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Diese
Erfindung betrifft eine Umlaufrädervorrichtung
(Planetenradgetriebe), insbesondere eine Umlaufrädervorrichtung zur Reduzierung
der Drehzahl der Abtriebswelle eines Motors.
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Im
Folgenden wird auf 1 Bezug genommen, in der eine
herkömmliche
Umlaufrädervorrichtung
gezeigt ist, die einen Montagerahmen 2 und einen an diesem
Montagerahmen 2 befestigten Adapterrahmen 3 aufweist.
Ein Planetenradträger 4 umfasst
eine Ausgangswelle 404, die im Montagerahmen 2 mittels
eines ersten Lagerelements 401 drehbar montiert ist und
nach außen
ragt, so dass sie auf eine Last eine Drehbewegung mit reduzierter
Drehzahl übertragen
kann, sowie ein Tragrahmenelement 405, das von einem inneren
ringförmigen
gezahnten Abschnitt 201 des Montagerahmens 2 umgeben
und im Montagerahmen 2 mittels eines zweiten Lagerelements 402 drehbar
montiert ist. Mehrere Planetenradelemente 406 sind am Tragrahmenelement 405 drehbar
montiert und stehen mit dem inneren ringförmigen gezahnten Abschnitt 201 in
Eingriff. Ein kraftübertragendes
Element 5 umfasst ein Sonnenradelement 501, das
mit den Planetenradelementen 406 in Eingriff steht, sowie
ein röhrenförmiges Kopplungselement 502,
das eine Umfangsfläche,
die der inneren Peripheriewandfläche
des Adapterrahmens 3 zugewandt ist, aufweist und mit der
Abtriebswelle (nicht gezeigt) eines Motors verbunden und von dieser
angetrieben werden kann. Ein drittes Lagerelement 6 umfasst
einen äußeren Laufring 601 und
einen inneren Laufring 602 und ist zwischen der inneren
Peripheriewandfläche
und dem röhrenförmigen Kopplungselement 502 angeordnet,
um das röhrenförmige Kopplungselement 502 in
Bezug auf den Adapterrahmen 3 drehbar zu lagern. Zwei (Öldichtungselemente 403, 603 sind
so angeordnet, dass sie einen Schmierölkanal für die Lagerelemente 401, 402 und 6,
den inneren ringförmigen
gezahnten Abschnitt 201, die Planetenradelemente 406 und
das Sonnenradelement 501 begrenzen. Es geschieht jedoch leicht,
dass nach dem Zusammenbauen des Montagerahmens 2 und des
Adapterrahmens 3 das Sonnenradelement 501 und
der Planetenradträger 4 nicht
aufeinander ausgerichtet sind, was bei der Kraftübertragung zu lauten Geräuschen und Schwingungen
zwischen dem Sonnenradelement 501 und den Planetenradelementen 406 führt.
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Zur
Lösung
dieses Problems umfasst eine weitere herkömmliche Umlaufrädervorrichtung,
wie in 2 gezeigt und in US-Patent Nr. 5 687 480 beschrieben,
einen verformbaren O-Ring 301', der zwischen der inneren Peripheriewandfläche eines
Adapterrahmens 3' und
einem Lagerelement 6' angeordnet
ist. Dadurch wird eine Toleranzverbindung zwischen einem Sonnenradelement 5' und einem Montagerahmen 2' aufrechterhalten,
um einen exakten Eingriff von Sonnenradelement 5' und Planetenradelementen 406' herbeizuführen. Aufgrund
von Ermüdung
und Verschleiß des
O-Rings 301' nach
langem Gebrauch kann es jedoch immer noch zu einer Versetzung von
Sonnenradelement 5' und
Planetenradträger
(nicht gezeigt) kommen.
