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Planetengetriebe Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem
mit der Innenverzahnung eines äußeren Zentralrades und mit der Außenverzahnung eines
inneren Zentralrades kämmenden Planetenrad, wobei die verschiedenen Räder parallelachsig
zueinander angeordnet sind und das äußere und das innere Zentralrad um eine gemeinsame
Zentralachse drehbar sind, die auch die Drehachse eines Steges bildet, an dem das
Planetenrad um seine Drehachse drehbar gelagert ist.
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Planetengetriebe unterliegen allgemein sehr häufig einer großen mechanischen
Beanspruchung, so daß derartige Getriebe äußerst stabil und kompakt aufgebaut sein
sollten, wobei überdies so wenig Lagerstellen wie möglich vorhanden
sein
sollten, damit die zeitliche Abnutzung gering und somit die Lebensdauer des Getriebes
groß ist.
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Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Planetengetriebe
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, das diese Anforderungen bestens erfüllt,
d. h. das neue Planetengetriebe soll sehr stabil und kompakt im Aufbau sein, sowie
wenig Lagerstellen aufweisen, wobei das neue Planetengetriebe überdies raumsparend
aufgebaut und hierbei insbesondere eine kleine Bauhöhe aufweisen soll.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mehrere, in
regelmäßigen Winkelabständen angeordnete Planetenräder vorhanden sind, die jeweils
beidseitig vom Steg umgriffen und deren Wellen jeweils beidseitig im Steg gelagert
sind und daß neben beiden axialen Enden der Verzahnung jedes Planetenrades jeweils
ein um die Drehachse des Planetenrades drehbarer Planetenrad-Laufring angeordnet
ist, der mit seinem Aussenumfang sowohl am Innenumfang eines in axialer Richtung
neben der Innenverzahnung des äußeren Zentralrades angeordneten und mit diesem fest
verbundenen äußeren Laufring als auch am Aussenumfang eines in axialer Richtung
neben der Außenverzahnung des inneren Zentralrades angeordneten und mit diesem fest
verbundenen inneren Laufring anliegt, so daß insgesamt in zwei rechtwinklig zur
Zentralachse verlaufenden und die
Verzahnungen des äußeren Zentralrades,
der Planetenräder und des inneren Zentralrades zwischen sich enthaltenden Ebenen
jeweils ein äußerer Laufring, eine der Anzahl der Planetenräder entsprechende Anzahl
von Planetenrad-LauS-ringen und ein innerer Laufring angeordnet sind und beim Kämmen
der Planetenräder mit dem äußeren und mit dem inneren Zentralrad die Planetenrad-Laufringe
auf den beiden äußeren und auf den beiden inneren Laufringen abrollen.
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Jedes Planetenrad ist also beidseitig im um die Zentralachse drehbaren
Steg gelagert, so daß die Tage jedes Planetenrades in bezug auf den Steg sicher
fixiert ist. Ferner erhält man dadurch, daß mehrere Planetenräder in regelmäßigen
Winkelabständen angeordnet sind und dadurch, daß beim Kämmen der verschiedenen Räder
die Planetenrad-Laufringe jeweils einerseits an einem äußeren und andererseits an
einem inneren Laufring abrollen, eine selbststabilisierende Wirkung und eine selbsttätige
Verspannung, wobei keine Radialkräfte zwischen dem äußeren Zentralrad und den Planetenrädern
einerseits und den Planetenrädern und dem inneren Zentralrad andererseits aufgenommen
werden müssen, da sämtliche Radialkräfte von den die ganze Anordnung zentrierenden
Laufringen aufgenommen werden. Infolge der selbsttätigen Verspannung erhält man
also ein Planetengetriebe, bei dem das äußere Zentralrad, der die Planetenräder
tragende Steg und das innere Zentralrad nicht gesondert
am Gehäuse
des Planetengetriebes gelagert werden müssen, es genügt vielmehr, wenn man nur eines
dieser Teile, zweckmäßigerweise das innere Zentralrad am Gehäuse lagert. Hierdurch
ergibt sich ein Minimum an Lagerstellen sowie ein stabiler und kompakter Aufbau.
Das neue Planetengetriebe baut überdies sehr flach und da es aus verhältnismäßig
wenig Einzelteilen besteht, die einfach zusammenzusetzen sind, sind die Herstellungs-
und Montagekosten gering.
