DE3001342C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kegelraddifferentialgetriebestufe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Kegelraddifferentialgetriebestufen sind beispielsweise bekannt durch die Gruppenantriebe von Streckenreduzierwalzstraßen zum Herstellen von Rohren, aus Sonderabdruck aus "Stahl und Eisen", 94 (1974) Heft 24, Seiten1193 bis 1200, Bild 5. Sie dienen dort dazu, die Grund- und die Zusatzdrehzahlen der Antriebsmotoren zu einer Antriebsdrehzahl zusammenzufassen. Der Antrieb erfolgt über die Sonnenräder, von dort auf die Planetenräder und über deren Achsen auf die Sonnenradwelle, welche gleichzeitig die Abtriebswelle ist.

Die erhebliche Leistung, welche diese Kegelraddifferentialgetriebestufen übertragen und die stoßartigen Belastungen des Walzwerkbetriebes sowie der geringe zur Verfügung stehende Raum erfordern eine weitgehende Ausnutzung des Materials. Wesentlich ist es deshalb, daß alle vorhandenen Planetenräder gleichmäßig an der Leistungsübertragung beteiligt sind. Dies ist nur möglich, wenn sichergestellt ist, daß das Zahnflankenspiel zu den Sonnenrädern bei allen Planetenrädern gleich groß ist. Nur so vermeidet man, daß eines der Planetenräder durch Überlastung Schaden nimmt, während das oder die anderen weitgehend unbelastet bleiben.

Das vorerwähnte gleiche Einstellen des Zahnflankenspiels ist bei der genannten Kegelraddifferentialgetriebestufe zeitraubend. Da die Größe des Zahnflankenspiels abhängig ist von der axialen Position der Planetenräder zu den Sonnenrädern und die Planetenradachse bei den bekannten Bauarten eine bestimmte festgelegte Position zu den Sonnenrädern einnimmt, erfolgt dort eine Veränderung des Zahnflankenspiels nur über eine Positionsänderung der Planetenräder auf ihrer Achse. Deshalb müssen bei der bekannten Bauart die Planetenräder meist mehrfach auf ihre Planetenradachse montiert und nach dem Messen des Zahnflankenspiels wieder demontiert werden, weil sich meist herausstellt, daß das Zahnflankenspiel noch nicht stimmt. Durch Abschleifen von Distanzbüchsen oder durch Auswechseln derselben gegen andere, verändert man bei der bekannten Bauart die Position der Planetenräder auf ihrer Planetenradachse und damit das Zahnflankenspiel. Die Planetenradachse selbst wird daher nicht verschoben. Sie ist vor dem Aufsetzen spätestens des zweiten Planetenrades in die Querbohrung der Sonnenradwelle eingesetzt und arretiert worden.

Die bekannte Bauart hat den weiteren Nachteil, daß sie bei der Montage beträchtliches handwerkliches Können und entsprechende Erfahrung fordert, weil die gemessene Abweichung des tatsächlichen Zahnflankenspiels vom gewünschten Spiel nicht gleichzusetzen ist mit dem Maß, um welches das betreffende Planetenrad auf der Planetenradachse verschoben werden muß. Dadurch wird das Anpassen der Distanzbüchsen oder -ringe schwierig und es gelingt in der Praxis erst nach mehreren Versuchen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kegelraddifferentialgetriebestufe der eingangs genannten Art zu schaffen, die ein schnelles und gleichgroßes Einstellen des Zahnflankenspiels ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.

Hierdurch wird erreicht, daß jede Planetenradachse zunächst nur axial verschiebbar in die Querbohrung der Sonnenradwelle eingebracht werden kann. Danach können die Planetenräder auf ihrer Planetenradachse mit einem vorher errechneten axialen Abstand von der Sonnenradwelle arretiert werden. Erst dann beginnt man mit dem Einstellen eines gleichgroßen Zahnflankenspiels, was aber durch axiales Verschieben der Planetenräder zusammen mit ihren Planetenradachsen eingestellt wird. Dies ist möglich, weil jede Planetenradachse in der zugeordneten Querbohrung der Sonnenradwelle zu diesem Zeitpunkt noch axial verschiebbar ist. Anschließend werden die Planetenradachsen in der Querbohrung endgültig arretiert. Die Sonnen- und die Planetenräder lassen sich also in einer vorher errechneten Position auf der Sonnenradwelle bzw. auf der oder den Planetenradachsen sofort und endgültig montieren.

