DE3736540A1

DE3736540A1 - Ausgleichsanordnung fuer umlaufgetriebe

Info

Publication number: DE3736540A1
Application number: DE19873736540
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dr Huber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1987-10-28
Publication date: 1989-05-24
Also published as: DE3736540C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausgleichsanordnung für Umlaufgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei Umlaufgetrieben (Planetengetrieben) besteht die Schwie rigkeit, daß aufgrund unvermeidbarer Toleranzen bei der Fertigung der Verzahnungen sowie des Planetenträgers die Verteilung der übertragenen Belastung auf die Planetenzahn räder, die mit dem gemeinsamen Sonnenrad und dem äußeren Zahnkranz in Eingriff stehen, ungleichförmig ist. Diese Un gleichförmigkeit führt zu einer wesentlichen Minderung der übertragbaren Leistung (bei vorgegebener Dimensionierung) und zu einer Erhöhung des Verschleißes.

Aus der DE-PS 6 82 354 der DE-OS 15 00 451 oder der DE-OS 22 28 024 ist es bekannt, die Planetenräder oder das Sonnen rad elastisch zu lagern, wobei das elastische Element von der dazugehörigen Welle oder Achse gebildet wird. Diese Anord nung ist insofern nachteilig, als die Planetenräder (oder das Sonnenrad) mit ihrer dazugehörigen Lagerung ein schwin gungsfähiges Masse-Feder-System bilden, das eine relativ niedrige Resonanzfrequenz aufweist, so daß die über den Zahn rad-Umfang schwankenden Ungleichförmigkeiten Schwingungen anregen, welche die Maximaldrehzahl des Getriebes begrenzen, bis zu der ein Ausgleich der Ungleichförmigkeiten möglich ist.

Aus der DE-PS 7 21 714 ist eine Ausgleichsanordnung der ein gangs genannten Art bekannt, bei der zwischen dem Planeten rad-Lagerzapfen und den Zahnkränzen der Planetenräder meh rere Schraubenfedern mit zu den Lagerzapfen parallelen Längsachsen als elastische Federelemente eingesetzt sind. Diese Anordnung stellt zwar eine wesentlich erhöhte Reso nanzfrequenz des Systems sicher, da die bewegten Massen niedriger sind, jedoch ist die Konstruktion der Anordnung kompliziert und einem hohen Verschleiß unterworfen.

Ausgehend vom oben genannten Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ausgleichsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß mit einfachen Mitteln ein exakter Ausgleich für schnellaufende Umlaufgetriebe erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das elastische Feder element axialsymmetrisch zur Planetenradachse ausgebildet ist. Durch diese Ausbildung ist gewährleistet, daß einer seits die bewegten Massen niedrig sind, andererseits der bei der bekannten Ausgleichsanordnung erhöhte Verschleiß durch die Unsymmetrie der Anordnung beim Abrollen vermieden ist.

Vorzugsweise ist das Federelement als topfförmiges Blech- Formteil ausgebildet, was den Vorteil mit sich bringt, daß Konstruktion und Herstellung besonders einfach sind und da bei gleichzeitig die geforderte Axialsymmetrie leicht erziel bar ist.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzug ter Ausführungsformen der Erfindung, die anhand von Abbil dungen näher erläutert werden. Hierbei zeigen:

Fig. 1 bis 7 Teil-Längsschnitte durch bevorzugte Ausfüh rungsformen der Erfindung mit topfförmigen Blechformteilen als Federelementen,

Fig. 8 eine weitere bevorzugte Ausführungsform mit einem Gummi-Federelement, und

Fig. 9 eine weitere bevorzugte Ausführungsform mit topfförmigen Federelementen und zusätzlichem Dämpfungselement.

