DE4445413A1 - Stirnräderplanetengetriebe - Google Patents
StirnräderplanetengetriebeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Stirnräderplanetengetriebe der
Bauarten sowohl mit feststehendem Planetenträger als auch mit
feststehendem Hohlrad, mit Sonnenrad, Planetenrädern, Hohlrad
und Planetenträger, mit Einfachschrägverzahnung und Druckringen,
welche an Verzahnungsenden des Sonnen- und Hohlrades direkt
starr befestigt sind.
Es ist bekannt, bei Planetengetrieben der eingangs genannten
Bauarten für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte der Einfach
schrägverzahnung und für die axiale Führung der Räder an beiden
Verzahnungsenden des Sonnen- und Hohlrades Druckringe anzuordnen
(DE-PS 15 75 007, DE-PS 21 10 252, DE-PS 26 20 570, DE-PS 33 11 310).
Dabei ist es üblich, die Druckringe direkt an dem Hohlrad
starr oder zur Erreichung des axialen Lastausgleiches radial
beweglich zu befestigen (DE-PS 21 10 252).
Außerdem ist es bekannt, den als rotierendes Glied der langsam
laufenden Getriebeseite wirkenden Planetenträger (DE-PS 26 20 570)
bzw. das Hohlrad (DE-PS 33 11 310) als starre Baueinheit
auszubilden; das zur Radsatzmitte weisende Ende wird hierbei für
das Erreichen des Lastausgleiches in den Verzahnungen radial
beweglich geführt, wohingegen das entgegengesetzte Ende eine in
nur einem Lager radial und axial unbewegliche Führung aufweist.
Bekannt ist es darüber hinaus auch, das feststehende Getriebe
glied als starre Baueinheit auszubilden (DE-PS 26 20 570) und
mit dem Gehäuse starr zu verbinden.
Als bekannt gilt auch, den Planetenrad-Lagerbolzen einseitig
eingespannt als Freiträger im Planetenträger zu halten (DE-PS 26 20 570).
Bei diesen bekannten Ausführungen ist der Aufwand für die Her
stellung der beidseitig der Verzahnungen an dem Sonnen- und
Hohlrad befestigten Druckringe und auch für die dafür notwendi
gen Befestigungseinrichtungen am Sonnen- und Hohlrad sehr groß.
Außerdem erfordern diese Teile höchste Herstellungspräzision.
Diese Aufwendungen erhöhen nachteilig bei den bekannten Bauarten
den Getriebepreis. Außerdem besitzen die bekannten Bauarten auch
Nachteile bezüglich ihrer Montage, Demontage und Inspektion. So
ist es beispielsweise nicht möglich, durch die Befestigung der
beiderseits der Verzahnungen direkt an dem Sonnen- und Hohlrad
angeordneten Druckringe ohne den nachteiligen Ausbau von Teilen
oder des ganzen Getriebes eine gründliche Inspektion der Getrie
beteile durchzuführen.
Die optische Kontrolle aller Verzahnungen, Druckringlaufflächen
und Planetenradlager wird hier nur ermöglicht, wenn die Druck
ringe und weitere Teile ausgebaut werden. Dieser Druckringausbau
ist jedoch bei den bekannten Getrieben sehr kompliziert und
kostenintensiv. Analog dazu gestaltet sich auch nachteilig die
Montage und Demontage von einzelnen Teilen oder des ganzen Ge
triebes.
Diese bei der Montage und Inspektion vorhandenen Schwierigkeiten
belasten nachteiligerweise die herkömmlichen Planetengetriebe
gegenüber den konventionellen Stirnradgetrieben, bei welchen zum
Beispiel der Zugang zu den Verzahnungen und Lagerstellen ohne
Radsatzdemontage möglich ist.
Die für die Erreichung des axialen Lastausgleiches bekannten
Ausführungen sind ebenfalls mit Nachteilen behaftet. So ist die
Ausführung für die Druckringgeometrie mit zwei konischen Berühr
flächen und radialer Bewegungsmöglichkeit der Druckringe (DE-PS 21 10 252)
sehr aufwendig und bezüglich Funktions- und Betriebs
sicherheit auch sehr umstritten.
Die Ausführung für die Druckringgeometrie plan/ballig mit Plan
flächen an den Planetenrädern (DE-PS 26 205 750) macht es außer
dem notwendig, die balligen Laufflächen ausschließlich an den
Druckringen vorzusehen. Es führt jedoch zu fertigungstechnischen
Schwierigkeiten bei der Herstellung der Balligkeit, da es zur
Vermeidung von Axialschwingungen notwendig ist, erst nach been
deter Befestigung der Druckringe an dem Sonnen- und Hohlrad die
Balligkeit herzustellen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber
darin, Stirnräderplanetengetriebe der eingangs genannten Art so
auszubilden, daß bei vereinfachter Bauart die Effektivität er
höht wird, sowohl technisch als auch ökonomisch. Hierbei soll
die Erfindung auch anwendbar sein bei Stirnräderplanetengetrie
ben mit feststehendem Sonnenrad.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils
nur an einem Verzahnungsende des Sonnenrades und des Hohlrades
ein Druckring für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte und die
axiale Radsatzführung angeordnet ist, vorgesehen für den Betrieb
des Getriebes in jeweils nur einer Antriebsdrehrichtung, daß
sich der Druckring des Hohlrades und der Druckring des Sonnenra
des diagonal gegenüberliegen und daß das Hohlrad und dessen
Druckring getrennt voneinander an einem gemeinsamen Teil des
Getriebes befestigt sind.
Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer besonders einfachen
Ausbildung des Getriebes insbesondere dadurch, daß jeweils nur
an einem Verzahnungsende des Sonnen- und Hohlrades ein Druckring
für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte und für die axiale
Radsatzführung angeordnet ist, vorgesehen für den Betrieb des
Getriebes in jeweils nur einer Antriebsdrehrichtung. Der Antrieb
kann dabei entweder an der schnellen oder an der langsamen Ge
triebeseite erfolgen.
Die daraus resultierende Einsparung von zwei hochwertigen Druck
ringen und demzufolge auch von aufwendigen Einrichtungen für
deren Befestigung am Sonnenrad und am Hohlrad ergibt erhebliche
Kosteneinsparungen. Die Beschränkung auf jeweils nur eine Dreh
richtung ist dabei kein Nachteil, da bekanntlich beispielsweise
eine große Zahl von Industriegetrieben nur in einer Drehrichtung
betrieben werden.
Für den Fall, daß sich während der kurzen Auslaufzeit des Ge
triebes die Räder entgegengesetzt zu der Schubrichtung bei Last
betrieb verschieben, erfolgt die Wegbegrenzung durch zum Teil
bereits vorhandene oder zu ergänzende einfache Bauteile, geeig
net zur Aufnahme von Axialkräften. Bei den einzelnen Bauarten
sind dies:
- a) Bei feststehendem Planetenträger für das Hohlrad das vorhandene Radial-Axiallager der langsam laufenden Welle und für das Sonnenrad ein zu ergänzender La gerring.
- b) Bei feststehendem Hohlrad für dieses das vorhandene Gehäuse und für das Sonnenrad ein zu ergänzender Lagerring.
- c) Bei feststehendem Sonnenrad für dieses das vorhande ne Gehäuse und für das Hohlrad eine zu ergänzende Anlauffläche an dem vorhandenen Radiallager der schnell laufenden Welle.
Der eine am Hohlrad verbleibende Druckring ist erfindungsgemäß
an der Hohlradseite mit dem hülsenartigen Fortsatz zur Drehmo
ment-Weiterleitung angeordnet; der einzige Druckring des Sonnen
rades liegt entsprechend diagonal gegenüber.
Des weiteren sind erfindungsgemäß das Hohlrad und dessen Druck
ring separat an das gemeinsame Anbauteil starr befestigt.
Der Wegfall von zwei Druckringen und die separate Befestigung
von Hohlrad und Druckring ermöglichen neben der Bauartverein
fachung und der Kostenreduzierung auch eine unkomplizierte Ge
triebeinspektion ohne den Ausbau von Teilen. Es ist lediglich
erforderlich, die Hohlradbefestigung zu lösen und dieses Rad
soweit in der Verzahnung axial zu verschieben, bis eine voll
kommene optische Betrachtung aller Verzahnungen und Druckring
laufflächen gegeben ist.
Auch die Getriebemontage und der Ausbau einzelner Bauteile bei
eingebautem Getriebe vereinfacht sich durch das Verschieben des
Hohlrades ganz erheblich.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Verbesserung des
radialen Lastausgleichs. Hierbei handelt es sich insbesondere um
das rotierende Glied der langsam laufenden Getriebeseite, wel
ches eine starre Baueinheit bildet und dessen zur Radsatzmitte
weisendes Ende zur Erreichung des radialen Lastausgleiches in
den Verzahnungen beweglich geführt ist, wohingegen sein entge
gengesetztes Ende nur eine radial und axial unbewegliche Führung
in einem Lager aufweist.
Zur Vermeidung einer ungünstigen radialen Belastung bei Still
stand, Leerlauf und Lastbetrieb wird erfindungsgemäß vorgeschla
gen, die Schwerpunktabstände der beiderseits des einen Lagers
angeordneten Massen (Kupplung mit Welle einerseits und zur Rad
satzmitte weisendes Teilstück andererseits) so zu wählen, daß
die beiden daraus sich ergebenden, entgegengesetzt wirkenden
Momente (Drehzwilling) gleichgroß sind.
Für den axialen Lastausgleich wird erfindungsgemäß vorgeschla
gen, den hülsenartigen Bereich des Hohlrad-Druckringes durch
wellenartige Ausnehmungen axial elastisch zu gestalten. Die
damit verbundene elastische Einfederung durch die axialen Zahn
kräfte eliminiert Längenunterschiede zwischen den einzelnen
Planetenrädern, so daß dadurch ein gleichmäßiger Ausgleich der
Axialkräfte auch bei mehr als drei Planetenrädern zustandekommt.
Außerdem erreicht man bei der Druckringgeometrie mit zwei koni
schen Berührflächen durch die Elastizität auch eine Winkelanpas
sung bei nicht absolut gleicher Neigung der Berührflächen von
Druckring und jeweiligem Planetenrad. Hierdurch werden Kanten
pressung und damit Überlastungen an den Berührstellen vermieden.
