WO2014187631A1 - Planetary gearset that can be shifted - Google Patents

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WO2014187631A1
WO2014187631A1 PCT/EP2014/058186 EP2014058186W WO2014187631A1 WO 2014187631 A1 WO2014187631 A1 WO 2014187631A1 EP 2014058186 W EP2014058186 W EP 2014058186W WO 2014187631 A1 WO2014187631 A1 WO 2014187631A1
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central shaft
gear
shaft
switching
planetary gear
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PCT/EP2014/058186
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Frank Richter
Ewald Schmitz
Harald Eckert
Dietmar Illerhaus
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Zf Friedrichshafen Ag
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Definitions

  • the present invention relates to a switchable planetary gear according to the closer defined in the preamble of claim 1, in particular a machine tool planetary gear.
  • Corresponding planetary gears are used, for example, in machine tools as well as in turning, milling and machining centers, DC / AC main spindle motors preferably being used as drive motors.
  • the gears increase the power range of the main spindle motors to the flexibility of machine tools in the processing of different materials or
  • a two-stage machine tool transmission comprising a planetary gear set, in which a spindle with the output of the transmission form-fit or non-positively connected.
  • the transmission comprises a first output shaft and a second output shaft, wherein the first output shaft rotatably connected to the drive shaft and releasably connectable to a sun gear of the planetary gear via a first switching element.
  • the second output shaft with a web of the planetary gear set and the ring gear of the planetary gear set are rotatably connected to the housing of the transmission.
  • a second switching element is provided which establishes a releasable connection between the spindle and optionally the first or the second output shaft.
  • DE 10 2009 054 942 A1 describes a switching device for a change-speed gearbox with at least one shift sleeve which is rotatably and axially slidably mounted on a gear shaft and to which at least one side of each idler gear is placed adjacent, freely rotatable on the transmission shaft - is ordered.
  • the sliders uffe is axially movable by an operation associated adjusting means from a neutral position in a switching position and calls upon reaching the switching position, a coupling of a respective idler gear with the transmission shaft.
  • the associated actuating means are arranged stationary and engage with actuation in at least one switching groove, which is provided on an outer diameter of the sliding sleeve and has a curved course in the axial direction, so that according to the course of the at least one shift groove upon rotation of the transmission shaft an axial displacement the at least one sliding sleeve isgraphufbar.
  • the central shaft is directly coupled in a first switching state of the planetary gear directly to the drive shaft and the output shaft and in a second switching state directly to the drive shaft and via an intermediate planetary arrangement with the output shaft.
  • the central shaft is axially displaceably mounted, wherein the central shaft in the first switching state occupies a first position in which it is rotatably coupled to the drive shaft and the output shaft and decoupled from the planetary arrangement, and wherein the central shaft in the second switching state occupies a second position, in the it is rotatably coupled to the drive shaft and the planetary arrangement.
  • the change of the switching state of the planetary gear thus does not take place exclusively by additionally existing in addition to the central shaft switching arrangements. Rather, the change in the switching state (direct coupling of drive and output shaft to the interposition of a tarpaulin tenan extract) realized with the cooperation of the central shaft, which is mounted correspondingly axially movable.
  • the storage can be done via known bearings (for example, via one or more needle roller bearings).
  • the central shaft serves as a switching shaft, which causes in the respective switching state either a direct coupling of drive and output shaft or the interposition of a planetary arrangement.
  • the output shaft is finally no longer directly coupled to the central shaft.
  • the planetary arrangement which in turn comprises a non-rotatable ring gear, a central sun gear and several connected via a known in the art planet carrier planetary gears (the planetary arrangement preferably surrounds the central shaft such that it is co-linear with the axis of rotation of the planet carrier) ,
  • stops should be present, which limit a movement of the central shift shaft in the axial direction, so as to ensure that the respective switching states can be taken correspondingly reliable when moving the central shaft. It is advantageous if the drive shaft, the output shaft and the central shaft are collinear in order to ensure a reliable power transmission. In addition, if the output shaft, the central shaft and the planetary carrier of the planetary assembly according to coupled (i.e., engageable engageable) gear elements, so the central shaft can be coupled in a simple manner and depending on the desired switching state by axial movement with the respective desired gear elements.
