DE60306162T2

DE60306162T2 - Zykloidengetriebe mit einheitlichen planetenanordnungen

Info

Publication number: DE60306162T2
Application number: DE60306162T
Authority: DE
Inventors: Gerald P. The Timken Co. Mail code R Canton FOX
Original assignee: Timken Co
Current assignee: Timken Co
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2007-04-19
Anticipated expiration: 2023-06-21
Also published as: WO2004001256B1; AU2003245609A1; US6770007B2; EP1516134B1; DE60306162D1; JP2005530968A; US20040038771A1; US20030236148A1; WO2004001256A1; EP1516134A1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Epizykloidengetriebe und, mehr insbesondere, auf ein Epizykloidengetriebe mit vereinheitlichten Planetenbaugruppen und auf die Planetenbaugruppen selbst.
Hintergrund der Erfindung
In einem Epizykloiden- oder Planetengetriebe, z.B. gemäss US-A-2,936,655, auf die die zweiteilige Form des unabhängigen Anspruches 1 sich stützt, drehen die Planetenräder in einem Träger, der seinerseits drehbar oder nicht drehbar sein kann. In herkömmlicher Weise ist der Träger gemäss der Portalbauform ausgeführt mit Schäften, die sich zwischen zwei Trägerplatten erstrecken und die Planetenräder drehen auf Wälzlagern, die von den Schäften getragen sind. In manchen Fällen besitzt jedes Lager zwei Wälzkörperreihen, wie z.B. Kegelrollen oder Kugeln, wobei die Wälzkörper in einer Reihe gegensinnig zu den Wälzkörpern der anderen Reihe angeordnet sind. Somit kann das Wälzlager für ein Planetenrad Axialkräfte in beiden Richtungen übertragen, sowie auch Radialkräfte, zwischen dem Plantenrad und seinem Schaft. Der Einsatz von Wälzlagern verlangt eine sehr hohe Genauigkeit. An erster Stelle müssen die Planetenräder unter Beachtung enger Toleranzen bearbeitet werden zur Aufnahme der äusseren Laufringe der Wälzlager und das gleiche gilt auch für die Schäfte, auf welchen die inneren Laufringe sitzen. Beim Zusammenbau des Epizykloidengetriebesystem muss der Hersteller gewährleisten, dass die Lager richtig eingestellt sind. Falls die Lager eine zu hohe Vorspannung aufweisen können sie vorzeitig ausfallen oder versagen. Demgegenüber lässt ein zu grosses Axialspiel in den Lagern übermässige innere Spielräume zurück und das Planetenrad kann sich auf seiner Achse neigen und sich mit dem Sonnenrad und dem Ringrad fehlausrichten. Dies führt zu einer grösseren Schallbelastung und einer stärkeren Abnutzung der Planetenräder.
Die Planetenräder eines Epizykloidengetriebes und auch die Lager auf welchen die Planetenräder drehen müssen geschmiert werden. Ein niedriger Schmierölstand in dem Getriebegehäuse kann ausreichen zur Schmierung der Räder, aber ein höherer Schmierölstand ist im Allgemeinen erforderlich zum Schmieren der Lager der Planetenräder, da sie sich konstruktionsbedingt an einer höheren Stelle in dem Getriebegehäuse befinden. Selbst wenn der Ölstand hoch genug ist zur Schmiermittelzuführung zu dem Aussenbereich der Lager für die Planetenräder gewährleistet dies nicht, dass das Öl in die Lager eindringen und die Laufbahnen und die Wälzkörper schmieren wird. Tatsächlich ist es öfters erforderlich Vorkehrungen zu treffen zum Einleiten von Öl – eine zweite Ölquelle – in den Raum zwischen den zwei Wälzkörperreihen auf welchen jedes Planetenrad dreht. Dieses Problem ist besonders schwerwiegend bei Betrieb mit hoher Drehzahl wobei Öl durch die rotierenden Lagerflächen und den rotierenden Träger von den Lagern weggeschleudert wird oder wobei Öl, infolge der Lagergeometrie, auf natürliche Weise durch Zentrifugalkraft aus den Lagern abgeleitet wird.
Ausserdem kann das Öl aufschäumen da eine wesentliche Ölmenge durch die Zahnradzähne aufgewirbelt wird. Das Aufschäumen setzt den wirksamen Ölstand im Betrieb herab und verringert die Ölmenge, welche zur Schmierung der Lager zur Verfügung steht. Ein Anheben des Ölstandes zum Schmieren der Lager führt lediglich zu einem verstärkten Aufschäumen. Die Temperatur des Öls steigt mit dem Aufschäumen an und die Schmierwirkung des Öls nimmt ab. Dies kann zu Korrosion der Zahnradzähne führen.
Kurze Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Planetenbaugruppe, gemäss dem unabhängigen Anspruch 1, mit einem Planetenrad, einem Schaft, der sich durch das Planetenrad erstreckt, und einem Lager zwischen dem Schaft und dem Planetenrad. Der Schaft kann einen einteiligen oder einen zweiteiligen Aufbau haben. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zusammenbau der Planetenradbaugruppe.
