DE19956789A1

DE19956789A1 - Planetengetriebe zum Anbau an einen Elektromotor

Info

Publication number: DE19956789A1
Application number: DE19956789A
Authority: DE
Inventors: Tino Kirschner
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2001-05-31
Also published as: JP2003515077A; EP1232348A1; KR20020065529A; ES2256078T3; US6824495B1; WO2001038759A1; ATE316214T1; DE50012097D1; CN1379849A; KR100766617B1; CN1123714C; DK1232348T3; EP1232348B1

Abstract

Es wird ein Planetengetriebe zum Anbau an einen Elektromotor vorgeschlagen, bei dem ein hoher Wirkungsgrad dadurch erreicht wird, daß ein zwischen Gehäuse (2) und einer eingangsseitigen Sonnenradwelle (4) angeordnetes Dichtelement (22) axial außerhalb eines Aufnahmebereichs (16) für die Abtriebswelle des Elektromotors in einem axialen Abschnitt der Sonnenradwelle (4) mit gegenüber dem Aufnahmebereich (16) reduziertem Außendurchmesser angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe zum Anbau an einen Elektromotor nach dem Oberbegriff des Hauptan spruchs.

Derartige Planetengetriebe finden vielfältige Anwen dung in der Automatisierungstechnik sowie generell an Ma schinen und Anlagen. Mit einem solchen Planetengetriebe, bei dem ein Sonnenrad von einer Abtriebswelle des Elektro motors antreibbar ist, ein Hohlrad im Gehäuse festgelegt ist und ein Planetenträger den Abtrieb bildet, sind durch Variation der Geometrie von Sonnen- und Planetenrädern so wie des Planetenträgers verschiedene Übersetzungen reali sierbar, die typischerweise im Bereich von 4 : 1 bis 10 : 1 liegen.

Bedingt durch eine hohe Leistungsdichte können bereits geringe interne Verlustleistungen unerwünschte, hohe Tempe raturen verursachen. Aufgrund der kompakten Bauform kann die Verlustwärme oftmals nicht im gewünschten Ausmaß abge führt werden. Hohe Temperaturen wirken sich negativ auf die Lebensdauer aus. Ein großer Teil der Verlustleistung wird durch die Abdichtung und Lagerung der schnelldrehenden, eingangsseitigen Sonnenradwelle verursacht.

Ein derartiges Getriebe ist beispielsweise in der DE 198 08 184 C1 offenbart. Die Sonnenradwelle dieses be kannten Planetengetriebes ist zur Aufnahme einer Abtriebs welle des Elektromotors in einem Aufnahmebereich mit ver größertem Durchmesser hohl ausgebildet. Die Sonnenradwelle ist gegenüber dem Gehäuse mit einem Radialdichtring abge dichtet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gat tungsgemäßes Planetengetriebe so weiterzubilden, daß die Verlustleistung minimiert ist. Außerdem soll das Planeten getriebe kurzbauend und kostengünstig herstellbar sein.

Die Erfindung wird mit einem, auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Hauptanspruchs aufweisenden, gat tungsgemäßen Planetengetriebe gelöst.

