DE1921479A1

DE1921479A1 - Epicyclic gears

Info

Publication number: DE1921479A1
Application number: DE19691921479
Authority: DE
Inventors: Gerhard Briehl; Robert Wolkenstein
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-04-26
Filing date: 1969-04-26
Publication date: 1970-11-12
Also published as: GB1299007A; DE1921479B2; FR2046399A5

Description

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DR. KURT-RUDOLF EIKEN3ERGDR. KURT-RUDOLF EIKEN3ERG

PATENTANWALTPATENT ADVOCATE

3 HANNOVER · SCHACKaTRASSE 1 ■ TELEFON (0611) 8140 6B ■ KABEL PATENTION HANNOVER3 HANNOVER · SCHACKaTRASSE 1 ■ TELEPHONE (0611) 8140 6B ■ CABLE PATENTION HANNOVER

Eisenwerk Wulfel 998/12Eisenwerk Wulfel 998/12

UmlaufrädergetriebeEpicyclic gears

Die Erfindung betrifft ein Umlaufrädergetriebe mit mindestens drei Planetenräderblöcken. Die Vorteile dieser Getriebe gegenüber normalen Stirnradgetrieben sind bekannt und bestehen unter anderem darin, daß die Umlaufgetriebe bei gleicher Leistung ein geringeres Leistungsgewicht besitzen.The invention relates to a planetary gear transmission with at least three planetary gear blocks. The advantages of this Gearbox compared to normal spur gears are known and consist, among other things, in the fact that the epicyclic gearbox have the same performance a lower power-to-weight ratio.

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Leider ist jedoch der Anwendungsbereich der Umlaufrädergetriebe begrenzt, namentlich dann, wenn es sich um die Übertragung hoher Leistungen bei gleichzeitig hoher Überbzw. Untersetzung handelt. Dies ist zum Beispiel bei verlangter kleiner Abtriebsdrehzahl der Pail, und ebenso bei leistungsstarken, Schnellauf enden !Turbinen, deren Drehzahl in der Regel erheblich untersetzt werden muß.Unfortunately, however, the scope of the epicyclic gears limited, especially when it comes to the transmission of high power with simultaneously high over- or. Reduction acts. This is the case, for example, with a required low output speed of the Pail, and also with high-performance, End up running fast! Turbines, the speed of which usually has to be reduced considerably.

Diese Grenzen des Anwendungsbereiches der Umlaufrädergetriebe" ergeben sich daraus, daß es nicht möglich ist* z.B. um ein Sonnenrad bei vorgegebener Übersetzung mehr als eine gewisse Anzahl von Planetenrädern anzuordnen. Die dabei zu beachtenden konstruktiven Erfordernisse sind einander entgegengesetzt. So erfordert die Übertragung einer hohen Leistung eine möglichst große Anzahl Planetenräder. Ein hohes Übersetzungsverhältnis erfordert aber demgegenüber ein im Durchmesser möglichst kleines Sonnenrad und im Durohmesser möglichst große Plarietenräder, von denen jedoch nur wenige Platz finden. Sieht man von der kostspieligen und unwirtschaftlichen Methode ab, durch Koppeln mehrerer Umlaufgetriebe ein genügend hohes Übersetzungsverhältnis zu erzielen, solwird das Ergebnis dieser entgegengesetzten Erfordernisse immer eine Kompromißlösung sein. In der Regel sind deshalb nicht mehr als drei bis vier Planetenräder um ein Sonnenrad angeordnet. These limits of the scope of the epicyclic gears result from the fact that it is not possible * E.g. to arrange a sun gear with a given gear ratio more than a certain number of planet gears. The one with it The structural requirements to be observed are opposed to each other. The transmission of high power requires the greatest possible number of planet gears. A high one In contrast, transmission ratio requires a sun gear that is as small as possible in diameter and a durometer The largest possible planetary wheels, but only a few of them have room Find. If you look from the costly and uneconomical Method to achieve a sufficiently high transmission ratio by coupling several epicyclic gears, solwwill the result of these opposing requirements will always be a compromise solution. As a rule, therefore, are not more than three to four planet gears arranged around a sun gear.