In der nachfolgenden Beschreibung werden gleiche oder gleich wirkende Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Bei der in Fig. 1 gezeigten ersten bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind auf einer Lagerhülse 13, die auf einem Planetenrad-Lagerzapfen (nicht gezeigt) befestigt wer den kann, zwei im wesentlichen identisch geformte Federele mente 20, 20′ mit U-förmigem Querschnitt über Sprengringe 14 so festgesetzt, daß das U jeweils nach außen offen ist. Die der Symmetrieachse X abgewandten Schenkel der U-förmigen Federelemente 20, 20′ weisen radial nach außen ragende Anla geschultern 21 auf, zwischen denen die Innen-Lauffläche eines Wälzlagers 18 (Nadellager) gehalten ist, dessen Außen- Lauffläche von einem Zahnkranz 10 mit einer Zahnkranz-Innen bohrung 16 und Zähnen 11 gebildet wird. Durch die Spreng ringe 14 sind die Federelemente so zusammengespannt, daß das Lager 18 zwischen den Schultern 21 fest gehalten ist.

Die Hülse 13 weist in ihrer Symmetrieebene Y eine Ölbohrung 17 auf, über welche der von der Hülse 13, den Federelementen 20 und dem Lager 18 umschriebene Raum mit Öl über eine geeig nete Ölzuführungsbohrung aus dem Planetenrad-Lagerzapfen mit Öl füllbar ist, wobei eine weitere Ölbohrung 17 im Lager 18 zu dessen Schmierversorgung angebracht ist.

Die Federelemente 20 sind nicht exakt U-förmig profiliert, sondern weisen im Außenbereich der Außenschenkel, in der Nä he der Anlageschultern 21 radial hervorstehende Absätze auf, so daß das Lager 18 nur im Endbereich der Schenkel auf diesen (in Radialrichtung gesehen) aufliegt und der größte Teil der Außenschenkel frei ist.

Wenn nun drei derartig ausgebildete Planetenräder auf einem Planetenradträger montiert zwischen Sonnenrad und Innenzahn kranz laufen, so können ungleichförmige Belastungen der Pla netenräder über eine entsprechende Verformung der Schenkel der Federelemente 20 aufgefangen werden. Die Federelemente 20 sind sehr einfach z. B. durch Tiefziehen oder Drücken herzu stellen und zu montieren. Durch die Bildung des ölgefüllten Raums zwischen den Federelementen 20 wird das Lager 18 nicht nur geschmiert, sondern kann auch wirksam gekühlt werden.

Die zweite, in Fig. 2 gezeigte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der nach Fig. 1 dadurch, daß die Federelemente 20, 20′, die in diesem Ausführungsbei spiel nicht identisch geformt sind, unsymmetrisch zur Mittel ebene Y des Planetenrades angeordnet sind. Durch diese un symmetrische Anordnung können unsymmetrisch (bezüglich der Y-Ebene) wirkende Kräfte aufgefangen werden.

Die Befestigung des Wälzlagers 18 mit Zahnkranz 10 unterschei det sich von der nach Fig. 1 dadurch daß das Lager 18 in seinem Innenring axiale Vertiefungen symmetrisch zur Dreh achse X aufweist, auf deren Schultern 32 die in der Y-Ebene radial nach außen verlaufenden Teile der Federelemente 20 derart aufliegen, daß eine axiale wie auch radiale Anlage sichergestellt ist. Beide Federelemente 20, 20′ federn ins besondere in einem zur Drehachse X koaxialen Abschnitt, der zwei zur Mittelebene Y parallele Abschnitte (einer radial außen, einer radial innen) verbindet, wobei die inneren Ab schnitte in zur Drehachse X koaxiale Abschnitte übergehen, welche auf der Lagerhülse 13 wieder über Sprengringe 14 fest gesetzt sind.

