DE10325781A1

DE10325781A1 - Umlaufgetriebe

Info

Publication number: DE10325781A1
Application number: DE2003125781
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Christ; Roland Denefleh; Andreas Hess; Jürgen Kasper; Heinrich Zimmermann
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2005-01-13
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: DE10325781B4

Abstract

Umlaufgetriebe, umfassend außenverzahnte Umlaufräder, die auf Umlaufradachsen mittels Lager gelagert sind und mit einem innenverzahnten Teil in Eingriff stehen,
wobei das innenverzahnte Teil, insbesondere ein Hohlrad, mit dem stationären Gehäuse fest verbunden ist oder mit dem stationären Gehäuse einstückig ausgeführt ist,
wobei die Umlaufradachsen in einem Mitnahmesystem angeordnet sind,
wobei die Lager der Umlaufräder an ihren axialen Enden von Wangen des Mitnahmesystems und/oder Gehäuseteilen abgedeckt sind,
wobei Bohrungen (4a, 4b) zur Schmierstoffversorgung zumindest in einer Umlaufradachse eingebracht sind
und eine Ausnehmung (9) im Planetenträger über zumindest eine Bohrung (8) im Planetenträger (2) und die Bohrungen (4a, 4b) mit zumindest einem Lager einer Umlaufradachse in Verbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umlaufgetriebe.
Aus der EP 0 738 843 B1 ist ein Planetengetriebe bekannt, bei dem die Planetenbolzen Ölkanäle mit großem Durchmesser aufweisen. Es wird eine Ölversorgung beschrieben für verschiedene Betriebsweisen des Planetengetriebes, nämlich mit still stehendem und mit drehendem Hohlrad. Nachteilig ist dabei, dass Fliehkräfte während der Drehung die Ölversorgung erschweren und komplexe Ölkammern notwendig sind. Außerdem ist eine aufwendige Ölpumpe ( EP 0 738 843 B1 , Spalte 4, Zeile 34) notwendig, die den Ölstrom aufrecht erhält, insbesondere in dem Betriebsfall des still stehenden Hohlrades und des drehenden Planetenträgers.
Aus der EP 0 366 032 B1 ist eine Ölversorgung für ein Planetengetriebe bekannt, bei welcher allerdings der Planetenträger auch ein Gehäuse bildet. Bei Drehung dieses Planetenträgers bildet sich ein radialer Ölsumpf ( EP 0 366 032 B1 , 1, Bezugszeichen 21) aus, in den die Planetenräder einlaufen und Öl zur Sonne hin transportieren. Von dort wird es über den Kanal ( EP 0 366 032 B1 , 1, Bezugszeichen 22) in einen durch ein Blech gebildeten Vorratsbereich transportiert. Wenn sich in diesem genug Öl angesammelt hat, wird das Öl über die axiale und radiale Bohrung des Planetenbolzens ( EP 0 366 032 B1 , 1, Bezugszeichen 3) zum Nadellager der Planeten geleitet.
Wesentlich ist bei der EP 0 366 032 B1 für die Funktion der Ölversorgung, dass das Gehäuse sich dreht. Wenn hingegen eine Betriebsweise gewählt werden würde, in welcher das Gehäuse fest stünde, dann wäre die Lebensdauer wegen schlechter Ölversorgung sehr gering, insbesondere bei hoher Last.
Nachteilig ist bei der EP 0 366 032 B1 auch, dass ein Befüllen mit Schmierstoff durch eine im Gehäuse sitzende Ölablassschraube oder dergleichen eine Gefahr bezüglich des Austretens von Öl darstellt. Denn im Betrieb, also während des Drehens, bildet sich ein Ölsumpf am gesamten Innenumfang des Gehäuses.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe kostengünstig derart weiterzubilden, dass es eine hohe Lebensdauer aufweist, wobei die Betriebsweise derart gewählt ist, dass das Hohlrad fest steht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Getriebe nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wesentliche Merkmale der Erfindung bei dem Umlaufgetriebe sind, dass es außenverzahnte Umlaufräder, die auf Umlaufradachsen mittels Lager gelagert sind und mit einem innenverzahnten Teil in Eingriff stehen, umfasst,
wobei das innenverzahnte Teil, insbesondere ein Hohlrad, mit dem stationären Gehäuse fest verbunden ist oder mit dem stationären Gehäuse einstückig ausgeführt ist,
wobei die Umlaufradachsen in einem Mitnahmesystem angeordnet sind,
wobei die Lager der Umlaufräder an ihren axialen Enden von Wangen des Mitnahmesystems und/oder Gehäuseteilen abgedeckt sind,
wobei Bohrungen zur Schmierstoffversorgung zumindest in einer Umlaufradachse eingebracht sind
und eine Ausnehmung im Mitnahmesystem über zumindest eine Bohrung im Mitnahmesystem und die Bohrungen mit zumindest einem Lager einer Umlaufradachse in Verbindung steht.