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Ein besonders stabiles Planetengetriebe erhält man dann, wenn man
mindestens drei Planetenräder vorsieht. Jedes Planetenrad kann mit seiner Welle
fest verbunden sein, falls diese am Steg drehbar gelagert ist, zweckmäßigerweise
ist jedoch åede Welle eines Planetenrades drehfest mit dem Steg verbunden, wobei
das Planetenrad sowie die beiden zugehörigen Planetenrad-Laufringe um die Welle
drehbar gelagert sind. Dabei ist es zwar möglich, das Planetenrad und die beiden
zugehörigen Planetenrad-Laufringe gesondert an der Welle zu lagern, besonders zweckmäßig
ist es jedoch, daß jeder Planetenrad-Laufring fest mit dem zu ihm koaxialen Planetenrad
verbunden ist. In jedem Falle sollte jeder Planetenrad-Laufring einen dem Deilkreis-
oder Wälzkreisdurchmesser des Planetenrades entsprechenden Außendurchmesser aufweisen,
wobei die Innendurchmesser der beiden äußeren Laufringe dem Teilkreis-oder Wälzkreisdurchmesser
der Innenverzahnung des äußeren
Zentralrades und der Außendurchmesser
der beiden inneren Laufringe dem Eeilkreis- oder Wälzkreisdurchmess er der Außenverzahnung
des inneren Zahnrades entspricht, wodurch erreicht wird, daß die Winkelgeschwindigkeit
jedes Laufringes mit der Winkelgeschwindigkeit des zugeordneten Rades übereinstimmt,
so daß nur reine Rollbewegungen und keine Gleitbewegungen zwischen den Laufringen
auftreten können. Dabei kann jeder Planetenrad-Laufring einen axial gerichteten
Fortsatz des zugeordneten Planetenrades umschließen und jeder äußere Laufring kann
mit seinem Außenumfang an einem Ringabsatz des äußeren Zentralrades und jeder innere
Laufring kann mit seinem Innenumfang an einem Wellenstumpf des inneren Zentralrades
anliegen, so daß die verschiedenen Laufringe in radialer Richtung gesehen sicher
fixiert sind. Einen besonders stabilen Steg erhält man, wenn dieser eine ringartige
Gestalt mit jeweils zur Aufnahme eines Planetenrades dienenden zylinderförmigen
Hohlräumen aufweist, die am Außen- und am Innenumfang des Steges offen und in axialer
Richtung beidseitig zur Lagerung des Planetenrades geschlossen sind, wobei die Ringsegmente
zwischen den zylinderförmigen Hohlräumen massiv ausgeführt sind. Eine einfache Montage
des Steges erhält man hierbei dadurch, daß der Steg in axialer Richtung gesehen
aus zwei gleich ausgebildeten, spiegelbildlich zueinander angeordneten und fest
miteinander verbundenen Halbstegen besteht.
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Wie schon ervahnt, genügt es, daß lediglich das innere Zentralrad
gegen das Gehäuse des Planetengetriebes in diesem gelagert ist, wobei hierzu jeder
Wellenstumpf des inneren Zentralrades mittelbar oder unmittelbar drehbar am Gehäuse
gelagert sein kann. Erfolgt der Abtrieb über den Steg, so ist es zweckmäßig, daß
der Steg an einem seiner axialen Stirnenden eine mit ihren Zähnen in axialer Richtung
vorstehende Ringverzahnung aufweist, die mit einer entsprechend ausgebildeten Abtriebsverzahnung
einer koaxial zum inneren Zentralrad angeordneten und in deren Fortsetzung verlaufenden
Abtriebswelle, beispielsweise über eine Kupplung zusammenwirkt. Je nach dem, ob
also die Kupplung eingerückt oder ausgerückt ist, wird beim Drehen des Steges die
Abtriebswelle von dem Steg mitgenommen oder nicht. In diesem Balle ist es zweckmäßig,
daß der der Abtriebswelle zugewandte Wellenstumpf des inneren Zentralrades in eine
Ausnehmung in der Stirnseite der Abtriebswelle eingreift und in der Ausnehmung drehbar
gelagert ist, wobei sich die Abtriebswelle mit ihrem Außenumfang über ein weiteres
Lager am Gehäuse abstützt. Ist das innere Zentralrad mit einem in axialer Richtung
neben und koaxial zu diesem angeordneten zentralen Antriebsrad fest verbunden, das
mittelbar oder unmittelbar von dem Antriebsrad eines ersten Motors antreibbar ist
und weist das äußere Zentralrad eine Außenverzahnung auf, der das Antriebsrad eines
zweiten Motors zugeordnet ist, so kann man das innere
und das. äußere
Zentralrad unabhängig voneinander antreiben, so daß man ein Summengetriebe erhält.