Bei der in Fig. 3 gezeigten dritten bevorzugten Ausführungs form sind die Federelemente 20 gegenüber den zuvor gezeig ten Ausführungsformen mit Sicken versehen, die ein radiales wie auch axiales Nachgeben bzw. Federn der Zahnkränze 10 gegenüber der Lagerhülse 13 ermöglichen. Hierbei sind die Federelemente 20 mit sich radial erstreckenden inneren An lageschultern 21 über Schultern 32 in der Lagerhülse 13 und Sprengringe 14 auf der Lagerhülse 13 festgesetzt, die radial äußeren Anlageschultern der Federelemente 20, 20′ sind auf einanderliegend zwischen einer Anlageschulter 32 im Innen ring des Lagers 18 und einem Sprengring 14 festgesetzt.

Bei der in Fig. 4 gezeigten vierten bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind zwei identisch geformte Federelemen te 20 über Hülsen 29 auf einem Planetenrad-Lagerzapfen 15 festgesetzt, der von einem Planetenträger 28 hervorsteht. Die dem Planetenradträger 28 gegenüberliegende Hülse 29 ist hierbei durch nicht-gezeigte Befestigungsmittel in Fig. 1 nach links vorgespannt. Dadurch sitzen innere hülsenförmige Abschnitte der Federelemente 20 fest aufeinander, von denen Radialabschnitte hervorstehen, die wieder in Koaxial-, dann in Radial- und dann wieder in Koaxialabschnitte übergehen, welche schließlich in Anlageschultern 21 enden. Zwischen den Anlageschultern 21 ist eine Lagerhülse 13 gehalten, die zu sammen mit dem darauf sitzenden Zahnkranz 10 mit Zähnen 11 ein Gleitlager derart bildet, daß sich der Zahnkranz 10 auf der Lagerhülse 13 drehen kann und dabei durch eine Ölboh rung 17 geschmiert wird, welche mit dem Innenraum 22 zwischen den Federelementen 20 und eine Ölbohrung 17 im Planetenrad lagerzapfen 15 mit Öl versorgt wird. Das Gleitlager 13/10 ist nur schematisiert gezeichnet, die Axial-Führungselemente sind der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt.

Bei der in Fig. 5 gezeigten weiteren bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind neben den Federelementen 20, 20′ noch Leitbleche 31, 31′ im Hohlraum 22 zwischen den Federelemen ten 20, 20′ eingesetzt, daß sie diesen Innenraum in insgesamt drei Abschnitte aufteilen: einen ersten Abschnitt 22, der über eine erste Bohrung mit einem Ölzuführungskanal 17 im Planetenrad-Lagerzapfen 15 kommuniziert, einen zweiten Hohl raum 22′, der zwischen einer Lagerhülse 13 und den Leitble chen 31, 31′ gebildet ist, und in einen dritten Hohlraum 22′′, der identisch dem ersten Hohlraum 22 geformt ist und mit einer Ölabführleitung 17′ kommuniziert. Durch diese Anordnung ist gewährleistet, daß Öl aus dem Ölzuführungskanal 17′ durch den ersten Hohlraum 22, durch den zweiten Hohlraum 22′ und schließlich durch den dritten Hohlraum 22′′ in den Ölabführ kanal 17′′ strömen kann, so daß die Innenfläche der Lager hülse 13 besonders wirksam gekühlt wird, wobei zusätzlich zur Schmierölversorgung des Lagerspaltes zwischen der La gerhülse 13 und dem darauf sitzenden Zahnkranz 10 eine Schmierölbohrung 17 in der Lagerhülse 13 vorgesehen ist.

Bei der in Fig. 6 gezeigten sechsten bevorzugten Ausführungs form der Erfindung sind die Federelemente 20 identisch aus gebildet und bestehen jeweils aus zwei Teilen. Das radial innnere Teil 20 b, 20′b weist eine sich radial erstreckende Anlageschulter 21 b, 21′b auf, die in einen sich konisch er weiternden Hülsenabschnitt übergeht. Der äußere Abschnitt 20 a, 20′a der Federelemente weist ebenfalls eine sich radial erstreckende Anlageschulter 21 a, 21′a auf, die in einen sich konisch erweiternden Hülsenabschnitt übergeht, jedoch endet dieser Hülsenabschnitt wieder in einem radial nach in nen ragenden Abschnitt, so daß ein Z-förmiger Querschnitt entsteht.

