EP4490415A1 - Planetengetriebe - Google Patents

Planetengetriebe

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Publication number
EP4490415A1
EP4490415A1 EP23709599.7A EP23709599A EP4490415A1 EP 4490415 A1 EP4490415 A1 EP 4490415A1 EP 23709599 A EP23709599 A EP 23709599A EP 4490415 A1 EP4490415 A1 EP 4490415A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
double
gear
teeth
planets
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23709599.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ingo Schulz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SKF AB
Original Assignee
SKF AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SKF AB filed Critical SKF AB
Publication of EP4490415A1 publication Critical patent/EP4490415A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion
    • F16H57/082—Planet carriers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/12—Arrangements for adjusting or for taking-up backlash not provided for elsewhere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H2001/2881—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion comprising two axially spaced central gears, i.e. ring or sun gear, engaged by at least one common orbital gear wherein one of the central gears is forming the output
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H2001/289—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion comprising two or more coaxial and identical sets of orbital gears, e.g. for distributing torque between the coaxial sets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H57/00—General details of gearing
    • F16H57/08—General details of gearing of gearings with members having orbital motion

Definitions

  • the present invention relates to a planetary gear with a first and second ring gear and at least four double planets according to the preamble of patent claim 1.
  • Planetary gears can be used in various technical areas, for example in the area of industrial robots. For various functions, such as a gripper arm, cables, wires, pipes or similar are required that enable a supply of electricity or hydraulic fluid or can transmit signals. However, it is currently a complex matter to route cables etc. along the planetary gears.
  • Such a planetary gear has a first and a second ring gear and at least four double planets.
  • Each of the double planets has a first and a second gear, which are rotatably arranged around a common shaft.
  • the teeth of the first gear of each double planet mesh with the teeth of the first ring gear and the teeth of the second gear of each double planet mesh with the teeth of the second ring gear.
  • the drive provided in a planetary gear ie an element which is driven by a shaft, can be implemented, for example, by one of the ring gears, with the other ring gear acting as an output.
  • the number and size of the double planets are adjusted so that a predetermined size of the interior of the planetary gear is given. This means that the double planets are selected so that cables etc. can be passed through the interior of the planetary gear.
  • the number and size of the double planets can be adjusted so that a predetermined torsional rigidity and/or a predetermined load capacity is provided.
  • the number and size of the double planets is adjusted so that at least two, most preferably all three, of these predetermined conditions are met.
  • the number and size of the double planets can be adjusted in such a way that a high torsional rigidity and/or load capacity of the planetary gear is provided and at the same time sufficient space for cables, wires and the like to pass through.
  • the planetary gear can be optimized with regard to one or more general conditions.
  • the number and size of the double planets is adjusted so that the predetermined size of the interior of the planetary gear, the predetermined torsional rigidity and / or the predetermined load capacity is maximized and an outer diameter of the ring gears is minimized.
  • This can be done in particular by appropriately adjusting the ratio of the inner diameter of the first and second ring gear to the number and size of the double planets.
  • the available installation space ie the maximum possible The external diameter of the planetary gear must be taken into account. In this way, in addition to the high load capacity, torsional rigidity and space for cables etc., low requirements are placed on the required installation space of the application in which the planetary gear is used.
  • the ratio of the inner diameter of the first and second ring gears to the number of double planets is preferably optimized such that the diameter of the available interior space is sufficiently large to be able to pass through the cables, wires or other lines required in the application.
  • Increasing the ring gear diameter to at least 76 teeth x module allows the arrangement of eight double planets, increasing it to at least 92 teeth allows the arrangement of ten double planets and increasing it to at least 104 teeth allows the arrangement of twelve double planets. With each increase in the number of teeth and therefore the number of planets, the bending and torsional rigidity, the load carrying capacity and the ability to pass larger cables and pipes through the gearbox are significantly increased without changing the individual planet.
  • the double planets are identical to each other and the size of the ring gears can be adjusted depending on the application.
  • the scaling of the planetary The drive is then only determined by the size of the ring gears and the number of double planets.
  • a tube is arranged in the interior of the planetary gear.
  • the longitudinal axis of the tube is coaxial with the axis of rotation of the ring gears and in particular coincides with the axis of rotation of the ring gears.
  • This tube can be a hollow shaft or a sleeve in which lines such as cables, wires, etc. can be passed through. By using such a tube, the lines can be protected from contact with the teeth of the double planets and thus from damage.
  • two adjacently arranged double planets of the at least four double planets are arranged in such a way that the first gear of a first double planet of the two adjacent double planets is biased clockwise in such a way that the toothing of the first gear of the first double planet is in contact with the toothing of the first ring gear, and that the second gear of the first double planet is biased counterclockwise such that the teeth of the second gear of the first double planet are in contact with the teeth of the second ring gear.
  • the first gear of a second double planet of the two adjacent double planets is biased counterclockwise such that the teeth of the first gear of the second double planet are in contact with the teeth of the first ring gear, and that the second gear of the second double planet is biased clockwise that the teeth of the second gear of the second double planet are in contact with the teeth of the second ring gear.
  • the teeth of the gears of the first double planet are biased against the ring gears (tangentially) in two different directions, once clockwise and once counterclockwise.
  • due to the preload there is already contact between the teeth of the ring gears and the teeth of the gears of the double planet. In addition, this contact is maintained during operation by the preload in different directions and play between the teeth is avoided.
  • the teeth of the gears of the second double planet are biased against the ring gears (tangentially), i.e. once counterclockwise and once clockwise.
  • gears of the respective double planets are preloaded, they can be fixed in their position relative to one another. This can be done, for example, by welding, soldering, gluing, a radial or axial frictional connection or positive connection.
  • the first ring gear and the second ring gear each have helical gearing, wherein the first ring gear and the second ring gear are designed to rotate in a first rotational direction and a second opposite rotational direction, and wherein the gearings of the first and second Gear of the at least four double planets are each a helical toothing, each helical toothing having a first tooth flank and a second tooth flank which is opposite to the first tooth flank, a surface normal of the first tooth flank being directed in the first direction of rotation and a surface normal of the second tooth flank being directed in the second direction of rotation is directed.
  • two adjacently arranged double planets of the at least four double planets are arranged in such a way that a first force-exerting element exerts a first force in a first direction, so that the first tooth flanks of the helical toothing of the first gear of a first double planet of the two adjacent double planets in contact with the second tooth flanks of the helical Teeth of the first ring gear are, and that the second tooth flanks of the helical toothing of the second gear of the first double planet are in contact with the first tooth flanks of the helical toothing of the second ring gear, thereby providing a preload on the ring gears in the first and second directions of rotation.
