DE2110252A1 - Stirnräderplanetengetriebe - Google Patents

Stirnräderplanetengetriebe

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DE2110252A1
DE2110252A1 DE19712110252 DE2110252A DE2110252A1 DE 2110252 A1 DE2110252 A1 DE 2110252A1 DE 19712110252 DE19712110252 DE 19712110252 DE 2110252 A DE2110252 A DE 2110252A DE 2110252 A1 DE2110252 A1 DE 2110252A1
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pressure
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    • F16H57/02004Gearboxes; Mounting gearing therein the gears being positioned relative to one another by rolling members or by specially adapted surfaces on the gears, e.g. by a rolling surface with the diameter of the pitch circle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H1/00Toothed gearings for conveying rotary motion
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    • F16H1/28Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/2809Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion with means for equalising the distribution of load on the planet-wheels

Description

  • Stirnräderplanetengetriebe Die Erfindung betrifft ein gerad- oder einfachschrägverzahntes Stirnräderplanetengetriebe mit mindestens zwei Planetenrädern, bei welchen beide Zentralräder mit den ihre Drehmomente aufnehmenden Teilen gelenkig oder elastisch angeordnet sind und eines der Räder in Bezug auf den sein Drehmoment aufnehmenden Teil axial geführt ist, wahrend die axiale Lage der übrigen Zahnräder durch mit den Zahnrädern verbundene Druckringe bestimmt ist.
  • Es sind bereits Planetengetriebe dieser Art bekannt (DBP 1 165 370,, bei denen mindestens eines der gerad-oder einfachschrägverzahnten Zentralräder zwecks glei cher Verteilung der Leistung auf alle Planetenräder gelenkig oder elastisch mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil verbunden ist. Des weiteren ist bei derartigen bekannten Planetengetrieben nur ein Zentralref axial festgelegt, während die axiale Lage der übrigen Zahnräder durch fest mit den Rädern verbundene, meinandergreif ende verzahnungsartige Druckringe bestimmt ist, welche außerdem bei Planetengetrieben mit einfach schrägverzahnten Rädern den Ausgleich der freien axialen Zahnkraftkomponenten vornehmen sollen, um dadurch ein Kippen der Planetenräder zu verhindern.
  • Die bekannten Planetengetriebe dieser Art weisen jedoch Nachteile auf. So sind die bei diesen Getrieben verwendeten Konstruktionsmerkmale nicht in der Lage, eine gleichmäßige Verteilung der Zahnlast über die Zahnbreite herbeizuführen, wenn beispielsweise Verzahnungs- und Einbaufehler, Verwindung des Ritzels unter Drehmomentbelastung oder unterschiedliche Wärme deznungen die Erreichung eines gleichmäßigen Zahnkontaktes über die Zahnbreite behindern. Als Bolgen eines einseitigen Zahntragens sind vorzeitiger Verschleiß der Zahnflanken und Zahnbruch zu nennen.
  • Durch die bekannte einseitige Anordnung der ineinandergreifenden verzahnungsartigen Druckringe geht sowohl der Raum für die Anordnung dieser Druckringe als auch der Raum zwischen den Druckringen und der Gerad- oder Schrägverzahnung für die Ubertragung der Leistung verloren und führt außerdem zu ve rhältnismäßig breiten Planetenrädern, demgemäß auch zu langen Planetenradlagerbolzen, wodurch infolge der größeren Bolzendurchbiegung die Anfälligkeit für Lagerschäden zunimmt.
  • Die in der Mitte der Zahnbreite angreifenden Umfangskräfte belasten zudem das Planetenradlager außermittig, was zu kleinen Auswinklungen der Achse des Planetenrades im Rahmen des Lagerspiels führt. Dieser Umstand wirkt sich ungünstig auf das Tragbild der Zahneingriffe aus. Die durch Axialkräfte hervorgerufenen Reibungskräfte bei den Druckringen vermögen etwa nur 3X der Getriebeleiste zu übertragen und sind praktisch nicht imstande, diese nachteilige Auswinkelung zu verhindern.
  • Die bekannte Maßnahme der gelenkigen oder elastischen Aufhängung eines oder beider Zentralräder zur Erreichung einer gleichen Verteilung der Leistung auf alle Planetenräder ist in der Regel jedoch nur beim Vorhandensein von drei Planetenrädern wirksam, weil die Lage des selbsteinstellenden Zentralrades durch drei Punkte bestimmt wird. Bei der Anordnung von mehr als drei Planeten bedarf es folglich weiterer Maßnahmen, um zu einem ausreichend guten Lastausgleich zu gelangen.
