EP4649244A1 - Hydrodynamisch-mechanische kraftübertragungsvorrichtung mit einer verbesserter lagerung für planetenräder - Google Patents

Hydrodynamisch-mechanische kraftübertragungsvorrichtung mit einer verbesserter lagerung für planetenräder

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EP4649244A1
EP4649244A1 EP23836781.7A EP23836781A EP4649244A1 EP 4649244 A1 EP4649244 A1 EP 4649244A1 EP 23836781 A EP23836781 A EP 23836781A EP 4649244 A1 EP4649244 A1 EP 4649244A1
Authority
EP
European Patent Office
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planetary gear
power transmission
transmission device
planet
gear
Prior art date
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Pending
Application number
EP23836781.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Bernhard Ludas
Hartmut Graf
Frank Dr. Baumann
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
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Pending legal-status Critical Current

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    • F16H37/084—Combinations of mechanical gearings, not provided for in groups F16H1/00 - F16H35/00 comprising essentially only toothed or friction gearings with a plurality of driving or driven shafts; with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts with differential gearing with arrangements for dividing torque between two or more intermediate shafts, i.e. with two or more internal power paths at least one power path being a continuously variable transmission, i.e. CVT
    • F16H2037/088—Power-split transmissions with summing differentials, with the input of the CVT connected or connectable to the input shaft

Definitions

  • the invention relates to a hydrodynamic-mechanical power transmission device, comprising an input shaft for at least indirectly connecting to a drive unit, in particular a drive machine with a constant speed, and at least one output shaft for connecting to a work machine with a variable speed
  • the power transmission device comprises a hydrodynamic converter and a superposition gear designed as a planetary gear
  • the planetary gear comprises a ring gear, a sun gear and a planet carrier with several planet gears as elements of the planetary gear
  • the input shaft is connected to a pump wheel of the hydrodynamic converter and a first element of the superposition gear
  • a turbine wheel of the hydrodynamic converter is connected to a second element of the superposition gear
  • the output shaft is connected at least indirectly to a third element of the superposition gear.
  • a power transmission device is already known from the publication WO2012143123 A1, which has a hydrodynamic counter-rotating converter instead of a hydrodynamic synchronous converter.
  • the counter-rotating converter is characterized by a lower efficiency than a synchronous converter, but overall allows a very simple and compact design of the entire power transmission device.
  • the first element of the planetary gear of the superposition gear is formed by the planet carrier, while the second element is formed by the sun gear of the planetary gear and the third element is formed by the ring gear of the planetary gear.
  • This design in which the ring gear is connected to the output shaft directly or via another gear, preferably a spur gear, and in which the hydrodynamic power branch is introduced via the sun gear, has the decisive advantage that the planetary gear can be designed to be very compact due to the favorable speeds.
  • the known designs are very large or additional speed-torque transmission devices are required.
  • the transmission of very high power also requires suitable detailed solutions, in particular for suitable bearings for the planetary gears, which must withstand high forces and speeds.
  • large transmitted powers of the power transmission device refer to powers greater than 1 MW, in particular powers in a range of 7 MW to 25 MW.
  • the input shaft has speeds of 800 rpm to 2500 rpm and the output shaft has speeds of 500 rpm to 2000 rpm.
  • the output shaft of the power transmission machine described here usually rotates more slowly than the input shaft.
  • the planetary gears can reach significantly higher speeds, which also creates very large centrifugal forces on the planetary gears.
  • the object of the invention is to provide a hydrodynamic-mechanical power transmission device that can be used to transmit high power. Furthermore, technical measures are required on the power transmission device in order to take into account the increased mechanical loads on layers.
  • the object is achieved with a power transmission device, wherein the third element of the superposition gear comprises the planet carrier and the planet gears, wherein the planet carrier comprises at least three planet gear bolts, each of which supports one of the planet gears by means of a sliding bearing, and wherein the sliding bearing comprises a lubricant distribution which is designed by means of a recess on the surface of the planet gear bolt, wherein the recess is in a an angle (a) of 30° - 150° starting from the axis of rotation of the planet gears and in relation to an imaginary radial line between the axis of rotation of the planet carrier and the axis of rotation of the planet gears.
  • the lubricant distribution is carried out by means of a pocket on the surface of the planetary gear bolt, wherein the lubricant distribution is supplied with lubricant by means of a line in the planetary gear bolt.
  • the lubricant distribution in plain bearings is arranged radially from the axis of rotation of the planetary gears. With high centrifugal forces or high loads, an even lubricant film cannot be achieved in this way. If the load on the plain bearing at the point of lubricant distribution is too high, the lubricant film becomes too thin or has areas without sufficient lubrication along the axis of rotation on the surface of the plain bearing.
  • Shifting the lubricant distribution to an offset position can advantageously ensure particularly good lubricant distribution regardless of the load. This is particularly important because the loads on the planetary gears and plain bearings are particularly high when large amounts of power are transmitted. A high power transmission is achieved particularly advantageously in a configuration of the power transmission device when the output shaft is directly or indirectly connected to the planet carrier and the planetary gears.
  • a power transmission device is advantageous, wherein the angle (a) is positive in the direction of rotation of the planet carrier from that in the radial line between the axis of rotation of the planet carrier and the axis of rotation of the planet gears, wherein 0° is arranged at the closest position in relation to the axis of rotation of the planet carrier.
  • a further advantageous embodiment is a power transmission device, wherein the angle (a) is positively arranged opposite to the direction of rotation of the planet carrier from the radial line between the axis of rotation of the planet carrier and the axis of rotation of the planet gears, wherein 0° is arranged at the position closest to the axis of rotation of the planet carrier
  • the direction in which the recess of the lubricant distribution is moved away from the position closest to the axis of rotation can be freely selected depending on the load condition and the preferred direction of rotation of the planetary gears. It is particularly advantageous to position the recess in a position where the load is lower than the load along the radial of the planetary gear carrier.
  • the recess of the lubricant distribution runs parallel to the axis of rotation of the planetary gears on the surface of the planetary gear bolt.
  • the planetary gear bolt comprises a further lubricant distribution, wherein this is arranged at a further angle (ß), wherein the further angle (ß) is arranged opposite to the angle (a) and wherein the further angle (ß) is designed in a range of 30° to 150°.
  • a design with two lubricant distributors is particularly advantageous, with each introducing lubricant into the plain bearing via a recess in the area of the planet gear.
  • a uniform lubricant film can always be advantageously formed in front of the load zone.
  • the lubricant is supplied here via one or two lubricant lines that are formed in the planet gear bolt.
  • a power transmission device wherein the planetary gear bolt has a camber on its surface, suitable for enabling a force-locking plain bearing connection between the planetary gear and the planetary gear bolt in the event of deflection.
  • the crowning compensates for the deflection and in the area that is subjected to the greatest load by centrifugal forces, a uniform and force-fitting fit between the planetary gear and the planetary gear bolt is advantageously achieved. achieved.
