Spielarmes Planetengetriebe
Die Erfindung betrifft ' ein spielarmes Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein solches Planetengetriebe ist beispielsweise in der am 21.12.1999 mit • einer japanischen Priorität vom 21.12.1998 angemeldeten und am 29.06.2000 offengelegten deutschen Patentanmeldung DE 199 61 788 AI beschrieben.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein solches Planetengetriebe konstruktiv besonders einfach und damit ko- .• stengünstig herstellbar bei gleichzeitig funktioneil guter . und sicherer Wirksamkeit einschließlich einer langen Lebensdauer zu schaffen.
Gelöst wird dieses Problem bereits grundsätzlich durch eine Ausführung eines gattungsgemäßen Planetengetriebes nach dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, ein Spiel innerhalb des Planetengetriebes durch ein elastisches' Ver- ' spannen der ineinandergreifenden Räder des Planetengetriebes . mit Hilfe eines elastisch verformbaren Hohlrades zu erreichen. Dabei soll das Hohlrad in einfacher Weise in eine entsprechend elastisch nachgiebig gestaltete Außenwand des Getriebegehäuses integriert werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das Hohlrad bzw. sind die Hohlräder bei einem mehrstufigen Getriebe in die Umfangswand eines als Getriebegehäuseteil die- ' nenden Napfes eingeformt. Der Napfboden bildet dabei einen stirnseitigen Flansch des Getriebes. An der ■ offenen Seite' des Napfes ist' dieser mit einer dem Napfboden gegenüberliegenden Stirnseite des Getriebegehäuses verschweißt. Diese Stirnseite kann als Anschlußflansch, in dem eine Abtriebswelle des Getriebes gelagert ist, ausgebildet sein. Damit bei einem napfförmig ausgebildeten Getriebebereich eine ausreichende elastische Verformbarkeit in dem Hohl-radbereich gegeben ist, kann an den Stirnenden des Hohlradbereiches in den betreffenden Übergangsbereichen zu den radialen Stirnwandbereichen des Getriebegehäuses jeweils ein radial erhöht nachgiebiger Zwischenbereich vorgesehen sein. Auch das mindestens eine Hohlrad kann zur Erhöhung seiner elastischen Verformbarkeit mit beispielsweise Schlitzen versehen sein.
Das erfindungsgemäße Planetengetriebe kann als ein Zahnradoder auch Reibradgetriebe ausgebildet sein, wobei weitere
vorteilhafte spezielle Ausgestaltungen der Erfindung Gegenstand entsprechender ünteransprüche sind.
Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel, anhand dessen, noch weitere Besonderheiten und Vorteile der Erfindung beschrie-", ben werden, ist in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Planetengetriebe mit einem napfförmig ausgebildeten Gehäuse, Fig. 2 einen Schnitt durch das Getriebe nach Linie II-II, Fig. 3 einen Schnitt nach Linie II-II durch eine alternati-' ve Getriebeausführung in der Form eines Reibradgetriebes mit exzentrisch verlaufender Sonnenradachse • in schematischer Darstellung. • ■
Das Gehäuse des Planetengetriebes besteht aus einem napfförmigen metallischen Bauteil 1, dessen Boden einen an-' triebsseitigen Flansch in der Form einer ersten Stirnwand 2. bildet. Der Umfangsbereich des napfförmigen Bauteiles 1 erstreckt sich praktisch über die gesamte axiale Länge des Getriebes. Der offene Rand des napfförmigen Bauteiles 1 ist mit einer abtriebsseitigen zweiten Stirnwand 3 des Getriebegehäuses verschweißt. Diese zweite Stirnwand 3 ist als ge- häuseseitiger Abtriebsflansch ausgebildet.
Das Getriebe ist zweistufig ausgebildet. In der ersten Stufe treibt ein zentral angeordnetes erstes Sonnenrad 4 in einem
ersten Planetenradtrager 5 drehbar gelagerte erste Planetenräder 6 an.
