DE2620570B2

DE2620570B2 - Einfach-schrägverzahntes Stirnräder-Planetengetriebe mit Lastausgleich

Info

Publication number: DE2620570B2
Application number: DE19762620570
Authority: DE
Inventors: Guenther 8976 Blaichach Heidrich
Original assignee: BHS Bayerische Berg Hutten und Salzwerke AG
Current assignee: BHS Bayerische Berg Hutten und Salzwerke AG
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1976-05-10
Publication date: 1978-06-29
Also published as: DE2620570C3; NL185950C; GB1558033A; NL185950B; NL7705072A; DE2620570A1

Description

Es sind Planetengetriebe bekannt, bei denen zum radialen Lastausgleich zwei der Hauptglieder, z. B. das innere Zentralrad und der Planetenträger radial beweglich sind (DE-PS 6 06 634). Bekannt sind weiterhin einfach-schrägverzahnte Stirnräder-Planetengetriebe mit radialem und axialem Lastausgleich, bei denen der Ausgleich der axialen Zahnkräfte durch Druckringe erfolgt. Die sich berührenden Flächen der Druckringe und der Planetenräder sind ais Kegelflächen mit geringen Neigungswinkeln ausgebildet (DE-PS 11 65 370, DE-PS 21 10 252, DE-AS 12 40 712).

Weiterhin ist es bekannt, die Lagerbolzen der Planetenräder im Planetenradträj-er einseitig eingespannt als freitragendes Teil zu halten (DE-PS 4 24 433, DE-PS 5 03 307, DE-PS 15 00 451). Derartig ausgebildete Planetengetriebe besitzen jedoch den Nachteil, daß die Zahnkräfte 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 Nachteils ist es bekannt, das Planetenrad auf einer Büchse zu lagern, diese einseitig am Ende eines flexiblen Bolzens zu befestigen und diesen Bolzen als Freiträger starr mit dem Planetenradträger zu verbinden (DE-PS 15 00 451). Diese Maßnahme erfordert jedoch einen hohen baulichen Aufwand und verkleinert außerdem nachteiligerweise bei gleichem Lagerdurchmesser den sich dadurch noch stärker verformenden Lagerbolzen.

Bei einem Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 (DE-PS 21 10 252) erfolgt der radiale Lastausgleich durch radial bewegliche Zentralräder bei beidseitig gelagertem Planetenradträger. Die Berührflächen an den Druckringen und an den Planetenrädern sind kegelig, so daß bei der Breite der Planetenräder Maßabweichungen unvermeidlich sind. Diese fertigungsbedingten Breiten-Abweichungen werden durch radiale Beweglichkeit der Druckringe kompensiert, und so ein axialer Lastausgleich ermöglicht. Diese Ausbildung sowie die gelenkige Lagerung des äußeren Zentralrades und auch die beidseitige Lagerung des Planetenradträgers verursachen einen hohen Bauaufwand.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, unter Beibehaltung eines guten radialen und s axialen Lastausgleichs einen möglichst einfachen Getriebeaufbau zu erzielen.

Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer sehr einfachen Ausbildung des Getriebes, da die Lagerung des Planetenradträgers lediglich in einem Radiallager

ίο erfolgt, das äußere Zentralrad mit einfachsten Mitteln fest im Gehäuse gehalten ist und die Planflächen an den Planetenrädern leicht herzustellen sind bei genauer Einhaltung der Breiten der Planetenräder. Außerdem erreichen die Planflächen, daß die Verzahnung der Planetenräder entlang der Zahnbreite gleichmäßig trägt

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann bei einem Stirnräder-Planetengetriebe mit mehr als drei Planetenrädern das äußere Zentralrad als elastisch verformbarer Ring ausgebildet sein (DE-PS 21 10 252). Auch hierdurch werden Fertigungsfehler, welche den gewünschten Lastausgleich gefährden könnten, ausgeglichen.

Es ist an sich bekannt, Planetenradträger einseitig zu lagern. Es ist weiterhin ein Planetenradgetriebe mit Lastausgleich bekannt, bei dem die Berührflächen an den Druckringen und den Planetenrädern plan sein können (GB-PS 8 04 223). Weiterhin ist es bei Kegelrollenlagern bekannt, die Kegelrollen mit planen Stirnflächen zu versehen, welche gegen eine kegelige Gegenfläche laufen (DE-PS 5 32 999).

