EP4689439A1 - Getriebemotor mit getriebe, das zumindest eine erste planetengetriebestufe aufweist - Google Patents

Getriebemotor mit getriebe, das zumindest eine erste planetengetriebestufe aufweist

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Publication number
EP4689439A1
EP4689439A1 EP24707014.7A EP24707014A EP4689439A1 EP 4689439 A1 EP4689439 A1 EP 4689439A1 EP 24707014 A EP24707014 A EP 24707014A EP 4689439 A1 EP4689439 A1 EP 4689439A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
toothing
gear
sun gear
spline
plug
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
EP24707014.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Häcker
Martin Löffel
Peter Lorenz
Florian MÖRZ
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.)
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Original Assignee
SEW Eurodrive GmbH and Co KG
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 SEW Eurodrive GmbH and Co KG filed Critical SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Publication of EP4689439A1 publication Critical patent/EP4689439A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • F16H1/46—Systems consisting of a plurality of gear trains each with orbital gears, i.e. systems having three or more central gears
    • 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
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D1/00—Couplings for rigidly connecting two coaxial shafts or other movable machine elements
    • F16D1/10—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially
    • F16D2001/103—Quick-acting couplings in which the parts are connected by simply bringing them together axially the torque is transmitted via splined connections

Definitions

  • Geared motor with gearbox having at least a first planetary gear stage
  • the invention relates to a geared motor with a gearbox which has at least a first planetary gear stage.
  • a sun gear of a planetary gear stage has a running toothing which meshes with planetary gears which mesh with the internal toothing of a ring gear.
  • a drive device is known from DE 10 2021 115 043 A1.
  • a gearbox for a rolling mill drive is known from DE 10 2021 206 054 A1.
  • a geared motor is known from DE 10 2004 012 022 A1.
  • the invention is therefore based on the object of designing a geared motor with an extended service life.
  • the object is achieved in the geared motor according to the features specified in claim 1.
  • the geared motor has a gear which has at least a first planetary gear stage, wherein the first planetary gear stage has at least one first planetary gear which is in engagement with the internal toothing of a first ring gear and with the running toothing of a first sun gear, wherein the first sun gear has a spline toothing which is spaced from the running toothing, wherein the spline toothing has a crowning.
  • the advantage here is that the crowning allows misalignment to be compensated and the load distribution to the planets to be made more uniform. This improves the service life and/or durability of the gear.
  • width crowning reduces the contact area between the internal gearing of the adapter shaft and the spline, alignment deviations or misalignments can be compensated for by means of the width crowning.
  • the first sun gear has a cylindrical region between the running gear and the spline gear, which is spaced from the running gear and borders on a hyperbolic region, which borders on a conical region at its end facing away from the cylindrical region, which overlaps with the spline gear and radially delimits the spline gear, in particular so that the gearing is conically bevelled, in particular wherein the cone angle, in particular half the opening angle of the straight cone or cone, of the conical region is between 20° and 40°.
  • hyperbolic region in contrast to an elliptical or parabolic region, provides improved stiffness and provides an improved transition between the cylindrical and conical region, especially with a lower probability of failure.
  • the aforementioned cone angle enables an elongated transition between the spline and the cylindrical area and thus ensures high load capacity.
  • the increased mass and/or the increased moment of inertia improves synchronization, since rotational speed fluctuations of the first sun gear are better dampened.
  • the spline has a crowning, in particular tooth crowning and/or crowning.
  • the advantage here is that a further improved compensation of misalignment is possible.
  • the crowning is more than 100 pm.
  • the advantage here is that large misalignments can be compensated for by means of the spline of the backlash-free splined shaft connection.
  • the crowning is between 100 pm and 300 pm.
  • the advantage here is that large misalignments can be compensated for by means of the spline of the backlash-free splined shaft connection.
  • the axial width of the first sun gear or the axial width of the spline is between 10 and 100 millimeters.
  • the spline is designed as an involute spline.
  • the advantage here is that it is easy to manufacture.
  • the normal pressure angle of the spline in particular the involute spline, is between 25° and 40°.
  • the advantage here is that the tooth height of the spline is low and thus the service life can be improved.
  • the normal pressure angle of the spline in particular the involute spline, is 30°.
  • the gear can be designed as compactly as possible because the spline can be designed with a very low tooth height.
  • a cost-effective tool can be used to produce the spline.
  • the tooth thickness of each tooth of the spline of the first sun gear as a function of the axial position does not have a parabolic profile, but rather a sinusoidal profile, in particular with the maximum tooth thickness being arranged axially centrally in the spline for each tooth of the spline, with the axial direction being aligned parallel to the axis of rotation of the first sun gear.
