DE2620570A1 - Einfach-schraegverzahntes stirnraeder- planetengetriebe - Google Patents

Einfach-schraegverzahntes stirnraeder- planetengetriebe

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Description

Patentanwälte «^
DIpI.-Ing. E. Eder Dipl.-Ing. K. Schieschke München 40, Bisabethstraße34
BHS-Bayerische Berg-, Hütten- und Salzwerke Aktiengesellschaft, München
Einfach-schrägverzahntes Stirnräder-Planetengetriebe
Die Erfindung "bezieht sich auf ein einfach-schrägverzah.-ntes Stirnräder-Planetengetriebe, mit einem Planetenradtrager, mit Planetenrädern, mit einem radial beweglichen, inneren Zentralrad unl einem radial unbeweglichen äußeren Zentralrad, wobei beidseitig der Zentralräder mit diesen verbundene Druckringe angeordnet sind.
Bekannt sind Stirnräder-Planetengetriebe mit Lastausgleich und mit Einfach-Schrägverzahnung, wobei der Ausgleich der axialen Zahnkräfte durch beiderseits der Verzahnungen angebrachte Druckringe erfolgt. Die sich berührenden Flächen der Druckringe und der Planetenräder sind als Kegelflächen mit geringen Neigungswinkeln ausgebildet (DT-PS 1 165 370, DTPS 2 110 252).
Weiterhin ist es bekannt, die Lagerbolzen der Planetenräder im Planetenradtrager einseitig eingespannt als freitragendes Teil zu halten (DT-PS 424 433, DT-PS 503 307, DT-PS 1 500 451),
- 2 709846/0456
Derartig ausgebildete Planetengetriebe besitzen jedoch den Nachteil, daß die 2ann^räfte den als Freiträger befestigten Lagerbolzen gegenüber der beiderseitigen Befestigung stärker elastisch verformen. Das Planetenrad führt somit eine Schwenkbewegung aus, welche zu einem Eckentragen der Verzahnung und damit zu einer Gefährdung des Getriebes führt.
Zur Behebung dieses Nachteiles ist es bekannt, das Planetenrad auf einer Büchse zu lagern, diese einseitig am Ende eines flexiblen Bolzens zu befestigen und diesen Bolzen als Preiträger starr mit dem Planetenradtrager zu verbinden (DT-PS 1 500 451). Diese Maßnahme erfordert jedoch einen hohen baulichen Aufwand und verkleinert außerdem nachteiligerweise bei gleichem Lagerdurchmesser den sich dadurch noch stärker verformenden Lagerbolzen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, bei einem Planetengetriebe der eingangs genannten Art mit einem möglichst einfachen Getriebeaufbau einen guten Lastausgleich und eine gleichmäßige Belastung der Zahnflanken über die Zahnbreite zu erzielen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sich berührenden Flächen der Druckringe und der Planetenräder als Planflächen ausgebildet sind, daß der Planetenradträger liur in einem Eadiallager gelagert ist und daß das äußere Zentralrad fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise neben einem sehr einfachen Getriebeaufbau ein guter Lastausgleich. Während einerseits die Lagerung des Planetenradtragers lediglich in einem Radiallager zu einer sehr einfachen Ausbildung des Getriebes führt, bewirken andererseits die Planflächen der Druckringe, daß die Verzahnungen der Planetenräder entlang der Zahnbreite gleichmäßig tragen.
