DE3619069A1

DE3619069A1 - Getriebe

Info

Publication number: DE3619069A1
Application number: DE19863619069
Authority: DE
Inventors: Herbert Siegler
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1985-06-28
Filing date: 1986-06-06
Publication date: 1987-01-08

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei einem bekannten Getriebe dieser Art (DE-AS 23 34 511) bildet die innere Koppelwelle die Antriebswelle und die äußere Koppelwelle eine zweite Antriebswelle. Ein solches Getriebe ist eine gute Lösung, wenn die Antriebswellen-Drehzahl nur etwa das Vierfache der Drehzahl zweier koaxialer gegenläufiger Abtriebswellen beträgt. Der Gesamt-Wirkungsgrad ist hoch, weil die zweite Abtriebswelle nur über das erste, als Standgetriebe laufende Planetengetriebe angetrieben wird, und weil wegen der geringen Drehzahl- Untersetzung auch bei der Leistungsübertragung auf die erste Abtriebswelle nur eine geringe Blindleistung entsteht. Große Untersetzungen sind nur über diese erste Abtriebswelle möglich. Dabei wächst mit der Untersetzung die Blindleistung. Beträgt beispielsweise die Drehzahl der Antriebswelle das etwa Hundertfache der Abtriebswellen-Drehzahl, fällt der Wirkungsgrad eines Getriebes nach DE-AS 23 34 511 - bei Annahme wirklichkeitsnaher Verlustbeiwerte von 0,985 je Zahneingriff - auf Werte von etwa 0,27.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs mit hohem Leistungs-Wirkungsgrad zu schaffen für Anwendungsfälle, bei denen die Antriebswellen- Drehzahl mehr als das Zwanzigfache, vorzugsweise mehr als das Achtzigfache der Abtriebswellen-Drehzahl beträgt. Insbesondere soll - bei gleicher Drehzahl-Untersetzung - der Wirkungsgrad höher sein als bei einem Getriebe nach DE-AS 23 34 511.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs erfüllt. Weil statt der inneren Koppelwelle ein Planetenrad des ersten, als Standgetriebe laufenden Planetengetriebes angetrieben wird, wird - bei gleichbleibendem Wirkungsgrad - die Drehzahl- Untersetzung größer um das Verhältnis zwischen den Zähnezahlen des inneren Zentralrades und des Planetenrades des ersten Planetengetriebes. Damit hat bei gleicher Drehzahl-Untersetzung - wenn beispielsweise die Antriebswellen-Drehzahl dem etwa Hundertfachen der Abtriebswellen-Drehzahl entspricht - ein Getriebe nach der Erfindung einen höheren Wirkungsgrad - 0,706 statt 0,268 - als ein Getriebe nach DE-AS 23 34 511.

Anspruch 2 nennt ein Merkmal, mit dem der Wirkungsgrad noch weiter erhöht wird, weil damit die Blindleistung besonders gering wird.

Anspruch 3 nennt ein Merkmal, mit dem das Getriebe einen besonders geringen Bauraum benötigt und einen Schutzmantel bilden kann für Versorgungsleitungen oder andere Bauglieder einer mit dem Getriebe ausgerüsteten Einrichtung.

Anspruch 4 und Anspruch 5 nennen Merkmale, mit denen besonders vorteilhafte Ausführungsbeispiele verwirklicht werden können für Anwendungsfälle, bei denen die Antriebswellen-Drehzahl mehr als das Achtzigfache der Abtriebswellen-Drehzahl beträgt. Die Zähnezahlen erfüllen die üblichen Forderungen für geräuscharme, langlebige und einfach zu fertigende Planetengetriebe und lassen sich mit den vorteilhaften Merkmalen der vorangehenden Ansprüche vereinigen.

Anspruch 6 nennt ein Merkmal, mit dem trotz geringer Leistung des einzelnen Antriebsmotors eine große Antriebsleistung erreicht wird. Ein zusätzlicher Vorteil sind die gleichmäßig auf den Umfang der Zentralräder verteilten Antriebskräfte.

Anspruch 7 und Anspruch 8 nennen Merkmale, mit denen die Bewegungen des Getriebes schnell und trotzdem stoßfrei und zielgenau erfolgen können. Dies ist besonders vorteilhaft bei einem Stellantrieb, inbesondere bei einem Handhabungsgerät, und verbessert sowohl die Funktion als auch die Lebensdauer des Getriebes und der mit dem Getriebe ausgerüsteten Einrichtung. Scheibenläufer- Elektromotoren und elektronische Steuerungen und Regelungen für Beschleunigung, Geschwindigkeit und Stellung sind an sich bekannt (DE-OS 34 22 107), jedoch nicht in Verbindung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs.