Die vorstehenden und anderen Merkmale sowie Vorteile der Erfindung und auch derzeit bevorzugte Ausführungsbeispiele werden in der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den zugehörigen Zeichnungen ausführlicher erläutert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den zugehörigen Zeichnungen, welche Teil der Beschreibung sind, zeigen:
1 eine Querschnittansicht längs der Achse eines Epizykloidengetriebes mit Planetenradbaugruppen gemäss der vorliegenden Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht, teilweise aufgebrochen und im Schnitt, der Planetenbaugruppe des Epizykloidenzahnradgetriebes nach 1;
3 eine Querschnittansicht längs der Achse eines Epizykloidengetriebes mit modifizierten Planetenradbaugruppen;
4 eine perspektivische Ansicht, zum Teil aufgebrochen und im Schnitt, einer modifizierten Planetenradbaugruppe;
5 eine perspektivische Ansicht, zum Teil aufgebrochen und im Schnitt, einer zweiten modifizierten Planetenradbaugruppe; und
6 eine perspektivische Ansicht, zum Teil aufgebrochen und im Schnitt, einer dritten modifizierten Planetenradbaugruppe.
Gleiche Bezugszeichen betreffen einander entsprechende Bauteile in den verschiedenen Zeichnungsfiguren.
Bestes Beispiel zur Ausführung der Erfindung
Die nachfolgende, ausführliche Beschreibung erläutert die Erfindung beispielsweise und nicht im einschränkenden Sinne. Die Beschreibung erlaubt es einem Fachmann die Erfindung auszuführen und zu verwenden, beschreibt mehrere Ausführungsbeispiele, Adaptationen, Abänderungen, Alternativen und Verwendungen der Erfindung, einschliesslich des Ausführungsbeispieles, das zu diesem Zeitpunkt als beste Ausführungsform der Erfindung angesehen wird.
Es wird nun auf die 1 der Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil eines Epizykloidengetriebes A zeigt, das um eine Achse X aufgebaut ist, und ein Sonnenrad 2, ein Ringrad 4, das um das Sonnenrad 2 angeordnet ist, sowie ein oder mehrere Planetenräder 6 besitzt, welche zwischen dem Sonnenrad 2 und dem Ringrad 4 angeordnet und mit diesen in Eingriff sind. Die Achsen des Sonnenrades 2 und des Ringrades 4 fallen mit der Achse X zusammen, aber jedes Planetenrad 6 rotiert um eine Achse Y, die gegenüber der Achse x nach aussen versetzt aber parallel zu dieser ist. Desweiteren hat das Epizykloidengetriebe einen Träger 8 dessen Achse auch mit der Achse X zusammenfällt, aber die Achsen Y bestimmt, um welche die einzelnen Planetenräder 6 drehen.
Zum Herabsetzen der Reibung zwischen den ineinandergreifenden Zähnen der Planetenräder 6, des Sonnenrades 2 und des Ringrades 4 wird ein Schmieröl auf die Zahnräder 2, 4 und 6 verteilt oder das Ringrad 4 und die Planetenräder 6 drehen in einer Ölwanne mit Schmieröl. Jedes Planetenrad 6 ist Teil einer separaten Planetenradbaugruppe B, die getrennt vom Träger 8 zusammengebaut und später in den Träger 8 eingebaut wird.
Der Träger 8 besitzt einen Rahmen 12 mit Taschen 14 in welchen die Planetenradbaugruppen B angeordnet sind. Zu diesem Zweck hat der Rahmen 12 einen Endteil 16, der sich über das Ende oder den Grund einer jeden Tasche 16 erstreckt und Zwischenstücke 18, die sich axial von dem Endteil 16 durch die Abstände zwischen benachbarten Planetenradbaugruppen B erstrecken, um somit die Seiten der Taschen 14 zu bilden. Der Endteil 16 hat Bohrungen 20, welche in Bezug auf die Taschen 14 zentriert sind, und die Bohrungen 20 liegen längs den Achsen Y. Ausserdem hat der Rahmen 12 eine Endplatte 22, die parallel zu dem Endteil 16 des Rahmens 12 ist und an den Zwischenstücken 18 des Rahmens 12 durch Kopfschrauben 24 befestigt ist, um somit die gegenüberliegenden Enden der Taschen 14 zu schliessen. Die Endplatte 22, welche einen anderen Endteil bildet, besitzt Bohrungen 26, die mit den Bohrungen des Endteiles 16 des Rahmens 12 ausgerichtet sind und dementsprechend auch längs den Achsen Y liegen. Schliesslich hat der Träger 8 eine Halteplatte 28 durch welche Kopfschrauben 30 hindurchragen, die und in die Planetenradbaugruppen B eingeschraubt sind, um eine axiale Bewegung der Planetenradbaugruppen B in ihren Taschen 14 zu vermeiden.