  • the advantage here is that a further improved load distribution between the planet gears can be achieved and thus also an improved service life.
  • the first sun gear is tapered between the running gear and the spline gear.
  • the advantage here is that a predetermined breaking point can be integrated into the first sun gear. This prevents the transmission from becoming overloaded.
  • the first sun gear has an area between the running gear and the spline gear, the smallest outer diameter of which is smaller than the smallest outer diameter of the running gear and/or than the root circle diameter of the running gear and/or than the root circle diameter of the spline gear and/or than the smallest outer diameter of the spline gear.
  • the largest outer diameter of the running gear and/or the tip diameter of the running gear is smaller than the largest outer diameter of the spline and/or smaller than the tip diameter of the spline.
  • the spline of the first sun gear is inserted into an internal spline of an adapter shaft, which is connected to the rotor shaft of the electric motor in a rotationally fixed manner, in particular by means of a feather key connection.
  • the advantage here is that the spline can be used to compensate for misalignment.
  • the planetary gear is rotatably mounted on a planetary carrier, which has a particularly straight-flanked internal toothing.
  • a planetary carrier which has a particularly straight-flanked internal toothing.
  • the transmission has a second planetary gear stage, which has a second sun gear, which has a running toothing and a spline toothing axially spaced from the running toothing, wherein the spline toothing of the second sun gear has a crowning width, in particular which is between 100 pm and 300 pm, in particular wherein the axial width of the second sun gear or the axial width of the spline toothing of the second sun gear is between 10 and 100 millimeters, in particular wherein the normal pressure angle of the spline toothing, in particular the involute toothing, of the second sun gear is 30°.
  • the advantage here is that misalignments can be compensated with a backlash-free spline shaft connection.
  • the spline of the second sun gear is inserted into the internal toothing of the first planet carrier, in particular wherein the first planet carrier is connected to the second sun gear without play or at least with little play.
  • the transmission has a third planetary gear stage, which has a third sun gear, which has a running gear and a plug-in gear axially spaced from the running gear, wherein the spline of the third sun gear has a crown width, in particular which is between 100 pm and 300 pm, in particular wherein the axial width of the third sun gear or the axial width of the spline of the third sun gear is between 10 and 100 millimeters, in particular wherein the normal pressure angle of the spline, in particular the involute, of the third sun gear is 30°.
  • the advantage here is that the tooth height of the spline can be provided to be low and thus the transmission can be constructed compactly.
  • the spline toothing of the third sun gear is inserted into the internal toothing of the second planet carrier, in particular wherein the second planet carrier is connected to the third sun gear in the circumferential direction without play or at least with little play, wherein the third planetary gear stage of the transmission has at least one third planet gear which is in engagement with the internal toothing of a third ring gear and with the running toothing of a third sun gear.
  • Figure 1 shows a gear motor according to the invention in an oblique view.
  • Figure 2 shows an enlarged section of Figure 1.
  • the geared motor has an electric motor 1, the rotor shaft of which is rotationally fixedly connected to an adapter shaft 2, which drives a gearbox.
  • the first sun gear 3 has a running toothing and a plug-in toothing spaced from the running toothing, which is inserted into the adapter shaft 2, in particular into an internal toothing of the adapter shaft 2.
  • the spline has a width crowning and/or a height crowning, in particular tooth height crowning and/or crowning.
  • the crowning effect means that misalignments between the adapter shaft 2 and the first sun gear 3 can be compensated for by the splined shaft connection formed by the internal toothing of the adapter shaft 2 and the spline toothing of the first sun gear 3.
  • a large crown width of 100 to 200 pm is provided, wherein the axial width of the first sun gear 3 or at least of the spline of the first sun gear 3 is between 10 and 100 millimeters.
  • the spline is designed as an involute spline, in particular with a normal pressure angle of 30°.
  • a particularly low tooth height is sufficient to transmit the intended torque from the adapter shaft 2 to the first sun gear 3.
  • the installation space can thus be used as efficiently as possible.
  • the running gear is in engagement with first planetary gears 6, which are also in engagement with the internal gearing of a first ring gear 5.
  • the planetary gears 6 are rotatably mounted in a first planetary carrier 6.
  • the internal gearing of the adapter shaft 2 is designed with straight flanks, i.e. without crowning.
  • this internal gearing is also designed as an involute gearing.
  • the head height and/or the maximum radial distance of the spline has exactly one maximum as a function of the axial position. The tooth height therefore initially increases and then decreases again in the axial direction.