Die Zeichnung zeigt Ausführungsbeispiele von Getrieben nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs im Längsschnitt, stark vereinfacht zum Räderschema. Insbesondere zeigt

Fig. 1 ein Getriebe nach dem Stand der Technik (DE-AS 23 34 511),

Fig. 2 ein Getriebe nach der Erfindung.

Ein Getriebe 1 nach der Erfindung (Fig. 2) besteht aus einem ersten Planetengetriebe 2 mit einem ersten inneren Zentralrad 3, einem ersten äußeren Zentralrad 4 und einem ersten Planetenträger 5 mit ersten Planetenrädern 6 und aus einem zweiten Planetengetriebe 7 mit einem zweiten inneren Zentralrad 8, einem zweiten äußeren Zentralrad 9 und einem zweiten Planetenträger 10 mit zweiten Planetenrädern 11. Die beiden inneren Zentralräder 3, 8 sind miteinander verbunden zu einer inneren Koppelwelle 12. Die beiden äußeren Zentralräder 4, 9 sind miteinander verbunden zu einer äußeren Koppelwelle 13. Der erste Planetenträger 5 ist mit einem Gehäuse 14 fest verbunden. Damit läuft das erste Planetengetriebe 2 als Standgetriebe. Die ersten Planetenräder 6 bilden Antriebswellen 6. Der zweite Planetenträger 10 bildet eine Abtriebswelle 10. Damit läuft das zweite Planetengetriebe 7 als Umlaufgetriebe. Die beiden Koppelwellen 12, 13 laufen als freie Koppelwellen, sie werden weder als Antriebswellen noch als Abtriebswellen genutzt. Die innere Koppelwelle 12 und die Abtriebswelle 10 sind Hohlwellen. Die Abtriebswelle 10 und/oder das Gehäuse 14 bilden/bildet einen radialinneren Schutzmantel 10, 14. Das erste Planetenrad 6 hat fünfzehn Zähne, das erste innere Zentralrad 3 zweiundachtzig, das zweite Planetenrad 11 einundzwanzig, das zweite innere Zentralrad 8 siebzig, die beiden äußeren Zentralräder 4, 9 einhundertdreizehn Zähne, die beiden Planetengetriebe 2, 7 haben mindestens je drei gleichmäßig verteilte Planetenräder 6, 11. Die beiden äußeren Zentralräder 4, 9 können auch einhundertvierzehn Zähne haben, dann haben die beiden Planetengetriebe 2, 7 mindestens je vier gleichmäßig verteilte Planetenräder 6, 11.

Bei einem Getriebe 101 nach dem Stand der Technik (Fig. 1) dient die innere Koppelwelle 112 als Antriebswelle 112. Der Planetenträger 110 des zweiten Planetengetriebes 107 dient als eine erste Abtriebswelle 110. Die äußere Koppelwelle 113 dient als eine zweite Abtriebswelle 113. Das erste Planetengetriebe 102 läuft als Standgetriebe.

Mit einem Getriebe 101 nach dem Stand der Technik (Fig. 1) wird eine etwa hundertfache Drehzahl-Untersetzung erreicht mit den Zähnezahlen 89/15/119 am inneren Zentralrad 103/Planetenrad 106/äußeren Zentralrad 104 im ersten Planetengetriebe 102 und mit den Zähnezahlen 87/16/119 am inneren Zentralrad 108/Planetenrad 111/109 im zweiten Planetengetriebe 107. Mit einem angenommenen Wirkungsgrad von 0,985je Zahneingriff hat ein solches Getriebe einen Gesamt-Leistungswirkungsgrad von 0,268.

Das Getriebe 101 nach dem Stand der Technik (Fig. 1) benötigt am inneren Zentralrad 108 des zweiten Planetengetriebes 107 eine große Zähnezahl, 87 Zähne. Die beiden Koppelwellen 112 und 113 laufen gegensinnig mit großen Drehzahlen im Verhältnis zur Drehzahl der Abtriebswelle 110. Dadurch entsteht eine große Blindleistung, und der Wirkunsgrad des Getriebes ist schlecht.

Mit einem Getriebe 1 nach der Erfindung (Fig. 2) wird eine etwa hundertfache Drehzahl-Untersetzung erreicht mit den Zähnezahlen 89/15/119 am inneren Zentralrad 3/Planetenrad 6/äußeren Zentralrad 4 im ersten Planetengetriebe 2 und mit den Zähnezahlen 77/21/119 am inneren Zentralrad 8/Planetenrad 11/äußeren Zentralrad 9 im zweiten Planetengetriebe 7. Mit einem angenommenen Wirkungsgrad von 0,985 je Zahneingriff hat ein solches Getriebe einen Gesamt-Leistungswirkungsgrad von 0,706.

