und ein Hohlrad 107 auf. Die Planetenräder 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 105 und dem Hohlrad 107.
• Das zweite Planetenrad 103b ist gegenüber dem ersten Planetenrad 103a, das dritte Planetenrad 103c gegenüber dem zweiten Planetenrad 103b, das vierte Planetenrad 103d gegenüber dem dritten Planetenrad 103c, das fünfte Planetenrad 103e gegenüber dem vierten Planetenrad 103d und das sechste Planetenrad 103f gegenüber dem fünften Planetenrad 103e jeweils um einen Winkel <p versetzt angeordnet. Das erste Planetenrad 103a ist gegenüber dem sechsten Planetenrad 103f um einen Winkel φ' versetzt angeordnet. Der Winkel φ' unterscheidet sich von dem Winkel φ.
• Bezugszeichenliste

101

Planetengetriebe

103a

erstes Planetenrad

103b

zweites Planetenrad

103c

drittes Planetenrad

103d

viertes Planetenrad

103e

fünftes Planetenrad

103f

sechstes Planetenrad

105

Sonnenrad

107

Hohlrad

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102015009070 A1 [0004]

Claims (2)

1. Planetengetriebe (101) mit N Planetenrädern (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f), einem Sonnenrad (105) mit z_S Zähnen und einem Hohlrad (107) mit z_H Zähnen; dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen zweier Planetenräder (103a, 103f) um einen Winkel von $$\phi \text{'}=\frac{{360}^{\circ }}{N}\left(1+\frac{N-1}{z_H-z_S}\right)$$

   

   bezüglich einer Mittelachse des Sonnenrads (105) zueinander versetzt angeordnet sind.
2. Baureihe von Planetengetrieben (101) mit baugleichen Planetenrädern (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f), deren Anzahl unterschiedlich ist, baugleichen Sonnenrädern (105) und baugleichen Hohlrädern (107); dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahlen der Planetenräder (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f) mindestens teilweise unterschiedlich sind; wobei mindestens eins der Planetengetriebe (101) gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.

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