DE19830862C2 - Planetengetriebe mit Ausgleichskupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit Ausgleichskupplung, mit einem das Getriebe und die Ausgleichskupplung umschließenden Gehäuse und mit einem Planetenradträger, der einen im Gehäuse mittels eines gehäusefesten Lagers drehbar abgestützten Wellenzapfen aufweist, wobei die Ausgleichskupplung an der Eingangseite des Getriebes vorgesehen ist und ihr getriebeseitiges Kupplungsteil gleichzeitig einen Bestandteil des Getriebes bildet und in dem Gehäuse mittels eines Lagers drehbar abgestützt ist.

Bei einem derartigen bekannten Planetengetriebe mit Ausgleichskupplung (interner Stand der Technik der Firma Jakob GmbH & Co. Antriebstechnik KG, D-63839 Kleinwallstadt, Zeichnungs-Nr. 102 13825, Artikelbezeichnung: Reihe JPG-W) ist letztere als Metallbalgkupplung ausgebildet. Um eine kompakte Bauweise, insbesondere in axialer Richtung, zu erzielen, ist die Ausgleichskupplung in das Gehäuse des Planetengetriebes integriert, d. h., das Gehäuse des Planetengetriebes umschließt gleichzeitig auch die Ausgleichskupplung. Ferner bildet das getriebeseitige Kupplungsteil, nämlich der getriebeseitige Balgträger, auch einen Bestandteil des Getriebes. Das Sonnenrad weist einen Zapfen auf, der in eine Bohrung des Balgträgers drehfest eingesetzt ist. Mittels des Balgträgers, der von einem Kugellager umschlossen ist, wird gleichzeitig das Sonnenrad gegenüber dem Getriebegehäuse drehbar gelagert. Durch die an der Eingangsseite vorgesehene Ausgleichskupplung sollen z. B. Axial-, Angular- und Lateral-Versätze ausgeglichen werden, damit möglichst wenig Belastung auf die Lagerung vom Antriebselement auf das Planetengetriebe kommt. Bei diesem bekannten Planetengetriebe weist der Wellenzapfen des Planetenradträgers ein zu der Abtriebsseite des Planetengetriebes über die Lagerung des Wellenzapfens hinausragendes Wellenende auf, welches zum Anschluß der anzutreibenden Elemente, wie z. B. Spindeln oder Kurbelwellen, dient. Wenn an der Abtriebsseite ebenfalls Axial-, Angular- und Lateral-Versätze ausgeglichen werden sollen, dann ist es erforderlich, mit dem freien Wellenende zunächst eine weitere, separate Ausgleichskupplung zu verbinden. Diese separate Ausgleichskupplung muß dann auch durch ein gehäuseartiges Teil, nämlich eine sogenannte Anbauglocke, umschlossen werden. Durch die separate Ausgleichskupplung, deren getriebeseitiges Kupplungsteil auf das Wellenende aufgeklemmt oder sonst wie befestigt wird, vergrößert sich die axiale Gesamtbaulänge erheblich. Außerdem ist ein erheblicher konstruktiver Mehraufwand erforderlich, um die Anbauglocke zu befestigen.

