DE3941719A1

DE3941719A1 - Umlaufgetriebe

Info

Publication number: DE3941719A1
Application number: DE19893941719
Authority: DE
Inventors: Rudolph Jacobus Van Rutten
Original assignee: Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH
Current assignee: Harmonic Drive Antriebstechnik GmbH
Priority date: 1989-12-18
Filing date: 1989-12-18
Publication date: 1991-06-20

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Umlaufgetriebe mit einem eine Anschlußwelle aufweisenden außenverzahnten Sonnenritzel, welches mit einem Planetenrad eines Planetenräderblockes kämmt, das auf einer Planetenradachse eines umlaufenden Planetenträgers gelagert ist und sich mit seiner Verzahnung in einem ggf. gehäusefesten ersten Sonnenrad mit Innenverzahnung abstützt, und mit einem zweiten, auf der Planetenradachse gelagerten Planetenrad, das drehfest mit dem ersten Planetenrad verbunden ist und mit einem zweiten, ggf. mit einer Anschlußwelle verbundenen Sonnenrad kämmt, wobei die beiden Sonnenräder unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen.

Ein Getriebe dieser Bauform ist in der Literatur unter der Bezeichnung Wolfrom-Getriebe bekannt (vgl. Müller, H. W.: Die Umlaufgetriebe; Springer-Verlag 1971). Dabei handelt es sich um ein hochübersetzendes fünfrädriges Planetengetriebe mit einem außenverzahnten Sonnenritzel, zwei innenverzahnten Sonnenrädern (Hohlrädern) sowie zwei an einem Planetenträger gehaltenen Planetenrädern. Eines der Hohlräder ist konstruktiv mit dem Getriebegehäuse verbunden. Eine Antriebswelle treibt über das Sonnenritzel eines der Planetenräder an, welches sich mit seiner Verzahnung im gehäusefestem Hohlrad abstützt und den umlaufenden Planetenträger antreibt. Das mit dem ersten Planetenrad drehfest verbundene zweite Planetenrad überträgt die Drehbewegung auf das zweite Sonnenrad und damit auf eine Abtriebswelle. Nachteilig bei diesem fünfrädrigen Planetengetriebe ist sein geringer Wirkungsgrad von nur η = 0,54.

Bei einer bekannten Ausführungsform des Wolfrom-Getriebes (vgl. Klein, B.: Das Wolfromgetriebe - eine Planetengetriebebauform; Feinwerktechnik & Meßtechnik 89 (1981) 4) ist es im Hinblick auf eine Kompaktbauweise mit hoher Übersetzung vorgesehen, ein durchgezogenes Antriebsritzel, mehrere nichtgestufte Planetenräder und auf etwa gleichen Außendurchmesser entsprechend profilverschobene Sonnenräder einzusetzen, wobei der Planetenträger als elastischer Steg für eine breite Zentrierung der Räder in den entsprechenden Eingriffen ausgeführt sein kann. Nachteilig hierbei ist, daß durch die unsymmetrische Kraftverteilung die Zahnflankenpressung in den Eingriffen der Räder mit einer Torsionsbeanspruchung verbunden ist, was zu einer ungünstigen Belastung, einem einseitigen Verschleiß an den Zahnflanken der Räder und schließlich zu einem relativ geringen Wirkungsgrad führt. Auch ist bei dieser bekannten Getriebebauart aufgrund des durchgezogenen Antriebsritzels die Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder auf 2, 3 oder einem Vielfachen davon festgelegt und damit zumeist statisch überbestimmt.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Umlaufgetriebe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß es bei kompakter Bauweise und ruhigem, vibrationsarmem Lauf einen hohen Wirkungsgrad aufweist und ein hohes Übersetzungsverhältnis ins Langsame ermöglicht.

Zur Lösung der Aufgabe ist es nach der Erfindung im wesentlichen vorgesehen, daß mindestens zwei am Umfang des Planetenträgers verteilte Planetenräderblöcke mit gleicher Zähnezahl der Planetenräder vorgesehen sind, daß die beiden Sonnenräder mit i. w. gleichem Teilkreisdurchmesser ausgebildet sind und daß der Planetenträger ein im Querschnitt im wesentlichen geschlossenes Profil aufweist.