  • both the central shaft and the planetary arrangement should have corresponding coupling elements which are decoupled in the first position of the central shaft and coupled in its second position.
  • the coupling elements can be formed for example by an external gear or external toothing of the sun gear and an internal gear or an internal gear rotatably connected to the central shaft sleeve, wherein the sleeve should be displaceable together with the central shaft to them in the second position of the central shaft the Bringing the toothed wheel of the sun gear into meshing contact and decoupling them in the first position.
  • the planetary gear comprises at least a first switching arrangement by means of which the central shaft is displaceable in an axial switching direction from its first position to its second position or alternatively from its second position to its first position.
  • the switching arrangement can have a switching element (for example in the form of an axially movable switching pin) which can be brought into operative connection, for example, pneumatically or with the aid of electromagnetic forces, with the central shaft.
  • the central shaft has a counter surface corresponding to the switching element (for example, a spiral groove wound spirally around the central shaft), as soon as the switching element has been brought into operative connection with the central shaft, an axial movement of the central shaft takes place. As a result, this is finally brought into a different position from the current position, with the result that the switching state is changed (causes the
  • Switching arrangement a movement of the central shaft from its above-mentioned first position to its second position, the planetary gear is switched from its first switching state to its switching state;
  • the central shaft assumes its second position in the inactive state of the shifting arrangement and changes to its first position with the aid of the shifting arrangement, the planetary gear changes from its second shifting state to the above-defined first shifting state upon actuation of the shifting arrangement.
  • the central shaft is advantageously connected to a force storage means, which acts on the central shaft with a force which is directed in one of said switching direction opposite direction.
  • said switching arrangement causes a switching of the planetary gear in one direction, while the energy storage ensures that the planetary gear automatically switches in deactivation of the switching arrangement in the other direction.
  • the energy storage the central shaft in its first position (planetary gear is in its first switching state, in the Drive shaft and output shaft are directly coupled via the central shaft) or holds in its second position (planetary gear is with the interposition of the planetary arrangement in its second switching state).
  • the energy accumulator comprises a spring element. It is conceivable, for example, the use of a compression spring which surrounds the central shaft in the region of its end face facing the drive shaft spirally. Alternatively, the energy storage could also be designed as a tension spring or magnet assembly. Also, the placement in the central region of the central shaft or on the output shaft facing end side is conceivable. In particular, it is also possible to guide the energy accumulator designed as a spring element partially in a recess, preferably designed as a bore, of the central shaft, so that a lateral movement of the spring element is reliably prevented.
  • the energy accumulator is preferably placed between the drive shaft and the central shaft, so that the force exerted by the energy accumulator on the central shaft force acts at least largely in the axial direction of the central shaft. This ensures that the main force of the energy accumulator acts in the direction in which the central shaft is to be moved when the switching arrangement is deactivated in order to effect a change of the switching state.
  • the already mentioned first switching arrangement comprises a first switching element.
  • the planetary gear comprises a rotatably connected to the central shaft sleeve having a helically extending in the region of a peripheral surface of the sleeve shift groove.
  • the shift groove can surround the central shaft helically or spirally.
  • the first switching element is also mounted in a stationary bearing, it is inevitable by the engagement of the switching element in the shift groove to an axial Movement of the central shaft and thus to the desired change of the switching state of the planetary gear. If the switching element is finally moved again in the opposite direction, a renewed change of the mentioned switching state occurs due to the axial force transmitted to the switching shaft by the energy store.
  • the planetary gear comprises a second switching arrangement.
  • the second switching arrangement may be similar or equal to the first switching arrangement, wherein the central shaft by means of the second switching arrangement is axially displaceable in a third position in which the central shaft is decoupled both from the planetary arrangement and from the output shaft. Finally, in this neutral position of the central shaft, there is no rotational movement transmission from the input shaft to the output shaft, so that the output shaft stands still even when the drive shaft is actively driven.
  • the second switching arrangement comprises a second switching element which can also be brought into engagement with the switching groove of the sleeve or a separate switching groove of the sleeve.
  • the second switching element may, as well as the first switching element, be designed as a radially movable to the axis of rotation of the central shaft switching pin, which is mounted in a stationarily placed guide. If the second switching element then engages with the switching groove when the first switching arrangement is deactivated, the planetary gear in an advantageous embodiment of the invention assumes the neutral position described.