Durch das erfindungsgemäße Merkmal der elastischen Eigenschaft
des Hohlrad-Druckringes ist es möglich, sowohl die Druckringgeo
metrie konisch/konisch als auch plan/ballig zu verwenden, wobei
bei letzterer die Balligkeit nunmehr mit Vorteilen für deren
leichtere Herstellung an den Planetenrädern vorgesehen werden
kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü
chen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar
gestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der
Zeichnung zeigen:
Fig. 1 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt mit
feststehendem Hohlrad, für eine Antriebsdreh
richtung;
Fig. 2 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt mit
feststehendem Planetenträger für eine Antriebsdreh
richtung;
Fig. 3 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt, mit
feststehendem Sonnenrad, für eine Antriebsdrehrich
tung;
Fig. 4 ein Stirnräderplanetengetriebe nach Fig. 1, mit den
erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine einfache In
spektion, wobei die obere Hälfte im Längsschnitt
dargestellt ist;
Fig. 5 ein Stirnräderplanetengetriebe nach Fig. 3 mit den
erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine einfache In
spektion, wobei die obere Hälfte im Längsschnitt
dargestellt ist.
Fig. 6 ein Stirnräderplanetengetriebe nach Fig. 2 mit den
erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine Demontage, wo
bei die obere Hälfte im Längsschnitt dargestellt
ist;
Fig. 7 die bei den Stirnräderplanetengetrieben nach Fig. 1
bis 3 erfindungsgemäß vorgesehene getrennte Befesti
gung des Hohlrades und Druckringes an das gemeinsame
Anbauteil;
Fig. 8 die erfindungsgemäß vorgesehene axial elastische
Ausbildung des Hohlrad-Druckringes für den axialen
Lastausgleich in unbelastetem Zustand;
Fig. 9 die axial elastische Ausbildung des Hohlrad-Druck
ringes nach Fig. 8 in belastetem Zustand;
Fig. 10 den Sonnenrad-Druckring mit konisch/konischer
Berührflächengeometrie;
Fig. 11 den Sonnenrad-Druckring alternativ zu Fig. 10 mit
plan/balliger Berührflächengeometrie;
Fig. 12 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt mit
feststehendem Planetenträger, für beide Antriebs
drehrichtungen.
In den Fig. 1 bis 3 und 12 ist jeweils eine Bauform eines
Stirnräderplanetengetriebes mit Einfachschrägverzahnung gemäß
der Erfindung dargestellt, bestehend im wesentlichen aus einem
Sonnenrad 1, Planetenrädern 2 und einem Hohlrad 3. Die Planeten
räder 2 sind auf einseitig als Freiträger in einem Planetenträ
ger 4 eingespannten Lagerbolzen 5 gelagert. An den beiden Wel
lenanschlüssen des Getriebes befinden sich flexible Kupplungen 6
und 7 für den Ausgleich von axialen, radialen und winkligem
Wellenversatz.
Die Kupplung 6 an der schnellen Getriebeseite ist erfindungs
gemäß eine Doppelmembrankupplung. Neben den allgemeinen Vortei
len von Membrankupplungen - u. a. Schmierungs- und Wartungsfrei
heit, hohe Laufpräzision und Spielfreiheit der Teile unterein
ander, Auswuchtung der Kupplung mit den anderen Teilen der
schnell laufenden Getriebeseite als starre Wuchteinheit - zeich
net sich die dargestellte Kupplungsbauart vor allem aus durch
die große Elastizität und die kleine Masse des mittels Elektro
nenstrahlschweißung verbundenen Doppelmembranelements sowie
durch die Fähigkeit große Drehmomente und höchste Drehzahlen
optimal zu übertragen.
Das Getriebegehäuse besteht aus einer unteren Gehäusehälfte 8
mit Befestigungsfüßen 9 und einer oberen Gehäusehälfte 10. Abge
schlossen wird es an der langsamen Getriebeseite durch einen
ebenfalls zweiteiligen Gehäusedeckel 11. Neben einer Wellenab
dichtung 12 befindet sich in dem Gehäusedeckel 11 auch ein zwei
teiliges Radial-/Axiallager 13 einer langsam laufenden Welle 14.
Gemäß der Erfindung zeigen die Fig. 1, 2 und 3 die Anordnung
von jeweils einem Druckring 15, 16 an den Verzahnungsenden des
Sonnenrades 1 und des Hohlrades 3. Diese Druckringe 15, 16 sind
in der Lage, bei Betrieb des Getriebes in einer Antriebsdreh
richtung die dabei auftretenden axialen Zahnkräfte an den Be
rührungsstellen mit den Planetenrädern 2 mittels einer beson
deren Geometrie dieser Berührungsflächen durch Wälzvorgang rei
bungsarm auszugleichen.
Es entfallen dadurch die sonst üblichen Axiallager und Kippmo
mente an den Planetenrädern.
Als Eigenheit ist bei der Bauart nach Fig. 1 das Hohlrad 3 fest
stehend; über einen hülsenartigen Fortsatz 17 und einen Flansch
18 ist hierbei das Hohlrad 3 mit der zweiteiligen Gehäusewand 19
starr verbunden. Der ebenfalls feststehende Druckring 16 ist
erfindungsgemäß mit seinem Flansch 20 separat zum Hohlrad 3
ebenfalls an der Gehäusewand 19 starr befestigt.
Erfindungsgemäß befindet sich der Druckring 15 diagonal gegen
über des Druckringes 16 an der anderen Seite des Planetenrades 2
und ist über spezielle Befestigungsarten, beispielsweise mittels
Gewinde, an dem Sonnenrad 1 befestigt.
Die axiale Führung der Planetenräder 2 und des Sonnenrades 1
erfolgt bei Betriebsdrehrichtung durch die Druckringe 15 und 16.
Für den Fall, daß nach dem Abschalten der Anlage während der
kurzen Auflaufzeit geringe Gegenschübe an den Rädern 1, 2 und 3
auftreten, werden diese am Hohlrad 3 an der Befestigungsstelle
der Teile 18, 19 und am Sonnenrad 1 über einen Lagerring 21 an
einer axialen Lagerfläche 22 eines Lagers 13 aufgenommen.