Das erfindungsgemäße Umlaufgetriebe zeichnet sich durch eine hohes Übersetzungsverhältnis ins Langsame aus. Die minimale Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder beträgt 1. Bei entsprechender Auslegung seiner Zahnräder läßt sich bereits bei einstufiger Ausführung ein Übersetzungsbereich von etwa 40 : 1 bis 3000 : 1 abdecken. Gleichzeitig weist das erfindungsgemäße Getriebe einen hohen Wirkungsgrad auf. Dies wird vor allem durch die Anordnung von mindestens zwei am Umfang des Planetenträgers verteilten Planetenräderblöcken in Verbindung mit der Ausbildung des Planetenträgers als ein im Querschnitt im wesentlichen geschlossenes Profil erreicht. Der erfindungsgemäße Planetenträger bildet einen kurzen Kraftweg zwischen den mindestens zwei an seinem Umfang angeordneten Planetenräderblöcken und hält die Planetenräderachsen während der Übertragung der Drehmomente in parallelem Achsabstand. Dadurch wird eine Torsionsbeanspruchung auf die Planetenräder, welche aus der unterschiedlichen Zähnezahl der beiden Sonnenräder bei der Übertragung der Drehbewegung resultiert, praktisch ausgeglichen. Durch die Aufnahme dieser auf die Planetenräder ausgeübten nicht-achsparallelen Kräfte innerhalb des Planetenträgers ist das Sonnenritzel bzw. die antriebsseitige Anschlußwelle frei von Biegebeanspruchungen. Die dadurch erreichte optimale Drehmomentübertragung ermöglicht es, das Sonnenritzel im Hinblick auf die gewünschte Kompaktbauweise mit einer sehr geringen Zahnbreite auszuführen. Die Ausbalancierung der an den Planetenräderblöcken angreifenden Kräfte durch den erfindungsgemäßen Planetenträger führt schließlich zu einer außerordentlich hohen Verdrehsteifigkeit des erfindungsgemäßen Getriebes. So konnte bei einer Ausführungsform unter einer Abtriebsbelastung von 400 Nm und bei festgehaltener Eingangswelle eine Verdrehsteifigkeit von 1,5 10⁶ Nm rad^-1 ermittelt werden. Die geringen Reibungsverluste ergeben auch einen für dieses mehr als fünfrädrige Getriebe hohen Wirkungsgrad von über 80%. Der hohe Wirkungsgrad und das geringe Massenträgheitsmoment gestatten den Einsatz kleiner Motoren. Das durch das geringe Massenträgheitsmoment bedingte günstige dynamische Verhalten bewirkt auch, daß das erfindungsgemäße Getriebe bei Starts und Stops sowie Wechsel der Drehrichtung schnell anspricht und sich auch aufgrund seiner kompakten Bauweise und des geringen Spiels für Servoantriebe eignet. Auch besitzt das vorgeschlagene Getriebe eine hohe Überlastbarkeit, da sich die Last auf mindestens zwei Zahnräderblöcke verteilt.

In einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Anschlußwellen koaxial zueinander liegen mit ggf. profilverschobener Verzahnung der Zahnräder. Der konzentrische Aufbau der kraftübertragenden Getriebeteile gestattet die koaxiale Anordnung von treibenden zu getriebenen Maschinenteilen. Auch erlauben die mit der erfindungsgemäßen Maßnahme erzielten minimalen Abmessungen den Einsatz des Getriebes bei Anwendung mit hohen Drehmomentforderungen und großen Untersetzungen auf begrenztem Raum.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die mindestens zwei Planetenräderblöcke gleichmäßig am Umfang des Planetenträgers verteilt angeordnet sind. Durch die ausgeglichenen Massen ergibt sich ein geräuscharmer, vibrationsarmer Lauf. Auch kann durch die gleichmäßige Verzweigung der zu übertragenden Leistung der Zahnradmodul entsprechend kleiner gewählt werden, was zu einer noch kleineren Baugröße und einem geringeren Gewicht des erfindungsgemäßen Getriebes führt. Vor allem ergibt sich durch die symmetrische Leistungsverzweigung ein vollständiger Ausgleich der Torsionsbeanspruchungen auf die Planetenräder. Dies hat zur Folge, daß bei i. w. gleichem Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder die Kräfte auf ihren Zahnflanken gleich sind, so daß keine seitlichen oder Kehr-Belastungen auf die abtriebsseitige Anschlußwelle auftreten und ein optimales Abdrehmoment gewährleistet ist. Damit kommt es auch zu keiner Rückwirkung bzw. Kehr-Belastung auf die antriebsseitige Anschlußwelle, verbunden mit einer optimalen Drehmomentübertragung durch das Sonnenritzel. Durch die vollständige Ausbalancierung der Torsions- bzw. Kippmomente innerhalb des erfindungsgemäßen Planetenträgers läßt sich eine konstante Zahnflankenpressung über die gesamte Zahnbreite der in Eingriff stehenden Räder erreichen, was zu einem geringen Verschleiß und dem für dieses vielrädrige Planetengetriebe außerordentlich hohen Wirkungsgrad führt. Da die abtriebsseitige Anschlußwelle keiner Biegebeanspruchung unterliegt, bedarf es keiner zusätzlichen Unterstützungslager für diese Welle, was sich nochmals gewichtsmindernd auswirkt und zu einer noch kompakteren Bauweise führt.