  • Eine bekannte (DBP 858 185) und besonders einfache Lösung ist die Gestaltung eines der Zentralräder in der Art, daß die durch die Zahnkräfte bedingte elastische Zentralrad-Verformung so bemessen wird, daß diese in der Lage ist, die durch auftretende Zahn- oder Einbaufehler bedingte Störung der gleichen Beistungsaufteilung auf alle Planetenräder zu verhindern. Dabei ist es von Vorteil, wenn der Qerschnitt des selbsteinstellenden Zentralrades, besogen auf die Verzahnungsmittelachse, symmetrisch ausgebildet wird. Will man diese Lehre bei den bekannten Planetengetrieben mit einseitig angeordneten Druckringen anwenden, sö treten dabei Schwierigkeiten auf, da durch die unsymmetrische Ausbildung der Räder eine einseitige Versteifung auf der Druckringseite vorhanden ist, die zu unterschiedlichen Deformationen längs der Zahnbreite führt und dadurch das Tragbild der Zahneingriffe verschlechtert. Auf jeden Fall ist es bei einer unsymmetrischen Ausbildung der Zahnräder der bekannten Planetengetriebe äußerst schwer und umständlich, zu einer gleichmäßigen Deformation entlang der Zahnbreite, insbesondere bei dem äußeren Zentralrad, ZU gelangen, um dadurch einen ausreichend guten Lastausgleich, auch bei mehr als drei Planetenrädern, zu erreichen.
  • Es sind außerdem Stirnrad-Planetengetriebe bekannt CDAS 1 240 712), deren Konstruktionsmerkmale sowohl eine gleiche Aufteilung der Leistung auf die Planetenräder als auch eine gleichmäßige Belastung der Zahnflanken über die Zahnbreite ermöglichen sollen.
  • So wird vorgeschlagen, mindestens den Zahnkranz jedes Planetenrades mit seiner Achse im Winkel zu der Achse des Getriebes beweglich abzustützen, die Ausschaltung der Einwirkung der freien axialen Zahnkraftkomponente auf die Selbsteinstellung des Planetenradzahnkranzes durch neben den Zahnkränzen der Planetenräder einerseits und der Zentralräder andererseits einander axial gegenüberstehende kegel färmi ge Ringflächen vorzunehmen und schließlich das innere Zentralrad durch Antrieb über eine Doppelgelenkkupplung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung und im Winkel zu der Achse des Getriebes frei schwimmend anzuordnen.
  • Derartige maßnahmen sind j edoch im allgemeinen kompliziert und empfindlich. ßie ergeben in allen Fällen einen beträchtlichen zusätzlichen Bauaufwand. Die Eaßnahme der Anordnung der Federelemente zwischen Nabe und Zahnkranz bei den Planetenrädern ist außerdem, wegen des dafür notwendigen Raumbedarfes, nicht überall anwendbar. So beispielsweise nicht bei Planetengetrieben mit kleinen tbersetzungaverhältnissen und demgemäß relativ kleinen Planetenrädern. Bei diesen Getrieben erlaubt es der Lagerbolzen, welcher ausreichend groß und biegungssteif auszuführen ist, rad'mäßig nicht, eine Unterteilung der Planetenräder in Nabe und Zahnkranz vorzunehmen und diese durch Federelemente winklebeweglich zu verbinden.
  • Außerdem ist es für die Herstellung der Laufverzahnung bei dem inneren Zentralrad erforderlich, die seitlichen Druckringe abnehmbar an diesem zu befestigen. Bei dem Planetengetriebe der bekannten Art, welches vorzugsweise mit größeren Übersetsungen auszuführen ist, verhindert jedoch die aus Festigkeitsgründen neben der Laufverzahnung anzuordnende Eupplungsverzahnung eine abnehmbare Befestigung des Druckringes an dieser Seite.
  • Ein weiterer, besonders großer Nachteil kommt bei allen diesen bekannten Bauarten dadurch zustande, daß es bei Verwendung einfach schrägverzahnter Räder und bei Anordnung von mehr als einem Planetenrad nicht immer möglich ist, alle freien axialen ZShnkraftkomponenten unmittelbar neben ihren Zahneingriffen an den kegelförmigen Bingflächen auszugleichen, was im Folgenden erläutert werden soll.
