DE19724782A1

DE19724782A1 - Planetengetriebe

Info

Publication number: DE19724782A1
Application number: DE1997124782
Authority: DE
Inventors: Bernd Somschor
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-06-12
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 1998-12-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, und zwar ein sog. Wolfrom-Getriebe, d. h. ein Getriebe mit einem Sonnenrad, darauf ablaufenden Planetenrädern und zwei axial nebeneinander angeordneten und jeweils mit den Pla netenrädern kämmenden Hohlrädern.

Aus der US 1.499.763 ist ein Wolfrom-Getriebe be kanntgeworden. Derartige Getriebe sind aufgrund ihres Aufbaues durch die zwei Hohlradeingriffe auf den Plane tenrädern mit unterschiedlichen Wälzkreisen der schrägen Verzahnungen jeweils zwischen den Hohlrädern und den Pla netenrädern nicht frei von Axialkräften. Die Axialkräfte resultieren hierbei einmal aus der Schrägverzahnung der ineinander kämmenden Getrieberäder und zum anderen aus den axialen Anteilen von Radialkräften infolge der Nei gung der einzelnen Rad- bzw. deren Wellenachsen gegen die Achse des Sonnenrades. Die Axialkräfte können entspre chend der Drehrichtung der Getrieberäder an sich in bei den Axialrichtungen auftreten, wobei jedoch die durch die Neigung der Wellenachsen bedingten und nicht unerhebli chen Anteile der Axialkräfte unabhängig von der Drehrich tung der Getrieberäder immer in eine Richtung weisen.

Um Axialkräfte möglichst vollständig aufzufangen, wird üblicherweise der Planetenträger für die Planetenrä der in einem der Hohlräder mit einem Wälzlager abge stützt. Dieses üblicherweise am Bereich des äußeren Ran des des Planetenträgers gelegene Wälzlager ist aufwendig in der Konstruktion und u. a. auch aus Montagegründen sehr groß und damit teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ab stützung zur Aufnahme der Axialkräfte zu vereinfachen, ohne daß der Wirkungsgrad des Getriebes verschlechtert wird.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Dementsprechend werden bei dem Planetengetriebe Druckringe bzw. Druckkämme mit kegeligen Anlageflächen zwischen den einzelnen kämmenden Radpaarungen verwendet, durch die alle Axialkräfte aufgenommen und aufgehoben werden. Auf die separate aufwendige Lagerung des Plane tenträgers kann somit verzichtet werden. Die Konstruktion ist sehr einfach und kostengünstig.

Derartige Druckkämme bzw. Druckringe sind zwar an sich bekannt. So ist z. B. in den DE-GM 79 17 319 ein Druckkammgetriebe beschrieben, das zwei miteinander in Eingriff stehende Zahnräder mit parallelen Radachsen auf weist. Mit einem der Zahnräder sind zwei Druckkammringe fest verbunden, die den Außenrand des anderen Zahnrades umgreifen und über die Axialkräfte zwischen den beiden Zahnrädern bzw. deren Wellen aufgenommen werden. Der Druckkamm ist hierbei an das Zahnrad und/oder dessen Wel le angeschmiedet, so daß Zahnrad, Welle und Druckkamm aus einem Stück bestehen. Hierdurch soll eine Fliehkraftauf weitung des Druckkammes vermieden werden, so daß die Ge triebe mit höheren Umfangsgeschwindigkeiten betrieben werden können.

Des weiteren ist es aus der DE-A1-30 22 020 bekannt, ein Stirnzahnradgetriebe mit zwei ineinander kämmenden Zahnrädern mit einem Druckring zu versehen, der an dem einen Zahnrad befestigt ist und mit diesem umläuft. Zur Übertragung der Axialkraft taucht der Druckring in eine Umfangsnut des anderen Zahnrades ein und liegt zumindest an einer Seite dieser Umfangsnut an. Vorzugsweise ist der Druckring etwa in der Mitte zwischen den Lagern der Welle des einen Zahnrades angeordnet. Hiermit wird ein geringer Abstand zwischen den Lagern ermöglicht und gleichzeitig eine ausreichende Sicherung gegen axiales Verschieben des Druckringes vorgesehen.

Aus dem Stand der Technik ist es jedoch nicht be kannt und auch nicht nahegelegt, derartige Druckringe in Verbindung mit Planeten- oder sog. Wolfrom-Getrieben ein zusetzen, da es hierfür notwendig ist, die Anlageflächen der Druckringe mit unterschiedlichen Kegelwinkeln zu ver sehen, je nach Neigung der einzelnen Getrieberäder bzw. deren Wellen gegenüber der Achse des Sonnenrades, und die Druckringe an die einzelnen Getrieberäder mit den unter schiedlich geneigten Achsen anzupassen.

