DE1240712B

DE1240712B - Spur gear planetary gear with an inner and an outer central wheel

Info

Publication number: DE1240712B
Application number: DE1962N0024484
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gustav Niemann
Original assignee: GUSTAV NIEMANN DR ING
Current assignee: GUSTAV NIEMANN DR ING
Priority date: 1962-08-09
Filing date: 1962-08-09
Publication date: 1967-05-18

Description

Stimrad-Planetengetriebe mit einem inneren und einem äußeren Zentralrad Die Erfindung bezieht sich auf Stimrad-Planetengetriebe mit einem inneren und einem äußeren Zentralrad und einfachen Verzahnungen mit freier axialer Zahnkraftkomponente und mit zwei oder mehr Planetenrädern.Stimrad planetary gear with an inner and an outer central wheel The invention relates to spur gear planetary gears with an inner and a outer central wheel and simple toothing with free axial tooth force component and with two or more planet gears.

Die Erfindung geht von der Erfahrung aus, daß bei Planetengetrieben für große Leistungen die großen Zahnbreiten, die elastische Verdrehung des Ritzels durch das Drehmoment, die elastischen Verformungen durch die Zahnkräfte und unterschiedliche Wärineausdehnungen eine gleichmäßige Belastung über der Zahnbreite sehr behindern.The invention is based on experience that with planetary gears for high performance the large face widths, the elastic twisting of the pinion due to the torque, the elastic deformations due to the tooth forces and different Thermal expansions greatly impede an even load across the face width.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Planetengetrieben der eingangs beschriebenen Gattung unter Beibehaltung der Vorteile der Schrägverzahnung außer einer gleichen Aufteilung der Leistung auf die Planetenräder auch eine gleichmäßige Belastung der Zalmflanken über die Zahnbreite zu erreichen.The invention is therefore based on the object in planetary gears of the type described above while maintaining the advantages of the helical gearing apart from an equal distribution of the power to the planetary gears, there is also an even distribution Load on the Zalm flanks across the face width.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch Kombination folgender für sich bekannter Merkmale gelöst: a) Mindestens der Zahnkranz jedes Planetenrades ist mit seiner Achse im Winkel zu der Achse des Getriebes beweglich abgestützt; b) zur Ausschaltung der Einwirkung der freien axialen Zahnkraftkomponente auf die Selbsteinstellung des Planetenradzahnkranzes sind neben den Zahnkränzen der Planetenräder einerseits und der Zentralräder andererseits sich einander axial gegenüberstehende kegelförinige Ringflächen vorgesehen; c) das innere Zentralrad ist durch Antrieb über eine Doppelgelenkkupplung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung und im Winkel zu der Achse des Getriebes frei schwimmend angeordnet.This object is achieved according to the invention by a combination of the following known features: a) At least the ring gear of each planet gear is movably supported with its axis at an angle to the axis of the transmission; b) to eliminate the effect of the free axial tooth force component on the self-adjustment of the planetary gear rim, axially opposite conical annular surfaces are provided in addition to the gear rims of the planetary gears on the one hand and the central gears on the other hand; c) the inner central wheel is arranged to float freely both in the longitudinal direction and in the transverse direction and at an angle to the axis of the transmission by being driven via a double joint coupling.

Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines Stirnrad-Planetengetriebes wird die Belastung praktisch gleichmäßig über die ganze Zahnbreite der miteinander zusammenwirkenden Verzahnungen des Getriebes verteilt, so daß die ganze Zahnbreite für die übertragung der Belastung in Rechnung gestellt werden kann. Dies ergibt erheblicheGewichts- und Raumeinsparungen und damit natürlich auch entsprechend große Kosteneinsparungen.In this inventive design of a spur planetary gear the load is practically evenly over the entire face width of each other cooperating teeth of the gear distributed so that the entire tooth width can be invoiced for the transfer of the debit. This gives considerable weight and space savings and thus, of course, correspondingly large savings Cost savings.