  • Bei der Herstellung der Planetenräder oder ihrer Zahnkränze ist es nicht oder nur mit großen Fertigungsaufwand zu vermeiden, daß die axialen Abstände der kegelförmigen Ringflächen bei allen für ein Getriebe vorgesehenen Planetenrädern oder bei deren Zahnkränzen- untereinander vergleichen - nicht genau gleich sind. Da die Ausschaltung der freien axialen Zahnkraftkomponenten bei den Zahneingriffen der Planetenräder mit den beiden Zentralrädern aber an diagonal gegenüber liegenden Stellen der kegelförmigen Ringflächen der Planetenräder oder ihrer Zahnkränze stattfindet und die axiale Ausrichtung dieser Bauteile unter der Last durch den Druckring des treibenden Zentralrades erfolgt, wird es vorkommen, daß bei ungleichen Abständen der Ringflächen nicht alle Planetenräder oder deren Zahnkränze auch mit dem Druckring des anderen Zentralrades zur Anlage kommen, es sei denn, sie würden eine Schtenkbewegung ausführen. Eine derartige Schwenkbewegung würde aber einen ungünstigen Einfluß auf das Tragbild der Zahneingriffe ausüben. Sie hätte eine ungleichmäßige Verteilung der Last über die Zahnbreite zur Folge.
  • Gerade dieses soll aber, beispielsweise durch die winkelbewegliche Abstützung der Zahnkränze der Planetenräder bei der letztgenannten bekannten Bauart, verhindert werden.
  • Ein Ausgleich der axialen Zahnkraftkomponenten ist demzufolge an den Stellen, wo keine Druckringaulege zustande kommt, nicht möglich, ohne daß nachteilige Wirkungen auf die ragbilder der Verzahnungen und der Planetenradlager in Kauf genommen werden wissen.
  • Nicht ausgeglichene axiale Zahnkräfte fuhren aber zu einer Zusatzbelastung an den Stellen, wo ein Ausgleich stattfindet, darüber hinaus zu einer Belastung derjenigen Bauteile, welche die axiale Führung des gesamten Radsatzes bewerkstelligen.
  • Die Erfindung hat sich demzufolge die Aufgabe gestellt, ein Planetengetriebe der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das bei kleinem Bauaufwand und niedrigen Herstellungskosten ein Höchstmaß an Betriebssicherheit und gutem Laufverhalten gewährleistet, wobei eine gleichmäßige Leistungsverteilung und Lastverteilung erreicht werden sollen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in an sich bekannter Weise beidseitig der symmetrisch ausgebildeten Zentralräder ein Druckring angeordnet ist und daß zumindest bei einem Zentralrad der bzw. die Druckringe radial bewegbar sind.
  • Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann beidseitig der Zentralräder je ein radial beweglicher Druckring angeordnet sein. Hierbei können nach einem anderen erfindungsgemäßen Merkmal die Planetenräder und Druckringe an sich bekannte Berührungsflächen aufweisen, deren Neigung die radiale Verschiebung der Druckringe unter Radialkraft gewährleistet.
  • Diese Druckringe können nach einem weiteren Merkmal der Erfindung über Distanzelemente an den Zentralrädern befestigt sein, wobei weiterhin die äußere Begrenzung der Distanzelemente eine Scheibe aus üblichem Lagerwerk stoff ist.
  • Nach einem anderen erfindungsgemäßen Merkmal können die Druckringe an den Zentralrädern über Spreizringe befestigt sein.
  • Bei dem Getriebe nach der Erfindung kann außerdem nach einem weiteren Merkmal das äußere Zentralrad zur gleichmäßigen Lastverteilung auf die Planetenräder und über die Zahnbreite elastisch verformbar sein.
  • Ein derartiges erfinduS;gemäß ausgebildetes Getriebe weist die folgenden, die Betriebssicherheit, das Lauf-und Geräuschverhalten und die Herstellungskosten äußerst günstig beeinflussenden Vorteile auf: Sowohl das innere als auch das äußere Zentralrad ist in der Lage, sich selbsttätig auf gleiche Leistungsverteilung bei den Zahneingriffen aller Planetenräder einzustellen.
  • Dadurch, daß der Querschnitt des äußeren Zentralrades so bemessen wird, daß unter den radialen Zahnkräften eine ausreichend große elastische Verformung möglich ist, wird einerseits bei drei Planetenrädern die Herbeiführung einer gleichen Leistungsverteilung auf alle Planeten zusätzlich noch begünstigt, andererseits bei mehr als drei Planetenrädern diese erst dadurch ermögliche Kommt es bei den Rädern eines erfindungsgemäß ausgebildeten Getriebes zu einem einseitigen Tragen der Zahnflanken, beispielsweise an einem Zahnende, so erlaubt die elastische Verformbarkeit des äußeren Zentralrades ein konisches Aufweiten dieses Rades an der Stelle der Lastkonzentration und es kommt dadurch zu einer Flankenanpassung über die ganze Zahnbreite und damit auch zu einer gleichmäßigen Verteilung der Zahnlast.