  • the spline In the circumferential direction, the spline is inserted into the internal spline of the adapter shaft 2 without play or at least with little play.
  • the torque generated by the electric motor can be transmitted to the gearbox without play or at least with little play.
  • the transmission is designed in multiple stages.
  • the first planet carrier 6 also has an internal toothing, into which a plug-in toothing of the second sun gear 7 is inserted, which is axially spaced from a running toothing of the second sun gear 7.
  • This spline toothing of the second sun gear 7 also has a width crowning and/or height crowning, wherein the internal toothing of the first planet carrier 6 is designed with straight flanks, i.e. without width crowning and without height crowning.
  • the running gear of the second sun gear 7 is in engagement with second planet gears 8, which are rotatably mounted in a second planet carrier 10 and are in engagement with an internal gear of a second ring gear 9.
  • the second planet carrier 10 also has an internal toothing, in particular a straight-flank internal toothing, into which a plug-in toothing of a third sun gear 11 is inserted, which is axially spaced from a running toothing of the third sun gear, which is in engagement with third planet gears 13, which in turn are in engagement with the internal toothing of a third ring gear 12.
  • the spline toothing of the third sun gear 11 is also designed as an involute toothing and again has a width crowning and/or height crowning.
  • the third planetary gears 13 are rotatably mounted in a third planetary carrier 14, which acts as the output shaft of the transmission.
  • the first sun gear 3 is tapered in the area arranged axially between the spline of the first sun gear 3 and the running gear of the first sun gear 3.
  • the smallest outer diameter of this area is smaller than the root circle diameter and/or smallest outer diameter of the running gear of the first sun gear 3 and smaller than the root circle diameter and/or smallest outer diameter of the spline of the first sun gear 3.
  • the gearbox can be protected from overloading, since in the event of an overload, the tapered area will fail first.
  • the largest outer diameter of the spline teeth of the first sun gear 3 is larger than the largest outer diameter of the running teeth of the first sun gear 3.
  • first sun gear 3 fails, it can be replaced with little effort. All that is required is to remove the gearbox from the electric motor including the adapter shaft 2 and then replace the first sun gear 3.
  • the first sun gear 3 has a cylindrical region between the running gear and the spline gear, which is spaced from the running gear and borders on a hyperbolic region, which borders on a conical region at its end facing away from the cylindrical region, which overlaps with the spline gear and radially delimits the spline gear, in particular so that the gear is conically bevelled, in particular wherein the cone angle of the conical region is between 20° and 40°.
  • the gear instead of the three-stage gear, is designed only as a single-stage or two-stage planetary gear or as a gear with the first planetary gear stage and further gear stages that are designed as spur gear stages.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Getriebemotor mit Getriebe, das zumindest eine erste Planetengetriebestufe aufweist, wobei die erste Planetengetriebestufe zumindest ein erstes Planetenrad aufweist, das mit der Innenverzahnung eines ersten Hohlrades und mit der Laufverzahnung eines ersten Sonnenrads im Eingriff ist, wobei das erste Sonnenrad eine Steckverzahnung aufweist, welche von der Laufverzahnung beabstandet ist, wobei die Steckverzahnung eine Breitenballigkeit aufweist.

Description

Getriebemotor mit Getriebe, das zumindest eine erste Planetengetriebestufe aufweist
Beschreibung:
Die Erfindung betrifft einen Getriebemotor mit Getriebe, das zumindest eine erste Planetengetriebestufe aufweist.
Es ist allgemein bekannt, dass ein Sonnenrad einer Planetengetriebestufe eine Laufverzahnung aufweist, welche mit Planetenrädern im Eingriff ist, die mit der Innenverzahnung eines Hohlrads im Eingriff sind.
Aus der JP 2007- 146 884 A ist als nächstliegender Stand der Technik ein Getriebe bekannt.
Aus der DE 10 2021 115 043 A1 ist eine Antriebsvorrichtung bekannt.
Aus der DE 103 16 155 A1 ist eine Baureihe von Wellen bekannt.
Aus der DE 10 2021 206 054 A1 ist ein Getriebe für einen Walzwerksantrieb bekannt.
Aus der DE 10 2019 216 427 A1 ist eine Achsgetriebebaugruppe mit schwenkbarem Zahnradsatz bekannt.
