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Planetenradgetriebe mit doppelschrägverzahnten Umlaufrädern Die Erfindung
bezieht sich auf ein Planetenradgetriebe mit doppelsehrägverzahnten Umlaufrädern
zwischen einem äußeren Zahnkranz und einem inneren Sonnenrad, bei dem zum Ausgleich
des Lastdruckes der Zahnkranz gegen radiale, tangentiale und taumelartige Bewegungen
elastisch abgestützt ist.
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Unter den Planetenradgetrieben ist eine Ausführungsform bekannt, mit
der das Problem des Lastdruckausgleiches verfolgt wird und bei der der äußere Zahnkranz
in zwei voneinander unabhängige Zahnradscheiben geteilt ist, die jede für sich allein
über mehrere Zahnkupplungen gegenüber dem starren Getriebegehäuse abgestützt ist.
Das innere Sonnenrad ist auf einer Welle ortsfest und axial unbeweglich gelagert.
Sämtliche anderen Räder können sich somit nach diesem inneren Sonnenrad ausrichten.
Der Ausgleich soll dabei durch die Ausweichbewegung des einzelnen äußeren Zahnkranzes
erfolgen.
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Derartige Getriebe werden als einzige der vorbekannten Ausführungsformen
in der Praxis benutzt, wobei jedoch in Kauf genommen werden muß, daß zufolge der
Kupplungsanordnungen außerordentlich großer konstruktiver Bauaufwand zu treiben
ist, der sich demgemäß in hohen Herstellungskosten äußert. Weiterhin muß ein erheblich
unruhiger Getriebelauf in Kauf genommen werden, der deswegen entsteht, weil die
einzelnen Getrieberäder zu viele Freiheitsgrade besitzen, wobei die Ausweichbewegung
dieser Räder sich selbst überlassen bleibt.
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Ausgehend von dein Problem, einen Lastdruckausgleich bei Planetenradgetrieben
mit doppelschrägverzahnten Rädern zu erreichen, besteht die der Erfindung zugrunde
liegende Aufgabe darin, ein hierfür geeignetes Getriebe so auszubilden, daß bei
einem möglichst geringen Bauaufwand ein Höchstmaß an Laufruhe erzielt wird. Dabei
geht es vor allem darum, die bei bekannten Getrieben auftauchenden Schwierigkeiten
zu vermeiden, ohne Nachteile im Lastdruckausgleich in Kauf nehmen zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die Kombination folgender
Merkmale gelöst: a) das Sonnenrad ist ungelagert und lediglich in den Planetenrädern
geführt, b) der funktionell ungeteilte Zahnkranz ist mit geringem Spiel von einem
hohlzylindrischen Getriebegehäuse umgeben, c) in den einander zugekehrten Zylinderflächen
des Zahnkranzes und des Getriebegehäuses sind axiale Bohrungen vorgesehen, d) in
die axialen Bohrungen sind zylindrische Federn eingelegt. Der technische Fortschritt
der Erfindung ergibt sich daraus, daß die der gestellten Aufgabe zugrunde gelegten
Bedingungen restlos erfüllt werden, indem das erfindungsgemäße Getriebe einen sehr
guten Lastdruckausgleich aufweist und bei sehr geringem konstruktivem und kostenmäßigem
Aufwand eine außerordentliche Laufruhe zeigt.
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Einzelne Merkmale der erfindungsgemäßen Kombination sind bekannt.
So ist beispielsweise die Raumform einer Hülsenfeder nicht mehr neu; sie wurde als
Schwingungsdämpfer für Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen verwendet, bei welchem
eine Schwungmasse mit der Welle elastisch verbunden ist. Dabei ist mit der Kurbelwelle
mittels Schrauben eine scheibenförmige Platte verbunden. Um diese Platte ist konzentrisch
eine ringförmige Schwungmasse angeordnet. In die gemeinsamen Bohrungen, deren Mittelpunkt
in der Nähe der Trennfuge zwischen der Platte und dem Schwungring liegt, sind die
Hülsenfedern mit ihren inneren, festen Kernen eingeschoben. Nichts deutet bei dieser
vorbekannten Ausführungsform darauf hin, daß die Hülsenfedern auch als Mittel dafür
verwendet werden können, den Lastdruckausgleich von Planetenradgetrieben mit schrägverzahnten
Rädern herbeizuführen, wobei man bedenken muß, daß dieser Lastdruckausgleich nur
durch komplizierte Anordnung von mehreren Zahnkupplungen herbeizuführen versucht
wurde.