Aus der DE 25 40 259 A1 ist ein Planetengetriebe, insbesondere für den Antrieb von Zementmühlen bekannt, bei dem die Planetenräder kugelig auf Zapfen des Planetenradträgers gelagert sind und dieser als Doppelgelenkwelle ausgebildet ist. Das Gewicht des Planetenradträgers ist dabei zwischen den Gelenkstellen in einem elastischen Lager aufgefangen, und das Planetengetriebe weist eine Anordnung zum vollkommenen Lastdruckausgleich auf. Diese sieht vor, daß das innere Sonnenrad ungelagert angeordnet ist und über eine Doppelgelenkkupplung mit der Antriebswelle verbunden ist. Außerdem ist das äußere Sonnenrad (Hohlrad) in tangentialer Richtung steif und in radialer Richtung weich in einem das gesamte Getriebe umschließenden Gehäuse abgestützt. Der in dem elastischen Lager abgestützte Wellenzapfen des Planetenradträgers ist über das elastische Lager hinaus nach außen verlängert und trägt an seinem äußeren Ende ein Zahnrad, welches Bestandteil einer auf der Abtriebsseite vorgesehenen Zahnkupplung bildet, die auch als ausgangsseitige Ausgleichskupplung bezeichnet werden kann. Auf diese Weise weist dieses bekannte Planetengetriebe zwar eingangsseitig und ausgangsseitig Ausgleichskupplungen auf, jedoch ist die ausgangsseitige Ausgleichskupplung nicht von dem Getriebegehäuse umschlossen. Auch dieses Planetengetriebe hat den Nachteil, daß die ausgangsseitig Ausgleichskupplung durch ein separates gehäuseartiges Teil umschlossen werden müßte und daß es verhältnismäßig große Baulänge aufweist. Hinzu kommt noch, daß durch das elastische Lager und alle übrigen, in radialer Richtung beweglichen Getriebeteile und Ausgleichskupplungen zwar der gewünschte Lastdruckausgleich erfolgt, das Planetengetriebe jedoch nur für niedrige Eingangsdrehzahlen geeignet ist. Bei höheren Drehzahlen würden nämlich durch die elastische bzw. fehlende radiale Abstützung der Getriebeteile Vibrationen und Schwingungen durch Unwuchten beim Ausgleichen von Wellenversätzen und auch ein erhöhter Verschleiß auftreten. Durch das fiel bewegliche Doppelgelenk ergeben sich auch Übertragungsungenauigkeiten, die in der Servo- Antriebstechnik unzulässig wären.

Ähnliches trifft auch für ein aus der DE-AS 11 97 709 bekanntes Planetengetriebe mit Lastdruckausgleich zu, bei welchem der Planetenradträger ungelagert über eine Doppelzahnkupplung mit der Antriebs- oder Abtriebswelle verbunden ist. Bei diesem Planetengetriebe ist eine mit Durchbrechungen für den Durchgang der Planetenräder versehene Kupplungshülse zwischen dem äußeren Zentralrad und dem Planetenradträger angeordnet, deren Gelenkverbindung mit dem Wellenflansch auf der einen Seite und mit dem Planetenradträger auf der anderen Seite der Planetenräder erfolgt. Diese Kupplungshülse sowie die übrigen Teile des Planetengetriebes sind von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe mit Ausgleichskupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welches auch an der Abtriebsseite eine Ausgleichskupplung trägt, jedoch dabei eine kompakte Bauweise und ein geringeres Gewicht aufweist, sowie mit geringem Aufwand montierbar ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß an der Ausgangsseite des Getriebes eine zweite Ausgleichskupplung vorgesehen ist, deren getriebeseiti­ ges Kupplungsteil einen Ansatz aufweist, der kraft- und/oder formschlüssig in eine im Wellenzapfen vor­ gesehene Ausnehmung eingreift, und daß das Gehäuse an der Ausgangsseite des Getriebes einen Gehäuseab­ schnitt aufweist, welcher einen integrierten Bestand­ teil des Gehäuses bildet und die zweite Ausgleichs­ kupplung umschließt.

Die Erfindung geht also von dem Gedanken aus, die zweite Ausgleichskupplung in das Gehäuse des Plane­ tengetriebes zu integrieren und einen Ansatz des getriebeseitigen Kupplungsteils des zweiten Aus­ gleichsgetriebes unter Verzicht auf ein Wellenende direkt in den Wellenzapfen des Planetenträgers ein­ greifen zu lassen. Hierdurch wird eine wesentlich kompaktere Bauweise mit kleineren axialen Abmessun­ gen, ein geringeres Gewicht und eine einfachere Mon­ tage erreicht. Es wird auch die Steifigkeit der gesamten Konstruktion des Planetengetriebes mit ein­ gangs- und ausgangsseitigen torsionssteifen Aus­ gleichskupplungen verbessert.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfin­ dung besteht darin, daß der Ansatz des getriebesei­ tigen Kupplungsteils und die Ausnehmung im Wellen­ zapfen in den von der Lagerung umschlossenen Bereich desselben hineinreichen. Hierdurch kann eine beson­ ders kompakte Bauweise in axialer Richtung erreicht werden, da die drehmomentsübertragende Verbindung zwischen Wellenzapfen und getriebeseitigem Kupplungs­ teil im wesentlichen in den Wellenzapfen hinein ver­ legt wurde und somit keinen Platz in axialer Richtung des Planetengetriebes beansprucht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt eines ersten Ausführungs­ beispieles des Planetengetriebes,