— 3 709846/0456
Nach einem anderen Merkmal der Erfindung können die Druckringe an den ringförmigen Planflächen eine ballige Kontur aufweisen. Die ballige Kontur bei den Druckringen erzeugt innen einen in Richtung des fließenden Öls sich verengenden und damit die Schmierfilmbildung unterstützenden Spalt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem Stirnräder-Planet enge triebe, bei welchem die Planetenräder jeweils über einen einseitig eingespannten Lagerbolzen am Planetenradträger befestigt sind, die Einspannlänge der Lagerbolzen im Planetenradträger gleich oder größer als die Planetenradbreite. Es ergibt sich hierdurch vorteilhafterweise eine extrem große Einspannlänge der Lagerbolzen im Planetenradträger, wodurch eine im Hinblick auf die Bolzenverformung erforderliche absolut sichere Befestigung gewährleistet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Lagerbohrung des jeweiligen Planetenrades in Richtung zurEinspannstelle des Lagerbolzens im Planetenradträger konisch aufgeweitet sein. Hierdurch wird die Kantenpressung vermieden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das äußere Zentralrad im Gehäuse direkt zentrisch sein. Die direkte Zentrierung des äußeren Zentralrades im Gehäuse verringert vorteilhafterweise die herstellungsbedingten Exzentrizitätsfehler zwischen der Achse des äußeren Zentralrades und der Achse des Planetenradträgers.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das äußere Zentralrad in an sich bekannter Weise als elastisch verformbarer Ring ausgebildet sein. Auch hierdurch werden Fertigungsfehler, welche den gewünschten Lastausgleich gefährden könnten, ausgeglichen.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung begrenzt die ringförmige Planfläche der Druckringe des inneren Zentralrades einen ringförmigen inneren Stauraum, wobei der Stauraum mit radialen Bohrungen des inneren Zentralrades verbunden ist. Hierdurch wird eine einwandfreie Ölversorgung der Druckringe des inneren Zentralrades gewährleistet.
709846/0456 -4-
Me Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Stirnräder-Planetengetriebe mit feststehendem äußeren Zentralrad im Längsschnitt;
Fig. 2 die Ausbildung der Berührungsfläche an einem Druckring des äußeren oder inneren Zentralrades;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Berührungslinie zwischen zwei herkömmlichen Druckringen mit konischen Anlaufflächen;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Berührungslinie zwischen zwei Druckringen mit planartigen und balligen Anlaufflächen gemäß der Erfindung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Bolzenverformung und der Bohrungsaufweitung.
In dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 1 sind alle Teile des Stirnräder-Planetengetriebes in einem Gehäuse 1 angeordnet. Dieses Stirnräder-Planetengetriebe besteht im wesentlichen aus einem inneren Zentralrad 2, einer Anzahl von Planetenrädern 3, welche auf Bolzen 4 des Planetenradträgers 3 drehbar gelagert sind und einem äußeren Zentralrad 6.
Die Lagerbolzen 4 sind einseitig auf einer verhältnismäßig großen Länge L im Planetenradtrager 5 befestigt. Das innere, in den Planetenrädern 3 nur durch Zahneingriff radial gehaltene Zentralrad 2 ist mit einer Nabe 7 über eine doppelte, geradverzahnte Zahnkupplung 8 radial und axial beweglich verbunden.
Das äußere Zentralrad 6 ist über ein dünnwandiges, mit Bohrungen 1? ausgestattetes Zwischenstück 16 starr an dem Gehäuse 1 befestigt und über eine Zentrierung Z direkt mit diesem zen-
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triert. Außerdem wird der die Verzahnung tragende Teil des Zentralrades 6 so bemessen, daß unter der Wirkung der Zahnkräfte eine elastische Verformung von gewünschter Größe zustandekommt.
Zum Ausgleich der axialen Zahnkräfte sind an den Zentralrädern 2 und 6 Druckringe 9 und 10 beiderseits der Verzahnungen angeordnet. Die sich berührenden Flächen der Druckringe 9 und und der Planetenräder 3 sind Planflächen.
Zusätzlich erhalten die ringförmigen Planflächen der Druckringe 9 und 10 eine ballige Kontur über die Ringhöhe, entsprechend der Darstellung in Fig. 2.
Die Lagerung des Planetenradträgers 5 erfolgt in einem Lager 11 und über die Zahneingriffe in dem starr am Gehäuse 1 befestigten, äußeren Zentralrad 6.