  • a second force-exerting element exerts a second force in a second direction that is opposite to the first direction such that the second tooth flanks of the helical gear of the first gear of a second double planet of the two adjacent double planets are in contact with the first tooth flanks of the helical gear of the first ring gear, and that the first tooth flanks of the helical teeth of the second gear of the second double planet are in contact with the second tooth flanks of the helical teeth of the second ring gear, thereby providing a preload on the ring gears in the first and second directions of rotation.
  • the first gear and the second gear of each double planet are fixed with respect to each other. This fixation makes it possible to exert the first or second force simultaneously on both gears of the double planets, so that the first tooth flanks and the second tooth flanks are each in contact with the first or second tooth flanks of the helical teeth of the first and second ring gear.
  • a first half of the double planets is biased in the first direction of rotation and a second half of the double planets is biased in the second direction of rotation, the first half and the second half of the double planets being biased in the second direction of rotation.
  • pelplanets are arranged alternately. In this way, the first and second forces as well as the preload in the first direction of rotation and the preload in the second direction of rotation can be evenly distributed and thereby further improved.
  • the first force and the second force are higher than an axial force exerted by the meshing of the helical gears of the double planets and the ring gears during rotation.
  • Such a distribution between the first and second forces and the axial forces can reduce the elastic behavior of the system. This means that the double planets can be avoided from moving in the first and second directions during operation of the planetary gear.
  • the first force and the second force are preferably the same.
  • the force-exerting element can be a spring element, a magnetic element and/or a hydraulic element. Any other type of force-exerting element may also be possible.
  • the number of double planets is a multiple of two. This means that there are always two double planets with the same preload, so that the different preload is evenly distributed all around.
  • the play between the two ring gears and the double planets as well as twisting of the ring gears relative to each other in all directions of rotation, i.e. forward and backward, can be optimally prevented.
  • Preferably six or more double planets are provided. A higher number of double planets can in particular increase the load capacity of the planetary gear.
  • Fig. 1 a top view of a first embodiment of a planetary gear
  • Fig. 2 a top view of a second embodiment of a planetary gear
  • Fig. 3 a top view of a third embodiment of a planetary gear
  • Fig. 4 a diagram showing a ratio of the number of teeth of the ring gears and double planets for different numbers of double planets in the planetary gears of Figures 1 to 3;
  • FIG. 5 a top view of the planetary gear from FIG. 1 according to a first variant of a preload in the planetary gear;
  • Fig. 1 shows a planetary gear 1, which has a first ring gear 2 and a second ring gear (not shown in Figure 1). Furthermore, the planetary gear 1 has a first double planet 6, a second double planet 8, a third double planet 10 and a fourth double planet 12.
  • the double planets 6, 8, 10, 12 each have two gears, with only the first gear 14, 18, 22, 26 being visible in FIG. The first gears 14, 18, 22, 26 are in contact with the first ring gear 2 and the second gears are in contact with the second ring gear.
  • the interior space 30 can be increased by using more double planets 6, 8, 10, 12 that have the same size or number of teeth x module.
  • the number of double planets can be increased to, for example, six ( Figure 2) or eight ( Figure 3). If six double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34 are used, the interior space becomes larger. If there are eight double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38, the interior space becomes even larger. The size or number of teeth x module of the ring gears 2 is also increased accordingly. In all three variants of the planetary gear 1 shown in Figures 1 to 3, the same double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 can be used, which then increases the outer circumference accordingly.
  • smaller double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 can alternatively be used to still ensure the interior space 30 to keep it at a predetermined size.
  • the selection of the size and number of the double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 can, as already explained, be based on a desired torsional rigidity, load capacity and interior size.
  • Fig. 4 for example, when using four double planets in a planetary gear (solid line), these can each be used with a diameter of at least 18 teeth x module and with a ring gear diameter of at least 48 teeth x module. If the ring gear diameter is increased to at least 60 teeth x module, the number of double planets can be increased by two to six without increasing the diameter of the double planets.
  • a higher number of double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 can also be used.
  • a number of double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 is always provided, which is a multiple of two.
  • Such a number of double planets allows a particularly good distribution of force and a reduction in play between the toothings of the ring gears 2, 4 and the toothings of the double planets 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38, as referred to below is described on Figures 5 to 7.
  • the same principles can also be applied to planetary gear 1 with six, eight, ten, ..., double planets.
  • FIG. 5 A first variant of a backlash reduction is described in Figure 5.
  • the double planets 6, 8, 10, 12 are connected to one another via a planet carrier 40.
  • the planet carrier 40 can have a through opening (not shown).
  • the first ring gear 2 is larger than the second ring gear 4. Furthermore, the first ring gear 2 is fixed, with the planet carrier 40 acting as a drive, which rotates in the direction of the arrow, and the second ring gear 4 acting as an output. Other configurations and size ratios of the ring gears 2, 4 and double planets 6, 8, 10, 12 are also possible.
  • the double planets 6, 8, 10, 12 each have two gears 14, 16 (first double planet 6), 18, 20 (second double planet 8), 22, 24 (third double planet 10), 26, 28 (fourth double planet 12). The first gears 14, 18, 22, 26 are in contact with the first ring gear 2 and the second gears 16, 20, 24, 28 are in contact with the second ring gear 4.
  • the gears 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 all double planets 6, 8, 10, 12 biased.
  • the first gear 14 of the first double planet 6 is biased clockwise against the teeth of the first ring gear 2, as indicated by the arrow.
  • the second gear 16 of the first double planet 6 is biased counterclockwise against the teeth of the second ring gear 4, as also indicated by an arrow.
  • the first gear 20 of the second double planet 8 is biased counterclockwise against the teeth of the first ring gear 2, as indicated by the arrow.
  • the second gear 22 of the second double planet 8 is biased clockwise against the teeth of the second ring gear 4, as indicated by the arrow.
  • the double planets 6, 8, 10, 12 are alternately biased in opposite directions. This means that the preload is evenly distributed around the circumference Play between the gears 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 and the ring gears 2, 4 can be prevented, which would have a damaging effect on the planetary gear 1 during operation.
  • FIG. 6 Another variant for reducing backlash is shown in Figures 6 and 7.
  • the first ring gear 2 is larger than the second ring gear 4.
  • the first ring gear 2 can act as a drive and the second ring gear 4 can act as an output.
  • Other embodiments and proportions of the ring gears 2, 4 and the double planets 6, 8, 10, 12 are also possible.
  • the double planets 6, 8, 10, 12 each have two gears 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 on.
  • the first gears 14, 18, 22, 26 are in contact with the first ring gear 2 and the second gears 16, 20, 24, 28 are in contact with the second ring gear 4. Due to this contact between the double planets 6, 8, 10, 12 and the ring gears 2, 4, a movement of the first ring gear 2 in a first rotation direction 46 or a second rotation direction 48 is transmitted to the second ring gear 4 and vice versa.