Aufgrund des Ausgleichs einer Torsionsbeanspruchung auf die Planetenräder durch den erfindungsgemäßen Planetenträger ist es möglich, daß, wie nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, Planetenträger ohne Abstützung und/oder Lagerung an den Anschlußwellen frei umläuft. Im Gegensatz zu den bekannten Planetengetrieben bedarf es daher keiner Lagerung des Planetenträgers, so daß auch von daher keine Reibungsverluste auftreten. Wegen seiner geringen Baulänge bei gleichzeitig niedrigem Gewicht stellt sich das erfindungsgemäße Getriebe als ideale Lösung für viele Anwendungsfälle dar, insbesondere auch für Positionierantriebe.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Profil des Planetenträgers einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Ein solcher Planetenträger läßt sich einfach und kostengünstig herstellen. Er kann beispielsweise aus Stahlblech gefertigt sein, in welchem die Planetenräderachsen mittels Laufbuchsen gelagert sind. Aufgrund des kurzen Kraftweges zwischen den Planetenräderblöcken stellt sich der erfindungsgemäß ausgebildete Planetenträger in Form einer Box als in statisch-konstruktiver Hinsicht besonders vorteilhafte Lösung dar, um die Planetenräderachsen in parallelem Abstand zu halten und Torsionsbeanspruchungen auszugleichen.

In einer weiteren Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens kann der Planetenträger im Bereich der Anschlußwellen bzw. des Sonnenritzels eine vorzugsweise kreisförmige Aussparung aufweisen.

Grundsätzlich läßt sich das erfindungsgemäße Getriebe als Minusgetriebe ausführen. Im Hinblick auf den höheren Wirkungsgrad von Plusgetrieben mit gleichsinnig drehenden Anschlußwellen ist es erfindungsgemäß jedoch vorgesehen, daß das antriebsseitige Sonnenrad eine geringere Zähnezahl als das abtriebsseitige Sonnenrad aufweist.

Bei Bauarten mit durchgehender Verzahnung der Planetenträgerblöcke und ihrer gleichmäßigen Verteilung am Umfang des Planetenträgers muß die Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder grundsätzlich der Anzahl der Eingriffsbereiche der Planetenräder bzw. der Zahl der Planetenräderblöcke oder einem ganzzahligen Vielfachen davon entsprechen. Um auch bei ungerader Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder zwei diametral gegenüberliegende Planetenräderblöcke, als diejenige sich in der Praxis besonders bewährte Bauform, einbauen zu können, ist es nach der Erfindung vorgesehen, daß das Planetenradpaar des einen Planetenräderblockes durchgehend verzahnt ist, während die beiden Planetenverzahnungen des zweiten Planetenräderblockes um einen halben Teilungswinkel gegeneinander versetzt sind.

