DE4030220A1

DE4030220A1 - Planetengetriebe

Info

Publication number: DE4030220A1
Application number: DE19904030220
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl Ing Griesser
Original assignee: Renk GmbH
Current assignee: Auma Riester GmbH and Co KG
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-03-26
Anticipated expiration: 2010-09-26
Also published as: DE4030220C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der EP 03 16 713 A2, Fig. 2, ist ein Getriebe bekannt, welches aus folgenden Merkmalen besteht: einem Hohlrad; einem radial flexiblen Planetenring, der innerhalb des Innenverzahnung aufweist; der radial flexible Planetenring wird durch einen in ihm angeordneten ovalen Körper, der auf den Zahnspitzen seiner Innenverzahnung abrollt, ovalisiert, wobei der flexible Planetenring an den Ovalhochpunkten mit seiner Außenverzahnung in eine Innenverzahnung des Hohlrades gedrückt wird, während um 90° versetzt dazu an den Ovaltiefpunkten die Außenverzahnung des Planetenrades nicht mit der Innenverzahnung des Hohlrades in Eingriff ist; und einem in axialer Richtung nach dem ovalen Körper angeordneten Sonnenrad mit einer kreisrunden Außenverzahnung, die mit der Innenverzahnung des flexiblen Planetenringes an den Ovalhochpunkten außer Eingriff und an den Ovaltiefpunkten in Eingriff ist, wie dies Fig. 4 dieser EP 03 16 713 A2 zeigt. Der ovale Körper besteht aus einem ovalen Rotationskörper und einem auf dessen ovalen Umfang aufgezogenen und deshalb ebenfalls ovalen Wälzlager. Der ovale Körper und das axial dahinter angeordnete Sonnenrad haben zusammen ungefähr die gleiche axiale Länge wie der sie umgebene Planetenring, der wiederum ungefähr die gleiche Länge wie das Hohlrad hat. Bei diesem bekannten Getriebe ist somit eine eigene Baugruppe, nämlich der ovale Körper, nur für die Ovalisierung des radial flexiblen Planetenringes vorgesehen. Die Momentübertragung erfolgt über das Hohlrad, den flexiblen Planetenring und das Sonnenrad. Die beiden Zahneingriffe des Hohlrades mit dem flexiblen Planetenring, und die beiden Zahneingriffe zwischen dem flexiblen Planetenring und dem Sonnenrad liegen je einander diametral gegenüber. Diese vier Zahneingriffe sind jeweils um 90° zueinander versetzt. Die Kraftübertragung erfolgt über diese 90° wechselweise durch Zugbeanspruchung oder Druckbeanspruchung des flexiblen Planetenringes. Dadurch wirken auf den flexiblen Planetenring während einer Umdrehung des ovalen Körpers zwei Lastwechsel, also bei hohen Drehzahlen eine sehr hohe Lastwechselfrequenz. Dadurch wird die Lebensdauer des flexiblen Planetenringes beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß eine Momentenbelastung oder eine Umfangskraft in den miteinander kämmenden Verzahnungen entsprechend dem Zahneingriffswinkel eine Radialkraft erzeugt, durch welche die miteinander kämmenden Verzahnungen auseinandergedrückt werden. Beim Zahneingriff des Sonnenrades in die Verzahnung des Planetenringes wird der Planetenring außen nicht radial gehalten, so daß er durch die entstehende Radialkraft nach außen gedrückt werden kann, bis er an den Zahnköpfen der Verzahnung des Hohlrades ansteht. Dies führt zu einem Klemmen des Getriebes.

Ferner ist aus der Zeitschrift "Machine Design", 14. April 1960, Seiten 160 bis 173 ein Getriebe unter der Bezeichnung "Harmonic Drive" bekannt, bei welchem die Momentenübertragung über einen Planetenring erfolgt, welcher ungefähr als zylindrischer Topf ausgebildet ist, dessen eine axiale Ende ovalisiert wird und dessen andere Ende zur Momentenübertragung mit einem Rotationskörper drehfest verbunden ist. Dabei wird der relativ axial lange topfartige Planetenring auf Torsion beansprucht. Wenn er wegen Verkürzung der Baulänge eine kurze axiale Länge hat, dann wird er zusätzlich zur Torsion auch auf Scherung beansprucht. Beides führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer und zu einer Begrenzung der Belastbarkeit.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Getriebe zu schaffen, welches die genannten Nachteile nicht hat und welches insbesondere hoch belastbar ist, eine lange Lebensdauer hat und welches eine kompakte kleine Größe hat.

