DE10251499A1

DE10251499A1 - Modulares, mehrstufig ausbaubares Planetengetriebe

Info

Publication number: DE10251499A1
Application number: DE2002151499
Authority: DE
Inventors: Martin Mika; Friedrich Dipl.-Ing. Obermeyer (Fh); Thomas Dipl.-Ing. Horz (FH)
Original assignee: Zeitlauf GmbH Antriebstechnik and Co KG
Current assignee: Ebm Papst Zeitlauf GmbH and Co KG
Priority date: 2002-11-04
Filing date: 2002-11-04
Publication date: 2004-05-19

Abstract

Ein modulares, mehrstufig ausbaubares Planetengetriebe umfasst DOLLAR A - ein Basis-Getriebemodul (1) mit einem Gehäuse (6, 6'), in dem eine Hohlradverzahnung (13, 13'), Planetenräder (11), eine Trägerscheibe (10) dafür und eine Abtriebswelle (17) angeordnet sind, und DOLLAR A - ein Vorschalt-Getriebemodul (25) mit einem ringartigen Gehäuseteil (26), in dem ebenfalls eine Hohlradverzahnung (27), Planetenräder (28), eine Trägerscheibe (30) dafür und ein Abtriebsritzel (34) zur Ankopplung an die Planetenräder (11) der abtriebsseitig benachbarten Getriebestufe (1) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (6, 6') antriebsseitig sowie das Gehäuseteil (26) an- und abtriebsseitig zueinander komplementäre Flanschzonen (7, 33, 31) zur modulartigen Anreihung von einem oder mehreren Vorschalt-Getriebemodulen (25) an ein Basis-Getriebemodul (1) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft ein modulares, mehrstufig ausbaubares Planetengetriebe.
Planetengetriebe mit ihrer technischen Grundkonstruktion umfassen ein Gehäuse mit einer Hohlradverzahnung, an einer Trägerscheibe drehbar gelagerte Planetenräder, die radial außen mit der Hohlradverzahnung und radial innen mit einem Antriebsritzel in Eingriff stehen, sowie eine mit der Trägerscheibe gekoppelte Abtriebswelle und sind in vielfachen Ausführungsformen bekannt. Falls dabei ein hohes Über- oder Untersetzungsverhältnis erzielt werden soll, werden mehrere Planetengetriebestufen hintereinander geschaltet, so dass von der Antriebsseite her ein erstes Planetengetriebe mit seiner Abtriebswelle in die Planetenräder eines abtriebsseitig benachbarten Planetengetriebes eingreift und so fort. Dabei ist es üblich, solche mehrstufigen Planetengetriebe jeweils speziell für das verlangte Über- oder Untersetzungsverhältnis auszulegen und entsprechend zu konstruieren. Dabei sind in aller Regel die verschiedenen Getriebestufen in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
Die bekannte Konstruktionsweise bringt den Nachteil mit sich, dass für jedes Getriebeverhältnis entsprechende Getriebe konstruiert und hergestellt werden müssen, was einen erhöhten Konstruktions- und Fertigungsaufwand mit sich bringt.
Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, ein mehrstufiges Planetengetriebe so zu verbessern, dass es bei geringem Konstruktions- und Fertigungsaufwand modular ausbaubar und damit in seinem Über- bzw. Untersetzungsverhältnis in weiten Grenzen auf einfache Weise variabel gestaltbar ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe gelöst, das umfasst

– ein Basis-Getriebemodul mit einem Gehäuse, in dem eine Hohlradverzahnung, Planetenräder, eine Trägerscheibe dafür und eine Abtriebswelle angeordnet sind, und
– ein Vorschalt-Getriebemodul mit einem ringartigen Gehäuseteil, in dem ebenfalls eine Hohlradverzahnung, Planetenräder, eine Trägerscheibe dafür und ein Triebritzel zur Ankopplung an die Planetenräder der abtriebsseitig benachbarten Getriebestufe angeordnet sind, wobei das Gehäuse antriebsseitig sowie das Gehäuseteil an- und abtriebseitig zueinander komplementäre Flanschzonen zur modulartigen Anreihung von einem oder mehreren Vorschalt-Getriebemodulen an ein Basis-Getriebemodul aufweisen.