Die Planetenradbaugruppen B sind in dem Träger 8 in jeder Tasche 14 verankert, und die Planetenräder 6 sind frei drehbar in den Taschen 14 des Rahmens 12 und um die Achsen Y. Jede Planetenradbaugruppe B hat ausser seinem Planetenrad 6 (1 und 2) einen einteiligen Schaft 34, der sich durch das Planetenrad 6 erstreckt und ein Lager 36, das eine Rotation des Rades 6 auf seinem Schaft 34 ohne axiale Verlagerung oder Torkeln erlaubt. Gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel hat die Planetenradbaugruppe B auch Dichtungen 38, die das Lager 36 von dem Schmieröl für die Zahnräder 2, 4 und 6 isolieren.
Der Schaft 34 wird nun mit Bezug auf die 1 und 2 ausführlicher beschrieben. Er hat zylindrische Befestigungsenden 40 und 42, die sich von einem grösseren Zwischenteil 44 erstrecken, welcher sich zum grössten Teil innerhalb des Planetenrades 6 befindet. Das Ende 40 erstreckt sich von dem Zwischenteil 44 an einer Schulter 46 und ist in einer der Bohrungen 20 des Endteiles 16 des Rahmens 12 mit einem Presssitz aufgenommen. Die Kopfschrauben 30, die sich durch die Halteplatte 28 erstrecken sind in das Befestigungsende 40 eingeschraubt und ziehen die Schulter 46 gegen den Endteil 16 des Rahmens 12. Das andere Befestigungsende 42 erstreckt sich von dem Zwischenteil 44 und ist in der Bohrung 26 der Endplatte 22 aufgenommen, wieder mit einem Presssitz. Wenn der Schaft 34 so in den Endteil 16 und in die Endplatte 22 eingesetzt ist drückt die Schulter 46 gegen die Innenfläche des Endteiles 16 des Rahmens 12, aber die Innenfläche der Endplatte 22 kann sich in einem kleinen Abstand von der Fläche des Zwischenteiles 44 befinden.
Zwei Laufbahnen 52 und 54 sind in den Zwischenteil 44 eingearbeitet und sind nach unten geneigt zu einer Trennrippe 56, welche sich zwischen den Laufbahnen befindet. Die Laufbahn 52 führt zu einer Schubrippe 58, die über das grosse Ende der Laufbahn 52 vorsteht und als angeformter Teil des Schaftes 34 ausgeführt ist. Die Schubrippe 58 führt ihrerseits bis zu der Schulter 46. Die andere Laufbahn 54 führt bis zu einem zylindrischen Sitz 60 dessen Durchmesser kleiner ist als das grosse Ende der Laufbahn 54, womit eine kleine Schulter 62 zwischen dem grossen Ende der Laufbahn 54 und dem Sitz 60 geformt ist. Der zylindrische Sitz 60 führt bis zu der Schulter 48. Der Schaft 34 hat einen Schmiermittelkanal 64, der sich von einem Ende des Schaftes axial erstreckt und anschliessend radial verläuft und in der Zwischenrippe 56 des Schaftes 34 mündet. Die zwei Laufbahnen 52 und 54 und die Schubrippe 56 sind Teil des Lagers 36.
Während die Schubrippe 58 für die Laufbahn 52 in einem Teil mit dem Schaft 34 geformt ist, besteht die Schubrippe für die Laufbahn 54 aus einem separaten Rippenring 66, der auf dem zylindrischen Sitz 60 aufgepresst ist, und eine radiale Anschlagfläche 67 aufweist, die an der kleinen Schulter 62 des Schaftes 34 anliegt. Der Rippenring 66 ist an dem Schaft 34 befestigt, vorzugsweise durch eine Schweissnaht 68. Da der Rippenring 66 als eine Schubrippe dient, hat er eine Rippenfläche 70, die sich radial über das grosse Ende der Laufbahn 54 hinaus erstreckt. Der Rippenring 66 ist auch Teil des Lagers 36.