Ferner soll gemäß der Erfindung das Getriebe bei kompakter Bauweise hohe Übersetzungen oder Untersetzungen ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Das Getriebe nach der Erfindung hat eine kompakte kleine Größe, ermöglicht die Schaffung von hohen Übersetzungen oder Untersetzungen, und alle Teile sind so beschaffen, daß sie eine lange Lebensdauer haben. Das Getriebe besteht aus einfach herzustellenden und dadurch preiswerten Teilen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für die Bildung von verschiedenen Übersetzungen oder Untersetzungen nur wenige Teile, beispielsweise nur ein einziges Teil, z. B. der radial flexible Planetenring, ausgetauscht werden muß, während alle anderen Teile gleich bleiben können. Dies ermöglicht es, mit einer Vielzahl von gleichen Teilen und nur wenigen verschiedenen Teilen ein Baukastensystem für verschiedene Übersetzungen oder Untersetzungen zusammenzustellen.

Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen anhand von bevorzugten Ausführungsformen als Beispiele beschrieben. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt durch ein Planetengetriebe nach der Erfindung,

Fig. 2 eine stirnseitige Schnittansicht längs der Ebene II-II von Fig. 1,

Fig. 3 eine stirnseitige Schnittansicht in entgegengesetzter Richtung längs der Ebene III- III von Fig. 1,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des Details IV von Fig. 2,

Fig. 5 eine vergrößerte Darstellung des Details V von Fig. 3,

Fig. 6 einen Axialschnitt einer weiteren Ausführungsform eines Planetengetriebes nach der Erfindung,

Fig. 7 eine stirnseitige Ansicht längs der Ebene VII - VII in Fig. 6,

Fig. 8 einen Axialschnitt durch ein weiteres Planetengetriebe nach der Erfindung, welches mit den von Fig. 1 identisch ist, mit der Ausnahme, daß anstelle von Verzahnungen Innenumfangsflächen und Außenumfangsflächen als Reibflachen ausgebildet sind, die unter Druck aneinander anliegen und durch ihren Reibungswiderstand einander antreiben,

Fig. 9 einen Axialschnitt durch ein weiteres Planetengetriebe nach der Erfindung, welches mit dem von Fig. 6 identisch ist, mit der Ausnahme, daß anstelle von Verzahnungen Innenumfangsflächen und Außenumfangsflächen als Reibflächen ausgebildet sind, die unter Druck aneinander anliegen und durch ihren Reibungswiderstand einander antreiben.

Das Planetengetriebe nach der Erfindung, das in den Fig. 1 bis 5 dargestellt ist, enthält ein erstes Hohlrad 1, welches eine Innenverzahnung 2 hat. Ein in radialer Richtung flexibler Planetenring 3 ist mit einer Außenverzahnung 4 und einer Innenverzahnung 5 versehen, welche radial übereinander angeordnet sind und sich beide über die gleiche axiale Länge erstrecken wie die Innenverzahnung des ersten Hohlrades 1. Der flexible Planetenring 3 hat ungefähr die gleiche axiale Länge wie das erste Hohlrad 1. Der Zahnkopfkreis 6 der Außenverzahnung 4 des Planetenringes 5 hat eine kleinere Umfangslänge als der Zahnkopfkreis 7 der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1. Dadurch kann nicht die gesamte Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 mit der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 in Eingriff sein, sondern es können immer nur einige Zähne der Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 mit der Verzahnung 2 des ersten Hohlrades in Eingriff sein, während die anderen Zähne der Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 nicht mit der Verzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 in Eingriff sind. Der Eingriffsbereich ist in den Fig. 2 und 4 als Detail IV dargestellt. Der Nicht- Eingriffsbereich ist in den Fig. 2 und 5 als Detail V dargestellt. Bei letzterem besteht zwischen dem Zahnkopfkreis 6 der Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 und dem Zahnkopfkreis 7 der Darstellung aus Fig. 5 ersichtlich ist. Der radial flexible Planetenring 3 ist in axialer Richtung vorzugsweise steif.

