DE2110252B2 - Stirnräderplanetengetriebe - Google Patents

Description

gekennzeichnet, daß zumindest bei einem barkeit der Druckringe eine gleichmäßige Lastyertei-

Zentralrad (6,11) der bzw. die Druckringe (17 teilung auf die Planeten und über die Zahnbreite er-

biis 20) radial bewegbar sind über die Beriihnmgs- zielt wird, da die beweglichen Dnc?, ringe das

flächen (26) «vjt einer Neigung, welche die radiale Zentralrad nicht zusätzlich versteifen.

Verschiebung der Druckringe unter Radialkraft 20 Durch die Befestigung der Druckringe am Zentral-

gewährleistet. rad in der Art, daß sie radial Relativbewegungen zu

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- dem äußeren Zentralrad ausführen können, haben zeichnet, daß die Druckringe (17 bis 20) über die nur schwer vermeidbaren, fertigungsbedingten Distanzelemente (25) an dem äußeren Zentral- Unterschiede in den axialen Abständen der kegelrad (6) befestigt sind. 35 förmigen Ringflächen der Planetenräder, unterein-

3. Getriebe nach Anspruch 2, dadurch ge- ander verglichen, keinen Einfluß auf den Ausgleich kennzeichnet, daß die äußere Begrenzung der der axialen Zahnkraftkomponenten. Bei drei PIa-Distanzelemente (25) eine Scheibe (24) aus neten wird eine statisch bestimmte Dreipunktabstütüblichem La^rwerkstoff ist. zung am Druckring erreicht, wobei sich der Druck-

4. Getriebe nach einem der vorhergehenden 30 ring unter Einfluß der Axialkräfte aller drei Planeten Ansprüche, dadurch geken zeichnet, daß die exzentrisch einstellt.

Druckringe (19 bis 20) an dem inneren Zentral- Federnde Druckringe zur Kompensation von

rad (11) über Spreizringe (39, 40) befestigt sind. äußeren Stößen sind bei Stirnrädergetrieben eben-

5. Getriebe nach einem der vorhergehenden falls bereits bekannt (deutsche Patentschrift 401652), Ansprüche mit radialen beweglichen Druckringen 35 wobei jedoch keine radiale Ausweichbewegung durch zumindest an dem äußeren Zentralrad, dadurch entsprechende Lagerung der Druckringe vorliegt,
gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad (6) Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindunzur gleichmäßigen Lastverteilung auf die Pia- gen sind in den Unteransprüchen angegeben,
netenräder (8) und über die Zahnbreite elastisch Dabei ist ein elastisch verformbares äußeres verformbar ist. 40 Zentralrad (Anspruch 5) an sich bekannt (deutsche

Patentschrift 858 185). Es ist so bemessen, daß die

durch auftretende Zahn- oder Einbaufehler bedingte Störung der gleichen Leistungsaufteilung auf

Bei einem bekannten Stirnräderplanetengetriebe alle Pianetenräder verhindert wird. Diese Maßnahme

(österreichische Patentschrift 271 122) ergeben sich +5 ist besonders wirksam, wenn — wie bei der Anord-

durch die symmetrische Ausbildung der Zahnräder nung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs —

eine gute Ausnutzung und ein entsprechend günstiger d^r Querschnitt des selbsteinstellenden Zentralrades,

Platzbedarf. Weiterhin sind Druckringe an beiden bezogen auf die Verzahnungsmittelachse, symmetrisch

Verzahnungsenden des Zentralrades angeordnet und ausgebildet wird.

stützen sich gegen die Stirnseite der Planetenzahn- 50 Dadurch bereitet auch die richtige Bemessung des

radzähne und gegen eine unmittelbar daran an- Querschnitts des äußeren Zentralrades hinsichtlich

schließende Ringfläche innerhalb des Fußkreises ab. einer ausreichenden Verformbarkeit keinerlei Schwie-

Nachteilig ist hierbei, daß die Druckringe starr be- rigkeiten.

festigt sind, so daß kein gleichmäßiger Ausgleich der Der Erfindungsgegenstand eignet sich sowohl füi

axialen Zahnkräfte erfolgen kann. 55 Planetengetriebe mit umlaufendem Planetenträgei