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Bekannt ist es außerdem, den äußeren Zahnkranz eines einfach schrägverzahnten
Planetenradgetriebes
kardanisch aufzuhängen. Dies erfolgt dadurch,
daß an zwei gegenüberliegenden Stellen des äußeren Zahnkranzes radial vorstehende
Zapfen angeordnet sind, die in einen Ring eingreifen, der seinerseits über ebensolche
Zapfen gegenüber einem Gehäuse in Umfangsrichtung federnd abgestützt ist.
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Ein weiterer vorbekannter Vorschlag _besteht darin, praktisch alles,
was ip.einem Planetenradgetriebe gelagert und angeordnet werden kann, mit Gummi
abzupolstern, um somit°eine nach allen Seiten wirkende elastische Federung der gelagerten
Teile zu erzielen. In Umfangsrichtung ist hingegen der äußere Zahnkranz dieses vorbekannten
Getriebes starr abgestützt. Es kann daher schon wegen dieses Umstandes die bei der
Erfindung vorhandene Wirkung nicht erzielt werden.
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Weiterhin ist es berennt, den äußeren Zahnkranz eines einfach schrägverzahnten
Planetenrädergetriebes mittels Spiralfedern abzustützen, die entlang des Außenumfanges
des äußeren Zahnkranzes angeordnet werden. Dadurch ist eventuell eine tangentiale
federnde Abstützung gewährleistet; es fehlt jedoch die radiale Abstützung sowie
das Ermöglichen einer Taumelbewegung, wie es beim Gegenstand der Erfindung der Fall
ist.
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Schließlich ist es bekannt, den äußeren Zahnkranz eines Planetenradgetriebes
mit einfach schrägverzahnten Zahnrädern durch Gummipolster gegenüber dem Getriebegehäuse
abzustützen. Das Gehäuse besitzt radial angeordnete Bohrungen, in welche das eine
Ende des Polsters eingeschoben ist. Das andere Ende des Polsters ruht in einer radialen
Sackbohrung in der Außenmantelfläche des äußeren Zahnkranzes. Eine solche Anordnung
von Gummipolstern ist sehr empfindlich gegen den tangentialen Zahndruck am äußeren
Zahnkran', welcher ja als Abstützelement für die Planetenräder dienen soll. Man
wird also mit einem derartigen Getriebe keine hohen Leistungen und Drehzahlen übertragen
können. Darüber hinaus ermöglicht diese vorbekannte Ausführungsart nicht gleichzeitig
das elastische Abstützen radialer, tangentialer und taumelartiger Bewegungen des
äußeren Sonnenrades.
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Daß es für sich allein bekannt ist, den äußeren Zahnkranz eines Planetengetriebes
mit Spiel innerhalb eines Getriebegehäuses vorzusehen, sei der Vollständigkeit wegen
noch bemerkt. Keines dieser bekannten Merkmale legt jedoch
die Verwendung in
der erfindungsgemäßen Kombination nahe.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht darin,
daß in den Bohrungen des äußeren Zahnkranzes sowie des umgebenden Gehäuses
mehrere
Hülsenfedern koaxial hintereinander austauschbar angeordnet sind. Durch diese Maßnahme
wird man in die Lage versetzt, die Elastizität der Abstützung zu verändern, je nachdem,
welche Leistung zu übertragen ist und wie groß die elastische Abstützung gewünscht
wird: Man kann beispielsweise nur einige der vorgesehenen Federpakete in die Hohlräume
einführen oder sogar manche Hohlräume überhaupt nicht mit solchen Federpaketen versehen.
Durch diese Anordnung ist die Möglichkeit gegeben, während der Montage und beim
Probelauf die Elastizität der Abstützung zu verändern.
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Die im Rahmen der Erfindung vorgesehene Hülsen-
feder
kann aus mehreren unterschiedlich großen und ineinander angeordneten hülsenartig
geformten, durch Bolzen gehaltenen Blattfedern bestehen, von denen die Feder größten
Durchmessers die größte Wandstärke besitzt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch
und beispielsweise dargestellt. Es zeigt F -i g. 1 einen schematischen Längsschnitt
durch ein Planetenradgetriebe mit doppelschrägverzahnten Rädern und F i g. 2 einen
Längsschnitt durch das Getriebe gemäß F i g. 1 in der anderen Ebene.