Die Anpassungsmöglichkeit der Flankenpaare der einzelnen Verzahnungen wird noch weiter gesteigert, wenn vorgesehen wird, daß zusätzlich auch der Zahnkranz des äußeren Zentralrades winkelbeweglich zur Achse des Getriebes abgestützt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Winkelbeweglichkeit der Zahnkränze durch Hülsenfedem gegeben, die zwischen der Nabe bzw. einem Stützring und dem jeweiligen Zahnkranz angeordnet sind.The possibility of adapting the flank pairs of the individual gears is increased even further if it is provided that also the ring gear of the outer central wheel is supported angularly movable to the axis of the transmission. In a preferred embodiment of the invention, the angular mobility is the ring gears given by sleeve springs between the hub or a support ring and the respective ring gear are arranged.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is described below with reference to schematic drawings explained in more detail using an exemplary embodiment.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Stimrad-Planetengetriebe; F i g. 2 zeigt einen normal zur Achse geführten Schnitt durch ein Planetenrad in vergrößertem Maßstab.F i g. 1 shows a longitudinal section through a spur gear planetary gear designed according to the invention; F i g. 2 shows a section through a planetary gear, normal to the axis, on an enlarged scale.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Stimrad-Planetengetriebe setzt sich das insgesamt mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnete Gehäuse aus den Stimwänden 32 und 33 und einem zwischen diesen beiden Stimwänden durch nicht gezeigte Zugbolzen eingeklemmten, innenverzahnten äußeren Zentralrad 34 zusammen. Zwischen dem äußeren Zentralrad 34 und jeder Stimwand 33 ist jeweils ein Druckring 35 bzw. 36 gehalten, der in konzentrischen Ausnehmungen in den einander gegenüberstehenden Stirnflächen der Teile zentriert ist und eine kegelförmige Ringfläche besitzt, welche den Axialschub zwischen dem äußeren Zentralrad 34 und über den Umfang verteilt angeordneten Planetenrädem 37 aufnimmt.In the case of the one shown in FIG. 1 , the housing designated as a whole by the reference numeral 31 is composed of the end walls 32 and 33 and an internally toothed outer central wheel 34 clamped between these two end walls by tension bolts (not shown). Between the outer central wheel 34 and each end wall 33 there is held a pressure ring 35 or 36 , which is centered in concentric recesses in the opposing end faces of the parts and has a conical annular surface which provides the axial thrust between the outer central wheel 34 and over the circumference distributed planet gears 37 receives.

Jedes der Planetenräder besteht aus einer Nabe 39 und einem Zahnkranz 38, die beide durch eine Trennfuge voneinander getrennt sind. In der Innenfläche 11 des Zahnkranzes 38 sind den Teil eines Kreises bildende Ausnehmungen 12 und in der Außenfläche 13 der Nabe 39 sind den Ausnehmungen 12 gegenüberstehend und mit diesen auf der gleichen Zylinderfläche liegende Ausnehmungen 14 vorgesehen. In die jeweils paarweise einander gegenüberstehenden Ausnehmungen 14 sind aus Federblech gerollte, eine Längsfuge aufweisende Hülsenfedern 40 unter Vorspannung eingebracht. Diese Hülsenfedern 40 sind merklich kürzer als die halbe Zahnbreite des Getriebes und werden in ihrer Lage in der Mitte der Zahnbreite durch Federringe 17 gehalten, die in Umfangsrillen in der Außenfläche 13 der Nabe 39 angeordnet sind. Damit alle Hülsenfedern die gleiche Federcharakteristik haben, sind sie alle mit ihrem Längsschlitz, bezogen auf das Zahnrad, radial nach außen weisend eingesetzt.Each of the planetary gears consists of a hub 39 and a ring gear 38, both of which are separated from one another by a parting line. In the inner surface 11 of the ring gear 38 there are recesses 12 forming part of a circle and in the outer surface 13 of the hub 39 the recesses 12 are opposite and recesses 14 are provided on the same cylinder surface. Sleeve springs 40, rolled from spring steel sheet and having a longitudinal joint, are introduced under pretension into the recesses 14, which are opposite one another in pairs. These sleeve springs 40 are noticeably shorter than half the tooth width of the gear and are held in their position in the middle of the tooth width by spring rings 17 which are arranged in circumferential grooves in the outer surface 13 of the hub 39 . So that all sleeve springs have the same spring characteristics, they are all inserted with their longitudinal slot, based on the gearwheel, pointing radially outward.