Neben der Ausführung mit zwei, vorzugsweise diametral gegenüberliegenden, Planetenräderblöcken ist es nach der Erfindung auch möglich, daß drei gleichmäßig am Umfang des Planetenträgers verteilt angeordnete Planetenräderblöcke vorgesehen sind, wobei das Planetenradpaar (Bezugsplanetenpaar) des einen Planetenräderblockes durchgehend verzahnt ist, während von den mit dem zweiten Sonnenrad kämmenden Planetenrädern der beiden anderen Planetenräderblöcke, abhängig von der Ausführungsart als Plus- oder Minusgetriebe und einer geraden oder ungeraden Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder eines um 1/3 Teilungswinkel in positiver und das andere um 1/3 Teilungswinkel in negativer Drehrichtung versetzt zum Bezugsplanetenpaar angeordnet sind. Bei einem Plusgetriebe mit gleichsinnig drehenden Anschlußwellen und mit einer geraden Zähnezahldifferenz der Sonnenräder und ebenso bei einem Minusgetriebe mit gegensinnig drehenden Anschlußwellen und ungerader Zähnezahldifferenz der Sonnenräder ist die Lagezuordnung der Verzahnungen der beiden gegenüber dem sich in dem drehfesten Sonnenrad abstützenden zweiten Planetenrad des jeweiligen Planetenradpaares so gewählt, daß das in einer angenommenen Drehrichtung dem Bezugsplanetenradpaar folgende Planetenrad um 1/3 Teilungswinkel entgegengesetzt der Drehrichtung und das andere Planetenrad um 1/3 Teilungswinkel in Drehrichtung gegenüber der Verzahnung des Bezugsplanetenpaares versetzt angeordnet sind. Im Falle eines Plusgetriebes mit ungerader Zähnezahldifferenz der Sonnenräder und bei einem Minusgetriebe mit gerader Zähnezahldifferenz kehren sich diese Lagezuordnungen der Planetenverzahnungen genau um.

Fertigungs- und Montagetechnisch besonders günstig ist es, wenn die beiden Planetenräder des jeweiligen Planetenräderblockes mit in ihrer Lagezuordnung durchgehenden Verzahnungen als einstückiges Planetenrad ausgebildet sind, welches mit den beiden Sonnenrädern in Eingriff steht.

In gleicher Weise können die beiden Planetenräder des jeweiligen Planetenräderblockes mit in ihrer Lagezuordnung verdrehten Verzahnungen als geteiltes Planetenrad ausgebildet sein.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, daß der Planetenträger mit der Antriebswelle, beispielsweise über eine elastische Verbindung verbunden ist. Für einige Anwendungsfälle ist es dabei denkbar, daß auf das Sonnenritzel verzichtet wird.

Nach einem wiederum anderen Gedanken der Erfindung können die beiden Sonnenräder gleiche Zähnezahl aufweisen und die beiden Planetenräder jedes der mindestens zwei Planetenräderblöcke als Differenzplanetenpaar mit unterschiedlicher Zähnezahl und gleichem Teilkreisdurchmesser ausgebildet sein. Bei dieser, bevorzugt für Untersetzungen bis etwa i = 50 eingesetzten, Bauform werden die aus der unterschiedlichen Zähnezahl der Planetenradpaare resultierenden Torsionskräfte durch den erfindungsgemäß ausgebildeten Planetenträger ausgeglichen. Bei gleichem Teilkreisdurchmesser der Differenzplanetenpaare ergibt sich damit eine gleichmäßige Verteilung der an den Zahnflanken angreifenden Kräfte, was schließlich zu einem auch für diese Ausführungsart hohen Wirkungsgrad von über 80% führt.

Schließlich kann das erfindungsgemäße Getriebe nach einem weiteren Gedanken der Erfindung auch als Differentialgetriebe ausgebildet sein, wobei ggf. das Sonnenritzel für eine Feinregelung vorgesehen ist.

Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umlaufgetriebes, teilweise geschnitten,

Fig. 2 die Vorderansicht des Umlaufgetriebes gemäß Fig. 1, teilweise geschnitten,

Fig. 3 die Seitenansicht einer möglichen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Umlaufgetriebes als Differentialgetriebe, teilweise geschnitten,

Fig. 4 die Vorderansicht des Getriebes gemäß Fig. 3, teilweise geschnitten,

Fig. 5 die Lagezuordnung der Planetenverzahnung eine Bauart mit zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Planetenräderblöcken und ungerader Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder und

Fig. 6 die Lagezuordnung der Planetenverzahnung für eine Bauart mit drei gleichmäßig am Umfang verteilten Planetenräderblöcken.

Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Bauart handelt es sich um ein fünfrädriges Planetengetriebe. Neben den beiden Planetenräderblöcken 6 und 7 mit paarweiser Anordnung von Planetenrädern 4, 4′ und 5, 5′, welche bei der hier gewählten Ausführungsform einstückig ausgebildet sind, besitzt das Getriebe noch drei Sonnenräder, nämlich das außenverzahnte Sonnenritzel 3 und die beiden innenverzahnten Sonnenräder 11 und 12. Antriebswelle ist die mit dem Sonnenritzel 3 verbundene Anschlußwelle 1 und Abtriebswelle, die mit dem Sonnenrad 12 verbundene Anschlußwelle 2.

Der Planetenträger 8 ist als im wesentlichen geschlossenes Profil ausgeführt mit einem rechteckförmigen Querschnitt. Im Bereich der Anschlußwelle 1 bzw. des Sonnenritzels 3 weist der Planetenträger 8 eine axiale Durchbrechung 13 seiner seitlichen Begrenzungswände 20, 21 auf, wodurch er ohne Abstützung an den Anschlußwellen 1 und 2 frei umläuft. Diese Aussparungen 13 in den Begrenzungswänden 20 und 21 sind kreisförmig gehalten. Die seitlichen Begrenzungswände 20 und 21 sind weiterhin mit Bohrungen zur Aufnahme von zwei Planetenräderachsen 9 und 10 für die zwei diametral gegenüberliegend angeordneten Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ versehen. Zusätzlich können die Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ mittels Laufbuchsen in den Bohrungen der Begrenzungswände 20 und 21 des Planetenträgers 8 gelagert sein. Dagegen sind zur Lagerung der Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ auf den Planetenräderachsen 9, 10 Kugellager vorgesehen, von welchen bei der in Fig. 1 gewählten Darstellungsweise nur die beiden Kugellager 22 und 23 für das eine Planetenräderpaar 4, 4′ zu erkennen sind.

Das antriebsseitige Sonnenrad 11 ist konstruktiv mit dem Getriebegehäuse 30 verbunden. Hierfür sind mehrere am Umfang des antriebsseitigen Gehäusedeckels 24 verteilt angeordnete Schraubbolzen 25 vorgesehen, welche in Gewindebohrungen des Sonnenrades 11 eingreifen. Zum Anschluß des abtriebsseitigen Sonnenrades 12 weist die Abtriebswelle 2 an ihrem gehäuseseitigen Ende einen Anschlußflansch 26 auf, durch welchen Schraubbolzen 27 in das Hohlrad 12 eingreifen. Die Abtriebswelle 2 ist mittels eines Kugellagers 28 im Gehäusedeckel 29 gelagert.

Die Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ besitzen gleiche Zähnezahl und die beiden Sonnenräder 11 und 12 gleichen Teilkreisdurchmesser. Damit die einzelnen Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ der beiden Planetenräderpaare gleichen Achsabstand aufweisen, empfiehlt es sich, die einzelnen Stirnräder des Getriebes mit einer entsprechenden Profilverschiebung zu versehen.

Dreht sich die Antriebswelle 1, dann treibt ihr Sonnenritzel 3 die beiden einstückig ausgebildeten Planetenräderpaare 4, 4′ und 5, 5′ an. Die Planetenräderpaare 4, 4′ und 5, 5′ stützen sich gemäß Fig. 1 und 2 mit ihrer jeweils rechten Planetenradhälfte 4 und 5 in dem gehäusefesten Hohlrad 11 ab und treiben den frei umlaufenden Planetentrager 8 an. Über die rechten Planetenhälften 4′ und 5′ wird die Drehbewegung auf das zweite Sonnenrad 12 übertragen und damit der Abtriebswelle 2 zugeleitet.

Mit Getrieben dieser Bauform lassen sich höchste Übersetzungen bei gleichzeitig hohem Wirkungsgrad erzielen. Das Übersetzungsverhältnis errechnet sich aus der Formel

mit
Z₃ Zähnezahl des Sonnenritzels 3,
Z₁₁ Zähnezahl des gehäusefesten Sonnenrades 11,
Z₁₂ Zahnezahl des drehenden Sonnenrades 12.