  • Alle Räder des Radsatzes können sich in axialer Richtung nach dem einen festgelegten Zentralrad ausrichten, indem die Druckringe nicht nur die axialen Zahnkräfte, sondern auch die von diesen herrührenden, auf die Planetenräder wirkenden Kippkräfte in besonders vorteilhafter Weise - die abstützenden Kräfte werden kleiner - aufnehmen, so daß ein Schrägstellen der Achse der Planetenräder und damit eine ungünstige Beeinflussung auf die Zahneingriffe vermieden wird.
  • Dadurch, daß die Druckringe am äußeren Zentralrad so befestigt sind, daß sie radiale Relatlybewegungen zu dem äußeren Zentralrad ausführen können, kommen die nur schwer vermeidbaren, fertigungsbedingten Unterschiede in den axialen Abständen der kegelförmigen Ringflächen der Planetenräder - untereinander verglichen - auf den Ausgleich der axialen Zahnkraftkomponenten nicht nachteilig zur Wirkung.
  • Ein weiterer Vorteil ist die.volle Ausnützung der gesamten Planetenradbreite für die Leistungsübertragung, so daß der Platzbedarf des Getriebes geringer, oder die von ihm übertragbare Leistung größer wird. Die Dçxchbiegung des Planetenradlagerbolzens wird ebenfalls verringert, da sich einmal infolge des geringeren Planetenradgewichtes kleinere Fliehkräfte ergeben und zum anderen die Biegelänge des Lagerbolzens kleiner wird. Eine kleinere Lagerbolzendurchbiegung führt aber zu einer höheren Betriebssicherheit bei der Planetenradlagerung.
  • Alle Räder des Rad satzes sind - bezogen auf die Verainungsmittelachse - symmetrisch ausgebildet. Die richtige Bemessung des Querschnittes des äußeren Zentralrades, hinsichtlich einer ausreichenden Verformbarkeit, bereitet dadurch keinerlei Schwierigkeiten.
  • Durch die symmetrische Gestaltung des Planetenrades wird erreicht, daß dieKresultierende Lagerkraft in der Mitte des Planetenradlagers angreift, wodurch jeae Auswinklung des Rades vermieden wird.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die auf einander abrollenden Flächen der Druckringe, der Stirnseiten der Planetenradzähne und der daran unmittelbar anschließenden Ringflächen unterhalb ihrer Fußkreise in an sich bekannte Weise kegelformig abgeschrägt. Weiterhin kann es von Vorteil sein, wenn die Erzeugende der einen der beiden aufeinander abrollenden Rinächen eine Gerade ist, wogegen die andere Ringfläche in an sich bekannter Weise ballig ausgebildet ist.
  • Dadurch, daß die Druckringe der beiden Zentralräder an den Stirnseiten der Planetenradzähne zum Anliegen kommen und infolgedessen von der Zahneingriffsschmierung herrührendes Schmieröl durch die Zahnlücken der Planetenradzihne direkt an die Druckringanlagefläche gelangen kann, ergeben sich günstige Schmierungsverhältnisse.
  • Diese Verhältnisse können nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung noch weiter dadurch verbessert werden, daß die Kanten der Stirnflächen der Planetenradzähne abgerundet sind.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindung gegenstandes werden die beiden Druckringe bei dem inneren Zentralrad abnehmbar mittels Spreizringen, mit gerader oder konischer Stirnseite, befestigt.
  • Weitere Verbesserungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind anhand der beiliegenden Abbildungen erläutert.
  • Es zeigen: Fig. 1 schematisch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Stirnräder-Planeteng etri ebe im Läng sschni tt; Fig. 2 eine Auflicht der Einzelheit I der Fig.1 in vergrößertem Maßstabe mit Schnitt II - II durch einen Zahn des Planetenrades; Fig. 3 einen Schnitt II - II in Big. 2, Fig. 4 die vereinfachte Darstellung der Ansicht auf ein inneres Zentralrad mit Geradverzahnung sowie darüber und darunter angeordneten Planetenrädern.