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Eine
in US-Patent Nr. 3 292 460 beschriebene herkömmliche Umlaufrädervorrichtung
umfasst ein Sonnenrad, vier Planetenräder, die um rund um das Sonnenrad
angeordnet sind und mit diesem in Eingriff stehen, einen hohlen
Rahmen, der die Planetenräder
umgibt und mit diesen in Eingriff steht, und einen Planetenradträger mit
zwei gegenüberliegenden
und durch Schrauben verbundenen Backen, zwischen denen die Planetenräder angeordnet
sind. Es ist jedoch kein Mechanismus vorgesehen, der eine Versetzung
von Sonnenradelement und Planetenradträger verhindert.
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Die
vorliegende Erfindung hat zur Aufgabe, eine Umlaufrädervorrichtung
zu schaffen, mit der die oben genannten Mängel der herkömmlichen
Technik beseitigt werden.
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Gemäß dieser
Erfindung umfasst die Umlaufrädervorrichtung
einen Montagerahmen mit einer inneren ringförmigen Wandfläche, die
eine erste Achse umgibt und sich in Axialrichtung parallel zur ersten Achse
erstreckt, um eine Aufnahmekammer zu begrenzen. Die innere ringförmige Wandfläche umfasst ein
inneres und ein äußeres ringförmiges Segment, die
in Axialrichtung einander gegenüberliegen,
sowie ein zwischen diesen angeordnetes ringförmiges Zwischensegment mit
einem die erste Achse umgebenden inneren ringförmigen gezahnten Abschnitt.
Ein Planetenradträger
umfasst eine Ausgangswelle, die an dem äußeren ringförmigen Segment so montiert ist,
dass sie sich um die erste Achse drehen lässt, und aus der Aufnahmekammer herausragt,
so dass sie auf eine Last eine Drehbewegung mit reduzierter Drehzahl übertragen
kann, und ein Tragrahmenelement mit einem Montage- und einem Kopplungsrahmenabschnitt.
Der Montagerahmenabschnitt erstreckt sich ausgehend von der Ausgangswelle
in Axialrichtung und ist vom inneren ringförmigen gezahnten Abschnitt
umgeben. Der Kopplungsrahmenabschnitt erstreckt sich ausgehend vom
Montagerahmenabschnitt in Axialrichtung und umfasst eine innere
und eine äußere ringförmige Kopplungswandfläche, die
in Bezug auf die Axialrichtung in Radialrichtung einander gegenüberliegen.
Die äußere ringförmige Kopplungswandfläche ist
am inneren ringförmigen
Segment drehbar angebracht. Mehrere Planetenradelemente sind in
Winkel-Abständen
angeordnet und am Montagerahmenabschnitt so montiert, dass sie sich
um mehrere zur ersten Achse parallele zweite Achsen drehen lassen
und mit dem inneren ringförmigen
gezahnten Abschnitt in Eingriff stehen. Ein erstes Lagerelement
ist zwischen dem äußeren ringförmigen Segment
und der Ausgangswelle so angeordnet, dass sich diese gegeneinander
drehen lassen. Ein zweites Lagerelement ist zwischen dem inneren
ringförmigen
Segment und der äußeren ringförmigen Kopplungswandfläche so angeordnet,
dass sich diese gegeneinander drehen lassen. Ein kraftübertragendes
Element umfasst ein Sonnenradelement, das sich entlang der ersten
Achse erstreckt und so angeordnet ist, dass es mit den Planetenradelementen
in Eingriff steht, sowie ein röhrenförmiges Kopplungselement
mit einem umlaufenden Montageabschnitt und einem röhrenförmigen Kopplungsabschnitt.