Der erste Planetenradtrager 5 ist mit einem zweiten zentral angeordneten Sonnenrad 7 der zweiten Getriebestύfe verbunden. Dabei treibt das zweite Sonήenrad 7 in einem zweiten- Planetenradtrager 8 drehbar gelagerte ' zweite Planetenräder, 9 an. Der zweite Planetenradtrager ist fest mit einer an der' zweiten Stirnwand 3 radial/axial gelagerten Abtriebswelle 10 fest verbunden. '
Die Planetenräder 6 und 9 aus den beiden Getriebestufen greifen in jeweils als ein Hohlrad 11 ausgebildete Innenwandbereiche des hohlzylindrisch ausgebildeten Bereiches des napfförmigen Bauteiles 1 ein.
In dem in Fig. 1 gezeichneten Ausführungsbeispiel sind die ineinandergreifenden Räder des Planetengetriebes als Zahnräder ausgebildet. Dabei sind die beiden Hohlräder 11 als eine in den zylindrischen Außenwandbereich ■ des napfförmigen Bauteiles 1 innen drückgewalzt eingebrachte Innenverzahnung mit folgenden Vorteilen ausgebildet
- die Innenverzahnung weist eine sehr glatte Oberfläche auf,
- das Getriebe-Gehäuse kann napfförmig einteilig ausgebildet sein, wobei der Napfboden einen antriebsseitigen Flansch bilden kann,
- wegen einer bei einer drückgewalzten Innenverzahnung vorliegenden Kaltverfestigung des Getriebegehäuse-
Wandmaterials, kann die Wandung des Getriebegehäuses sehr, dünn ausgeführt sein,
- mit verschiedenen Matrizen können unterschiedliche Weiten der Innenverzahnung erreicht werden,
- die Innenverzahnung kann in der Länge unterschiedlich für ein ein- oder mindestens zweistufiges Planetengetriebe ausgeführt sein,
- die Zahnköpfe bei der Innenverzahnung können entsprechend der Fußausrundung einer Formgebungs-Matrize ausgeführt werden, woraus sich ein niedriges -Eingriffsgeräusch er- ■ gibt . ■ ' • -, - . :
Die Planetenräder 6 und 9 sind mit- gezielter radialer: Vorspannung in das , Getriebegehäuse eingebaut. Dadurch wird der dünnwandige Umfangsbereich des napfförmigen Bauteiles 1 tan- gential gedehnt und der Querschnitt verformt sich von einer ursprünglich kreisrunden Form in ein Polygon.
Die Innenverzahnung muß derart korrigiert sein, daß trotz der Verformung eine Evolventenform der Zahnflanken hinreichend genau erhalten bleibt. Mit einem relativ großen Durchmesser des Getriebe-Gehäuses wird trotz der dünnen Wandstärke der Getriebegehäuse-Umfangswand noch eine ausreichende Torsionssteifigkeit erreicht. Zwischen dem Längenbereich der Innenverzahnung, innerhalb dessen die Planetenräder 6 und 9 direkt eingreifen und den beiden . Getriebe-Stirnwänden 2,3 muß ein ausreichend großer Abstand vorhanden sein, damit einerseits die Verformungen innerhalb des Hohlradbereiches die Stirnwände 2,3 möglichst nicht mehr, beziehungsweise allen-
falls noch äußerst gering, beeinflussen können und damit andererseits die Stirnwände umgekehrt nicht die Verformbarkeit •' des Hohlradbereiches behindern.
In insbesondere dem Übergangsbereich von dem Hohlrad (11) in' den ersten Stirnwandbereich (2) ist ein axialer Zwischenbereich (12) mit einer umlaufenden Wanddickeneinschnürung vorgesehen. Der Zwischenbereich (12) kann auch faltenbalgartig ausgebildet sein. Des weiteren können im Bereich der Hohlräder (11) verformungserhöhende Schlitze vorgesehen sein. Die vorgenannten verformungssichernden beziehungsweise erhöhenden Maßnahmen können an einem oder auch beiden Übergangsbereichen zu den beiden Gehäuse-Stirnwänden erfolgen.
Durch die Vorspannung der Planetenräder 6 und 9 wird die gewünschte Spielfreiheit zwischen der Innenverzahnung und der Verzahnung dieser Planetenräder ' erreicht, die damit zwangsläufig auch spielfrei in den Sonnenrädern 4,7 kämmen.
Die axiale Fixierung der beiden Planetenradtrager 5 und 8 einschließlich des zweiten Sonnenrades 7 gegenüber dem Getriebegehäuse erfolgt ausschließlich über die Lagerung der Abtriebswelle 10.