Der Planetenträger 4 bildet mit der langsam laufenden Welle 14
ein gemeinsames, vereinfachtes Teil. Gegenüber den üblichen
Planetenträgerkonstruktionen als Käfig mit zwei Seitenscheiben
und Verbindungsstegen zwischen den Planetenrädern ergeben sich
dadurch beachtliche Einsparungen an Herstellungskosten.
Wirkungsgraderhöhungen durch kleinere Öl-Planschverluste sind
ein weiterer Vorteil.
An der schnell laufenden Seite befinden sich an der Gehäusewand
19 zur Ölabschirmung eine Scheibe 23 und eine Verschalung 24,
beide in zweiteiliger Ausführung.
Die erfindungsgemäße Beschränkung auf eine Antriebsdrehrichtung
sowie die besondere Ortszuordnung der Druckringe 15 und 16 er
fordern eine Abstimmung der Schrägungsrichtung bei der Einfach
schrägverzahnung. So zeigt als Beispiel Fig. 1 in der Betrach
tungsrichtung (Pfeil 25) ein im Rechtsdrehsinn (Pfeil 26) ange
triebenes Sonnenrad 1 und gemäß dem feststehenden Hohlrad 3 eine
ebenfalls rechtsdrehende Abtriebswelle 14 (Pfeil 27) sowie
linksdrehende Planetenräder 2 (Pfeil 28). Für die Übertragung
des Drehmoments ist es dadurch notwendig, die Verzahnung 29 des
Sonnenrades 1 linksgängig vorzusehen. In Abstimmung dazu erhält
die Verzahnung 30 der Planetenräder 2 und die Verzahnung 31 des
Hohlrades 3 Rechtsgängigkeit. Ist die Antriebsdrehrichtung 26
jedoch entgegengesetzt im Linksdrehsinn, so sind auch entspre
chend dazu die Schrägungsrichtungen der Verzahnungen 29, 30, 31
entgegengesetzt auszuführen. Ebenso entgegengesetzt zu den
Schrägungsrichtungen bei Rechtsdrehsinn (Pfeile 26, 27, 28) sind
die Schrägungsrichtungen dann vorzusehen, wenn das Getriebe
nicht von der schnellen Seite (über Kupplungen 6), sondern von
der langsamen Seite (über Kupplungen 7) im Drehsinn des Pfeiles
27 angetrieben wird.
Für die Erreichung des radialen Lastausgleichs ist das Sonnenrad
1 in an sich bekannter Weise ungelagert und in den Verzahnungen
der Planetenräder 2 radial beweglich geführt. Des weiteren bil
det das feststehende Hohlrad 3 durch die an diesem stattfinden
de, ebenfalls radial bewegliche Zentrierung der Planetenräder 2
die eine Lagerstelle der langsam laufenden Welle 14. Diese
stellt mit dem Planetenträger 4 und den Lagerbolzen 5 eine star
re Baueinheit dar.
Die andere Lagerstelle ist das Lager 13. Zur Vermeidung einer
ungünstigen radialen Belastung der Verzahnungen des Radsatzes im
Stillstand und beim Anfahren wird vorgeschlagen, die Schwer
punktabstände L₁ und L₂ der beiderseits des Lagers 13 angeord
neten Massen M₁ und M₂ so zu wählen, daß sich die Baueinheit der
Teile 7, 14, 4 und 5 annähernd im Gleichgewicht um einen Dreh
punkt 32 befindet. Die Masse M₁ beinhaltet auch den Massenanteil
der halben flexiblen Wellenkupplung 7. Das Erreichen des Gleich
gewichtszustandes kann auch durch Versetzen des Lagers 13 (z. B.
in Richtung Getriebeinneres) und folglich des Drehpunktes 32
oder durch Abstimmung der beiden Massen M₁ und M₂ vorgenommen
werden.
Die beim Anfahren der Anlage durch die Beschleunigung der Dreh
massen entstehenden radialen Zahnkräfte sind demzufolge bereits
in einer sehr kleinen Größe in der Lage, die Räder des Radsatzes
zu zentrieren. Damit vermeidet man den bisher bei derartigen
Planetengetrieben mit radial einstellbaren Rädern als nachteilig
empfundenen unruhigen Lauf während des Anfahrvorganges.
Durch das Gleichgewicht der Baueinheit der langsamen Getriebe
seite ergibt sich für den radialen Lastausgleich auch bei Last
betrieb ein wichtiger Vorteil. So sind bei den Ausgleichsbewe
gungen des inneren Endes dieser Baueinheit die Massenkräfte
dadurch auf ein Minimum reduziert und diese Teile in der Lage,
bis zu den höchsten Drehzahlen bei niedrigen dynamischen Zahnbe
lastungen den Zentrierbewegungen zu folgen.
Das Hohlrad 3 ist - wie an sich bekannt - radial elastisch di
mensioniert, so daß der gleichmäßige radiale Lastausgleich wei
ter verbessert und die Anordnung von mehr als drei Planetenrä
dern 2 ermöglicht wird.
Als weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 2 ein Stirn
räderplanetengetriebe der Bauart mit feststehendem Planetenträ
ger 40, ebenfalls in einfacher Bauweise, wobei dieser Planeten
träger 40 gleichzeitig als Gehäusewand wirkt. Das sich drehende
Hohlrad 3 ist über den hülsenartigen Fortsatz 17 und den Flansch
18 zur Weiterleitung des Drehmomentes mit einem Flansch 41 der
langsam laufenden Welle 14 starr verbunden. Gemäß der Erfindung
befindet sich an dieser Seite des Hohlrades 3 der Druckring 16.
