DE2935088C2 - Planetenreibungsgetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetenreibungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Sie geht aus von einem Getriebe, wie es aus der GB-PS 13 68 262 bekannt ist. Dabei wird zur Änderung des Radius dem Hohlrad — das etwa u-förmig ausgebildet ist — radial Druckmittel zugeführt, so daß sich das Hohlrad radial verformt. Hierzu ist ein vergleichsweise hoher Druck notwendig.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planetenreibungsgetriebe zu schaffen, bei dem die Teile Kupplungsfunktion aufweisen, geringes Gewicht besitzen, kompakt aufgebaut sind und wenig kosten.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Eine vorzugsweise Ausbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Gegenüber dem Getriebe nach der obengenannten GB-PS 13 68 262 ergeben sich aus der erfindungsgemäßen Lösung eine Reihe von Vorteilen, nämlich:

1. geringerer hydraulischer Druck, weil durch die Hebelwirkung der an den Seitenflanken angreifenden Kräfte das Hohlrad leichter verformt werden kann,

2. die Möglichkeit, durch die seitliche und relativ niedrige Krafteinleitung auch eine mechanische Anpreßeinrichtung zu verwenden,

3. die Möglichkeit, durch die seitliche Krafteinleitung die Radiusveränderung auch am Sonnenrad vorzunehmen,

4. bei hydraulischer Anpreßeinrichtung kann durch die geringeren erforderlichen Drücke das Druckversorgungssystem leichter und kostengünstiger ausgelegt werden.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen im einzelnen erläutert.

F i g. 1 ist der Teilschnitt eines Beispiels der Erfindung entlang der Achse der Eingangswelle;

F i g. 2 eine Ansicht in Richtung der Pfeile VI-VI der Fig. 1;

F i g. 3 sind zwei Schnitte eines elastischen Ringes;

F i g. 4 ist ein Schnitt der wesentlichen Teile eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung; und die

F i g. 5 und 6 zeigen der F i g. 1 entsprechende Ansichten, die noch weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen.

Beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den F i g. 1 bis 3 befindet sich eine Sonnenrolle 1 an einer Eingangswelle 8. Mehrere Planetenrollen 2 werden von Planetenstiften 5 über Lager 4 gehalten. An der Ausgangswelle 20 befindet sich ein Träger 6. Nach

ίο F i g. 2 ist jeder Planetenstift 5 durch den Träger 6 radial beweglich, wobei an beiden Enden, die in radialen Schlitten im Träger eingepaßt sind, Vorsprünge 5a vorgesehen sind. Die Eingangswelle 6 wird in Lagern 11 a und 11 b und die Ausgangswelle 20 und der Träger in den Lagern 12a und \2b gehalten.

Der elastische oder innere Kontaktring 30 besitzt U-förmigen Querschnitt und besteht aus abriebfestem Stahl, wie es bei a und b in F i g. 3 zu sehen ist, und ist von solcher Kontur, daß die Breite W auf IVo verringert wird, wenn beide Seitenteile 30ό einer nach innen gerichteten Druckkraft F ausgesetzt sind. Der Radius F des Ringes auf dem inneren Rand 30a nimmt entsprechend ab.

Die vordere Hälfte des Gehäuses 21a und dessen hintere Hälfte sind durch Schrauben miteinander verbunden.

Der e.'astische Ring 30 ist, wie F i g. 1 zeigt, mit einer Seite an der hinteren Gehäusehälfte 216 durch Stifte 18 befestigt und an der anderen Seite zu einer Flüssigkeitskammer 16 frei, die von der Innenwand der vorderen Gehäusehälfte 21a und der äußeren Randfläche einer ringförmigen Innenmuffe 14 gebildet wird. In die Flüssigkeitskammer 16 wird eine Arbeitsflüssigkeit S durch einen Einlaß 19 unter Druck eingeführt, die an beiden Seiten 30ό des elastischen Ringes 30 wirkt und so eine axiale Druckkraft FerzeugL

In den Spalt zwischen die beiden Seitenwände des U-förmigen, elastischen Ringes ist ein Abstandshalter 17 eingesetzt, dessen Breite B₂ etwas schmaler als die Breite B\ des Ringes 30 ist. Die Dichtungsringe 15a, 150 und 15c dienen zum Abdichten der Arbeitsflüssigkeit in der Kammer 16.

