DE2908678A1

DE2908678A1 - Planetenabtrieb

Info

Publication number: DE2908678A1
Application number: DE19792908678
Authority: DE
Inventors: Herschel Hampton Stilley
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1978-03-06
Filing date: 1979-03-06
Publication date: 1979-09-20
Also published as: US4159657A; CA1112688A; BR7901328A; PL213293A1; PL121238B1

Description

GLAEE EQUIPMENT COMPANY Buchanan, Mich./ USA

"Planetenabtrieb"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Planetenabtrieb, und insbesondere suf eine mehrteilige Planetenradträgerkonstruktion.

Treibachsen mit planetengetriebenen Rädern bzw. Planetenabtrieb finden allgemein bei Bau- und Bergbaumaschinen Verwendung. Diese Planetengetriebe bestehen aus mehreren Gliedern, einschließlich einer Anzahl im wesentlichen mit gleichem Winkelabstand angeordneter Planetenräder, welche in einem Planetenradträger gelagert sind. Bei einer bekannten Planetenradträgerkonstruktion kämmt das über eine Antriebswelle gedrehte innere Zentralrad mit einer Anzahlvon Planetenrädern, welche gegen ein stehendes, innenverzahntes äußeres Zentralrad wirken und damit den gesamten Planetenrsdträger in Drehung versetzen, so daß dieser zum Äbtriebsgli^d des Planetengetriebes wird.

Für gewöhnlich sind die Planetenradträger mehrteilig ausgebildet, um eine einf-che Montage und Lagerung der Planetenräder am Planetenradträger zu ermöglüien. Eine bekannte Trägerkonstruktion sieht ein Gehäuse vor, welches mit einer Anzahl von Anbau- und Fixieransätzen für eine starr anzuschraubende Lagerplatte ausgebildet ist Dieses Gehäuse und

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und die Lagerplatte sind mit konzentrischen Bohrungen versehen, welche die die Planetenräder tragenden Lager aufneh-' men.

Bei schweren Nutzfahrzeugen der eingangs beschriebenen Art •werden über die Planetenabtriebe sehr hohe Drehmomente übertragen, welche aufgrund des DrehungsVersuches der Lagerplatte gegenüber dem Gehäuse eine Biegebeanspruchung in "Umfangsrichtung aufbringen. Auch eine nur geringfügige ümfangsverdrehung zwischen dem Gehäuse und der Lagerplatte beeinträchtigt jedoch bereits die erforderlichen Lagerspiele und verkürzt die Lebensdauer der Lager erheblich. Durch Verwendung von Kopfschr?uben zur Befestigung der Lagerplatte am Gehäuse wird zwar diese unerwünschte Biegebeanspruchung verringert, die Kopfschrauben können aber wiederum unerwünschten Schub- bzw.Scherkräften ausgesetzt sein,was deren Lebensdauer beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrteilige Planetenradträgerkonstruktion zu schaffen, der^n Festigkeit bsi wirtschaftlicher Herstellung und rascher Montage des Planetengetriebes der einp-r einteiligen Planetenradträgerkonstruktion entspricht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die aus einem Gehäuse und einer Lagerplatte bestehende Planetenradträgerkonstruktion nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine erste, lediglich Schubspannungen ausgesetzte Vorrichtung zur Fixierung und Sicherung des Gehäuses und der Lagerplatte g'egen winkelförmige Relativbewegung und durch eine nur durch axiale Zugspannung beanspruchte, zur ersten Vorrichtung konzentrische zweite Vorrichtung, durch welche das Gehäuse und die Lagerplatte unter gegensei-, tiger Anlage axial verbindbar und g?gen axiale Relativbewegung sicherbar sind.

Hach einem Merkmal der Erfindung besteht die erste Vorrichtung aus einer Anzahl Hülsen, welche sich in konzentrische Bohrungen erstrecken, die einerseits in nach innen vorspringenden Ansätzen des Gehäuses und andrerseits in der Lagerplatte vorgesehen sind.

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Nach einr-m anderen Merkmal bestehen die Hülsen aus hochfestem Stahl und sitzen im Preßsitz in den einander gegenüberliegenden konzentrischen Bohrungen.

Nach einem weiteren Merkmal besteht die zweite "Vorrichtung aus einer Anzahl sich durch die Lagerplptte und die Hülsen bis in die Bohrungen der Gehäuseansätze erstreckender Kopfschrauben.

Durch die '. ochf esten Hülsen werden unerwünschte Biegebeanspruchungen von den Kopfschrauben ferngehalten und das Gehäuse und die Lagerplatte gegen winkelförmige Relativbewegung festgelegt und gesichert, wobei die Hülsen lediglich durch Schubspannungen beansprucht werden.

