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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zweistufige Planetengetriebeanordnung
mit kleinem Spiel, die ein großes
Drehmomentvermögen
bei kleinerem Spiel aufweist.
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DER STAND DER TECHNIK
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Von
einer Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel wird gefordert,
dass sie einen Spalt an einem Eingriffsbereich der Räder und
einem Planetenrad-Lagerbereich im Vergleich mit typischen Planetengetriebeanordnungen
konstruktionsmäßig reduziert.
Es soll eine gleichmäßige Verteilung
der Last an den Planetenrädern
und deren gleichmäßige Drehung
aufrechterhalten werden. Ein kleinerer Spalt kann eine ungünstige Auswirkung
auf eine korrigierende Bewegung eines Sonnenrads in einer Richtung
rechtwinklig zu einer axialen Richtung verursachen. Dementsprechend
sind die Lastverteilung an den entsprechenden Planetenrädern, ein
Winkelübertragungsfehler
und eine Verlagerung eines Sonnenrads in der Richtung rechtwinklig
zu der axialen Richtung typische Merkmale der Planetengetriebeanordnung
mit kleinem Spiel, die bei der Konstruktion angemessen berücksichtigt
werden müssen.
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Eine
ein kleines Spiel aufweisende Planetengetriebeanordnung von der
Größe, bei
welcher die Räder
mit Innenverzahnung (Hohlräder)
etwa 60 mm-Teilkreisdurchmesser aufweisen, wird am meisten gebräuchlich
verwendet. Eine derartige Radgröße weist
ein ziemlich kleines Ausmaß der
Radbiegung für
eine Beziehung zwischen einer Nennlast und der Biege-Federsteifigkeit
auf. Daher ist es schwierig, den Einfluss der Verzahnungs-Toleranz und
der Zusammenbau-Toleranz
auf die oben angegebenen typischen Merkmale durch die Elastizität der entsprechenden
Elemente aufzunehmen.
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Bei
einer derartigen Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel beeinflussen
die Verzahnungs-Toleranz und die Zusammenbau-Toleranz inhärent verschiedene
Merkmale der Endprodukte. Ein Mechanismus zum Einstellen der Schwankung
des Spiels aufgrund einer derartigen Verzahnungs-Toleranz und einer
derartigen Zusammenbau-Toleranz ist bereits in der japanischen,
ungeprüften
Gebrauchsmusterveröffentlichung
Nr. Heisei 4-44545 U des gleichen Anmelders vorgeschlagen worden.
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Ein
dort offenbarter Spieleinstellmechanismus ist so konzipiert, dass
er einen vier Planetenräder
tragenden Träger
entlang einer axialen Richtung hälftig
teilt, um zwei entsprechende Planetenräder an den geteilten Trägerabschnitten
zu tragen und um entsprechende Trägerabschnitte zum Einstellen
des Spiels zwischen den Rädern
relativ zu verdrehen.
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Mittels
eines derartigen Spieleinstellmechanismus können zwei von vier Planetenrädern mit
dem Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) in Eingriff sein, und das
Sonnenrad ist in einem spielfreien Zustand, um einen Totgang erfolgreich
zu reduzieren.
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Jedoch
können
bei dem oben erläuterten Spieleinstellmechanismus
lediglich zwei von vier Planetenrädern zu einer Drehmomentübertragung
beitragen, so dass das Drehmomentvermögen klein ist.
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Aus
der
DE 26 20 570 A1 ist
eine (einstufige) Planetengetriebeanordnung bekannt, bei der das Rad
mit Innenverzahnung über
einen dünnwandigen Bereich
mit dem Gehäuse
gekoppelt ist, wobei der dünnwandige
Bereich elastisch verformbar ist. Der Planetenradträger ist
bei dieser bekannten Planetengetriebeanordnung direkt auf einem
in das Gehäuse hineingeführten Wellenende
gelagert.
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Aus
der
US 5 295 925 A ist
ein Planetengetriebe bekannt, bei dem der Planetenträger über ein äußeres Schrägrollenlager
am Innenumfang des Gehäuses
gelagert ist.