Wie noch erläutert werden wird, ist der elastische Ring in das Getriebe so eingesetzt, daß, wenn der Druck der Arbeitsflüssigkeit zu niedrig ist, um eine gegebene Druckkraft gegen den Seitenteil 30ό des Ringes 30 zu halten, zwischen der inneren Randfläche 30a des Ringes und der äußeren Randfläche 2a jeder Planetenrolle 2 (F i g. 3) und bei Überschreiten eines gegebenen Wertes durch die Druckkraft die innere Randfläche 30a in Kontakt mit der äußeren Randfläche 2a gebracht und somit ein Kontaktdruck Perzeugt wird.

Bei der beschriebenen Anordnung erzeugt die unter Druck stehende Arbeitsflüssigkeit, die bei einem gegebenen Wert in die Flüssigkeitskammer 16 eingeführt worden ist, eine axiale Druckkraft F, die dem Druck der Flüssigkeit 5 proportional ist. Wenn die Kraft Feinen gegebenen Wert überschreitet, wird die Breite W des elastischen Ringes 30 und somit der Radius des Ringes auf die innere Randfläche 30a verringert, bis diese gegen die äußere Randfläche 2a der Planetenrolle 2 gedrückt wird, wodurch der Kontaktdruck Pentsteht. Wenn eine Druckkraft F an die Seitenteile 30£> angelegt wird, nimmt die Breite W des elastischen Ringes 30, wie es Fig.3 zeigt, auf Wo ab, so daß die Fläche 30a des Ringes 30 in Druckkontakt mit jeder Planetenrolle 2 eine Scheitelverformung E mit einem Krümmungsradius rerfährt.

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Diese Verformung E erfährt eine freie Verformung e, bei der die Sonnenrolle 1 und die Planetenrollen 2 sich im elastischen Ring befinden. Somit wird ein Kontaktdruck erzeugt, der dem Wert der freien Verformung e entspricht Da der Wert der Scheitelverfoiaiung E im allgemeinen direkt proportional mit der Druckkraft F ansteigt, ist ein kleiner Montageraum C zwischen dem elastischen Ring 30 und den Planetenrollen 2 im Vergleich mit der Scheitelbildung E erwünscht Dann wird eine praktisch proportionale Beziehung zwischen der Druckkraft Fund dem Kontaktdruck P hergestellt

Wie bereits erwähnt, kann das Planetenrollengetriebe nach der Erfindung Kupplungsfunktion durch Ändern der Druckkraft F aufweisen, die an der Seitenfläche 306 des elastischen Ringes 30 wirkt

Das Getriebe arbeitet wie folgt:

1. Bei einer Druckkraft Funter dem gegebenen Wert (dies ist der Fall, wenn keine Druckkraft angelegt ist siehe F i g. 3):

Solange, wie der Druck der Betriebsflüssigkeit S niedrig ist und die Druckkraft F kleiner als der gegebene Wert ist, liegt der Montageraum C zwischen dem elastischen Ring 30 und jeder Planetenrolle 2. Diese Rollen werden deshalb nur leer laufen, wenn die Eingangswelle 8 gedreht wird. Der Träger 6 bleibt fest, und die Kraftübertragung von der Eingangswelle 8 zur Ausgangswelle 20 wird unterbrochen. Das heißt die beiden arbeitenden Teile bleiben durch das Getriebe getrennt.

2. Bei einer Druckkraft über dem gegebenen Wert (Fig. 3):

Beim Ansteigen des Drucks der Arbeitsflüssigkeit S und Überschreiten des gegebenen Wertes durch die Druckkraft F verringert letztere die Breite des elastischen Ringes 30 von W auf Wo und gleichzeitig nimmt der Radius R des Innenrandes 30a des elastischen Ringes 30 ab, was den Raum C auf Null verringert, und erzeugt zwischen dem elastischen Ring 30 und der Sonnenrolle 1 den Kontaktdruck P, der die Planetenrollen 2, die Sonnenrolle 1 und den elastischen Ring 30 zusammendrückt.