Fig. 2 einen Teil-Axialschnitt eines zweiten Aus­ führungsbeispieles,

Fig. 3 einen Teil-Axialschnitt eines dritten Aus­ führungsbeispieles,

Fig. 4 einen Teil-Axialschnitt eines vierten Aus­ führungsbeispieles.

In einem gemeinsamen Gehäuse 1, welches aus mehreren Gehäuseabschnitten 1a, 1b und 1c bestehen kann, ist ein Planetengetriebe 2 angeordnet. Dieses umfaßt zu­ nächst einen Planetenradträger 3 mit einem Wellen­ zapfen 4, der mittels der Lager 5 in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert ist. Der Planetenradträger 3 trägt eines oder mehrere Planetenräder 6, die mit dem Hohl­ rad 7 und dem Sonnenrad 8 in Eingriff sind.

Am eingangsseitigen Ende des Planetengetriebes 2 ist eine erste Ausgleichskupplung 9 vorgesehen. Diese weist ein getriebeseitiges Kupplungsteil 10 auf, welches über ein Lager 11 im Gehäuse 1 drehbar gela­ gert ist. In das Kupplungsteil 10 greift ein Zapfen 8a des Sonnenrades 8 ein, der drehfest mit dem Kupplungs­ teil 10 verbunden ist. Das Kupplungsteil 10 bildet also auch einen Bestandteil des Planetengetriebes 2, in dem es zur drehbaren Lagerung des Sonnenradzapfens 8a dient. Die Ausgleichskupplung 9 ist zweckmäßig als Metallbalgkupplung ausgebildet, deren Metallbalg 12 einerseits an dem das getriebeseitige Kupplungsteil 10 bildenden Balgträger und andererseits mit der Klemmnabe 13 verbunden ist. Die Klemmnabe 13 dient zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Antriebs­ welle. Die Klemmnabe 13 und der empfindliche Metall­ balg 12 sind von dem Gehäuseabschnitt 1a umschlossen.

An der Ausgangsseite des Planetengetriebes 2 ist eine zweite Ausgleichskupplung 14 mit einem getriebeseiti­ gen Kupplungsteil 15 vorgesehen. Auch diese Ausgleichs­ kupplung 14 kann zweckmäßig als Metallbalgkupplung ausgebildet sein, deren Balgträger das getriebeseitige Kupplungsteil bildet. Über eine Klemmnabe 16 oder dgl. kann die Ausgleichskupplung 14 mit einer anzutreiben­ den, nicht dargestellten Welle verbunden werden. An­ stelle der dargestellten Metallbalgkupplung kann auch eine andere Ausgleichskupplung vorgesehen sein, z. B. eine spielfreie, schwingungsdämpfende Elastomerkupplung. Die zweite Ausgleichskupplung 14 ist von dem einen inte­ grierten Bestandteil des Getriebegehäuses 1 bildenden Gehäuseabschnitt 1c umschlossen, so daß über den Gehäuse­ abschnitt 1c das Planetengetriebe an einem stationären Maschinenteil befestigt werden kann. Zu diesem Zweck kann der Gehäuseabschnitt 1c vorteilhaft in der Nähe seines dem Getriebe 2 abgewandten Endes mehrere Befesti­ gungsaugen 27 mit jeweils einer achsparallelen Bohrung 28 aufweisen. Außerdem schützt der Gehäuseabschnitt 1c den empfindlichen Metallbalg der Metallbalgkupplung vor Beschädigung und auch die übrigen Kupplungsteile vor Berührung.