  • the crowning can also allow the side area in which the lubricant distribution is arranged to provide an advantageous distribution of lubricant.
  • the planetary gear itself can be designed with a straight central hole if the planetary gear bolt is crowned.
  • the crowning is characterized by a different diameter at the ends and in the middle of the planetary gear bolt.
  • the difference in the diameter of the planetary gear bolt can advantageously be in a range between 5 pm and 200 pm due to the crowning.
  • the crowning depends on the diameter and length of the planetary gear bolt, as well as on the expected deflection due to the load from centrifugal forces.
  • the planetary gear bolt comprises a support structure, wherein the support structure forms a structural unit with the planet carrier and the planetary gear bolt comprises a sleeve fixedly seated on the support structure, suitable for enabling a force-fitting plain bearing connection between the planetary gear and the planetary gear bolt even in the event of a deflection of the planetary gear bolt.
  • the support structure also includes a lubricant supply and the lubricant distribution is arranged in the sleeve. The part of the plain bearing that experiences the highest loads due to the centrifugal forces is supported and the deflection can be compensated by the support structure.
  • the planetary gear bolt has a metal layer of reduced hardness on its surface.
  • a softer metal layer is advantageously applied to the surface of the planetary gear bolts in the area of the plain bearing. This allows small, harder Metal chips and impurities that enter the plain bearing are bound in the soft metal layer without damaging the planetary gears.
  • the planetary gear bolt itself is usually made of steel or a high-strength steel alloy. Softer materials such as brass, white metal or another steel alloy with a lower hardness can be used on the surface. This softer surface layer can be made by a coating or a pressed-on sleeve.
  • the soft metal layer has a layer thickness of less than 5 mm, preferably a layer thickness in a range of 100 pm to 1 mm.
  • the planetary gear comprises an opening having a concave shape, suitable for enabling a frictional sliding bearing connection between the planetary gear and the planetary gear bolt even in the event of a deflection of the planetary gear bolt.
  • the concave shape of the opening in the planetary gear is characterized by a different inner diameter.
  • the inner diameter of the opening is 5 pm to 500 pm larger at the edges on the sides of the planetary gear than in the middle between the two sides of the planetary gear.
  • a power transmission device wherein the shape of the opening of the planetary gear and the shape of the planetary gear bolt are adapted to one another in such a way that even when the planetary gear bolt is bent, a minimum lubricant film thickness of 1 pm - 100 pm is introduced into the contact area of the plain bearing by means of the lubricant distribution.
  • the arrangement of the lubricant distribution can advantageously be such that the depression reaches a uniform lubricant film even when under load. This is because the lubricant distribution or the lubricant distributions are not arranged in the greatest load zone according to the invention.
  • a particularly advantageous arrangement of the lubricant distribution can be achieved by means of crowning, a concave shape of the planetary gears or an appropriately dimensioned support device.
  • a uniform lubricant film in the range of 1 pm - 100 pm and in particular in a range of 3 pm to 50 pm has proven to be particularly advantageous in order to reduce damage to the plain bearing, planetary gear bolt and/or planetary gear.
  • the planet carrier is designed with fixed planet gear bolts and the planet gears are mounted on the planet gear bolts by means of plain bearings.
  • the roller bearings usually used in planetary gear drives to support the planet gears are replaced by plain bearings in this design for low-wear operation.
  • the planet carrier of the superposition gear can be designed with fixed planet gear bolts, with the planet gears then being plainly mounted on the planet gear bolts.
  • the planet gears are designed as one piece with the planet gear bolts or are connected to them in a rotationally fixed manner, and the planet gear bolts are plainly mounted in the planet carrier.
  • a power transmission device is also advantageous, wherein the input shaft and output shaft of the hydrodynamic-mechanical power transmission device are arranged coaxially to one another. This is achieved in particular by the design of the additional gear stage.
  • the additional gear stage can be designed in a variety of ways depending on the desired gear ratio.
  • a configuration was chosen which, in addition to being compact and having as few components as possible, also has a small overall size.
  • the gear stage is designed as a planetary gear device, comprising at least one lockable or housing-fixed planet carrier, planetary gears and a gear meshing with the planetary gears, which is at least indirectly, preferably directly, coupled to the planet carrier of the superposition gear and a sun gear meshing with the planetary gears of the gear stage, which is coupled to the output of the power transmission device or is formed integrally with it.
  • This design is characterized by low installation space requirements in both the axial and radial directions.
  • a first sub-design in which the gear of the planetary gear device of the gear stage connected to the output of the superposition gear and meshing with the first planet gears is formed by a ring gear, allows larger gear ratios than a design according to a second sub-variant, in which the gear of the planetary gear device of the gear stage connected to the output of the superposition gear and meshing with the first stage planet gears is formed by a sun gear.
  • the additional gear stage in a second variant includes at least one spur gear stage if an eccentric arrangement is desired between the input and output of the power transmission device.
  • Very large gear ratios can be achieved by designing the spur gear stage as a single-stage spur gear stage, the input of which is connected to the superposition gear and the output of which is coupled to or forms the output of the power transmission device. If the available installation space is limited, these can be increased even further in the radial direction by designing it as a multi-stage spur gear stage, the input of which is connected to the superposition gear and the output of which is coupled to or forms the output of the power transmission device.
  • a power transmission device is also advantageous, wherein the hydrodynamic converter is designed as a synchronous converter.
  • the hydrodynamic converter comprises at least one pump wheel, one turbine wheel and one guide wheel.
  • the converter is designed as a single-phase hydrodynamic converter or synchronous converter, i.e. the pump wheel and the turbine wheel rotate in the same direction.
  • Other designs are also conceivable, for example multi-stage converters.
  • a power transmission device wherein the hydrodynamic converter is designed as an adjusting converter and comprises a pump wheel, a turbine wheel and at least one guide wheel, wherein at least one of the wheels comprises adjustable blades or blade segments.
  • an adjusting device for blade adjustment is assigned to the guide wheel in a particularly advantageous manner. In this way, a continuous adjustment of the power transmission, torque conversion and/or speed conversion can be achieved.
  • FIG. 1 shows a schematic, not to scale, overview of features of the invention, with individual elements shown as partial sectional views to improve the illustration.
  • the power transmission device 1 is connected on the input side (on the right in the illustration) to a drive machine 3 which introduces the power into the input shaft 2.
  • the input shaft 2 is connected on the one hand to the sun gear 10 of the planetary gear 7 and also to the pump wheel of the hydrodynamic converter 6.
  • the hydrodynamic converter 6 is in turn connected to the ring gear 9 of the planetary gear by means of a turbine wheel 14, the planetary gear 7 and the hydrodynamic converter thus forming a superposition gear 8.
  • the speed and power transmitted by the power transmission device 1 to the output shaft 4 can be regulated in the hydrodynamic converter 6 by means of a stator wheel 24.
