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Planetenradgetriebe mit Lastdruckausgleich Die Erfindung betrifft
ein Planetenradgetriebe mit Lastdruckausgleich, bei dem das innere Sonnenrad ungelagert
und lediglich in den Planetenrädern gehalten und das äussere Sonnenrad zur Ermöglichung
von radialen, tangent-alen und taumelartigen Bewegungen mit dem sein Drehmoment
aufnehmenden Teil elastisch und gelenkig verbunden ist.
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Es sind bereits Planetenradgetriebe dieser Art bekannt, bei denen
das doppelschrägverzahnte äussere Sonnenrad elastisch am Getriebegehäuse abgestützt
ist, wobei die Verzahnungshälften dieses Rades in eingebautem Zustand axial miteinander
verschraubt sind.
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Die bekannten Planetanradgetriebe dieser Art haben jedoch den Nachteil,
dass sich die fest miteinander verbundenen Verzahnungshälften des äusseren Sonnenrades
in der Selbsteinstellung auf gleichmässige Last gegenseitig behindern und demgemäss
ein Lastdruckausgleich - wenn überhaupt - nur unvollkommen möglich ist.
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Bei einem weiteren bekannten Planetenradgetriebe dieser Art wird die
elastische Verbindung des äusseren Sonnenrades mit dem sein Drehmoment aufnehmenden
Teil über eine aus elastisch stark verformbaren Werkstoff, z.B. aus Gummi, bestehande
Zwischenschicht vorgenommen, die einen, das äussere Sch@@@ed umgehenden und deren
profilverschobene Verzahnungen gebildeten Rün@@@@@n ausfüllt. Ausser des bereits
geschilderten Nachtells durch das, aus bei diessen Getrieb vorhendene, funktionell
ungeteilten äussere @@@@@@@@@ wehnt diesen bekannte @@@@@@@@@ noch zusätzliche
Mängel
auf, So erlaubt der für die elastische Verbindung vorgesehene stark verformbare
Werkstoff, z.B. Gummi, nur geringe spezifische Belastungswerte und möglichst niedrige
Getriebetemperaturen Er neigt ausserdem zur Alterung.
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Um einen ausreichend guten Lastdruckausgleich zu gewührleisten ist
es des weiteren bekannt, das äussere Sonnenrad in zwei schrägverzahnte Räder mit
gegeneinander gerinchteten Zahnschrägen aufzuteilen; diese Verzahnungshälften der
Doppelschrägversahnung sind dann gelenkig oder elastisch miteinander und mit dem
das Drehmoment diesen Sonnenrades aufnehmenden Teil verbunden. Auf diese Weise ergibt
sich eine einwandfreie Selbsteinstellung auf gleichmässige Last, da sich die beiden
Sonnenradhälften in ihren Selbsteinstellung nicht mehr zu beeinträchtigen vermögen,
und man ist in der Lage ohne Schwierigkeiten selbst grosse Leistungen mit hohen
Übersetzungsverhältnissen zu übertragen. Die Unterteilung des Sonnenrades und die
voneinander unabhängige gelenkige oder elastische Anlenkung der Sonnenradhälften
an den ihr Drehmoment aufnehmenden Teil führend jedoch zu einer verhältnismässig
grossen Anzahl von Verzahnungen, welche die Herstellungskosten und den Bauaufwand
erhöhon.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, ein Planetenradgetriebe
zu schaffen, das diese Nachteile vermiedet und das einen vollhommenen selbsttätigen
Lastausgleich, bei einem Höchstmaß an Laufruhe, auf einfachere und weniger aufwendige
Weise ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das äumsere
Sonnenrad, wie bekannt, in zwei schrägvermahnte mit gegeneinander gerichter Schmachräge
versehene Radhälften unterteilt ist und zur Weiterleitung ist. Drehmomente nur eine
einrige Verbindungshülse vorgesehen
ist, die zumindest an ihrem
einen Ende radial und tangential elastische Lappen besitzt, welche mit den Radhälften
derartig verbunden sind, dass jeweils die halbe Anzahl der Lappen, gleichmässig
über den Umfang verteilt, je eine Radhälfte trägt.