Von Vorteil ist dabei, dass der Schmierstoff mittels der Bohrungen direkt zu den Lagern geführt wird. Insbesondere lassen sich auf diese Weise auch die Endbereiche oder die mittleren Bereiche der Lager versorgen, je nach Ausführung und Positionierung. Dabei wird mindestens eine Bohrung in mindestens eine Umlaufradachse eingebracht. Die Umlaufräder tauchen während des Betriebes immer wieder in den Ölsumpf ein, solange entsprechend ausreichende Mengen von Schmierstoff, wie Öl, Schmierfett, Fett oder dergleichen, im Innenraum des Getriebes eingefüllt sind. Somit werden die Umlaufräder benetzt und der Schmierstoff beim Eingriff der Planetenräder in das Sonnenrad zumindest auch axial seitlich herausgequetscht oder herausgespritzt in einen Ölauffangraum, der insbesondere vorteiligerweise im Planetenträger angeordnet ist. Wegen der Zentrifugalkräfte, die beim Drehen des Mitnahmesystems auftreten, wird der Schmierstoff am Umfang der Ausnehmung angesammelt. Von dort ist dann der Schmierstoff der Bohrung im Mitnahmesystem zuleitbar und von dort weiterleitbar über die Bohrungen in den Umlaufradachsen and die Lager der Planetenräder. Somit ist wegen der guten Schmierung der Lager die Lebensdauer des Umlaufgetriebes erhöht.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Umlaufgetriebe ein Planetengetriebe, die Umlaufräder Planeten sind, das Mitnahmesystem ein Planetenträger ist und die Umlaufradachsen Planetenbolzen sind. Bei einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung ist das Umlaufgetriebe ein Zyklogetriebe und die Umlaufräder sind Zykloscheiben, insbesondere mit einer zykloidverzahnten Außenverzahnung versehene Scheiben.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Bohrungen als Radial-, Axial- und/oder Schrägbohrungen ausgeführt. Von Vorteil ist dabei, dass mittels beliebiger Kombinationen von Bohrungen verschieden vorteilhafte Schmierstoffversorgungen ermöglicht werden, wobei die Kosten mit der Anzahl von Bohrungen abwägbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führen die Bohrungen zum axialen Endbereich der Lager. Von Vorteil ist dabei, dass diese Endbereiche direkt versorgbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung führen die Bohrungen zum mittleren Bereich der Lager. Von Vorteil ist dabei, dass die mittleren Bereiche direkt versorgbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Bohrungen zumindest teilweise mit derart kleinem Durchmesser ausgeführt, dass sie Kapillarbohrungen sind. Von Vorteil ist dabei, dass Fliehkräfte, die teilweise eine nachteilige Wirkung bei der Schmierstoffversorgung aufweisen überwindbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Bohrung im Planetenträger eine Radialbohrung. Von Vorteil ist dabei, dass das Trägheitsmoment des Planetenträgers oder des Mitnahmesystems verringert ist und somit die dynamischen Eigenschaften des Getriebes verbessert sind. Außerdem verdeckt zwar der Planetenträger die Lager und erschwert somit die Schmierung, aber durch mittels der Bohrung ist in einfacher Weise ein kostengünstiger Kanal für Schmiermittelzufuhr zu den Bohrungen in der Umlaufradachse, beispielsweise Planetenbolzen, geschaffen, wobei das Schmiermittel dann durch die Bohrungen in der Umlaufradachse zu den Lagern der Umlaufräder gelangen kann.