Das Stirnrad-Planetengetriebe besitzt einen sehr einfachen Getriebeaufbau, welcher alle an einen guten Lastausgleich zu stellenden Forderungen erfüllt. Die den Lastausgleich gefährdenden Fertigungsfehler werden durch das radial bewegliche innere Zentralrad 2 und das radial elastisch verformbare, äußere Zentralrad 6 ausgeglichen. Die doppelte Zahnkupplung 8 gleicht darüber hinaus noch die außerhalb des Getriebes möglichen Fehler aus, wie etwa Ausrichtungsfehler, Fehler aus Wärmedehnungen oder Fundamentverformungen.
Die direkte Zentrierung des äußeren Zentralrades 6 im Gehäuse 1 verringert die herstellungsbedingten Exzentrizitätsfehler zwischen der Achse des äußeren Zentralrades 6 und der Achse des Planetenradträgers 5.
Bei Planetengetrieben mit Einfach-Schrägverzahnung und Druckringanordnung ist es außerdem notwendig, neben dem Ausgleich der radialen Zahnkräfte (radialer Lastausgleich) auch einen Ausgleich der axialen Zahnkräfte gleichmäßig am Druckringumfang (axialer Lastausgleich) zu erreichen.
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Die Schaffung von Planflächen an den Planetenrädern 3 als Druckringanlaufflächen gewährleistet diesen axialen Lastausgleich durch die sich dadurch ergebende Möglichkeit, gleichzeitig an allen Planetenrädern eines Getriebes das Planschleifen dieser Flächen durchzuführen, wodurch die den Lastausgleich gefährdenden Längenunterschiede bei den Planetenrädern vermieden werden.
Die Befestigung der Lagerbolzen 4 als Freiträger ermöglicht die Konstruktion eines sehr einfach ausgebildeten Planetenradträgers 5- Diese Befestigungsart kann jedoch dazu führen, daß die tangentialen Zahnkräfte die Lagerbolzen 4 stärker durchbiegen als bei der beiderseitigen Befestigung, so daß durch das eintretende Schrägstellen der Planetenräder 3 die Verzahnungen entlang der Zahnbreite ungleichmäßig zum Tragen kommen könnten.
Um diesen Effekt zu vermeiden, werden die Anlaufflächen der Druckringe 9 und 10 und der Planetenräder 3 als Planflächen ausgebildet. Zusätzlich erhalten die Anlaufflächen der Druckringe 9 und 10 gemäß Fig. 2 zur besseren Ölfilmbildung eine ballige Kontur.
In Fig. 3 ist die herkömmliche, leicht konische Ausbildung der Anlaufflächen dargestellt, bei welcher sich Druckring und Planetenrad theoretisch entlang der Linie 12 berühren. Diese Linie 12 verläuft parallel zur Schwenkachse des Planetenrades 3» wenn dieses als Folge der Verformung des Lagerbolzens 4 sich schrägstellt.
Bei der Ausbildung nach der Erfindung gemäß Fig. 4 kommt es ebenfalls zu einer Linienberührung, jedoch mit dem Unterschied, daß die Linie 13 in Umfangsrichtung, also senkrecht zur Schwenkachse des Planetenrades 3» verläuft.
Dadurch wird erreicht, daß die. aus dem Axialkraftausgleich entstehenden und entlang der Linie 13 wirkenden Abstützkräfte ein Schrägstellen des Planetenrades 3 verhindern. Dieser z.B.
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durch den Druckring 9 erreichte Führungseffekt der Planetenmder 3 vergrößert sich noch durch die diagonal gegenüberliegende zweite Abstützung des Planetenrades 3 mit dem Druckring 10 gemäß Fig. 1. Die Abstützung an dieser zweiten Stelle ist besonders wirkungsvoll, da durch die Zuordnung Ring in Eing die Flächenüberdeckung eine größere Länge der Linie 13 zur Folge hat, als bei der Abstützung mit dem Druckring 9·
Der erreichte Führungseffekt verhindert somit ein Schrägstellen der Planetenräder, so daß unbeschadet einer Bolzenverformung eine gleichmäßige Belastung der ^ahnflanken über die Zahnbrei-Ib zustandekommt.