Der umlaufende Montageabschnitt erstreckt sich ausgehend vom Sonnenradelement
in Axialrichtung und weist eine Umfangsfläche auf, die der inneren ringförmigen Kopplungswandfläche zugewandt und
an dieser drehbar angebracht ist. Der röhrenförmige Kopplungsabschnitt erstreckt
sich ausgehend vom umlaufenden Montageabschnitt in Axialrichtung und
ragt aus dem Kopplungsrahmenabschnitt heraus, so dass er mit der
Abtriebswelle des Motors verbunden und von dieser angetrieben werden
kann. Ein drittes Lagerelement ist zwischen der inneren ringförmigen Kopplungswandfläche und
der Umfangsfläche so
angeordnet, dass sich diese gegeneinander drehen lassen. Der Montagerahmen
weist eine umlaufende Verbindungsstirnfläche auf, die senkrecht zur inneren
ringförmigen
Wandfläche
verläuft
und an das innere ringförmige
Segment angrenzt. Die Umlaufrädervorrichtung
umfasst weiterhin einen Adapterrahmen mit einer umlaufenden Stoßstirnfläche, die
so ausgebildet ist, dass sie der umlaufenden Verbindungsstirnfläche angepasst
ist und an diese anstoßen
kann. Eine innere Peripheriewandfläche weist ein erstes ringförmiges Segment
auf, das sich ausgehend von der umlaufenden Stoßstirnfläche in Axialrichtung erstreckt
und vom die erste Achse umgebenden Montagerahmen wegragt. Das zweite
Lagerelement ragt aus der umlaufenden Verbindungsstirnfläche heraus
und trägt
das erste ringförmige
Segment so, dass sich dieses in Bezug auf die äußere ringförmige Kopplungswandfläche um die
erste Achse drehen lässt.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden
detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführung dieser Erfindung hervor,
wobei auf die beigefügten Zeichnungen
Bezug genommen wird. Es zeigen
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1 eine
Schnittansicht einer herkömmlichen
Umlaufrädervorrichtung,
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2 eine
Teil-Schnittansicht einer weiteren herkömmlichen Umlaufrädervorrichtung,
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3 eine
Schnittansicht einer bevorzugten Ausführung einer Umlaufrädervorrichtung
gemäß dieser
Erfindung und
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4 eine
aufgelöste
perspektivische Ansicht der bevorzugten Ausführung, wobei der Montage- und
Adapterrahmen der Übersichtlichkeit
halber weggelassen wurden.
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Im
Folgenden wird auf 3 und 4 Bezug
genommen. Die bevorzugte Ausführung
der Umlaufrädervorrichtung
gemäß dieser
Erfindung eignet sich zur Reduzierung der Drehzahl der Abtriebswelle (nicht
gezeigt) eines Motors und umfasst eine Rahmenkonstruktion 100,
einen Planetenradträger 30, mehrere
Planetenradelemente 40, ein erstes Lagerelement 31,
ein zweites Lagerelement 32, ein kraftübertragendes Element 50 und
ein drittes Lagerelement 60.
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Die
Rahmenkonstruktion 100 umfasst einen Montagerahmen 10 und
einen Adapterrahmen 20. Der Montagerahmen 10 weist
eine innere ringförmige Wandfläche 101 auf,
die eine erste Achse umgibt und sich in Axialrichtung parallel zur
ersten Achse erstreckt, um eine Aufnahmekammer zu begrenzen. Die
innere ringförmige
Wandfläche 101 umfasst
ein inneres ringförmiges
Segment 102 und ein äußeres ringförmiges Segment 103,
die in Axialrichtung einander gegenüberliegen, sowie ein zwischen
diesen angeordnetes ringförmiges
Zwischensegment. Das ringförmige
Zwischensegment weist einen inneren ringförmigen gezahnten Abschnitt 11 auf,
der die erste Achse umgibt. Der Montagerahmen 10 weist
weiterhin eine umlaufende Verbindungsstirnfläche 104 auf, die senkrecht
zur inneren ringförmigen
Wandfläche 101 verläuft und
an das innere ringförmige
Segment 102 angrenzt. Der Adapterrahmen 20 weist eine
umlaufende Stoßstirnfläche 201,
die so ausgebildet ist, dass sie der umlaufenden Verbindungsstirnfläche 104 angepasst
ist und an diese anstoßen kann,
sowie eine innere Peripheriewandfläche 202 auf. Die innere
Peripheriewandfläche 202 umfasst ein
erstes ringförmiges
Segment 203, das sich ausgehend von der umlaufenden Stoßstirnfläche 201 in Axialrichtung
erstreckt und vom Montagerahmen 10 wegragt und die erste
Achse umgibt, und ein zweites ringförmiges Segment 204,
das sich ausgehend vom ersten ringförmigen Segment 203 in
Axialrichtung erstreckt. Zwischen den ringförmigen Segmenten 203 und 204 ist
ein ringförmiges
Sitzelement 205 angeordnet, das sich in Bezug auf die Axialrichtung
in Radialrichtung erstreckt, um einen Schulterabschnitt zu bilden.