Weiterhin sind Planetengetriebe bekannt (deut- als auch für Standgetriebe, und zwar in ein- unc

sehe Patentschrift 1 165 370), bei denen mindestens mehrstufiger Bauart.

eines der Zentralräder gelenkig oder elastisch mit Die Erfindung wird nachfolgend an Hand dei

dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil verbun- Zeichnung näher beschrieben. In der Zeichnuni

den ist. Es ist nur ein Zentralrad axial festgelegt, 60 zeigt

während die axiale Lage der übrigen Zahnräder F i g. I schematisch ein Stirnräder-PIanetengetrielx

durch fest mit den Rädern verbundene, ineinander- im Längsschnitt,

greifende verzahnungsartige Druckringe bestimmt ist. Fig. 2 die Einzelheit I nach Fig. 1 in vergrößer

Es erfolgt keine gleichmäßige Verteilung der Zahn- tem Maßstab,

last über die Zahnbreite, wenn beispielsweise Ver- 65 F i g. 3 einen Schnitt gemäß der Linie II-II ii

zahnungs- und Einbaufehler, Verwindung des F i g. 2,

Ritzels unter Drehmomentbelastung oder unterschied- Fig. 4 die vereinfachte Darstellung der Ansich

liehe Wärmedehnungen die Erreichung eines gleich- auf ein inneres Zentralrad mit Gradverzahnung, so

2 ΠΟ 252

φ m\x darüber und darunter angeordneten Pia-

netenrldem,

^T Fig. 5 die vergrößerte Ansicht in FfeilrichtungX

der Fig. 1 auf die Zahnlücke der Verzahnung des

Jußeren Zentralrades und auf den Gegenzahn der

Henetenradverzahnung bei abgenommenem Druck-

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie ΙΙΗΠ in Fig. 5,

F i g. 7 die vergrößerte Ansicht ähnlich der F i g. 6, fedoch mit konisch deformiertem äußerem Zentraliad und dem Schnitt IV-IV,

Fig. 8 einen Schnitt nach Linie IV-IV in Fig.7,

F i g. 9 die vereinfachte Darstellung eines Radsatzes mit zwei Pianetenrädera und starr angenommener Befestigung der Druckringe an beiden Zentralrädern,

F i g. 19 die Darstellung des Radsatzes nach F i g. 9, jedoch mit radial beweglichen Druckringen am äußeren Zentralrad,

Fig. 11 den vergrößerten Schnitt durch ein inneres Zentralrad mit Druckringbefest^gung durch Spreizringe.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind alle Teile des Getriebes in einem Gehäuse 1 angeordnet, das durch die beiden Deckel 2 und 3 abgeschlossen ist. Eine langsam laufende Welle 4 ist in einem Lager 5 des Gehäusedeckels 2 radial und axial geführt.

Das äußere Zentralrad des Planetenradgetriebes ist mit 6 bezeichnet und über eine doppelte Zahnkupplung? mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil, im vorliegenden Fall 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 verbundenen 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 schnelllaufenden Welle 12, über eine doppelte, mit Geradverzahnung ausgestattete Zahnkupplung 13 verbunden ist.

Beide Bereiche 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 Zahnkupplung in geringem Maße in axialer Richtung verschieben können. Zur Begrenzung der Längsbewegung der Zähne der Zahnkupplung sind Anschlagvorrichtungen vorgesehen. Sie bestehen im Ausführungsbeispiel aus Federringen 16, die in entsprechende Umfangsrillen eingelegt 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 der rechte Bereich 21 axial festgelegt ist, während der linke 22 eine Axialverschiebung zwischen der Kupplungshülse 13 und dem inneren Zentralrad 11 zuläßt.

Die Zahnräder 6, 8 und 11 sind entweder mit einer Geradverzarmung oder mit einer einfachen SchrSgverzabnung versehen. An beiden Selten des Süßeren Zentralrades 6 und des Inneren Zentralrades Il sind Druckringe VT, 18 bzw. 19, 20 vorgesehen, die die Aufgabe haben, die sxiale Lage der

Räder 6, 8 und Ii zueinander festzulegen und dariiber hinaus, bei der Verwendung von Schrägverzabnung, die freien axialen Zahnkraftkomponenten vollkommen auszugleichen. Die SelbsteinsteUung aller Räder in radialer Richtung unter dem Einfluß

der jeweils einwirkenden Zahnkräfte wird durch diese Druckringe nicht bebindert Alle Druckringe sind als selbständige Werkstücke angefertigt und abnehmbar mit den Zentralrädern 6,11 verbunden.