Erfindungsgemäß ist also das Dichtungselement, welches die Sonnenradwelle gegenüber dem Gehäuse nach außen abdich tet, axial außerhalb des Aufnahmebereichs für die Abtriebs welle des Elektromotors in einem axialen Abschnitt der Son nenradwelle mit gegenüber dem Aufnahmebereich reduziertem Außendurchmesser angeordnet. Entsprechend dem kleineren Außendurchmesser ist die zwischen der schnelldrehenden Son nenradwelle und dem Dichtungselement anfallende Verlustwär me wesentlich kleiner. Darüber hinaus werden Dichtungsver schleiß und Dichtungsleckage reduziert und geringere Kosten für das Dichtungselement verursacht.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist ein Lager für die Sonnenradwelle vorhanden, dessen Innen ring axial außerhalb des Aufnahmebereichs für die Abtriebs welle des Elektromotors auf einem axialen Abschnitt der Sonnenradwelle mit gegenüber dem Aufnahmebereich reduzier tem Außendurchmesser angeordnet ist. Gegenüber einem Lager, welches im Aufnahmebereich der Sonnenradwelle oder direkt daran angrenzend angeordnet ist, kann ein solches Lager nach der auftretenden Belastung dimensioniert werden und braucht nicht überdimensioniert zu werden. Das kleinere Lager verursacht eine geringere Verlustleistung, ist ko stengünstiger und leichter. Anstelle von zwei separaten Bauteilen für das Dichtungselement und das Lager kann na türlich auch ein Lager mit integriertem Dichtungselement verwendet werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Er findung ist der Lageraußenring des Lagers für die Sonnen radwelle nicht im Gehäuse, sondern im Planetenträger ange ordnet. Da der Planetenträger die selbe Drehrichtung auf weist wie die Sonnenradwelle, ist die am Lager anliegende Relativdrehzahl zwischen der Sonnenradwelle und dem Plane tenträger geringer als die Relativdrehzahl zwischen Sonnen radwelle und Gehäuse. Hierdurch ist eine weitere Verminde rung der Verlustleistung bzw. eine weitere Verbesserung des Getriebewirkungsgrades erreichbar.

Vorteile hinsichtlich einer kompakten Baugröße können dadurch erzielt werden, daß das Lager für die Sonnenradwel le radial innerhalb eines Planetenträgerlager-Innenrings und axial wenigstens teilweise innerhalb des vom Planeten trägerlager beanspruchten Bauraums angeordnet ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der beiliegenden Figur erläutert, die einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe zeigt.

In der einzigen Figur ist mit 2 das Gehäuse, mit 4 die eingangsseitige Sonnenradwelle und mit 6 die Abtriebswelle eines erfindungsgemäßen Planetengetriebes bezeichnet. Die Abtriebswelle 6 dreht sich mit einem Planetenträger 8, auf dem mehrere Planetenräder 10 gleichmäßig verteilt drehbar gelagert sind. Die Planetenräder 10 sind in gleichzeitigem Zahneingriff mit einem mit der Sonnenradwelle 4 antreibba ren, zentralen Sonnenrad 12 und einem im Gehäuse 2 festge legten Hohlrad 14.

Die Sonnenradwelle 4 weist zur Aufnahme einer nicht gezeigten Abtriebswelle eines Elektromotors einen hohl aus gebildeten Aufnahmebereich 16 auf, der sich axial auf die Länge einer zylindrischen Bohrung 18 in der Sonnenradwel le 4 erstreckt. Der mit Schmierstoff befüllte Innenraum des Gehäuses 2 ist durch zwei als Radialdichtringe 20, 22 aus gebildete Dichtungselemente nach außen abgedichtet. Die Radialdichtringe sind im Gehäuse 2 befestigt und zylindri schen Funktionsflächen 24, 26 der Abtriebs- bzw. Sonnenrad welle zugeordnet. Zwischen den Radialdichtringen und diesen Funktionsflächen tritt gleitende Reibung auf.

Erfindungsgemäß ist der zwischen Gehäuse 2 und Sonnen radwelle 4 angeordnete Radialdichtring 22 außerhalb des Aufnahmebereichs 16 für die Abtriebswelle des Elektromotors in einem axialen Abschnitt der Sonnenradwelle mit gegenüber dem Aufnahmebereich reduziertem Außendurchmesser angeord net. An der Funktionsfläche 26, deren Durchmesser geringer ist als der Durchmesser der Bohrung 18, treten nur sehr geringe Reibungsverluste auf, so daß ein hoher Wirkungsgrad erzielt wird und Probleme mit hohen Temperaturen vermieden werden. Zwischen dem Aufnahmebereich 16 und dem Ort des Radialdichtrings 22 weist die Sonnenradwelle eine Durchmes serstufe 23 auf.

Der Innenring des Lagers 28 für die Sonnenradwelle 4 ist ebenfalls außerhalb des Aufnahmebereichs 16 für die Abtriebswelle des Elektromotors in einem Bereich mit redu ziertem Außendurchmesser angeordnet, so dass ein Lager kleiner Baugröße verwendet werden kann.