Die errechneten Positionen ergeben dann ein gewünschtes gesamtes Zahnflankenspiel, welches jedoch noch gleichmäßig verteilt werden muß. Dieses Verteilen des Zahnflankenspiels erfolgt erfindungsgemäß durch Verschieben der Planetenradachse oder -achsen quer zur Sonnenradwelle, wobei man das Zahnflankenspiel an den Eingriffstellen direkt mißt und vergleicht. Stellt sich eine ungleichmäßige Verteilung des Zahnflankenspiels heraus, so genügt eine einfache Verschiebung der betreffenden Planetenradachse. Ist das Zahnflankenspiel gleichmäßig eingestellt, kann man die Planetenradachse endgültig befestigen und damit auch das dann überall gleichgroße Zahnflankenspiel erhalten. Das mehrfache Ein- und Ausbauen von Planetenrädern und das Bearbeiten oder Auswechseln von Distanzbüchsen oder -ringen entfällt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jede Planetenradachse in der Querbohrung der Sonnenradwelle direkt oder über eine Zwischenbüchse mit einem an sich bekannten Ölpreßsitz (US-PS 42 66 436) eingesetzt. Solange die Sitzflächen mit dem Preßöl beaufschlagt sind, läßt sich die Planetenradachse in der Querbohrung der Sonnenradwelle verschieben. Beseitigt man den Preßdruck des Öls, entsteht ein zuverlässig fester Preßsitz der Planetenradachse in der Querbohrung, wodurch sich die dann vorhandene Einstellung des Zahnflankenspiels nicht mehr verändern kann.

Dabei ist es empfehlenswert, wenn für das Preßöl vorgesehene Verteilernuten in der Querbohrung, der Planetenradachse oder der Zwischenbüchse nur auf jedem Umfangsabschnitt angeordnet sind, auf dem beim Belasten des Getriebes mit einem Einstelldrehmoment die größere Flächenpressung entsteht.

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zum Einstellen des Zahnflankenspiels zwischen zwei Sonnen- und mindestens zwei Planetenrädern einer Kegelraddifferentialgetriebestufe, bei dem nach einem Festlegen der Betriebspositionen beider Sonnenräder auf ihrer Sonnenradwelle jedes Planetenrad auf seine Planetenradachse aufgeschoben wird, die zuvor in eine Querbohrung der Sonnenradwelle eingesteckt wurde, wonach dann die Planetenräder relativ zu den Sonnenrädern und quer zur Sonnenradwelle in ihre genauen Betriebspositionen gebracht und dort unter Einhaltung eines überall gleichgroßen Zahnflankenspiels zu den Sonnenrädern arretiert werden.

Dieses Verfahren kennzeichnet sich durch die erfindungsgemäßen Merkmale des Patentanspruchs 4.

Dieses Einstellverfahren vereinfacht den Zusammenbau der Kegelraddifferentialgetriebestufen erheblich, insbesondere weil es ein mehrfaches Montieren und Demontieren der Planetenräder und ihrer Lagerungen vermeidet. Auch ein Nacharbeiten oder Auswechseln von Distanzbüchsen oder -ringen entfällt.

Vorteilhaft ist es, während des Einstellens des Zahnflankenspiels die Kegelraddifferentialgetriebestufe mit einem geringen Einstelldrehmoment zu belasten. Dieses braucht nur so groß zu sein, daß hierdurch die Zahnflanken lediglich einen einzigen der im Eingriff befindlichen Planetenräder an den Zahnflanken der Sonnenräder fest anliegen. Nur bei einer rein zufällig vorhandenen, völlig gleichmäßigen Verteilung des Zahnflankenspiels liegen sofort alle Zahnflanken aller Planetenräder fest an den Zahnflanken der Sonnenräder an, was aber in der Praxis kaum vorkommt. Um dies zu erreichen, müssen dann alle übrigen Planetenräder, deren Zahnflanken noch nicht fest anliegen, mit ihren Planetenradachsen in axialer Richtung so verschoben werden, bis dies der Fall ist. Erst dann ist ein gleichmäßiges Zahnflankenspiel zu den Sonnenrädern bei allen Planetenrädern erreicht.