Ein erster Satz mit beispielsweise zwei ersten Planetenrädern 10 sind mit einem Planetenträger 11 drehbar verbunden. Die Planetenräder 10 sind je mit gleichem radialem Abstand von einer Rotationsachse 12 des Planetenträgers 11 diametral zu dieser Rotationsachse 12 angeordnet. Anstelle von zwei ersten Planetenrädern 10 könnten auch mehr oder weniger Planetenräder verwendet werden. Die Verwendung nur eines einzigen ersten Planetenrades 10 hat jedoch den Nachteil, daß das Getriebe unwucht hat. Die ersten Planetenräder 10 sind mit einer Außenverzahnung 14 versehen, die mit der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 kämmt. In der gleichen Radialebene, in welcher die Außenverzahnung 14 der ersten Planetenräder 10 mit der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 kämmt, kämmt auch die Außenverzahnung 4 dieses Planetenringes 3 mit der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 jeweils an einer radial über den ersten Planetenrädern 10 liegenden Stelle. Gleichzeitig ist die Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 an so vielen anderen Umfangsstellen des ersten Hohlrades 1 nicht mit der Innenverzahnung 2 dieses ersten Hohlrades 1 in Eingriff, wie erste Planetenräder 10 vorgesehen sind. In axialer Richtung nach dem ersten Hohlrad 1 ist ein zweites Hohlrad 20 angeordnet, welches ebenfalls mit einer Innenverzahnung 22 versehen ist. Die Außenverzahnung 14 der ersten Planetenräder 10 und die Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 sind miteinander trieblich verbunden.

Die beiden Hohlräder 1 und 20 sind mit nur kurzem axialem Abstand unmittelbar hintereinander angeordnet.

Der radial flexible Planetenring 3 greift nicht auf das zweite Hohlrad 20 über, sondern hat nur ungefähr die Breite des ersten Hohlrades 1. Die Planetenräder 10 erstrecken sich axial über die Breite von beiden Hohlrädern 1 und 20.

Die Außenverzahnung 14 der Planetenräder 10 und die Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 sind miteinander dadurch trieblich verbunden, daß die ersten Planetenräder 10 sich über den Planetenring 3 und das zweite Hohlrad 20 axial erstrecken und sowohl mit der Innenverzahnung 5 des Planetenringes 3 als auch mit der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 in Eingriff sind. Der Kopfkreisdurchmesser (Innendurchmesser) der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 ist kleiner als der Kopfkreisdurchmesser der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades.

Vorzugsweise ist die gleiche Verzahnung 14 der ersten Planetenräder 10, die mit der Innenverzahnung 5 des Planetenringes 3 in Eingriff ist, auch mit der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 in Eingriff. Dadurch kann die Verzahnung 14 der Planetenräder 10 in axialer Richtung durchgehende Zähne haben. In abgewandelter Ausführungsform ist es auch möglich, die Planetenräder 10 mit zwei axial nacheinander angeordneten Verzahnungen - anstatt der Verzahnung 14 - zu versehen, von welchen die eine Verzahnung mit der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 in Eingriff ist und die andere Verzahnung mit der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 in Eingriff ist. Daraus ist ersichtlich, daß die Planetenräder 10 anstelle der dargestellten einstückigen Form auch aus beispielsweise zwei axial hintereinander angeordneten und undrehbar miteinander verbundenen Teilen gebildet sein können. Die beiden Verzahnungen von solchen ersten Planetenrädern 10 können gleiche oder ungleich große Zahnkopfkreisdurchmesser oder Wälzkreisdurchmesser haben.

Der Zahnkopfkreis der Verzahnung 2 des ersten Hohlrades hat gemäß der dargestellten Ausführungsform vorzugsweise einen größeren Durchmesser als der Zahnkopfkreis des zweiten Hohlrades.

Die ersten Planetenräder 10 sind auf Bolzen 24 drehbar angeordnet, welche an dem Planetenträger 11 befestigt sind.

Die Fig. 1 und 2 sowie insbesondere die in Fig. 4 dargestellte Einzelheit IV von Fig. 2 zeigen, daß die Planetenräder 10 die Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 in die Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 drückt. Der tiefste Eingriff dieser beiden Verzahnungen 2 und 4 miteinander liegt auf einer radial durch die Rotationsachse 12 gehenden Achsenkreuzlinie 26.