  • the power is transmitted via the planetary gears 12 and the planetary gear carrier 11 to the output shaft 4 and from there to a working machine 5 (not shown in the picture).
  • the planetary gear bolts 15, which form a plain bearing 16 that supports the planetary gears 12, are of central importance. This is because high speeds and centrifugal forces occur on the planetary gear bolts 15.
  • the planetary gear bolts 15 therefore include a lubricant distribution 17, which is designed in the form of a recess 18.
  • the recess 18 is located on the surface of the planetary gear bolt 15 in the area of the plain bearing 16, whereby the arrangement of the recess is not radial to the axis of rotation of the planetary carrier 11. and runs parallel to the axis of rotation of the planet gears in the area of the plain bearing.
  • Figure 2 shows two schematic, not to scale detailed representations of the planetary gear 7.
  • the planetary gear 7 can be seen in an unloaded state, while on the right-hand side the state of the planetary gear 7 in operation is shown, in which the bending force F acts on the planetary gear 12 shown due to centrifugal forces.
  • the planetary gear bolt 15 is bent in such a way that a flat and form-fitting plain bearing 16 is formed on the loaded side.
  • the lubricant distribution 17 is designed as a recess 18 in the planetary gear bolt 15, with the supply of lubricant taking place from the planetary gear bolt 15.
  • Figure 3 shows two schematic, not to scale, detailed representations of the planetary gear 7.
  • the planetary gear 7 is shown in a state loaded by the bending force F.
  • the planetary gear 12 includes a concave opening which, when deflected, forms a friction-locking plain bearing 16 with the planetary gear bolt 15.
  • the right side of Figure 3 shows a further embodiment with features of the invention.
  • the deflection of the planetary gear carrier 15 due to the bending force F is compensated by means of a support device 22 which is connected to a sleeve 23.
  • the sleeve includes the lubricant distribution 17 (not shown in the picture).
  • the supply of lubricant is advantageously carried out via the core of the planetary gear bolt 15 and the support device 22.
  • Figure 4 shows a schematic, not to scale overview of the planet carrier 11 with three planet gears 12.
  • 3 planet gears 12 are shown as an example, although 2, 4, 5 or 6 planet gears 12 can also be used (not shown in the illustration).
  • the planet gears 12 rotate about the axis of rotation of the planet gears 20, while the planet carrier 11 rotates about the axis of rotation of the Planet carrier 19 rotates.
  • the direction of rotation of the planet carrier 21 is shown clockwise.
  • the recess 18 of the lubricant distribution 17 is arranged at an angle a facing the direction of rotation.
  • the angle a is spanned by an imaginary line L between the axis of rotation of the planet carrier 19 and the axis of rotation of the planet gears 20, starting from the axis of rotation of the planet gears 20 in an anti-clockwise direction. This advantageously ensures a good supply of lubricant even with high centrifugal forces and high loads on the planet gears 12.
  • Figure 5 shows a schematic, not to scale overview of the planet carrier 11 with three planet gears 12, similar to Figure 4. The difference is that the direction of rotation of the planet gear carrier 21 is counterclockwise. Depending on the direction of rotation of the planet gears 12 and the load on the planet gear bolts 15, an advantageous lubricant distribution 17 can be achieved.
  • Figure 6 shows a schematic, not to scale overview of the planet carrier 11 with three planet gears 12, similar to Figure 4 and Figure 5.
  • two lubricant distributions 17 are arranged on each planet gear bolt 15 in the form of a recess 18.
  • the first lubricant distribution 17 is arranged at an angle a
  • the second lubricant distribution 17 is arranged at a further angle ß on the surface of the planet gear bolt 15.
  • the further angle ß is spanned opposite to the angle a.
  • Figure 7 shows the power transmission device 1 according to the invention in a classic schematic representation.
  • the hydrodynamic converter 6 with adjustable guide wheel 24 is shown on the input side (left), with the adjustment shown as a double arrow.
  • the hydrodynamic converter 6 is connected to the planetary gear 7, with the lubricant distribution 17 on the planetary gear bolt 15 being shown on the planetary gear.
  • Figure 8 shows the power transmission device 1 according to the invention in a schematic partial sectional view.
  • the hydrodynamic converter 6 with adjustable stator 24, pump wheel 13 and turbine wheel 14 is shown on the input side (right). Power is transmitted from the turbine wheel 14 to the sun wheel 10 of the planetary gear 7. This creates a superposition gear 8 from the hydrodynamic converter 6 and the planetary gear.
  • the ring gear 9 of the planetary gear 7 is directly connected to the input shaft.
  • Figure 8 also shows the planet carrier 11, which supports the planetary gear bolts 15 on both sides.
  • the planetary gear bolts 15 have a recess 18 for lubricant distribution 17, which is only shown as an example on one planetary gear bolt 15, but is implemented on all other planetary gear bolts 15.
  • the power transmission device 8 shown in Figure 8 also includes bearing elements (not shown in the illustration) which support, for example, the input shaft 2, the output shaft 4 and the sun gear 10.
  • bearing elements not shown in the illustration
  • a multi-part design of individual elements can also be provided and is known to the person skilled in the art, even if this schematic illustration does not depict this.

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Abstract

Hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragungsvorrichtung (1), umfassend eine Eingangswelle (2), eine Ausgangswelle (4) wobei die Kraftübertragungsvorrichtung (1) einen einem hydrodynamischen Wandler (6) und einem als Planetengetriebe (7) umfasst, wobei der Planetenträger (11) und die Planetenräder (12) und Planetenradbolzen (15) umfasst, und wobei das Gleitlager (16) eine Schmiermittelverteilung (17) umfasst, die mittels einer Vertiefung (18) an der Oberfläche des Planetenradbolzen (15) ausgeführt ist, wobei die Vertiefung (17) in einem in einem Winkel (α) von 30° - 150° ausgehend von der Drehachse der Planetenräder (12) und in Bezug zu einer gedachten radialen Linie (L) zwischen Drehachse des Planetenträgers (19) und der Drehachse der Planetenräder (20) angeordnet ist.

Description

HYDRODYNAMISCH-MECHANISCHE KRAFTÜBERTRAGUNGSVORRICHTUNG MIT EINER VERBESSERTER LAGERUNG FÜR PLANETENRÄDER
Die Erfindung betrifft eine hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragungsvorrichtung, umfassend eine Eingangswelle, zum wenigstens mittelbaren Verbinden mit einem Antriebsaggregat, insbesondere Antriebsmaschine mit konstanter Drehzahl und zumindest eine Ausgangswelle zum Verbinden mit einer Arbeitsmaschine mit variabler Drehzahl, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung einen hydrodynamischen Wandler und ein als Planetengetriebe ausgebildetes Überlagerungsgetriebe umfasst, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad, ein Sonnenrad sowie einen Planetenträger mit mehreren Planetenrädern als Elemente des Planetengetriebes umfasst, wobei die Eingangswelle mit einem Pumpenrad des hydrodynamischen Wandlers und einem ersten Element des Überlagerungsgetriebes verbunden ist, ein Turbinenrad des hydrodynamischen Wandlers mit einem zweiten Element des Überlagerungsgetriebes und die Ausgangswelle wenigstens mittelbar mit einem dritten Element des Überlagerungsgetriebes verbunden ist.