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Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 ist mit 1 das innere Sonnenrad
bezeichnet, welches in den Planetenrädern 2 durch Zahneingriff gelagert und somit
eines besonderen Lagers bedarf. Mit der Antriebsseite ist dieses innere Sonnenrad
über die Hülsenkupplung 14 und den Flansch 15 verbunden. Statt der Hülsenkupplung
14 kann beispielsweise auch eine biegeelastische Welle verwendet werden,
die einen Teil des inneren Sonnenrades 1 darstellen kann.
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Die Planetenräder 2 sind über Buchsen 3 auf Achsen 7 gelagert, wobei
eine Buchse 3 a vorgesehen sein kann, die dem zugehörigen Planetenrad 2 eine axiale
Führung gewährt. Dieses Planetenrad 2 bildet alsdann das feste Rad, nach
dem sich sämtliche anderen Räder des Planetenradgetriebes einrichten. Der äußere
Zahnkranz 5 ist in die beiden Hälften 5a, 5b geteilt, welche während des Betriebes
miteinander jedoch eine feste Verbindung eingehen, beispielsweise dergestalt, daß
diese Räder axial miteinander verschraubt sind. Die Teilung in die einzelnen Zahnkränze
5 a, 5 6 empfiehlt sich lediglich aus Montagegründen, weil wegen der Pfeilverzahnung
der gesamte äußere Zahnkranz 5 nicht montiert werden könnte.
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Das Getriebegehäuse 8 besteht aus den Stirnflanschen 8 a und 8 6 sowie
dem Mantelteil 8 c, mit dem bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Flanschscheiben
9 verbunden sind, in denen verteilt angeordnete Federn 11 gelagert werden, die auf
axiale Führungsscheiben wirken. Der äußere Zahn; kranz 5 kann sich somit axial gegen
die Wirkung dieser Führungsscheiben 10 geringfügig im Sinne einer Ausgleichsbewegung
verstellen.
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Der Abtrieb erfolgt über den Planetenradsteg 6, der im Lager 12 des
Gehäuses 8 a bzw. im anderen Lager 13 geführt ist.
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Im äußeren Zahnkranz 5 sowie in dem diesen Zahnkranz umgebenden Gehäuseteil
8 c sind deckungsgleich gegenüberliegende Hohlräume 18' (vgl. F i g. 2) vorgesehen,
die zur Aufnahme von Hülsenfedern 18
vorgesehen sind, welche ihrerseits den
äußeren Zahnkranz 5 gegen radiale, tangentiale und taumelartige Bewegungen elastisch
abstützen. Dabei besteht die Möglichkeit, daß mehrere solcher Hülsenfedern
18
oder äquivalenter Federn koaxial hintereinander angeordnet werden können.
Insbesondere ist die Zahl der verwendeten Hülsenfedern veränderbar, je nachdem,
welche Belastung auf dem äußeren Zahnkranz 5 liegt.
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Die Wirkung des erfindungsgemäßen Getriebes besteht darin, daß einerseits
das innere Sonnenrad 1 die Möglichkeit zu einer Schlingerbewegung um die ideale
Achse des Planetenradgetriebes und andererseits der äußere Zahnkranz die Möglichkeit
zu einer dreidimensionalen Ausgleichsbewegung besitzt, so daß die durch den Eingriff
der Planetenräder 2 mit dem inneren Sonnenrad 1 und dem äußeren Zahnkranz 5 wirksam
werdenden Verzahnungsfehler sich in einer Ausgleichsbewegung dieser Teile 1, 5 äußert:
Dadurch
wird die Wirkung erzielt, daß sämtliche Zahnräder gleichmäßig
im Eingriff stehen und damit ein Lastdruckausgleich in der gewünschten Weise eintritt.
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Im Sinne der F i g. 2 können die Federn 18 aus hülsenartig geformten
Blattfedern 18 a, 18 b, 18 c bestehen, die in beliebiger Anzahl ineinandergesteckt
und von einem Bolzen 30 gehalten sind, der in entsprechend ausgebildeten Schlitzen
31 des Gehäuses 8c geführt ist. Dieser Bolzen 30 bildet zugleich einen Sicherheitsanschlag
für die Federn 18a, 18b, 18c zur Vermeidung von Federbruch. Es empfiehlt
sich, die Federn 18 c größten Durchmessers am stärksten auszubilden, wohingegen
die Wandstärke nach innen abnehmen kann. Wesentlich ist vor allen Dingen auch, daß
zwischen dem äußeren Zahnkranz 5 und dem Gehäuseteil 8 c ein ausreichendes Spiel
vorhanden ist, damit auch radiale Ausgleichsbewegungen des äußeren Zahnkranzes 5
nicht behindert werden.