  • Fig. 5 die vergrößerte Ansicht in Pfeilrichtung x der Fig. 1 auf die Zahnlücke der Verzahnung des äußeren Zentralrades und auf den Gegenzahn der Planetenradverzahnung bei abgenommenem Druckring; Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie III - III in Big. 5; Fig. 7 die vergrößerte Ansicht ähnlich der Eig. 6, jedoch mit konisch deformiertem äußeren Zentralrad und dem Schnitt IV - IV; Fig. 8 einen Schnitt nach Linie IV - IV in Fig. 7; Fig. 9 die vereinfachte Darstellung eines Radsatzes mit zwei Planetenrädern und starr angenommener Befestigung der Druckringe an beiden Zentralrädern; Fig.10 die Darstellung des Radsatzes nach Fig. 9, jedoch mit radial beweglicher Befestigung der Druckringe an das äußere Zentralrad; Fig.11 den vergrößerten Schnitt durch ein inneres Zentralrad mit Druckringbefestigung durch Spreizringe.
  • In dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 1 sind alle Teile des Getriebes in einem Gehäuse 1 angeordnet, dadurch die beiden Deckel 2 und 3 abgeschlossen ist. Eine langsam laufende Welle 4 ist in einem Lager 5 des Gehäusedjeckels 2 radial und axial geführt.
  • Das äußere Zentralrad des Planetenradgetriebes ist mit 6 bezeichnet und über eine doppelte Zahnkupplung 7 mit dem'sein Drehmoment auSnehmenten Teil, im vorliegenden Falle also mit dem Gehäusedeckel 3, verbunden. Das äußere Zentralrad 6 kämmt mit einer Mehrzahl von Planeten- oder Umlaufrädern 8, die auf Planetenradlagerbolzen 9 lose drehbar gelagert sind. Diese Planetenradlagerbolzen 9 sind in einem fest mit der langsam laufenden Welle 4 verbunden Steg oder Planetenradträger 10 befestigt.
  • Die Planetenräder 8 kämmen wiederum mit einem inneren Zentralrad oder Sonnenrad 11, das in radialer Richtung ungelagert und mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil, nämlich der schnellaufenden Welle 12 über eine doppelte, mit Geradverzahnung ausgestattete Zahnkupplung 13 verbunden ist.
  • Beie Hälften 14, 15 der doppelten Zahnkupplung 7 sind so ausgebildet, daß sie Verwinklungen und auch gleichzeitig kleine axiale Verschiebungen zulassen. Zu diesem Zweck sind beispielsweise die Verzahnungen der Zahnkupplungen mit etwas Spiel auszuführen. Statt dessen kann auch eine abgeschrägte oder ballige Zahnform vorgesehen werden. Außerdem müssen sich die Zähne der beiden Zahnkepplungen in geringem Maße in axialer Richtung verschieben können. Zur Begrenzung der Längsbewegung der Zähne der beiden Zahnkupplungen sind Anschlagvorrichtungen vorgesehen. Sie bestehen im Ausführungsbeispiel aus Federringen 16, die in entsprechende Umfangsrillen einge egt sind, und dienen so zur axialen Festlegung des äußeren Zentralrades 6.
  • Die doppelte Zahnkupplung 13 ist ähnlich ausgebildet wie die doppelte Zahnkupplung 7, nur mit dem Unterschied, daß die rechte Zahnkupplungshälfte 21 axial festgelegt ist, während die linke Zahnkupplungshälfte 22 eine Axialverschiebung zwischen der Kupplungshülse 13 und dem inneren Zentralrad 11 zuläßt.
  • Die Zahnräder 6, 8 und 11 sind entweder mit einer Geradverzahnung oder mit einer einfachen Schrägverzahnung versehen. An beiden Seiten des äußeren Zentralrades 6 und des inneren Zentralrades 11 sind Druckringe 17, 18 bzw. 19, 20 vorgesehen, die die Aufgabe haben, die axiale Lage der Räder 6, 8 und 11 zueinander festzulegen und darüber hinaus, bei der Verwendung von Schrägverzahnung, die freien axialen Zahnkraftkomponenten in bekannter Weise vollkommen auszugleichen. Die Selbsteinstellung aller Räder in radialer Richtung unter dem Einfluß der jeweils einwirkenden Zahnkräfte wird durch diese Druckringe nicht behindert. Alle Druckringe sind als selbständige Werkstücke angefertigt und abnehmbar mit den Zentralrädern 6, 11 verbunden.
  • Big.2u.3Srläutero die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Befestigung der Druckringe 17, 18 an dem äußeren Zentralrad 6, sowie die genaue Ausbildung der kegelförmigen Ringflächen bei den Druckringen und an den Stirnseiten der Planetenräder 8.
  • Die Befestigung der Druckringe 17, 18 erfolgt mittels der Schrauben 23 und der Scheiben 24. Die Distanzhülsen 25 bestimmen den Abstand der Scheiben 24 zu den Stirnseiten des äußeren Zentralrades 6. Die Größe dieses Abstandes ist zu der Dicke der Druckringe 17, 18 so abgestimmt, daß letztere kleine axiale und radiale Relativverschiebungen gegenüber dem äußeren Zentralrad ausführen können.