  • the directions of rotation 46, 48 of the ring gears 2, 4 are indicated by arrows 46, 48 in the figures.
  • Fig. 7 shows sectional views of each double planet 6, 8, 10, 12 in combination with the ring gears 2, 4.
  • the ring gears 2, 4 and the double planets 6, 8, 10, 12 each have one Helical gearing 50.
  • Each helical gearing 50 has a first tooth flank and a second tooth flank that is opposite to the first tooth flank.
  • a surface normal of the first tooth flanks is directed in the first direction of rotation 46 of the first and second ring gears 2, 4 and a surface normal of the second tooth flanks is directed in the second direction of rotation 48 of the ring gears 2, 4.
  • the first force is exerted on the first and fourth double planets 6, 12 and the second force is exerted on the second and third double planets 8, 10.
  • the first tooth flanks of the helical gears 50 of the first gears 14, 26 of the first and fourth double planets 6, 12 are in contact with the second tooth flanks of the helical gears of the first ring gear 2.
  • the second tooth flanks of the helical gears 50 of the second gears 16, 28 of the first and fourth double planets 6, 12 in contact with the first tooth flanks of the helical toothing of the second ring gear 4. Due to this contact, a preload is provided on the ring gears 2, 4 in the first direction of rotation 46.
  • the second tooth flanks of the helical gears 50 of the first gears 18, 22 of the second and third double planets 8, 10 are in contact with the first tooth flanks of the helical gears of the first ring gear 2.
  • the first tooth flanks of the helical gears 50 of the second Gears 20, 24 of the second and third double planets 8, 10 in contact with the second tooth flanks of the helical toothing of the second ring gear 4. Due to this contact, a preload is provided on the ring gears 2, 4 in the second direction of rotation 48.
  • the helical gears 50 of the first and fourth double planets 6, 12 are in contact with the helical gears of the first and second ring gears 2, 4 second and third double planets 8, 10 are pressed in the direction of the second ring gear 4, the helical gears 50 of the second and third double planets 8, 10 are in contact with the helical gears of the first and second ring gears 2, 4. Due to this preload, there is contact between the helical teeth 50 of the ring gears 2, 4 and the helical teeth 50 of the gears 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 of the double planets 6, 8, 10, 12 already during startup. In addition, this contact can be maintained during operation by means of the force-applying elements 52, 54 by maintaining the preload, and thus backlash between the helical gears 50 can be avoided.
  • the force-applying elements 52, 54 may be implemented, for example, as springs, magnetic elements, hydraulic elements, or any other type of element capable of exerting a force on the double planets 6, 8, 10, 12. This force could also be generated by a different toothing angle between the ring gears 2 and 4.
  • the total amount of the first force exerted by the first force exerting elements 52 and the total amount of the second force exerted by the second force exerting elements 54 are equal.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Offenbart wird ein Planetengetriebe (1) mit einem ersten und einem zweiten Hohlrad (2, 4), und zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12), wobei jeder Doppelplanet (6, 8, 10, 12) ein erstes und ein zweites Zahnrad (14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28) aufweist, die um eine gemeinsame Welle rotierbar angeordnet sind, wobei die Verzahnung des ersten Zahnrads (14; 18; 22; 26) in die Verzahnung des ersten Hohlrads (2) eingreift und wobei die Verzahnung des zweiten Zahnrads (16; 20; 24; 28) in die Verzahnung des zweiten Hohlrads (4) eingreift, wobei die Anzahl und Größe der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) so angepasst ist, dass eine vorbestimmte Größe eines Innenraums (30), eine vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder eine vorbestimmte Tragfähigkeit des Planetengetriebes (1) gegeben sind.

Description

B e s c h r e i b u n g
Planetengetriebe
Vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem ersten und zweiten Hohlrad und mindestens vier Doppelplaneten gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Planetengetriebe können in verschiedenen technischen Gebieten eingesetzt werden, beispielsweise im Bereich der Industrieroboter. Für verschiedene Funktionen, wie beispielsweise einen Greifarm, sind Kabel, Drähte, Rohre oder ähnliches erforderlich, die eine Versorgung mit Strom oder Hydraulikflüssigkeit ermöglichen oder Signale weiterleiten können. Derzeit ist es jedoch eine komplexe Angelegenheit, Kabel etc. entlang der Planetengetriebe zu führen.
Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Planetengetriebe bereitzustellen, das eine einfache und kostengünstige Durchführung von Kabeln und ähnlichem ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Ein solches Planetengetriebe weist ein erstes und ein zweites Hohlrad sowie zumindest vier Doppelplaneten auf. Jeder der Doppelplaneten weist ein erstes und ein zweites Zahnrad auf, die um eine gemeinsame Welle rotierbar angeordnet sind. Die Verzahnung des ersten Zahnrads jedes Doppelplaneten greift in die Verzahnung des ersten Hohlrads ein und die Verzahnung des zweiten Zahnrads jedes Doppelplaneten greift in die Verzahnung des zweiten Hohlrads ein. Der bei einem Planetengetriebe vorgesehene Antrieb, d.h. ein Element, welches durch eine Welle angetrieben wird, kann beispielsweise durch eines der Hohlräder implementiert werden, wobei das andere Hohlrad als Abtrieb wirkt. Da die Doppelplaneten jeweils mit einem Zahnrad in Kontakt mit dem ersten Hohlrad und mit dem anderen Zahnrad in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad sind, wird die Bewegung des als Antrieb wirkenden Hohl- rads auf das als Abtrieb wirkende Hohlrad übertragen. Es sind jedoch auch andere Kombinationen möglich. Beispielsweise kann ein Planetenträger vorgesehen sein, der mit den Doppelplaneten gekoppelt ist und als Antrieb wirkt. In diesem Fall können beide Hohlräder als Abtrieb wirken. Eine umgekehrte Anordnung, d.h. die Hohlräder als Antrieb und der Planetenträger als Abtrieb, ist ebenfalls möglich. Es kann auch ein Hohlrad fest angeordnet sein. Auf diese Weise können 3-Wellen-Getriebe realisiert werden, bei denen alle Wellen beliebig frei, angetrieben, abgetrieben oder fixiert sein können.