Die Planetenfäder 37 sind in dem Steg bzw. Planetenträger 41 auf Bolzen 42 gelagert. Der Steg 41 ist seinerseits bei 43 und 44 in den Stimwänden 32 und 33 drehbar gelagert. Zwischen den drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Planetenrädem 37, von denen in F i g. 1 nur eines gezeigt ist, ist das innere Zentralrad 45 frei schwimmend gehalten. Dieses innere Zentralrad 45 kann sich also sowohl in Längs- als auch in Querrichtung frei bewegen. Es wird über die Doppelgelenkkupplung 46 von einer hier nicht gezeigten Antriebswelle angetrieben. An den beiden Enden des inneren Zentralrades 45 sind Bunde mit kegelförmigen Ringflächen 47 und 48 zum Aufnehmen der freien axialen Zahnkraftkomponente zwischen dem inneren Zentralrad und den Planetenrädern 37 vorgesehen.The planetary wheels 37 are mounted on bolts 42 in the web or planet carrier 41. The web 41 is in turn rotatably mounted at 43 and 44 in the end walls 32 and 33. Between the three planet gears 37 evenly distributed over the circumference, of which in FIG. 1 is shown only one, the inner central wheel 45 is held freely floating. This inner central wheel 45 can therefore move freely both in the longitudinal and in the transverse direction. It is driven via the double joint coupling 46 from a drive shaft not shown here. At the two ends of the inner central wheel 45, collars with conical annular surfaces 47 and 48 are provided for absorbing the free axial tooth force component between the inner central wheel and the planetary gears 37 .

Damit bei den kleinen Schwenkbewegungen, welche der Zahnkranz gegenüber seiner Nabe ausführt, an den miteinander zusammenwirkenden kegelförmigen Ringflächen keine Kantenpressungen entstehen, ist vorgesehen, daß bei jeweils zwei zusammenwirkenden kegelförmigen Ringflächen eine ein leicht konvex gewölbtes Profil besitzt.So with the small swivel movements, which the ring gear opposite its hub executes on the interacting conical annular surfaces there are no edge pressures, it is provided that two interacting conical ring surfaces has a slightly convexly curved profile.

Wird das innere Zentralrad 45 in der in F i g. 1 mit dem Pfeil 49 bezeichneten Drehrichtung angetrieben, so legt sich infolge der beim inneren Zentralrad 45 angedeuteten Schrägung der Verzahnung der Druckring 47 des inneren Zentralrades gegen die kegelförmigen Ringflächen der Zahnkränze 38 der Planetenräder 37 und die Zahnkränze 38 ihrerseits wieder gegen die kegelfönnige Ringfläche des Druckringes 36 des stillstehenden äußeren Zentralrades 34 an. Bei dieser Ausführung des Stimrad-Planetengetriebes können sich die Zahnflanken zur gleichmäßigen Verteilung der Last auf die Zahnbreite auch dann richtig aufeinander einstellen, wenn die Schrägungswinkel der Planetenräder 37 sowohl um ein geringes von dem Schrägungswinkel des inneren Zentralrades 45 als auch des Schrägungswinkels des äußeren Zentralrades 34 abweichen, da die Zahnkränze 38 der Planetenräder 37 sich sowohl gegenüber den Zähnen des äußeren Zentralrades 34 als auch gegenüber den Zähnen des inneren Zentralrades 45 frei einstellen können, weil der Zahnkranz 38 jedes Planetenrades um zwei zueinander und zu seiner Drehachse senkrechten Achsen schwenkbeweglich ist.If the inner central wheel 45 is in the position shown in FIG. 1 is driven by the direction of rotation indicated by the arrow 49, as a result of the inclination of the toothing indicated on the inner central wheel 45, the pressure ring 47 of the inner central wheel lies against the conical annular surfaces of the ring gears 38 of the planetary gears 37 and the ring gears 38 in turn lie against the conical ring surface of the pressure ring 36 of the stationary outer central wheel 34. In this version of the spur gear planetary gear, the tooth flanks can also correctly adjust to one another for even distribution of the load over the tooth width if the helix angle of the planet gears 37 is slightly different from the helix angle of the inner central gear 45 and the helix angle of the outer central gear 34 differ, since the ring gears 38 of the planet gears 37 can freely adjust both with respect to the teeth of the outer central wheel 34 and with respect to the teeth of the inner central wheel 45, because the ring gear 38 of each planet wheel is pivotable about two axes perpendicular to each other and to its axis of rotation.