Die sich frei und konzentrisch durch die Hülsen erstreckenden Kopfschrauben wirken über Unterlegscheiben auf die Lagerplatte und führen zwischen diese und das Gehäuse eine Klemmkraft ein, welche eine Fernhaltung unerwünschter Biegebeanspruchungen gewährleistet, so daß auf die Hülsen nur Schubspannungen wirken. Dadurch werden wiederum die Kopfschrauben entlastet und nur durch Zugspannungskräfte beansprucht, so daß sich eine PIanetpnradträgerkonstruktion mit der Festigkeit eines einteiligen Planetenradträgers ergibt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Teilansicht

eines Treibachsenendes mit einem Planetenabtrieb nach der Erfindung;

Fig. 2 eine Draufsicht in Richtung des Pfeils 2-2 in Fig. 1.

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In Fig. 1 ist das eine Ende einer Treibachse 10 dargestellt,' welche an beiden Enden mit einem planetengetriebenen Rad bzw. einem Planetenabtrieb 12 bestückt ist, mit welchem ein in einem Achsgehäuse 14- angeordnetes (nicht gezeigtes ) Differential über eine Antriebswelle 14 treibend verbunden ist.

Zum Planetenradsatz 12 gehört ein das innenverzahnte äußere Zentralrad 24 tragendes Bauteil 20, welches mit seinem Lagerhals 22 über eine Kerbverzahnung 26 mit dem Achsgehäuse 14 verbunden ist. Das Bauteil 20 ist gegen axiale Verschiebung durch eine Stellmutter 28 gesichert. Auf zwei einander gegenüberliegenden Kegelrollenlagern 32 und 34 sitzt drehbar eine Radnabe 36, wobei der Innenring des äußeren Radnabenlagers 32 auf dem Lagerhals 22 des Bauteils 20 und der Innenring des innenseitigen Lagers 34 auf einer Schulter 38 des Achsgehäuses sitzt. Das Bauteil 20 ist zur entsprechenden Vorspannung der Lager 32,34 mit Hilfe der Strllmutter 28 axial verschiebbar. Das innere. Zentralrad 40 sitzt kerbverzahnt auf dem freien Ende der Antriebswelle 16 und ist gegen eine axiale Auswärtsverschiebung durch einen Anschlagring 42 und andrerseits gegen Anlage an die ringförmig? Stirnfläche 44 des Achsgehäuses 14 durch ein<~n Zwischenring 46 gesichert. Dfs innere Zentralrad 40 kämmt mit einer Anzahl im gleichen Winkelabstand angeordneter Planetenräder 50, welche jeweils über einen einstückig mit ihnen ausgebildeten Lagerzapfen 52,54 in Rollenlager 56 bzw. 58 gelagert sind. Die Außenringe der Lager 56 sitzen fest in Bohrungen 66 im Gehäuse 64 der Pl anetenr ad träger konstruktiv. 62. Zu dieser Planetenradtragerkonstruktion 62 gehört noch eine Lagerplatte 68 sowie eine Abdeckplatte ?0, welche über eine Anzahl Bolzen 72 auf der vorderen Ringstirnfläche 74 des Gehäuses befestigt ist. Zur Überwachung des Schmierölstandes und zum etwaigen Nachfüllen von Schmieröl sitzt in der Abdeckplatte 70 ein herausnehmbarer Propfen 76. Ein auf der Innenfläche der Abdeckplatte 70 vorgesehener Anschlagansatz 78 begrenzt die axiale Bewegung der Antriebswelle 16 nach außen. Das G häuse 64 ist mit der Radnabe 36 über eine Anzahl Schrauben 60 verbunden, die gleichzeitig zur Befestigung des (ni°ht gezeigten) Rades dienen.

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Die Rollenlager 58 sitzen fest in Bohrungen 80 in der Lagerplatte 68. Das Gehäuse 64 1st mit mehreren einstückig nach innen vorspringenden Ansätzen 82 ausgebildet,welche ,"feweils eine mitüge Gewindebohrung 84- umschließen, die sich in einen konzentrischen Bohrungsabschnitt 86 größeren Durchmessers öffnet, welcher in eine ringförmige Stirnfläche 88 mündet, die der Innenfläche 90 der Lagerplatte 68 als Anlagefläche dient.

Durch die Lagerplatte 68 erstrecken sich eine Anzahl Bohrungen 92, die zu den Bohrungsabschnitten 86 in den gegenüberliegenden Gehäuseansätzen 82 konzentrisch sind und deren Durchmesser nur geringfügig übersteigen. An die Bohrungen 92 schliessen sich in der Platte 68 über eine ringförmige Stegfläche jeweils konzentrische Bohrungsabschnitte 94- größeren Durchmessers an?