Dieser ist durch seinen Flansch 20, wiederum separat zum Hohlrad
3 an den gemeinsamen Wellenflansch 41 befestigt.
Diagonal gegenüber des Druckringes 16 ist am Sonnenrad 1 der
Druckring 15 angebracht. Für den Fall des geringen Gegenschubes
während der Auslaufperiode des Getriebes wird der Schub des
Hohlrades 3 an der axialen Lagerfläche 22 des Lagers 13 und der
des Sonnenrades 1 an einem Lagerring 42 der Scheibe 23 aufgenom
men.
Im dargestellten Anwendungsfall wird wiederum das Sonnenrad 1 im
Rechtsdrehsinn (Pfeil 26) angetrieben. Die langsam laufende
Abtriebswelle 14 dreht gemäß dem feststehendem Planetenträger 40
entgegengesetzt links (Pfeil 43), ebenso wie die Planetenräder 2
(Pfeil 44). Als Schrägungsrichtung für die Verzahnungen ergeben
sich demzufolge: Sonnenrad 1 - rechtsgängig (45), Planetenräder
2 und Hohlrad 3 - linksgängig (46 und 47).
Der radiale Lastausgleich ist ähnlich wie bei der Konstruktion
nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß hier der Planeten
träger 40 das feststehende Getriebeglied bildet und somit an
dessen Planetenrädern 2 die Abstützung der radial beweglichen
Sonnen- und Hohlräder 1 und 3 erfolgt. Analog zu der Bauform
nach Fig. 1 wird durch das Gleichgewicht der starren Baueinheit
der Teile 7, 14, 41, 3 und 16 eine Verbesserung des radialen
Lastausgleichs auch bei dieser Bauart gemäß der Erfindung er
reicht.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung.
Bei dieser Konstruktion ist als feststehendes Getriebeglied das
Sonnenrad 1 vorgesehen, welches über einen hülsenartigen Fort
satz 50 und einen Flansch 51 mit dem Gehäusedeckel 11 starr ver
bunden ist. Diese Bauart ermöglicht sehr kleine Übersetzungen,
beispielsweise < 1,8. Das sich drehende Hohlrad 3 ist über den
hülsenartigen Fortsatz 17 und den Flansch 18 zur Weiterleitung
des Drehmomentes über die Zwischenhülse 52 mit dem Flansch 53
der schnell laufenden Welle 54 starr verbunden. Die Befestigung
des Hohlrades 3 und der Druckringe 16 erfolgt wiederum erfin
dungsgemäß separat an dem gemeinsamen Anbauteil, nämlich der
Zwischenhülse 52. Diagonal gegenüber dem Druckring 16 ist am
Sonnenrad 1 der Druckring 15 in bekannter Weise am Verzahnungs
kopfkreis mit axialer Arretierung angebracht.
Die an der schnell laufenden Seite zweiteilig vorgesehene Gehäu
sewand 55 besitzt ein Lager 56 der schnell laufenden Welle 54,
welche mit den Teilen 6, 53, 52, 3 und 16 eine starre Baueinheit
bildet. Die Abstützung des eventuellen Gegenschubes während des
Getriebeauslaufs übernimmt beim Hohlrad 3 die axiale Lagerfläche
57 des Lagers 56 und beim feststehenden Sonnenrad 1 der Gehäuse
deckel 11.
Die Antriebsdrehrichtung (Pfeil 26) ist wiederum in Blickrich
tung (Pfeil 25) als Beispiel rechts angenommen. Die langsam lau
fende Abtriebswelle 14 dreht bedingt durch das feststehende
Sonnenrad 1 im gleichen Rechtsdrehsinn (Pfeil 58) ebenso wie die
Planetenräder 2 (Pfeil 59). Als Schrägungsrichtung für die Ver
zahnungen ergeben sich demzufolge: Sonnenrad 1, Verzahnung 60
linksgängig, Planetenräder 2 und Hohlrad 3, rechtsgängig (Ver
zahnung 61 und 62).
Der radiale Lastenausgleich erfolgt durch radial bewegliche
Abstützung des Planetenträgers 4 über dessen Planetenräder 2 an
dem feststehendem Sonnenrad 1 und durch das Hohlrad 3 mit den
Planetenrädern 2 als Zwischenglied. Die erfindungsgemäßen Merk
male für die Erreichung eines Gleichgewichts der starren Bauein
heit der langsamen Getriebeseite (Teile 7, 14, 4 und 5) sind
sinngemäß auch für die starre Baueinheit der schnellen Getriebe
seite (Teile 6, 54, 53, und 16) anwendbar.
Fig. 4 zeigt als Beispiel für die Bauart der Konstruktion nach
Fig. 1 eine einfache Inspektionsmöglichkeit der Verzahnungen der
Räder 1, 2 und 3 sowie der Berührflächen mit den Druckringen 15
und 16. Erreicht wird diese einfache Inspektion in erster Linie
erfindungsgemäß durch die separate Befestigung des Hohlrades 3
mit seinem Flansch 18 an der Gehäusewand 19. Nach dem Lösen nur
dieser Befestigung ist es möglich, das Hohlrad 3 so in axiale
Positionen zu verschieben, daß eine optimale optische Betrach
tung der jeweiligen Kontrollstelle durchgeführt werden kann.