Aus der DE 10 2004 012 022 A1 ist ein Getriebemotor bekannt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Getriebemotor mit einer verlängerten Standzeit auszubilden.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Getriebemotor nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Getriebemotor sind, dass der Getriebemotor ein Getriebe aufweist, das zumindest eine erste Planetengetriebestufe aufweist, wobei die erste Planetengetriebestufe zumindest ein erstes Planetenrad aufweist, das mit der Innenverzahnung eines ersten Hohlrades und mit der Laufverzahnung eines ersten Sonnenrads im Eingriff ist, wobei das erste Sonnenrad eine Steckverzahnung aufweist, welche von der Laufverzahnung beabstandet ist, wobei die Steckverzahnung eine Breitenballigkeit aufweist.
Von Vorteil ist dabei, dass durch die Balligkeit Fluchtungsfehler ausgleichbar sind und dadurch die Lastverteilung auf die Planeten vergleichmäßigbar ist. Somit ist die Lebensdauer und/oder Standzeit des Getriebes verbessert.
Zwar verringert die Breitenballigkeit die Kontaktfläche zwischen der Innenverzahnung der Adapterwelle und er Steckverzahnung, jedoch sind mittels der Breitenballigkeit Fluchtungsabweichungen oder Fluchtungsfehler ausgleichbar.
Insbesondere weist das erste Sonnenrad zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung einen zylindrischen Bereich auf, welcher von der Laufverzahnung beabstandet ist und an einen hyperbolischen Bereich angrenzt, welcher an seinem von dem zylindrischen Bereich abgewandten Ende an einen konischen Bereich angrenzt, welcher mit der Steckverzahnung überlappt und die Steckverzahnung radial begrenzt, insbeosndere sodass die Verzahnung konisch abgeschrägt ist, insbeosndere wobei der Konuswinkel, insbesondere also halber Öffnungswinkel des geraden Kegels oder Konus, des konischen Bereichs zwischen 20° und 40° beträgt.
Von Vorteil ist dabei, dass der hyperbolische Bereich im Unterschied zu einem elliptischen oder parabolischen Bereich eine verbesserte Steifigkeit bewirkt und eine verbesserten Übergang zwischen dem zylindrischen und konischen Bereich zur Verfügung stellt, insbeosndere mit einer geringeren Versagenswahrscheinlichkeit.
Der genannte Konuswinkel ermöglicht einen langgestreckten Übergang zwsichen der Steckverzahnung und dem zylindrischen Bereichund bewirkt somit eine hohe Belastbarkeit. Außerdem verbessert die erhöhte Masse und/oder das erhöhte Trägheitsmoment den Gleichlauf, da Drehgeschwindigkeitsschwankungen des ersten Sonnenrads besser abgedämpft werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steckverzahnung eine Höhenballigkeit, insbesondere Zahnhöhenballigkeit und/oder Bombierung, auf. Von Vorteil ist dabei, dass ein weiter verbesserter Ausgleich von Fluchtungsabweichungen ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Breitenballigkeit mehr als 100 pm. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Steckverzahnung der spielfreien Zahnwellenverbindung große Fluchtungsfehler ausgleichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die Breitenballigkeit zwischen 100pm und 300 pm. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Steckverzahnung der spielfreien Zahnwellenverbindung große Fluchtungsfehler ausgleichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt die axiale Breite des ersten Sonnenrads oder die axiale Breite der Steckverzahnung zwischen 10 und 100 Millimetern. Von Vorteil ist dabei, dass große Fluchtungsfehler ausgleichbar sind mittels einer spielfreien Zahnwellenverbindung, welche eine Steckverzahnung umfasst.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steckverzahnung als Evolventenverzahnung ausgebildet. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, zwischen 25° und 40° beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Zahnhöhe der Steckverzahnung niedrig und somit die Standzeit verbesserbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung beträgt der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, 30°. Von Vorteil ist dabei, dass das Getriebe möglichst kompakt ausführbar ist, weil die Steckverzahnung mit einer sehr niedrigen Zahnhöhe ausführbar ist. Außerdem ist ein kostengünstiges Werkzeug zum Herstellen der Steckverzahnung verwendbar. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Zahndicke jedes Zahns der Steckverzahnung des ersten Sonnenrads als Funktion der axialen Position, insbesondere keinen parabelförmigen Verlauf, sondern, einen Sinus-förmigen Verlauf auf, insbesondere wobei bei jedem Zahn der Steckverzahnung die maximale Zahndicke axial mittig in der Steckverzahnung angeordnet ist, wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse des ersten Sonnenrads ausgerichtet ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine weiter verbesserte Lastaufteilung zwischen den Planetenrädern erreichbar ist und somit auch eine verbesserte Standzeit.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Sonnenrad zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung verjüngt. Von Vorteil ist dabei, dass eine Sollbruchstelle im ersten Sonnenrad integrierbar ist. Somit ist eine Überlastung des Getriebes vermeidbar.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das erste Sonnenrad zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung einen Bereich auf, dessen kleinster Außendurchmesser kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser der Laufverzahnung und/oder als der Fußkreisdurchmesser der Laufverzahnung und/oder als der Fußkreisdurchmesser der Steckverzahnung und/oder als der kleinste Außendurchmesser der Steckverzahnung. Von Vorteil ist dabei, dass bei Überlastung zuerst der zwischen der Steckverzahnung n der Laufverzahnung des ersten Sonnenrads angeordnete Bereich versagt und somit als Solbruchstelle fungiert.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der größte Außendurchmesser der Laufverzahnung und/oder der Kopfkreisdurchmesser der Laufverzahnung kleiner als der größte Außendurchmesser der Steckverzahnung und/oder kleiner als der Kopfkreisdurchmesser der Steckverzahnung. Von Vorteil ist dabei, dass ein kompakter Aufbau ermöglicht ist.