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Die Befestigung der beiden Sonnenradhälften an den zugehörigen elastischen
Lappen der Verbindungshülse wird auf einfachste Weise, beispielsweise mit durch
Schrauben verbundenen Flanschen, erreicht. In Weiterbildung der Erfindung sind dabei
die Flansche der Radhälften - gemäss der Anzahl der sie tragenden elastischen Lappen
- mit Unterbrechungen in Form von radialen Nuten versehen, die derartig am Umfang
gegeneinander versetzt sind, dass die dadurch erzeugten Flanschabschnitte der Radhälften,
ineinander geschoben, eine gemeinsame vertikale Anbaufläche bilden und mit den korrespondi
erenden Flanschen der radial und tangential elastischen Lappen kraftschlüssig verbunden
sind.
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Die elastische Abstützung der beiden Sonneradhälfte-n gemäss der Erfindung
zeichnet sich durch eine hohe Funktionstüchtigkeit und eine lange Lebensdauer, in
ganz besonderem Maß aber durch einen geringen konstruktiven und kostenmässigen Aufwand
aus, So ist unter anderem besonders die Herstellung der elastischen Lappen an der
Verbindungshülse sehr einfach und billig, zumal die durchgehend bis zu den radialen
Bohrungen führenden kurzen Schlitze eingesägt werden können. Die radialen Bohrungen
sind möglichst gross ausgeführt, da sie dadurch die Länge der herzustellenden Schlitze
und das Gewicht der Verbindungshülse verkleinern und des weiteren die Kerbempfindlichkeit
der auf Biegung beanspruchten Lappen fast gänzlich elliminieren.
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Die Anzahl der elastischen Lappen an der Verbindungshülse ist vorteilhafterweise
gleich oder grösser als die doppelte Anzahl der angeordneten Planeten--.
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räder zu wählen. Durch diese Maßnahme wird in Verbindung mit der bekannten
Lehre, die Sonnenradhälften so zu bemessen, dass diese sich unter der Belastung
durch die radialen Zahnkräfte deformieren, eine Vergrösserung der radialen Einstellwege
erreicht.
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Falls eine grössere Elastizität in Umfangsrichtung angestrebt wird,
ist es gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, die Verbindung jeder
der beiden Sonnenradhälften mit den korrespondierenden elastischen Lappen der Verbindungshülse
in der Art einer Wellen-Nabenverbindung auszuführen und in der Teilfuge zum Beispiel
axiale Federhülsen anzuordnen, die das Drehmoment übertragen und zusätzlich die
Drehelastizität der Abstützung vergrössern.
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Ebenso kann bei dem inneren Sonnenrad anstelle der doppelten Zahnkupplung
eine elastische Verbindung mit der rasch laufenden Welle mittels radial und tangential
elastischer Lappen, ähnlich wie bei dem Erfindungsgegenstand, vorgesehen werden.
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Die Erfindung ist genauer an Hand der Abbildungen erläutert. Es stellt
dar Fig. 1 einen Axialschnitt, entlang der Linie A-B der Fig. 4,, durch ein erfindungsgemäss
ausgebildetes Planetenradgetriebe mit umlaufendem Planetenradträger.
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Fig. 2 einen Teilschnitt, entlang der Linie E - F der Fig. 4, Fig.
3 die Draufsicht, in Pfeilrichtung X der Fig. 2, auf ein Teilstück der Verbindungshülse
mit den radial und tangential elastischen Lappen, Fig. 4 einen Vertikalschnitt,
entlang der Linie C - D der Fig. 1, durch ein erfindungsgemäss ausgebildetes Planetenradgetriebe,
Fig.
5 einen Teilschnitt in Längsrichtung durch eine elastische Verbindung der Radhälften
des äusseren Sonnenrades mit den elastischen Lappen der Verbindungshülse, erfindungsgemäss
in der Art einer Wellen-Nabenverbindung mit Federhülsen.
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Beim Getriebe nach Fig. 1 mit 4 ist der Kupplungsflansch 1 an der
schnellaufenden Getriebeseite über die, eine doppelte Zahnkupplung bildende, Muffe
2 mit dem ungelagerten, mit Doppelschrägverzahnung ausgerüsteten, inneren Sonnenrad
3 verbunden. Das innere Sonnenrad 3 steht im Eingriff beispielsweise mit drei Planetenrädern
4 die auf Bolzen 5 drehbar gelagert sind und sich an den innenverzahnten Radhälften
6, 7 des äusseren Sonnenrad abstützen. Die Bolzen 5 sind Teil des im Getriebegehäuse
8 gelagerten Planetenradträgers 8, der mit der langsamlaufenden Welle 10 fest verbunden
ist.