Die Dimensionierung der sich konisch von den Anlageschultern 21 erweiternden hülsenförmigen Abschnitte ist so gewählt, daß die inneren Federelement-Teile 20 b in die äußeren Feder elementteile 20 a unter Spannung eingedrückt werden können, bis sie mit ihren, den Anlageschultern 21 b, 21′b gegenüber liegenden Rändern auf den radial nach innen ragenden Abschnit ten der äußeren Federelementabschnitte 20 a, 20′a aufliegen, wobei die äußeren Federelement-Abschnitte 20 a, 20′a mit ihren Anlageschultern 21 a, 21′a in Radial-Ausnehmungen bzw. an den dazugehörigen Schultern 32 im Innenring des Wälz lagers 18 sitzen, die inneren Federabschnitte 20 b, 20′b mit ihren Anlageschultern 21 b, 21′b einerseits an einer Anlage schulter 32 auf der Lagerhülse 13, andererseits an einem Sprengring 14 anliegen. Auf diese Weise sind die Federelemen te 20, 20′ in Radial-, wie auch in Axialrichtung vorgespannt und können darüber hinaus besonders einfach durch Tiefziehen geformt werden.

Bei der in Fig. 7 gezeigten weiteren bevorzugten Ausfüh rungsform der Erfindung sind zwei Federelemente 20, 20′ vor gesehen, die sich lediglich durch die Größe der Innenboh rungen ihrer sich radial erstreckenden Anlageschultern 21 unterscheiden, wobei die einem Planetenradträger 28 zuge wandte Anlageschulter 21′ über die Schulter 32 einer Hülse 29, die dem Planetenträger 28 abgewandte Anlageschulter 21 über die Schulter 32 einer Scheibe 19 mittels eines Bolzens 27 eingespannt werden können. Hierbei liegen koaxial zur Drehachse X sich erstreckende hülsenförmige Abschnitte der Federelemente 20, 20′ mit ihren End-Rändern aufeinander und spannen ein Wälzlager 18 über entsprechend geformte Anlage schultern in den Federelementen 20, 20′ ein. Zwischen den das Wälzlager 18 fassenden Abschnitt und den Anlageschultern 21 sind nach innen (gedrückte) Sickenabschnitte in den Feder elementen 20 vorgesehen, so daß das Wälzlager 28 bzw. der darauf über Sprengringe 14 festgesetzte Zahnkranz 10 in ra dialer und axialer Richtung nachgeben kann.

Bei der in Fig. 8 gezeigten weiteren bevorzugten Ausführungs form der Erfindung ist eine Hülse 29 auf zwei Wälzlagern 18 über Sprengringe 14 festgesetzt, wobei die Wälzlager 18 über eine Hülse 29′ und eine Scheibe 19 sowie einen Bolzen 27 auf einem Lagerzapfen 15 bzw. an einem Planetenradträger 28 festgesetzt sind. Auf der Hülse 29 ist ein Zahnkranz 10 mit Zähnen 11 über ein einvulkanisiertes Gummielement 25 festge setzt, das in diesem Fall das Federelement bildet. Dieses Federelement weist bei geeigneter Materialwahl gleichzeitig eine Dämpfungswirkung auf, wobei die bewegte Masse gleich zeitig besonders klein ist, da der Zahnkranz 10 relativ dünn wandig ausgebildet werden kann.