Das getriebeseitige Kupplungsteil 15 weist einen mit ihm aus einem Stück bestehenden Ansatz 17 auf, der in eine im Wellenzapfen 4 vorgesehene Ausnehmung 18 eingreift. Bei diesem Ausführungsbeispiel und den in Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen reichen der Zapfen 17 und die Ausnehmung 18 in den von der Lagerung 5 des Wellenzapfens 4 umschlossenen Bereich hinein. Hierdurch erfordert der Ansatz 17 und auch die Ausnehmung 18 keinen zusätzlichen Platz in axialer Richtung des Getriebes, wodurch eine beson­ ders kompakte Bauweise erreicht wird. Der Ansatz 17 und die Ausnehmung 18 sind Bestandteil einer dreh­ momentsübertragenden Verbindung zwischen dem Wellen­ zapfen 4 und dem getriebeseitigen Kupplungsteil 14. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen ist diese drehmomentsübertragende Verbindung kraftschlüssig ausgebildet, während beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 eine formschlüssi­ ge Verbindung vorgesehen ist.

Gemäß Fig. 1 ist der Ansatz 17 außen zylindrisch und weist innen eine sich zum freien Ende des An­ satzes hin erweiternde Konusbohrung 19 auf. Der Ansatz 17 ist durch mehrere axial verlaufende Schlitze 20 in mehrere Ringsegmente geteilt. In die Konusbohrung 19 ist ein Spreizkonus 21 mit einer zentralen Gewindebohrung 22 eingesetzt. In diese greift eine axial gerichtete Schraube 23 ein, die durch das getriebeseitige Kupplungsteil 15 hin­ durchgeführt ist. Beim Anziehen dieser Schraube 23 wird der Spreizkonus 21 in die konische Bohrung 19 hineingezogen und spreizt den geschlitzten Teil des Ansatzes 17 auf. Auf diese Weise wird der Ansatz 17 drehfest und spielfrei in der Ausnehmung 18 festge­ klemmt.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das getriebeseitige Kupplungsteil 15 einen An­ satz 17a auf, der als ein sich zum freien Ende des­ selben hin verjüngender Konus ausgebildet ist. Dieser Konus greift in eine konische Ausnehmung 18a des Wellenzapfens 4 ein. Zur Verbindung von getriebesei­ tigem Kupplungsteil 15 und Wellenzapfen 4 ist weiter­ hin eine axial gerichtete, zentrale Schraube 24 vor­ gesehen, die in eine am Grund der Ausnehmung 18a vor­ gesehene Gewindebohrung 25 des Wellenzapfens 4 ein­ geschraubt ist. Der Kopf 24a dieser Schraube liegt an der dem Getriebe abgewandten Seite des Kupplungs­ teiles 15 an diesem an und ist ebenso wie der Kopf der Schraube 23 durch die Klemmnabe 16 und den Metallbalg der Ausgleichskupplung 14 hindurch zu­ gänglich.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ansatz 17b des getriebeseitigen Kupplungs­ teiles 15 eine sich zum freien Ende des Ansatzes hin konisch verjüngende Außenverzahnung 26 auf, die in eine entsprechende konische Innenverzahnung der Aus­ nehmung 18b des Wellenzapfens eingreift. Bezüglich der zentralen Schraube 24 geltend die bei der Be­ schreibung des vorhergehenden Ausführungsbeispieles gemachten Angaben.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel weist das getriebeseitige Kupplungsteil 15 der Aus­ gleichskupplung 14 einen ringförmigen Ansatz 17c mit einem sich konisch verjüngenden Querschnitt auf. In der Stirnseite des Wellenzapfens 4 des Planetenrad­ trägers 3 ist eine Ringnut 18c vorgesehen, die sich ebenfalls konisch verjüngt. In diese Ringnut 18c greift der ringförmige Ansatz 17c ein. Eine zentrale Schraube 24 dient zur Verbindung des Kupplungsteiles 15 mit dem Wellenzapfen 4. Um eine kurze axiale Bau­ länge zu erreichen, sollte die Ringnut 18c in kleinst­ möglichem Abstand zur Lagerung 5 des Wellenzapfens 4 vorgesehen sein.