Aus der Druckschrift WO2012143123 A1 ist eine Kraftübertragungsvorrichtung vorbekannt, welche anstelle eines hydrodynamischen Gleichlaufwandlers einen hydrodynamischen Gegenlaufwandler aufweist. Der Gegenlaufwandler ist zwar durch einen schlechteren Wirkungsgrad als ein Gleichlaufwandler charakterisiert, erlaubt jedoch insgesamt einen sehr einfachen und kompakten Aufbau der gesamten Kraftübertragungsvorrichtung. Das erste Element des Planetengetriebes des Überlagerungsgetriebes wird vom Planetenträger gebildet, während das zweite Element vom Sonnenrad des Planetengetriebes und das dritte Element vom Hohlrad des Planetengetriebes gebildet werden. Dieser Aufbau, bei welchem das Hohlrad mit der Ausgangswelle direkt oder über ein weiteres Getriebe, vorzugsweise ein Stirnradgetriebe, verbunden ist und bei welchem der hydrodynamische Leistungszweig über das Sonnenrad eingetragen wird, hat dabei den entscheidenden Vorteil, dass das Planetengetriebe aufgrund der günstigen Drehzahlen sehr kompakt ausgeführt werden kann. Zur Übertragung hoher Leistungen bauen die bekannten Ausführungen sehr groß oder es sind zusätzliche Drehzahl-ZDrehmomentübertragungseinrichtungen erforderlich. Die Übertragung von sehr hohen Leistungen erfordern zudem geeignete Detaillösungen, insbesondere für eine geeignete Lagerung der Planetenräder, die hohen Kräften und Drehzahlen standhalten müssen.
Große übertragene Leistungen der Kraftübertragungsvorrichtung bezeichnen in dieser Erfindung Leistungen größer 1 MW, insbesondere Leistungen in einem Bereich von 7 MW bis 25 MW. Dabei werden an der Eingangswelle Drehzahlen von 800 U/min bis 2500 U/min und an der Ausgangswelle Drehzahlen von 500 U/min bis 2000U/min. Die Ausgangswelle dreht bei der hier beschriebenen Kraftübertragungsmaschine üblicherweise langsamer als die Eingangswelle. Die Planetenräder könne dabei deutlich höhere Drehzahlen erreichen, dadurch entstehen an den Planetenrädern auch sehr große Fliehkräfte.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragungsvorrichtung bereitzustellen, die zum Übertragen hoher Leistungen eingesetzt werden kann. Weiterhin werden technische Maßnahmen an der Kraftübertragungsvorrichtung erforderlich, um die erhöhten mechanischen Belastungen an Lagen zu berücksichtigen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ausführung entsprechend dem unabhängigen Anspruch gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe mit einer Kraftübertragungsvorrichtung gelöst, wobei das dritte Element des Überlagerungsgetriebes den Planetenträger und die Planetenräder umfasst, wobei der Planetenträger zumindest drei Planetenradbolzen umfasst, die jeweils eines der Planetenräder mittels eines Gleitlagers tragen, und wobei das Gleitlager eine Schmiermittelverteilung umfasst, die mittels einer Vertiefung an der Oberfläche des Planetenradbolzen ausgeführt ist, wobei die Vertiefung in einem in einem Winkel (a) von 30° - 150° ausgehend von der Drehachse der Planetenräder und in Bezug zu einer gedachten radialen Linie zwischen Drehachse des Planetenträgers und der Drehachse der Planetenräder angeordnet ist.
Die Schmiermittelverteilung wird mittels einer Tasche an der Oberfläche des Planetenradbolzen ausgeführt, wobei die Schmiermittelverteilung mittels einer Leitung in dem Planetenradbolzen mit Schmiermittel versorgt wird. Im Stand der Technik ist die Schmiermittelverteilung in Gleitlagern radial von der Drehachse der Planetenräder angeordnet. Bei hohen Fliehkräften oder hohen Belastungen kann auf diese Art kein gleichmäßiger Schmiermittelfilm erreicht werden. Ist die Belastung des Gleitlagers an der Stelle der Schmiermittelverteilung zu hoch wird der Schmiermittelfilm zu dünn oder weist stellen ohne ausreichende Schmierung entlang der Drehachse auf der Oberfläche des Gleitlagers auf. Eine Versetzung der Schmiermittelverteilung auf eine versetzte Position kann vorteilhaft und unabhängig von der Belastung ein besonders gute Schmiermittelverteilung sicherstellen. Dies ist besonders wichtig da bei großen übertragenen Leistungen die Belastungen an den Planetenrädern und Gleitlagern besonders hoch sind. Eine große Leistungsübertragung wird besonders vorteilhaft in einer Konfiguration der Kraftübertragungsvorrichtung erreicht, wenn die Ausgangswelle direkt oder mittelbar mit dem Planetenträger und den Planetenrädern verbunden ist.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Winkel (a) positiv in der Drehrichtung des Planetenträgers von der in der radialen Linie zwischen Drehachse des Planetenträgers und Drehachse der Planetenräder ausgeführt ist, wobei 0° an der nächsten Position in Bezug zur Drehachse des Planetenträgers angeordnet ist.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Winkel (a) positiv entgegen der Drehrichtung des Planetenträgers von der in der radialen Linie zwischen Drehachse des Planetenträgers und Drehachse der Planetenräder ausgeführt ist, wobei 0° an der Position am nächsten zur Drehachse des Planetenträgers angeordnet ist Die Richtung, in der die Vertiefung der Schmiermittelverteilung von der Position am nächsten zur Drehachse wegbewegt wird, kann je nach Belastungszustand und Vorzugsdrehrichtung der Planetenräder frei gewählt werden. Vorteilhaft ist hier insbesondere Positionierung der Vertiefung in einer Position, bei der die Belastung geringer ist als die Belastung entlang der Radialen des Planetenradträgers. Die Vertiefung der Schmiermittelverteilung verläuft dabei parallel zur Drehachse der Planetenräder an der Oberfläche des Planetenradbolzen.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Planetenradbolzen eine weitere Schmiermittelverteilung umfasst, wobei diese in einem weiteren Winkel (ß) angeordnet ist, wobei der weitere Winkel (ß) entgegen dem Winkel (a) angeordnet ist und wobei der weitere Winkel (ß) in einen Bereich von 30° bis 150° ausgeführt ist.