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Bekannt
ist außerdem
eine Planetengetriebeanordnung mit Last-Zweiteilung (
US 3 401 580 A ). Bei dieser
Planetengetriebeanordnung sind an den Enden zweier koaxial gelagerter
Wellen Sonnenräder befestigt,
die einen axialen Abstand voneinander aufweisen. Entsprechend diesem
axialen Abstand sind zwei Sätze
von Planetenrädern
auf einem starren Träger
angeordnet. Mit wiederum entsprechendem axialen Abstand sind in
dem Hohlrad der Planetengetriebeanordnung zwei Innenverzahnungen
ausgebildet. Das Hohlrad hat die Form eines dünnen zylindrischen Körpers, der
an einem axialen Ende einen Flansch aufweist, der mit dem Gehäuse der
Planetengetriebeanordnung verbunden ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweistufige Planetengetriebeanordnung
anzugeben, bei der gleichzeitig ein hohes Drehmomentvermögen erreicht
und das Spiel minimiert werden kann.
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Zur
Lösung
der oben angegebenen Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
eine zweistufige Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel vorgeschlagen,
welche die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
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Durch
Einbauen des Sonnenrads im schwimmenden Zustand wird eine Bewegung
des Sonnenrads in einer Richtung rechtwinklig zu einer axialen Richtung
erleichtert, um in wirksamer Weise eine Verzahnungs-Toleranz und
eine Zusammenbau-Toleranz, die durch Zusammenbauen entsprechender
Komponenten bedingt ist, aufzunehmen.
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Die
Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert, wobei auf
die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen zeigen:
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1A eine
halbe Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform einer Planetengetriebeanordnung
mit kleinem Spiel entsprechend der vorliegenden Erfindung; und
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1B eine
zur Erläuterung
dienende Veranschaulichung einer Endseite der bevorzugten Ausführungsform
der Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel an einer Ausgangsseite,
zusammen mit einer Schnittposition des halben Schnittes nach 1A.
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Die
gezeigte Ausführungsform
der Planetengetriebeanordnung 1 mit kleinem Spiel ist eine
Zweistufen-Planetenreduktionsgetriebeeinheit mit einem Planetengetriebemechanismus 3 der
vorderen Stufe und einem Planetengetriebemechanismus 4 der
hinteren Stufe, wobei diese Mechanismen 3 und 4 in
einem zylindrischen Gehäuse 2 zusammengebaut sind.
Das zylindrische Gehäuse 2 ist
mit zylindrischen Elementen 21, 22 und 23 versehen,
die in einer Richtung einer Achse 1a ausgerichtet und aneinander
mit Hilfe von Befestigungsschrauben 24 befestigt sind.
Innerhalb des zylindrischen Elements 21 ist an der Eingangsseite
ein Kupplungsmechanismus 5 zum Verbinden einer (nicht gezeigten)
Hochdrehzahl-Drehwelle einer Quelle für Hochdrehzahl-Ausgangsrotation,
z.B. eines Motors oder dgl., mit dem Planetengetriebemechanismus 3 der
vorderen Stufe angebracht.
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Der
Planetengetriebemechanismus 3 der vorderen Stufe weist
ein Sonnenrad 31, drei Planetenräder 32, 33 und 34 (es
ist lediglich ein Planetenrad 32 in der Zeichnung dargestellt),
wobei diese Planetenräder
in einer Umfangsausrichtung konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 und
in einem das Sonnenrad 31 umgebenden Zustand und mit diesem
in Eingriff angeordnet sind, ein elastisch verformbares, dünnwandiges, zylindrisches
Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) 6, das die Planetenräder 32 bis 34 umgibt
und mit diesen in Eingriff ist, und einen Träger 35 auf, der die
Planetenräder 32 bis 34 drehbar
trägt.
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Der
Planetengetriebemechanismus 4 der hinteren Stufe weist
auf: ein Sonnenrad 41, an dessen einem Ende der Träger 35 des
Planetengetriebemechanismus 3 der vorderen Stufe koaxial
befestigt ist, drei Planetenräder 42 bis 44 (es
ist lediglich ein Planetenrad 42 in der Zeichnung dargestellt),
wobei diese Planetenräder 42 bis 44 in
Umfangsausrichtung konzentrisch mit dem Sonnenrad und in einem das
Sonnenrad 41 umgebenden Zustand und mit diesem in Eingriff
angeordnet sind, das elastisch verformbare, dünnwandige, zylindrische Rad
mit Innenverzahnung (Hohlrad) 6, das mit dem oben erläuterten
Planetengetriebemechanismus der vorderen Stufe gemeinsam ist, die
Planetenräder 42 bis 44 umgibt und
mit diesen in Eingriff ist, und einen Träger 45, der die Planetenräder 42 bis 44 drehbar
trägt.