Es hat sich des weiteren herausgestellt, daß es in einer Vielzahl von Fällen ausreichend ist, lediglich zwi schen den Hohlrädern und den Planetenrädern zu beiden Seiten der Hohlradpaare Druckringe vorzusehen, wobei dann jeweils nur auf den gegenüberliegenden äußeren Seiten der Hohlräder diese Druckringe vorgesehen sind. Die Druckrin ge liegen dann an den Außenseiten der Planetenräder an. Hierdurch werden die durch die Schrägverzahnungen der in einander kämmenden Räder verursachten Axialkräfte und insbesondere auch die durch die Neigung der Planetenrad achsen bedingten Axialkräfte aufgenommen. Bei einer sol chen Anordnung ist es nicht einmal notwendig, Druckringe zwischen den Planetenrädern bzw. dem Planetenrad-Träger und dem Sonnenrad vorzusehen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung ist in Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert.

In dieser stellen dar:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wol from-Getriebes mit einem Sonnenrad, mehre ren damit kämmenden Planetenrädern und zwei die Planetenräder umgreifenden Hohl rädern mit Druckringen gemäß der Erfin dung;

Fig. 2 schematisch die Darstellung eines Plane tenrades mit den darin kämmenden zwei Hohlrädern und den an dem Planetenrad an liegenden Druckringen;

Fig. 3 eine Darstellung der Kegelwinkel eines an dem Planetenrad anliegenden Druckringes;

Fig. 4 eine Darstellung der Kegelwinkel des ande ren an dem Planetenrad anliegenden Druck ringes und

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Darstellung eines Planetengetriebes mit Druckringen gemäß der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Planetengetriebe 1 dargestellt, das ein schrägverzahntes Sonnenrad 2 mit einer Sonnenra dachse 3, mehrere in der Schrägverzahnung des Sonnenra des 2 um dieses umlaufende, ebenfalls schrägverzahnte Planetenräder 4 mit entsprechenden Planetenradachsen 5, die gegenüber der Sonnenradachse 3 um den Winkel β ge neigt sind, und zwei in den Planetenrädern 4 kämmende axial versetzte Hohlräder 6 und 7 aufweist. Mit den seit lichen äußeren Rändern des Sonnenrades 2 sind zwei Druck ringe 8 und 9 fest verbunden, die mit dem Sonnenrad 2 mitrotieren. Die am Umfang liegenden, den Planetenrä dern 4 zugewandten Innenflächen der Druckringe 8 und 9 sind schräg abgeflacht, so daß sie an dem seitlichen äu ßeren Rand der Planetenräder 4 anliegen, die in diesem Bereich kegelig gestaltet sind.

Mit den Außenflächen der beiden Hohlräder 6 und 7 ist jeweils ein Druckring 10 bzw. 11 fest verbunden, so daß sie mit diesen mitrotieren. Die in Richtung auf die Sonnenradachse 3 weisenden innen gelegenen Seitenflächen der Druckringe 10 und 11 sind kegelig abgewinkelt und mit ihren jeweiligen Kegelwinkeln an die ebenfalls an ihren Seitenflächen kegelig gestalteten Planetenräder 4 ange paßt.

In den Fig. 2, 3 und 4 ist die Ausgestaltung der ke gelig abgeschrägten Druckringe 10 und 11 im Anlagebereich eines Planetenrades 4 näher dargestellt. Das Planetenrad 4 ist mit seiner Radachse 5 gegenüber der Sonnenradachse 3 um den Winkel β geneigt; der Winkel θ_i ist der Winkel zwi schen der Planetenradachse 5 und einer radialen Mantelli nie 21 der kegeligen Seitenfläche des Planetenrades 4. Der Winkel α₁ ist der Winkel zwischen dieser Mantellinie 21 und dem Lot auf die Planetenradachse 5. Der Winkel γ₁, mit dem die untere, an dem Planetenrad 4 anliegende Fläche des Druckringes 10 abgeschrägt ist, ist dann, wie aus Fig. 3 hervorgeht, die Summe aus den Winkeln α₁ und β.

Ähnliche Betrachtungen gelten für die Abschrägung des Druckringes 11, die, wie aus Fig. 4 hervorgeht, unter einem Winkel γ₂ erfolgt, der die Differenz zwischen den Winkeln α₂ und β ist. β ist wiederum der Neigungswinkel der Planetenradachse 5 gegenüber der Sonnenradachse 3, θ₂ ist der Winkel einer radialen Mantellinie des Planetenra des gegenüber der Planetenradachse 5, α₂ ist der Winkel zwischen dieser Mantellinie und dem Lot auf die Plane tenachse.