F i g. 2 und 3 erläutern die Ausgestaltung der Be-

is festigung 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 mit-

ao tels 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 Abstands it zu der Dicke der Druckringe 17,18 so abgestünm', daß diese kleine axiale und radiale Relativverschiebungen gegenüber dem äußeren Zentralrad ausführen können.

Diese Relatiwerschiebungen werden durch Radiaikomponenten P_r ausgelöst, welche durch Kräftezerlegung aus den — von den Zahndrücken herrührenden — Axialkräften P₀ an den Berührungsstellen der kegelförmigen Ringflächen der Planetenräder mit den Druckringen, zustande kommen.

Die Scheiben 24 sind aus Bronze oder einem ähnlichen Lagerwerkstoff hergestellt, um die Reibungswiderstände und den Verschleiß möglichst klein zu halten. Die nicht starre Befestigung der Druckringe 17.18 an dem äußeren Zentralrad 6 behindert zudem nicht die radiale Elastizität dieses Rades.

Die Berührung der kegelförmigen Ringfläche 26 der Druckringe 17. 18 erfolgt mit din Planetenrädern 8 an den abgeschrägten Stirnseiten 27 der Planetenzähne 28 unter Zuhilfenahme einer nicht unterbrochenen Ringfläche 29 unterhalb des Fußkreises 30. Diese Ringfläche bildet zusammen mit der Zahn-Stirnseite eine zu der Druckringfläche 26 korrespondierende, kegelförmige Fläche, die am Zahnkopf leicht ballig, wie bei 27 gezeigt, zurückgenommen ist. Außerdem sind die Kanten der Stirnseiten 27 der Planetenradzähne 28, wie in F i g. 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 Teilkieisdurchmesser d„ wirkende Axialkraft P_a bildet ein Kippmoment M von der Größe M = P_a-d„.

Die durcn dieses Kippmcmen· hervorgerufenen radialen Absrützkräfte verhalten sich größenmäßig verkehrt proportional zu dem Abstand der Abstützpunkte auf den Druckringen. Da bei gleichem Kipp-

moment 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.

F i g. 4 bis 8 dienen zur Erläuterung der Erzielung einer gleichmäßigen Lastverteilung über die gesamte Zahnbreite.

Geht man davon aus, daß das innere Zentralrad zu drehen und Leistung an die Planetenräder 8 und 8' 11 gemäß der Fig. 4 eine Verwindung beispielsweise abzugeben, so entstehen im Zahneingriff durch den durch das Hindurchleiten eines Drehmoments erfährt, Zahndruck und die Schrägverzahnung auf die Räder so wird ebenfalls der Zahn 35 einer, der einfacheren 11 und 8 bzw. 11 und 8' entgegengesetzt wirkende, Darstellung wegen, hier vorgesehenen Geradverzah- 5 gleich große axiale Kraftkomponenten P₀. Bei entnung des inneren Zentralrades 11 entsprechend dem sprechender Abstimmung der Drehrichtung zur Drehrichtungspfeil 36 um den Betrag f_x gegenüber Zahnschrägenrichtung weiden durch diese Schubseiner ursprünglichen Flankenrichtung verwunden. kräfte P„ die beiden Planetenräder 8 und 8' zur An-

Das über dem inneren Zentralrad 11 angeordnete lage an den linken Druckring 19 gebracht, was zur

Planetenrad 8 wird sich nun durch die im Rahmen io Folge hat, daß sich an beiden Berühningsstellen die

des Lagerspiels bei dem Planetenradlager mögliche Kraftkomponenten P₀ ausgleichen. Die linken Stirn-

Auswinkelung dieser veränderten Flankenrichtung Seiten der Planetenräder 8 und 8' befinden sich nun

durch ein Kippen nach links anpassen. in einer gemeinsamen Ebene X-X, senkrecht zur Ge-