  • Diese Relativverschiebungen werden durch Radialkomponenten Pr ausgelöst, welche durch Kräftezerlegung aus den - von den Zahndrücken herrührenden - Axialkräften Pas an den Berührungsstellen der kegelförmigen Ringflächen der Planetenräder mit den Druckringen, zustande kommen.
  • Um die Reibungswiderstände und den Verschleiß möglichst klein zu halten, ist es zweckmäßig, beispielsweise die Scheiben 24 aus Bronze oder einem ähnlichen Lagerwerkstoff herzustellen. Die nicht starre Befestigung der Druckringe 17, 18 an dem äußeren Zentralrad 6 behindert zu dem nicht die radiale Elastizität dieses Rades, durch welche - in vorteilhafter Weise - eine gleichmäßige Lastverteilung auf alle Planetenräder und über die gesamte Zahnbreite erreicht wird.
  • Die Beruhrung der kegelförmigen Ringfläche 26 der Druckringe 17, 18 erfolgt mit den Planetenrädern 8 an den abgeschrägten Stirnseiten 27 der Planetenradzähne 28, unter Zuhilfenahme einer nicht unterbrochenen Ringfläche 29 unterhalb des Fußkreises 30.
  • Diese Ringfläche bildet zusammen mit der Zahnstirnseite eine, zu der Druckringfläche 26 korrespondierende, kegelförmige Fläche, die am Zahnkopf vorteilhafterweise leicht ballig, wie bei 27 gezeigt, zurückgenommen ist. Außerdem sind die Kanten der Stirnseiten 27 der Planetenradzähne 28, wie in Fig. 3 bei 31 dargestellt, abgerundet, um die Bildung eines Ölfilms zwischen den Druckringen 17, 18 und den Zahnstirnseiten 27 zu erleichtern.
  • Die auf das Planetenrad 8 mit dem Teilkreisdurchmesser do wirkende Axialkraft Pa bildet ein Kippmoment M von der Größe M=Pa x d Die durch dieses Kippmoment hervorgerufenen radialen Abstützkräfte verhalten sich größenmäßig verkehrtproportional zu dem Abstand der Ab stützpunkte auf den Druckringen. Da bei gleichem Kippmoment M dieser Abstand sehr groß ist, sind die radialen Abstützkräfte entsprechend klein.
  • Kleinere Abstützkräfte führen aber bei den beweglich angeordneten Druckringen 17, 18 zu einer Verkleinerung der Biegebeanspruchung in diesen Teilen.
  • Fig. 4 - 8 dienen zur Erläuterung der Erzielung einer gleichmäßigen Lastverteilgag über die gesamte Zahnbreite.
  • Geht man davon aus, daß das innere Zentralrad 11, gem.
  • der Fig. 4 eine Verwindung beispielsweise durch das Hindurchleiten eines Drehmomentes erfährt, so wird ebenfalls der Zahn 35 einer, der einfacheren Darstellung wegen hier vorgesehenen, Geradverzahnung des inneren Zentralrades 11 entsprechend dem Drhrichtungspfeil 36 um den Betrag fx gegenüber seiner ursprünglichen Flankenrichtung verwunden.
  • Das über dem inneren Zentralrad 11 angeordnete Planetenrad 8 wird sich nun, durch die im Rahmen des Lagerspieles bei dem Planetenradlager mögliche Auswinkelung, dieser veränderten Flankenrichtung durch ein Kippen nach links anpassen.
  • Der Einfachheit halber wird angenommen, daß sich ein zweites Planetenrad 8" - gegenüber dem oberen Plantenrad 8 um 180° versetzt - unmittelbar unter dem inneren Zentralrad 11 befindet. Um eine Flankenanpassung dieses Rades an den ebenfalls verwundenen Zahn 37 des inneren Zentralrades 11 zu erreichen, wird das Planetenrad 8" eine Kippbewegung um seinen Lagerbolzen, in diesem Fall aber nach rechts, ausführen.