Insbesondere ist vom Motor her nur derart wenig Drehmoment zum Getriebe durchleitbar, dass das erste Sonnenrad noch nicht versagt. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steckverzahnung des ersten Sonnenrades in einer Innenverzahnung einer Adapterwelle eingesteckt, welche mit der Rotorwelle des Elektromotors drehtest verbunden ist, insbesondere mittels Passfederverbindung. Von Vorteil ist dabei, dass die Steckverzahnung zum Ausgleich von Fluchtungsfehlern verwendbar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Planetenrad drehbar gelagert an einem Planetenträger angeordnet, der eine insbesondere geradflankige Innenverzahnung aufweist. Von Vorteil ist dabei, dass die ballige Steckverzahnung an geradflankigen Zähnen der Innenverzahnung abrollt und somit Fluchtungsfehler ausgleichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Getriebe eine zweite Planetengetriebestufe auf, welche ein zweites Sonnenrad aufweist, das eine Laufverzahnung und eine von der Laufverzahnung axial beabstandete Steckverzahnung aufweist, wobei die Steckverzahnung des zweiten Sonnenrads eine Breitenballigkeit aufweist, insbesondere welche zwischen 100pm und 300 pm beträgt, insbesondere wobei die axiale Breite des zweiten Sonnenrads oder die axiale Breite der Steckverzahnung des zweiten Sonnenrads zwischen 10 und 100 Millimetern beträgt, insbesondere wobei der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, des zweiten Sonnenrads 30° beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass mit einer spielfreien Zahnwellenverbindung Fluchtungsfehler ausgleichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steckverzahnung des zweiten Sonnenrads in die Innenverzahnung des ersten Planetenträgers eingesteckt, insbesondere wobei der erste Planetenträger mit dem zweiten Sonnenrad spielfrei oder zumindest spielarm verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass mittels der Steckverzahnung Fluchtungsfehler ausgleichbar sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Getriebe eine dritte Planetengetriebestufe auf, welche ein drittes Sonnenrad aufweist, das eine Laufverzahnung und eine von der Laufverzahnung axial beabstandete Steckverzahnung aufweist, wobei die Steckverzahnung des dritten Sonnenrads eine Breitenballigkeit aufweist, insbesondere welche zwischen 100pm und 300 pm beträgt, insbesondere wobei die axiale Breite des dritten Sonnenrads oder die axiale Breite der Steckverzahnung des dritten Sonnenrads zwischen 10 und 100 Millimetern beträgt, insbesondere wobei der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, des dritten Sonnenrads 30° beträgt. Von Vorteil ist dabei, dass die Zahnhöhe der Steckverzahnung niedrig vorsehbar ist und somit das Getriebe kompakt aufbaubar ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steckverzahnung des dritten Sonnenrads in die Innenverzahnung des zweiten Planetenträgers eingesteckt, insbesondere wobei der zweite Planetenträger mit dem dritten Sonnenrad in Umfangsrichtung spielfrei oder zumindest spielarm verbunden ist, wobei die dritte Planetengetriebestufe des Getriebes zumindest ein drittes Planetenrad aufweist, das mit der Innenverzahnung eines dritten Hohlrades und mit der Laufverzahnung eines dritten Sonnenrads im Eingriff ist. Von Vorteil ist dabei, dass
Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe. Die Erfindung wird nun anhand von schematischen Abbildungen näher erläutert:
In der Figur 1 ist einen erfindungsgemäßen Getriebemotor in Schrägansicht dargestellt.
