DE4224917C2 - Planeten-Reibungsgetriebe - Google Patents
Planeten-ReibungsgetriebeInfo
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- F16H13/00—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members
- F16H13/06—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion
- F16H13/08—Gearing for conveying rotary motion with constant gear ratio by friction between rotary members with members having orbital motion with balls or with rollers acting in a similar manner
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planeten-
Reibungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Planeten-Reibungsgetriebe dieser Art sind aus den
Druckschriften FR 590 764 und FR 25 47 009 bekannt.
Die Fig. 4 und 5 zeigen ein Beispiel eines solchen
herkömmlich ausgebildeten Planeten-Reibungsgetriebes. Fig. 4
ist ein Vertikalschnitt durch das Getriebe, während Fig. 5
einen Querschnitt durch dasselbe zeigt. Diese Darstellungen
zeigen einen Motor 1, ein unteres Gehäuse 2', ein oberes
Gehäuse 3', eine Motorwelle 4, ein Sonnenrad (Rolle) 5, das an
der Motorwelle 4 befestigt ist, Stahlkugeln 6, bei denen es
sich um Planetenrollelemente handelt, Außenringe 7a' und 7b',
ein elastisches Element 8, das das Sonnenrad 5, die Stahlkugeln
6 und die Außenringe 7a' und 7b' unter einem vorgegebenen Druck
in Kontakt miteinander preßt, um eine Vorbelastung
aufzubringen. Ein Halter 9 hält die Stahlkugeln 6 auf einem
vorgegebenen Abstand. Der Halter 9 ist an einer Ausgangswelle
10 befestigt.
Die Außenringe 7a' und 7b' sind koaxial zum Sonnenrad 5 an
geordnet. Die Stahlkugeln 6 befinden sich zwischen der äuße
ren Umfangsfläche des Sonnenrades 5 und der inneren Umfangs
fläche eines jeden Außenrings 7a und 7b' und werden durch
den Halter 9 etwa in gleichen Abständen voneinander gehal
ten. Der Halter 9 ist fest mit der Ausgangswelle 10 verbun
den und wird durch ein Ausgangswellenlagerteil 3a drehbar
gelagert. Die Außenringe 7a' und 7b', die Stahlkugeln 6 und
das Sonnenrad 5 werden durch das elastische Element 8 unter
einem vorgegebenen Druck in Preßkontakt gehalten.
Wenn sich das Sonnenrad 5 dreht, drehen sich die Stahlku
geln 6 zusammen mit dem Halter 9, wobei jede Stahlkugel 6
abrollt, da die Außenringe 7a' und 7b', die Stahlkugeln 6
und das Sonnenrad 5 unter dem vorgegebenen Druck in Kontakt
miteinander stehen. Folglich dreht sich die Ausgangswelle 10
mit einer reduzierten Drehzahl, die der Umdrehungszahl der
Stahlkugeln 6 entspricht.