Ausser den zwei Laufbahnen 52, 54, der Schubrippe 58 und dem Rippenring 66 hat das Lager zwei äussere Laufbahnen 72 und 74, die die inneren Laufbahnen 52 bzw. 54 umgeben und diesen zugewandt sind. Die äusseren Laufbahnen 72 und 74 sind nach unten zu einer Zwischenfläche 76 geneigt, die die Zwischenrippe 56 des Schaftes 34 umgibt. Die äussere Laufbahn 72 endet an ihrem grossen Ende in einer Senkbohrung 78, in welcher sich die Schubrippe 58 des Schaftes 34 befindet. Die andere, äussere Laufbahn 74 endet an ihrem grossen Ende in einer Senkbohrung 80, in der sich der Rippenring 66 befindet. Schlussendlich hat das Lager 36 Kegelrollen 82, die in einer Reihe zwischen der inneren und der äusseren Laufbahn 52 und 72 angeordnet sind und weitere Kegelrollen 84, die in einer anderen Reihe zwischen der inneren Laufbahn 54 und der äusseren Laufbahn 74 angeordnet sind. Die Rollen 82 liegen mit ihren grossen Enden an der angeformten Schubrippe 58 an und die Schubrippe 58 verhindert eine Aufwärtsbewegung der Rollen 82 auf den Laufbahnen 52 und 72 und aus dem Zwischenraum zwischen denselben heraus. Die Rollen 84 liegen mit ihren grossen Enden an der Fläche 70 des Rippenringes 66 an, der verhindert, dass die Rollen 84 sich auf den Laufbahnen 54 und 74 aufwärts bewegen und aus dem Zwischenraum zwischen diesen Laufbahnen herausgelangen können. Die Rollen 82 sind auf Spitze angeordnet, was bedeutet, dass die Kegelflächen, die durch die Seitenflächen dieser Rollen 82 bestimmt sind, ihre Scheitelpunkte an einer gemeinsamen Stelle entlang der Achse Y haben. Natürlich liegen die Scheitelpunkte der Kegelflächen, die durch die zwei Laufbahnen 52 und 72 bestimmt sind auch an der gleichen Stelle. In ähnlicher weise sind auch die Rollen 84 auf Spitze angeordnet, und die Kegelflächen, die durch ihre kegelförmigen Seitenflächen bestimmt sind haben ihre Scheitelpunkte an einer gemeinsamen Stelle auf der Achse Y, und die Kegelflächen der Laufbahnen 54 und 74 haben ihre Scheitelpunkte an der gleichen Stelle. Die auf Spitze angeordnete Ausführung gewährleistet eine reine Rollberührung zwischen den Rollen 82 und ihren Laufbahnen 52 und 72 und auch zwischen den Rollen 84 und den Laufbahnen 54 und 74. Vorzugsweise hat das Lager 36 keine Käfige, damit jede Reihe vollständig mit Rollen 82 und 84 belegt oder besetzt ist oder eine maximale Rollenanzahl aufweist. Damit die Rollen 82 und 84 einer Reihe sich nicht gegenseitig beschädigen, sind sie mit einem Tribo-Überzug versehen, bestehend aus nanokristallinen Metallkarbitteilchen in einer amorphen Wasser-Kohlenstoff-Matrix, um die Metalladhäsion zu verzögern. Die Überzüge können aufgetragen werden durch physikalische Verdampfung, chemische Verdampfung, oder eine Kombination davon. Die US Patentschrift 6,764,219 erteilt an G. Doll und G. Fox und betreffend „Wälzlager mit voller Wälzkörperbelegung" betrifft andere Tribo-Überzüge, die geeignet sind für die Rollen 82 und 84 sowie Verfahren zum Auftragen derselben. Das Lager 36 enthält ein Schmiermittel, vorzugsweise ein Hochleistungsschmierfett.
Die axiale Lage des Rippenringes 66 längs dem zylindrischen Sitz 60 auf dem Schaft 34 bestimmt die Einstellung des Lagers 36. Vorzugsweise ist das Lager auf einen Vorlastzustand, wenn auch einen leichten Vorlastzustand, eingestellt. Jedoch soll die Anfangseinstellung des Lagers 36 eine ausreichende Vorlast aufweisen, damit das Lager 36 in einem Vorlastzustand bleibt mit vorteilhafter Vorbelastung der Rollen 82 und 84 während dem Betrieb des Epizykloidengetriebes A – Betrieb, welcher üblicherweise, infolge der Reibung zwischen den Zähnen des Planetenrades 6 und den Zähnen des Sonnenrades 2 bzw. des Ringrades 4, eine stärkere Erhitzung der Zahnräder 6 als des Schaftes 34 verursacht.
Gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel, 1–4, sitzen Dichtungen 38 in den Enden des Planetenrades 6 und um den Schaft 34, um das Schmiermittel, vorzugsweise ein Schmierfett, in dem Lager 36 zurückzuhalten und um zu verhindern, dass das Schmieröl für die Zähne der Räder 2, 4 und 6, sowie auch Fremdteilchen, nicht in das Lager 36 eindringen können. Eine Dichtung 38 sitzt in der Senkbohrung 78 des Rades 6 und umgibt die angeformte Schubrippe 58 des Schaftes 34 auf welchem das Rad 6 dreht, um somit eine dynamische Fluidsperre an diesem Ende des Zahnrades 6 zu formen. Eine andere Dichtung 38 sitzt in der anderen Senkbohrung 80 und umgibt den Rippenring 66, um eine andere dynamische Fluidsperre an dem gegenüberliegenden Ende des Rades 6 zu bilden. Jede Dichtung 38 hat ein gestanztes Metallgehäuse, ein Schild und ein Elastomerdichtelement, das mit dem Gehäuse verklebt ist und entlang mehrerer Rippen gegen das Gehäuse drückt. Die Gehäuse sitzen in den Senkbohrungen 78 und 80, und die Schilde greifen über die Schubrippe 58 und den Rippenring 66.
Bevor der Träger 8 zusammengebaut werden kann müssen ausreichend Planetenradbaugruppen B zur Verfügung stehen, um alle Taschen 14 in dem Rahmen 12 des Trägers 8 zu belegen. Die Planetenradbaugruppen B werden vorzugsweise separat zusammengebaut, getrennt vom Zusammenbau des Trägers 8 und dem restlichen Teil des Getriebes A. Üblicherweise baut der Konstrukteur des Lagers 36 die Planetenradbaugruppen B zusammen, da sie die Lager 36 enthalten, welche eingestellt werden müssen.
