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Planetenschraubgetriebe11 nie Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebe
oder Stirnradumlaufgetriebe mit einem inneren Zentralrad ( Sonnenrad ?, einem Eiußeren
Zentralrad ( Hohlrad ), ein oder mehreren Unlaufrädern (Planetenrädern ) und einem
Steg ( Planetenradträger ), in am die Umlaufräder gelagert sind.
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Planetengetriebe haben gegenüber Stirnradgetrieben mit parallelen
Wellen eine Reihe von Vorteilen, von denen hier nur die koaxiale Bauweise, das günstigere
Leistungsgewicht, der geringere Raumbedarf, der bessere Wirkungsgrad und die größere
in einer Stufe ree1isierbare jibersetzung genannt seien. Alle diese Vorteile resultieren
letztlich aus dem Prinzip der Leistungsverzweigung, das in Planetengetrieben verwirklicht
wird, und der Tatsache, daß in Planetengetrieben ein Teil der Leistung als Kupplungsleistung
übertragen wird.
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Trotz dieser geschilderten Vorteile zeigt sich bei sehr großen und
sehr kleinen Übersetzungen, daß die übertragbare Leistung eines Planetengetriebes
durch die kleinen Durchmesser des Sonnenrades bei großen bzw. der Planeten bei kleinen
Übersetzungen begrenzt wird, während die übrigen, erheblich größeren Räder des Getriebes
den erforderlichen Bauaufwand bestimmen. Die Größenverhältnisse der verschiedenen
Getrieberäder sind übersetzungsbedingt und lassen sich bei vorgegebener Übersetzung
nicht verändern.
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Hinsichtlich der Geräuschentwicklung bieten Planetengetriebe gegenüber
Stirnradgetrieben begrenzte Vorteile, die aus den geringeren Umfangs -geschwindigkeiten
resultieren.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, den festen Zusammenhang
zwischen Übersetzung und Größenverhältnis der Getrieberäder aufzulösen und gleichzeitig
d e Geräuschentwicklung der Getriebe ;instig zu beeinflussen.
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Es ist bekannt, daß bei Schraubgetrieben (zylindrischen Schraubenradgetrieben,
Schneckengetrieben, Hrpoidgetriel)en) das Größenverhältnis von Rad und Ritzel bei
gegebener Übersetzung in weiten Grenzen verändert werden kann. Außerdem bewirkt
bei allen Schraubgetrieben die zusätzlich auftretende Gleitbewegung in Zahnlängsrichtung
eine geringere Geräuschentwicklung als bei Getrieben mit parallelen oder sich schneidenden
Achsen. Zum Stand der Technik seien genannt: (i) Wildhaber, E0: Basic Relationship
of Hypoid Gears, American Machinist, VolO 90 No.
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4 - 11, 1946. (2) Niemann, G.: Maschinenelemente Bd. 2, Springer Verlag
Berlin, Göttingen, Heidelberg 1961. (3) Langenbeck, K.: Schraubenradgetriebe zur
Leistungsübertragung. VDI-Z, Bd. 111 (1963') Nr. 4.
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(4) Jarchow, F., Ko Langenbeck, H. Benthake. Planeten- und irberlagerungagetriebe,
Antriebstechnik 10/11/12, 1967. Die in (3) genannten Möglichkeiten für Stirnradgetriebe
mit gekreuzten Achsen werden nur selten genutzt, da der bisher erforderliche Winkel
zwischen den Achsen meist nicht zugelassen werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß in
einem Planetengetriebe (mit koaxialen An- ulld Abtriebswellen) die Achsen der Planetenräder
im Planetenradträger nicht mehr parallel zur Getriebeachse sondern verschwenkt angeordnet
werden. Schwenkt man nämlich die Planetenradachse aus der Achsschnittebene heraus
und zwar so, daß sie in eine Ebene zu liegen kommt, die die Achsschnittebene in
der urspriir.,-lichen Planetenachse senkrecht schneidet, so entstehen im Planetengetriebe
aus den Eingriffen parallelachsiger Stirnräder Eingriffe zylindrischer Schraubenräder
mit gekreuzten Achsen. Aus dem Stirnradslanetengetriebe entsteht auf diese Weise
das neue Planetenschraubgetriebe.
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Die gekreuzte Anordnung der Planetenachsen im Getriebe gestattet es,
inneres und äußeres Zentralrad und Planetenräder mit unterschiedlichen Zahnschrägungswinkeln
auszuführen. Damit ist der feste Zusammenhang zwischen Übersetzung und Größenverhältnis
der Getrieberäder aufgelöst.