Es ist jedoch auch möglich, das Einstellen eines gleichgroßen Zahnflankenspiels an allen Planetenrädern nur durch Belasten der Kegelraddifferentialgetriebestufe mit einem Einstelldrehmoment bei axial verschiebbaren Planetenradachsen durchzuführen. Bei einem ausreichend großen Einstelldrehmoment stellen sich die Planetenräder nämlich selbsttätig auf ein überall gleichgroßes Zahnflankenspiel ein, wenn sich ihre Achsen genügend leicht in den Querbohrungen der Sonnenradwelle verschieben lassen. Nach dem Einstellen müssen die Planetenradachsen dann aber in den Querbohrungen arretiert werden.

Der Schutzumfang erfaßt auch noch eine Verschiebevorrichtung zum Einstellen des Zahnflankenspiels, welche stirnseitig an die Planetenradachsen angreifende Schrauben aufweist. Das Verschieben um ein genaues gewünschtes Maß kann dann exakter und einfacher erfolgen und nicht ruckartig.

Anhand der Zeichnungen ist die Erfindung mit einigen Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Antrieb mit Kegelraddifferentialgetriebestufen in der Draufsicht;

Fig. 2 eine einzelne Kegelraddifferentialgetriebestufe gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab teilweise im Schnitt;

Fig. 3 bis 5 verschiedene Ausführungsformen des Preßsitzes der Planetenradachse in der Sonnenradwelle;

Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 5.

In Fig. 1 ist ein Getriebe (1) dargestellt, welches zum Antrieb von Walzgerüsten (2) dient, die eine Streckreduzierwalzstraße zum Herstellen von Rohren bilden. Angetrieben werden die nicht erkennbaren Walzen der Walzgerüste (2) über das Getriebe (1) und Vorgelegegetriebe (3, 4) von zwei Motoren (5, 6). Die beiden Motoren (5, 6) sind zum Zwecke der Drehzahlregelung bei diesem Antrieb vorgesehen, wobei der Hauptmotor (5) eine Grunddrehzahl erzeugt, welche über die mit (7) bezeichnete Zahnradgetriebebahn gegebenenfalls mit Zwischenübersetzungen auf die einzelnen Antriebswellen (12) für die Walzgerüste (2) übertragen wird. Der Zusatzmotor (6) kann über eine zweite Zahnradgetriebebahn (8) in gleicher Weise eine Zusatzdrehzahl auf die einzelnen Antriebswellen (12) übertragen. Es kommen somit zwei unterschiedliche Drehzahlen an jeder Antriebswelle (12) an, welche mittels einer Kegelraddifferentialgetriebestufe (9) zu einer Drehzahl, nämlich zur eigentlichen Antriebsdrehzahl, zusammengefaßt werden.

In Fig. 2 ist eine solche Kegelraddifferentialgetriebestufe (9) deutlicher dargestellt. Sie besitzt zwei Sonnenräder (10, 11), über welche die Grunddrehzahl bzw. Zusatzdrehzahl eingebracht werden. Die Sonnenräder (10, 11) sind drehbar auf einer Sonnenradwelle (12) gelagert, die gleichzeitig Antriebswelle für die Walzgerüste (2) ist. Die Sonnenradwelle (12) weist eine Querbohrung (13) auf, in welche eine Planetenradachse (14) eingebracht ist. Die Planetenradachse (14) trägt an beiden Endabschnitten drehbar gelagert jeweils ein Planetenrad (15, 16), die jeweils mit beiden Sonnenrädern (10, 11) gleichzeitig im Eingriff sind. Das Zahnflankenspiel beider Planetenräder (15, 16) zu den Sonnenrädern (10, 11) muß gleichgroß sein. Um dies zu gewährleisten und mit einfachen Mitteln zu erreichen, ist die Planetenradachse (14) in der Querbohrung (13) der Sonnenradwelle (12) mit einem Ölpreßsitz eingesetzt. Verteilernuten (17), die über eine Bohrung (18) mit Preßöl beaufschlagt werden, gestatten ein axiales Verschieben der Planetenradachse (14) in der Querbohrung (13) der Sonnenradwelle (12), wobei die zwar drehbaren in axialer Richtung jedoch fest angeordneten Planetenräder (15, 16) mitverschoben werden, und damit gleiches Zahnflankenspiel bei beiden Planetenrädern (15, 16) erzielt werden kann, so daß beide Planetenräder (15, 16) im gleichen Maße beansprucht werden.