  • Betrachtet man nun den Zahneingriff des in der Fig. 4 nicht dargestellten äußeren Zentralrades 6 - Fig. 1 -mit dem des Planetenrades 8 und 8X, so kommt es, wegen der Schräglage der Planetenräder, bei diesen Zahneingriffen zu einer Konzentration der Zahnlast am Zahnende. Eine Abhilfe dieser einseitigen Lastverteilung durch die gelenkige oder elastische Aufhängung des äußeren Zentralrades 6 in der doppelten Zahnkupplung 7 - Fig. 1 - ist in ausreichendem Maße jedoch nicht möglich, da das äußere Zentragrad 6 zur Erreichung einer gleichmäßigen Lastverteilung an den betrachteten Zahneingriffen im vorliegenden Beispiel einmal eine Kippbewegung nach links, zum anderenmal eine solche gleichzeitig nach rechts aus zum führen in der Lage sein müßte.
  • Eine wirksame Maßnahme, um bei allen Zahneingriffen des beschriebenen Planetengetriebes eine gleichmäßige Lastverteilung über die Zahnbreite zu garantieren, bringt dagegen die Erfindung. Figuren 5 bis 8 stellen stark vergrößerte Ansichten in Pfeilrichtung X der Fig. 1 auf eine Zahnlücke des äußeren Zentralrades 8 dar, wobei anstelle der tatsächlichen Zahnform das Bezugsstangenprofil abgebildet ist. Figur 6 zeigt den Moment des Auftretens der einseitigen Lastkonzentration im Bereich K, infolge Schräglage des Planetenrades 8 um den Betrag fx gegenüber der Flankenrichtung des äußeren Zentralrades 6.
  • Wird nun das äußere Zentralrad 6 durch die in diesem Bereich K angreifende radiale Gesamtzahnkraft Pr um den Betrag fy entsprechend der Figur 7 an dieser Stelle der Zahnbreite aufgeweitet, so ermöglicht diese konische Deformation des äußeren Zentralrades 6 dem Planetenrad 8 einen Drehweg, der, wenn die Beziehung f = fy sindOCo erfüllt wird, zu einer gleichmäßigen Blankenanlage und damit auch zu einer gleichmäßigen Lastverteilung über die ganze Zahnbreite führt. Von besonderem Vorteil ist dabei der symmetrische Querschnitt des äußeren Zentralrades 6 und die nicht zu einer Versteifung der Elastizität an den Verzahnungsenden dieses Rades führende radial bewegliche Befestigung der Druckringe 17 und 18.
  • Die Figuren 9 und 10 dienen zur Erläuterung der Erzielung eines vollkommenen Ausgleiches der freien axialen Zahnkraftkomponenten unmittelbar neben ihren Zahneingriffen.
  • Die beiden Figuren zeigen in vereinfachter Darstellung die Radsätze von einfach schrägverzahnten Stirnräder-Planetengetrieben, bestehend aus dem inneren und äußeren Zentralrad 11, 6 und nur je wei Planetenrädern 8, 8'.
  • An den Stirnseiten der Zentralräder 11, 6 sind Druckringe 19, 20 und 17, 18 angeordnet, wobei angenommen wird, daß die Druckringe der Fig. 9 sowohl beim inneren als zuch beim äußeren Zentralrad fest mit diesen verbunden sind, während sie bei der Figur 10 dagegen nur beim inneren Zentralrad fest, beim äußeren radial beweglich befestigt sind.
  • Beginnt das innere Zentralrad 11 der Figur 9 sich zu drehen und Leistung an die Planetenräder 8 und 8' abzugeben, so entstehen im Zahneingriff, durch den Zahndruck und die Schrägverzahnung auf die Räder 11 und 8 bzw. 11 und 8', entgegengesetzt wirkende,gleichgroße axiale Kraftkomponenten Pa. Bei entsprechender Abstimmung der Drehrichtung zur Zahnschrägenrichtung werden durch diese Schubkräfte Pa die beiden Planetenräder 8 und 8' zur Anlage an den linken Druckring 19 gebracht, was zur Folge hat, daß sich an beiden Berührungsstellen die Kraftkomponenten Pa ausgleichen. Die linken Stirnseiten der Planetenräder 8 und 8' befinden sich nun in einer gemeinsamen Ebene X - X, senkrecht zur Getriebeachse.
  • Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht oder nur sehr schwer zu erreichen, daß der Abstand der kegeligen Ringflächen bei allen Planetenrädern genau gleichgroß ist. So ist beispielsweise in den Biguren 9 und 10 b--b'.
  • Dadurch kommt es nach Fig. 9 bei den beiden äußeren Zahneingriffen nur zu einem Ausgleich der dort ebenfalls vorhandenen Äxialkomponenten Pa bei dem Planetenrad 8, Pfeil Y, da das untere Planetenrad 8'.nicht zur Anlage an den Druckring 18, Pfeil Z gebracht werden kann, ohne daß dieses - zusammen mit dem äußeren Zentralrad 6 - zu Schwenkbewegungen gezwungen wird.