Arbeiten die Planetenräder nicht direkt mit dem innenverzahhten Hohlrad eines Umlaufgetriebes zusammen, sondern geschieht dies über jeweils mit einem Planetenrad drehfest verbundenen, im Durchmesser kleineren Zahnrad - beide zusammen bilden den sogenannten Planetenräderblock - dann läßt sich zwar eine erhebliche Vergrößerung des Übersetzungsver-The planet gears do not work directly with the internally toothed one Ring gear of an epicyclic gear, but this is done in a rotationally fixed manner via a planetary gear connected, in diameter smaller gear - both together form the so-called planetary gear block - then leaves a considerable increase in the translation ratio

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hältnisses erzielen, doch "bleibt auch dieser Typ eines Umlaufrädergetriebes bei geforderter hoher Leistung und gleichzeitig geforderten großem übersetzungsverhältnis auf Getriebe mit maximal etwa drei Planetenräderblöcken beschränkt.Achieve ratio, but "remains this type of epicyclic gear with the required high performance and at the same time the required high gear ratio on the gearbox limited to a maximum of about three planetary gear blocks.

Dieser Nachteil bei dem letztgenannten Umlaufrädergetriebetyp wird mit der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Planetenräder der Planetenräderblöcke in Achsrichtung des Getriebes zueinander gestaffelt angeordnet sind»This disadvantage in the latter type of planetary gear is eliminated with the invention that the planet gears of the planetary gear blocks in the axial direction of the Gearboxes are staggered to each other »

Durch die gestaffelte Anordnung der Planetenräder ergibt sich, daß die mit dem Sonnenrad sich im Eingriff befindenden Planetenräder frei aneinander vorbeidrehen können, während gleichzeitig nach wie vor alle kleineren Bäder der Planetenräderblöcke, d.h. die Planetenritzel, mit dem einen innenverzahnten Hohlrad kämmen. Es muß zwar infolge der aneinander vorbeidrehenden Planetenraäer nunmehr das Sonnenrad breiter ausgelegt sein, da sieh ja alle Planetenräder trotz der Staffelung auch weiterhin mit dem 'Sonnenrad in Eingriff befinden, doch ist mit einem erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe der entscheidende Torteil erreicht, daß die das übersetzungsverhältnis bestimmenden Durchmesser der Planetenräder wesentlich größer gewählt werden können als dies bei dem'bekannten Umlaufrädergetriebetyp aus konstruktiven Gründen maximal zulässig ist und daß die Anzahl der die Leistungsfähigkeit bestimmenden Planetenblöcke vergrößert werden kann.The staggered arrangement of the planetary gears means that those that are in mesh with the sun gear Planet gears can rotate freely past each other, while at the same time all the smaller baths of the Planetary gear blocks, i.e. the planetary pinions, with one internal toothed ring gear mesh. It must be as a result of each other The sun wheel is now rotating past planetary gears be designed wider, since you can see all planetary gears in spite of the staggering still in engagement with the 'sun gear are located, but is with an epicyclic gear according to the invention the crucial part of the gate achieved that the diameter of the determining the transmission ratio Planet gears can be chosen much larger than this in the case of the known epicyclic gear type from constructive Reasons is maximally permissible and that the number of planetary blocks determining the performance increases can be.