Außer der oberen Gehäusehälfte 10 ist es erfindungsgemäß nicht
erforderlich, andere Getriebeteile auszubauen. Die einfache
Bauweise des Planetenträgers erleichtert zusätzlich diese In
spektion durch das Fehlen der zweiten Seitenwand und der Quer
stege.
Die dargestellten Pfeile 70 zeigen die Blickrichtung für die
Betrachtung der Verzahnungen der Räder 1, 2 und 3.
Auch die Druckringlaufflächen sind optisch kontrollierbar (Pfei
le 71, 72). Für den Fall der Inspektion der Planetenrad-Lager
bolzen 5 ist es notwendig, das jeweilige Planetenrad axial zu
verschieben. Dies kann bei eingeschränktem Schiebeweg nach dem
Lösen der Befestigung des Druckringes 16 von der Gehäusewand 19
und nach dem radialen Anheben des Druckringes 16 erfolgen bzw.
bei nicht eingeschränktem Schiebeweg durch den weiteren Ausbau
der oberen Hälften der Teile 19, 23 und 24.
Fig. 5 zeigt als weiteres Beispiel für die Bauart nach Fig. 3
eine Inspektionsmöglichkeit ähnlich wie nach Fig. 4. Als Verein
fachung, wiederum ohne den Ausbau von Teilen (Ausnahme lediglich
Ausbau oberer Gehäusehälfte 10), kann hierdurch die erfindungs
gemäße Anordnung der Zwischenhülse 52, das axiale Verschieben
der montierten Teile 3, 16 und 52 nur durch Lösen der Verbindung
der Zwischenhülse 52 mit dem Flansch 53 vorgenommen werden.
Fig. 6 zeigt als Beispiel für die Bauart nach Fig. 2 die ein
fache Demontage der einzelnen Bauteile bzw. deren Montage bei
umgekehrten Arbeitsablauf. Die dargestellten Pfeile 73, 74, 75
und 76 zeigen für die auszubauenden Bauteile die notwendigen
Verschiebebewegungen. Die Reihenfolge der Demontage ist folgen
de:
- 1. Langsam laufende Baueinheit der Teile 7, 14, 41 und 16 gemäß Pfeil 73,
- 2. Hohlrad 3 gemäß Pfeil 74,
- 3. Planetenräder 2 gemäß Pfeil 75,
- 4. Sonnenrad 1 gemäß Pfeil 76 nach Trennung der Zwischenhülse 77 von der Kupplung 6.
Zu der in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten einfachen Inspek
tion und Demontage ist allgemein darauf hinzuweisen, daß alle
beschriebenen Maßnahmen direkt an der Maschinenanlage und bei
eingebautem, am Anlagenfundament befindlichen Getriebe ausge
führt werden können. Bezüglich dieser Kriterien sind die Nach
teile der herkömmlichen Planetengetriebe gegenüber den Stirnrä
dergetrieben beim Gegenstand der Erfindung beseitigt.
Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung die erfindungsgemäße,
bei allen vorgenannten Bauarten gleiche Ausführung der getrenn
ten Befestigung von Hohlrad 3 und Druckring 16 an dem gemein
samen Anbauteil, d. h. Flansch 41 nach Fig. 2, Gehäusewand 19
nach Fig. 1 oder Zwischenhülse 52 nach Fig. 3. Als Befestigungs
elemente können einfache Schrauben eingesetzt werden.
Fig. 8 zeigt in vergrößerter Darstellung die erfindungsgemäß
elastische Ausbildung des Hohlrad-Druckringes 16 für die Verbes
serung des axialen Lastausgleichs bei herstellungsbedingten
Breitenunterschieden der Planetenräder 2. Die Federung des
Druckringes 16 unter der Belastung durch axiale Zahnkräfte wird
durch innere Ausnehmungen 80 und äußere Ausnehmungen 81
erreicht. Das Maß "B" zeigt die Druckringbreite in unbelastetem
Zustand.
Fig. 9 stellt den Druckring 16 nach Fig. 8 in belastetem Zustand
dar, wobei eine Einfederung um den Betrag "F" stattgefunden hat.
Durch die elastische Ausbildung des Druckringes wird nicht nur
ein vollkommener Ausgleich der axialen Zahnkräfte auch bei mehr
als drei Planetenrädern 2, sondern zudem noch bei konischen
Berührungsflächen eine gleichmäßige Lastverteilung entlang der
radial verlaufenden Berührlinie erreicht. Hierdurch wird schäd
liche Kantenpressung vermieden. Der axial elastische Druckring
16 macht es darüber hinaus auch möglich, daß von den bekannten
Druckringgeometrien konisch/konisch und plan/ballig beide alter
nativ verwendet werden können.
Fig. 10 stellt die Druckringgeometrie konisch/konisch mit dem
Kegelwinkel β der Berührflächen am Beispiel des Sonnenrad-Druck
ringes 15 dar. Hieraus ergibt sich eine radial verlaufende Gera
de als Berührungslinie.
Fig. 11 zeigt die Geometrie plan/ballig mit dem Radius R für die
Balligkeit an den Planetenrädern 2. Die Berührungslinie ist hier
ein Kreisbogen.
Durch die erfindungsgemäße elastische Ausbildung des Hohlrad-
Druckringes 16 ist es nunmehr möglich, die Balligkeit - nicht
wie bisher - den Druckringen, sondern den Planetenrädern 2 trotz
vorhandener Breitenunterschiede zuzuordnen. Dies führt zu einer
einfacheren und präziseren Herstellung sowohl der balligen als
auch der planen Berührungsflächen.