Eine Ausführung mit zwei Schmiermittelverteilungen ist besonders vorteilhaft, wobei die jeweils mittels einer Vertiefung im Bereich des Planetenrades Schmiermittel in das Gleitlager einbringen. Insbesondere wenn sich bei unterschiedlichen Lastfällen die Drehrichtung der Planetenräder umkehrt, kann so immer vor der Belastungszone vorteilhaft ein gleichmäßiger Schmiermittelfilm ausgebildet werden. Die Versorgung mit Schmiermittel erfolgt hier über eine oder zwei Schmiermittelleitungen, die in dem Planetenradbolzen ausgebildet sind.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Planetenradbolzen an seiner Oberfläche eine Bombierung aufweist, geeignet bei einer Durchbiegung eine kraftschlüssige Gleitlagerverbindung zwischen Planetenrad und Planetenradbolzen zu ermöglichen.
Durch die Bombierung kann die Durchbiegung kompensiert werden und in dem Bereich, der durch Fliehkräfte die größte Belastung erfährt, wird vorteilhaft ein gleichmäßiger und kraftschlüssiger Sitz zwischen Planetenrad und Planetenradbolzen erreicht. Die Bombierung kann dabei auch den Seitlichen Bereich, in dem die Schmiermittelverteilung angeordnet ist, eine vorteilhafte Verteilung von Schmiermittel ermöglichen. Das Planetenrad selbst kann bei einer Bombierung des Planetenradbolzen mit einem gerade mittigen Loch ausgeführt sein. Die Bombierung zeichnet sich durch einen unterschiedlichen Durchmesser an den Enden und in der Mitte des Planetenradbolzens aus. Der Unterschied im Durchmesser des Planetenradbolzen kann dabei durch die Bombierung voreilhaft in einem Bereich zwischen 5 pm und 200 pm liegen. Die Bombierung ist dabei abhängig von Durchmesser und Länge des Planetenradbolzen, sowie von der erwarteten Durchbiegung aufgrund der Belastung durch Fliehkräfte.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Planetenradbolzen eine Stützstruktur umfasst, wobei die Stützstruktur mit dem Planetenträger eine bauliche Einheit bildet und der Planetenradbolzen eine auf der Stützstruktur festsitzende Hülse umfasst, geeignet auch bei einer Durchbiegung des Planetenradbolzen eine kraftschlüssige Gleitlagerverbindung zwischen Planetenrad und Planetenradbolzen zu ermöglichen.
Eine weitere Möglichkeit eine gleichmäßige Lastverteilung mit einer Bombierung zu erreichen, ist mittels einer Stützstruktur im Inneren des Planetenradbolzen. Dabei umfasst die Stützstruktur auch eine Schmiermittelversorgung und die Schmiermittelverteilung wird in der Hülse angeordnet. Der Teil des Gleitlagers, der durch die Fliehkräfte die höchsten Belastungen erfährt, wird gestützt und die Durchbiegung kann durch die Stützstruktur kompensiert werden.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Planetenradbolzen an seiner Oberfläche mit eine Metallschicht mit verminderter Härte aufweist.
An der Oberfläche der Planetenradbolzen wird vorteilhaft in dem Bereich des Gleitlagers eine weichere Metallschicht aufgebracht. So können kleine, härtere Metallspäne und Verunreinigungen, die in das Gleitlager gelangen in der weichen Metallschicht gebunden werden, ohne die Planetenräder zu beschädigen. Der Planetenradbolzen selbst ist meist aus Stahl oder einer hochfesten Stahl-Legierung ausgeführt. An der Oberfläche können hier weichere Materialien wie Messing, Weißmetall oder eine andere Stahl-Legierung mit einer geringeren Härte verwendet werden. Diese weichere Oberflächenschicht kann durch eine Beschichtung oder eine aufgepresste Hülse ausgeführt werden. Wobei die weiche Metallschicht eine Schichtdicke kleiner 5 mm aufweist, vorzugsweise eine Schichtdicke in einem Bereich von 100 pm bis 1 mm.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei das Planetenrad eine Öffnung umfasst, die eine Konkave Form aufweist, geeignet auch bei einer Durchbiegung des Planetenradbolzen eine kraftschlüssige Gleitlagerverbindung zwischen Planetenrad und Planetenradbolzen zu ermöglichen.
Die Konkave Form der Öffnung in dem Planetenrad zeichnet sich durch einen Unterschiedlichen Innendurchmesser aus. Der Innendurchmesser der Öffnung ist dabei an den Rändern zu den Seiten des Planetenrades um 5 pm bis 500 pm größer als in der Mitte zwischen den beiden Seiten des Planetenrades. Im Unbelasteten Zustand wird das Planetenrad nur in der Mitte des Planetenrades von dem Planetenradbolzen getragen. Im Belasteten Zustand, wenn aufgrund von Flieh und Trägheitskräften eine Biegekraft auf den Planetenradbolzen wirkt, entsteht eine flächige Auflage in dem Belasteten Bereich des Planetenrades. So kann das Gleitlager im Belasteten Zustand besonders wirksam und Materialschonend funktionieren.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei die Form der Öffnung des Planetenrades und die Form des Planetenradbolzen derart aufeinander angepasst sind, dass auch bei Durchbiegung des Planetenradbolzen, mittels der Schmiermittelverteilung, ein minimale Schmiermittelfilmdicke im Kontaktbereich des Gleitlagers von 1 pm - 100 pm eingebracht wird. Die Anordnung der Schmiermittelverteilung kann vorteilhaft so geschehen, dass auch im Belastungsfall die Vertiefung einen gleichmäßigen Schmiermittelfilm erreicht. Da die Schmiermittelverteilung bzw. die Schmiermittelverteilungen erfindungsgemäß nicht an der größten Belastungszone angeordnet sind. So kann mittels Bombierung, konkaver Form der Planetenräder oder einer entsprechend dimensionierten Stützvorrichtung eine besonders vorteilhafte Anordnung der Schmiermittelverteilung erreicht werden. Ein gleichmäßiger Schmiermittelfilm in dem Bereich von 1 pm - 100 pm und insbesondere in einem Bereich von 3 pm bis 50 pm hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um Beschädigungen von Gleitlager, Planetenradbolzen und/oder Planetenrad zu vermindern.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der Planetenträger mit feststehenden Planetenradbolzen ausgeführt ist und die Planetenräder auf den Planetenradbolzen mittels Gleitlager gelagert sind.
In dieser vorteilhaften Weiterbildung werden zum verschleißarmen Betrieb die üblicherweise bei Planetenradgetrieben zur Lagerung der Planetenräder verwendeten Wälzlager bei dieser Ausführung durch Gleitlager ersetzt. Dazu kann gemäß einer ersten Ausbildung der Planetenträger des Überlagerungsgetriebes mit feststehenden Planetenradbolzen ausgeführt sein, wobei dann die Planetenräder auf den Planetenradbolzen gleitgelagert sind. In einer zweiten alternativen Ausbildung sind die Planetenräder einteilig mit den Planetenradbolzen ausgebildet oder drehfest mit diesem verbunden und die Planetenradbolzen werden im Planetenträger gleitgelagert.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei die Eingangswelle und Ausgangswelle der hydrodynamisch-mechanischen Kraftübertragungsvorrichtung koaxial zueinander angeordnet sind. Dies wird insbesondere durch die Ausbildung der zusätzlichen Getriebestufe realisiert.
