DE4224850A1 - Wolfrom-Planetengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Wolfrom-Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Getriebe sind beispielsweise aus DE-Z.: Feinwerk­ technik & Meßtechnik 89, 4, S. 177-184 "Klein, Bernd: Das Wolfromgetriebe - eine Planetengetriebebauform für hohe Übersetzungen" bekannt.

Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, die Steifigkeit und damit die Lebensdauer eines solchen auf einen hohen Wirkungsgrad ausgelegten Getriebes zu erhöhen. Dabei sollen die betreffenden Getriebe große Kräfte bei hohen Übersetzungsverhältnissen übertragen kön­ nen.

Eine grundsätzliche Lösung dieses Problems zeigt eine Aus­ führung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 auf.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteran­ sprüche.

Eine nähere Erläuterung der erfindungsgemäßen Lösung er­ folgt im Zusammenhang mit der Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Wolfrom-Getriebe mit einer Hälfte in Ansicht und der anderen Hälfte in einem Längsschnitt in der Ausführung mit einer An- und Abtriebswelle,

Fig. 2 ein Wolfrom-Getriebe in einer Aufsteck-Ausführung in einem Längsschnitt.

Das Wolfrom-Getriebe in der Ausführung nach Fig. 1 besitzt eine jeweils aus dem Getriebegehäuse herausragende An- und Abtriebswelle 1 bzw. 2. Die Antriebswelle 1 bildet das Son­ nenrad 3 aus, das in drei steglos gelagerte Planetenräder 4 eingreift, die wiederum jeweils gemeinsam in einem ersten festen und einem zweiten drehbaren Hohlrad 5 bzw. 6 kämmen. Das erste feste Hohlrad 5 ist Bestandteil des ortsfesten Getriebegehäuses. Das zweite drehbare Hohlrad 6 geht in die Abtriebswelle 2 über. Die Planetenräder 4 sind rohrförmig ausgebildet, wodurch sie radial in gewissem Umfang ela­ stisch nachgiebig sind.

Das Getriebegehäuse besteht aus einem zentralen rohrförmi­ gen Mittelgehäuse 7 und damit an- und abtriebsseitig ange­ schraubten Abschlußdeckeln 8 und 9. Das drehbare zweite Hohlrad 6 ist praktisch der Rand der die Planetenräder 4 übergreifenden in diesem Bereich topfförmig ausgebildeten Abtriebswelle 2.

Die Zähnezahlen des ersten und zweiten Hohlrades 5, 6 sind dem Prinzip eines Wolfrom-Getriebes entsprechend unter­ schiedlich, wobei die Differenz zur Erzielung eines mög­ lichst hohen Übersetzungsverhältnisses möglichst gering, insbesondere gleich 1, zu wählen ist.

Der für die Verzahnung festgelegte Modul kann beispielswei­ se bei einem Teilungsdurchmesser der Hohlräder 5, 6 von 90 mm und der Planetenräder von 39 mm etwa m = 0,5 betragen. In diesem Fall mißt die Breite der Hohlräder jeweils das 40fache des Moduls. Da die Breite der Planetenräder 4 etwa der addierten Breiten des ersten und zweiten Hohlrades 5, 6 entspricht, bedeutet dies für die Breite der Planetenräder das 80fache des Moduls. Mit einem solchen Getriebe ist ein Übersetzungsverhältnis von i = 756 bei einem möglichen Ab­ triebsmoment von 1000 Nm erreichbar.

Bei der Montage des Getriebes werden die Planetenräder 4 radial in den angrenzenden Gegenzahnrädern 3, 5, 6 unter leichter elastischer Verformung verspannt eingebaut. Um diese elastische Verformung erhalten zu können, ist die Wanddicke der rohrförmigen hohlzylindrischen Planetenräder 4 entsprechend auszulegen. Hierbei sind die von den Plane­ tenrädern 4 aufzunehmenden und zu übertragenden Kräfte in aus der Mechanik an sich bekannter Weise zu berücksichti­ gen. Zur Erzielung der bei der Montage gewünschten elasti­ schen Verspannung werden die Planetenräder 4 in unterkühl­ tem Zustand eingesetzt. Insbesondere durch die elastische auch im Getriebebetrieb verbleibende Verspannung und eine Schrägverzahnung wird die für einen hohen Wirkungsgrad erforderliche große Verzahnungs-Überdeckung von im vorlie­ genden Fall beispielsweise 6,1 erzielt. Mit der erfindungs­ gemäßen Auslegung ist es möglich, die Evolventen-Flanken­ form der ineinandergreifenden Zähne auf einen spezifischen Gleitwert von kleiner als 0,4 auszulegen. Zu diesem Zweck wird die tragende Evolventenlänge der Zahnflanken verkürzt, indem die Bereiche am Kopf und Fuß der Zähne durch ent­ sprechende Formgebung aus dem Tragbereich herausgenommen werden.