  • the planetary gear has its first switching state in which there is a direct rotary motion transmission from the drive shaft to the output shaft.
  • both the first and the second switching arrangement are deactivated (by, for example, shifting the switching elements, which are preferably designed as switching pins)
  • the force transmitted to the central shaft by the energy accumulator ensures that the central shaft assumes its second position and the planetary gear consequently assumes its second switching state in which the transmission of the rotational movement of the drive shaft to the output shaft takes place indirectly via the planetary arrangement.
  • the central shaft preferably assumes its second position, in which the planetary arrangement provides the desired rotational movement transmission.
  • the central shaft is to be held in its first position or said neutral position, this is not possible by the interaction of switching elements and the respective corresponding shift groove, since the shift groove rotates with the central shaft and the shift elements disengage after passing through the shift grooves must reach with the respective shift groove (otherwise a further rotation of the central shaft would not be possible). It is therefore advantageous if the first switching element and / or the second switching element from a first position in which it is out of engagement with the corresponding shift groove, via a second position in which it is engaged with the respective shift groove in a third position can be brought, in which it bears against a, preferably relative to the central shaft movably mounted stop. By abutment against the respective stop, an axial movement of the central shaft is finally prevented.
  • the abovementioned abutment is formed by the outer ring of a roller bearing whose inner ring is non-rotatably connected to the central shaft.
  • a rotational decoupling of the switching element from the generally rotating central shaft takes place.
  • a grinding of the switching element on the central shaft or the stop is thereby effectively prevented.
  • the rolling bearing preferably surrounds the central shaft concentrically and is For example, with this pressed.
  • the switching elements are advantageously after taking their third position on the side of the stationary outer ring of the bearing.
  • the outer ring of the rolling bearing is mounted to be movable relative to the sleeve.
  • a grinding of the outer ring is avoided on the sleeve, which is rotatably connected to the central shaft.
  • the sleeve at least largely covers the rolling bearing to the outside, i. engages in the radial direction of the axis of rotation of the central shaft. As a result, a particularly compact design is possible.
  • the output shaft comprises an output shaft gear and the central shaft comprises a central shaft gear, wherein the central shaft gear is coupled to the output shaft gear in the first switching state and decoupled from the output shaft gear in the second switching state.
  • the transmission of the rotational movement of the central shaft thus takes place in the first switching state via the coupling of central shaft gear and output shaft gear, which are in mesh with each other in this state. If the central shaft is moved axially, then the output shaft gear finally comes out of engagement with the central shaft gear so that either the above-described neutral position or the second switching state of the planetary gear can be realized, in which the output shaft is coupled exclusively via the planetary arrangement with the central shaft.
  • the output shaft comprises an output shaft gear and the planetary arrangement comprises a planet carrier with a planet carrier gear.
  • the planet carrier is used to support the planetary gears of the planetary arrangement, wherein the planetary gears are usually stored on corresponding wheel bolts in the planet carrier.
  • the planet carrier gear is preferably coupled in the second switching state of the planetary gear to the output shaft gear and decoupled in the first switching state of the output shaft gear, wherein the coupling and decoupling, as described in more detail below, takes place by the axial movement of the central shaft.
  • the central shaft thus serves in addition to the transmission of Rotary movement of the drive shaft to the output shaft as a switching shaft, since by their movement different components of the planetary gear are coupled together to realize the respective switching states of the planetary gear.
  • the central shaft encloses a connecting gear, which is rotatably mounted relative to the central shaft.
  • the connecting gear should also be immovably mounted in the axial direction relative to the central shaft in order to be able to be moved together with this.
  • the connecting gear comes out of engagement with the output shaft gear, connected to the desired in the first switching state of the planetary gear decoupling of output shaft and planetary assembly.
  • the planet carrier gear is preferably mounted on the central shaft via a roller bearing, so that it is rotationally coupled from the central shaft. This finally ensures that the planet carrier in the second switching state of the planetary gear may have a different speed than the central shaft, so that the desired reduction of the planetary gear is made possible in its second switching state.
  • the output shaft gear and the planet carrier gear are formed as an internal gear and the central shaft gear as an external gear.