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Die Radhälften 6,7 des äusseren Sonnenrades sind mit dem Gehäuse 8
elastisch und gelenkig über die Verbindungshülse 11 verbunden, und zwar dadurch,
dass die Verbindungshülse 11 am Umfang gleichmässig angeordnete verhältnismässig
grosse radiale Bohrungen 12 und an denn radsatzseitigen Ende in Bohrungsmitte axial
verlaufende schmale Schlitze 13 besitzt, welche radial und tangential elastische
Lappen 14 bilden, die mit ihren Flanschen 15 abwechselnd an die, durch radiale Nuten
18 bei den Sonnenradhälften 8, bzw. 7 hergestellten, Flanschabschnitte 17 bzw. 18
mittels der Schranken 18. Inäblässig verbunden sind. Die Breiten der Nuten 18, welche
Möglichkeit groß ausgeführt sind, was zu den Vorteil führt daß die Verformkeit der
inserrhälften 8, 7 durch die Flanschabschnitte 17, 18 nicht @@@inde, wird in Fig.
4 durch die Maße 6 angedeutet. Am gehäuseseitigen Ende der Wor@@@gehülse 11 ist
eine gelentige Zahnkupplung 20 angedacht, deren Figuren 21 im Gehäuse 8 beispielsweise
durch Paßfedern 22 drehbar gehalten ist. Die axiale Führung des Radnetzes mit symmetrischen
@@ gekannt erfolgt über den Anschlagsing 23, die Schrauben 19 dir @@@@axial Zührenden
Vorzahnungen.
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Fig. 5 zeigt die erfindungsgemässe elastische Verbindung jeder der
beiden Sonnenradhälften 6', 71 mit den korrespondierenden radial und tangential
elastischen Lappen 14' der Verbindungshülse 11'. jedoch mit einer vergrösserten
Drehelastizität Diese Vergrösserung wird da durch erreicht, dass anstelle der Flanschverbindung
eine Wellen-Nabenverbindung 24 tritt, wobei das Drehmoment durch Federhülsen 25,
welche eine vergrösserte Elastizität in Umfangsrichtung ergeben übertragen wird.
Eine zusätzliche Gelenkigkeft bei dieser Art der Verbindung kann durch eine in Längsrichtung
ballige Zylinderfläche 26 bei den Ringabschnitten der Sonnenradhälften 8', 7' erreicht
werden. Der Anschlagring 27 fixiert die axiale Lage der Federhülsen 25 und der Sonnenradhälften
6', 7'.
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Die Wirkungsweise der Erfindung sei wie folgt beschrieben.
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Wird in das Planetenradgetriebe ein Drehmoment eingeleitet, so werden
sich zunächst einmal die doppelschrägverzahnten Räder des Radsatzes, infolge des
Ausgleiches der axiales Zahnkräfte, auf eine gemeinsame Pfeilspitzenmiüenebene einstellen,
deren axiale Lage im vorliegenden Beispiel durch die über die Verbindungshülse 11
verschraubten Radhälften 6, 7 des äusseren Schnenrades bestimmt wird. Im Betrieb
treten nun als Folge der unvermeidbaren Verzahnungsfehler Belastungsunterschiede
bei den Zahneingriffen an. Dadurch, dass die innere Sonnenrad 3 ungelagert, lediglich
in den Planetenrädern 4 gehalten ist und auch letztere in der Lage sind Ringbewegungen
um ihre Lagerbolzen 5, im Rahmen der vorhandenen Lagerspiele, auszuführen, werden
Belastungsunterschiede @@@schen dem innerten der @@nrad 3 und den Planetenrädern
4 weitgehendet ungegä@@@ den. Die @@@ng eines Belastungsausgleiches bei den Planetenrädern
4 mit den @@serer @@nnanradhälften 8, 7 ist dagegen komplizierter, @@ die Kippbewegung
des @@@nstenräder noch zusätzlich die Lastver-@@@ @@@klecht @@@ seten Fall kann
dieser Lastausgleich in zumreichend
nohem Maße bei einem nicht
in zwei separate Radhälften unterteilten äusseren Sonnenrad mit Doppelschrägverzahnung
erreicht werden, auch wepn dieses elastisch im Getriebegehäuse abgestützt ist. Zweifellos
wird es immer vorkommen, dass eine mögliche Anpassung des äusseren Sonnenrades an
die Planetenräder bei der einen Verzahnungshälfte, eine Anpassung bei der anderen
verhindert.