Als Beispiel für ein Getriebe der Bauart gemäß Fig. 1 und 2 seien die folgenden Werte für die Verzahnungs größen angenommen:
Sonnenritzel 3: Z₃ = 20, m = 1,0 mm, x = +1/3 m,
Planetenräder 4, 4′; 5, 5′: Z_p = 45, m = 1,0 mm, x = + 1/3 m,
gehäusefestes Sonnenrad 11: Z₁₁ = 110, m = 1,0 mm, x = 1,0 m,
drehendes Sonnenrad 12: Z₁₂ = 112, m = 1,0 mm, x = -1,0 m, wobei "m" der Modul in (mm) und "x" die durch den Modul "m" ausgedrückte Profilverschiebung sind.

Mit diesen Werten ergibt sich aus der oben angegebenen Formel ein Übersetzungsverhältnis von i = +364, d. h. erst nach 364 Umdrehungen der Anschlußwelle 1 hat sich die Abtriebswelle 2 einmal im gleichen Drehsinn um die Zentralachse des Getriebes gedreht. Ein Getriebe dieser Bauart zeichnet sich durch eine außerordentlich hohe Verdrehsteifigkeit aus mit einem Wert von C_t = 1,5 10⁶ Nm/rad unter einer Abtriebsbelastung von 400 Nm bei festgehaltener Eingangswelle 1. Diese hohe Verdrehsteifigkeit ergibt sich daraus, daß die Torsionsbeanspruchung auf die Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ in Folge der unterschiedlichen Zähnezahlen der Sonnenräder 11 und 12 bei Einleitung des Drehmomentes durch den als geschlossenes, rechteckförmiges Profil ausgebildeten Planetenträger 8 ausgeglichen wird. Bei gleichem Teilkreisdurchmesser der Sonnenräder 11 und 12 sind damit die auf ihre Zahnflanken ausgeübten Kräfte gleich, so daß die Anschlußwelle 2 keiner Biegebeanspruchung unterliegt, verbunden mit einem optimalen Abdrehmoment. Auch tritt durch den Ausgleich der Torsionsmomente innerhalb der Box des Planetenträgers 8 keine Rückwirkung in Form von nicht-achsparallelen Kräften auf die Antriebswelle 1 auf, wodurch eine optimale Drehmomentübertragung durch das Sonnenritzel 3 erreicht ist. Die außerordentlich hohe Verdrehsteifigkeit gewährleistet eine konstante Zahnflankenpressung über die gesamte Zahnbreite der in Eingriff miteinander stehenden Räder. Zusammen mit der Maßnahme, daß der Planetenträger 8 ohne Abstützung an der Antriebs- oder Abtriebswelle 1, 2 frei umläuft, ergeben sich geringe Reibungsverluste, wodurch der für dieses fünfrädrige Planetengetriebe äußerst günstige Wirkungsgrad von < 0,8 erreicht ist. Neben einer kompakten Baugröße besitzt das Getriebe ein geringes Massenträgheitsmoment, was beispielsweise bei Servoantrieben den Einsatz von kleinen Motoren gestattet. Ein weiterer Vorteil ist der große Übersetzungsbereich. So lassen sich beispielsweise in dem oben angeführten Beispiel bei einer Zähnezahl des festen Sonnenrades 11 von Z₁₁ = 110 um 70 verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen 40/1 i 1400/1 erreichen.

Das oben beschriebene Getriebe kann beispielsweise bei entfernter Abtriebswelle 2 mit Anschlußflansch 26 auch als Differentialgetriebe eingesetzt werden, wie dies in Fig. 3 und 4 dargestellt ist mit für die Feinregelung vorgesehenem Sonnenritzel 3. Die der Getriebebauart in Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile sind mit identischen Bezugszeichen versehen, so daß auf eine Beschreibung im einzelnen verzichtet werden soll.