In der Figur 2 ist ein Ausschnitt der Figur 1 vergrößert dargestellt.
Wie in den Figuren dargestellt, weist der Getriebemotor einen Elektromotor 1 auf, dessen Rotorwelle mit einer Adapterwelle 2 drehfest verbunden ist, welche ein Getriebe antreibt.
Das erste Sonnenrad 3 weist eine Laufverzahnung und eine von der Laufverzahnung beabstandete Steckverzahnung auf, welche in die Adapterwelle 2 eingesteckt ist, insbesondere in eine Innenverzahnung der Adapterwelle 2.
Die Steckverzahnung weist eine Breitenballigkeit und/oder eine Höhenballigkeit, insbesondere Zahnhöhenballigkeit und/oder Bombierung, auf.
Die Breitenballigkeit bewirkt, dass Fluchtungsabweichungen zwischen der Adapterwelle 2 und dem ersten Sonnenrad 3 von der aus der Innenverzahnung der Adapterwelle 2 und der Steckverzahnung des ersten Sonnenrads 3 gebildeten Zahnwellenverbindung ausgleichbar sind.
Vorzugsweise wird eine große Breitenballigkeit von 100 bis 200 pm vorgesehen, wobei die axiale Breite des ersten Sonnenrads 3 oder zumindest der Steckverzahnung des ersten Sonnenrads 3 zwischen 10 und 100 Millimeter liegt.
Vorzugsweise ist die Steckverzahnung als Evolventenverzahnung ausgebildet, insbesondere mit einem Normaleingriffswinkel von 30°. Bei diesem ungewöhnlichen Wert des Normaleingriffswinkels ist eine besonders niedrige Zahnhöhe ausreichend, um das vorgesehene Drehmoment durchzuleiten von der Adapterwelle 2 an das erste Sonnenrad 3. Der Bauraum ist somit möglichst effizient nutzbar. Außerdem ist die Laufverzahnung mit ersten Planetenrädern 6 im Eingriff, welche auch mit der Innenverzahnung eines ersten Hohlrads 5 im Eingriff sind. Die Planetenräder 6 sind in einem ersten Planetenträger 6 drehbar gelagert aufgenommen.
Mittels der Breitenballigkeit ist die Lastverteilung auf die ersten Planetenräder 6 vergleichmäßigt.
Die Innenverzahnung der Adapterwelle 2 ist geradflankig, also ohne Breitenballigkeit, ausgeführt. Insbesondere ist diese Innenverzahnung ebenfalls als Evolventenverzahnung ausgebildet.
Durch eine optional zusätzliche Höhenballigkeit sind Fluchtungsabweichungen weiter verbessert ausgleichbar. Die Kopfhöhe und/oder der maximale Radialabstand der Steckverzahnung weist als Funktion der axialen Position genau ein einziges Maximum auf. Die Zahnhöhe nimmt also in axialer Richtung zunächst zu und dann wieder ab.
In Umfangsrichtung ist die Steckverzahnung in die Innenverzahnung der Adapterwelle 2 spielfrei eingesteckt oder zumindest spielarm. Somit ist das vom Elektromotor erzeugte Drehmoment spielfrei oder zumindest spielarm übertragbar an das Getriebe.
Insbesondere ist das Getriebe mehrstufig ausgeführt. Hierzu weist der erste Planetenträger 6 ebenfalls eine Innenverzahnung auf, in welche eine Steckverzahnung des zweiten Sonnenrades 7 eingesteckt ist, die von einer Laufverzahnung des zweiten Sonnenrades 7 axial beabstandet ist.
Diese Steckverzahnung des zweiten Sonnenrades 7 weist ebenfalls eine Breitenballigkeit und/oder Höhenballigkeit auf, wobei die Innenverzahnung des ersten Planetenträgers 6 geradflankig ausgeführt ist, also ohne Breitenballigkeit und ohne Höhenballigkeit.
Die Laufverzahnung des zweiten Sonnenrads 7 steht im Eingriff mit zweiten Planetenrädern 8, die in einem zweiten Planetenträger 10 drehbar gelagert angeordnet sind und mit einer Innenverzahnung eines zweiten Hohlrades 9 im Eingriff sind. Im zweiten Planetenträger 10 ist ebenfalls eine Innenverzahnung, insbesondere eine geradflankige Innenverzahnung, ausgebildet, in welche eine Steckverzahnung eines dritten Sonnenrads 11 eingesteckt ist, welche axial beabstandet ist von einer Laufverzahnung des dritten Sonnenrads, die mit dritten Planetenrädern 13 im Eingriff ist, welche wiederum mit der Innenverzahnung eines dritten Hohlrads 12 im Eingriff sind.