Es war in der Praxis üblich, ein Wechselgetriebe dieser Art
in der folgenden Weise auszubilden: Der Durchmesser der in
neren Umfangsfläche des unteren Gehäuses 2' wurde derart
festgelegt, daß die Außenringe 7a' und 7b' Positionen er
hielten, in denen sie koaxial zum Sonnenrad 5 angeordnet wa
ren. Dann wurden die Außenringe 7a' und 7b' positioniert und
montiert, indem sie unter Druck in das untere Gehäuse 2'
eingepaßt wurden. Eine derartige Anordnung benötigt einen
hohen Genauigkeitsgrad in bezug auf den Innendurchmesser und
Außendurchmesser der Außenringe 7a' und 7b' und den Durch
messer des Innenumfangs des unteren Gehäuses 2'. Diese Teile
müssen somit mit einem hohen Dimensionsgenauigkeitsgrad be
arbeitet werden. Hierdurch steigen jedoch die Kosten an. Zu
sätzlich zu diesem Nachteil besteht ein weiterer Nachteil
eines derartigen herkömmlichen Wechselgetriebes in folgendem:
Wenn eine Exzentrizität zwischen dem Sonnenrad 5 und den
Außenringen 7a' und 7b' auftritt, ergeben sich ein
unsymmetrischer Kontakt der Stahlkugeln 6, Vibrationen sowie
eine Abnahme des Wirkungsgrades. Des weiteren rollen die
Stahlkugeln 6 auf den inneren Umfangsflächen der Außenringe 7a'
und 7b' mit einer hohen Geschwindigkeit ab, während sich das
Wechselgetriebe im Betrieb befindet. Da die Außenringe 7a' und
7b' mit den Gehäusen 2' und 3' in direktem Kontakt stehen,
werden die durch die Rollbewegung der Stahlkugeln 6
verursachten Vibrationen über die Außenringe 7a' und 7b' auf
die Außenseite des Wechselgetriebes übertragen, so daß
Vibrationen und Geräusche entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planeten-Reibungsgetriebe zu
schaffen, das in einfacher Weise herzustellen ist und bei dem
die Entstehung von Vibrationen und Geräuschen weitgehend
unterdrückt ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 definierte
Merkmalskombination gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es
zeigen:
Fig. 1 einen Vertikalschnitt, der ein erfindungsgemäß
ausgebildetes Planeten-Reibungs-Wechselgetriebe
zeigt;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die in Fig. 1 ge
zeigte Ausführungsform;
Fig. 3 einen Querschnitt, der die Betriebsweise die
ser Ausführungsform zeigt;
Fig. 4 einen Vertikalschnitt, der ein herkömmlich
ausgebildetes Planeten-Reibungs-Wechselge
triebe zeigt;
Fig. 5 einen Querschnitt durch das Getriebe der Fig.
4; und
Fig. 6 einen Vertikalschnitt durch eine andere Aus
führungsform eines erfindungsgemäß ausgebilde
ten Wechselgetriebes.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung in Ver
bindung mit den Fig. 1 und 2 beschrieben, die die erfin
dungsgemäßen Merkmale zeigen. Fig. 1 ist ein Vertikal
schnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform. Fig. 2
ist ein Querschnitt durch dieselbe Ausführungsform. Gezeigt
sind ein Motor 1, ein unteres Gehäuse 2, ein oberes Gehäuse
3, das ein einstückig damit ausgebildetes Lagerteil 3a auf
weist, eine Motorwelle 4, ein Sonnenrad (Rolle) 5, das an
der Motorwelle 4 befestigt ist, Stahlkugeln 6, bei denen es
sich um Planetenrollelemente handelt (bei dieser Aus
führungsform sind drei Stahlkugeln 6a, 6b und 6c vorge
sehen), Außenringe 7a und 7b, elastische Elemente 8a und 8b,
die beispielsweise aus Silikongummi bestehen, ein Halter 9,
der die Stahlkugeln 6 in Position hält, eine Ausgangswelle
10, die einstückig mit dem Halter 9 ausgebildet ist, und ein
Ritzel 11, das an der Ausgangswelle 10 befestigt ist und
eine verzögerte Ausgangsdrehung liefert. Ein Paar der Außen
ringe 7a und 7b ist nahezu koaxial zum Sonnenrad 5 angeord
net. Die Außenringe 7a und 7b besitzen Stirnflächen 7a-1 und
7b-1, die eine konische Form besitzen, um einen Rollkontakt
mit den Stahlkugeln 6 herzustellen, und die mit ausgeschnit
tenen Teilen 7a-2 und 7b-2 versehen sind, um die elastischen
Elemente 8a und 8b zu halten, die die gesamten Umfangs
flächen der Außenringe 7a und 7b gegenüber dem oberen und
unteren Gehäuse 3 und 2 bedecken. Die konischen Flächen 7a-1
und 7b-1 der Außenringe 7a und 7b liegen einander gegenüber.