Bei der in Fig. 9 gezeigten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen zwei Federelementen 20, 20′ ein zusätzliches Gummielement 25 gehalten, das zwischen einen äußeren Metallring 24 und einen inneren Metallring 26 ein vulkanisiert ist. Die Gesamtanordnung ist auf dem Planeten rad-Lagerzapfen (nicht gezeichnet) über eine Lagerhülse 13 mit Lagerbohrung 12 gehalten, wobei die Federelemente 20, 20′ zwischen einer Schulter 32 der Hülse 13, zwei Hülsen 29, 29′ und einen Sprengring 14 zusammen mit dem inneren Metallring 26 aufgespannt sind. Die radial äußeren Abschnitte der Fe derelemente 20 sind im Innenring eines Wälzlagers 18 zusammen mit dem äußeren Metallring 24 über eine Schulter 32 und einen Sprengring 14 gehalten. Der Außenring des Wälzlagers 18 bil det einen Zahnkranz 10 mit Zähnen 11. Durch diese Anordnung ist eine zusätzliche Federungs- und Dämpfungswirkung durch das sehr einfach herzustellende Gummi-Federelement 24 bis 26 erzielbar.

Die obige Beschreibung zeigt, daß Einzelelemente und Formge bungen miteinander zur Erzielung weiterer Vorteile kombi nierbar sind, wobei die in den Zeichnungen gezeigten Formge bungen, insbesondere die dort gezeigten Sicken, als erfin dungswesentlich betrachtet werden.

Bezugszeichenliste

10 Zahnkranz
11 Zahn
12 Lagerbohrung
13 Lagerhülse
14 Sprengring
15 Planetenrad-Lagerzapfen
16 Zahnkranz-Innenbohrung
17 Ölbohrung
18 Rollenlager, Nadellager
19 Scheibe
20, 20′ Federelement
20 a Außentopf
20 b Innentopf
21 Anlageschulter
22 Hohlraum
23, 23′ Ölbohrung
24 Äußerer Metallring
25 Gummi
26 Innerer Metallring
27 Bolzen
28 Planetenträger
29 Hülse
30 Lager
31, 31′ Leitblech
32 Schulter

Claims

1. Ausgleichsanordnung für Umlaufgetriebe mit mindestens einem elastischen Federelement, das wirkungsmäßig zwischen den, an einem Planetenträger befestigten Planetenrad-Lagerzapfen und den Zahnkränzen der Planetenräder angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Federelement (20, 20′) axialsymmetrisch zur Planetenradachse (x) ausgebildet ist.

2. Ausgleichsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (20, 20′) asymmetrisch zur Mittel-Normal ebene (Y) durch die Planetenräder angeordnet ist.

3. Ausgleichsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (20) als Gummifeder ausgebildet ist, die vorzugsweise mit dem Zahnkranz (10) und dem Lager (30) durch Vulkanisieren verbunden ist.

4. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (20, 20′) als topfförmiges Blech- Formteil ausgebildet ist.

5. Ausgleichsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (20, 20′) als tiefgezogenes oder ge drücktes Blechteil ausgebildet ist und axial sowie radial formschlüssig entweder sowohl mit dem Zahnkranz (10) als auch mit dem Lager (30), oder sowohl mit dem Lager (30) als auch mit dem Lagerzapfen (15) verbunden ist.

6. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (20, 20′) einen Hohlraum (22) ein schließt, der an einen wesentlichen Teil der Zahnkranz- Innenbohrung (16) grenzt und über mindestens eine Öl bohrung (23, 23′) mit Öl befüllbar ist.

7. Ausgleichsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zahnkranz-Innenbohrung (16) und dem Hohlraum (22) eine Gleitlagerhülse (13) als Lager (30) vorgesehen ist, deren Lauffläche über eine weitere Öl bohrung (17) aus dem Hohlraum (22) mit Öl schmierbar ist.

8. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement zwei topfförmige Formteile (20, 20′) umfaßt, die über Sprengringe (14) oder dergleichen spann bar sind.

9. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Federelement (20, 20′) ein axialsymmetrisches (Gummi-) Dämpfungselement (24 bis 26) kräftemäßig parallel geschaltet ist.