Um nun zu ermöglichen, dass Kabel, Drähte, Rohre und ähnliches durch das Planetengetriebe geführt werden, sind die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst, dass eine vorbestimmte Größe eines Innenraums des Planetengetriebes gegeben ist. Das bedeutet, dass die Doppelplaneten so ausgewählt sind, dass durch den Innenraum des Planetengetriebes Kabel etc. durchgeführt werden können. Alternativ kann die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst sein, dass eine vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder eine vorbestimmte Tragfähigkeit gegeben ist. Vorzugsweise wird die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst, dass zumindest zwei, am meisten bevorzugt alle drei, dieser vorgegebenen Bedingungen erfüllt sind. Beispielsweise kann die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst sein, dass eine hohe Torsionssteifigkeit und/oder Tragfähigkeit des Planetengetriebes und gleichzeitig ausreichend Platz zum Durchführen von Kabel, Drähten und ähnlichem bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann das Planetengetriebe in Bezug auf ein oder mehrere Rahmenbedingungen hin optimiert werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst, dass die vorbestimmte Größe des Innenraums des Planetengetriebes, die vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder die vorbestimmte Tragfähigkeit maximiert und ein Außendurchmesser der Hohlräder minimiert wird. Dies kann insbesondere durch entsprechende Anpassung des Verhältnisses des Innendurchmessers des ersten und des zweiten Hohlrads zu der Anzahl und Größe der Doppelplaneten erfolgen. Durch Berücksichtigung des Außendurchmessers der Hohlräder wird auch der verfügbare Bauraum, d.h. der maximal mög- liehe Außendurchmesser des Planetengetriebes, berücksichtigt werden. Auf diese Weise werden zusätzlich zur hohen Tragfähigkeit, Torsionssteifigkeit und Platz zur Durchführung von Kabeln etc. geringe Anforderungen an den erforderlichen Bauraum der Anwendung, in der das Planetengetriebe eingesetzt wird, gestellt.
Bevorzugt wird das Verhältnis des Innendurchmessers des ersten und des zweiten Hohl- rads zu der Anzahl der Doppelplaneten derart optimiert, dass der Durchmesser des verfügbaren Innenraums ausreichend groß ist, um die in der Anwendung benötigten Kabel, Drähte oder sonstige Leitungen durchführen zu können.
Hierzu können beispielsweise bei der Verwendung von vier Doppelplaneten in einem Planetengetriebe, diese jeweils mit einem Durchmesser von mindestens 18 Zähnen x Modul und mit einem Hohlraddurchmesser von mindestens 48 Zähnen x Modul genutzt werden. Wird der Hohlraddurchmesser auf mindestens 60 Zähnen x Modul erhöht, kann die Anzahl der Doppelplaneten um zwei auf sechs erhöht werden, ohne den Durchmesser, insbesondere den Modul, der Doppelplaneten zu erhöhen. Dieses Vorgehen erhöht zum einen insbesondere die Biege- und die Torsionssteifigkeit des Getriebes sowie die Lasttragfähigkeit. Darüber hinaus bietet das Getriebe nun einen größeren Platz im Inneren des Getriebes, konzentrisch um die Getriebeachse, um z. B. Kabel oder Rohre durch das Getriebe hindurchzuführen. Eine Erhöhung des Hohlraddurchmessers auf mindestens 76 Zähnen x Modul erlaubt die Anordnung von acht Doppelplaneten, eine Erhöhung auf mindestens 92 Zähne erlaubt die Anordnung von zehn Doppelplaneten und eine Erhöhung auf mindestens 104 Zähne erlaubt die Anordnung von zwölf Doppelplaneten. Mit jeder Erhöhung der Zähnezahl und damit der Anzahl der Planeten werden die Biege- und Torsionssteifigkeit, die Lasttragfähigkeit und die Fähigkeit zur Durchführung größerer Kabel und Rohre durch das Getriebe signifikant erhöht, ohne dabei den einzelnen Planeten zu ändern.
Dieser Zusammenhang gilt auch z. B. bei einer Doppelplanetenzähnezahl von 31 , wobei die Hohlradzähnezahlen für vier, sechs, acht, zehn oder zwölf Doppelplaneten dann 80, 100, 120, 140 und 160 wären. Planetenzähnezahlen von mehr als 31 sowie eine Erhöhung der Anzahl von Doppelplaneten auf mehr als zwölf ist ebenfalls möglich.
Vorteilhafterweise sind die Doppelplaneten identisch zueinander und die Hohlräder können, je nach Anwendung, in ihrer Größe angepasst werden. Die Skalierung des Planetenge- triebes erfolgt dann lediglich über die Größe der Hohlräder und die Anzahl der Doppelplaneten.
Gemäß einer Ausführungsform ist eine Röhre in dem Innenraum des Planetengetriebes angeordnet. Die Längsachse der Röhre ist dabei koaxial mit der Rotationsachse der Hohlräder und fällt insbesondere mit der Rotationsachse der Hohlräder zusammen. Diese Röhre kann eine Hohlwelle oder eine Hülse sein, in der Leitungen, wie z.B. Kabel, Drähte etc., durchgeführt werden können. Durch die Verwendung einer solchen Röhre können die Leitungen vor einem Kontakt mit den Verzahnungen der Doppelplaneten und damit vor Beschädigungen geschützt werden.
Wenn die Verzahnungen der Zahnräder des Planetengetriebes, d.h. die Verzahnungen der Doppelplaneten und die Verzahnungen der Hohlräder, ineinandergreifen, kann ein Spiel zwischen den Verzahnungen auftreten. Dies kann insbesondere nachteilig sein, wenn die Zahnräder ihre Rotationsrichtung ändern, zum Beispiel sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsbewegung durchführen, da das Spiel zwischen den Zahnrädern dann verursachen kann, dass deren Verzahnungen, unter Umständen ungleich, aneinanderstoßen. Dies kann zu einer ungewünschten Abnutzung der Zahnräder führen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind daher jeweils zwei benachbart angeordnete Doppelplaneten der zumindest vier Doppelplaneten so angeordnet, dass das erste Zahnrad eines ersten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten im Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des ersten Zahnrads des ersten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des ersten Hohlrads ist, und dass das zweite Zahnrad des ersten Doppelplaneten gegen den Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des zweiten Zahnrads des ersten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads ist. Zusätzlich ist das erste Zahnrad eines zweiten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten gegen den Uhrzeigersinn derart vorgespannt, dass die Verzahnung des ersten Zahnrads des zweiten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des ersten Hohlrads ist, und dass das zweite Zahnrad des zweiten Doppelplaneten im Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des zweiten Zahnrads des zweiten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads ist. Auf diese Weise werden die Verzahnungen der Zahnräder des ersten Doppelplaneten in zwei verschiedene Richtungen, einmal im Uhrzeigersinn, einmal gegen den Uhrzeigersinn gegen die Hohlräder (tangential) vorgespannt. Dadurch besteht aufgrund der Vorspannung bereits ein Kontakt zwischen den Verzahnungen der Hohlräder und den Verzahnungen der Zahnräder des Doppelplaneten. Zusätzlich wird dieser Kontakt durch die Vorspannung in unterschiedliche Richtungen auch im Betrieb aufrechterhalten und ein Spiel zwischen den Verzahnungen wird vermieden. Gleichzeitig werden die Verzahnungen der Zahnräder des zweiten Doppelplaneten gegengleich, d.h. einmal gegen den Uhrzeigersinn und einmal im Uhrzeigersinn, gegen die Hohlräder (tangential) vorgespannt.