Eine Vielzahl (drei bei dieser Ausführungsform) von Stahlku
geln 6 ist zwischen der äußeren Umfangsfläche des Sonnenra
des 5 und den inneren konischen Umfangsflächen 7a-1 und 7b-1
der Außenringe 7a und 7b angeordnet. Diese Stahlkugeln 6
werden vom Halter 9 etwa auf gleichem Abstand gehalten. Der
Halter 9 ist mit einer Vielzahl von Schenkelteilen 9a ver
sehen, um die Stahlkuglen 6 mit geeignetem Spiel derart zu
halten, daß die Kugeln 6 frei abrollen können. Der Halter 9
und die Ausgangswelle 10 sind einstückig geformt, beispiels
weise aus Kunststoff, und werden durch das Lagerteil 3a des
oberen Gehäuses 3 drehbar gelagert. Die Ausgangswelle 10 be
sitzt ein Ritzel 11, das an ihrem vorderen Endteil befestigt
ist. Das Spiel der Ausgangswelle 10 in Schubrichtung wird
begrenzt, wenn das Ritzel 11 gegen das Lagerteil 3a in
Schubrichtung stößt. Die Außenringe 7a und 7b sind durch die
elastischen Elemente 8a und 8b derart gelagert, daß sie mit
dem oberen und unteren Gehäuse 3 und 2 nicht in direkten
Kontakt treten. Die elastischen Elemente 8a und 8b sind so
mit so angeordnet, daß sie die Außenringe 7a und 7b, die
Vielzahl der Stahlkugeln und das Sonnenrad 5 unter einem
vorgegebenen Druck in Kontakt miteinander halten. Wenn die
Stahlkugeln 6 abrollen, werden die Außenringe 7a und 7b
durch Reibkräfte zwischen den Außenringen und den
elastischen Elementen 8a und 8b und zwischen den elastischen
Elementen 8a und 8b und dem oberen und unteren Gehäuse 3 und
2 an einer Drehung gehindert. Das untere Gehäuse 2 ist mit
Hilfe von Montageschrauben 12 am Motor 1 befestigt. Der
äußere Umfangsteil des unteren Gehäuses 2 und der innere
Umfangsteil des äußeren Gehäuses 3 sind mit einem Innen- und
Außengewinde versehen, die miteinander kämmen. Das obere
Gehäuse 3 ist somit mit dem unteren Gehäuse 2 verschraubt
und daran befestigt. Zwischen der inneren Umfangsfläche 2a
des unteren Gehäuses 2 und den äußeren Umfangsflächen 7a-3
und 7b-3 der Außenringe 7a und 7b ist Spiel vorhanden. Spiel
ist ebenfalls zwischen der inneren Umfangsfläche 2a des
unteren Gehäuses 2 und den elastischen Elementen 8a und 8b
vorhanden. Die Außenringe 7a und 7b sind somit so angeord
net, daß sie in einer Radialrichtung über ein gewisses Aus
maß verschiebbar sind.
Die Funktionsweise des in der vorstehend beschriebenen Weise
ausgebildeten Planeten-Reibungs-Wechselgetriebes ist wie
folgt: Wenn sich die Motorwelle 4 dreht, rollt die Vielzahl
der Stahlkugeln 6 über die konischen Flächen der Außenringe
7a und 7b zusammen mit dem Halter 9 ab, wobei sie sich
drehen, da die Außenringe 7a und 7b, die Stahlkugeln 6 und
das Sonnenrad 5 durch die elastischen Elemente 8a und 8b un
ter dem vorgegebenen Druck in Kontakt miteinander gehalten
werden. Folglich dreht sich die Ausgangswelle 10 mit einer
Drehzahl, die der Umdrehungszahl der Vielzahl der Stahlku
geln 6 entspricht.