Die Lagerplatte 68 ist gegenüber dem Gehäuse 64 mittels einer Anzahl vorzugsweise mit gleichem Winkelabstand angeordneter Hülsen 98 winklig festgelegt, welche sich im Paß-bzw.Preßsitz durch die Bohrungen 86 des Gehäuses erstrecken und aus diesen mit einemAbschnitt 100 axial nach außen über die ringförmige Stirnfläche 88 der Ansätze 82 hinaus ragen und sich im Preßsitz in die Bohrungen 92 der Lagerplatte 68 erstrecken. Der Preßsitz der Hülsen 98 in den Bohrungen 86 ist strammer als in den Bohrungen 92. über eine Anzahl sich frei durch die Mitt-lbohrung 104 der Hülsen 98 in die Gewindebohrung 84 des Gehäuses 64 erstreckender Kopfschrauben 102 wird die Lagerplatte 68 am Gehäuse 64 festgelegt. Die von 3-der Kqfschraube 102 aufgebrachte Kraft wird über eine in Jedem Bohrungsabschnitt 94 frei angeordnete Unterlegscheibe 104 auf den jeweiligen Verbindungssteg 96 übertragen, so daß die ringför- «igenßtimflachen 88 der Ansätze 82 gegen die entsprechenden Bereiche der zugewandten Fläche 90 der Lagerplatte 68 festgespannt werden.

Treibachsen mit planetengetriebenen Rädern bzw. einem Planetenabtrieb dieser Art werden in erster Linie bei schweren Uutz-

fahrzeugen, z.B. Bau- und Bergbautofesehinen verwendet. Bei der-

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artigen Maschinen werden über den Abtrieb 12 sehr hohe Drehmomente übertragen, und das Planetengetriebe und die Rollenlager 56 und 58 müssen sehr hohe Lasten aufnehmen. Durch den Drehungsversuch der Lagerplatte 68 gegenüber dem Gehäuse 64 bringt diese Drehmomentübertragung auf die Hülsen 98 eine in Umfangsrichtung wirkende Biegebeaaspruehung auf. Selbst eine geringfügige Umfangsbewegung bzw. Verdrehung zwischen dem Gehäuse 64 und der Platte 68 führt zu einer Verdrehung oder Verziehung der kleinen Lagerspiele z\tfisehen den Lagern 56,58 und den jeweiligen Lager zrpfen 52,54 der Planetenräder 50, so daß sich deren Lebensdauer erheblich verkürzt. Eine am Gehäuse 64 nicht sicher befestigte Lagerplatte 68 bringt auf die Hülsen 98 durch ihren Drehungsversuch eine Biegungslast auf. Durch die verwendeten Kopfschrauben 64 wird jedoch zwischen die Lagerplatte 68 und das Gehäuse 64 eine Kletnmkraft eingeführt und damit die Biegebeanspruchung von den Hülsen 98 ferngehalten, so daß auf diese lediglich eine Schubspannung wirkt. Da diese Schubspannungen nur auf die Hülsen wirken, werden sie von den Kopfschrauben ferngehalten, so daß diese wiederung nur durch Zugspannungen beansprucht sind.

Diese Konstruktion gestattet sowohl für das Gehäuse 64 als auch die Platte 68 die Verwendung von duktilem Gußeisen mit einer Zugfestigkeit von ca. 55.000 psi, während die Hülsen 98 aus hochfestem Stahl mit einer Zugfestigkeit von ca. 120.000 psi und einer Rockwell-^ärte G von ca. 51 hergestellt werden. Da die Eopfschrauben 102 nur durch Zugspannungen "beansprucht werden, liegt deren Bockwell-Härte G im Bereich, von 23 bis 32. "

Damit ergeben sich folgende Yorteiles Die Hülsen 98 untrlipgen lediglich. Schub spannung en, aber keinen Biegebeanspruchungen,, Die sich axial frei äfcrch die Bohrungen 104 der Hülsen 98 erstreckenden Kopfschrauben unterliegen nur Zugspannungen und keiner Scfr&bspannung. Der im Gehäuse 64 stramme nnfl in der Lagerplatte 68 weniger stramme PreEsil's öer hochfesten Hülsen ergibt (in Verbindung mit

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der Verwendung der lediglich Zugspannungsbelastungen ausgesetzten Kopfschrauben) eine Konstruktion, deren Festigkeit' der einer einstückigen Planetenradträgerkonstruktion gleichkommt. Eine einstückige Konstruktion, d.h. ein?» Gehäuse mit einstückig verbundener Platte, läßt sich jedoch nicht verwenden, Wf~nn die Planetenräder, wie beschrieben, einstücüg mit ihrem Lagerzapfen ausgebildet sind. Sind andrerseits die Planetenräder auf getrennten Bolzen angeordnet, so daß ein einstückiger Planetenradträger verwendbar wäre, so wäre der Guß dieses Trägers sehr kostspielig und seine Nachbearbeitung sehr kompliziert.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf planetengetriebene Eäder beschränkt, sondern läßt sich auf Planetengetriebe aller Arten anwenden.