Insbesondere sind, über den Innenumfang der Hohlräder gesehen, immer zwei benachbarten Doppelplaneten gegensätzlich vorgespannt. Dies führt zu einer besonders guten Kraftverteilung der Vorspannung auf die Hohlräder und damit zu einer stabilen Anordnung.
Wenn die Zahnräder der jeweiligen Doppelplaneten vorgespannt sind, können diese in ihrer Position zueinander fixiert werden. Dies kann beispielsweise durch Verschweißen, Löten, Kleben, einen radialen oder axialen Reibschluss oder Formschluss erfolgen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad jeweils eine Schrägverzahnung auf, wobei das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad dazu ausgebildet sind, in einer ersten Rotationsrichtung und einer zweiten entgegengesetzten Rotationsrichtung zu rotieren, und wobei die Verzahnungen des ersten und des zweiten Zahnrads der zumindest vier Doppelplaneten jeweils eine Schrägverzahnung sind, wobei jede Schrägverzahnung eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke hat, die entgegengesetzt zu der ersten Zahnflanke ist, wobei eine Oberflächennormale der ersten Zahnflanke in die erste Rotationsrichtung gerichtet ist und eine Oberflächennormale der zweiten Zahnflanke in die zweite Rotationsrichtung gerichtet ist.
Zur Verhinderung eines Spiels zwischen den Verzahnungen der Hohlräder und der Doppelplaneten sind gemäß dieser Ausführungsform jeweils zwei benachbart angeordnete Doppelplaneten der zumindest vier Doppelplaneten so angeordnet, dass ein erstes Kraft ausübendes Element eine erste Kraft in einer ersten Richtung ausübt, sodass die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Zahnrads eines ersten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schräg- Verzahnung des ersten Hohlrads sind, und dass die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Zahnrads des ersten Doppelplaneten in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads sind, wodurch eine Vorspannung auf die Hohlräder in der ersten und der zweiten Rotationsrichtung bereitgestellt wird. Des Weiteren übt ein zweites Kraft ausübendes Element eine zweite Kraft in einer zweiten Richtung aus, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Zahnrads eines zweiten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Hohlrads sind, und dass die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Zahnrads des zweiten Doppelplaneten in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads sind, wodurch eine Vorspannung auf die Hohlräder in der ersten und der zweiten Rotationsrichtung bereitgestellt wird.
Aufgrund der Vorspannung existiert ein Kontakt zwischen den Schrägverzahnungen der Hohlräder und den Schrägverzahnungen der Räder der Doppelplaneten bereits während des Anlaufens. Zusätzlich kann dieser Kontakt mittels der Kraft ausübenden Elemente während des Betriebs beibehalten werden, indem die Vorspannung aufrechterhalten wird, und somit kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Schrägverzahnungen vermieden werden.
Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad jedes Doppelplaneten sind bezüglich einander fixiert. Durch diese Fixierung ist es möglich, die erste bzw. die zweite Kraft gleichzeitig auf beide Zahnräder der Doppelplaneten auszuüben, sodass die ersten Zahnflanken sowie die zweiten Zahnflanken jeweils in Kontakt mit den ersten oder zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten bzw. zweiten Hohlrads sind.
Das Verzahnungsspiel zwischen den zwei Hohlrädern und den Doppelplaneten wird aufgrund der Verwendung der vorgespannten Doppelplaneten vermieden. Aufgrund der Vorspannung des zweiten Doppelplaneten, die in der entgegengesetzten Richtung zu der Vorspannung des ersten Doppelplaneten ist, kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Verzahnungen vermieden und weiter verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Hälfte der Doppelplaneten in der ersten Rotationsrichtung vorgespannt und eine zweite Hälfte der Doppelplaneten in der zweiten Rotationsrichtung vorgespannt, wobei die erste Hälfte und die zweite Hälfte der Dop- pelplaneten alternierend angeordnet sind. Auf diese Weise können die erste und die zweite Kraft sowie die Vorspannung in der ersten Rotationsrichtung und die Vorspannung in der zweiten Rotationsrichtung gleichmäßig verteilt und dadurch weiter verbessert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Kraft und die zweite Kraft höher als eine axiale Kraft, die durch das Kämmen der Schrägverzahnungen der Doppelplaneten und der Hohlräder während der Rotation ausgeübt wird. Durch eine solche Verteilung zwischen der ersten und der zweiten Kraft und den axialen Kräften kann ein elastisches Verhalten des Systems reduziert werden. Dies bedeutet, dass vermieden werden kann, dass sich die Doppelplaneten in der ersten und zweiten Richtung während des Betriebs des Planetengetriebes bewegen. In dem Planetengetriebe sind die erste Kraft und die zweite Kraft vorzugsweise gleich.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kraft ausübende Element ein Federelement, ein magnetisches Element und/oder ein hydraulisches Element sein. Auch irgendeine andere Art von Kraft ausübendem Element kann möglich sein.
Wie bereits oben erläutert, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die Anzahl der Doppelplaneten ein Vielfaches von zwei. Dadurch sind immer zwei Doppelplaneten mit gegengleicher Vorspannung vorhanden, wodurch die unterschiedliche Vorspannung umlaufend gleichmäßig verteilt wird. Durch die Verwendung von vier oder mehr Doppelplaneten kann das Spiel zwischen den zwei Hohlrädem und den Doppelplaneten sowie ein Verdrehen der Hohlräder zueinander in alle Rotationsrichtungen, das heißt vorwärts und rückwärts, optimal verhindert werden. Vorzugsweise sind sechs oder mehr Doppelplaneten vorgesehen. Durch eine höhere Anzahl an Doppelplaneten kann insbesondere die Lastkapazität des Planetengetriebes erhöht werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können. Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Planetengetriebes;
Fig. 2: eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Planetengetriebes;
Fig. 3 : eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Planetengetriebes;
Fig. 4: ein Diagramm, das ein Verhältnis der Zähnezahl der Hohlräder und Doppelplaneten für verschiedene Anzahlen von Doppelplaneten in den Planetengetrieben von Figuren 1 bis 3 darstellt;
Fig. 5: eine Draufsicht des Planetengetriebes von Fig. 1 gemäß einer ersten Variante einer Vorspannung in dem Planetengetriebe;
Fig. 6: eine Draufsicht des Planetengetriebes von Fig. 1 gemäß einer zweiten Variante einer Vorspannung in dem Planetengetriebe; und
Fig. 7: eine Schnittansicht des Planetengetriebes von Fig. 6.
Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Planetengetriebe 1, welches ein erstes Hohlrad 2 und ein zweites Hohlrad (in Figur 1 nicht gezeigt) aufweist. Des Weiteren weist das Planetengetriebe 1 einen ersten Doppelplaneten 6, einen zweiten Doppelplaneten 8, einen dritten Doppelplaneten 10 sowie einen vierten Doppelplaneten 12 auf. Die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 weisen jeweils zwei Zahnräder auf, wobei in Fig. 1 jeweils nur das erste Zahnrad 14, 18, 22, 26 zu sehen ist. Die ersten Zahnräder 14, 18, 22, 26 sind dabei in Kontakt mit dem ersten Hohlrad 2 und die zweiten Zahnräder sind in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad.
Um nun zu ermöglichen, dass Kabel, Drähte, Rohre und ähnliches durch das Planetengetriebe 1 geführt werden, sind die Anzahl und Größe der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 so angepasst, dass eine vorbestimmte Größe eines Innenraums 30 des Planetengetriebes 1 gegeben ist. Das bedeutet, dass die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 so ausgewählt sind, dass durch den Innenraum 30 des Planetengetriebes 1 Kabel etc. durchgeführt werden können. Insbesondere ist die Anzahl und Größe der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 so angepasst, dass eine hohe Torsionssteifigkeit und/oder Tragfähigkeit des Planetengetriebes 1 und gleichzeitig ausreichend Platz zum Durchführen von Kabel, Drähten und ähnlichem bereitgestellt wird.
Wird mehr Raum zum Durchführen von Kabeln und ähnlichem benötigt, kann der Innenraum 30 vergrößert werden, indem mehr Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 verwendet werden, die die gleiche Größe bzw. Zähnezahl x Modul haben. Wie in Figuren 2 und 3 gezeigt ist, kann die Anzahl der Doppelplaneten beispielsweise auf sechs (Fig. 2) oder acht (Fig. 3) erhöht werden. Werden sechs Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34 verwendet, wird der Innenraum bereits größer. Werden acht Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 wird der Innenraum noch größer. Die Größe bzw. Zähnezahl x Modul der Hohlräder 2 wird entsprechend ebenfalls erhöht. Bei allen drei gezeigten Varianten des Planetengetriebes 1 der Figuren 1 bis 3 können also dieselben Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 verwendet werden, wodurch sich dann der Außenumfang entsprechend vergrößert.
Ist der Außenumfang des Planetengetriebes 1 durch den vorhandenen Raum in der Anwendung, in der das Planetengetriebe 1 eingesetzt wird, beschränkt, können alternativ kleinere Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 verwendet werden, um dennoch den Innenraum 30 auf einer vorbestimmten Größe zu halten. Die Auswahl der Größe und Anzahl der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 kann, wie bereits erläutert, basierend auf einer gewünschten Torsionssteifigkeit, Tragfähigkeit und Innenraumgröße erfolgen.
Um die Torsionssteifigkeit, Tragfähigkeit und Innenraumgröße zu optimieren, kann für eine bestimmte Größe der Hohlräder, die durch den Hohlraddurchmesser (Zähnezahl x Modul) definiert ist, eine bestimmte Anzahl von Doppelplaneten in Abhängigkeit von deren Größe, ebenfalls definiert durch den Durchmesser (Zähnezahl x Modul), verwendet werden. Mögliche Verhältnisse der Hohlraddurchmesser zu den Doppelplanetendurchmessern für unterschiedliche Anzahlen von Doppelplaneten ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei ist auf der x-Achse die Hohlradzähnezahl z2 dargestellt und auf der y-Achse die Planetenzähnezahl zl dargestellt.
Wie aus Fig. 4 abgelesen werden kann, können beispielsweise bei der Verwendung von vier Doppelplaneten in einem Planetengetriebe (durchgezogene Linie), diese jeweils mit einem Durchmesser von mindestens 18 Zähnen x Modul und mit einem Hohlraddurchmesser von mindestens 48 Zähnen x Modul genutzt werden. Wird der Hohlraddurchmesser auf mindestens 60 Zähnen x Modul erhöht, kann die Anzahl der Doppelplaneten um zwei auf sechs erhöht werden, ohne den Durchmesser der Doppelplaneten zu erhöhen.
Eine höhere Anzahl von Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 kann ebenfalls verwendet werden. Bevorzugt ist immer eine Anzahl von Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 vorgesehen, die ein Vielfaches von zwei ist. Durch eine solche Anzahl von Doppelplaneten kann eine besonders gute Kraftverteilung und Reduzierung eines Spiels zwischen den Verzahnungen der Hohlräder 2, 4 und den Verzahnungen der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 erfolgen, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf Figuren 5 bis 7 beschrieben wird. In diesen Figuren sind jeweils vier Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 vorhanden. Dieselben Prinzipien sind jedoch auch auf Planetengetriebe 1 mit sechs, acht, zehn, ..., Doppelplaneten anwendbar.
Eine erste Variante einer Spielreduzierung ist in Figur 5 beschrieben. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 über einen Planetenträger 40 miteinander verbunden. Um eine Durchführung von Kabeln und ähnlichem zu ermöglichen, kann der Planetenträger 40 eine Durchgangsöffnung (nicht gezeigt) aufweisen.
In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist das erste Hohlrad 2 größer als das zweite Hohlrad 4. Des Weiteren ist das erste Hohlrad 2 fest, wobei der Planetenträger 40 als Antrieb, der in Pfeilrichtung rotiert, und das zweite Hohlrad 4 als Abtrieb wirken. Andere Ausgestaltungen sowie Größenverhältnisse der Hohlräder 2, 4 und Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 sind ebenfalls möglich. Die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 weisen jeweils zwei Zahnräder 14, 16 (erster Doppelplanet 6), 18, 20 (zweiter Doppelplanet 8), 22, 24 (dritter Doppelplanet 10), 26, 28 (vierter Doppelplanet 12) auf. Die ersten Zahnräder 14, 18, 22, 26 sind dabei in Kontakt mit dem ersten Hohlrad 2 und die zweiten Zahnräder 16, 20, 24, 28 sind in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad 4.
Um ein Spiel zwischen den Verzahnungen der Zahnräder 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 sowie der Hohlräder 2, 4 zu verhindern, werden die Zahnräder 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 aller Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 vorgespannt. Hierzu wird das erste Zahnrad 14 des ersten Doppelplaneten 6 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Das zweite Zahnrad 16 des ersten Doppelplaneten 6 wird gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist.
Spiegel verkehrt wird das erste Zahnrad 20 des zweiten Doppelplaneten 8 gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Gleichzeitig wird das zweite Zahnrad 22 des zweiten Doppelplaneten 8 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist.