Zum Zusammenbau einer Planetenradbaugruppe B – tatsächlich jeder Planetenradbaugruppe B – wird eine erste Reihe von Kegelrollen 82 um die innere Laufbahn 52 des Schaftes 34 so angebracht, damit ihre grossen Enden an der angeformten Schubrippe 58 anliegen. Wenn alle Rollen 82 angeordnet sind wird das Rad 6 über den Schaft 34 geschoben bis seine Laufbahn 72 an den Rollen 82 anliegt. Dadurch kommt die andere Laufbahn 74 des Rades 6 gegenüber der anderen Laufbahn 54 des Schaftes 34 zu liegen. Anschliessend werden die Rollen 34 in den ringförmigen Hohlraum zwischen den Laufbahnen 54 und 74 eingelegt – wieder bis dieser Hohlraum vollständig mit Rollen 84 belegt ist.
Dann wird der Rippenring 66 auf den zylindrischen Sitz 60 des Schaftes 34 gepresst und in Richtung zu den Rollen 84 gedrückt. Wenn der Ring 66 sich den grossen Enden der Rollen 84 nähert wird das Rad 6 langsam in Bezug auf den Schaft 34 dreht, um zu gewährleisten, dass die Rollen 82 richtig entlang den Laufbahnen 52, 72 und entlang der Schubrippe 58, und auch die Rollen 84 richtig entlang den Laufbahnen 54, 74 und entlang der Fläche 70 des Rippenringes 66 sitzen. Das Aufpressen des Rippenringes 66 dauert an bis der Rippenring 66 sich gegen die kleine Schulter 62 legt, die sich zwischen dem grossen Ende der inneren Laufbahn 54 und dem zylindrischen Sitz 60 befindet. Der Rippenring 66 bestimmt die Einstellung des Lagers 36 und wenn er an der Schulter 62 anliegt sollte das Lager 36 die richtige Einstellung aufweisen. In diesem Zusammenhang, bevor die Planetenradbaugruppe B wie oben beschrieben zusammengebaut wird, werden Messungen vorgenommen zum Bestimmen des axialen Abstandes zwischen den Laufbahnen 52 und 54 am Schaft 34, des axialen Abstandes zwischen den Laufbahnen 72 und 74 in dem Planetenrad 6, und des Durchmessers oder der Körpergrössen der Rollen 82 und 84. Nachdem diese Abmessungen erfasst wurden kann die richtige Lage der Rippenfläche 70 bestimmt werden. Tatsächlich ist der Rippenring 66 entlang seiner Einstellfläche 67 geschliffen, damit die Rippenfläche 60 sich an der richtigen Stelle befindet, wenn der Ring 66 sich auf dem zylindrischen Sitz 60 des Schaftes 34 befindet und seine Einstellfläche 67 an der Schulter 62 anliegt. Die Rippenfläche 70 berührt die grossen Ende der Rollen 84 und stellt die Rollen 82 und 84 der beiden Rollenreihen so ein damit das Lager 36 die richtige Einstellung – eine Vorlasteinstellung – aufweist. Wenn die richtige Lagereinstellung vorliegt wird der Rippenring 66 an dem Schaft 34 befestigt vorzugsweise durch Laserverschweissen, zur Herstellung der Schweissnaht 68.
Danach wird eine Dichtung 38 auf die Schubrippe 58 und in die Senkbohrung 78 gepresst. Die andere Dichtung 38 wird auf den Rippenring 66 und in die andere Senkbohrung 80 gepresst.
Vor dem Aufsetzen des Rades 6 auf den Schaft 34 können die Laufbahnen 52 und 72 sowie auch die Laufbahnen 54 und 74 mit einem Hochleistungsschmierfett überzogen werden, das auch auf andere kritische Flächen aufgetragen werden soll, wie z.B. die Fläche der Schubrippe 58 und die Fläche 70 des Rippenringes 66, oder das Lager 36 kann später geschmiert werden durch Einpressen des Schmierfettes durch die Schmierbohrung 64.
Die vorher zusammengebauten Planetenradbaugruppen B werden dann in den Träger 8 eingesetzt. Dazu werden die Befestigungsenden 40 der Schäfte 34 der Planetenradbaugruppen B in die Bohrungen 20 in den Endteilen 16 des Rahmens 12 eingepresst, damit die Räder 6 der Planetenradbaugruppen B in die Taschen 40 des Rahmens 12 zu liegen kommen. Die Halteplatte 28 wird gegen den Endteil 16 des Rahmens 12 angebracht und durch die Kopfschrauben 30 an den Schäften 34 befestigt. Auch die Befestigungsenden 42 an den entgegengesetzten Enden der Schäfte 34 werden in die Bohrungen 26 der Endplatte 22 eingepresst. Daraufhin werden die Kopfschrauben 24 durch die Endplatte 22 eingeführt und in die axial ausgerichteten Zwischenstücke 18 des Rahmens 12 eingeschraubt zur Befestigung der Endplatte 22 an dem Rahmen 12.