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Insgesamt ergibt sich also, daß durch die Erfindung ein Planetengetriebe
geschaffen wird, das billig herzustellen, selbststabilisierend und kompakt ist,
wobei. es kleine Abmessungen - hierzu kann noch beitragen, daß das Gehäuse des Planetengetriebes
die Gestalt einer flachen Dose besitzt - und überdies wenig Lagerstellen aufweist.
Schließlich soll noch erwähnt sein, daß die verschiedenen Laufringe aus gleichem,
flammengehärtetem Material bestehen können.
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Eine Ausfiihrungsform des erfindungsgemäßen Planetengetriebes wird
nun anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Querschnitt
eines Planetengetriebes gemäß der Erfindung und Fig. 2 in ausgezogenen Linien die
in der Ebene II-II der Figur 1 enthaltenen Lauf ringe, in gestrichelten Linien die
in der Ebene III-III der Fig. 1 enthaltenen Verzahnungen und in strichplanetier
ten Linien die in der Ebene IV-IV der Fig. 1 enthaltenen Verzahnungen.
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Das in der Zeichnung dargestellte Planetengetriebe wird von einem
ersten Motor 1 und einem zweiten Motor 2, die beispielsweise Elektro- oder Hydraulikmotoren
sein können, über die Motorwellen 3 bzw. 4 an zwei Stellen angetrieben.
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Dabei ist auf der Motorwelle 3 ein Antriebsrad 5 und auf der Motorwelle
4 ein Antriebsrad 6 befestigt. Die Verzahnung 10 des Antriebsrades 5 kämmt mit der
Außenverzahnung 11 eines zentral gelagerten weiteren Antriebsrades 12. Ebenso kämmt
mit.der Verzahnung 16 des Antriebsrades 6 die Außenverzahnung 17 eines äußeren Zentralrades
18. Die beiden Motorwellen 3, 4 sind auf übliche Weise an einem das Planetengetriebe
umschließenden Gehäuse 21 gelagert, wobei das Gehäuse 21 die Gestalt einer flachen
Dose besitzt. Das zentrale Antriebsrad 12 stützt sich über ein Lager 22 am Gehäuse
21 ab und es ist mit einem ersten Wellenstumpf 23 eines inneren Zentralrades 24
fest verbunden, wie durch die strichpunktierte Linie 25 angedeutet ist.
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Das innere Zentralrad 24 ist also mit dem in axialer Richtung neben
und koaxial zu diesem angeordneten zentralen Antriebsrad 12 fest verbunden und kann
zusammen mit diesem um die Zentralachse 26 in Umdrehung versetzt werden. Mit der
Außenverzahnung 27 des inneren Zentralrades 24 kämmen die Verzahnungen 28, 29, 30
von drei Planetenrädern, von denen in Fig. 1 nur das Planetenrad 31 sichtbar ist,
wobei die Anordnung der übrigen Planetenräder aus Fig. 2 ersichtlich ist. Dabei
sind die Planetenräder in regelmäßigen
Winkelabständen um die Zentralachse
26 herum angeordnet.
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Die drei Planetenräder werden von dem schon erwähnten äußeren Zentralrad
18 umschlossen, dessen Innenverzahnung 32 mit den Verzahnungen 28, 29, 30 der Planetenräder
kämmt. Man hat also ein Planetengetriebe mit einem mit der Innenverzahnung 32 eines
äußeren Zentralrades 18 und mit der Außenverzahnung 27 eines inneren Zentralrades
24 kämmenden Planetenrädern 31, die in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind,
vor sich, wobei die verschiedenen Räder 18, 24, 31 parallelachsig zueinander angeordnet
sind und das äußere und das innere Zentralrad 18 bzw. 24 um die gemeinsame Zentralachse
26 drehbar sind, die auch die Drehachse eines Steges 33 bildet, an dem die verschiedenen
Planetenräder um ihre Drehachsen 34 drehbar gelagert sind. Der Steg 33 besteht in
axialer Richtung gesehen aus zwei gleich ausgebildeten, spiegelbildlich zueinander
angeordneten und beispielsweise mittels Schrauben 35 fest miteinander verbundenen
Halbstegen 36, 37 und der Steg 33 besitzt eine ringartige Gestalt. Dabei weist der
Steg 33 eine der Anzahl der Planetenräder entsprechende Anzahl von zylinderförmigen
Hohlräumen 35, 36, 37 auf, die jeweils zur Aufnahme eines Planetenrades dienen.