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ausnehmung als Ölauffangraum ausgebildet, der mit den Verzahnungen der Umlaufräder derart in Verbindung steht, dass Schmierstoff von den Verzahnungen in den Ölauffangraum hineinleitbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass der Ölauffangraum einerseits ein Reservoir für Schmierstoff ist und andererseits das Trägheitsmoment verringert ohne wesentliche Einbuße an Stabilität und auch ohne wesentliche Verringerung des maximal übertragbaren Drehmoments.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist eine Ölablassschraube im Planetenträger vorgesehen zum Verschließen des Ölauffangraums. Von Vorteil ist dabei, dass axiale Baulänge einsparbar ist. Denn wenn die Ölablassschraube im Gehäuse des Getriebes unterzubringen wäre, würde die axiale Baulänge erhöht sein.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
In der 1 ist als erfindungsgemäßes Getriebe ein Planetengetriebe mit zweiwangigem, einstückig ausgeführtem Planetenträger 2 skizziert. Die Abtriebswelle ist als Roboterschnittstelle nach der Norm
EN ISO 9402 – 1 ausgeführt und somit mit vielen Vorrichtungen schnell und einfach verbindbar. Außerdem wird bei geringer axialer Baulänge ein hohes Drehmoment übertragbar und somit ein kompakter Antrieb zur Verfügung gestellt.
Dazu sind im Planetenträger 2 Bohrungen, nämlich eine Zentrierbohrung 13 und eine Gewindebohrung 14, vorgesehen, mit welchen das Verbinden der anzutreibenden Vorrichtung ermöglicht ist. Diese Bohrungen (13, 14) liegen auf einem Kreis mit einem Radius, der kleiner ist als der Innenradius der Innenringe des abtriebsseitigen Lagers 12.
Bei dem Planetengetriebe stehen die über den Planetenbolzen 4 auf Planetenlagern 5 gelagerten Planetenräder 6 mit dem Sonnenrad 3 im Eingriff. Die Planetenbolzen 4 sind zwischen den vorderen und hinteren Wangen vorgesehen, wobei die hintere Wange auch als Planetenträger 2 bezeichenbar ist und die Abtriebswelle umfasst. Die vordere Wange umfasst einen Lagersitz für ein eintriebsseitiges Lager des Planetenträgers 2.
Die Wangen decken zusammen mit den Planetenrädern 6 die Planetenlager 5 derart zu, dass es dem Schmierstoff erschwert ist, zu den Planetenlagern 5 zu gelangen.
Erfindungsgemäß sind daher Bohrungen (8, 4a, 4b) vorhanden, die dem Schmierstoff den Zutritt zum Bereich der Planetenlager 5 erleichtern.
Das Gehäuse 1 ist stationär und ist mit einem Hohlrad fest verbunden, mit welchem die Planetenräder 6 im Eingriff stehen.
Im Planetenträger 2 ist eine Ausnehmung vorgesehen, die als Ölauftangraum 9 dient. Dieser Ölauffangraum 9 ist abtriebsseitig mit einer Ölablassschraube 10 abgeschlossen, die zum Befüllen und Ablassen des Schmierstoffes dient. Die Ausnehmung führt insgesamt zu einer geringeren Masse des Planetenträgers und verringert das Trägheitsmoment des Getriebes Somit werden die dynamischen Eigenschaften des Getriebes verbessert.
Wesentlicher Vorteil bei der Positionierung der Ölablassschraube 10 ist, dass keine axiale Baulänge für diese benötigt wird.
Der Ölauffangraum 9 ist somit nach Herausnehmen der Ölablassschraube 10 direkt mit Schmierstoff, insbesondere Schmieröl, befüllbar.