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Claims

Anv:alts3kt ■ : 10.146 _tik

SMünthan 40, tüs^a;as

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CLlEK EQUIPMENT COMPAHY Buclianan, Mich./ USA

"Planetenabtrieb"

Patentansprüche

.J Planetenabtrieb, mit xfelchetB ein?; Antriebswelle zur Drehung eines drehbar auf dem Achsgehäuse einer Treibachse gelagerten Rades treibend verbunden ist, mit einem Plaaetenrsdträger bestehend aus einem Gehäuse und einer Lagerplatte, gekennzeichnet durch

a) eine erste, lediglich Schubspannungen ausgesetzte Vorrichtung (98) zur Fixierung und Sicherung des Gehäuses (64) und der Lagerplatte (68) gegen "winkelförmige Relativbewegung, und durch

b) eine nur durch axiale Zugspannung beanspruchte, zur ersten Vorrichtung (98) konzentrische zweite Vorrichtung (102,104), durch welche das Gehäuse (64) und die Lagerplatte (6§) unter gegenseitiger Anlage axial %^Terbindbar und gegen axiale Relativbewegung sicherbar sind.

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BAD ORIGINAL
2. Planetenabtrieb nach. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß das Gehäuse (64) eine Anzahl nach innen vorspringender Ansätze (82) aufweist, welche jeweils eine Bohrung(86) einschließen, daß die Lagerplatte (68) eine Anzahl zu den Bohrungen (86) der Gehäuseansätze konzentrischer Bohrungen (92) aufweist und daß die erste Vorrichtung aus einer Anzahl Hülsen (98) besteht, welche in den Bohrungen (86,92) in den Gehäuseansätzen (82) einerseits und der Lagerplatte (68) andrerseits sitzen.
3- Planetenabtrieb nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (64) und die Lagerplatte (68) aus duktilem Gußeisen und die Hülsen (98) aus hochfestem Stahl bestehen .
4. Planetenabtrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen(98) in beiden Bohrungen (86,92) Jeweils im Preßsitz angeordnet sind.
5. Planetenabtrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Preßsitz der Hülsen (98) in der Bohrung (92) der Lagerplatte (68) weniger stramm ist als in der Bohrung (86) der i&ehäuseansätze.
6. Planetenabtrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Gehäuseansatz einen zur Bohrung (86) konzentrischen Bohrungsabschnitt (84) einschließt, daß auch in der Platte (68) jeweils zu den Bohrungen (92) konzentrische Bohrungsabschnitte (94) ausgebildet sind und daß die zweite Vorrichtung aus einer Anzahl Kopfschrauben (102) besteht, welche sieh von den Bohrungsabschnitten (94) der Lagerplatte (68) frei und konzentrisch durch die Hülsen (98) bis in Pr-ßsitz in die Bohrungsabschnitte (84) der Gehäuseansätze (82) erstrecken.
7· Planetenabirieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungsabschnitte (94) in der Lagerplatte (68) einen größeren Durchmesser besitzen als die Bohrungen (92)

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und sich an diese über eine ringförmige Stegfläehe (96) anschließen.
8. Plenetenabtrieb nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung jeweils mindestens eine frei in dem Bohrungsabschnitt (94) der Lagerplatte zwischen dem Schraubenkopf und der ringförmigen Stegfläche (96) angeordnete Unterlegscheibe (104) einschließt.
9· Planetenabtrieb nach Anspruch 8, dedurch gekennzeichnet, daß sich die Bohrungen (86) der G-ehäuseansätze jeweils in eine ringförmige Stirnfläche (88) öffnen, welche durch die von den Kq£schrauben (102) über die Unterigscheiben (104) auf die ringförmige Stegfläche (96) der Lagerplatte (68) aufgebrachte Kraft gegen entsprechende Bereiche der benachbarten Pläche (90) der Lagerplatte festspannbar sind.
10. Planetenabtrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfschrauben (102) eine Rockwell-Härtr C im Bereich von 28 - 32 besitzen.

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