DE3736540C2 - - Google Patents

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 Plantenträgers 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 und zu einer Erhöhung des Verschleißes.

Aus der US-PS 41 49 431 ist ein Zahnrad bekannt, das so ausgebildet ist, daß eine radiale Vorspannung gegenüber einem damit kämmenden Rad erzielbar ist, um die Geräuschbildung zu vermindern, und ein geringer Verschleiß der in Eingriff stehenden Flächen sichergestellt ist. Diese Forderung soll über ein Federelement erfüllt werden, das eine Relativbewegung zwischen Zahnring und Nabe des Zahnrades sicherstellt. Dieses Federelement ist nun entweder als einstückiges Metall- oder Blech- Formteil ausgebildet oder aber als Kombination von einem äußeren gummi-elastischen Element, einem inneren gummi-elastischen Element und zwei dazwischen einge­ gossenen Blech-Formteilen. Diese Blech-Formteile sollen ein Kippen des Radumfangs bei Aufbringung einer Last verhindern, also ein gutes Breitentragen bewirken.

Aus der DE 24 42 588 B2 ist die gattungsbildende Anordnung bekannt. Bei dieser Anordnung besteht das Federelement u. a. aus zwei Gummihülsen, über welche eine Hülse gegenüber einem Lagerzapfen drehfest verspannt ist. Auf der Hülse ist ein Zahnring über Wälzlager oder Gleit­ lager drehbar gelagert und mittels Lagerscheiben gegenüber dem Lagerzapfen in Axial­ richtung unverschiebbar gehalten. Die Hülse ist durch diese Art der Lagerung gegenüber dem Lagerzapfen in Radial­ richtung elastisch bewegbar.

Diese bekannte gattungsgemäße Anordnung hat ein Gummi-Federelement, das nur in begrenzten Tempera­ turbereichen zum einen aus Festigkeitsgründen, zum anderen wegen der stark temperaturabhängigen Elastizitätseigen­ schaften und seines Kriechverhaltens einsetzbar ist. Schließlich ist die Federcharakteristik eines solchen Ele­ mentes nicht immer einfach einstellbar. Dies bedeutet wiederum, daß die Zuverlässigkeit der bekannten Anordnung ebenso wie ihre Ausgleichseigenschaften begrenzt sein kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausgleichsanordnung für ein leistungsver­ zweigendes Umlaufgetriebe zu schaffen, das einen guten Lastausgleich bei hoher Lebensdauer und Zuverlässigkeit sicherstellt.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsbildenden Anordnung durch die im Kennzeichen des Pa­ tentanspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Weitere Ausführungsformen 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 Ausfüh­ rungsformen der Erfindung mit topfförmigen Blechformteilen als Federelemente,

Fig. 8 eine weitere 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 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 weisen im Außenbereich der Außenschenkel, in der Nä­ he der Anlageschultern 21 radial hervorstehende Absätze auf, so daß das Lager 18 nur im Endbereich, also am Außenrand der Schenkel auf diesen 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, was die Lebensdauer erhöht.

Die zweite, in Fig. 2 gezeigte 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 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 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 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 über den Innenraum 22 zwischen den Federelementen 20 und eine Ölbohrung 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 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 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 Ausführungs­ form der Erfindung sind die Federelemente 20 identisch aus­ gebildet und bestehen jeweils aus zwei Teilen. Das radial innere 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 verjüngenden 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 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 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 dem 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 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 zentriert mittels der Federelemente den Zahnkranz 10. Durch diese Anordnung ist eine zusätzliche Federungs- und Dämpfungswirkung durch das sehr einfach herzustellende Gummi-Federelement 24 bis 26 erzielbar.

Claims (7)

1. Ausgleichsanordnung für ein Umlaufradgetriebe mit innerer Leistungsverzweigung, die Planetenräder aufweist, welche auf Lagerzapfen (15) eines Planetenträgers (28) gelagert sind, wobei die Planetenräder wenigstens folgende Elemente umfassen:

• a) einen außenverzahnten Zahnring (10);
• b) ein drehbares Lager (18, 13), das so ausgebildet und angeordnet ist, daß der Zahnring (10) gegenüber dem Lagerzapfen (15) drehbar gestützt ist;
• c) mindestens zwei ringförmige, vorgespannte und wenigstens in Radialrichtung elastisch nachgiebige Federelemente (20, 20′), die außen relativ zum Zahnring (10) und innen relativ zum Lagerzapfen (15) in Axial- und Radialrichtung unbeweg­ lich befestigt sind und den Zahnring (10) in unbelastetem Zustand zentrisch zum Lagerzapfen stützen,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Federelement (20, 20′) aus mindestens einem topfförmigen Blech-Formteil gebildet ist, das mit seinem Außen- und Innenrand axial und radial formschlüssig außen mit dem Zahnring (10) und innen mit dem Lager (18, 30) oder außen mit dem Lager (30) und innen mit dem Lagerzapfen (15) verbunden ist, und daß die Blech-Formteile (20, 20′) gegeneinander in Axialrichtung verspannt sind.

2. Ausgleichsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (20, 20′) asymmetrisch im Planetenrad angeordnet sind.

3. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (20, 20′) als tiefgezogenes oder ge­ drücktes Blechteil ausgebildet ist.

4. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Federelemente (20, 20′) einen Hohlraum (22) ein­ schließen, der über mindestens eine Öl­ bohrung (23, 23′) mit Öl zur Kühlung befüllbar ist.

5. Ausgleichsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem im Hohlraum (22) befindlichen Öl die Lauffläche des Lagers (30) geschmiert wird.

6. Ausgleichsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Federelementen (20, 20′) ein Dämpfungselement (24 bis 26) parallel geschaltet ist.