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Der
Planetenradträger 30 umfasst
eine Ausgangswelle 34 und ein Tragrahmenelement 35.
Die Ausgangswelle 34 ist an dem äußeren ringförmigen Segment 103 so
montiert, dass sie sich aufgrund des dazwischen angeordneten ersten
Lagerelements 31 um die erste Achse drehen lässt, und
ragt aus der Aufnahmekammer heraus, so dass sie auf eine Last (nicht
gezeigt) eine Drehbewegung mit reduzierter Drehzahl übertragen
kann. Ein Öldichtungselement 33 ist
so angeordnet, dass es die Aufnahmekammer des Montagerahmens 10 schließt. Das
Tragrahmenelement 35 umfasst einen Montagerahmenabschnitt 352,
der sich ausgehend von der Ausgangswelle 34 in Axialrichtung
erstreckt und vom inneren ringförmigen
gezahnten Abschnitt 11 umgeben ist, sowie eine Kopplungsrahmenabschnitt 353,
der sich ausgehend vom Montagerahmenabschnitt 352 in Axialrichtung erstreckt.
Der Kopplungsrahmenabschnitt 353 umfasst eine innere ringförmige Kopplungswandfläche 3531 und
eine äußere ringförmige Kopplungswandfläche 3532,
die in Radialrichtung einander gegenüberliegen. Die äußere ringförmige Kopplungswandfläche 3532 ist
so angeordnet, dass sie sich mittels des zweiten Lagerelements 32 am
inneren ringförmigen
Segment 102 drehbar anbringen lässt, wobei das Lagerelement 32 zwischen
diesen angeordnet ist. Das zweite Lagerelement 32 ist außerdem so
angeordnet, dass es aus der umlaufenden Verbindungsstirnfläche 104 des
Montagerahmens 10 herausragt und somit das erste ringförmige Segment 203 so trägt, dass
sich dieses in Bezug auf die äußere ringförmige Kopplungswandfläche 3532 um
die erste Achse drehen lässt.
Darüber
hinaus ist an der inneren ringförmigen
Kopplungswandfläche 3531 eine äußere ringförmige Sperre 3511 gebildet,
die in Radialrichtung nach innen ragt. In der inneren ringförmigen Kopplungswandfläche 3531 ist
eine äußere ringförmige Rille 3512 gebildet,
die die erste Achse umgibt.
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Die
Planetenradelementen 40 sind in Abständen winkelig angeordnet und
am Montagerahmenabschnitt 352 so montiert, dass sie sich
um mehrere zur ersten Achse parallele zweite Achsen drehen lassen.
Somit steht jedes der Planetenradelemente 40 mit dem inneren
ringförmigen
gezahnten Abschnitt 11 in Eingriff.
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Das
kraftübertragende
Element 50 umfasst ein Sonnenradelement 51 und
ein röhrenförmiges Kopplungselement 52.
Das Sonnenradelement 51 erstreckt sich entlang der ersten
Achse und ist so angeordnet, dass es mit den Planetenradelementen 40 in
Eingriff steht. Das röhrenförmige Kopplungselement 52 weist
einen umlaufenden Montageabschnitt 520 und einen röhrenförmigen Kopplungsabschnitt 522 auf.
Der umlaufende Montageabschnitt 520 erstreckt sich ausgehend
vom Sonnenradelement 51 in Axialrichtung und weist eine
Umfangsfläche 521 auf, die
der inneren ringförmigen
Kopplungswandfläche 3531 zugewandt
und in Bezug auf diese drehbar ist. In der Umfangsfläche 521 ist
eine innere ringförmige Rille 5212 gebildet,
die der äußeren ringförmigen Rille 3512 zugewandt
ist. Der röhrenförmige Kopplungsabschnitt 522 erstreckt
sich ausgehend vom umlaufenden Montageabschnitt 520 in
Axialrichtung und ragt aus dem Kopplungsrahmenabschnitt 353 heraus,
so dass er mit der Abtriebswelle des Motors verbunden und von dieser
angetrieben werden kann.