Als nächstes wird eine Anordnung dieser Ausführungsform zur
Selbstausrichtung der Außenringe 7a und 7b in Verbindung mit
Fig. 3 beschrieben. Die Außenringe 7a und 7b werden nur
durch die elastischen Elemente 8a und 8b gelagert und werden
in Radialrichtung nicht behindert. Daher ist im montierten
Zustand des Wechselgetriebes die koaxiale Beziehung der
Außenringe 7a und 7b zum Sonnenrad 5 (Koinzidenz ihrer Mit
telpunkte) nicht sichergestellt. Im Falle eines unsymme
trischen Kontaktes, beispielsweise aufgrund einer Exzentri
zität, werden die Außenringe 7a und 7b exzentrisch. Dann
wird eine auf die Stahlkugel 6a, die näher am Sonnenrad 5
angeordnet ist, ausgeübte Druckkraft P1 größer als auf die
Stahlkugeln 6b und 6c, die weiter weg vom Sonnenrad 5 ange
ordnet sind, ausgeübte Druckkräfte P2 und P3. Als Reaktion
auf diese Druckkraft P1 wird eine auf die Außenringe 7a und
7b ausgeübte Auswärtskraft in der Richtung sehr groß, in der
sich die Außenringe 7a und 7b exzentrisch mehr annähern.
Wenn sich das Planeten-Reibungs-Wechselgetriebe bei diesem
Zustand in Betrieb befindet, wird die Kraft in wiederholter
Weise in dieser Richtung ausgeübt. Diese Kraft bewegt die
Außenringe 7a und 7b in Radialrichtung, so daß die Außen
ringe 7a und 7b automatisch in die Positionen gebracht wer
den, in denen sie koaxial zum Sonnenrad 5 angeordnet sind.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform findet für
die elastischen Elemente 8a und 8b ein Gummimaterial Verwen
dung. Das elastische Element 8a und 8b kann jedoch durch
Wellenscheiben 18a und 18b ersetzt werden, die federähnliche
Eigenschaften besitzen und als elastische Elemente dienen
können, wie in Fig. 6 gezeigt, die eine weitere Aus
führungsform der Erfindung betrifft. Wie man Fig. 6 ent
nehmen kann, ist die Wellenscheibe 18a, die als eines der
elastischen Elemente verwendet wird, so angeordnet, daß sie
den Außenring 7a relativ zum oberen Gehäuse 3 in Richtung
auf den mittleren Teil der Vorrichtung (in Fig. 6 unten)
drückt. Die andere Wellenscheibe 18b ist so angeordnet, daß
sie den Außenring 7b relativ zum unteren Gehäuse 2 in
Richtung auf den mittleren Teil der Vorrichtung drückt (in
Fig. 6 nach oben). Auch bei dieser Ausführungsform wird
eine reduzierte Ausgangsdrehzahl durch die Abrollbewegung
der Stahlkugel 6 in der gleichen Weise wie bei der vor
stehend beschriebenen Ausführungsform erzielt. Des weiteren
ist jede Wellenscheibe 18a und 18b so angeordnet, daß sie
relativ zur inneren Umfangsfläche 2a des unteren Gehäuses 2
Spiel aufweist. Wenn daher Exzentrizität auftritt, ist diese
Ausführungsform ebenfalls in der Lage, eine Selbstaus
richtung in wirksamer Weise durchzuführen.
Wie vorstehend beschrieben, ist selbst bei einer Exzentrizi
tät oder einer Abweichung von einer perfekten Ausrichtung
des Sonnenrades und der Außenringe im montierten Zustand
jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des
Wechselgetriebes in der Lage, die Außenringe in optimale Po
sitionen zu verschieben, wo die auf die Planetenrollelemente
ausgeübten Druckkräfte gleich groß werden, wenn das Wechsel
getriebe in Betrieb genommen wird. Mit der erfindungsgemäßen
Lösung muß somit keine Bearbeitung der Außenringe und der
Außenringmontageteile mit hoher Präzision durchgeführt wer
den, und die Bearbeitung und die Montage der Teile dieser
Ausführungsform wird erleichtert. Die Erfindung führt daher
zu einer Kostenreduktion bei einem solchen Planeten-Rei
bungs-Wechselgetriebe. Ein weiterer Vorteil der Erfindung
besteht darin, daß die Vibrationen und Geräusche der Außen
ringe, die aus der Abrollbewegung der Planetenrollelemente
resultieren, von den elastischen Elementen ohne Übertragung
auf die Außenseite absorbiert werden. Die Vibrationen und
Geräusche des Getriebes können somit herabgesetzt werden.