Der Einfachkeit halber wird angenommen, daß triebeachse.

sich ein zweites Planetenrad 8" — gegenüber dem 15 Aus fertigungstechnischen Gründen ist es nicht

oberen Planetenrad 8 um 180^c versetzt — unmittel- öder nur sehr schwer zu erreichen, daß der Abstand

bar unter dem inneren Zentralrad 11 befindet. Um der kegeligen Ringflächen bei allen Planetenrädern

eine Flankenanpassung dieses Rades an den eben- genau gleich groß ist. So ist beispielsweise in den

falls verwundenen Zahn 37 des inneren Zentralrades Fig. 9 und 10 b>b'. Dadurch kommt es nach

11 zu erreichen, wird das Planetenrad 8" eine Kipp- 20 Fig. 9 bei den beiden äußeren Zahneingriffen nut

bewegung um seinen Lagerbolzen, in diesem Fall zu einem Ausgleich der dort ebenfalls vorhandenen

aber nach rechts, ausführen. Axialkomponenten P₀ bei dem Planetenrad 8, Pfeil Y,

Betrachtet man nun den Zahneingriff des in der da das untere Planetenrad 8' nicht zur Anlage an Fig. 4 nicht dargestellten äußeren Zentralrads 6 den Druckring 18, PfeilZ, gebracht werden kann, — Fig. 1 — mit dem des Planetenrades8 und 8', 25 ohne daß dieses — zusammen mit dem äußerer so kommt es, wegen der Schräglage der Planeten- Zentralrad 6 — zu Schwenkbewegungen gezwungen räder, bei diesen Zahneingriffen zu einer Konzentra- 'wird. Dieses Kippen der Räder würde sich aber nachtion der Zahnlast am Zahnende. Eine Abhilfe dieser teilig auf die Tragbilder der Verzahnungen und dei einseitigen Lastverteilung durch die gelenkige oder Planetenradlager auswirken; es ist demnach zu verelastische Aufhängung des äußeren Zentralrades 6 30 meiden.

in der doppelten Zahnkupplung7 — Fig. 1 — ist Ein Ausgleich der axialen KraftkomponentenP₁ in ausreichendem Maß jedoch nicht möglich, da das auch bei dem Planetenrad 8' — ohne Kippen dei äußere Zentralrad 6 zur Erreichung einer gleich- Räder — ist jedoch dann möglich, wenn der Druckmäßigen Lastverteilung an den betrachteten Zahn- ring 18 radial beweglich mit dem äußeren Zentraleingriffen im vorliegenden Beispiel einmal eine Kipp- 35 rad 6 verbunden wird. Die Fig. 10 zeigt, wie durch bewegung nach links, zum anderenmal eine solche eine Verschiebung des Druckringes 18 nach ober gleichzeitig nach rechts auszuführen in der Lage sein auch an der Stelle Z eine Berührung mit dem Piamüßte. netenrad8' und damit ein Kräfteausgleich zustande

Wird nun das äußere Zentralrad 6 durch die in kommt. Ausgelöst wird die Verschiebung durch die diesem Bereich K angreifende radiale Gesamtzahn- 40 vorerst nur allein an dem Druckring 18 angreifende kraft P_r um den Betrag f_y entsprechend der F i g. 7 radiale Komponente P_r (F i g. 2) bei der Stelle Y an dieser Stelle der Zahnbreite aufgeweitet, so er- Der Druckring 18 wird sich demnach so weit relativ möglicht diese konische Deformation des äußeren zu Einstellbewegungen des äußeren Zentralrades ί Zentralrades 6 dem Planetenrad 8 einen Drehweg, verschieben, bis alle freien Axialkomponenten P, der, wenn die Beziehung /j = /_y-sine„ erfüllt wird, 45 ausgeglichen sind und damit auch Kräftegleich· zu einer gleichmäßigen Flankenanlage und zu einer gewicht bei den radialen Komponenten P_r, welche gleichmäßigen Lastverteilung über die ganze Zahn- den Druckring 18 verschieben wollen, herrscht,
breite führt. Hierauf haben auch der symmetrische Eine Ausgestaltung der Befestigung der Druck-Querschnitt des äußeren Zentralrades 6 und die ringe 19, 20 bei dem inneren Zentralrad 11 ist ir radial beweglichen Druckringe 17und 18 erheblichen 50 Fig. 11 dargestellt. Sie ist dann von Vorteil, wenr Einfluß. das innere Zentralrad 11 bei größeren Getriebeüber·