In Fig. 5 ist ein Planetengetriebe 1' dargestellt; hierbei sind für gleiche bzw. gleich wirkende Elemente dieselben Bezugsziffern wie in den vorhergehenden Figuren verwendet. Dieses Planetengetriebe weist wiederum ein Sonnenrad 2 mit einer Sonnenradachse 3, Planetenräder 4 mit geneigten Planetenradachsen 5 und zwei Hohlräder 6 und 7 auf. Mit dem Hohlrad 6 ist ein Druckring 10 verbun den, der an seinem auf die Achse 3 des Sonnenrades zuge wandten Ende nach innen abgewinkelt ist und mit der Ab schlußfläche dieses Winkels an dem Planetenrad 4 anliegt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist mit dem Hohlrad 7 ein weiterer Druckring 11 verbunden, der mit seiner, der Seitenfläche des Planetenrades 4 zugewandten Endfläche auf die Seitenfläche des Planetenrades drückt. Die kege ligen Abschlußflächen der Druckringe sind, wie oben ge schildert, an die Kegelwinkel und den Neigungswinkel der Planetenräder angepaßt. Da in dem Verzahnungsbereich zwi schen den Planetenrädern 4 und dem Sonnenrad 2 nur rela tiv geringe Axialkräfte auftreten, kann in diesem Bereich auf etwaige, den Druckringen 8 und 9 in Fig. 1 entspre chende Druckringe verzichtet werden.

Somit können mit einer einfachen Konstruktion von zwei Druckringen die Axialkräfte im Wesentlichen be herrscht werden. Da durch die Neigung der Planetenradach se 5 gegenüber der Sonnenradachse 3 die größten Anteile der Axialkräfte auf den Druckring 10 gerichtet sind, wo hingegen Axialkräfte in die andere Richtung auf den Druckring 11 nur bei einer Drehrichtungsumkehr auftreten, kann in vielen Fällen aus Kostengründen sogar auf den Druckring 11 verzichtet werden ohne daß die Laufeigen schaften des Planetengetriebes 1 verschlechtert werden.

Bezugszeichenliste

1

,

1

'Planetengetriebe

2

Sonnenrad

3

Sonnenradachse

4

Planetenrad

5

Planetenradachse

6

Hohlrad

7

Hohlrad

8

Druckring

9

Druckring

10

Druckring

11

Druckring

21

radiale Mantellinie des Planetenrades
α Winkel zwischen der Mantellinie

21

und dem Lot auf die Planetenradachse
β Neigungswinkel der Planetenradachse

5

gegenüber der Sonnenradachse

3

γ Winkel zwischen der radialen Mantellinie

21

und dem Lot auf die Sonnenradachse
θ Winkel zwischen der radialen Mantellinie

21

und der Planetenradachse

5

Claims

1. Planetengetriebe (1) mit einem Sonnenrad (2), darauf ablaufenden Planetenrädern (4) und zwei axial ne beneinander angeordneten und jeweils mit den Planetenrä dern (4) kämmenden Hohlrädern (6, 7), wobei die einzelnen Getrieberäder jeweils Schrägverzahnungen aufweisen, und mit einer Einrichtung zur Aufnahme der Axialkräfte des Getriebes, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Axialkräfte Druckringe (8, 9, 10, 11) zwischen den jeweils ineinander kämmenden Radpaarun gen (2, 4; 4, 6, 7) vorgesehen sind, die jeweils mit ei nem Getrieberad (2, 6, 7) fest verbunden sind und an den zugeordneten Getrieberädern (4) anliegen.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegenüber der Radach se (3) des Sonnenrades (2) geneigten Radachsen (5) der Pla netenräder (4) die Druckringe (8, 9, 10, 11) an ihren Anla geflächen an den beiden Seiten eines Getrieberades (4) un terschiedliche Kegelwinkel (γ₁, γ₂) aufweisen, die an den Winkel (β) der sich schneidenden Getrieberadachsen (2, 5) angepaßt sind.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich zwischen den Hohlrädern (6, 7) und den Planetenrädern (4) Druckrin ge (10, 11) vorgesehen sind.

4. Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Druckring (10, 11) auf den gegenüberliegenden äußeren Seiten der Hohlrä der (6, 7) vorgesehen und jeweils mit dem zugeordneten Hohlrad (6, 7) befestigt ist, wobei die Druckringe (10, 11) mit ihren auf die Achse des Sonnenrades (2) gerichteten Rändern an der Außenseite der Planetenräder (4) anliegen.

5. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Seiten des Sonnenrades (2) senkrecht zu der Sonnen radachse (3) verlaufende Druckringe (8, 9) vorgesehen sind, die mit ihren äußeren Randbereichen an den Seitenflächen der mit dem Sonnenrad (2) kämmenden Planetenräder (4) an liegen.

6. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei gegenüber der Sonnenradachse (3) mit ihren Radachsen (5) geneigt angeordneten Planetenrädern (4) lediglich auf der jenigen Seite des Getriebes (1) Druckringe (8, 10) vorgese hen sind, an der die Abstände zwischen der Sonnenradach se (3) und den Planetenradachsen (5) größer ist.