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Das
dritte Lagerelement 60 umfasst einen äußeren Laufring 61 und
einen inneren Laufring 62, die die erste Achse umgeben,
sowie einen zwischen diesen angeordneten Kugellagerabschnitt 64.
Der äußere Laufring 61 ist
zwischen der äußeren ringförmigen Sperre 3511 und
der äußeren ringförmigen Rille 3512 angeordnet.
Der innere Laufring 62 ist zwischen der inneren ringförmigen Sperre 5211 und
der inneren ringförmigen
Rille 5212 angeordnet und wird dort festgehalten. Ein äußerer Rückhaltering 611 und ein
innerer Rückhaltering 621 sitzen
fest in der äußeren ringförmigen Rille 3512 bzw.
der inneren ringförmigen
Rille 5212 und wirken mit der äußeren ringförmigen Sperre 3511 bzw.
der inneren ringförmigen Sperre 5211 so
zusammen, dass sie den äußeren Laufring 61 und
den inneren Laufring 62 des dritten Lagerelements 60 daran
hindern, sich in Axialrichtung zu bewegen.
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Der
Schulterabschnitt des ringförmigen
Sitzelements 205 des Adapterrahmens 20 ist vom
dritten Lagerelement 60 in Axialrichtung beabstandet. An diesem
Schulterabschnitt ist ein ringförmiges Öldichtungselement 63 angebracht,
das sich in Radialrichtung erstreckt und zum röhrenförmigen Kopplungsabschnitt 522 hinragt,
so dass es mit diesem in Gleitberührung gelangt und zusammen
mit dem Öldichtungselement 33 einen
Schmierölkanal
für die
Lagerelemente 31, 32, 60, den inneren
ringförmigen
gezahnten Abschnitt 11, die Planetenradelemente 40 und
das Sonnenradelement 51 begrenzt.
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Da
das dritte Lagerelement 60, wie gezeigt, zwischen der inneren
ringförmigen
Kopplungswandfläche 3531 des
Planetenradträgers 30 und
der Umfangsfläche 521 des
röhrenförmigen Kopplungselements 52 angebracht
ist, beeinträchtigt
die Konstruktion zwischen dem Montagerahmen 10 und dem
Adapterrahmen 20 nicht die Ausrichtung des Sonnenradelements 51 auf
die Ausgangswelle 34 des Planetenradträgers 30. Somit gelangt
das Sonnenradelement 51 mit den Planetenradelementen 40 präzise in Eingriff.
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Zusätzlich ist
der Abstand L2 zwischen dem Sonnenradelement 51 und dem
dritten Lagerelement 60 kleiner als der entsprechende Abstand
L1 bei der in 1 gezeigten herkömmlichen
Umlaufrädervorrichtung.
Daher weist das Sonnenradelement 51 eine relativ hohe Drehsteifigkeit
auf. Ferner ist der Abstand L4 zwischen den Öldichtungselementen 33 und 63 kleiner
als der entsprechende Abstand L3 bei der herkömmlichen Technik. Dies bedeutet,
dass die Länge
des Schmierölkanals
der Lagerelemente 32, 60 geringer ist. Darüber hinaus
ist auch die Gesamtlänge
L6 der Rahmenkonstruktion 100 geringer als die Gesamtlänge L5 bei
der herkömmlichen
Technik.
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Da
der äußere Laufring 61 und
der innere Laufring 62 zusammen mit dem Planetenradträger 30 und
dem kraftübertragenden
Element 50 in gleicher Richtung gedreht werden, ist außerdem die Haltbarkeit
des dritten Lagerelements 60 größer als desjenigen der herkömmlichen
Technik, bei der äußere Laufring 601 des
dritten Lagerelements 60 am nicht bewegbaren Adapterrahmen 3 befestigt
ist.