So kann bei den bekannten Getriebetypen mit z.B. drei Plane-cenräderblöcken als maximal zulassiges Übersetzungsverhältnis 35 : 1 kaum überschritten werden, während bei einemFor example, with the known gear types with three Plane wheel blocks as the maximum permissible gear ratio 35: 1 can hardly be exceeded, while with a

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erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe Übersetzungsverhältnisse von 50 : 1 und mehr möglich sind. Da darüberhinaus auch noch die Anzahl der Planetenblöcke z.B. von drei auf vier Dder gar auf sechs erhöht werden kann, ist ein Getriebe gemäß der Erfindung besonders geeignet, bei hohen zu übertragenen Leistungen und gleichzeitigem, hohen Übersetzungsverhältnis eingesetzt zu werden.Epicyclic gears according to the invention, gear ratios of 50: 1 and more are possible. Since beyond that also the number of planetary blocks e.g. from three to four or which can even be increased to six, is a gear according to the invention particularly suitable for high power to be transmitted and a high transmission ratio at the same time to be used.

Die Anzahl der Planetenräderblöcke braucht nicht ausschließlich vier oder sechs zu sein, sondern es kann natürlich auch eine ungerade Anzahl, z.B. fünf gewählt werden. Dies ist jedoch ein mehr theoretischer Pail. In der Praxis wird man sich aus konstruktiven Gründen und wegen der Belastungsverteilung bevorzugt für eine gerade Anzahl Planetenräderblöcke entscheiden. 'The number of planetary gear blocks need not be exclusively four or six, an odd number, e.g. five, can of course also be selected. However, this is a more theoretical pail. In practice, you will be for design reasons and because of the load distribution prefer to opt for an even number of planetary gear blocks. '

Die Zuordnung der Planetenräderblöcke zueinander kann in der verschiedensten Weise erfolgen. Verwendet man zur Lagerung der Blöcke z.B. Wälzlager, dann ist es u.a. aus Gründen der konstruktiven Unterbringung der relativ viel Platz beanspruchenden Wälzlager zweckmäßig, daß die Planetenräderblöcke abwechselnd entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind.The assignment of the planetary gear blocks to one another can done in a variety of ways. If, for example, roller bearings are used to store the blocks, then it is for reasons, among other things the structural accommodation of the relatively large space Rolling bearings expediently that the planetary gear blocks are arranged alternately in opposite directions.

In diesem Fall muß dan.n zwar die Breite des mit den Planetenrädern kämmenden Sonnenrades praktisch der Länge der Planetenräderblöcke entsprechen, wobei allerdings auch die Verzahnung des mittleren , nicht genutzten Teiles des Sonnenrades entfallen kann. Dadurch entsteht dann gewissermaßen ein geteiltes Sonnenrad, es wird jedoch durch diese abwechselnd entgegengesetzt gerichtete Anordnung der Planetenräderblöcke erreicht, daß alle Räderblöcke gleich ausführbar sind und somit billiger gefertigt werden können.In this case, the width of the with the Planet gears meshing sun gear practically correspond to the length of the planetary gear blocks, but also the Toothing of the central, unused part of the sun gear can be omitted. This then creates a kind of split sun gear, but it is due to this alternately oppositely directed arrangement of the planetary gear blocks achieves that all wheel blocks can be executed in the same way and can thus be manufactured more cheaply.

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Werden platzsparende Gleitlager für die Lagerung der Planetenräderblöcke verwandt, dann können in vorteilhafter Weise die Planetenräderblöcke gleichgerichtet angeordnet sein, Es ergeben sich dadurch "zwar wieder unterschiedliche Längen der einzelnen Planetenräderblöcke, doch ist "bei dieser Anordnung, abgesehen von einer besonders einfach durchzuführenden Hohlrad-Montage, eine etwas günstigere, d.h. schmalere und verwindungssteifere Ausführung des Sonnenrades von Vorteil.If space-saving plain bearings are used for the storage of the planetary gear blocks, then they can be more advantageous Way, the planetary gear blocks are arranged in the same direction. This results in different lengths of the individual planetary gear blocks, but "with this arrangement, apart from a particularly easy to carry out ring gear assembly, a somewhat cheaper, i.e. narrower and torsion-resistant design of the sun gear is an advantage.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen: The invention is described in more detail below on the basis of exemplary embodiments. Show it:

Pig. 1 einen Schnitt in Achsrichtung eines Umlaufrädergetriebes gemäß der Erfindung, wobei der Schnittverlauf aus den Piguren 2 bzw. 3 ersichtlich ist,Pig. 1 shows a section in the axial direction of a planetary gear according to the invention, where the course of the cut can be seen from Piguren 2 and 3,

Pig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe gemäß Pigur 1 entlang der in Pigur 1 gezeigten Linie II - II,Pig. 2 shows a cross section through the transmission according to Pigur 1 along that in Pigur 1 shown line II - II,

Pig. 3 einen Querschnitt durch das Getriebe gemäß Pigur 1 entlang der in Pigur 1 gezeigten Linie III - III,Pig. 3 shows a cross section through the transmission according to Pigur 1 along that in Pigur 1 shown line III - III,

Pig. 4 einen Querschnitt (schematisch) durch ein Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung mit sechs Planetenräderblöcken, Pig. 4 shows a cross section (schematic) through an epicyclic gear according to FIG Invention with six planetary gear blocks,

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Fig. 5 in schematischer Darstelllung ein Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung mit entgegengesetzt gerichteten Planetenräderblöcken,Fig. 5 in a schematic representation of an epicyclic gear according to the invention with opposite directed planetary gear blocks,

Pig. 6 in schematischer Darstellung ein Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung mit gleichgerichteten Planetenräderblöcken. Pig. 6 shows a schematic representation of an epicyclic gearing according to the invention with rectified planetary gear blocks.

Das in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellte Umlaufrädergetriebe besitzt eine schnellaufende Welle 1 * eine langsamlaufende Welle 2 und ein feststehendes, sich am Gehäuse 3 abstützendes, innenverzahntes Hohlrad 4. Die in Fig.The planetary gear shown in Figures 1, 2 and 3 has a high-speed shaft 1 * a low-speed shaft 2 and a stationary one on the housing 3 supporting, internally toothed ring gear 4. The in Fig.

geschnitten dargestellen Planetenräderblöcke bestehen im einzelnen aus einem Planetenrad 7 "bzw. 10 und einem Planetenritzel 6 bzw. 9» die jeweils zu einem Planetenradblock vereinigt sind. Ritzel 6 und 9 können dabei gleichzeitig als Planetenachsen 5 bzw. 8 ausgebildet sein. Es können aber auch diese Ritzel 6 bzw. 9 entweder fest oder lose in einem Gleitlager drehbar mit dem Planetenrad auf einer eigenen Planetenachse sitzen.Planetary gear blocks shown in section consist in detail of a planetary gear 7 "or 10 and a planetary pinion 6 or 9 », each combined to form a planetary gear block are. Pinions 6 and 9 can be designed as planetary axes 5 and 8 at the same time. But it can also this pinion 6 or 9 either fixed or loose in a plain bearing rotatable with the planet gear on its own planet axis sit.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Planetenräderblöcke mit Hilfe von Wälzlagern in dem Planetenträger 11 gelagert. Wälzlager haben a/ar generell den Nachteil, daß sie verhältnismäßig viel Platz beanspruchen, doch ist die Lagerung einer größeren Anzahl von Räderblöcken in dem Planetenträger 11 dennoch möglich, wenn die Planetenräderblöcke in einerIn this exemplary embodiment, the planetary gear blocks are supported in the planetary carrier 11 with the aid of roller bearings. Rolling bearings generally have the disadvantage that they are relatively take up a lot of space, but is the storage of a larger number of wheel blocks in the planet carrier 11 is still possible if the planetary gear blocks are in a

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besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung abwechselnd entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind.particularly useful embodiment of the invention alternately are arranged in opposite directions.