  • Dieses Kippen der Räder würde sich aber nachteilig auf die Tragbilder der Verzahnungen und der Planetenradlager auswirken; es ist demnach zu vermeiden.
  • Ein Ausgleich der axialen Kraftkomponenten Pa auch bei dem Planetenrad 8' - ohne Kippen der Räder - ist jedoch dann möglich, wenn der Druckring 18 radial beweglich mit dem äußeren Zentralrad 6 verbunden wird. Die Figur 10 zeigt, wie durch eine Verschiebung des Druckringes 18 nach oben auch an der Stelle Z eine Berührung mit dem Planetenrad 8' und damit ein Kräfteausgleich zustande kommt. Ausgelöst wird die Verschiebung durch die vorerst nur allein an dem Druckring 18 angreifende radiale Komponente Pr (Figur 2) bei der Stelle Y. Der Druckring 18 wird sich demnach so weit relativ zu Einstellbewegungen des äußeren Zentralrades 6 verschieben, bis alle freien axialkomponenten Pa ausgeglichen sind und damit auch Kräftegleichgewicht bei den radialen Komponenten r' welche den Druckring 18 verschieben wollen, herrscht.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Befestigung der Druckringe 19, 20 bei dem inneren Zentralrad 11 ist in Figur 11 dargestellt. Sie ist vor allem dann von Vorteil, wenn das innere Zentralrad 11 bei größeren Getriebeübersetzungen einen verhältnismäßig kleinen Teilkreisdurchmesser D erhält und die Kupplungsverzahnung 38 demzufolge aus Festigkeitsgründen neben der Laufverzahnung angeordnet werden muß. Eine Befestigung des Druckringes 20, beispielsweise durch Anschrauben, wie in der Fig. 1 der Druckring 19, ist dann nicht möglich.
  • Außerdem kann es notwendig sein, den Teilkreisdurchmesser d der Kupplungsverzahnung 38 größer als den der Laufverzahnung D zu wählen, um bei Einhaltung der zulässigen Zahnpressung keine zu breite Verzahnung 38 zu erhalten, welche die Gelenkigkeit der Zahnkupplung nachteilig verkleinern wurde.
  • Die Ausbildung des Druckringes 20 nach der Figur 1 ist dann ebenfalls nicht möglich.
  • Nach Fig. 11 werden die gleichartig ausgebildeten Druckringe 19, 20 durch Spreizring 39 an einem Verschieben zu den Verzahnungsenden hin gehindert. Um auch ein Verschieben der Druckringe in Umfangsrichtung zu unterbinden, sind diese mit leichtem Schrumpfsitz auf dem Außendurchmesser der Laufverzahnung aufgebracht. Die mit kegeliger Anlagefläche ausgebildeten Spreizringe 4G, welche eine Alternativausführung darstellen, unterstützen die DrOhbehinderung noch weiter, indem sie durch Kräftezerlegung an den Kegelflächen eine stärkere radiale Anpressung der Spreizringe an die Druckringe und das Zentralrad herbeiführen.
  • Der Erfindungsgegenstand eignet sich sowohl für Planetengetriebe mit umlaufendem Planetenträger als auch für Standgetriebe, und zwar in ein- oder mehrstufiger Bauart.

Claims (7)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Gerad- oder einfach schrägverzahntes Stirnräderplanetengetriebe mit mindestens zwei Planetenrädern, bei welchem beide Zentralräder mit den ihre Drehmomente aufnehmenden Teilen gelenkig oder elastisch angeordnet sind und eines der Räder in Bezug auf den sein Drehmoment aufnehmenden Teil axial geführt ist, während die axiale Lage der übrigen Zahnräder durch mit den Zentralrädern verbundene Druckringe bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise beidseitig der symmetrisch ausgebildeten Zentralräder ein Druckring angeordnet ist und daß zumindest bei einem Zentralrad der bzw. die Druckringe radial bewegbar sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig der Zentralräder je ein radial beweglicher Druckring angeordnet ist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder und Druckringe an sich bekannte Berührungsflächen aufweisen, deren Neigung die radiale Verschiebung der Druckringe unter Radialkraft gewährleistet.
4. Getriebe nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckringe über Distanzelemente an den Zentralrädern befestigt sind.
5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Begrenzung der Distanzelemente eine Scheibe aus üblichem Lagerwerkstoff ist.
6. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckringe an den Zentralrädern über Spreizringe befestigt sind.
7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad zur gleichmäßigen Lastverteilung auf die Planetenräder und über die Zahnbreite elastisch verformbar ist.
L e e r s e i t e
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