Die zusätzliche Getriebestufe kann dabei entsprechend des gewünschten Übersetzungsverhältnisses vielgestaltig ausgeführt sein. Vorzugsweise wird jedoch eine Konfiguration gewählt, welche neben einer kompakten, nach Möglichkeit wenige Bauteile aufweisenden auch noch eine geringe Baugröße aufweist.
Gemäß einer ersten vorteilhaften Ausbildung mit koaxialer Ausführung von Eingang und Ausgang bzw. An- und Abtrieb ist die Getriebestufe als Planetenradvorrichtung ausgeführt, umfassend zumindest einen feststellbaren oder gehäusefesten Planetenträger, Planetenräder und ein mit den Planetenrädern kämmendes Zahnrad, welches mit dem Planetenträger des Überlagerungsgetriebes wenigstens mittelbar, vorzugsweise direkt gekoppelt ist und ein mit den Planetenrädern der Getriebestufe kämmendes Sonnenrad welches mit dem Ausgang der Kraftüberragungsvorrichtung gekoppelt ist oder integral mit diesem ausgebildet ist. Diese Ausbildung ist durch geringen Bauraumbedarf sowohl in axialer als auch radialer Richtung charakterisiert.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei die Eingangswelle und Ausgangswelle der hydrodynamisch-mechanischen Kraftübertragungsvorrichtung exzentrisch zueinander angeordnet sind.
Je nach Ausbildung des mit dem Ausgang des Überlagerungsgetriebes verbundenen Zahnrades der Planetenradvorrichtung als Hohlrad oder Sonnenrad und des mit dem Abtrieb verbundenen oder dieses bildenden Zahnrades als Sonnenrad können durch die Abstufung und die Einleitung des Momentes in die Getriebestufe über das Hohlrad auf der Ausgangsseite der Getriebestufe mit immer noch relativ kompaktem Aufbau kleine Drehzahlen und große Momente erreicht werden. Eine erste Unterausbildung, bei welchem das mit dem Ausgang des Überlagerungsgetriebes verbundene und mit den ersten Planetenrädern kämmende Zahnrad der Planetenradvorrichtung der Getriebestufe von einem Hohlrad gebildet wird, erlaubt größere Übersetzungen als eine Ausführung gemäß einer zweiten Untervariante, bei welchem das mit dem Ausgang des Überlagerungsgetriebes verbundene und mit den ersten Stufenplanetenrädern kämmende Zahnrad der Planetenradvorrichtung der Getriebestufe von einem Sonnenrad gebildet wird. Erlauben die Ausbildungen der Getriebestufe als Planetenradvorrichtung in radialer und axialer Richtung sehr kompakte Baueinheiten mit Möglichkeit zur Realisierung großer Übersetzungen, umfasst bei gewünschter exzentrischer Anordnung zwischen Eingang und Ausgang der Kraftübertragungsvorrichtung die zusätzliche Getriebestufe in einer zweiten Variante zumindest eine Stirnradstufe. Bereits mit Ausbildung der Stirnradstufe als einstufige Stirnradstufe, deren Eingang mit dem Überlagerungsgetriebe verbunden ist und deren Ausgang mit dem Ausgang der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelt ist oder diesen bildet, können sehr große Übersetzungsverhältnisse erzielt werden. Diese können bei begrenztem zur Verfügung stehendem Bauraum in radialer Richtung durch Ausbildung als mehrstufige Stirnradstufe, deren Eingang mit dem Überlagerungsgetriebe verbunden ist und deren Ausgang mit dem Ausgang der Kraftübertragungsvorrichtung gekoppelt ist oder diesen bildet, noch vergrößert werden.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der hydrodynamische Wandler als Gleichlaufwandler ausgebildet ist. Der hydrodynamische Wandler umfasst zumindest ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und ein Leitrad. Der Wandler ist als einphasiger hydrodynamischer Wandler beziehungsweise Gleichlaufwandler ausgeführt, das heißt, das Pumpenrad und das Turbinenrad laufen gleichsinnig um. Andere Ausführungen sind ebenfalls denkbar, beispielsweise mehrstufige Wandler.
Weiterhin vorteilhaft ist eine Kraftübertragungsvorrichtung, wobei der hydrodynamische Wandler als Stellwandler ausgebildet ist, und ein Pumpenrad, ein Turbinenrad und zumindest ein Leitrad umfasst, wobei zumindest eines der Räder verstellbare Schaufeln oder Schaufelsegmente umfasst. Im Rahmen dieser Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise dem Leitrad eine Verstelleinrichtung zur Schaufelverstellung zugeordnet. So lassen sich eine stufenlose Anpassung der Kraftübertragung, Drehmomentwandlung und/oder Drehzahlwandlung erreichen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren erläutert. Die Figuren zeigen im Einzelnen: Fig.1 Schematische Übersicht der Erfindung
Fig.2 Schematische Detaildarstellung mit Planetenradbolzen
Fig.3 Schematische Detaildarstellung mit vorteilhaften Ausführungsformen
Fig.4 Schematische Übersicht Planetenträger
Fig.5 Weitere Übersicht der Planetenradträger
Fig.6 Weitere vorteilhafte Übersicht der Planetenradträger
Fig.7 Klassische schematische Darstellung der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische nicht maßstäbliche Übersichtsdarstellung mit Merkmalen der Erfindung, wobei einzelne Elemente zur Verbesserung der Darstellung als Teilschnittdarstellung dargestellt sind. Die Kraftübertragungsvorrichtung 1 ist eingangsseitig (in der Darstellung rechts) mit einer Antriebsmaschine 3 verbunden die die Kraft in die Eingangswelle 2 einleitet. Die Eingangswelle 2 ist einerseits mit dem Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 7 verbunden und weiterhin mit dem Pumpenrad des hydrodynamischen Wandlers 6. Der hydrodynamische Wandler 6 ist wiederum mittels Turbinenrad 14 an das Hohlrad 9 des Planetengetriebes verbunden, wobei das Planetengetriebe 7 und der hydrodynamische Wandler so ein Überlagerungsgetriebe 8 ausbilden. Die Drehzahl und Kraft die durch die Kraftübertragungsvorrichtung 1 an die Ausgangswelle 4 übertragen wird, kann in dem hydrodynamischen Wandler 6 mittels Leitrad 24 geregelt werden. Die Kraftübertragung erfolgt über die Planetenräder 12 und den Planetenradträger 11 schließlich an die Ausgangswelle 4 und von dort an eine nicht bildlich dargestellte Arbeitsmaschine 5. Eine zentrale Bedeutung haben die Planetenradbolzen 15, die ein Gleitlager 16 ausbilden, dass die Planetenräder 12 lagert. Denn an den Planetenradbolzen 15 treten hohe Drehzahlen und Fliehkräfte auf. Die Planetenradbolzen 15 umfassen daher eine Schmiermittelverteilung 17, die in Form einer Vertiefung 18 ausgeführt sind. Die Vertiefung 18 ist dabei an der Oberfläche des Planetenradbolzen 15 im Bereich des Gleitlager 16 aufgeführt, wobei die Anordnung der Vertiefung nicht radial zur Drehachse des Planetenträgers 11 angeordnet ist und im Bereich des Gleitlagers parallel zur Drehachse der Planetenräder verläuft.