Die Planetenräder z. B. 7 und 10 der Planetenräderblöcke werden im allgemeinen über die Welle 1 vermittels eines Sonnenrades 12 angetrieben. Bei der entgegengesetzt gerichteten Anordnung der Planetenräderblöcke bedarf es dazu eines relativbreit ausgelegten Sonnenrades bzw. - wie dies in Fig. 1 dargestellt ist - eines geteilten Sonnenrades 12, wobei die Teilung dadurch entsteht, daß der mittlere, unbenutzte Teil des Sonnenrades nicht mit einer Verzahnung versehen ist. Die über das Sonnenrad 12 angetriebenen Planetenräder z.B. 7 und 1.0 stützen sich über ihre zugehörigen Planetenritzel z.B. 6 und 9 an dem festehenden, mit dem Gehäuse verbundenen, innen verzahnten Hohlrad 4 ab und verlassen dadurch die Ümlaufbewegung der Planeten- · räderblöcke. Diese Umlaufbewegung wird über den Planetenträger und der mit diesem verbundenen Welle 2 weitergeleitet. Die Ausbildung des Planetenträgers kann natürlich in beliebiger Weise erfolgen, wobei es jedoch aus Festigkeitsgründen sinnvoll ist, den zur Verfügung stehenden Platz in dem Getriebe konstruktiv auszunutzen. Fig. 2 und 3 zeigen die Stege des Planetenträgers 11 im Querschnitt. Sofern die Planetenräder noch frei an den Planetenträgerstegen vorbeidrehen können, ist natürlich auch jede andere Form möglich.The planet gears z. B. 7 and 10 of the planetary gear blocks are generally via the shaft 1 by means of a Sun gear 12 driven. In the opposite direction Arrangement of the planetary gear blocks requires a relatively wide sun gear or - as shown in FIG. 1 is - a split sun gear 12, the division being created by the fact that the central, unused part of the sun gear is not provided with a toothing. The planet gears driven by the sun gear 12 support e.g. 7 and 1.0 their associated planetary pinions, e.g. 6 and 9, on the stationary internal gear connected to the housing 4 and thereby leave the overturning movement of the planetary gear blocks. This orbital movement is via the planet carrier and the shaft 2 connected to it. The training of the planet carrier can of course in any way take place, but for reasons of strength it makes sense to to constructively utilize the available space in the transmission. Fig. 2 and 3 show the webs of the planet carrier 11 in cross section. If the planet gears are still free to the Planet carrier bars can rotate past, any other shape is of course also possible.

Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Umlaufrädergetriebe besitzt vier Plantenräderblöeke. Fig. 4 zeigt demgegenüber ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem sechs Planetenräderblöcke vorgesehen sind* Drei Planetenräder, und zwar 13» 14 und 15» sind in der Zeichnungsebene angeordnet, während drei weitere Planetenräder 16, 17 und 18 erfindungsge- ' maß gestaffelt in einer zweiten Ebene hinter der in der Zeichnung dargestellten Querschnittsebene angeordnet sind. Trotz The planetary gear shown in Figures 1 to 3 has four planet wheel blocks. In contrast, Fig. 4 shows a further embodiment of the invention in which six Planetary gear blocks are provided * Three planetary gears, and although 13 »14 and 15» are arranged in the plane of the drawing, while three more planet gears 16, 17 and 18 according to the invention are arranged staggered in a second plane behind the cross-sectional plane shown in the drawing. Despite

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der hohen Anzahl von Planetenrädern befinden sich alle Planetenräder im Eingriff mit dem Sonnenrad 19. Die Anzahl der Planetenräder bzw. Planetenräderblöcke ist nicht auf vier oder sechs beschränkt, sondern kann unter Umständen noch weiter erhöht werden, sofern die Lagerung der einzelnen Planetenräderblöcke konstruktiv noch möglich ist.the high number of planet gears are all planet gears in mesh with sun gear 19. The number of planet gears or planetary gear blocks is not limited to four or six, but can possibly be increased even further if the storage of the individual planetary gear blocks is structurally still possible.