Der Durchmesser der Lageraufnahme auf der Sonnenradwelle ist ebenfalls kleiner als der Durchmesser der Bohrung 18. Der Lageraußenring des Lagers 28 ist im Planetenträ ger 8 angeordnet, und zwar radial innerhalb des Innenrings eines Planetenträgerlagers 30. Das Lager 28 ist axial in nerhalb des vom Planetenträgerlager 30 beanspruchten Bau raumes angeordnet, was eine kurze axiale Baulänge des Pla netengetriebes ermöglicht. Für den Planetenträger 8 ist ein zweites Lager 32 vorgesehen, das wie das Lager 30 als Ke gelrollenlager ausgebildet ist und mit diesem zusammen eine X-Anordnung bildet.

Im axialen Bauraum zwischen den Kegelrollenlagern 30, 32 weist der Planetenträger 8 beidseits jedes Planetenra des 10 durchgehende Bohrungen 34, 36 auf. Diese Bohrun gen 34, 36 nehmen jeweils einen Planetenlagerbolzen 38 auf, auf dem das Planetenrad 10 mittels Zylinderrollen 40 dreh bar gelagert ist. Der Planetenlagerbolzen 40 grenzt mit seinen Stirnflächen an die Lagerinnenringe der Planetenträ gerlager 32, 34 an, wodurch er in vorteilhafter Weise und ohne weitere Maßnahmen gegen axiale Verschiebung gesichert ist. Beidseits jedes Planetenrades 10 sind auf dem Plane tenlagerbolzen 38 ringscheibenförmige Anlaufscheiben ange ordnet, die die axiale Bewegung des Planetenrades 10 be grenzen.

Das Lager 28 für die Sonnenradwelle 4 ist im Planeten träger 8 durch einen Sprengring 46 gegen axiale Verschie bung in eine Richtung gesichert. Zur Montage des Lagers 28 kann der Sprengring 46 vollständig in eine Ringnut 48 im Planetenträger gedrängt werden, welche axial an die den Lageraußenring aufnehmende Funktionsfläche 47 des Planeten trägers angrenzt. Sobald der Lageraußenring des Lagers 28 bei der Montage über den Bereich der Ringnut 48 hinwegge schoben wurde, schnappt der Sprengring 46 zusammen und si chert so den Lageraußenring gegen axiale Verschiebung. Der Lagerinnenring des Lagers 28 ist, begrenzt durch einen Si cherungsring 50 und eine Stufe 52 in der Sonnenradwelle 4, axial auf der Sonnenradwelle 4 festgelegt.

Zwischen der dem Sprengring 46 gegenüberliegenden Stirnfläche des Lageraußenrings des Lagers 28 und einer ringscheibenförmigen Funktionsfläche 54 des Planetenträ gers 8 ist ein O-Ring 56 aus Gummi angeordnet, der als ela stisches Ausgleichselement dient. Die Sonnenradwelle 4 ist somit gegenüber dem Planetenträger 8 und dem Gehäuse 2 in geringem Maße axial verschieblich gegen die Kraftwirkung des O-Rings 56. Auf diese Weise können Längenausdehnungen der Sonnenradwelle 4 und/oder der Abtriebswelle des Elek tromotors infolge von Temperaturänderungen ausgeglichen werden. Alternativ hierzu ist es möglich, die Sonnenradwel le zum Gehäuse axial unverschieblich zu lagern und zwischen der Sonnenradwelle 4 und der Abtriebswelle des Elektromo tors eine Federscheibenkupplung, wie sie beispielsweise in der nicht vorveröffentlichten DE 199 51 613 gezeigt ist, anzuordnen.

Bezugszeichen

2

Gehäuse

4

Sonnenradwelle

6

Abtriebswelle

8

Planetenträger

10

Planetenrad

12

Sonnenrad

14

Hohlrad

16

Aufnahmebereich

18

Bohrung

20

Radialdichtring

22

Radialdichtring

23

Durchmesserstufe

24

Funktionsfläche

26

Funktionsfläche

28

Lager

30

Lager

32

Lager

34

Bohrung

36

Bohrung

38

Planetenlagerbolzen

40

Zylinderrollen

42

Anlaufscheibe

44

Anlaufscheibe

46

Sprengring

47

Funktionsfläche

48

Ringnut

50

Sicherungsring .