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Gleichzeitig tritt an allen Zahneingriffen die für Schraubgetriebe
typische zusätzliche Gleitbewegung in Zahnlängerichtung mit dem bekannten Vorteilen
hinsichtlich der Geräuschentwicklung auf.
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In den Figuren bedeutet jeweils 1 Inneres Zentralrad, 2 Planetenrad,
3 Planetenradträger (nur durch strichpunktierten Kreis angedeutet) und 4 äußeres
Zentralrad.
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Tn Fig. 1 ist schematisch ein Stirnradplanetengetriebe mit der Übersetzung
i = 11 dargestellt. Fig. 3 zeigt schematisch ein Planeten schraubgetriebe mit gleichem
Hohlraddurchmesser und gleicher Übersetzung.
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Um den Zahneingriff zu ermöglichen ist davon auszugehen, daß die Tor
malmodule aller Räder des Planetenschraubgetriebes gleich sind; aufgrund der unterschiedlichen
Zahnschrägungswinkel sind jedoch die Stirnmodule verschieden. Gegerniber Fig. 1
ist der Durchmesser des inneren Zentralrades um den Vergrößerungsfaktor cos ß4/cos
ß1= 1,41 größer, woraus sich eine entsprechend gesteigerte Tragfähigkeit des Planetenschraubgetriebes
ergibt. Um störungsfreien Eingriff zwischen Planeten und Hohlrad zu ermöglichen
ist letzteres hyperbolisch ausgeführt.
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Fig. 2 zeigt schematisch ein Stirnradplanetengetriebe mit der tbersetzung
i -, 2,5 . Fig. 4 stellt schematisch eine Planetenschraubgetriebe mit gleichem Hohlraddurchmesser
und gleicher Übersetzung dar. J)a bei kleinen Übersetzungen nicht der Durchmesser
des Sonnenrades sondern der Durchmesser der Planeten fr die übertragbare Leistung
maßgebend ist, wurde hier umgekehrt wie in Fig. 3 der Schrägungswinkel des .on.lenra.{es
kleiner als der des Hohlrades gewählt. Es ergibt sich dadurch ein Verkleinerungsfaktor
fiir das Sonnenrad von cos ß4/cos ß1= 0,71 . Aus der Verkleinerung des Sonnenrades
folgt bei konstantem Hohlraddurchmesser eine Vergrößerung des Planetendurchmessers
um etwa 55% mit entsprechender Steigerung der übertragbaren Leistung.
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Im mittleren Übersetzungsbereich i ~ 4 ist eine Durchmesserkorrektur
unerwünscht, Planeten und Sonne sind ungefähr gleich groß, In diesem Bereich werden
die Planeten vorteilhaft geradverzahnt ausgeführt. Man erhält dann gleich große
Schrägungswinkel ftir Sonne und Hohlrad, cos B4/cos ß1= 1 . Die Längsgleitbewegung
an den Zahnflanken und damit die günstige Beeinflussung des Geräuschverhaltens bleibt
dabei erhalten.
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Der Deutlichkeit in der Darstellung halber wurde in den Figuren 3
und 4 der Planetenschwenkwinkel oder Achsenkreuzungswinkel B3- 20° gewählt.
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Praktisch genfigf zur Erzielung des gewiinschten Effektes ein Winkel
Bs 3 von 10 - 15 Die beschriebene Durchmesserkorrektur gestattet es weiter, beim
Planeten schraubgetriebe die Übersetzungsgrenzen, die für Stirnradplanetengetriebe
gelten, auszuweiten, was bei Überlagerungsgstreiben bisweilen wünschenswert sein
kann.
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Bei einfachschrägverzahnten Planetenschraubgetrieben triee außer dem
bekannten Axialschub am inneren und äußeren Zentralrad noch ein Axialschub am Planetenradträger
auf, der durch entsprechende Lagerung aufgefangen wird. Bei doppelschrägverzahnten
Planetenschraubgetrieben treten wie an den Zentralrädern auch am Planetenradträger
keine freien Axialkräfte auf. 3ie Axialkräfte der beiden Verzahnungsebenen kompensieren
sich gegenseitig. rtw die Planetenräder der beiden Verzahnungsebenen sind dann jeweils
getrennte Achsen vorgesehen.
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Die Hyperboloidform des äußeren Zentralrades läßt sich bei kleineren
Planetenschwenkwinkeln f33 durch Balligstoßen oder Balligschaben erzielen.
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Bei größeren Winkeln ß3 im Getriebe ist bei der llerstellung des äußeren
Zentralrades die Stößelachse der Zahnradstoßmaschine um den Winkel B3 gegen die
Werkstückachse zu verschvrenken.
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Ansprüche