Wie aus dem Vorstehenden deutlich wird, besteht ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe aus zwei Grundmodulen, nämlich dem Basis-Getriebemodul und einem Vorschalt-Getriebemodul. Letzteres ist mit sich selbst kompatibel, so dass durch Verwendung eines Basis-Getriebemoduls und einer entsprechenden Anzahl von daran angereihten Vorschalt-Getriebemodulen das gewünschte Über- oder Untersetzungsverhältnis erreichbar ist. Aufgrund der Vielzahl der Gleichteile – so können die Planetenräder und Trägerscheiben von Basis- und Vorschalt-Modul im Wesentlichen identisch aufgebaut sein – wird dabei der konstruktive Aufwand weiter verringert.
Für die Ausbildung der Hohlradverzahnung existieren unterschiedliche bevorzugte Ausführungsformen, die jedoch grundsätzlich von der im Stand der Technik praktizierten spanabhebenden Formgebung der Hohlradverzahnung abweichen. So kann letztere am Gehäuse des Basis-Moduls beziehungsweise am Gehäuseteil des Vorschalt-Moduls einstückig insbesondere durch spanlose Formgebung im Druckguss-Verfahren montagefertig aus der Form erzeugt werden. Damit ist keine Nachbearbeitung mehr notwendig, was den Fertigungsaufwand weiter verringert.
Alternativ dazu kann die Hohlradverzahnung an einem separaten Hohlradring ausgebildet sein, der in eine entsprechende Aufnahme im Getriebegehäuse des Basis-Moduls beziehungsweise im Gehäuseteil des Vorschalt-Moduls drehfest eingesetzt ist. Durch diese Konstruktion können bestimmte Spezifikationen bei der Hohlradverzahnung – wie Zahnanzahl, Zahnflankenform, Toleranzen, etc. – durch eine entsprechende Auslegung des Hohlradringes erfüllt werden, der entsprechend produziert und in das Gehäuse beziehungsweise Gehäuseteil von Basis- beziehungsweise Vorschalt-Modul in eine entsprechende Aufnahme drehfest eingesetzt wird. Zur Abdeckung unterschiedlicher Spezifikationen sind also keine unterschiedlichen Gehäuseteile notwendig.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beziehen sich auf die Ausbildung der komplementären Flanschzonen von Gehäuse und Gehäuseteil sowie die Formgebung der Trägerscheiben von Basis- und Vorschaltmodul. Diese Maßnahmen unterstützen durchgehend die bei dein erfindungsgemäßen Planetengetriebe verfolgte Gleichteile-Strategie, was wiederum zu einer Verringerung des Konstruktions- und Fertigungsaufwandes bei hoher Auslegungsflexibilität führt.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung entnehmbar, in der Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 einen Axialschnitt eines einstufigen Planetengetriebes und
2 einen Axialschnitt eines darauf aufbauenden zweistufigen Planetengetriebes.
In 1 ist ein einstufiges Planetengetriebe mit einem Basismodul 1 in seinem Einbauzustand am Montageflansch 2 eines nicht näher dargestellten Elektromotors gezeigt. Von letzterem ist lediglich ein kleiner Gehäuseausschnitt 3 mit einem Sackgewinde 4 angedeutet, in dem eine den Montageflansch 2 am Motorgehäuse haltende Befestigungsschraube 5 sitzt.
Das Basismodul 1 des Planetengetriebes weist ein topfartiges Gehäuse 6 auf, dessen antriebseitige Ringöffnung 7 auf einer entsprechend geformten Flanschschulter 8 des Montageflansches 2 sitzt und dort mit mehreren radial verlaufenden Halteschrauben 9 fixiert ist.
Im Gehäuse 6 ist koaxial zur Rotationsachse R des Getriebes eine Planeten-Trägerscheibe 10 angeordnet, auf der die drei in üblicher Weise angeordnete Planetenräder 11 des Planetengetriebes über Achsen 12 drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 11 greifen in eine radial außen liegende Hohlradverzahnung 13 ein. Desgleichen greift das konzentrisch zur Rotationsachse R liegende Abtriebsritzel 14 des Antriebsmotors zentral in die Planetenräder 11 ein.
Die Hohlradverzahnung 13 ist in dem in 1 gezeigten Fall an einem separaten Hohlradring 15 ausgebildet, der in eine entsprechende Aufnahme 16 in die Ringöffnung 7 eingesetzt ist. Durch nicht näher dargestellte Längsnuten ist der Hohlradring 15 gegen Verdrehung gesichert. Sein Material ist an den jeweils spezifizierten Einsatzzweck des Getriebes angepasst, so dass das Gehäuse 6 als solches immer als Gleichteil ausgeführt sein kann.