Sind zur Lagerung der Planetenräderblöcke z.B. Gleitlager vorgesehen, die gegenüber den Wälzlagern im Durchmesser geringeren Platz beanspruchen, dann können in einem zweckmäßigen Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung die Planetenräderblöcke gleichgerichtet angeordnet sein. Diese Anordnung, die in Pig. 6 prinzipiell dargestellt ist, hat gegenüber der abwechselnd entgegengesetzt gerichteten Anordnung der Planetenräderblöcke, wie dies zu Gegenüberstellung in Pig. 5 noch einmal prinzipmäßig dargestellt ist, den Vorteil, daß das Sonnenrad 20 (Pig. 6) günstiger, d.h. schmaler ausgebildet werden kann. Weiterhin ist auch die Hohlrad-Montage gegenüber dem in Pig. 5 gezeigten Getriebetyp einfacher durchführbar, da in Pig. 6 alle Planetenräder 21 auf einer Seite des innenverzahnten Hohlrades 22 angeordnet sind.For example, slide bearings are provided to support the planetary gear blocks, which are opposite in diameter to the roller bearings take up less space, then, in an expedient embodiment of the invention, the planetary gear blocks be arranged in the same direction. This arrangement, made in Pig. 6 is shown in principle, has opposite the alternate oppositely directed arrangement of the planetary gear blocks, as shown in the comparison in Pig. 5 again is shown in principle, the advantage that the sun gear 20 (Pig. 6) can be made cheaper, i.e. narrower can. Furthermore, the ring gear assembly is also different from that in Pig. 5 is easier to carry out because in Pig. 6 all planet gears 21 on one side of the internally toothed Ring gear 22 are arranged.

Allerdings muß bei diesem Getriebetyp mit gleichgerichteten Planetenräderblöcken beachtet werden, daß in der Regel die Achsen jedes zweiten Planetenräderblockes im Verhältnis zu den verbleibenden Planetenräderblöcken länger ausgebildet sind, so daß bei einer möglichen größeren Durchbiegung der längeren Achsen die kürzeren Achsen im höheren Maße belastet werden, wodurch dann die Grenze der Leistungsfähigkeit bei einem Getriebe mit gleichgerichteten Räderblöcken eher erreicht wird als dies bei einem vergleichbaren Getriebe mit entgegen-However, with this type of gearbox with rectified Planetary gear blocks note that the axes of every second planetary gear block are usually in relation to the remaining planetary gear blocks are formed longer, so that with a possible greater deflection of the longer axles the shorter axles are loaded to a higher degree, which then limits the performance a gearbox with rectified gear blocks is more likely to be achieved than a comparable gearbox with opposing

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gesetzt angeordneten Planetenräderblöcken und gleichen Achslängen der Fall sein würde.set arranged planetary gear blocks and the same axis lengths would be the case.

Die Erfindung ist nicht nur anwendbar "bei einem Umlaufrädergetriebe des normalen Typs, hei dem z.B. das Hohlrad feststehend angeordnet ist. Ebenso ist natürlich ein Verzweigungsgetriebe, bei dem alle Räder umlaufen, z.B. in der Ausführung als Summierungs- oder als Differentialgetriebe möglich und ebenfalls eine Ausführung als sogenanntes Standgetriebe, bei dem der Planetenträger festgehalten wird und das Hohlrad dreht.The invention is not only applicable "to an epicyclic gear of the normal type, in which, for example, the ring gear is arranged in a stationary manner. Likewise, of course, is a Split gear, in which all wheels rotate, e.g. in the design as a summation or differential gear possible and also a design as a so-called stationary gear, in which the planet carrier is held and that Ring gear rotates.

Lv/Gz - Patentansprüche -Lv / Gz - claims -

Claims

Patent claims:

1J planetary gear mil; at least three planetary gear blocks, characterized in that the planetary gears of the planetary blocks are staggered relative to one another in the axial direction of the transmission.

2. Transmission according to claim 1, characterized in that the planetary gear blocks are arranged alternately in opposite directions.

3 · Gearbox according to. Claim. 1, characterized in that the planetary gear blocks are arranged in the same direction.

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