Erfindungsgemäß wird somit ein Planeten-Reibungs-Wechselge
triebe vorgeschlagen, das die folgenden Bestandteile umfaßt:
ein Sonnenrad, das sich in Abhängigkeit von einer Antriebs
drehung dreht, einen Außenring, Planetenrollelemente, die
mit einer äußeren Umfangsfläche des Sonnenrades und einer
inneren Umfangsfläche des Außenringes in Kontakt stehen, ein
Gehäuseelement, das das Sonnenrad, den Außenring und die
Planetenrollelemente aufnimmt, und ein elastisches Element,
das den Außenring derart unter Druck setzt und lagert, daß
er in Radialrichtung relativ zum Gehäuseelement bewegbar
ist. Durch die Drehung des Sonnenrades führen die Planeten
rollelemente Umdrehungen durch und erzeugen eine Ausgangs
drehung mit reduzierter Drehzahl.
Claims (8)
1. Planeten-Reibungsgetriebe mit einem Sonnenrad (5), das in
Abhängigkeit von einer Antriebsdrehung drehbar ist, mit
mindestens einem Außenring (7a, 7b), mit Planetenrollelementen
(6; 6a; 6b; 6c), die mit einer äußeren Umfangsfläche des
Sonnenrades und mit einer inneren Umfangsfläche des Außenringes
in Kontakt stehen, und mit einem das Sonnenrad, den Außenring
und die Planetenrollelemente aufnehmenden Gehäuse (2, 3), wobei
der Außenring im Gehäuse axial gelagert und über Reibungskräfte
mit dem Gehäuse verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen jedem Außenring (7a; 7b) und dem Gehäuse ein
elastisches Element (8a; 8b) angeordnet ist und jedes
elastische Element und jeder Außenring ein radiales Spiel
gegenüber dem Gehäuse (2, 3) aufweisen.
2. Planeten-Reibungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das elastische Element (8a, 8b) den
Außenring (7a; 7b) derart unter Druck setzt und lagert, daß
dieser in einer Radialrichtung relativ zum Gehäuse (2, 3)
beweglich ist.
3. Planeten-Reibungsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Planetenrollelemente (6;
6a; 6b; 6c) Kugeln umfaßt und daß die innere Umfangsfläche des
Außenringes (7a, 7b), die mit den Kugeln in Kontakt steht,
konisch ausgebildet ist, so daß eine elastische Druckkraft in
Schubrichtung des elastischen Elementes (8a; 8b) in eine
Druckkraft des Außenringes (7a, 7b) auf die Kugeln umgewandelt
wird.
4. Planeten-Reibungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (7a; 7b) in
Schubrichtung in zwei Teile aufgeteilt ist und daß das
elastische Element (8a; 8b) so angeordnet ist, daß es die
beiden Teile des Außenringes unabhängig voneinander unter Druck
setzt und lagert.
5. Planeten-Reibungsgetriebe nach einem der vorangehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Übertragungselement (9),
das die Umdrehung der Vielzahl der Planetenrollelemente (6; 6a;
6b; 6c) nach außen abgibt und eine Vielzahl von Abschnitten
zwischen entsprechenden benachbarten Paaren der
Planetenrollelemente derart aufweist, daß das
Übertragungselement (9) durch die Umdrehung der Vielzahl der
Planetenrollelemente gedreht wird.
6. Planeten-Reibungsgetriebe nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3) ein Lagerteil (3a)
aufweist, das das Übertragungselement (9) drehbar lagert.
7. Planeten-Reibungsgetriebe nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element
(8a, 8b) ein Gummimaterial umfaßt.
8. Planeten-Reibungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Element ein
Federmaterial umfaßt.
Applications Claiming Priority (1)
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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R071 | Expiry of right | ||
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