Konzentrisch zur Rotationsachse R ist mit der Trägerscheibe 10 drehfest die Abtriebswelle 17 des Planetengetriebes 1 verbunden, die antriebsseitig über den Boden 18 des topfartigen Gehäuses 6 hinaussteht. Die Lagerung der Abtriebswelle 17 erfolgt dabei einerseits durch ein Rillenkugellager 19 als Festlager und andererseits durch ein Gleitlager 20 in Form einer Sinterbuchse als Loslager. Eine Gleitringscheibe 21 an der Buchse des Gleitlagers 20 gibt eine zusätzliche axiale Sicherung. Im Übrigen ist die Antriebswelle 7 gegen ein Einschieben in das Gehäuse 6 durch einen vor dem Rillenkugellager 19 sitzenden Sprengring 22 gesichert. Zwischen den Planetenrädern 11 und dem Montageflansch 2 ist ferner eine Gleitringscheibe 23 eingesetzt, die sich in radialer Richtung von einer zentralen Öffnung 24 des Montageflansches 2 bis zu dem Hohlradring 15 erstreckt.
Das in 1 gezeigte Planetengetriebe stellt das Basismodul 1 eines modularen, mehrstufig ausbaubaren Planetengetriebes dar. Ein entsprechend zweistufig aufgebautes Planetengetriebe ist nun in 2 gezeigt. Dort ist das in 1 gezeigte Planetengetriebe aus dein Basimodul verwendet, auf dessen Grundlage weitere Stufen hinzukommen können. Eine nochmalige Erörterung des Basismoduls 1 erübrigt sich und es kann diesbezüglich auf die Beschreibung des Planetengetriebes 1 gemäß 1 verwiesen werden. Der einzige Unterschied, der zu erörtern ist, liegt in der Ausbildung der Hohlradverzahnung 13', die in dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einstöckig durch spanlose Formgebung in das Gehäuse 6' eingebracht ist. Zu diesem Zweck ist das Gehäuse 6' beispielsweise aus Zink-Druckguss-Material hergestellt, bei dem die Hohlradverzahnung 13' montagefertig aus der Form kommt und keine Nachbearbeitung benötigt.
Um nun ein größeres Übersetzungsverhältnis zu erreichen, ist bei dem zweistufigen Planetengetriebe gemäß 2 an das Basis-Getriebemodul 1' ein Vorschalt-Getriebemodul 25 gesetzt. Dieses weist ein ringartiges Gehäuseteil 26 auf, dessen Außendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Gehäuses 6' entspricht. In diesem Gehäuseteil 26 ist wiederum radial außen auf der Wandinnenseite eine Hohlradverzahnung 27 vorgesehen, mit der drei Planetenräder 28 kämmen. Letztere sind über Achsen 29 an einer koaxial zur Rotationsachse R drehbar angeordneten Trägerscheibe 30 rotationsgelagert. Zentral greift in die Planetenräder 28 das Abtriebsritzel 14 des nicht näher dargestellten Antriebsmotors ein.
Die Kontur der Trägerscheibe 30 ist – bis auf die Abmessung der zentralen Lageröffnung 37 für das Abtriebsritzel 34 identisch zur Kontur der Trägerscheibe 10 des Basismoduls. Insoweit können die Trägerscheiben 10 und 30 in der gleichen Form erzeugt werden. Anschließend muss lediglich die zentrale Lageröffnung 37 an die Formgebung und Dimensionierung des Abtriebsritzels 34 beziehungsweise der Abtriebswelle 17 beispielsweise durch spanende Formgebung angepasst werden.
Das Gehäuseteil 26 weist abtriebseitig einen umlaufenden Ringflansch 31 auf, mit dein das Gehäuseteil 26 in die komplementäre Ringöffnung 7 des Gehäuses 6' eingreift und dort durch über den Umfang verteilte, radial verlaufende Befestigungsschrauben 32 fixiert ist.
Die dem Ringflansch 31 abgewandte Ringöffnung 33 des Gehäuseteils 26 ist identisch zur Ringöffnung 7 des Gehäuses 6' und damit komplementär zu seinem eigenen Ringflansch 31 ausgebildet. Insoweit können mehrere Gehäuseteile 26 in der in 2 gezeigten Weise zu einem mehrstufigen Planetengetriebe aneinandergereiht werden. Dabei greift jeweils ein mit der Trägerscheibe 30 des Vorschalt-Getriebemoduls 25 verbundenes Abtriebsritzel in die Planetenräder des abtriebseitig benachbarten Moduls – wie z.B. dem Basismodul 1' in 2 – ein. Das antriebsseitig letzte Vorschalt-Getriebemodul 25 ist dann mit dem Montageflansch 2 eines Antriebsmotors 1 verbunden, wie dies anhand von 1 beim Basismodul 1 bereits erörtert wurde. Insoweit bezeichnen identische Bezugszeichen übereinstimmende Bauteile und bedürfen keiner nochmaliger Erörterung.
Bei dem Vorschalt-Getriebemodul 25 gemäß 2 ist die Hohlradverzahnung 27 analog der Hohlradverzahnung 13 bei dem in 1 gezeigten Basismodul an einem separaten Hohlradring 15 ausgebildet, der wiederum in einer entsprechenden Aufnahme 36 in der Ringöffnung 33 drehfest gelagert ist.