Dies wird für die Doppelplaneten 10, 12 ebenfalls durchgeführt: Das erste Zahnrad 22 des dritten Doppelplaneten 10 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Das zweite Zahnrad 24 des dritten Doppelplaneten 10 wird gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist. Spiegelverkehrt wird das erste Zahnrad 26 des vierten Doppelplaneten 12 gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Gleichzeitig wird das zweite Zahnrad 28 des vierten Doppelplaneten 8 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist.
Auf diese Weise werden die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 alternierend gegengleich vorgespannt. Dies führt dazu, dass die Vorspannung gleichmäßig umfänglich verteilt ist und ein Spiel zwischen den Zahnrädern 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 und den Hohlrädem 2, 4 verhindert werden, welches sich im Betrieb schädlich auf das Planetengetriebe 1 auswirken würde.
Eine andere Variante zur Spielreduzierung ist in Figuren 6 und 7 gezeigt. In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist das erste Hohlrad 2 größer als das zweite Hohlrad 4. Das erste Hohlrad 2 kann als ein Antrieb wirken und das zweite Hohlrad 4 kann als ein Abtrieb wirken. Andere Ausführungsformen sowie Proportionen der Hohlräder 2, 4 und der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 sind auch möglich.
Wie auch in der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform weisen die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 weisen jeweils zwei Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 auf. Die ersten Zahnräder 14, 18, 22, 26 sind in Kontakt mit dem ersten Hohlrad 2 und die zweiten Zahnräder 16, 20, 24, 28 sind in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad 4. Aufgrund dieses Kontakts zwischen den Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 und den Hohlrädern 2, 4 wird eine Bewegung des ersten Hohlrads 2 in einer ersten Rotationsrichtung 46 oder einer zweiten Rotationsrichtung 48 auf das zweite Hohlrad 4 übertragen und umgekehrt. Die Rotationsrichtungen 46, 48 der Hohlräder 2, 4 sind durch Pfeile 46, 48 in den Figuren angegeben.
Fig. 7 zeigt Schnittansichten jedes Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 in Kombination mit den Hohlrädem 2, 4. Wie in Fig. 7 gesehen werden kann, haben die Hohlräder 2, 4 und die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 jeweils eine Schrägverzahnung 50. Jede Schrägverzahnung 50 hat eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke, die entgegengesetzt zu der ersten Zahnflanke ist. Eine Oberflächennormale der ersten Zahnflanken ist in die erste Rotationsrichtung 46 des ersten und des zweiten Hohlrads 2, 4 gerichtet und eine Oberflächennormale der zweiten Zahnflanken ist in die zweite Rotationsrichtung 48 der Hohlräder 2, 4 gerichtet.
Wenn die Räder (die Hohlräder 2, 4 und somit auch die Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12) ihre Rotationsrichtung 46, 48 ändern, d. h. eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung durchführen und/oder eine oszillierende Bewegung zwischen den zwei Rotationsrichtungen durchführen, kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Verzahnungen 50 ein ungleiches Bewegungsprofil der Räder verursachen. Um das Verzahnungsspiel zwischen den Schrägverzahnungen 50 der Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 und der Hohlräder 2, 4 zu minimieren, sind daher in dieser Variante ein oder mehrere Kraft ausübende Elemente 52, 54 vorgesehen. Ein erstes Kraft ausübendes Element 52 übt eine erste Kraft in einer ersten Richtung aus und ein zweites Kraft ausübendes Element 54 übt eine zweite Kraft in einer zweiten Richtung aus, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist. Die erste Richtung und die zweite Richtung sind senkrecht zu der ersten und der zweiten Rotationsrichtung 46, 48.
In der in Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsform wird die erste Kraft auf den ersten und den vierten Doppelplaneten 6, 12 ausgeübt und die zweite Kraft wird auf den zweiten und den dritten Doppelplaneten 8, 10 ausgeübt. Aufgrund der ersten Kraft sind die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der ersten Zahnräder 14, 26 des ersten und des vierten Doppelplaneten 6, 12 in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Hohlrads 2. Zusätzlich sind die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der zweiten Zahnräder 16, 28 des ersten und des vierten Doppelplaneten 6, 12 in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads 4. Aufgrund dieses Kontakts wird eine Vorspannung auf die Hohlräder 2, 4 in der ersten Rotationsrichtung 46 bereitgestellt.
Zusätzlich sind aufgrund der zweiten Kraft die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der ersten Zahnräder 18, 22 des zweiten und des dritten Doppelplaneten 8, 10 in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Hohlrads 2. Zusätzlich sind die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der zweiten Zahnräder 20, 24 des zweiten und des dritten Doppelplaneten 8, 10 in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads 4. Aufgrund dieses Kontakts wird eine Vorspannung auf die Hohlräder 2, 4 in der zweiten Rotationsrichtung 48 bereitgestellt.
Indem der erste und der vierte Doppelplanet 6, 12 in die Richtung des ersten Hohlrads 2 gedrückt werden, sind die Schrägverzahnungen 50 des ersten und des vierten Doppelplaneten 6, 12 in Kontakt mit den Schrägverzahnungen des ersten und des zweiten Hohlrads 2, 4. Indem der zweite und der dritte Doppelplanet 8, 10 in die Richtung des zweiten Hohlrads 4 gedrückt werden, sind die Schrägverzahnungen 50 des zweiten und des dritten Doppelplaneten 8, 10 in Kontakt mit den Schrägverzahnungen des ersten und des zweiten Hohlrads 2, 4. Aufgrund dieser Vorspannung existiert ein Kontakt zwischen den Schrägverzahnungen 50 der Hohlräder 2, 4 und den Schrägverzahnungen 50 der Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 bereits während des Anlaufens. Zusätzlich kann dieser Kontakt mittels der Kraft ausübenden Elemente 52, 54 während des Betriebs beibehalten werden, indem die Vorspannung aufrechterhalten wird, und somit kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Schrägverzahnungen 50 vermieden werden.
Die Kraft ausübenden Elemente 52, 54 können beispielsweise als Federn, magnetische Elemente, hydraulische Elemente oder irgendeine andere Art von Element implementiert werden, das in der Lage ist, eine Kraft auf die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 auszuüben. Diese Kraft könnte auch durch einen unterschiedlichen Verzahnungswinkel zwischen den Hohlrädem 2 und 4 erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Gesamtmenge der ersten Kraft, die durch die ersten Kraft ausübenden Elemente 52 ausgeübt wird, und die Gesamtmenge der zweiten Kraft, die durch die zweite Kraft ausübenden Elemente 54 ausgeübt wird, gleich.
Durch das oben beschriebene Planetengetriebe ist es somit möglich, die Anzahl und Größe der Doppelplaneten in Bezug auf den benötigten Innenraum zu optimieren, unter Umständen unter Berücksichtigung der Dimensionen des Hohlrads, einer vorbestimmten Torsionssteifigkeit und/oder Tragfähigkeit. Des Weiteren kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Hohlrädem und den Doppelplaneten vermieden werden.