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Stirnräder-Planetengetriebe mit feststehendem äußerem Zentralrad im Längsschnitt;

F i g. 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 kegeligen Anlageflächen.

Fig.4 eine schematische Darstellung der Berührungslinie zwischen zwei Druckringen mit planen und balligen Anlaufflächen gemäß der Erfindung;

Fig.5 eine schematische Darstellung der Bolzenverformung und der Bohrungsaufweitung.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 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 5 drehbar gelagert sind und einem äußeren Zentralrad 6.

Die Lagerbolzen 4 sind einseitig auf einer verhältnismäßig großen Länge L im Planetenradträger 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 17 ausgestattetes Zwischenstück 16 starr an dem Gehäuse Il befestigt und über eine Zentrierung Z direkt in diesem zentriert. 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 Zugkräfte sind an den

Zentralrädern 2 und 6 Druckringe 9 und 10 beiderseits der Verzahnungen angeordnet. Die sich berührenden Flächen der Druckringe 9 und 10 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 F i g. 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.

Die den Lastausgleich gefährdenden Fertigungsfehler bei mehr als drei Planetenrädern werden durch das radial elastisch verformbare, äußere Zentralrad 6 ausgeglichen. Die doppelte Zahnkupplung 8 gleicht darüberhinaus 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.

Die Schaffung von Planflächen an den Planetenrädern 3 als Druckringanlaufflächen gewährleistet den axialen Lastausgleich durch die sich dadurch ergebende Möglichkeit, gleichzeitig an allen Planetenrädern eines Getriebes das Planschleifen dieser Flächen durchzuführen, wodurch die den Lastausgleich gefährdenden Breitenunterschiede 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 kegelige Ausbildung der Anlaufflächen dargestellt, bei welcher sich Druckring 9 und Planetenrad 3 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 F i g. 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

ίο Planetenrades 3 verhindern. Dieser z. B. durch den Druckring 9 erreichte Führungseffekt der Planetenräder 3 vergrößert sich noch durch die diagonal gegenüberliegende zweite Abstützung des Planetenrades 3 mit dem Druckring IO gemäß Fig. 1. Die Abstützung an dieser zweiten Stelle ist besonders wirkungsvoll, da durch die Zuordnung Ring in Ring 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 Zahnflanken über die Zahnbreite zustande kommt.

Die Ausbildung der Anlaufflächen verringert auch die Flächenpressung, da die Berührungslänge erheblich größer ist als bei der bisherigen kegeligen Ausbildung.

Eine intensive Schmierung wird bei den Druckringen 9 (Fig. 1) durch die radialen Bohrungen 14 und den otauraum 15 erreicht. So erfolgt die Zuführung des Öls unter Ausnutzung der Fliehkraft aus dem Inneren des Zentralrades 2, und eine gleichmäßige Verteilung entlang des Druckringumfanges durch den Stauraum 15. Die ballige Kontur bei den 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 diese Maßnahme könnte es an der Stelle K zu einer unerwünschten Kantenpressung kommen, wenn bei Durchbiegung des Lagerbolzens 4 das Planetenrad 3 durch den Führungseffekt der Druckringe annähernd parallel zur Betriebsachse gehalten wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einfach-schrägverzahntes Stirnräder-Planetengetriebe, mit einem Planetenradträger mit Planetenrädern auf Lagerbolzen, mit einem inneren und einem äußeren Zentralrad, mit beidseitigen Druckringen zum axialen Lastausgleich, wobei das innere Zentralrad und ein weiteres der drei Hauptglieder zum radialen Lastausgleich radial beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen der Planetenräder (3) als Planfläche und die der Druckringe (9, 10) ausgehend von einer Planfläche ballig ausgebildet sind, daß der Planetenradträger (5) bei großer Einspannlänge (L) der Lagerbolzen (4) nur in einem Radiallager (11) gelagert ist und daß das äußere Zentralrad (6) fest mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.

2. Einfach-schrägverzahntes Stirnräderplanetengetriebe nach Anspruch 1, mit mehr als drei Planetenrädern, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Zentralrad (6) als elastisch verformbarer Ring ausgebildet ist.