Ferner zeigen die Fig. 2 und der in Fig. 5 dargestellte Ausschnitt V von Fig. 2, daß der größte Abstand zwischen der Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 und der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 auf einer Achsenkreuzlinie 28 liegt, welches die Winkelhalbierende des Umfangsabstandes der Planetenräder 10 ist.

Das Getriebe nach der Erfindung kann in verschiedenen Versionen ausgebildet sein.

Grundversion

In der Grundversion hat die Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 weniger, z. B. 2 Zähne weniger als die Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1. Bei diesem Beispiel ergibt sich somit eine Zähnezahldifferenz delta z =2. Die Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 hat je nach restlicher Ringdicke eine gleiche oder geringere Zähnezahl als die Außenverzahnung 4 dieses Planetenringes 3. Die Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 hat die gleiche Zähnezahl wie die Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3. Während einer Umdrehung des Planetenträgers 4 werden nacheinander alle Zähne der Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 in die Zahnlücken der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 gedruckt. Die genannte Zähnezahldifferenz bewirkt ein Nachdrehen des flexiblen Planetenringes 3 in einer Drehrichtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Planetenträgers 11. Diese Bewegung des flexiblen Planetenringes 3 wird über die Planetenräder 10 direkt auf das zweite Hohlrad 20 übertragen. Dabei bilden das zweite Hohlrad 20, der flexible Planetenring 3 mit der Innenverzahnung 5 und die Planetenräder 10 mit dem Planetenträger 11 zusammen ein Umlaufrädergetriebe oder Planetengetriebe mit einer sogenannten Standübersetzung i₀ = 1, welches deshalb wie eine Übertragungskupplung arbeitet. Die "Standübersetzung" ist hierbei die Drehzahlübersetzung zwischen dem flexiblen Planetenring 3 und dem zweiten Hohlrad 20.

Die Kraftübertragung oder Drehmomentabstützung erfolgt beim flexiblen Planetenring 3 von der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 außen ungefähr radial nach innen durch den Planetenring 3 hindurch in die Verzahnung 14 der Planetenräder 10. Dies bedeutet, daß die Eingriffsbereiche der miteinander kämmenden Verzahnungen außen und innen radial direkt übereinanderliegen.

Im Gegensatz dazu sind bei dem eingangs beschriebenen Stand der Technik nach der EP 03 16 713 A2 die äußeren und inneren Kraftübertragungsbereiche um 90° versetzt zueinander angeordnet. Bei dem eingangs beschriebenen anderen Stand der Technik gemäß dem "Harmonic Drive" wird das Drehmoment in dem flexiblen Planetenring in axialer Richtung von einem ersten Hohlrad zu einem zweiten Hohlrad oder anderen Rotationskörper übertragen.

Dadurch ergeben sich für alle drei Typen unterschiedliche Beanspruchungen für den flexiblen Planetenring. Bei der Erfindung wird der flexible Planetenring 3 im wesentlichen nur auf Druck beansprucht. Beim Typ nach der EP 03 16 713 A2 ist es eine Zugbeanspruchung. Beim Harmonic Drive ist es eine Beanspruchung auf Torsion und bei kurzer Bauweise auch auf Scherung. Bei der Erfindung verhält sich der flexible Planetenring wegen der genannten Druckbeanspruchung und des nur kurzen Kraftübertragungsweges viel steifer als bei den beiden anderen bekannten Typen.

Auch in der Funktion bestehen Unterschiede zwischen der Erfindung und dem Stand der Technik. Bei der Erfindung werden die beiden Aufgaben "Verformung des flexiblen Planetenringes" und "Momentenübertragung über den flexiblen Planetenring" von einer einzigen Einheit "Planetenträger 11 mit Planetenrädern 10" übernommen. Dagegen sind bei den beiden bekannten Typen die Verformung und die Momentenübertragung getrennt. Bei ihnen dienen die ovalen Antriebskörper lediglich zur Ovalisierung des flexiblen Planetenringes.

Variationen:
Aufbauend auf der Grundversion können verschiedene Merkmale variiert werden.

Zähnezahl

Die Zähnezahldifferenz zwischen der Innenverzahnung 2 des ersten Hohlrades 1 und der Außenverzahnung 4 des flexiblen Planetenringes 3 kann die Werte delta z₁ = 1, 2, 3, 4, 5, usw. haben.