In Fig. 12 ist eine Ausführungsform eines Stirnräderplanetenge
triebes der Bauart nach Fig. 2, jedoch mit beiderseits der Ver
zahnungen des Sonnenrades 1 und des Hohlrades 3 angeordneten
Druckringen 15 und 90 bzw. 16 und 91, dargestellt. Diese vier
Druckringe erlauben den Betrieb derartiger Getriebe in beiden
Drehrichtungen analog der Pfeile 26, 43, 44 bzw. 92, 93 und 94.
Diese Bauart enthält außerdem die folgenden gleichen erfindungs
gemäßen Merkmale wie die anderen Ausführungsformen nach Fig. 1
bis 3, nämlich:
- 1. Befestigung des Hohlrades 3 über den Flansch 18, getrennt zum Druckring 16 an dem gemeinsamen Anbauteil, d. h. dem Flansch 41.
- 2. Verbesserung des radialen Lastausgleichs durch Einstellen eines Gleichgewichts der eine starre Baueinheit bildenden Teile, nämlich flexible Kupplung 7, langsam laufende Getrie bewelle 14, Flansch 41, Hohlrad 3 und Druckring 16.
Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung
besteht darin, eine starre Verbindung der langsam laufenden
Getriebewelle 14 mit der zu kuppelnden Maschine durch Wegfall
der flexiblen Kupplung 7 zu schaffen. Hierbei ist es erforderlich,
bei dem Lager 13 das radiale und axiale Lagerspiel so zu
vergrößern, daß bei zentrischer Lagerausrichtung keine radiale
Abstützung und axiale Führung der Welle 14 stattfinden kann.
Diese Maßnahme gewährleistet einen guten radialen Lastausgleich.
Das Lager 13 dient somit nur noch dem Zweck, die Ölzuführung in
die Welle 14 zur Schmierung des Radsatzes und die Wellenabstüt
zung bei Getriebemontage zu erreichen.
Claims (17)
1. Stirnräderplanetengetriebe der Bauarten sowohl mit festste
henden Planetenträger als auch mit feststehendem Hohlrad, mit
Sonnenrad, Planetenrädern, Hohlrad und Planetenträger, mit
Einfachschrägverzahnung und Druckringen, welche an Verzah
nungsenden des Sonnenrades und des Hohlrades direkt starr
befestigt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils nur an einem Verzahnungsende des Sonnenrades (1) und des Hohlrades (3) ein Druckring (15, 16) für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte und die axiale Radsatzfüh rung angeordnet ist, vorgesehen für den Betrieb des Getriebes in jeweils nur einer Antriebsdrehrichtung, wobei sich der Druckring (16) des Hohlrades (3) und der Druckring (15) des Sonnenrades (1) diagonal gegenüberliegen und
daß das Hohlrad (3) und dessen Druckring (16) getrennt von einander an einem gemeinsamen Teil (19; 41; 52) des Getriebes befestigt sind.
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils nur an einem Verzahnungsende des Sonnenrades (1) und des Hohlrades (3) ein Druckring (15, 16) für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte und die axiale Radsatzfüh rung angeordnet ist, vorgesehen für den Betrieb des Getriebes in jeweils nur einer Antriebsdrehrichtung, wobei sich der Druckring (16) des Hohlrades (3) und der Druckring (15) des Sonnenrades (1) diagonal gegenüberliegen und
daß das Hohlrad (3) und dessen Druckring (16) getrennt von einander an einem gemeinsamen Teil (19; 41; 52) des Getriebes befestigt sind.
2. Getriebe nach Anspruch 1,
bei welchem das Hohlrad (3) einen hülsenartigen Fortsatz (17)
aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckring (16) des Hohlrades (3) an derselben Stelle
wie der hülsenartige Fortsatz (17) angeordnet ist.
3. Getriebe nach Anspruch 1 und 2,
mit fest an einem Gehäuseteil (19) angeordneten Hohlrad (3)
und umlaufenden Planetenträgern (4),
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckring (16) des Hohlrades (3) über einen Flansch
(20) an dem Gehäuseteil (19) befestigt ist (Fig. 1).
4. Getriebe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckring (15) des Sonnenrades (1) über eine mechani
sche Verbindung an diesem befestigt ist.
5. Getriebe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die mechanische Verbindung als Gewinde ausgebildet ist.
6. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch Abstimmung der Gängigkeit der Verzahnung
(links, rechts) auf den Drehsinn der jeweiligen Antriebswel
le.
7. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer
ersten Lagerstelle an dem feststehenden Hohlrad (3) für die
Planetenräder (2) bzw. die langsam laufende Welle (14) und
einer zweiten Lagerstelle (13) für die langsam laufende Welle
(14),
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwerpunktabstände (L₁, L₂) für beiderseits der zwei
ten Lagerstelle (13) angeordnete Massen (M₁, M₂) so definiert
sind, daß sich eine aus einer flexiblen Kupplung (7), der
langsam laufenden Welle (14), dem Planetenträger (4) und den
Lagerbolzen (14) für die Planetenräder (3) bestehende Bauein
heit annähernd im Gleichgewicht um einen Punkt (32) der zwei
ten Lagerstelle (13) befindet.