Claims

Modulares, mehrstufig ausbaubares Planetengetriebe umfassend – ein Basis-Getriebemodul (1) mit einem Gehäuse (6, 6'), in dem eine Hohlradverzahnung (13, 13''), Planetenräder (11), eine Trägerscheibe (10) dafür und eine Abtriebswelle (17) angeordnet sind, und – ein Vorschalt-Getriebemodul (25) mit einem ringartigen Gehäuseteil (26), in dem ebenfalls eine Hohlradverzahnung (27), Planetenräder (28), eine Trägerscheibe (30) dafür und ein Abtriebritzel (34) zur Ankopplung an die Planetenräder (11) der abtriebsseitig benachbarten Getriebestufe (1) angeordnet sind, wobei das Gehäuse (6, 6') antriebsseitig sowie das Gehäuseteil (26) an- und abtriebseitig zueinander komplementäre Flanschzonen (7, 33, 31) zur modulartigen Anreihung von einem oder mehreren Vorschalt-Getriebemodulen (25) an ein Basis-Getriebemodul (1) aufweisen.
Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradverzahnung (13') am Gehäuse (6') des Basis-Getriebemoduls (1) und/oder am Gehäuseteil des Vorschalt-Getriebemoduls einstöckig aus dem Gehäusematerial gearbeitet ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradverzahnung (13') durch spanlose Formgebung, insbesondere durch ein Druckguss-Verfahren montagefertig aus der Form erzeugt ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradverzahnung (13, 27) an einem separaten Hohlradring (15, 35) ausgebildet ist, der in eine Aufnahme (16, 36) im Gehäuse (6) und/oder Gehäuseteil (26) drehfest eingesetzt ist.
Planetengetriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gehäuse (6, 6') und Gehäuseteil (26) identische Ringöffnungen (7, 33) aufweisen, in denen jeweils ein komplementärer Ringflansch (31) eines anreihbaren Gehäuseteils (26) verankerbar ist.
Planetengetriebe nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerscheiben (10, 30) von Basis- und Vorschalt-Getriebemodul (1, 25) identische Konturen aufweisen.