Die Zähnezahldifferenz zwischen der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 und der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 kann die Werte delta z₂ = +/- 0, 1, 2, 3, usw. haben.

Bei einer Zähnezahldifferenz delta z₂ "größer oder gleich 1" arbeitet das Umlaufgetriebe nicht als Kupplung, sondern als Untersetzungsgetriebe oder Übersetzungsgetriebe. Dadurch kann die Gesamtübersetzung kleiner oder größer als bei der Grundversion sein.

Stoffart

Der flexible Planetenring 3 kann aus Metall bestehen oder ein Zahnriemen aus elastischem Material sein,; Er kann aus Sintermaterial bestehen; Er kann als zahnloser Riemen für Reibschluß mit den mit ihm zusammenwirkenden Rädern ausgebildet sein (Fig. 8 und 9); die Hohlräder und die Planetenräder können mit einem Reibbelag belegt sein.

Form

Die Zähne der Verzahnungen können stark oder schwach gekrümmte Zahnflanken haben;
Sie können gerade Zahnflanken haben;
Sie können abgerundete Kopfkanten und/oder abgerundete Fußkanten haben.

Größe

Der Durchmesser der Planetenräder 10 bestimmt den Krümmungsradius des flexiblen Planetenringes 3.

Physikalischer Effekt

Bei den bevorzugten Ausführungsformen haben die einander treibenden Elemente jeweils Verzahnungen, welche miteinander kämmen. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Verzahnungen durch ringförmige Reibflächen zu ersetzen, welche mit Anpreßdruck aneinander anliegen und dadurch die Drehmomente zwischen den einzelnen anzutreibenden Elementen übertragen, siehe Fig. 8 und 9.

Ausgehend von diesen Variationsmöglichkeiten haben sich drei weitere Versionen zur Grundversion herausgebildet.

Version 1

Diese Version 1 hat eine gegenüber der Grundversion verringerte Gesamtuntersetzung, indem die Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 weniger Zähne hat als die Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3, beispielsweise eine Zähnezahldifferenz von delta z =-2.
Zahlenbeispiel:

Übersetzung der "Grundversion" i = -149; daraus ergibt sich eine
Übersetzung "Version 1" i_g = -73,273.

Version 2

Gegenüber der Grundversion ergibt sich eine höhere Gesamtuntersetzung, wenn die Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 mehr Zähne als die Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 hat, beispielsweise eine Zähnezahldifferenz von delta z = +2 vorgesehen ist.

Zahlenbeispiel:
Bei der Grundversion Übersetzungsverhältnis i_g = -149 ergibt bei der Version 2 ein Übersetzungsverhältnis i = +7301.

Die Berechnungsformel lautet

Darin bedeuten:
i_g = Untersetzung der Grundversion
z_H2o = Zähnezahl der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20
z_Pi = Zähnezahl der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3.

Version 3

Diese Version 3 ist in Fig. 6 als weitere Ausführungsform eines Getriebes nach der Erfindung dargestellt. Es stellt eine weitere Möglichkeit dar, hohe Untersetzungen oder hohe Übersetzungen zu erreichen. Es handelt sich um ein dreifaches zwangsläufiges Koppelgetriebe.