Grundsätzlich muß die Anzahl der Zahneingriffsbereiche der Planetenräder 4, 4′ und 5, 5′ bzw. die Anzahl der Planetenräderblöcke 6 und 7 gleich der Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder 11 und 12 bzw. ein ganzzahliges Vielfaches davon sein. Bei einer geraden Zähnezahldifferenz und zweier diametral gegenüberliegend angeordneter Planetenräderpaare 4, und 5, 5′ können daher einstückige Planetenräder mit durchgehender Verzahnung eingebaut werden. Um auch bei ungerader Zähnezahldifferenz die im Hinblick auf den Getriebewirkungsgrad günstigere Bauform mit zwei diametral gegenüberliegenden Planetenräderblöcken 6 und 7 einsetzen zu können, ist, wie in Fig. 5 dargestellt, das Planetenradpaar 4, 4′ des einen Planetenräderblockes 6 durchgehend verzahnt, während die beiden Planetenverzahnungen des zweiten Planetenradblockes 7 um einen halben Teilungswinkel gegeneinander versetzt sind.

Neben der Ausführung mit zwei diametral gegenüberliegenden Planetenräderblöcken können, wie in Fig. 6 gezeigt, auch drei gleichmäßig am Umfang des Planetenträgers 8 verteilt angeordnete Planetenräderblöcke 14, 15 und 16 vorgesehen sein. Die Winkellage der Verzahnungen der einzelnen Planetenräderpaare 17, 17′; 18, 18′ und 19, 19′ hängt dabei von der Bauart des Getriebes als Plus- oder Minusgetriebe und einer geraden oder ungeraden Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder 11 und 12 ab. Die in Fig. 6 dargestellte Einbau-Anordnung der Planetenräder 17, 17′; 18, 18′ und 19, 19′ gilt für ein Plusgetriebe mit ungerader Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder 11 und 12 oder für ein Minusgetriebe mit gerader Zähnezahldifferenz der Sonnenräder 11 und 12. Dabei ist das Planetenradpaar 17, 17′ des einen Planetenräderblockes 14, welches als Bezugsplanetenpaar angenommen ist, durchgehend verzahnt. Das in der durch einen Pfeil angedeuteten Drehrichtung folgende Planetenrad 18′ des zweiten Planetenräderblockes 15, welches mit dem drehenden Sonnenrad 12 kämmt, ist um 1/3 Teilungswinkel in positiver Drehrichtung gegenüber dem Bezugsplanetenpaar 17, 17′ bzw. gegenüber dem sich in dem gehäusefesten Sonnenrad 11 abstützenden Planetenrad 18 des zweiten Planetenräderblockes 15 versetzt angeordnet. Die Verzahnung des mit dem drehenden Sonnenrad 12 in Eingriff stehenden Planetenrad 19′ des dritten Planetenradblockes 16 ist dagegen um 1/3 Teilungswinkel in negativer Drehrichtung gegenüber dem Bezugsplanetenpaar 17, 17′ verdreht.

Bei allen hier dargestellten Bauformen sind die Planetenräderpaare jeweils als einstückiges Planetenrad ausgebildet, ggf. mit geteilter Planetenverzahnung.

Bezugszeichenliste

1 - Anschlußwelle, Antriebswelle
2 - Anschlußwelle, Abtriebswelle
3 - Sonnenritzel
4 - Planetenrad
4′ - Planetenrad
5 - Planetenrad
5′ - Planetenrad
6 - Planetenräderblock
7 - Planetenräderblock
8 - Planetenträger
9 - Planetenräderachse
10 - Planetenräderachse
11 - Sonnenrad
12 - Sonnenrad
13 - Aussparung
14 - Planetenräderblock
15 - Planetenräderblock
16 - Planetenräderblock
17 - Planetenrad
17′ - Planetenrad
18 - Planetenrad
18′ - Planetenrad
19 - Planetenrad
19′ - Planetenrad
20 - Begrenzungswand
21 - Begrenzungswand
22 - Kugellager
23 - Kugellager
24 - Gehäusedeckel
25 - Schraubbolzen
26 - Anschlußflansch
27 - Schraubbolzen
28 - Kugellager
29 - Gehäusedeckel
30 - Getriebegehäuse