Die Steckverzahnung des dritten Sonnenrads 11 ist ebenfalls als Evolventenverzahnung ausgebildet und weist wiederum eine Breitenballigkeit und/oder Höhenballigkeit auf.
Die dritten Planetenräder 13 sind drehbar in einem dritten Planetenträger 14 aufgenommen, der als Abtriebswelle des Getriebes fungiert.
Das erste Sonnenrad 3 ist in dem axial zwischen der Steckverzahnung des ersten Sonnenrades 3 und der Laufverzahnung des ersten Sonnenrades 3 angeordneten Bereich verjüngt ausgeführt. Somit ist der kleinste Außendurchmesser dieses Bereichs kleiner als der Fußkreisdurchmesser und/oder kleinste Außendurchmesser der Laufverzahnung des ersten Sonnenrads 3 und kleiner als der Fußkreisdurchmesser und/oder kleinste Außendurchmesser der Steckverzahnung des ersten Sonnenrads 3.
Mittels der Vorgabe des kleinsten Außendurchmessers dieses Bereichs ist das Getriebe von einer Überlastung schützbar, da bei einer eventuellen Überlastung zuerst der verjüngte Bereich versagt.
Der größte Außendurchmesser der Steckverzahnung des ersten Sonnenrads 3 ist größer als der größte Außendurchmesser der Laufverzahnung des ersten Sonnenrads 3. Somit ist vom Elektromotor her über die Adapterwelle 2 ein großes Drehmoment zum Getriebe hinleitbar.
Bei Versagen des ersten Sonnenrads 3 ist ein Austausch mit wenig Aufwand ausführbar. Denn es muss nur das Getriebe vom Elektromotor samt Adapterwelle 2 gelöst werden und dann das erste Sonnenrad 3 ausgetauscht werden.
Insbesondere bewirkt ein Sinus-förmiger Verlauf der Breitenballigkeit einen verbesserten Ausgleich der Fluchtungsfehler und somit eine verbesserte Standzeit. Insbesondere weist das erste Sonnenrad 3 zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung einen zylindrischen Bereich auf, welcher von der Laufverzahnung beabstandet ist und an einen hyperbolischen Bereich angrenzt, welcher an seinem von dem zylindrischen Bereich abgewandten Ende an einen konischen Bereich angrenzt, welcher mit der Steckverzahnung überlappt und die Steckverzahnung radial begrenzt, insbeosndere sodass die Verzahnung konisch abgeschrägt ist, insbeosndere wobei der Konuswinkel des konischen Bereichs zwischen 20° und 40° beträgt. Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen wird statt des dreistufigen Getriebes das Getriebe nur als einstufiges oder zweistufiges Planetengetriebe ausgeführt oder als Getriebe mit der ersten Planetengetriebestufe und weiteren Getriebestufen, die als Stirnradgetriebestufen ausgeführt sind.
Bezugszeichenliste
I Elektromotor 2 Adapterwelle
3 erstes Sonnenrad
4 erstes Planetenrad
5 erstes Hohlrad
6 erster Planetenträger 7 zweites Sonnenrad
8 zweites Planetenrad
9 zweites Hohlrad
10 zweiter Planetenträger
I I drittes Sonnenrad 12 drittes Hohlrad
13 drittes Planetenrad

Claims

Patentansprüche:
1. Getriebemotor mit Getriebe, das zumindest eine erste Planetengetriebestufe aufweist, wobei die erste Planetengetriebestufe zumindest ein erstes Planetenrad aufweist, das mit der Innenverzahnung eines ersten Hohlrades und mit der Laufverzahnung eines ersten Sonnenrads im Eingriff ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad eine Steckverzahnung aufweist, welche von der Laufverzahnung beabstandet ist, wobei die Steckverzahnung eine Breitenballigkeit aufweist, insbesondere wobei das erste Sonnenrad zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung einen zylindrischen Bereich aufweist, welcher von der Laufverzahnung beabstandet ist und an einen hyperbolischen Bereich angrenzt, welcher an seinem von dem zylindrischen Bereich abgewandten Ende an einen konischen Bereich angrenzt, welcher mit der Steckverzahnung überlappt und die Steckverzahnung radial begrenzt, insbeosndere sodass die Verzahnung konisch abgeschrägt ist, insbeosndere wobei der Konuswinkel des konischen Bereichs zwischen 20° und 40° beträgt.