Die in Fig. 6 im Axialschnitt dargestellte weitere Ausführungsform nach der Erfindung arbeitet nach dem gleichen Prinzip wie die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsform und besteht im wesentlichen aus den gleichen Teilen. In Funktion und Konstruktion identisch können folgende Teile ausgebildet sein: Der Planetenträger 11, der radial flexible oder biegbare Planetenring 3, die beiden Hohlräder 1 und 20 und die Lagerbolzen 24. Beiden Ausführungsformen ist gemeinsam, daß die Ovalisierung des flexiblen Planetenringes 3 und die Übertragung der Umfangsbewegung dieses Planetenringes 3 durch ein Planetengetriebe mit einem Planetenträger 11 und mit Planetenrädern erfolgt, die von diesem Planetenträger getragen werden. Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 5 wird in der beschriebenen Weise die Umfangsbewegung des flexiblen Planetenringes 3 von den Planetenrädern 10 direkt auf das zweite Hohlrad 20 übertragen. Vorzugsweise besteht die Verzahnung 14 der Planetenräder 10 entsprechend der Darstellung von Fig. 1 aus durchgehenden Zähnen, so daß die gleichen Zähne, welche mit der Innenverzahnung des Planetenringes 3 in Eingriff sind, gleichzeitig auch mit der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20 in Eingriff sind. Abweichend hiervon könnte die Verzahnung 14 der Planetenräder 10 in axialer Richtung auch unterbrochen und auf zwei Verzahnungshälften aufgeteilt sein, die gleichen oder unterschiedlichen Durchmesser haben können. Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist nicht nur die Verzahnung 14 in axialer Richtung auf zwei Teile unterteilt, sondern die Planetenräder 10 selbst sind in axialer Richtung auf zwei hintereinander angeordnete einzelne, je selbständig drehbare Planetenräder 10/1 und 10/2 unterteilt. Die jeweils axial hintereinander angeordneten Planetenräder 10/1 und 10/2 können entweder gemeinsam auf dem Lagerbolzen 24 drehbar gelagert sein, oder jeweils in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet und auf getrennten Lagerbolzen angeordnet sein, die jeweils entsprechend den Lagerbolzen 24 vom Planetenträger 11 getragen werden. Die Außenverzahnung 14/1 des in Fig. 6 rechts dargestellten ersten Satzes von Planetenrädern 10/1 ist nur mit der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3 in Eingriff. Die Außenverzahnung 14/2 des in Fig. 6 links dargestellten zweiten Satzes von Planetenrädern 10/2 ist nur mit der Innenverzahnung 22 der zweiten Hohlräder 20 in Eingriff. Der Planetenring 3 erstreckt sich zwischen dem ersten Hohlrad 1 und den Planetenrädern 10/1 des ersten Satzes nur über die axiale Länge des ersten Hohlrades 1. Das ist auch ungefähr die axiale Länge dieser Planetenräder 10/1 des ersten Satzes. Für die Drehmomentübertragung von dem in Fig. 6 dargestellten rechten ersten Satz von Planetenrädern 10/1 zu dem in Fig. 6 links dargestellten zweiten Satz von Planetenrädern 10/2 ist radial innerhalb dieser Planetenräder zentral ein Sonnenrad 40 angeordnet, dessen Rotationsachse 42 mit der Rotationsachse 12 des Planetenträgers 11 fluchtet. Das Sonnenrad 40 kann gemäß Fig. 6 im Planetenträger 11 durch ein Lager 44 drehbar gelagert sein. Das Sonnenrad 40 ist mit der Außenverzahnung 14/1 des ersten Satzes von ersten Planetenrädern 10/1 und auch mit der Außenverzahnung 14/2 des zweiten Satzes von zweiten Planetenrädern 10/2 in Eingriff. Dadurch überträgt das Sonnenrad die Umfangsbewegung des flexiblen Planetenringes 3 vom ersten Satz von Planetenrädern 10/1 zum zweiten Satz von Planetenrädern 10/2 und von letzterem zum zweiten Hohlrad 20. Das Sonnenrad 40 kann entsprechend der dargestellten Ausführungsform zwei axial hintereinander angeordnete Außenverzahnungen 41/1 und 41/2 haben, von welchen die eine 41/1 nur mit der Außenverzahnung 41/1 des ersten Satzes von Planetenrädern 10/1 und die andere 41/2 nur mit der Außenverzahnung 41/2 des zweiten Satzes von Planetenrädern 10/2 in Eingriff ist. Die beiden Außenverzahnungen 41/1 und 41/2 des Sonnenrades 40 können unterschiedliche Durchmesser entsprechend Fig. 6 haben, in welchem Falle auch die Planetenräder 10/1 einen anderen Durchmesser haben als die Planetenräder 10/2 des zweiten Satzes. In abgewandelter Ausführungsform können die beiden Außenverzahnungen 41/1 und 41/2 auch durch eine einzige durchgehende Verzahnung 41 ersetzt sein, welche sich über die Planetenräder 10/1 und 10/2 von beiden Sätzen erstreckt, so daß die mit dem einen Planetenrad 10/1 in Eingriff befindlichen Zähne der Verzahnung 41 des Sonnenrades 40 gleichzeitig auch mit der Verzahnung 41/2 der Planetenräder 10/2 des zweiten Satzes in Eingriff sind. In diesem Falle ist das Sonnenrad 40 einteilig ausgebildet. Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist es auch möglich, das Sonnenrad 40 zweiteilig auszubilden, wobei jeder Teil je eine der beiden Außenverzahnungen 41/1 und 41/2 aufweist und beide Teile drehfest miteinander verbunden sind.