Die Fig. 9 und 10 dienen zur Erläuterung der Er- Setzungen einen verhältnismäßig kleinen Teilkreiszielung eines vollkommenen Ausgleichs der freien durchmesser D erhält und die Kupplungsverzahnunt axialen Zahnkraftkomponenten unmittelbar neben 38 demzufolge aus Festigkeitsgründen neben del ihren Zahneingriffen. 55 Laufverzahnung angeordnet werden muß. Eine Be-

Die beiden Figuren zeigen in vereinfachter Dar- festigung des Druckringes 20, beispielsweise durch

stellung die Radsätze von einfach schrägverzahnten Anschrauben, wie in der Fig. 1 der Druckring 19

Stimräder-Planetengetrieben, bestehend aus dem ist dann nicht möglich.

inneren und äußeren Zentralrad 11,6 und nur je zwei Außerdem kann es notwendig sein, den Teilkreis-Planetenrädern 8,8'. An den Stirnseiten der Zentral- 60 durchmesser d der Kupplungsverzahnrag 38 größei räder 11, 6 sind Druckringe 19,20 und 17,18 ange- als den der Laufverzahnung D zu wählen, um bei ordnet, wobei angenommen wird, daß die Druekringe Einhaltung der zulässigen Zahnpressung keine zu der Fig. 9 sowohl beim inneren als auch beim äuße- breite Verzahnung 38 zu erhalten, welche die Geren Zentralrad fest mit diesen verbünden sind, wäh- lenkigkeit der Zahnkupplung nachteilig verkleinere rend sie bei der Fig. 10 dagegen nur beim inneren 65 würde.

Zentralrad fest, beim äußeren radial beweglich, be- Die Ausbildung des Druckringes 20 nach del

festigt sind. Fi g. 1 ist dann ebenfalls nicht möglich.

Beginnt das innere Zentralrad 11 der Fig. 9 sich * 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 den Außendurchmesser der Laufverzahnung aufgebraclit. Die mit kegeliger An-

lagefläche ausgebildeten Spreizringe Alternativausführung darstellen, ι Drehbehinderung noch weiter, in Kräftezerlegung an den Kegelflächi radiale Anpressung der Spreizringe ringe und das Zentralrad herbeiführe

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 ^W 2

mißigen Zabnkontakts aber die Zahnbreite behto-

Patentansprüche: dem. Durch die einseitige Anordnung der Druckringe geht Raum für die LeistungsObertragung ver-

L Gerad- oder einfach schrigverzahntes Stirn- loren. Dieser Raumbedarf führt außerdem zu vep-

j. rlderplanetengetriebe mit mindestens zwei Pia- δ hältnismlßig breiten Planetenrädern. Die in der

netenrädern, bei welchem beide Zentralrlder mit Mitte der Zahnbreite angreifenden Urafangskrlfte

* den ihre Drehmomente aufnehmenden TeÜen ge- belasten weiterhin das Planetenlager außermittig, was

\ lenkig oder elastisch angeordnet sind und eines zu kleinen Auswinklungen der Achse des Planeten-

} disr Räder in bezug auf den sein Drehmoment rades führt und sich ungünstig auf das Tngbild des

'" aufnehmenden Teil axial geführt ist, während die io Zahneingriffs auswirkt.

»dale Lage der übrigen Zahnräder durch mit Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung

den Zentralrädern verbundene Druckringe mit darin, einen gleichmäßigen Ausgleich der axialen

geneigten Berührungsflächen bestimmt ist, wobei Zahnkräfte zu erreichen.

beidseitig der symmetrisch ausgebildeten Zentral- Durch die erfindungsgemäße Lösung wird der

ι räder ein Druckring angeordnet ist, dadurch 15 Vorteil erreicht, daß infolge der radialen Verschteb-