Bezugszeichenliste
1 Planetengetriebe
2 erstes Hohlrad
4 zweites Hohlrad
6 erster Doppelplanet
8 zweiter Doppelplanet
10 dritter Doppelplanet
12 vierter Doppelplanet
14 erstes Zahnrad des ersten Doppelplaneten
16 zweites Zahnrad des ersten Doppelplaneten
18 erstes Zahnrad des zweiten Doppelplaneten
20 zweites Zahnrad des zweiten Doppelplaneten
22 erstes Zahnrad des dritten Doppelplaneten
24 zweites Zahnrad des dritten Doppelplaneten
26 erstes Zahnrad des vierten Doppelplaneten
28 zweites Zahnrad des vierten Doppelplaneten
30 Innenraum
32 fünfter Doppelplanet
34 sechster Doppelplanet
36 siebter Doppelplanet
38 achter Doppelplanet
40 Planetenträger
46 erste Rotationsrichtung
48 zweite Rotationsrichtung
50 S chrägverzahnung
52 erstes Kraft ausübendes Element
54 zweites Kraft ausübendes Element

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Planetengetriebe Pl anetengetri eb e ( 1 ) mit einem ersten und einem zweiten Hohlrad (2, 4), und zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12), wobei jeder Doppelplanet (6, 8, 10, 12) ein erstes und ein zweites Zahnrad (14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28) aufweist, die um eine gemeinsame Welle rotierbar angeordnet sind, wobei die Verzahnung des ersten Zahnrads (14; 18; 22; 26) in die Verzahnung des ersten Hohlrads (2) eingreift und wobei die Verzahnung des zweiten Zahnrads (16; 20; 24; 28) in die Verzahnung des zweiten Hohlrads (4) eingreift, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl und Größe der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) so angepasst ist, dass eine vorbestimmte Größe eines Innenraums (30), eine vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder eine vorbestimmte Tragfähigkeit des Planetengetriebes (1) gegeben sind. Planetengetriebe nach Anspruch 1, wobei die Anzahl und Größe der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) so angepasst ist, insbesondere das Verhältnis des Innendurchmessers des ersten und des zweiten Hohlrads (2, 4) zu der Anzahl und Größe der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) so ausgewählt ist, dass die vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder die vorbestimmte Tragfähigkeit maximiert und ein Außendurchmesser der Hohlräder (2, 4) minimiert ist. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine Röhre in dem Innenraum (30) des Planetengetriebes (1) angeordnet ist. Planetengetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils zwei benachbart angeordnete Doppelplaneten (6, 8; 10, 12) der zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) so angeordnet sind, dass das erste Zahnrad (14; 22) eines ersten Doppelplaneten (6; 10) der zwei benachbarten Doppelplaneten (6, 8; 10, 12) im Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des ersten Zahnrads (14; 22) des ersten Doppelplaneten (6; 10) in Kontakt mit der Verzahnung des ersten Hohl- rads (2) ist, und dass das zweite Zahnrad (16; 24) des ersten Doppelplaneten (6; 10) gegen den Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des zweiten Zahnrads (16; 24) des ersten Doppelplaneten (6; 10) in Kontakt mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads (4) ist, und dass das erste Zahnrad (18; 26) eines zweiten Doppelplaneten (8; 12) der zwei benachbarten Doppelplaneten (6, 8; 10, 12) gegen den Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des ersten Zahnrads (18; 26) des zweiten Doppelplaneten (8; 12) in Kontakt mit der Verzahnung des ersten Hohlrads (2) ist, und dass das zweite Zahnrad (20; 28) des zweiten Doppelplaneten (8; 12) im Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des zweiten Zahnrads (20; 28) des zweiten Doppelplaneten (8; 12) in Kontakt mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads (4) ist. Planetengetriebe nach Anspruch 4, wobei jeweils zwei benachbarte Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) der zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) gegensätzlich vorgespannt sind. Planetengetriebe nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Zahnräder (8, 10) jedes Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) in ihrer Position zueinander fixiert sind. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das erste Hohlrad (2) und das zweite Hohlrad (4) jeweils eine Schrägverzahnung (50) aufweisen, wobei das erste Hohlrad (2) und das zweite Hohlrad (4) dazu ausgebildet sind, in einer ersten Rotationsrichtung (46) und einer zweiten entgegengesetzten Rotationsrichtung (48) zu rotieren, und wobei die Verzahnungen des ersten und des zweiten Zahnrads (14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28) der zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) jeweils eine Schrägverzahnung (50) sind, wobei jede Schrägverzahnung (50) eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke hat, die entgegengesetzt zu der ersten Zahnflanke ist, wobei eine Oberflächennormale der ersten Zahnflanke in die erste Rotationsrichtung (46) gerichtet ist und eine Oberflächennormale der zweiten Zahnflanke in die zweite Rotationsrichtung (48) gerichtet ist, wobei jeweils zwei benachbart angeordnete Doppelplaneten (6, 8; 10, 12) der zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) so angeordnet sind, dass ein erstes Kraft ausübendes Element (52) eine erste Kraft in einer ersten Richtung ausübt, sodass die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des ersten Zahnrads (14; 22) eines ersten Doppelplaneten (6; 10) der zwei benachbarten Doppelplaneten (6, 8; 10, 12) in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des ersten Hohlrads (2) sind, und dass die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des zweiten Zahnrads (16; 24) des ersten Doppelplaneten (6; 10) in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des zweiten Hohlrads (4) sind, wodurch eine Vorspannung auf die Hohlräder (2, 4) in der ersten und der zweiten Rotationsrichtung (46, 48) bereitgestellt wird, und wobei ein zweites Kraft ausübendes Element (54) eine zweite Kraft in einer zweiten Richtung ausübt, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des ersten Zahnrads (18; 26) eines zweiten Doppelplaneten (8; 12) der zwei benachbarten Doppelplaneten (6, 8; 10, 12) in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des ersten Hohlrads (2) sind, und dass die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des zweiten Zahnrads (20; 28) des zweiten Doppelplaneten (8; 12) in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung (50) des zweiten Hohlrads (4) sind, wodurch eine Vorspannung auf die Hohlräder (2, 4) in der ersten und der zweiten Rotationsrichtung (46, 48) bereitgestellt wird. Planetengetriebe nach Anspruch 7, wobei eine erste Hälfte der zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) in der ersten Rotationsrichtung (46) vorgespannt ist, und wobei eine zweite Hälfte der zumindest vier Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) in der zweiten Rotationsrichtung (48) vorgespannt ist, wobei die erste Hälfte und die zweite Hälfte der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12) alternierend angeordnet sind. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38) ein Vielfaches von zwei ist. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl der Doppelplaneten (6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38) größer oder gleich sechs ist.
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