Die Abtriebswelle 2 ist im Bereich ihres Hohlrades 6 radial über ein Wälzlager 10, das axial stützend wirken muß (z. B. Schrägkugellager), auf der axial über die Planetenräder 4 hinausragenden Antriebswelle 1 gelagert. Getriebeeingangs­ seitig ist die Antriebswelle 1 über ein weiteres typglei­ ches Wälzlager 11 in dem Abschlußdeckel 8 gelagert. Die Planetenräder 4 sind axial über Abstandsringe 17 zwischen den Wälzlagern 10 und 11 fixiert.

Axial gelagert ist die Abtriebswelle 2 in Rollenlagern 12, die sich an einem fest mit dem getriebeabtriebsseitigen Ab­ schlußdeckel 9 verbundenen Ring 13 abstützen.

Das Getriebe kann auch als sogenanntes Aufsteckgetriebe nach Fig. 2 ausgebildet sein.

In diesem Fall sind die An- und Abtriebswelle 1 und 2 je­ weils als Hohlwellen ausgebildet, von denen die Abtriebs­ welle 2 innerhalb der Antriebswelle 1 über Rollenlager 14 gelagert ist. In den zylindrischen Hohlraum der Abtriebs­ welle 2 kann eine über das Getriebe anzutreibende Welle eingesteckt und mit Hilfe der über einen Spannring 15 anzu­ ziehenden Spannelemente 16 fixiert werden.

Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Getriebes be­ steht in einer äußerst klein bauenden sehr hoch übersetzen­ den und dabei gleichzeitig einen hohen Wirkungsgrad aufwei­ senden Ausführung, die auch bei hohen zu übertragenden Kräften lange verschleißarme Standzeiten gewährleistet. Für die Erlangung dieser Vorteile ist die steglose Lagerung der Planetenräder, ein extrem kleiner Verzahnungs-Modul, der eine große Zahnbreite erlaubt, sowie eine hierdurch mögliche hohe durch eine Schrägverzahnung und elastische Verspannung der Planetenräder erzielbare Überdeckung maßgebend.

Claims (5)

1. Wolfrom-Planetengetriebe, bei dem ein angetriebenes Sonnenrad in mindestens zwei um das Sonnenrad kreisenden in einem feststehenden ersten Hohlrad steglos geführten axial durchgehend stufenlos verzahnten Planetenrädern kämmt, die wiederum gleichzeitig in ein koaxial zu dem feststehenden ersten Hohlrad angeordnetes drehbares zweites mit der Ge­ triebeabtriebswelle fest verbundenes Hohlrad mit einer ge­ genüber dem ersten Hohlrad geringfügig unterschiedlichen Zähnezahl eingreifen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung eine Schrägverzahnung mit einem Modul von kleiner als 1 und einer Überdeckung von mindestens 4 ist, bei der die jeweils etwa gleiche Zahnbreite des ersten und zweiten Hohlrades (5, 6) mindestens dem etwa 35fachen Wert des gewählten Moduls entspricht, und daß die Planeten­ räder (4) außenverzahnte gegenüber den Gegenzahnrädern (3, 5, 6) radial elastisch verspannt eingebaute Hohlzylinder sind, deren Breite in etwa der summierten Breite des ersten und zweiten Hohlrades (5, 6) entspricht.

2. Wolfrom-Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzahnungs-Modul kleiner als 0,8, insbesondere kleiner als 0,7, ist, wobei die jeweils etwa gleiche Breite des ersten und zweiten Hohlrades (5, 6) mindestens dem etwa 40- bzw. 45fachen Wert des gewählten Moduls entspricht.

3. Wolfrom-Getriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzahnungsmodul zwischen 0,3 und 0,5 liegt.

4. Wolfrom-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungs-Überdeckung oberhalb von mindestens 5, insbesondere über 6, liegt.

5. Wolfrom-Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die An- und Abtriebswelle (1, 2) jeweils Hohlwellen sind, von denen die Abtriebswelle (2) innerhalb der An­ triebswelle (1) gelagert ist.