An der Eingangsseite des Planetengetriebes könnte als Ausgleichskupplung auch eine solche vorgesehen sein, die nur zur Aufnahme von Längenverschiebungen, z. B. durch Erwärmung der Motorwelle, ausgebildet ist.

Claims (9)

1. Planetengetriebe mit Ausgleichskupplung, mit einem das Getriebe und die Ausgleichskupplung umschließenden Gehäuse und mit einem Planetenradträger, der einen im Gehäuse mittels eines gehäusefesten Lagers drehbar abgestützten Wellenzapfen aufweist, wobei die Ausgleichskupplung an der Eingangsseite des Getriebes vorgesehen ist und ihr getriebeseitiges Kupplungsteil gleichzeitig einen Bestandteil des Getriebes bildet und in dem Gehäuse mittels eines Lagers drehbar abgestützt ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Ausgangsseite des Getriebes (2) eine zweite Ausgleichskupplung (14) vorgesehen ist, deren getriebeseitiges Kupplungsteil (15) einen Ansatz (17, 17a, 17b, 17c) aufweist, der kraft- und/oder formschlüssig in eine im Wellenzapfen (4) vorgesehene Ausnehmung (18, 18a, 18b, 18c) eingreift, und daß das Gehäuse (1) an der Ausgangsseite des Getriebes (2) einen Gehäuseabschnitt (1c) aufweist, welcher einen integrierten Bestandteil des Gehäuses (1) bildet und die zweite Ausgleichskupplung (14) umschließt.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (17, 17a, 17b) des ge­ triebeseitigen Kupplungsteils (15) und die Aus­ nehmung (18, 18a, 18b) im Wellenzapfen (4) in den von der Lagerung (5) umschlossenen Bereich dessel­ ben hineinreichen.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (17) des getriebe­ seitigen Kupplungsteils (15) außen zylindrisch ist, innen eine sich zum freien Ende des Ansatzes hin erweiternde Konusbohrung (19) aufweist, und durch mehrere axial verlaufende Schlitze (20) in mehrere Ringsegmente geteilt ist, daß in die Konus­ bohrung (19) ein Spreizkonus (21) mit einer zentra­ len Gewindebohrung (22) eingesetzt ist und daß in diese eine durch das getriebeseitige Kupplungsteil (15) hindurchgeführte, axial gerichtete Schraube (23) eingeschraubt ist.

4. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (17a) als ein sich zum freien Ende desselben verjüngender Konus aus­ gebildet ist, der in eine konische Ausnehmung (18a) des Wellenzapfens (4) eingreift.

5. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (17b) eine sich zum freien Ende desselben konisch verjüngende Außenverzahnung (26) aufweist, die in eine ent­ sprechende konische Innenverzahnung in der Aus­ nehmung (18b) des Wellenzapfens (4) eingreift.

6. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Ansatz (17c) des getriebeseiti­ gen Kupplungsteils (15) ringförmig mit einem sich konisch verjüngenden Querschnitt ausgebildet ist und daß in der Stirnseite des Wellenzapfens (4) in kleinstmöglichem Abstand zur Lagerung (5) des­ selben eine Ringnut (18c) mit einem sich konisch verjüngenden Querschnitt vorgesehen ist, in welche der Ansatz (17c) eingreift.

7. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbindung von getriebeseitigem Kupplungsteil (15) und Wellenzapfen (4) eine axial gerichtete, zentrale Schraube (24) vorgesehen ist, deren Kopf (24a) an der dem Getriebe (2) abgewandten Seite des Kupplungsteils (15) an­ liegt, die sich durch eine zentrale Bohrung des­ selben erstreckt und die in eine zentrale Gewinde­ bohrung (25) des Wellenzapfens (4) eingeschraubt ist.

8. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der beiden Ausgleichskupplungen (9, 14) eine Metallbalgkupplung ist, deren getriebeseitiger Balgträger das getriebeseitige Kupplungsteil (15) bildet.

9. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Gehäuseabschnitt (1c) in der Nähe seines dem Getriebe (2) abgewandten, freien Endes mehrere Befestigungsaugen (27) mit jeweils einer achsparallelen Bohrung (28) aufweist.