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Das
elastisch verformbare, dünnwandige, zylindrische
Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) 6 ist mit einem Ringscheibenbereich 61 und
ringförmigen Körperbereichen 62 und 63 versehen,
die mit dem Ringscheibenbereich 61 einstückig ausgebildet
sind und sich in Axialrichtung nach beiden Seiten von einem jeweiligen
inneren Umfangsrand der linken bzw. rechten ringförmigen Endseite 61a bzw. 61b des Ringscheibenbereichs 61 erstrecken.
An der inneren Umfangsfläche
des Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) 6 sind Zähne der
Innenverzahnung über die
gesamte Länge
gebildet. Abgesehen von diesen Zähnen
der Innenverzahnung dient ein an der jeweiligen inneren Umfangsfläche des
zylindrischen Körperbereichs 62 und
des Ringscheibenbereichs 61 gebildeter Innenverzahnungsbereich
als das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) an der Seite der vorderen
Stufe und der in der Nachbarschaft des vorderen Endes des zylindrischen
Körpers 63 angeordnete
Innenverzahnungsbereich dient als das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad)
an der Seite der hinteren Stufe.
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Hier
ist der zylindrische Körperbereich 63, der
mit dem als das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) für die hintere
Stufe dienenden Innenverzahnungsbereich versehen ist, dünner als
der Ringscheibenbereich 61 und erstreckt sich von dem Innenumfangsrand
der ringförmigen
Endseite 61b des Ringscheibenbereichs auskragend. Auf der
anderen Seite ist zwischen dem zylindrischen Körper 63 und dem zylindrischen
Element 22 des zylindrischen Gehäuses 2 der Anordnung,
wobei dieses zylindrische Element 22 außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet
ist, ein kleiner Spalt mit Ausnahme des Verbindungsbereichs des
zylindrischen Körperbereichs 63,
der mit dem Ringscheibenbereich 61 verbunden ist, vorgesehen.
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Der
Ringscheibenbereich 61 ist zwischen den zylindrischen Elementen 21 und 22 angeordnet und
zwischen diesen mit Hilfe der Befestigungsschrauben 24 befestigt.
Daher ist es dem vorderen Endbereich des sich von dem Ringscheibenbereich 61 auskragend
erstreckenden, zylindrischen Körperbereichs 62 erlaubt,
eine elastische Verformung mit einer vorgegebenen Größe zu verursachen.
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Ferner
definiert der Träger 45 an
der Seite der hinteren Stufe eine Endseite an der Ausgangsseite.
Zwischen der äußeren Umfangsfläche 45a und der
inneren Umfangsfläche 23a des
zylindrischen Elements 23 des zylindrischen Gehäuses 2 der
Anordnung ist ein Schrägrollenlager 7 gebildet.
Mittels des Schrägrollenlagers 7 ist
der Träger 45 in
Bezug auf den Innenumfangsbereich des zylindrischen Gehäuses 2 der
Anordnung drehbar gelagert.
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Das
heißt,
ein Bereich des Trägers 45 an
der Seite der äußeren Umfangsfläche dient
als ein Innenring des Schrägrollenlagers 7.
An der äußeren Umfangsfläche 45a des
Trägers 45 ist
eine im Querschnitt dreieckförmige
Führungsnut 71 gebildet.
In ähnlicher
Weise dient ein Bereich an der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Elements 23 des
zylindrischen Gehäuses 2 der
Anordnung als ein Außenring
des Schrägrollenlagers 7.
Ferner ist an der inneren Umfangsfläche 23a des zylindrischen
Elements 23 eine im Querschnitt dreieckförmige Führungsnut 72 gebildet.
Innerhalb einer ringförmigen
Führung von
rechteckförmigem
Querschnitt des Schrägrollenlagers,
wobei diese ringförmige
Führung
durch die Führungsnuten 71 und 72 definiert
ist, sind Rollen 73, eine nach der anderen, entlang der
Umfangsrichtung in einer sich gegenseitig rechtwinklig kreuzenden
Beziehung untergebracht.