Die Hohlräume 35, 36, 37 sind jeweils in axialer Richtung beidseitig durch die Partien
38, 39 des Steges 33 geschlossen und am Außen-und am Innenumfang des Steges offen,
damit die Planetenräder einerseits mit der Innenverzahnung 32 des äußeren Zentralrades
18
und andererseits mit der Außenverzahnung 27 des inneren Zentralrades 24 in Eingriff
stehen können. Die Ringsegmente 40, 41, 42 des Steges 33 zwischen den zylinderförmigen
Hohlräumen 35, 36, 37 sind massiv ausgeführt, wobei in der Darstellung gem. Fig.
1 nur das Ringsegment 41 sichtbar ist, während sämtliche Ringsegmente 40, 41, 42
aus Fig. 2 ersichtlich sind. Jedes Planetenrad 31 wird also beidseitig vom Steg
33 umgriffen, wobei die zugehörige Welle 43 des Planetenrades 31 beidseitig im Steg
an den Partien 38, 39 gelagert ist, wobei beim dargestellten Ausführungsbeispiel
die Welle 43 drehfest mit dem Steg 33 verbunden und das Planetenrad 31 drehbar an
seiner Welle 43 gelagert ist.
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Aus dem bisherigen ergibt sich, daß der Steg 33 von außen her über
das äußere Zentralrad 18 und von innen her über das innere Zentralrad 24 angetrieben
werden kann, wobei sich das äußere Zentralrad 18, das innere Zentralrad 24 und der
Steg 33 zusammen mit den Wellen 43 der Planetenräder um die Zentralachse 26 drehen,
wobei die Planetenräder sich jeweils außerdem noch um ihre eigene Drehachse 34 drehen.
Bei dem dargestellten Planetengetriebe handelt es sich also um ein Summengetriebe,
wobei der Abtrieb über den Steg 33 erfolgt. Hierzu ist an einem axialen Stirnende
des Steges eine mit ihren Zähnen in axialer Richtung vorstehende Ringverzahnung
44 vorhanden, die mit einer entsprechend
ausgebildeten Abtriebsverzahnung
einer koaxial zum inneren Zentralrad 24 angeordneten und in deren Fortsetzung verlaufenden
Abtriebswelle 45 zusammenwirkt, wobei eine schematisch eingezeichnete S:uptlung
46 zwischengeschaltet ist, so daß in eingerücktem Zustand der E:upplung 46 eine
drehfeste Verbindung zwischen dem Steg 33 und der Abtriebswelle 45 hergestellt ist.
Dabei greift der dem schon erwähnten Wellenstumpf 23 gegenüberliegende und der Abtriebswelle
45 zugewandte Wellenstumpf 47 des inneren Zentralrades 24 in eine Ausnehmung in
der Stirnseite der Abtriebswelle 45 und ist in der Ausnehmung mittels des-Lagers
48 drehbar gelagert, wobei sich die Abtriebswelle 45 mit ihrem Außenumfang über
ein weiteres Lager 49 am Gehäuse 21 abstützt.
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Weder zur Lagerung des äußeren Zentralrades 18 noch zur Lagerung des
Steges 33 bedarf es eines gesonderten Lagers.
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Lediglich das innere Zentralrad 24 ist über die beiden Wellenstümpfe
23, 47 drehbar am Gehäuse 21 gelagert. Dies wird durch die im folgenden beschriebenen
Maßnahmen ermöglicht. Neben den beiden axialen Enden der Verzahnung jedes Planetenrades,
beispielsweise der Verzahnung 28 des-Planetenrades 31 ist jeweils ein um die Drehachse
34 des Planetenrades drehbarer Planetenrad-Laufring 50 bzw. 51 angeordnet, der mit
seinem Außenumfang sowohl am Innenumfang eines in axialer Richtung neben der Innenverzahnung
3?