Des Weiteren ist der Ölauffangraum 9 mit den Verzahnungen des Sonnenrades 3 und der Planetenräder 6 in Verbindung. Daher wird Schmierstoff, der von den Planetenrädern beim Drehen durch den Ölsumpf aufgenommen wurde, beim Eingriff dieser Verzahnungen seitlich herausgequetscht und zumindest teilweise in den Ölauffangraum 9 geleitet. Da die Zentrifugalkräfte beim Drehen des Planetenträgers 2 den Schmierstoff am Umfang des Ölauffangraumes 9 halten, werden die drei radial im Planetenträger 2 ausgeführten Bohrungen 8 mit Schmierstoff befüllt. Diese Bohrungen 8 führen an den drei Planetenbolzen 4 vorbei und enden im Bereich des Sitzes der Innenringe des Lagers 12 am Planetenträger 2. In 1 sind zwei dieser drei, um 120° versetzt angeordneten Bohrungen 8 zu sehen. Die Planetenbolzen 4 sind mit einer Axialbohrung 4a und einer sich anschließenden Radialbohrung 4b derart versehen, dass der Schmierstoff von den Radialbohrungen 8 im Planetenträger 2 über die Axialbohrung 4a und die Radialbohrung 4b im Planetenbolzen zum Planetenlager 5 der Planetenräder 6 gelangen kann und somit die Schmierung und daher auch die Lebensdauer des Getriebes verbessert.
Abtriebsseitig ist ein Wellendichtring 11 zwischen Planetenträger 2 und Gehäuse 1 angeordnet. Der Wellendichtring ist auf größerem Radius angeordnet als der Sitz des Innenrings des Lagers 12 im Planetenträger 2.
Eintriebsseitig ist ein nicht gezeigter Motor direkt angebaut, der einen getriebeseitigen Wellendichtring zum Abdichten aufweist. Außerdem ist das Motorgehäuse mit einem O-Ring dicht mit dem Gehäuse des Getriebes verbunden.
Statt eines direkt angebauten Motors ist auch eine Kupplung oder ein Adapter verbindbar, ebenfalls mit O-Ring. An die Kupplung oder den Adapter ist dann weiter eintriebsseitig ein Motor verbindbar. In der Kupplung oder dem Adapter ist ein Wellendichtring zum Abdichten des Schmierstoffs des Getriebes einsetzbar. Alternativ oder zusätzlich ist der Wellendichtring aber auch im abtriebsseitigen Bereich des Motors einsetzbar.
Der Ölauffangraum 9 weist in axialer Richtung einen Verlauf des Durchmessers auf, wobei dieser Verlauf ein lokales Maximum umfasst, also der Ölauffangraum 9 von der Eintriebsseite her kommend zur Abtriebsseite hin zuerst einen zunehmenden und später einen abnehmenden Durchmesser aufweist. Somit ist ein Hinterschnitt gebildet, in welchem Schmierstoff beim Rotieren angesammelt wird. Die Bohrungen 8 münden in diesem Bereich in den Ölauffangraum 9 und werden somit vorteiligerweise sehr gut mit Schmierstoff versorgt. Somit baut sich in den Bohrungen (8, 4a, 4b) ein vorteiliger großer Druck im Schmierstoff auf, der die Schmierstoffversorgung der Planetenlager verbessert.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist die Axialbohrung 4a durchgängig durch den Planetenbolzen 4 ausgeführt.
Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Bohrungen (4a, 4b) mit einem derartigen Durchmesser ausgeführt, dass sie die Stabilität und die sonstigen mechanischen Eigenschaften der jeweiligen Komponenten nicht oder nur unwesentlich beeinflussen.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Bohrungen (4a, 4b) zumindest teilweise als Kapillarbohrungen ausgeführt.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind die Bohrungen (4a, 4b) zumindest teilweise als Schrägbohrung ausgeführt.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist das Gehäuse selbst mit der Hohlradverzahnung versehen.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist statt des Planetengetriebes ein Zyklogetriebe vorgesehen. Die Komponenten werden dabei durch die entsprechend ähnlich wirkenden ersetzt. Auch andere Umlaufgetriebe sind vorsehbar.
In der 1 ist die Gravitationsrichtung g senkrecht zur Abtriebsachse gerichtet. Das Innere des Getriebes ist teilweise, beispielsweise zur Hälfte oder zu zwei Dritteln, mit Schmierstoff befüllt. Somit tauchen die Planetenräder während der Drehbewegung immer wieder in den Ölsumpf ein und wieder heraus.