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Es
soll darauf hingewiesen werden, daß an der äußeren Endseite 45b des
Trägers 45 mehrere (bei
der gezeigten Ausführungsform
fünf) Schraubgewindelöcher 45c zum
Anbringen des lastseitigen Elements in Umfangsausrichtung in einem
mit dem Träger 45 konzentrischen
Zustand gebildet sind.
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Auf
der anderen Seite ist bei der gezeigten Ausführungsform der Planetengetriebeanordnung das
Sonnenrad 31 bzw. 41 in der vorderen Stufe bzw. in
der hinteren Stufe in einem schwimmenden Zustand eingebaut. Das
heißt,
das Sonnenrad 31 in der vorderen Stufe ist nicht durch
ein Lager oder dgl. gelagert, ausgenommen, daß ein Ende des Sonnenrads 31 mit
dem Kupplungsmechanismus 5 verbunden und lediglich mit
den Planetenrädern 32 bis 34 in Eingriff
ist. Dementsprechend kann sich das Sonnenrad 31 in der
Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung verlagern. In ähnlicher
Weise ist das Sonnenrad 41 in der hinteren Stufe nicht
durch ein Lager oder dgl. gelagert, mit Ausnahme, daß ein Ende
des Sonnenrads 41 mit dem Träger 35 der vorderen
Stufe verbunden und lediglich mit den Planetenrädern 42 bis 44 ein
Eingriff ist. Somit kann das Sonnenrad 41 in der Richtung
rechtwinklig zu der axialen Richtung verlagert werden.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
der Planetengetriebeanordnung, die wie oben erläutert ausgebildet ist, kann,
selbst wenn eine Verzahnungs-Toleranz
und eine Zusammenbau-Toleranz vorhanden sind, ein derartiger Fehler
durch elastische Verformung des dünnen, zylindrischen Körperbereichs 63 des
elastisch verformbaren, dünnwandigen,
zylindrischen Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) 6 aufgenommen werden,
um einen geeigneten Eingriffszustand der entsprechenden Räder herzustellen.
Somit kann die Last auf die entsprechenden Planetenräder gleichmäßig verteilt
werden. Auf der anderen Seite kann, weil die Sonnenräder 31 und 41 in
dem schwimmenden Zustand eingebaut sind, ein geeigneter Eingriffszustand
der entsprechenden Räder ebenfalls
gerade durch Verlagerung der Sonnenräder in der Richtung rechtwinklig
zu der axialen Richtung hergestellt werden.
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Dementsprechend
ermöglicht
es die gezeigte Ausführungsform
der Planetengetriebeanordnung 1, eine ungleichmäßige Lastverteilung
und eine Schwankung der Drehung zu reduzieren, die bei der Reduzierung
des Spiels dadurch verursacht sein können, daß der Spalt in dem Eingriffsbereich
der Räder
und dem Planetenradlager klein gemacht wird. Daher kann eine Planetengetriebeanordnung
mit kleinem Spiel und mit einem großen Drehmomentvermögen hergestellt
werden.
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Auf
der anderen Seite kann bei der gezeigten Ausführungsform, weil der Träger in der
hinteren Stufe als das Ausgangselement durch das Schrägrollenlager
drehbar gelagert ist, eine Tragfestigkeit des relevanten Bereichs
erhöht
werden. Hinzu kommt, daß, weil
der Innenring bzw. der Außenring
des Schrägrollenlagers
mit dem Träger
bzw. mit dem zylindrischen Gehäuse
der Anordnung einstückig
ausgebildet ist, die Konstruktion des Lagerbereichs kompakt und preiswert
gemacht werden kann.
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Wie
oben erläutert,
können
bei der Planetengetriebeanordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung,
wobei bei dieser Planetengetriebeanordnung ein elastisch verformbares,
dünnwandiges,
zylindrisches Rad mit Innenverzahnung als das Hohlrad des Planetengetriebes
verwendet wird, eine Verzahnungs-Toleranz und eine Zusammenbau-Toleranz
durch elastische Verformung des Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads)
aufgenommen werden. Dementsprechend kann durch die vorliegende Erfindung
das Planetengetriebe mit kleinem Spiel, großem Drehmomentvermögen und
kleinem Totgang verwirklicht werden.