DE4030220C2 - Planetengetriebe - Google Patents
PlanetengetriebeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 1.
Aus der EP 0 316 713 A2, Fig. 2, ist ein Getriebe bekannt,
welches aus folgenden Merkmalen besteht: einem Hohlrad;
einem radial flexiblen Planetenring, der innerhalb des
Hohlrades angeordnet ist und eine Außenverzahnung und eine
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 0 316 713 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 gedruckt
werden kann, bis er an den Zahnköpfen der Verzahnung des
Hohlrades ansteht. Dies führt zu einem Klemmen des
Getriebes.
Aus DE 38 15 048 A1 ist ein vergleichbares Planetengetriebe,
allerdings ein Reibradplanetengetriebe bekannt, bei welchem
anstelle der Verzahnungen glatte Flächen mit erhöhtem
Reibungskoeffizient vorgesehen sind, im übrigen aber etwa das
gleiche wie bei dem vorbeschriebenen Zahnradplanetengetriebe
gilt.
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 eines axiales Ende ovalisiert wird und dessen anderes
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.
Eine Weiterentwicklung dieses "Harmonic Drive" unter
Verwendung von Kunststoff, wofür aber das selbe wie für das
vorbeschriebene "Harmonic Drive" gilt, ist beschrieben in
Lüpke, G.: Technische Teile aus Kunststoff.
In Kunststoffe Band 65 (1975) Nr. 12, Seite 876 bis 880.
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
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,
wahrend 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
dem von Fig. 1 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,
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
Innenverzahnung 2 ein Abstand, welcher in vergrößerter
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.
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 gedrückt. 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 0 316 713 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 0 316 713 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.
Aufbauend auf der Grundversion können verschiedene Merkmale
variiert werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Sie können gerade Zahnflanken haben;
Sie können abgerundete Kopfkanten und/oder abgerundete Fußkanten haben.
Der Durchmesser der Planetenräder 10
bestimmt den Krümmungsradius des
flexiblen Planetenringes 3.
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.
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.
Übersetzung der "Grundversion" i = -149; daraus ergibt
sich eine
Übersetzung " Version 1" ig = -73,273.
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.
Bei der Grundversion Übersetzungsverhältnis ig = -149
ergibt bei der
Version 2 ein Übersetzungsverhältnis i = +7301.
Die Berechnungsformel lautet
Darin bedeuten:
ig = Untersetzung der Grundversion
zH20 = Zähnezahl der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20
zPi = Zähnezahl der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3.
ig = Untersetzung der Grundversion
zH20 = Zähnezahl der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20
zPi = Zähnezahl der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 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 zwangläufiges 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:
iges = Gesamtuntersetzung
io = zH20/zS2
ig = Untersetzung der Grundversion
io" = zPi/zS1
zP1 = Zähnezahl der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3
zS1 = Zähnezahl der Sonnenradverzahnung 41/1
zS2 = Zähnezahl der Sonnenradverzahnung 41/2
zH20 = Zahnzahl der Innenverzahnung 22 des zweiten Hohlrades 20.
iges = Gesamtuntersetzung
io = zH20/zS2
ig = Untersetzung der Grundversion
io" = zPi/zS1
zP1 = Zähnezahl der Innenverzahnung 5 des flexiblen Planetenringes 3
zS1 = Zähnezahl der Sonnenradverzahnung 41/1
zS2 = Zähnezahl der Sonnenradverzahnung 41/2
zH20 = 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 (10)
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 als die Innenumfangslänge (Zahnkopfkreis) der Innenverzahnung (2) des ersten Hohlrades (1) ist, wobei
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, wobei
die Planetenräder (10; 10/1) den flexiblen Planetenring ovalisieren, und wobei
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, wohingegen 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, dadurch gekennzeichnet,
dass in axialer Richtung nach dem ersten Hohlrad (1) ein zweites Hohlrad (20) angeordnet ist, welches ebenfalls mit einer Innenverzahnung (22) versehen ist, und
das die Außenverzahnung (14) der Planetenräder (10) des ersten Satzes und die Innenverzahnung (22) des zweites 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 ihre Außenverzahnung (14) mit beiden Innenverzahnungen (5; 22) in Eingriff ist.
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 als die Innenumfangslänge (Zahnkopfkreis) der Innenverzahnung (2) des ersten Hohlrades (1) ist, wobei
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, wobei
die Planetenräder (10; 10/1) den flexiblen Planetenring ovalisieren, und wobei
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, wohingegen 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, dadurch gekennzeichnet,
dass in axialer Richtung nach dem ersten Hohlrad (1) ein zweites Hohlrad (20) angeordnet ist, welches ebenfalls mit einer Innenverzahnung (22) versehen ist, und
das die Außenverzahnung (14) der Planetenräder (10) des ersten Satzes und die Innenverzahnung (22) des zweites 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 ihre Außenverzahnung (14) mit beiden Innenverzahnungen (5; 22) in Eingriff ist.
2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die gleiche Außenverzahnung (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.
3. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (Zahnkopfkreis)
des ersten Hohlrades (1) größer als der Innendurchmesser
(Zahnkopfkreis) des zweiten Hohlrades (20) ist.
4. Planetengetriebe gemäß Oberbegriff des Anspruches 1,
dadurch gekennzeichnet,
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 (14/1) 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 in dem die Planetenräder (10/1, 10/2) der beiden Sätze durch mindestens ein radial zentral zwischen ihnen angeordnetes Sonnenrad (40) trieblich miteinander verbunden 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 (14/1) 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 in dem die Planetenräder (10/1, 10/2) der beiden Sätze durch mindestens ein radial zentral zwischen ihnen angeordnetes Sonnenrad (40) trieblich miteinander verbunden sind.
5. Planetengetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das mindestens eine Sonnenrad (40) im Planetenträger
(11) drehbar gelagert ist.
6. Planetengetriebe nach Anspruch 4 oder 5, 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
(41/1) 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.
7. Planetengetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die eine Außenverzahnung (41/1) des Sonnenrades (40)
einen anderen Außendurchmesser (Kopfkreisdurchmesser) hat
als dessen andere Außenverzahnung (41/2).
8. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass die Innenverzahnung (22) des zweiten
Hohlrades (20) einen anderen Innendurchmesser
(Kopfkreisdurchmesser) als die Innenverzahnung (2) des
ersten Hohlrades (1) hat.
9. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass die Planetenräder (10/2) des zweiten
Satzes mit dem Planetenträger (11) der Planetenräder
(10/1) des ersten Satzes drehbar verbunden sind.
10. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass mindestens eine der Innenverzahnungen
(2, 5, 22) durch eine Innenumfangsfläche und mindestens
eine der Außenverzahnungen (4, 14; 4, 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.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904030220 DE4030220C2 (de) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Planetengetriebe |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19904030220 DE4030220C2 (de) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Planetengetriebe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4030220A1 DE4030220A1 (de) | 1992-03-26 |
DE4030220C2 true DE4030220C2 (de) | 2002-07-18 |
Family
ID=6414881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19904030220 Expired - Lifetime DE4030220C2 (de) | 1990-09-25 | 1990-09-25 | Planetengetriebe |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4030220C2 (de) |
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