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Hier tritt nun die Wirkung der Erfindung ein. Die Verbindungshülse
1 1 des erfindungsgemässen Getriebes besitzt radial und tangential elastische Lappen
14 Dadurch, dass die Sonnenradhälften 6, 7 nicht an gemeinsame elastische Lappen
14 befestigt sind, ist es möglich, dass jede Sonnenradhälfte 6, 7 - unbeeinflusst
durch die andere - radiale, tangentiale und taumelartige Bewegungen ausführen kann,
wodurch eine vollkommene gleichmässige Lastverteilung, sowohl auf alle Planetenräder
als auch über die gesamte Zahnbreite, selbsttätig herbeigeführt wird.
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Die Anwendung der bekannten Lehre,die Sonnenradhälften 6, 7 so zu
bemessen, dass diese :tiCtl unter der Belastung durch die radialen Zahnkräfte deformieren,
ergänzt die durch die elastischen Lappen 14 erzielbare Einstellwirkung besonders
günstig; nämlich in der Weise, dass in Verbindung mit der Maßnahme, die Anzahl der
elastischen Lappen 14 gleich oder grösser als die doppelte Anzahl der am Planetenradträger
9 angeordneten Planetenräder 4 zu wählen, an den Stellen der Zahneingriffe der Sonnenradhälften
6, 7 mit den Planetenrädern 4 eine Vergrösserung der radialen Einstellwege eintritt.
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Um die Einstellwirkung noch weiter zu vergrössern> ist vorteilhafterweise
bei dem gehäuseseitigen Ende der Verbindungshülse 11 eine gelenkige Verbindung mit
dem das Drehmoment aufnehmenden Gehäuse 8, beispielsweise in der Art einer Zahnkupplung
20, vorgesehen. Ebenso kann bei diesem Ende der Verbindungshülse 11 anstelle der
Zahnkupplung 20 eine elastische
Verbindung mittels radial und tangential
elastischerLappen 14, ähnlich wie bei dem Erfindungsgegenstand, angeordnet werden.
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Die Elastizität der Lappen 14 in Umfangsrichtung baut ausserdem, besonders
in Verbindung mit den Federhülsen 24, in das Getriebe eingeleitete oder von der
Verzahnung herrührende Drehmomentstöße ab, sie sichert das Getriebe gegen die zerstörenden
Folgen einer Überlastung und erlaubt durch eine entsprechende Dimensionierung der
Lappen und der Federbüchsen eine Beeinflussung des Drehschwingungsverhaltens der
Maschinenanlage.
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Die Verwendung der erfindungsgemässen separaten elastischen Abstützung
der Radhälften des äusseren Sonnenrades bei Planetengetrieben mit asymmetrischer
Doppelschrägv erzahnung führt auch da zu den gleichen, einen vollkommenen Lastausgleich
äusserst günstig beeinflussenden, Wirkungen.
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Bei Planetenradgetrieben mit Geradverzahnung oder mit Einfach-Schrägverzahnung,
wobei bei letzteren der Ausgleich der axialen Zahnkräfte beispielsweise durch seitlich
an den Rädern befestigte Druckringe erfolgt, ist es ebenfalls für den Lastausgleich
von Vorteil, das äussere Sonnenrad an eine erfindungsgemäss ausgebildete Verbindungshülse
mit radial und tangential elastischen Lappen zu befestigen.
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Der Erfindungsgegenstand eignet sich ausserdem sowohl für Planetenradgetriebe
mit umlaufendem Planetenträger, als auch für Standgetriebe, und zwar in einstufiger
und mehrstufiger Bauart.