In der 2 ist eine andere Montagerichtung des Getriebes gezeigt. Dabei ist die Gravitationsrichtung g parallel zur Abtriebsachse gerichtet, insbesondere ist der antreibende Motor unten. Das Innere des Getriebes ist wiederum teilweise mit Schmierstoff befüllt, wobei der Ölstand mit 21 eingezeichnet ist. Beim Drehen mit hoher Drehgeschwindigkeit bildet sich allerdings auch teilweise Schmierstoff-Schaum und ein genauer Ölstand ist nicht klar bestimmbar. Die Planetenräder sind während der Drehbewegung ständig im Ölsumpf eingetaucht, allerdings nicht über ihre ganze axiale Länge sondern nur teilweise. Das zwischen der Verzahnung des Sonnenrades und den Verzahnungen des Planetenrades sich befindende Öl wird beim Eingriff der Verzahnungen wiederum in den Ölauffangraum hinausgepresst. Wegen der Zentrifugalkräfte sammelt es sich an der Berandung des Ölauffangraums und steigt bis zum Bereich des lokalen Maximums auf. Der Sammelbereich ist schematisch eingezeichnet und mit dem Bezugszeichen 22 gekennzeichnet. Von dort gelangt dann das Öl wiederum über die Bohrungen (8, 4a, 4b) zu den Planetenlagern.
Bei anderen erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist statt der beschriebenen zweiteiligen Ausführung des Planetenträgers auch eine einteilige Ausführung desselben vorteiligerweise ausführbar. Die Erfindung umfasst auch diese Versionen.

1: Gehäuse
2: Planetenträger
3: Sonnenrad
4: Planetenbolzen
4a: axiale Bohrung
4b: radiale Bohrung
5: Planetenlager
6: Planetenrad
7: Motorwelle
8: radiale Bohrung im Planetenträger
9: Ölauffangraum
10: Ölablassschraube
11: Wellendichtring
12: Lager
13: Zentrierbohrung
14: Gewindebohrung
21: Ölstand
22: Sammelbereich

Claims

Umlaufgetriebe, umfassend außenverzahnte Umlaufräder, die auf Umlaufradachsen mittels Lager gelagert sind und mit einem innenverzahnten Teil in Eingriff stehen, wobei das innenverzahnte Teil, insbesondere ein Hohlrad, mit dem stationären Gehäuse fest verbunden ist oder mit dem stationären Gehäuse einstückig ausgeführt ist, wobei die Umlaufradachsen in einem Mitnahmesystem 2 angeordnet sind, wobei die Lager 5 der Umlaufräder 6 an ihren axialen Enden von Wangen des Mitnahmesystems und/oder Gehäuseteilen abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrungen (4a, 4b) zur Schmierstoffversorgung zumindest in einer Umlaufradachse eingebracht sind und eine Ausnehmung 9 im Mitnahmesystem 2 über zumindest eine Bohrung 8 im Mitnahmesystem 2 und die Bohrungen (4a, 4b) mit zumindest einem Lager 5 einer Umlaufradachse 4 in Verbindung steht.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe ein Planetengetriebe ist, die Umlaufräder Planeten sind, das Mitnahmesystem ein Planetenträger ist und die Umlaufradachsen Planetenbolzen sind.
Umlaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlaufgetriebe ein Zyklogetriebe ist und die Umlaufräder Zykloscheiben, insbesondere mit einer zykloidverzahnten Außenverzahnung versehene Scheiben, sind.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4a, 4b) als Radial-, Axial- und/oder Schrägbohrungen ausgeführt sind.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4a, 4b) zum axialen Endbereich der Lager führen.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen (4a, 4b) zum mittleren Bereich der Lager führen.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zumindest teilweise mit derart kleinem Durchmesser ausgeführt sind, dass sie Kapillarbohrungen sind.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung 8 im Planetenträger eine Radialbohrung ist.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung als Ölauffangraum 9 ausgebildet ist, der mit den Verzahnungen der Umlaufräder derart in Verbindung steht, dass Schmierstoff von den Verzahnungen in den Ölauffangraum 9 hineinleitbar ist.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölablassschraube 10 im Planetenträger vorgesehen ist zum Verschließen des Ölauffangraums 9.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölauffangraum 9 in axialer Richtung einen Verlauf des Durchmessers aufweist, der ein lokales Maximum umfasst, insbesondere dass der Ölauffangraum 9 einen Hinterschnitt umfasst.
Umlaufgetriebe nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung 8 im Bereich des lokalen Maximums in den Ölauffangraum 9 mündet.