Das Getriebe 1 nach der Erfindung (Fig. 2) benötigt am inneren Zentralrad 8 des zweiten Planetengetriebes 7 nur 77 Zähne. Die beiden Koppelwellen 12 und 13 laufen zwar gegensinnig, aber mit mäßig großen Drehzahlen im Verhältnis zur Drehzahl der Abtriebswelle 10. Dadurch entsteht nur eine mäßig große Blindleistung, und der Wirkungsgrad des Getriebes bleibt befriedigend.

Beide Getriebe 1 und 101 haben die gleichen Zähnezahlen im ersten Planetengetriebe 2 bzw. 102 und am äußeren Zentralrad 9 bzw. 109 des zweiten Planetengetriebes 7 bzw. 107.

Bezugszeichen

1, 101 Getriebe
2, 102 Planetengetriebe
3, 103 Zentralrad
4, 104 Zentralrad
5, 105 Planetenträger
6, Planetenrad, Antriebswelle
106 Planetenrad
7, 107 Planetengetriebe
8, 108 Zentralrad
9, 109 Zentralrad
10, 110 Planetenträger, Abtriebswelle
11, 111 Planetenrad
12 Koppelwelle
112 Koppelwelle, Antriebswelle
13, 113 Koppelwelle
14, 114 Gehäuse

Claims

1. Getriebe mit den Merkmalen:
- das Getriebe (1) enthält ein erstes und ein zweites einfaches Planetengetriebe (2, 7),
- jedes dieser Planetengetriebe (2, 7) enthält ein inneres Zentralrad (3, 8), ein äußeres Zentralrad (4, 9) und einen Planetenträger (5, 10) mit einfachen Planetenrädern (6, 11),
- die beiden inneren Zentralräder (3, 8) sind miteinander verbunden zu einer inneren Koppelwelle (12),
- die beiden äußeren Zentralräder (4, 9) sind miteinander verbunden zu einer äußeren Koppelwelle (13),
- der Planetenträger (5) des ersten Planetengetriebes (12) ist mit einem Gehäuse (14) verbunden,
- der Planetenträger (10) des zweiten Planetengetriebes (7) bildet eine Abtriebswelle (10),
gekennzeichnet durch die Merkmale:
- mindestens ein Planetenrad (6) des ersten Planetengetriebes (2) bildet eine Antriebswelle (6),
- die beiden Koppelwellen (12, 13) sind freie Koppelwellen (12, 13).

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Planetenrad (6) eine kleinstmögliche Zähnezahl hat.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Koppelwelle (12) und die Abtriebswelle (10) Hohlwellen sind mit großer zentraler Durchgangsbohrung.

4. Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- das angetriebene Planetenrad (6) hat fünfzehn Zähne,
- das Planetenrad (11) des zweiten Planetengetriebes hat einundzwanzig Zähne,
- das innere Zentralrad (3) des ersten Planetengetriebes (2) hat zweiundachtzig Zähne,
- das innere Zentralrad (8) des zweiten Planetengetriebes (7) hat siebzig Zähne,
- die beiden äußeren Zentralräder (4, 9) haben einhundertdreizehn Zähne,
- die beiden Planetengetriebe (2, 7) haben je drei gleichmäßig verteilte Planetenräder (6, 11).

5. Getriebe nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- das angetriebene Planetenrad (6) hat fünfzehn Zähne,
- das Planetenrad (11) des zweiten Planetengetriebes (7) hat einundzwanzig Zähne,
- das innere Zentralrad (3) des ersten Planetengetriebes (2) hat zweiundachtzig Zähne,
- das innere Zentralrad (8) des zweiten Planetengetriebes (7) hat siebzig Zähne,
- die beiden äußeren Zentralräder (4, 9) haben einhundertvierzehn Zähne,
- die beiden Planetengetriebe (2, 7) haben je vier gleichmäßig verteilte Planetenräder (6, 11).

6. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Planetenrad (6) des ersten Planetengetriebes (2) durch einen eigenen Antriebsmotor angetrieben wird.

7. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Scheibenläufer- Elektromotor ist mit elektronischer Geschwindigkeitssteuerung.

8. Getriebe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung, die Geschwindigkeit und die Stellung des Antriebsmotors und damit des Getriebes elektronisch gesteuert und geregelt werden.