8. Getriebe nach Anspruch 1 und 2,
mit drehendem Hohlrad (3) und feststehendem Planetenträger
(40),
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl das Hohlrad (3) über den hülsenartigen Fortsatz (17) und dem Flansch (18) als auch der Druckring (16) über den Flansch (20) mit einem Flansch (41) der langsam laufenden Welle (14) befestigt sind und
daß diagonal gegenüber des Druckringes (16) am Sonnenrad (1) der Druckring (15) angeordnet ist (Fig. 2).
dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl das Hohlrad (3) über den hülsenartigen Fortsatz (17) und dem Flansch (18) als auch der Druckring (16) über den Flansch (20) mit einem Flansch (41) der langsam laufenden Welle (14) befestigt sind und
daß diagonal gegenüber des Druckringes (16) am Sonnenrad (1) der Druckring (15) angeordnet ist (Fig. 2).
9. Getriebe nach Anspruch 8,
gekennzeichnet durch eine axiale Lagerfläche (22) einer zwei
ten Lagerstelle (13) für die langsam laufende Welle (14) und
eine Scheibe (23) mit Lagerring (42) im Bereich des der lang
sam laufenden Welle (14) gegenüberliegenden Sonnenrades (1).
10. Getriebe nach Anspruch 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwerpunktabstände (L₁, L₂) für beiderseits der
zweiten Lagerstelle (13) angeordnete Massen (M₁, M₂) so defi
niert sind, daß sich eine aus einer flexiblen Kupplung (7),
der langsam laufenden Welle (14), dem Flansch (41), dem
Hohlrad (3) und dem Druckring (16) bestehende Baueinheit
annähernd im Gleichgewicht um einen Punkt (32) der Lager
stelle (13) befindet.
11. Getriebe nach Anspruch 1 und 2,
mit feststehendem Sonnenrad (1), welches über einen hülsen
artigen Fortsatz (50) und einem Flansch (51) mit einem Ge
häuseteil (11) verbunden ist und mit drehendem Hohlrad (3),
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hohlrad (3) über den hülsenartigen Fortsatz (17) mit
den Flansch (18) sowie über Zwischenelemente (52, 53) mit
der schnell laufenden Welle (54) starr verbunden ist und daß
der Druckring (16) des Hohlrades (3) mit dem Flansch (20)
ebenfalls an einem (52) der Zwischenelemente angeordnet ist
(Fig. 3).
12. Getriebe nach Anspruch 11 und einem der vorhergehenden An
sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwerpunktabstände (L₃, L₄) für beiderseits einer
Lagerstelle (56) der schnell laufenden Welle (54) angeord
nete Massen (M₃, M₄) so definiert sind, daß sich eine aus
einer flexiblen Kupplung (6) der schnell laufenden Welle
(54), den Zwischenelementen (52, 53), dem Hohlrad (3) und
dem Druckring (16) bestehende Baueinheit annähernd im
Gleichgewicht um einen Punkt (80) der Lagerstelle (56) be
findet.
13. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch federnde Ausbildung des Druckringes
(16) des Hohlrades (3) (Fig. 8, 9).
14. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch konisch/konische bzw. plan/ballige
Ausbildung des Druckringes (15) und dem benachbarten Bereich
der Planetenräder (2) (Fig. 10, 11).
15. Stirnräderplanetengetriebe der Bauarten sowohl mit festste
hendem Planetenträger als auch mit feststehendem Hohlrad,
mit Sonnenrad (1), Planetenrädern (2), Hohlrad (3) und Pla
netenträger (4), mit Einfachschrägverzahnung und Druckrin
gen, welche an Verzahnungsenden des Sonnenrades und des
Hohlrades direkt starr befestigt sind,
gekennzeichnet durch
beiderseits der Verzahnung des Sonnenrads (1) und des Hohl rades (3) angeordneten Druckringen (15, 90; 16, 91) und Betrieb des Getriebes in beiden Drehrichtungen,
durch Befestigen des Hohlrades (3), getrennt von der Befe stigung des Druckringes (16), an einem gemeinsamen Flansch (41) und
durch radialen Lastausgleich durch Einstellen eines Gleich gewichts einer eine starre Baueinheit bildenden flexiblen Kupplung (7), der langsam laufenden Welle (14), des Flan sches (41) des Hohlrades (3) und des Druckringes (16).
gekennzeichnet durch
beiderseits der Verzahnung des Sonnenrads (1) und des Hohl rades (3) angeordneten Druckringen (15, 90; 16, 91) und Betrieb des Getriebes in beiden Drehrichtungen,
durch Befestigen des Hohlrades (3), getrennt von der Befe stigung des Druckringes (16), an einem gemeinsamen Flansch (41) und
durch radialen Lastausgleich durch Einstellen eines Gleich gewichts einer eine starre Baueinheit bildenden flexiblen Kupplung (7), der langsam laufenden Welle (14), des Flan sches (41) des Hohlrades (3) und des Druckringes (16).
16. Getriebe nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Hohlrad (3) über den hülsenartigen Fortsatz (17) und
den Flansch (18) an dem Flansch (41) der langsam laufenden
Welle (14) befestigt ist.
17. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine starre Verbindung der langsam
laufenden Welle (14) mit einer zu kuppelnden Maschine unter
Vermeidung der flexiblen Kupplung (7), mit einer Vergröße
rung des radialen und axialen Lagerspiels der Lagerstelle
(13).
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8122 | Nonbinding interest in granting licences declared | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: BHS GETRIEBE GMBH, 87527 SONTHOFEN, DE |
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8381 | Inventor (new situation) |
Inventor name: HEIDRICH, GUENTHER, DIPL.-ING., 87545 BURGBERG, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20130702 |