Dann wird das Sonnenrad 2 durch die Endplatte 22 des Trägers 8 eingeführt und mit den Planetenrädern 6 in Eingriff gebracht. Das Ringrad 4 wird über den Träger 12 geschoben und auch mit den Planetenrädern 6 in Eingriff gebracht.
Während dem Betrieb des Epizykloidengetriebes A werden die Zähne der Räder 2, 4 und 6 mit ausreichend Öl versorgt damit sie hinreichend geschmiert werden, aber das Öl liegt nicht in einem so grossen Volumen vor damit es zu einer wesentlichen Aufschäumung kommen kann. Infolgedessen bleibt das Öl verhältnismässig kühl. Die Lager 36 werden durch das Schmierfett gekühlt, das um die Schäfte 34 und in die Zahnräder 6 eingeführt ist und die Dichtungen 38 isolieren dieses Fett von dem Öl, das die Zähne der Räder 2, 4 und 6 schmiert. Dementsprechend wird das Fett nicht durch das Öl verdünnt, und das Fett bleibt wirksam.
Infolge der sehr genauen Einstellung auf einen Vorlastzustand gewährleisten die Lager 36, dass die Achsen Y, um welche die Planetenräder 6 drehen, ziemlich unverändert bleiben. Während dem Betrieb sollen die Lager 36 keine übermässigen, inneren Spielräume aufweisen, da solche Spielräume die Y Achsen verändern können. Somit bleiben die Planetenräder 6 ausgerichtet mit den Zahnrädern 2 und 4, und eine dem Lagerspiel zuzuschreibende Schrägstellung ist verringert, wenn nicht ausgeschaltet. Dies führt auch zu einer Herabsetzung der Schallbelastung und steigert die Lebensdauer der Zahnräder 2, 4 und 6.
Da die inneren Laufbahnen 52 und 54 unmittelbar am Schaft 34 und die äusseren Laufbahnen 72 und 74 unmittelbar am Zahnrad 6 vorgesehen sind, liegen keine Bohrungen vor zur Aufnahme separater Lagerringe, und eine zusätzliche maschinelle Bearbeitung zur Aufnahme separater Lagerringe sowie die Toleranzen, die dabei eingehalten werden müssen entfallen. Dementsprechend ist das Lager 36 nicht durch solche zusätzlichen Bearbeitungstoleranzen gefährdet.
Obschon beim Zusammenbau der Planetenradbaugruppe B Fett auf die Laufbahnen 54, 56, 72 und 74 des Lagers 36 und auch auf die Fläche der Schubrippe 58 und die Fläche 70 des Rippenringes 66 aufgetragen wird, kann von Zeit zu Zeit eine Schmierfettzuführung in das Lager 36 erforderlich sein. Dieses Fett wird durch die Schmiermittelbohrung 64 eingeführt, welche am Befestigungsende 42 des Schaftes 34 einen Schmiernippel aufweisen kann. Überflüssiges Fett tritt an den Dichtungen 38 aus. Abweichend davon kann ein Auslasskanal in dem Schaft 34 vorgesehen sein, der an der Zwischenrippe 56 beginnt und am Befestigungsende 42 austritt.
Eine abgeänderte Planetenradbaugruppe C, in 3 und in 4 dargestellt, besitzt das gleiche Planetenrad 6 und die gleichen Dichtungen 38. Darüberhinaus weist sie ein Lager 88 auf, das sehr ähnlich zu dem Lager 36 ist und äussere Laufbahnen 72 und 74 besitzt, die am Zahnrad 6 vorgesehen sind und auch Kegelrollen 82 und 84 versehen ist, die längs diesen Laufbahnen 72 und 74 angeordnet sind. Anstelle eines einheitlichen Schaftes 34 hat aber die Planetenradbaugruppe C einen zweiteiligen Schaft 90 mit einer Hülse 92 und einem Kern 94, der durch die Hülse 92 ragt, und ein kontrolliertes Spiel ist zwischen beiden vorgesehen.
Die Hülse 92 bildet den Innenring des Lagers 88 und als solcher hat sie zwei Laufbahnen 52 und 54, die angeformte Schubrippen 58 an dem grossen Ende der Laufbahn 52, den zylindrischen Sitz 60, der sich über das grosse Ende der anderen Laufbahn 54 mit einem geringeren Durchmesser erstreckt, sowie auch die Zwischenrippe 56 zwischen den zwei Laufbahnen 52 und 54. Desweiteren hat die Hülse 92 auch den Rippenring 66, der auf den zylindrischen Sitz 60 auf gepresst ist.
Der Kern 94 hat ein zylindrisches Befestigungsende 96 an welchem sich eine Endfläche des Schaftes 90 befindet und eine Spindel 98, die sich von dem Ende 96 an einer Schulter 100 erstreckt. Die Spindel 98 erstreckt sich bis zur anderen Endfläche des Schaftes 90. Die Hülse 92 sitzt auf der Spindel 98 und liegt mit der angeformten Schubrippe an der Schulter 100 an. Die Spindel 98 erstreckt sich über das entgegengesetzte Ende der Hülse 92 hinaus und bildet das andere zylindrische Befestigungsendes 102 an dem Stift 90.