Claims

1. Umlaufgetriebe mit einem eine Anschlußwelle (1) aufweisenden außenverzahnten Sonnenritzel (3), welches mit einem Planetenrad (4) eines Planetenräderblockes (6) kämmt, das auf einer Planetenräderachse (9) eines umlaufenden Planetenträgers (8) gelagert ist und sich mit seiner Verzahnung in einem ggf. gehäusefesten ersten Sonnenrad (11) mit Innenverzahnung (Hohlrad) abstützt, und mit einem zweiten, auf der Planetenräderachse (9) gelagerten Planetenrad (4′), das drehfest mit dem ersten Planetenrad (4) verbunden ist und mit einem zweiten, ggf. mit einer Anschlußwelle (2) verbundenen Sonnenrad (12) kämmt, wobei die Sonnenräder (11, 12) unterschiedliche Zähnezahlen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei am Umfang des Planetenträgers (8) verteilte Planetenräderblöcke (6, 7) mit gleicher Zähnezahl der Planetenräder (4, 4′, 5, 5′) vorgesehen sind, daß die beiden Sonnenräder (11, 12) mit i. w. gleichem Teilkreisdurchmesser ausgebildet sind und daß der Planetenträger (8) ein im Querschnitt im wesentlichen geschlossenes Profil aufweist.

2. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußwellen (1, 2) koaxial zueinander liegen mit ggf. profilverschobenen Verzahnungen der Zahnräder (3, 4, 4′, 5, 5′, 11, 12).

3. Umlaufgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Planetenräderblöcke (6, 7) gleichmäßig am Umfang des Planetenträgers (8) verteilt angeordnet sind.

4. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (8) ohne Abstützung und/oder Lagerung an den Anschlußwellen (1, 2) frei umläuft.

5. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil des Planetenträgers (8) rechteckförmigen Querschnitt aufweist.

6. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (8) im Bereich der Anschlußwellen (11, 12) bzw. des Sonnenritzels (3) eine vorzugsweise kreisförmige Aussparung (13) aufweist.

7. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das antriebsseitige Sonnenrad (11) eine geringere Zähnezahl als das abtriebsseitige Sonnenrad (12) aufweist.

8. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungerader Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder (11, 12) und bei Anordnung von zwei diametral gegenüberliegenden Planetenräderblöcken (6, 7) das Planetenradpaar (4, 4′) des einen Planetenräderblockes (6) durchgehend verzahnt ist, während die beiden Planetenverzahnungen des zweiten Planetenräderblockes (7) um einen halben Teilungswinkel gegeneinander versetzt sind.

9. Umlaufgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß drei gleichmäßig am Umfang des Planetenträgers (8) verteilt angeordnete Planetenräderblöcke (14, 15, 16) vorgesehen sind, wobei das Planetenradpaar (17, 17′) (Bezugsplanetenpaar) des einen Planetenräderblockes (14) durchgehend verzahnt ist, während von den mit dem zweiten Sonnenrad (12) kämmenden Planetenrädern (18′, 19′) der beiden anderen Planetenräderblöcke (15, 16), abhängig von der Ausführungsart als Plus- oder Minusgetriebe und einer geraden oder ungeraden Zähnezahldifferenz der beiden Sonnenräder (11, 12) eines um 1/3 Teilungswinkel in positiver Drehrichtung und das andere um 1/3 Teilungswinkel in negativer Drehrichtung versetzt zum Bezugsplanetenpaar (17, 17′) angeordnet sind.

10. Umlaufgetriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Planetenräder (4, 4′; 17, 17′) des jeweiligen Planetenräderblockes (6, 14) mit in ihrer Lagezuordnung durchgehenden Verzahnungen als einstückiges Planetenrad ausgebildet sind, welches mit den beiden Sonnenrädern (11, 12) in Eingriff steht.

11. Umlaufgetriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Planetenräder (5, 5′; 18, 18′, 19, 19′) des jeweiligen Planetenräderblockes (7; 15,; 16) mit in ihrer Lagezuordnung verdrehten Verzahnungen als geteiltes Planetenrad ausgebildet sind.

12. Umlaufgetriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (8) mit der Antriebswelle (1) verbunden ist.

13. Umlaufgetriebe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sonnenräder (11, 12) gleiche Zähnezahl aufweisen und die beiden Planetenräder (4, 4′; 5, 5′) jedes der mindestens zwei Planetenräderblöcke (6, 7) als Differenzplanetenpaar mit unterschiedlicher Zähnezahl und i. w. gleichem Teilkreisdurchmesser ausgebildet sind.

14. Umlaufgetriebe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es als Differentialgetriebe ausgebildet ist, wobei ggf. das Sonnenritzel (3) für eine Feinriegelung vorgesehen ist.