Während das Planetengetriebe nach den Fig. 1 und 2 ein Planetenzahnradgetriebe ist, zeigt die Fig. 3 eine Ausführung als beispielsweise ein Reibradgetriebe, bei dem das bzw. die 'Sonnenräder eine exzentrisch zu dem Hohlrad 11 verlaufende Achse besitzen. Durch die exzentrische ' Lage des Son-
nenrades 4 λ erfolgt eine zwangsläufige Verspannung bei den hier vorgesehenen vier Planetenrädern 6Λ, 6 Λ, 6 ΛΛ und 6>, durch - je nach Drehrichtung eines nicht gezeichneten, zugeordneten Planetenradträgers - jeweils eines der Planetenräder 6,Λ oder 6, Λ in einem zugeordneten keilspaltför- migen Raum R,, bzw. R\,,Λ. Die keilspaltförmigen Räume R, V und RX,XΛ sind in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet .-
Durch die Verspannung des Hohlrades 11 Λ durch eines der Planetenräder βλ , 6,ΛλX verformt sich das Hohlrad 11 Λ ' insgesamt und führt damit zu einer Verspannung sämtlicher um- , fangsmäßig angeordneter Planetenräder.
Grundsätzlich ist auch die Planetengetriebeausführung nach Fig. 3 unter Einsatz von Zahnrädern möglich.
Bei dem gezeichneten Planeten-Reibradgetriebe sind die zwei Planetenräder 6xλX und 6 λ Λ , von denen je nach Drehrichtung des hier nicht dargestellten Planetenradträgers jeweils eines die angestrebte Hohlradverspannung bewirkt, etwa diame¬ tral gegenüberliegend angeordnet. Die Anordnung liegt jeweils in einem relativ stark keilspaltförmig gestalteten, zwischen Hohl- und Sonnenrad 11 Λ; 4y liegenden Ringspalt R λ, R λ λ. Bei der eingezeichneten Drehrichtung des Sonnenrades 4Λ wirkt allein das Planetenrad 6 λ hohlradver- spannend. Bei umgekehrter Drehrichtung ginge diese Wirkung allein von dem Planetenrad 6X aus.
Die hohlradverspannenden Planetenräder 6,λ und 6 ,Λ sind innerhalb des zugehörigen, nicht gezeichneten Planetenradträgers in Umfangsrichtung des Hohlrades 11 verschiebbar innerhalb eines jeweils gestrichelt angedeuteten Langloches 13 geführt.
Die Langlöcher 13 sind derart angeordnet, daß die zugehörigen Planetenräder 6 λ Λ und 6 Λ Λ in ihrer Ausgangs- Anschlaglage, d.h. bei noch nicht durch eine Verschiebung einer dieser beiden Planetenräder bewirkter bzw.- erhöhter . Hohlradverspannung, in gleicher Umfangsrichtung'.'gesehen an. entgegengesetzten Enden dieser Langlöcher 13 anliegen. In. Richtung dieser Ausgangslage sind 'diese Planetenräder 6 λ Λ Λ ; . 6λV,x jeweils durch eine Feder 14 gespannt.
Momentenübertragend wirkt jeweils von den beiden verschiebbar gelagerten Planetenrädern 6X 6Λ lediglich dasjenige, welches sich bedingt durch die Drehrichtung des Planetenradträgers in seiner Anschlag-Ausgangslage befindet, d.h. nicht gegen eine Feder 14 verschoben ist. Das jeweils gerade nicht an der Momentenübertragung beteiligte Planetenrad hier nach der Zeichnung das Planetenrad 6λ - bewirkt somit in diesem Zustand ausschließlich eine ' Verspannung des Hohlrades 11 .
Für das vorstehend beschriebene Prinzip einer Hohlradverspannung durch verschiebbar gelagerte Planetenräder ist die Ausführung und Anbindung des" Hohlrades innerhalb des Getriebes bzw. an den Gehäusestirnwänden gleichgültig, d.h. das
Hohlrad muß lediglich elastisch verformbar, aber nicht unbedingt in die Umfangsaußenwand des Getriebes integriert sein. Das Hohlrad kann hier vielmehr beispielsweise wie in der in der Beschreibungseinleitung bereits erwähnten DE 199 61 788 AI beschriebenen Weise ausgebildet sein. .