Die erfindungsgemäße Ausbildung der Anlaufflächen verringert auch die Flächenpressung, da die Berührungslänge erheblich größer ist als bei der bisherigen konischen Ausbildung.
Eine intensive Schmierung wird bei den Druckringen"(KLg.1) durch die radialen Bohrungen 14- und den Stauraum 15 erreicht. So erfolgt die Zuführung des Öls unter Ausnützung der Fliehkraft aus dem Inneren des Zentralrades 2, und eine gleichmäßige Verteilung entlang des Druckringumfanges durch den Stauraum 15.
Die ballige Kontur beiden Druckringen 9 und 10 erzeugt innen einen in Richtung des fließenden Öls sich verengenden und damit die Schmierfilmbildung unterstützenden Spalt.
Die extrem große Einspannlänge L der Lagerbolzen 4 im Planetenradträger 5 gewährleistet eine im Hinblick auf die Bolzenverformung erforderliche absolut sichere Befestigung.
Für die Betriebssicherheit der Planetenradlagerung ist es wichtig, am Lagerende eine Kantenpressung zu vermeiden. In Fig. 5 ist dargestellt, wie dies durch konische Erweiterung der Planetenradbohrung möglich ist. Ohne dfese Maßnahme könnte
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es an der Stelle K zu einer unerwünschten Kantenpressung kommen, wenn bei Durchbiegung des Lagerbolzens 4 das Planetenrad 3 durch den JB"ührungseffekt der Druckringe annähernd parallel
zur Getriebeachse gehalten wird.
Die Merkmale gemäß der vorliegenden Erfindung sind sowohl bei Planeten- als auch bei Standgetrieben anwendbar.
fatentanwSKe
E. Eder
8 Münchei. ·"«.', .ä:—i.!istra3e34
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Leerseite

Claims (7)

Patentanwalt· DIpI.-mg- Ε· Eder DIpI.-Ing. K. Schieschke München 4Q, 3isabethstra3e34 Patentansprüche
1.) Einfach-schrägverzahntes Stirnräder-Planetengetriebe, mit einem Planetenradtrager, mit Planetenrädern, mit einem radial beweglichen inneren Zentralrad und einem radial unbeweglichen äußeren Zentralrad, wobei beidseitig der Zentralräder mit diesen verbundene Druckringe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die sich berührenden flächen der Druckringe (9, 10) und der Planetenräder (3) als Planflächen ausgebildet sind, daß der Planetenradtrager (5) nur in einem Radiallager (11) gelagert ist und daß das äußere Zentralrad (6) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.
2. Stirnräder-Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckringe (9»10) an den ringförmigen Planflächen (13) eine ballige Kontur aufweisen.
3« Stirnräder-Planetengetriebe nach Anspruch 1, wobei die Planetenträger jeweils über einen einseitig eingespannten Lagerbolzen am Planetenradtrager befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannlänge (L) der Lagerbolzen (4-) im Planetenradtrager (5) gleich oder größer als die Breite des Planetenrades (3) ist.
4-. Stirnräder-Planetengetriebe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerbohrung des jeweiligen Planetenrades (3) in Sichtung zur Einspannstelle des Lagerbolzens (4-) im Planetenradtrager (5) konisch aufgeweitet ist.
— 2 — 709846/0456
5. Stirnräder-Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad (6) im Gehäuse (1) direkt zentriert ist.
6. Stirnräder-Planetengetriebe nach Anspruch 1 und 55 dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentx*alrad (6) in an sich
bekannter Weise als elastisch verformbarer Eing ausgebildet ist.
7. Stirnräder-Planetengetriebe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Planfläche des Druckringes (9) des inneren Zentralrades (2) einen ringförmigen inneren Stauraum begrenzt und daß der Stauraum mit radialen Bohrungen (14) des inneren Zentralrades (2) verbunden ist.
Patentanwalt«
Q E. Eder
W
709ÖA6/OA56
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