des äußeren Zentralrades 18 angeordneten und mit diesem fest
verbundenen äußeren Laufring 52 bzw. 53 als auch am Außenumfang eines in axialer
Richtung neben der Außenverzahnung 27 des inneren Zentralrades 24 angeordneten und
mit diesem fest verbundenen inneren Laufring 54 bzw. 55 anliegt. In zwei rechtwinklig
zur Zentralachse 26 verlaufenden Ebenen sind also jeweils die gleiche Anzahl von
Laufringen vorhanden, wobei die gegenseitige Anordnung der in einer der beiden Ebenen
enthaltenen Laufringe auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, in die außer dem Planetenrad-Lauf
ring 50 noch die außerdem in der Ebene II-II enthaltenen Planetenrad-Laufringe 55
und 56 der beiden in Fig. 1 nicht sichtbaren Planetenräder eingezeichnet sind. Wie
sich anschaulich aus Fig. 2 ergibt, rollen beim Kämmen der Planetenräder mit dem
äußeren und mit dem inneren Zentralrad die Planetenrad-Laufringe 50, 55, 56 auf
dem äußeren, mit dem äußeren Zentralrad 18 fest verbundenen Laufring 52 und auf
dem inneren, mit dem inneren Zentralrad 23 fest verbundenen Laufring 54 ab, wobei
selbstverständlich das gleiche für die Laufringe gilt, die spiegelbildlich zu den
in Fig. 2 eingezeichneten Laufringen angeordnet sind. Hierdurch tritt in Zusammenhang
damit, daß die Planetenräder in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet sind, eine
selbsttätige Verspannung und Zentrierung des Steges 33 und des äußeren Zentralrades
18 auf, die eine gesonderte Lagerung des Steges -und des äußeren Zentralrades
unnötig
machen. Aus der Anordnung ergibt sich auch, daß, sollte der Steg und das äußere
Zentralrad bei der Montage nicht genau zentriert sein, sich schon nach wenigen Getriebeumdrehungen
von selbst eine Zentrierung ergibt, das Planetengetriebe stabilisiert sich sozusagen
von selbst.
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Dabei nehmen die verschiedenen Laufringe ferner sämtliche Radialkräfte
auf, wobei die radiale Lage jedes Laufringes dadurch besonders gut fixiert ist,
daR jeder Planetenrad-Laufring, beispielsweise der Planetenrad-Laufring 50, einen
axial gerichteten Fortsatz 57 des zugeordneten Planetenrades 31 umschließt, daß
jeder äußere Laufring, beispielsweise der äußere Laufring 52, mit seinem Außenumfang
an einem Ringabsatz 58 des äußeren Zentralrades 18 anliegt und daß jeder innere
Laufring, beispielsweise der innere Laufring 54, mit seinem Innenumfang an einem
der beiden Wellenstümpfe 23 bzw. 47 des inneren Zentralrades 24 anliegt. Die verschiedenen
Laufringe können mit dem jeweils zugehörigen Rad durch Aufschrumpfen, Pressen, Verschrauben
oder dergleichen verbunden sein. Sehr wesentlichist schließlich noch, da3, damit
zwischen den verschiedenen Laufringen reine Rollbewegungen stattfinden, jeder Planetenrad-Laufring
einen dem Eeilkreis- oder Wälzkreisdurchmesser des Planetenrades entsprechenden
Außendurchmesser aufweist, wobei die Innendurchmesser der beiden äußeren Laufringe
52, 53 dem Teilkreis- oder Wälzkreisdurchmesser der Innenverzahnung 32 des äußeren
Zentralrades 18 und der Außendurchmesser
der beiden inneren Laufringe
54, 55 dem Deilkreis-oder Wälzkreisdurchmesser der Außenverzahnung 27 des inneren
Zentralrades 24 entspricht. Schließlich sei noch erwähnt, daß die verschiedenen
Laufringe aus gleichem, flnmmengehartetem Material bestehen können.
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Das oben beschriebene, als Summengetriebe ausgebildete Planetengetriebe
ist äußerst flach im Aufbau, es läßt sich leicht zusammenbauen und es besitzt sehr
wenig Lagerstellen, da nur das innere Zentralrad gegen das Gehäuse gelagert ist
und die Lagerung des Steges sowie des äußeren Zentralrades durch die beschriebenen
Laufringe erfolgt, wobei sich das Planetengetriebe selbst stabilisiert und zentriert.
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Erwähnt soll noch werden, daß es in Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels
auch möglich ist, daß ein dem Motor 1 entsprechender nicht dargestellter Motor das
innere Zentralrad unmittelbar antreibt, so daß in diesem Falle das Antriebsrad 5
sowie das weitere Antriebsrad 12 entfallen können. Auch eine zyklische Vertauschung
der Antriebe und Abtriebe ist möglich.