In diesem Zustand wird die Eingangswelle 8 gedreht, und dann dreht sich die Sonnenrolle 1, und die Planetenrollen 2 drehen sich rund um den Kreis zwischen der Sonnenrolle 1 und dem elastischen Ring 30. Folglich werden der Träger 6 und die Ausgangswelle 20, die unmittelbar miteinander verbunden sind, in derselben Richtung wie die Eingangswelle 8 gedreht. Somit werden an den Druckkontaktstellen 22 und 23 zwischen der Sonnenrolle 1 und den Planetenrollen 2 und zwischen den Planetenrollen und dem elastischen Ring 30 Reibungskräfte U = Ct ■ P erzeugt (worin Cl ein Rohreibungskoeffizient ist), und eine Kraft, die den Reibungskräften entspricht, wird zwischen der Eingangswelle 8 und der Ausgangswelle 20 übertragen. Das heißt, das Getriebe ist für die Kraftübertragung eingesetzt.

Wenn der Druck innerhalb der Flüssigkeitskammer 16 zu groß wird, werden die inneren Seitenflächen des elastischen Ringes 30 in Kontakt mit den beiden Seitenflächen des Abstandhalters 17 gebracht, (so daß B\ = Bi in F i g. 1 wird), um ein Verringern der Breite B\ und auch ein übermäßiges Vergrößern des Kontaktdruckes Pzu verhindern.

F i g. 4 zeigt wesentliche Teile eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung. Hier sind die Planetenrollen und der innere (elastische) Ring in mehreren Reihen (hier in zwei) angeordnet Die Sonnenrolle ist mit 41 und die Kontaktringe in der Form elastischer Ringe mit 42a und 426, die Lager mit 44a und 446, der Planetstift mit 45 und die Abstandshalter mit 417a und 4176 bezeichnet

Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 wird dieselbe Druckkraft Fwie beim ersten Beispiel nach den Fig.5 bis 7 ausgeübt, um an den Druckkontaktsteilen 430a und

ίο 4306 zwischen den Planetenrollen 42a und 426 und den elastischen Ringen 43a und 436 gesondert denselben Kontaktdruck zu erzeugen. Demnach kann diese Anordnung zweimal so viel Kraft wie das erste Ausführungsbeispiel übertragen.

Wenn die Anlage, an die dieses Getriebe angeschlossen ist und von ihm angetrieben wird, eine sehr schwere träge Last aufweist und die Drehgeschwindigkeit zum Beschleunigen der angetriebenen Anlage sehr hoch ist, kann Fressen der Druckkontaktsteilen 430a und 4306 häufig infolge einer übermäßigen kombinierten Arbeit auftreten, die während der Beschleunigung ausgeführt wird. Die Möglichkeit einer solchen Störung kann durch eine größere Kapazität des Getriebes mit mehreren Reihen von Planetenrollen 42a und 426, inneren Kontaktringen 43a und 436 usw. wie beim zweiten Ausführungsbeispiel verhindert werden.

Fig.5 zeigt ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier besitzt die Sonnenrolle die Form einer elastischen Rolle 51. Beim Anlegen von Druckkraft F an eine Seite der elastischen Rolle 51 wird ein Kontaktdruck P erzeugt Die Sonnen- oder elastische Rolle 51 besitzt hier U-förmigen Querschnitt. Am Gehäuse 10 ist ein Kontaktring 53 befestigt. Mehrere (hier drei) Planetenstifte 54 werden von einem Träger 6, den Planetenrollen 2 und den Lagern 4 dieser Rollen, einer Ausgangsrolle 20 und Lagern 126, 511 und 512 gehalten. Die elastische Rolle 51 ist an einem Ende 51c mit der Eingangswelle 58 verkeilt und kann sich am anderen Ende 516 mit der Welle axial bewegen. Die Eingangswelle 58 ist mit Flüssigkeitsdurchgängen 61 versehen, in denen die Betriebsflüssigkeit 5 aus einem Öleinlaß 10a des Gehäuses 10 durch eine Dichtung 62 eingeführt wird. Eine Kammer 63 in einem Rückhalter 64, der mit dem Ende der Eingangswelle 58 fest verbunden ist, steht mit den Durchgängen 61 in Verbindung und nimmt die Betriebsflüssigkeit auf. Die Seite 516 der elastischen Rolle 51 ist zur Flüssigkeitskammer 63 frei, um den Druck der Betriebsflüssigkeit S in der Kammer aufzunehmen. Ein ringförmiger Abstandshalter 517 dient zum Begrenzen der Verformung der elastischen Rolle 51 axial zur Eingangswelle 58. Die Dichtungsringe 65a und 656 dienen zum Abdichten der Betriebsflüssigkeit S und 66a, 666, 67a und 676 sind Dichtungsringe.