Figur 2 zeigt zwei schematische, nicht maßstäbliche Detaildarstellungen des Planetengetriebes 7. Auf der linken Seite ist das Planetengetriebe 7 in einem unbelasteten Zustand zu sehen, während auf der rechten Seite eine der Zustand des Planetengetriebes 7 im Betrieb dargestellt ist, bei dem aufgrund von Fliehkräften die Biegekraft F auf das dargestellte Planetenrad 12 wirkt. So wird der Planetenradbolzen 15 in der Darstellung auf der rechten Seite derart verbogen, dass an der belasteten Seite ein ebenes und formschlüssiges Gleitlager 16 ausgebildet wird. Die Schmiermittelverteilung 17 ist dabei als Vertiefung 18 in dem Planetenradbolzen 15 ausgebildet, wobei die Versorgung mit Schmiermittel, aus dem in dem Planetenradbolzen 15 erfolgt.
Figur 3 zeigt zwei schematische, nicht maßstäbliche Detaildarstellungen des Planetengetriebes 7. Auf der linken Seite ist das Planetengetriebe 7 in einem durch die Biegekraft F belasteten Zustand dargestellt. Dabei umfasst das Planetenrad 12 eine konkave Öffnung, die bei einer Durchbiegung ein kraftschlüssiges Gleitlager 16 mit dem Planetenradbolzen 15 ausbildet. Die rechte Seite der Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Merkmalen der Erfindung. Dabei wird die Durchbiegung des Planetenradträgers 15 aufgrund der Biegekraft F mittels einer Stützvorrichtung 22 kompensiert, die mit einer Hülse 23 verbunden ist. Die Hülse umfasst dabei nicht bildlich dargestellt die Schmiermittelverteilung 17. Die Versorgung mit Schmiermittel erfolgt dabei vorteilhaft über den Kern des Planetenradbolzen 15 und die Stützvorrichtung 22.
Figur 4 zeigt eine schematische, nicht maßstäbliche Übersicht des Planetenträger 11 mit drei Planetenrädern 12. In der Darstellung sind beispielhaft 3 Planetenräder 12 dargestellt, wobei auch nicht bildlich dargestellt 2, 4, 5 oder 6 Planetenräder 12 verwendet werden können. Die Planetenräder 12 drehen sich dabei um die Drehachse der Planetenräder 20, während sich der Planetenträger 11 um die Drehachse des Planetenträgers 19 dreht. Die Drehrichtung des Planetenträgers 21 ist in der Darstellung im Urzeigersinn ausgeführt. Die Vertiefung 18 der Schmiermittelverteilung 17 ist in einem der Drehrichtung zugewandten Winkel a angeordnet. Der Winkel a ist dabei von einer gedachten Linie L zwischen Drehachse des Planetenträgers 19 und Drehachse der Planetenräder 20 ausgehend von der Drehachse der Planetenräder 20 entgegen dem Urzeigersinn aufgespannt. So kann vorteilhaft auch bei hohen Fliehkräften und großen Belastungen der Planetenräder 12 eine gute Schmiermittelversorgung sichergestellt werden.
Figur 5 zeigt eine zu Figur 4 ähnliche eine schematische, nicht maßstäbliche Übersicht des Planetenträger 11 mit drei Planetenrädern 12. Im Unterschied ist die Drehrichtung des Planetenradträger 21 entgegen dem Urzeigersinn ausgeprägt. Je nach Drehrichtung der Planetenräder 12 und der Belastung der Planetenradbolzen 15 kann so eine vorteilhafte Schmiermittelverteilung 17 erreicht werden.
Figur 6 zeigt eine weiter zu Figur 4 und Figur 5 ähnliche eine schematische, nicht maßstäbliche Übersicht des Planetenträger 11 mit drei Planetenrädern 12. Im Unterschied zu den vorangegangenen Darstellungen sind hier an jedem Planetenradbolzen 15 zwei Schmiermittelverteilungen 17 in Form einer Vertiefung 18 angeordnet. Die erste Schmiermittelverteilungen 17 ist dabei in einem Winkel a angeordnet, die zweite Schmiermittelverteilung 17 ist in einem weiteren Winkel ß auf der Oberfläche des Planetenradbolzen 15 angeordnet. Der weitere Winkel ß wird dabei entgegen dem Winkel a aufgespannt.
Figur 7 zeigt die erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 1 in einer klassischen Schemadarstellung. Dabei wird eingangsseitig (Links) der hydrodynamischen Wandler 6 mit verstellbaren Leitrad 24 gezeigt, wobei die Verstellung als Doppelpfeil dargestellt ist. Der hydrodynamischen Wandler 6 ist mit dem das Planetengetriebe 7 verbunden, wobei an dem Planetenrad die Schmiermittelverteilung 17 auf dem Planetenradbolzen 15 dargestellt ist. Figur 8 zeigt die erfindungsgemäßen Kraftübertragungsvorrichtung 1 in einer schematische Teilschnittdarstellung. Dabei wird eingangsseitig (Rechts) der hydrodynamischen Wandler 6 mit verstellbaren Leitrad 24, Pumpenrad 13 und Turbinenrad 14 gezeigt. Von dem Turbinenrad 14 erfolgt eine Kraftübertragung an das Sonnenrad 10 des Planetengetriebes 7. Somit entsteht aus dem hydrodynamischen Wandler 6 und dem Planetengetriebe ein Überlagerungsgetriebe 8. Das Hohlrad 9 des Planetengetriebes 7 steht dabei mit der Eingangswelle in direkter Verbindung. Die Figur 8 zeigt weiterhin den Planetenträger 11 , der beidseitig die Planetenradbolzen 15 stützt, Wobei die Planetenradbolzen 15 eine Vertiefung 18 zur Schmiermittelverteilung 17 aufweisen, die exemplarisch nur an einem Planetenradbolzen 15 dargestellt ist, aber an allen anderen Planetenradbolzen 15 ausgeführt ist. Die in Figur 8 dargestellte Kraftübertragungsvorrichtung 8 umfasst auch nicht bildlich dargestellte Lager- Elemente, die Beispielsweise die Eingangswelle 2, die Ausgangswelle 4 sowie das Sonnenrad 10 stützen. Auch eine Mehrteilige Ausführung einzelner Elemente kann vorgesehen sein, und ist dem Fachmann soweit bekannt, auch wenn diese schematische Darstellung diese nicht bildlich darstellt.