Zum Aufbringen des Drehmomentes beim Einstellen des Zahnflankenspiels werden die Sonnenräder (10, 11) gegebenenfalls auch die zugeordneten Stirnräder der Zahnradgetriebebahnen (7, 8) festgehalten und das Drehmoment über den mit (12 a) bezeichneten Zapfen der Sonnenradwelle (12) eingeleitet. Dadurch kommen die im Eingriff befindlichen Zähne der Sonnenräder (10, 11) mit den Zähnen mindestens eines der Planetenräder (15, 16) zur Anlage. Das andere Planetenrad (16) oder (15) wird dann axial so verschoben, bis seine im Eingriff befindlichen Zahnflanken ebenfalls an den Zahnflanken der Sonnenräder (10, 11) anliegen. Das axiale Verschieben der Planetenräder (15, 16) erfolgt erfindungsgemäß durch Verschieben der zugeordneten Planetenradachse (14). Dies kann mit einer Verschiebevorrichtung durchgeführt werden, aber auch durch ein ausreichend großes Drehmoment, mit dem bei verschiebbarer Planetenradachse (14) die Kegelraddifferentialgetriebestufe (9) beaufschlagt wird. Durch das Drehmoment entstehen an den Planetenrädern (15, 16) Kraftkomponenten, die in axialer Richtung wirken und die Planetenräder (15, 16) zusammen mit ihrer Achse (14) in axialer Richtung verschieben. Ist das Zahnflankenspiel bei beiden Planetenrädern (15, 16) gleich, kann die Beaufschlagung mit Preßöl beseitigt werden, was zu einem festen Sitz der Planetenradachse (14) in der Querbohrung (13) führt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist eine Zwischenbüchse (19) verwendet worden, die mit einem Schiebesitz auf der Planetenradachse (14) aufgeschoben ist. Die Zwischenbüchse (19) besitzt eine konische Außenfläche, mit der sie bei der Montage zusammen mit der Planetenradachse (14) in die Querbohrung (13) der Sonnenradwelle (12) unter Verwendung eines Ölpreßsitzes eingedrückt wird. Zur Beaufschlagung mit Preßöl dienen die mit (20) bezeichneten Nuten. Diese werden nur für die Montage benötigt und anschließend entlastet. Zum Einstellen des Zahnflankenspiels und damit zum Verschieben der Planetenradachse (14) werden die Verstellnuten (17 a) mit Preßöl beaufschlagt. Nach dem Einstellen und der Entlastung von dem Preßöl ergibt sich ein fester Sitz der Planetenradachse (14) in der Sonnenradwelle (12).

In Fig. 4 ist eine Ausführungsform dargestellt, die das Gegenstück zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 bildet. In Fig. 4 besitzt die Zwischenbüchse (19) auf ihrer Innenseite eine konische Ausbildung ebenso wie die Außenfläche der Planetenradachse (14). Bei der Montage erfolgt zunächst ein Einschieben der Zwischenbüchse (19) mit Schiebesitz in die Querbohrung (13) der Sonnenradwelle (12) und erst dann das Einsetzen der Planetenradachse (14) unter Verwendung eines Ölpreßsitzes in die Zwischenbüchse (19). Die Nut (21) dient hier nur zur Beaufschlagung mit Preßöl während der Montage. Verschoben wird bei dieser Ausführungsform die Planetenradachse (14) zusammen mit der Zwischenbüchse (19), wobei die Verteilernuten (22) mit Preßöl beaufschlagt sind.