Die elastische Rolle 51 ist so im Getriebe angeordnet, daß sie einen gegebenen Montageraum zwischen ihrer Außenrandfläche 51a und der Außenrandfläche 2a jeder Planetenrolle 2 einhält, wenn die Flüssigkeitskammer 63 von der Betriebsflüssigkeit 5 frei ist oder deren Druckkraft Fniedriger als der gegebene Wert ist. Wenn die Druckkraft den gegebenen Wert überschreitet, werden beide äußeren Randflächen 51a und 2a gegeneinander gedruckt und so ein Kontaktdruck P erzeugt.

Der Betrieb der Vorrichtung ist dem beim ersten Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 bis 3 ähnlich. Während die Flüssigkeitskammer 63 frei von Betriebsflüssigkeit 5 ist oder solange wie die von der Flüssigkeit

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erzeugte Druckkraft unter dem gegebenen Wert liegt, bleibt der Montageraum zwischen der äußeren Randfläche 51a der Rolle 51 und der der Planetenrolle 2 unbeeinflußt, die Drehung der Eingangswelle 8 wird nicht auf die Ausgangswelle 20 übertragen, und das Getriebe bleibt außer Betrieb.

Wenn die unter Druck stehende Betriebsflüssigkeit S in die Kammer 63 eingeführt worden ist und die Druckkraft durch die eintretende Flüssigkeit über den gegebenen Wert ansteigt, wird die elastische Rolle 51 durch die Kraft F axial zur Eitijfangswelle 58 gedrückt, was eine Abnahme der Gesamtbreite und eine Vergrößerung des Außenrandes 51a ergibt, den Montageraum aufhebt und beide äußeren Randflächen 51a und 2a in Druckkontakt bringt. Folglich werden die elastische Rolle 51 (die Sonnenrolle), die Planetenrollen 2 und der innere Kontaktring 53 mit dem Kontaktdruck Pgegeneinander gedrückt. Wenn die Eingangswelle 8 sich in diesem Zustand dreht, drehen sich die Planetenrollen 2 um den Kreis zwischen der Sonnenroi-Ie 51 und dem inneren Kontaktring 53. Diese Drehung wird über den Träger 6 auf die Ausgangswelle übertragen. Das Getriebe ist somit in Betrieb.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig.9 hat dieselbe Wirkung wie das erste Beispiel η ach den F i g. 5 bis 7.

F i g. 6 zeigt ein noch weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem Teile mit denselben Bezugszeichen wie in F i g. 5 die gleichen Funktionen ausführen. Der elastische Innenkontaktring 30 ist an einer Seite der hinteren Gehäusehälfte 2lAdurch Stifte 18 befestigt und die andere Seitenfläche 30£> ist über ein Lager 31 mit einer Druckvorrichtung 32 verbunden, die mit Schnekkenwindungen 32a versehen ist, die wiederum an eine Schnecke 33 angreifen. Der Innenrand der Druckvorrichtung 32 ist bei 32b zum Angreifen an einen entsprechenden Gewindeteil der vorderen Gehäusehälfte 21a mit einem Gewinde versehen. Obwohl nicht dargestellt, ist die Schnecke 33 an beiden Enden in der vorderen Gehäusehälfte 21a gelagert, und ihr im Durchmesser verringerter Schaft ist aus dem Gehäuse «o herausgeführt und dient zum Eiedienen der Schnecke von der Außenseite her.