52

Stufe

54

Funktionsfläche

56

O-Ring

Claims

1. Planetengetriebe zum Anbau an einen Elektromotor mit Planetenrädern (10), die in einem den Abtrieb bildenden drehbaren Planetenträger (8) gelagert sind und die in gleichzeitigem Zahneingriff mit einem Sonnenrad (12) und einem in einem Gehäuse (2) festgelegten Hohlrad (14) sind, wobei das Sonnenrad (12) mit einer drehbaren Sonnenradwel le (4) verbunden ist, welche zur Aufnahme einer Abtriebs welle des Elektromotors in einen Aufnahmebereich (16) hohl ausgebildet ist, wobei zwischen der Sonnenradwelle (4) und dem Gehäuse (2) ein Dichtungselement (22) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Dich tungselement (22) axial außerhalb des Aufnahmebereichs (16) für die Abtriebswelle des Elektromotors in einem axialen Abschnitt der Sonnenradwelle (4) mit gegenüber dem Aufnah mebereich (16) reduziertem Außendurchmesser angeordnet ist.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß mindestens ein Lager (28) für die Sonnenradwelle (4) vorhanden ist, dessen Innenring axial außerhalb des Aufnahmebereichs (16) für die Abtriebs welle des Elektromotors auf einem axialen Abschnitt der Sonnenradwelle (4) mit gegenüber dem Aufnahmebereich (16) reduziertem Außendurchmesser angeordnet ist.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Lageraußenring des La gers (28) für die Sonnenradwelle im Planetenträger (8) an geordnet ist.

4. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das La ger (28) für die Sonnenradwelle (4) radial innerhalb eines Innenrings eines Planetenträgerlagers (30) und axial wenig stens teilweise innerhalb des vom Planetenträgerlager (30) beanspruchten Bauraums angeordnet ist.

5. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (8) beidseits jedes Planetenrades (10) durchgehende Bohrungen (34, 36) zur Aufnahme eines Plane tenlagerbolzens (38) aufweist, auf dem das Planetenrad (10) drehbar gelagert ist, und daß der Planetenlagerbolzen (38) mit seinen Stirnflächen an Lagerinnenringe von Planetenträ gerlagern (30, 32) angrenzt, so daß der Planetenlagerbol zen (38) gegen axiale Verschiebung gesichert ist.

6. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Planeten träger (8) eine Ringnut (48) zur Aufnahme eines Spreng rings (46) vorhanden ist, die axial an eine den Lageraußen ring des Lagers (28) für die Sonnenradwelle aufnehmende Funktionsfläche (47) angrenzt, und daß der Lageraußenring durch den Sprengring (46) gegen axiale Verschiebung in eine Richtung gesichert ist.

7. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnen radwelle (4) axial verschieblich gegen die Kraftwirkung eines elastischen Ausgleichselements (56) gelagert ist.

8. Planetengetriebe nach Anspruch 7, dadurch ge kennzeichnet, daß das elastische Ausgleichs element axial zwischen einer dem Sprengring (46) gegenüber liegenden Stirnfläche des Lageraußenrings und einer Funkti onsfläche (54) des Planetenträgers (8) angeordnet ist.

9. Planetengetriebe nach Anspruch 8, dadurch ge kennzeichnet, daß das elastische Ausgleichs element ein O-Ring (56) aus Gummi ist.

10. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonnen radwelle (4) zum Gehäuse (2) axial unverschieblich gelagert ist und daß zwischen der Sonnenradwelle (4) und der Ab triebswelle des Elektromotors eine Federscheibenkupplung angeordnet ist, um axiale Verschiebungen auszugleichen.

11. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der dem Dichtungselement (22) zugeordneten Funktionsfläche (26) der Sonnenradwelle (4) kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung (18) im Aufnahmebereich (16) der Sonnenradwelle (4).