Die Fig. 5 und 6 sollen lediglich zeigen, daß die Verteilernuten (17) nur auf dem Umfangsabschnitt angeordnet sind, auf dem bei Belastung der Kegelraddifferentialgetriebestufe (2) mit einem Einstelldrehmoment, dargestellt durch die Pfeile x, die größere Flächenpressung entsteht.

In den dargestellten Ausführungsformen ist nur eine Planetenradachse (14) vorgesehen, welche die Sonnenradwelle (12) vollständig durchdringt. Es ist jedoch auch denkbar, daß jedes Planetenrad (15, 16) jeweils gesonderte kurze Planetenradachsen (14) besitzt, die an einem Endabschnitt das Planetenrad (15, 16) tragen und mit dem anderen Endabschnitt in die Querbohrung (13) eingesteckt sind. Diese braucht die Sonnenradwelle (12) nicht vollständig zu durchdringen, sondern kann nur eine begrenzte radiale Tiefe aufweisen, insbesondere wenn mehr als zwei Planetenradachsen (14) vorgesehen sind. Justiert werden die Planetenradachsen (14) dann mit Hilfe einer nicht dargestellten Vorrichtung mit stirnseitig an die Planetenradachsen (14) angreifenden Schrauben.

Claims (7)

1. Kegelraddifferentialgetriebestufe (9) mit zwei Sonnen- (10, 11) und mindestens zwei Planetenrädern (15, 16), bei der die Planetenräder (15, 16) auf wenigstens einer Planetenradachse (14) drehbar gelagert sind, welche in mindestens einer Querbohrung (13) einer Sonnenradwelle (17) steckt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Planetenradachse (14) in der ihr zugeordneten Querbohrung (13) beim Einstellen des Zahnflankenspiels während der Montage axial verschiebbar und während des Betriebes unverrückbar fest montiert ist.

2. Kegelraddifferentialgetriebestufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Planetenradachse (14) in der Querbohrung (13) der Sonnenradwelle (12) direkt oder über eine Zwischenbüchse (19) mit einem Ölpreßsitz eingesetzt ist.

3. Kegelraddifferentialgetriebestufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für Preßöl vorgesehene Verteilernuten (17) in der Querbohrung (13), der Planetenradachse (14) oder der Zwischenbüchse (19) nur auf jenem Umfangsabschnitt angeordnet sind, auf dem beim Belasten des Getriebes (1) mit einem Einstelldrehmoment die größere Flächenpressung entsteht.

4. Verfahren zum Einstellen des Zahnflankenspiels zwischen zwei Sonnen- und mindestens zwei Planetenrädern einer Kegelraddifferentialgetriebestufe, bei dem nach einem Festlegen der Betriebspositionen beider Sonnenräder auf ihrer Sonnenradwelle jedes Planetenrad auf seine in eine Querbohrung der Sonnenradwelle eingesteckte Planetenradachse aufgeschoben wird, und die Planetenräder werden danach relativ zu den Sonnenrädern sowie quer zur Sonnenradwelle in ihre genauen Betriebspositionen gebracht und dort unter Einhaltung eines überall gleichgroßen Zahnflankenspiels zu den Sonnenrädern quer zur Sonnenradwelle festgelegt, dadurch gekennzeichnet, daß jede Planetenradachse zunächst nur axial verschiebbar in die Querbohrung der Sonnenradwelle eingebracht wird, daß danach jedes Planetenrad auf seiner Planetenradachse mit vorher errechnetem axialen Abstand gelagert wird und daß erst dann ein gleichgroßes Zahnflankenspiel durch axiales Verschieben der Planetenradachsen mit ihren Planetenrädern in der Querbohrung eingestellt und anschließend die Planetenradachsen in der Querbohrung endgültig befestigt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einstellens des Zahnflankenspiels die Kegelraddifferentialgetriebestufe mit einem geringen Einstelldrehmoment belastet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellen eines gleichgroßen Zahnflankenspiels an allen Planentenrädern nur durch Belasten der Kegelraddifferentialgetriebestufe mit einem Einstelldrehmoment bei axial verschiebbaren Planetenradachsen durchgeführt wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig an die Planetenradachsen (14) Schrauben zum Einstellen des Zahnflankenspiels angreifen.