Der elastische Ring 30 ist in das Getriebe so eingebaut, daß, wenn sich die Druckvorrichtung 32 nicht rechts in Fig. 10 befindet (in Richtung des Pfeiles Y), ^ zwischen ihrem inneren Rand 30a und dem Außenrand 2a jeder Planetenrolle 2 ein Mont ageraum entsteht und, wenn sich die Druckvorrichtung links (in Richtung X) befindet, der Raum Cauf Null verringert wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der elastische Ring 30, wenn, die Druckvorrichtung rechts {in Richtung

Y) in F i g. 10 liegt, nicht axial zur sich drehenden Welle zusammengedrückt, und somit entsteht der Montageraum C zwischen dem Innenrand 30a des Ringes und dem Außenrand jeder Planetenrolle 2. Folglich laufen die Planetenrollen 2 trotz der Drehung der Eingangswelle 8 und der Sonnenrolle 1 ohne Last, was ergibt, daß das Drehen der Eingangswelle nicht auf die Ausgangswelle 20 übertragen wird. Das heißt, das Getriebe ist« außer Betrieb.

Wenn jetzt die Schnecke 33 beispielsweise in Richtung des Pfeiles Um F i g. 6 durch nicht dargestellte Mittel gedreht wird, dreht sich die Druckvorrichtung 32 mit ihren Schneckenzähnen 32a in Eingriff mit der Schnecke 33 um die Achse der Eingangswelle 8. Demnach läßt das Gewindeteil 32£> der Druckvorrichtung 32 in Eingriff mit der vorderen Gehäusehälfte 21a die Druckvorrichtung sich (in Richtung des Pfeiles X) nach links bewegen, wie es Fig.6 zeigt, um die Seitenfläche 306 des Ringes 30 mit der Kraft F zu drücken. Wenn diese Kraft einen gegebenen Wert bei einer weiteren Bewegung der Druckvorrichtung 32 in Richtung X(FJg-O) überschreitet, wird die Breite des inneren Randringes 30 und der Radius der inneren Randfläche 30a verringert, bis die Fläche 30a gegen die äußere Randfläche 2a jeder Planetenrolle 2 gedrückt wird, wodurch ein Kontaktdruck ^entsteht.

Wenn auch die entsprechende Darstellung weggelassen worden ist, so ist doch die Verwendung einer Sonnenrolle aus elastischem Material und das Drücken dieser durch ein Glied mit derselben Funktion wie die der erwähnten Druckvorrichtung möglich.

Bei einem Planetenrollengetriebe zum Übertragen' einer Kraft von einer sich drehenden Welle auf eine andere mittels mehrerer drehbar gelagerten Planetenrollen befinden sich diese in Kontakt mit dem Außenrand einer Sonnenrolle, die auf einer sich drehenden Welle und auch am Innenrand eines inneren Kontaktringes befestigt ist, der mit einem feststehenden Teil fest verbunden ist und sich nicht um die Welle drehen kann. Das Getriebe ist dadurch gekennzeichnet, daß entweder der innere Kontaktring oder die Sonnenrolle oder beide die Form eines oder mehrerer elastischer Elemente aufweisen, die an einer Seite mit einer axial zu den sich drehenden Wellen wirkenden Druckkraft versehen sind und so den Radius der Fläche des Elements bei Druckkontakt mit den zugehörigen Rollen ändern, und daß eine Druckvorrichtung die Druckkraft an eine Seite jedes elastischen Elements legt und das Element durch Verringern oder Vergrößern der Druckkraft in oder außer Eingriff mit den zugehörigen Rollen bringt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

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1. Planetenreibungsgetriebe, bei dem die eine Welle das Sonnenrad trägt und die zweite Welle den Planetenträgern mit den Planetenrollen aufnimmt und wobei das u-förmig ausgebildete Hohlrad in seinem Radius zur Anpassung der Anpreßkraft der Drehmoment übertragenden Teile je nach den Betriebsbedingungen durch Druckbeaufschlagung veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (30) und/oder auch das Sonnenrad (51) derart u-förmig ausgebildet sind, daß die Radiusveränderung ausschließlich durch axiale Druckbeaufschlagung wenigstens eines der Schenkel des U-Querschnittes erfolgt

2. Planetenreibungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung (32) mit Schneckenwindungen (32a) versehen ist, die an eine Schnecke (33) angreifen und von außen her angetrieben werden.