2. Getriebemotor nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung eine Höhenballigkeit, insbesondere Zahnhöhenballigkeit und/oder Bombierung, aufweist.
3. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breitenballigkeit mehr als 100 pm beträgt und/oder dass die Breitenballigkeit zwischen 100pm und 300 pm beträgt.
4. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Breite des ersten Sonnenrads oder die axiale Breite der Steckverzahnung zwischen
10 und 100 Millimetern beträgt.
5. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung als Evolventenverzahnung ausgebildet ist.
6. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, zwischen 25° und 40° beträgt.
7. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, 30° beträgt.
8. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahndicke jedes Zahns der Steckverzahnung des ersten Sonnenrads als Funktion der axialen Position, insbesondere keinen parabelförmigen Verlauf, sondern, einen Sinus-förmigen Verlauf aufweist, insbesondere wobei bei jedem Zahn der Steckverzahnung die maximale Zahndicke axial mittig in der Steckverzahnung angeordnet ist, wobei die axiale Richtung parallel zur Drehachse des ersten Sonnenrads ausgerichtet ist.
9. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Sonnenrad zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung verjüngt ist und/oder dass das erste Sonnenrad zwischen der Laufverzahnung und der Steckverzahnung einen Bereich aufweist, dessen kleinster Außendurchmesser kleiner ist als der kleinste Außendurchmesser der Laufverzahnung und/oder als der Fußkreisdurchmesser der Laufverzahnung und/oder als der Fußkreisdurchmesser der Steckverzahnung und/oder als der kleinste Außendurchmesser der Steckverzahnung.
10. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der größte Außendurchmesser der Laufverzahnung und/oder der Kopfkreisdurchmesser der Laufverzahnung kleiner ist als der größte Außendurchmesser der Steckverzahnung und/oder kleiner ist als der Kopfkreisdurchmesser der Steckverzahnung.
11. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung des ersten Sonnenrades in einer Innenverzahnung einer Adapterwelle eingesteckt ist, welche mit der Rotorwelle des Elektromotors drehtest verbunden ist, insbesondere mittels Passfederverbindung.
12. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad drehbar gelagert an einem Planetenträger angeordnet ist, der eine insbesondere geradflankige Innenverzahnung aufweist.
13. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine zweite Planetengetriebestufe aufweist, welche ein zweites Sonnenrad aufweist, das eine Laufverzahnung und eine von der Laufverzahnung axial beabstandete Steckverzahnung aufweist, wobei die Steckverzahnung des zweiten Sonnenrads eine Breitenballigkeit aufweist, insbesondere welche zwischen 100pm und 300 pm beträgt, insbesondere wobei die axiale Breite des zweiten Sonnenrads oder die axiale Breite der Steckverzahnung des zweiten Sonnenrads zwischen 10 und 100 Millimetern beträgt, insbesondere wobei der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, des zweiten Sonnenrads 30° beträgt.
14. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung des zweiten Sonnenrads in die Innenverzahnung des ersten Planetenträgers eingesteckt ist, insbesondere wobei der erste Planetenträger mit dem zweiten Sonnenrad spielfrei oder zumindest spielarm verbunden ist.
15. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe eine dritte Planetengetriebestufe aufweist, welche ein drittes Sonnenrad aufweist, das eine Laufverzahnung und eine von der Laufverzahnung axial beabstandete Steckverzahnung aufweist, wobei die Steckverzahnung des dritten Sonnenrads eine Breitenballigkeit aufweist, insbesondere welche zwischen 100pm und 300 pm beträgt, insbesondere wobei die axiale Breite des dritten Sonnenrads oder die axiale Breite der Steckverzahnung des dritten Sonnenrads zwischen 10 und 100 Millimetern beträgt, insbesondere wobei der Normaleingriffswinkel der Steckverzahnung, insbesondere der Evolventenverzahnung, des dritten Sonnenrads 30° beträgt.
16. Getriebemotor nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckverzahnung des dritten Sonnenrads in die Innenverzahnung des zweiten Planetenträgers eingesteckt ist, insbesondere wobei der zweite Planetenträger mit dem dritten Sonnenrad in Umfangsrichtung spielfrei oder zumindest spielarm verbunden ist, wobei die dritte Planetengetriebestufe des Getriebes zumindest ein drittes Planetenrad aufweist, das mit der Innenverzahnung eines dritten Hohlrades und mit der Laufverzahnung eines dritten Sonnenrads im Eingriff ist.
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