Statt der oben beschriebenen Ausbildung der Planetenräder zur Erzielung einer freien Beweglichkeit ihrer Zahnkränze im Winkel zu der Achse der Nabe, die besonders einfach herzustellen ist und den weiteren Vorteil hat, daß der Zahnkranz aus einem anderen Material bestehen kann als die Nabe, kann auch jede andere bekannte Ausbildung von Stirnrädern verwendet werden, die eine freie Beweglichkeit des Zahnkranzes gegenüber der Welle zuläßt z. B. eine bekannte Anordnung, bei welcher Zahnkranz und Nabe über sphärische Lagerflächen miteinander verbunden sind, die in der Art einer Zahnkupplung miteinander zusammenwirken, oder eine andere bekannte Ausbildung, bei welcher der Zahnkranz und die Nabe über eine relativ dünne, meinbranartige Mittelscheibe miteinander verbunden sind.Instead of the above-described training of the planetary gears to achieve a free mobility of their ring gears at an angle to the axis of the hub, the is particularly easy to manufacture and has the further advantage that the ring gear may consist of a different material than the hub, any other known material Training of spur gears are used, which a free movement of the ring gear opposite the shaft allows z. B. a known arrangement in which the ring gear and hub are connected to one another via spherical bearing surfaces, which are in the art a tooth coupling interact with each other, or another known design, in which the ring gear and the hub have a relatively thin, mine-wall-like central disk are connected to each other.

Bei dem gezeigten Stirnrad-Planetengetriebe kann vorgesehen sein, daß der eigentliche Zahnkranz des äußeren Zentralrades 34 in der gleichen Weise wie der in Verbindung mit den Planetenrädem 37 beschriebene, über Hülsenfedern in einem zwischen den Stirnwänden 32 und 33 fest eingeklemmten Stützring abgestützt ist.In the case of the spur gear planetary gear shown, the actual ring gear of the outer central gear 34 is supported in the same way as that described in connection with the planet gears 37 via sleeve springs in a support ring clamped between the end walls 32 and 33.

Claims

Claims: 1 .. spur gear planetary gear with an inner and an outer central gear and simple toothing with free axial tooth force component and with two or more planet gears, characterized by the combination of the following, per se known features: a) At least the ring gear (38) of each tarpaulin , tenrades (37) is movably supported with its axis at an angle to the axis of the transmission; b) to eliminate the effect of the free axial tooth force component on the self-adjustment of the planetary gear ring (38) , in addition to the ring gears of the planet gears (37) on the one hand and the central gears (34, 45) on the other, axially opposite conical annular surfaces (35, 36, 47, 48) provided; c) the inner central wheel (45) is arranged to float freely both in the longitudinal direction and in the transverse direction and at an angle to the axis of the transmission by being driven via a double joint coupling (46).

2. Spur gear planetary gear according to claim 1, characterized in that, in addition, the ring gear of the outer central gear (34) is supported angularly movable to the axis of the gear. 3. spur planetary gear according to claim 1 or 2, characterized in that the angular mobility of the ring gears (34, 38) is given by sleeve springs (40) which are arranged between the hub (39) or a support ring and the respective ring gear.

Considered publications: German Patent Nos. 236 736, 401 652, 444 697, 606 634, 721 714; Austrian Patent No. 211 119; British Patent Nos. 419 255, 630 788.