Die Planetenradbaugruppe C wird im Wesentlichen auf gleiche Art und Weise wie die Planetenradbaugruppe B zusammengebaut. Aber das Lager 88 wird um die Hülse 92 des Schaftes 90 in Abwesenheit des Kernes 94 zusammengebaut.
Die zweiteilige Konstruktionsweise des Schaftes 90 macht die Planetenradbaugruppe C geeignet für einen einteiligen Träger 108 mit voneinander beabstandeten Endteilen 110 und 112 und Zwischenstücken 114 zwischen den Endteilen 110 und 112 zum Aufteilen des Raumes zwischen den Endteilen in Taschen 116. Der Endteil 110 besitzt Bohrungen 118, die in Bezug auf die Taschen 116 zentriert sind, und der Endteil 112 hat weitere Bohrungen 120, die in gleicher Weise in Bezug auf die Taschen 116 zentriert sind. Die Bohrungen 118 und 120 einer jeden Tasche 116 sind mit der Achse Y an der Tasche 116 ausgerichtet. Am Endteil 112 liegt eine Halteplatte 122 an, die durch Kopfschrauben 124 befestigt ist, welche durch die Platte 112 hindurchragen.
Zum Einbau der Planetenbaugruppe C in den einteiligen Träger 108 wird die Planetenradbaugruppe C, ohne den Kern 94 des Schaftes 90, in eine der Taschen 116 des Trägers 108 eingeführt und die Bohrung seiner Hülse 92 wird mit den Bohrungen 118 und 120 in den Endteilen 110 und 112 des Trägers 108 ausgerichtet. Der Kern 94, mit dem Befestigungsende 102 an seiner Spindel 98 nach vorne weisend, wird in die Bohrung 118 in dem Endteil 110 eingeführt und die Spindel 98 wird in die Hülse 92 eingeschoben bis die Schulter 100 des Kernes 94 an dem Ende der Hülse 92 an der Schubrippe 58 anliegt.
Das Befestigungsende 96 gelangt in die Bohrung 118 in dem Endteil 112, während das Befestigungsende 102 in die Bohrung 120 in dem Endteil 112 gelangt. Presssitze liegen an den Befestigungsenden 96 und 102 vor. Anschliessend wird die Halteplatte 122 am Endteil 112 angebracht und die Kopfschrauben 124 werden durch die Halteplatte 122 eingeführt und in die Kerne 94 der Schäfte 90 eingeschraubt. Dadurch werden die gegenüberliegenden Enden der Hülse 90 gegen die Innenfläche des Endteiles 112 gedrückt, um die Hülse 92 wirksam zwischen der Schulter 100 des Kernes 94 und dem Endteil 102 des Trägers 108 einzuspannen.
Anstelle der zweireihigen Kegelrollenlager 36 oder 88 können die Planetenradbaugruppen B und C mit anderen Wälzlagern versehen werden, wie z.B. Kugellager, Schrägkugellager, Tonnenlager, Zylinderrollenlager, oder Nadellager.
Gemäss einer anderen Abwandlung der Planetenradbaugruppen B und C, entsprechend den 5 und 6, sind zwei Schmierspalte 200 an den Enden des Rades 6 und um den Schaft 34 freigelassen, um eine Schmiermittelströmung, vorzugsweise des Schmieröls, das die Zähne der Räder 2, 4 und 6 schmiert, in das Lager 36 zuzulassen. Ein Schmierspalt 200 ist durch die äussere Laufbahn 72 des Zahnrades 6 und die angeformte Schubrippe 58 des Schaftes 34 um den das Zahnrad 6 dreht begrenzt, um eine ringförmige Öffnung an diesem Ende des Zahnrades 6 vorzusehen. Ein anderer Schmierspalt 200 befindet sich zwischen der äusseren Laufbahn 74 und um den Rippenring 66, um eine andere Umfangsöffnung an dem gegenüberliegenden Ende des Zahnrades 6 vorzusehen.
Während dem Betrieb des Epizykloidengetriebes A wird ausreichend Öl auf die Zähne der Zahnräder 2, 4 und 6 verteilt, um sie hinreichend zu schmieren aber das Öl liegt nicht in ausreichender Menge vor, um wesentlich aufgeschäumt zu werden. Infolgedessen bleibt das Öl verhältnismässig kühl. Die Lager 36 werden geschmiert durch das Öl, welches in und um die Schäfte 34 sowie in die Zahnräder 6 durch die Schmiermittelspalte 200 strömt.