Das in Fig. 6 dargestellte Getriebe besteht somit im wesentlichen aus zwei Umlaufgetrieben entsprechend den beiden Sätzen von Planetenrädern 10/1 und 10/2, welche einen gemeinsamen Planetenträger 11 haben und über das Sonnenrad 40 oder eine Sonnenradwelle verbunden sind, welches eine frei drehbare Koppelwelle bildet.

Die Gesamtuntersetzung für das in Fig. 6 dargestellte Getriebe ergibt sich wie folgt:

Darin bedeuten:
i_ges = Gesamtuntersetzung
i_o = z_H20/z_S2
i_g = Untersetzung der Grundversion
i_o′′ = z_Pi/z_S1
z_P1 = Zähnezahl der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3
z_S1 = Zähnezahl der Sonnenradverzahnung 41/1
z_S2 = Zähnezahl der Sonnenradverzahnung 41/2
z_H20 = Zahnzahl der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20.

Die Belastung des flexiblen Planetenringes 3, die Funktionen und die möglichen Variationen sind bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform gleich wie bei der in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsform. Ferner können auch bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform die Innenverzahnungen und Außenverzahnungen jeweils durch Innenumfangs-Reibflächen und Außenumfangs-Reibflächen ersetzt werden, welche mit Druck aneinander anliegen und dadurch zwischen sich die Drehmomente übertragen.

Fig. 8 zeigt einen Axialschnitt einer Ausführungsform nach der Erfindung, welche identisch ist mit der Ausführung nach den Fig. 1 bis 5, mit der Ausnahme, daß die Innenverzahnungen durch Innenumfangs-Reibflächen und die Außenverzahnungen durch Außenumfangs-Reibflächen ersetzt sind.

Fig. 9 zeigt einen Axialschnitt einer Ausführungsform nach der Erfindung, welche identisch ist mit der Ausführung nach den Fig. 6 und 7, mit der Ausnahme, daß die Innenverzahnungen durch Innenumfangs-Reibflächen und die Außenverzahnungen durch Außenumfangs-Reibflächen ersetzt sind.

Bei allen Ausführungsformen nach den Fig. 1 bis 9 sind identische Teile mit gleichen Bezugszahlen versehen. Bei den Fig. 8 und 9 sind die Reibflächen der Rotationselemente (Planetenring, Hohlräder, Sonnenrad) mit den gleichen Bezugszahlen versehen wie die ihnen jeweils entsprechenden Verzahnungen.

Die Verwendung von Reibflächen statt Verzahnungen ist billiger in der Herstellung. Bei Überlastung rutschen die Reibflächen aufeinander. Dadurch ergibt sich automatisch eine Überlastsicherung für die Bauelemente. Eine solche Überlastsicherung ergibt sich auch dann, wenn nicht alle Verzahnungen durch Reibflächen ersetzt werden, sondern nur ein einziges Paar von miteinander kämmenden Verzahnungen; beispielsweise eine oder beide Verzahnungen des Planetenringes und die mit ihnen zusammenwirkenden Verzahnungen des ersten Hohlrades 1 und/oder der Planetenräder 10 oder 10/1.

Claims

1. Planetengetriebe mit

- einem ersten Hohlrad (1), welches eine Innenverzahnung (2) hat,
- einem in radialer Richtung flexiblen Planetenring (3), der mit einer Außenverzahnung (4) und einer Innenverzahnung (5) versehen ist, die radial übereinander angeordnet sind, wobei die Außenumfangslänge (Zahnkopfkreis) der Außenverzahnung (4) des flexiblen Planetenringes (3) kleiner ist als die Innenumfangslange (Zahnkopfkreis) der Innenverzahnung (2) des ersten Hohlrades (1),