Bezugszeichenliste
1 Kraftübertragungsvorrichtung
2 Eingangswelle
3 Antriebsmaschine
4 Ausgangswelle
5 Arbeitsmaschine
6 hydrodynamischen Wandler
7 Planetengetriebe
8 Überlagerungsgetriebe
9 Hohlrad
10 Sonnenrad
11 Planetenträger
12 Planetenrad
13 Pumpenrad
14 Turbinenrad
15 Planetenradbolzen
16 Gleitlager
17 Schmiermittelverteilung
18 Vertiefung
19 Drehachse des Planetenträgers
20 Drehachse der Planetenräder
21 Drehrichtung des Planetenträgers
22 Stützstruktur
23 Hülse
24 Leitrad
L Gedachte radiale Linie a Winkel ß weiterer Winkel
F Biegekraft

Claims

Patentansprüche
1. Hydrodynamisch-mechanische Kraftübertragungsvorrichtung (1 ), umfassend eine Eingangswelle (2), zum wenigstens mittelbaren Verbinden mit einem Antriebsaggregat, insbesondere Antriebsmaschine (3) mit konstanter Drehzahl und zumindest eine Ausgangswelle (4) zum Verbinden mit einer Arbeitsmaschine (5) mit variabler Drehzahl, wobei die Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) einen einem hydrodynamischen Wandler (6) und einem als Planetengetriebe (7) ausgebildetes Überlagerungsgetriebe (8) umfasst, wobei das Planetengetriebe (7) ein Hohlrad (9), ein Sonnenrad (10) sowie einen Planetenträger (11 ) mit mehreren Planetenrädern (12) als Elemente des Planetengetriebes (7) umfasst, wobei die Eingangswelle (2) mit einem Pumpenrad (13) des hydrodynamischen Wandlers (6) und einem ersten Element des Überlagerungsgetriebes (8) verbunden ist, ein Turbinenrad (14) des hydrodynamischen Wandlers (6) mit einem zweiten Element des Überlagerungsgetriebes (8) und die Ausgangswelle (4) wenigstens mittelbar mit einem dritten Element des Überlagerungsgetriebes (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das dritte Element des Überlagerungsgetriebes (8) den Planetenträger (11 ) und die Planetenräder (12) umfasst, wobei der Planetenträger (11 ) zumindest drei Planetenradbolzen (15) umfasst, die jeweils eines der Planetenräder (12) mittels eines Gleitlagers (16) tragen, und wobei das Gleitlager (16) eine Schmiermittelverteilung (17) umfasst, die mittels einer Vertiefung (18) an der Oberfläche des Planetenradbolzen (15) ausgeführt ist, wobei die Vertiefung (17) in einem in einem Winkel (a) von 30° - 150° ausgehend von der Drehachse der Planetenräder (12) und in Bezug zu einer gedachten radialen Linie (L) zwischen Drehachse des Planetenträgers (19) und der Drehachse der Planetenräder (20) angeordnet ist.
2. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) positiv in der Drehrichtung des Planetenträgers (11 ) von der in der radialen Linie (L) zwischen Drehachse des Planetenträgers (19) und Drehachse der Planetenräder (20) ausgeführt ist, wobei 0° an der nächsten Position in Bezug zur Drehachse des Planetenträgers (19) angeordnet ist.
3. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (a) positiv entgegen der Drehrichtung des Planetenträgers (11 ) von der in der radialen Linie (L) zwischen Drehachse des Planetenträgers (19) und Drehachse der Planetenräder (20) ausgeführt ist, wobei 0° an der Position am nächsten zur Drehachse des Planetenträgers (19) angeordnet ist
4. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der Vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradbolzen (15) eine weitere Schmiermittelverteilung (17) umfasst, wobei die weitere Schmiermittelverteilung (17) in einem weiteren Winkel (ß) angeordnet ist, wobei der weitere Winkel (ß) entgegen dem Winkel (a) angeordnet ist und wobei der weitere Winkel (ß) in einen Bereich von 30° bis 150° ausgeführt ist.
5. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradbolzen (15) an seiner Oberfläche eine Bombierung aufweist, geeignet bei einer Durchbiegung eine kraftschlüssige Gleitlagerverbindung zwischen Planetenrad (12) und Planetenradbolzen (15) zu ermöglichen.
6. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradbolzen (15) eine Stützstruktur (22) umfasst, wobei die Stützstruktur (22) mit dem Planetenträger (11 ) eine bauliche Einheit bildet und der Planetenradbolzen (15) eine auf der Stützstruktur (22) festsitzende Hülse (23) umfasst, geeignet auch bei einer Durchbiegung des Planetenradbolzen (15) eine kraftschlüssige Gleitlagerverbindung zwischen Planetenrad (12) und Planetenradbolzen (15) zu ermöglichen.
7. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenradbolzen (15) an seiner Oberfläche mit eine Metallschicht mit verminderter Härte aufweist.
8. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (12) eine Öffnung umfasst, die eine Konkave Form aufweist, geeignet auch bei einer Durchbiegung des Planetenradbolzen (15) eine kraftschlüssige Gleitlagerverbindung zwischen Planetenrad (12) und Planetenradbolzen (15) zu ermöglichen.
9. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form der Öffnung des Planetenrades (12) und die Form des Planetenradbolzen (15) derart aufeinander angepasst sind, dass auch bei Durchbiegung des Planetenradbolzen (15), mittels der Schmiermittelverteilung (17), ein minimale Schmierfilmdicke (24) im Kontaktbereich des Gleitlagers (16) von 1 pm - 100 pm eingebracht wird.
10. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (11 ) mit feststehenden Planetenradbolzen (15) ausgeführt ist und die Planetenräder (13) auf den Planetenradbolzen (15) gleitgelagert sind.
11 . Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) und Ausgangswelle (4) der hydrodynamisch-mechanischen Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) koaxial zueinander angeordnet sind.
12. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangswelle (2) und Ausgangswelle (4) der hydrodynamisch-mechanischen Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) exzentrisch zueinander angeordnet sind.
13. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrodynamische Wandler (6) als Gleichlaufwandler ausgebildet ist.
14. Kraftübertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrodynamische Wandler (6) als Stellwandler ausgebildet ist und ein Pumpenrad (13), ein Turbinenrad (14) und zumindest ein Leitrad (24) umfasst, wobei zumindest eines der Räder verstellbare Schaufeln oder Schaufelsegmente umfasst.
EP23836781.7A 2023-01-11 2023-12-20 Hydrodynamisch-mechanische kraftübertragungsvorrichtung mit einer verbesserter lagerung für planetenräder Pending EP4649244A1 (de)

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