Claims

Planetenbaugruppe für ein epizykloides Getriebe (A), wobei die Planetenbaugruppe eine Achse (X) hat und ferner aufweist: einen Schaft (34; 90); ein Planetenrad (6), das auf dem Schaft (34; 90) sitzt; ein Wälzlager (36) zwischen dem Schaft (34; 90) und dem Planetenrad (6), wobei das Wälzlager aufweist: eine erste und eine zweite innere Laufbahn (52, 54), die vom Schaft (34; 90) getragen und von der Achse (X) weg gerichtet sind, und eine erste und eine zweite äussere Laufbahn (72, 74), die vom Planetenrad (6) getragen sind, wobei die erste äussere Laufbahn (72) zu der ersten inneren Laufbahn (52) weist und die zweite äussere Laufbahn (74) zu der zweiten inneren Laufbahn (54) weist; erste Wälzkörper (82), die zwischen den ersten Laufbahnen (52, 72) in einer Reihe angeordnet sind; und zweite Wälzkörper (84), die zwischen den zweiten Laufbahnen (54, 74) in einer Reihe angeordnet sind; dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (34; 90) desweiteren eine Schubrippe (58) an einem grossen Ende der ersten inneren Laufbahn (52) aufweist, um zu verhindern dass die ersten Wälzkörper (82) sich zwischen den ersten Laufbahnen (52, 72) aufwärts bewegen, und einen Sitz (60) hat, der sich über ein grosses Ende der zweiten inneren Laufbahn (54) hinaus erstreckt; und einen auf den Sitz (60) aufgesetzten Rippenring (66), um zu verhindern dass die zweiten Wälzkörper (84) sich zwischen den zweiten Laufbahnen (54, 74) aufwärts bewegen, wobei die Axialposition des Rippenringes (66) auf dem Sitz (60) bestimmt ist zum Einstellen des Spiels oder der Abwesenheit des Spiels zwischen den Wälzkörpern (82, 84) und den Laufbahnen (52, 54, 82, 84).
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (34) und das Planetenrad (6) desweiteren gestaltet sind zum Bilden eines Schmierspaltpaares (200), wobei die Schmierspalte (200) sich in Umfangsrichtung um die entgegengesetzten Enden des Schaftes (34) erstrecken, und mindestens einen Teil der ersten und der zweiten Wälzkörper (82, 84) einer Schmierfluidströmung aussetzen.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, gekennzeichnet desweiteren durch Dichtungen (38), die um den Schaft (34, 90) und am Planetenrad (6) angeordnet sind, um dynamische Fluidsperren zu schaffen, die die Wälzkörper (82, 84) und die Laufbahnen (52, 54, 82, 84) von der Umgebung des Planetenrades (6) isolieren.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (34) eine einteilige Struktur aufweist.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (90) einen Kern (94) und eine Hülse (92) aufweist, die um den Kern (94) angeordnet ist; und dass die inneren Laufbahnen (52, 54) an der Hülse (92) angeordnet sind.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Laufbahnen (52, 72) in Bezug auf die Achse (X) schräg sind und in einer ersten gemeinsamen Richtung in Bezug auf die Achse (X) geneigt sind; und dass die zweiten Laufbahnen (54, 74) in Bezug auf die Achse (X) schräg sind und in einer zweiten gemeinsamen Richtung in Bezug auf die Achse (X) geneigt sind, wobei die zweite gemeinsame Richtung gegenüber der ersten gemeinsamen Richtung entgegengesetzt geneigt ist, damit die ersten Wälzkörper (82) gestaltet sind, um Axialkräfte in einer Richtung und die zweiten Wälzkörper (84) gestaltet sind um Axialkräfte in einer entgegengesetzten Richtung zu übertragen.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Laufbahnen (52, 54, 72, 74) kegelförmig sind und die ersten und zweiten Wälzkörper (82, 84) Kegelrollen sind; und dass die ersten und zweiten Laufbahnen (52, 54, 72, 74) abwärts in Richtung zueinander geneigt sind.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rippenring (66) an dem Schaft (34; 90) angeschweisst ist.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die inneren Laufbahnen (52, 54) an dem Schaft (34; 90) und die äusseren Laufbahnen (72, 74) an dem Planetenrad (6) geformt sind.
Planetenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (90) einen Kern (34) und eine Hülse (92) aufweist, die um den Kern (94) angeordnet ist; dass die inneren Laufbahnen (52, 54), die Schubrippe (58) und der Sitz (60) an der Hülse (92) vorgesehen sind; und dass der Kern (94) sich über die Enden der Hülse (94) hinaus erstreckt und Lagerenden (96, 102) für den Schaft (90) bildet.
Verfahren zum Zusammenbau der Planetenbaugruppe gemäss Anspruch 7, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Anordnen der ersten Kegelrollen (82) entlang einer der ersten Laufbahnen (52, 72); Zusammenfügen des Schaftes (34; 90) und des Planetenrades (6) damit die ersten Rollen (82) sich zwischen der ersten inneren und der ersten äusseren Laufbahn (52, 72) und entlang der Schubrippe (58) befinden; Anordnen der zweiten Kegelrollen (84) zwischen den zweiten Laufbahnen (54, 74); und Aufschieben des Rippenringes (66) über den Sitz (60) bis das Lager (36) eine erwünschte Einstellung aufweist; und Befestigen des Rippenringes (66) an dem Schaft (34; 90).
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Befestigens des Rippenringes (66) das Festschweissen des Rippenringes (66) am Schaft (34; 90) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anordnens der ersten Kegelrollen (82) entlang einer der ersten Laufbahnen (52, 72) das Anordnen dieser Rollen (82) entlang der ersten inneren Laufbahn (52) umfasst.