dadurch gekennzeichnet, daß

- ein erster Satz mit mindestens einem Planetenrad (10; 10/1) vorgesehen ist, welches mit einem Planetenträger (11) drehbar verbunden ist und eine Außenverzahnung (14; 14/1) hat, die mit der Innenverzahnung (5) des flexiblen Planetenringes (3) in Eingriff ist, und
- daß die Planetenräder (10; 10/1) sowohl den flexiblen Planetenring (3) ovalisieren als auch das zu übertragende Drehmoment von der Innenverzahnung (5) des Planetenringes auf ein weiteres Drehmoment-Übertragungselement (20; 40, 10/2, 20) übertragen.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß in der gleichen Radialebene, in welcher die Außenverzahnung (14; 14/1) der Planetenräder (10; 10/1) mit der Innenverzahnung (5) des Planetenringes (3) in Eingriff ist, die Außenverzahnung (4) dieses Planetenringes (3) mit der Innenverzahnung (2) des ersten Hohlrades (1) jeweils an einer radial über diesen Planetenrädern (14; 14/1) des ersten Satzes liegenden Stelle in Eingriff ist, wo hingegen die Außenverzahnung (4) des Planetenringes (3) an so viel anderen Umfangsstellen des ersten Hohlrades (1) mit der Innenverzahnung (2) dieses ersten Hohlrades (1) nicht in Eingriff ist, wie Planetenräder (10; 10/1) des ersten Satzes vorgesehen sind,
- daß in axialer Richtung nach dem ersten Hohlrad (1) ein zweites Hohlrad (20) angeordnet ist, welches ebenfalls mit einer Innenverzahnung (22) versehen ist, und
- daß die Außenverzahnung (14; 14/1) der Planetenräder (10; 10/1) des ersten Satzes und die Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (20) mit einander trieblich verbunden sind.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenverzahnung (14) der Planetenräder (10) des ersten Satzes und die Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (20) miteinander trieblich verbunden sind, indem die Planetenräder (10) sich über die Innenverzahnung (5) des flexiblen Planetenringes (3) und über die Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (20) axial erstrecken und seine Außenverzahnung (14) mit beiden Innenverzahnungen (5, 22) in Eingriff ist.

4. Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gleiche Verzahnung (14) der Planetenräder (10) des ersten Satzes, die mit der Innenverzahnung (5) des Planetenringes (3) in Eingriff ist, auch mit der Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (2) in Eingriff ist.

5. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (Zahnkopfkreis) des ersten Hohlrades (1) größer ist als der Innendurchmesser (Zahnkopfkreis) des zweiten Hohlrades (20).

6. Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenverzahnung (14/1) der Planetenräder (10) des ersten Satzes und die Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (20) miteinander trieblich verbunden sind, indem in axialer Richtung nach dem ersten Satz von Planetenrädern (10) ein zweiter Satz von Planetenrädern (10/2) mit einer Außenverzahnung (14/2) vorgesehen ist, die mit der Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (20) in Eingriff ist, und indem die Planetenräder (10/1, 10/2) der beiden Sätze durch mindestens ein radial zentral zwischen ihnen angeordnetes Sonnenrad (40) trieblich miteinander verbunden sind.

7. Planetengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Sonnenrad (40) im Planetenträger (11) drehbar gelagert ist.

8. Planetengetriebe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (40) zwei axial nacheinander angeordnete Außenverzahnungen (41/1, 41/2) hat, von denen die eine (41/1) mit der Außenverzahnung (14/1) der Planetenräder (10/1) des ersten Satzes und die andere (41/2) mit der Außenverzahnung (14/2) der Planetenräder (10/2) des zweiten Satzes in Eingriff ist.

9. Planetengetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Außenverzahnung (41/1) des Sonnenrades (40) einen anderen Außendurchmesser (Kopfkreisdurchmesser) hat als dessen andere Außenverzahnung (41/2).

10. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnung (22) des zweiten Hohlrades (20) einen anderen Innendurchmesser (Kopfkreisdurchmesser) als die Innenverzahnung (2) des ersten Hohlrades (1).

11. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (10/2) des zweiten Satzes mit dem Planetenträger (11) der Planetenräder (10/1) des ersten Satzes drehbar verbunden sind.

12. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Innenverzahnungen (2,5,22) durch eine Innenumfangsfläche und mindestens eine der Außenverzahnungen (2, 14; 2, 14/1, 14/2, 41/1, 41/2) durch eine Außenumfangsfläche ersetzt ist, und daß diese Umfangsflächen unter Druck so aneinander anliegen, daß sie durch den zwischen ihnen vorhandenen Reibungswiderstand Drehmomente zwischen den Getriebeelementen übertragen, welche diese Umfangsflächen bilden.