  • the output shaft gear surrounds the central shaft gear to ensure a meshing of the teeth of the individual gears involved and thus a coupling of the central shaft and output shaft.
  • the output shaft gear is disengaged from the central shaft gear.
  • the planet carrier gear preferably as an internal gear is formed in the second switching state meshing with the preferably designed as an external gear connecting gear in engagement, which in turn is meshed with the formed as an internal gear output shaft gear, so that as a result a rotary motion transmission is ensured by the planet carrier gear on the connecting gear to the output shaft gear.
  • the planetary arrangement has a first toothing, preferably designed as an external toothing, and if the central shaft has a second toothing, preferably designed as an internal toothing.
  • the second toothing should be rigidly connected to the central shaft, so that the first toothing decoupled in the first switching state of the second toothing and coupled in the second switching state with the second toothing.
  • the coupling between the central shaft and planetary arrangement in the second switching state thus also takes place by displacing the central shaft, since in this case the first toothing engages with the second toothing. If, however, the central shaft is shifted to its first position, the first of the second toothing is decoupled, resulting in a decoupling of the planetary arrangement of the central shaft.
  • the proposed switchable planetary gear is preferably a planetary gear used in or exclusively for a machine tool, i. around a machine tool planetary gearbox.
  • a machine tool is, for example, a turning, milling or machining center.
  • a tool used for machining workpieces or a workpiece machined by means of tools is rotatably driven by the planetary gear by means of the planetary gear.
  • the switchability causes at least two speed and torque ranges are provided for machining the workpiece.
  • the application of a equipped with the switchable planetary gear turning, milling or machining center is increased.
  • Fig. 3 shows the planetary gear shown in Figure 1 in its first switching state
  • Fig. 1 shows a switchable planetary gear, as it comes for example in a machine tool used.
  • the switchable planetary gear is preferably a switchable machine tool planetary gearbox.
  • the planetary gear generally comprises a drive shaft 1 which can be connected to a drive, not shown (for example an electric motor) and which is rotatably mounted in a housing 28 via corresponding bearings 29.
  • the planetary gear has a rotatably mounted, preferably coaxially with the drive shaft 1 extending output shaft 2, with which it is connected to a driven component (not shown), for example, a tool holder or a workpiece holder, and on the rotational movement of the drive to the component to be driven is transferable.
  • Said transmission of the rotary motion takes place with the aid of a rotatably mounted central shaft 3, which is rotatably coupled on the one hand to the drive shaft 1 and, as explained in more detail below, in different ways with the output shaft 2 in operative connection can be brought to at least a first and to realize a second switching state of the planetary gear, in which the speed ratio between the drive shaft 1 and output shaft 2 is different.
  • FIG. 1 shows a switching state of the planetary gear mechanism defined in the context of the invention as "second switching state", in which the rotary motion transmission of the drive shaft 1 to the output shaft 2 via an intermediate planetary gear is shown.
  • Order 4 takes place.
  • the planetary arrangement 4 has a sun gear 26 rotatably mounted about an axis of rotation 27 and surrounded by a plurality of planet gears 24.
  • the planet gears 24 (which are provided in the example shown with an external toothing) are in turn rotatably supported by means of wheel bolts 25 in a planet carrier 19, which surrounds the central shaft 3 in an annular manner.
  • the planetary arrangement 4 comprises a ring gear 23 provided with an internal toothing and rigidly connected to the housing 28, with which the planet gears 24 provided with a corresponding external toothing are in meshing contact.
  • the central shaft 3 is now in its defined as "second position" in the context of the invention, in which it is held by means of a force accumulator 6 designed as a spring element 7 (wherein the spring element 7 is preferably realized as a compression spring) Power accumulator 6 exerts on the central shaft 3 a force in the direction of the output shaft 2, so that no further switching elements are necessary for the maintenance of the second switching state of the planetary gear.
  • a force accumulator 6 designed as a spring element 7 (wherein the spring element 7 is preferably realized as a compression spring)
  • Power accumulator 6 exerts on the central shaft 3 a force in the direction of the output shaft 2, so that no further switching elements are necessary for the maintenance of the second switching state of the planetary gear.
  • the sun gear 26 of the planetary arrangement has a first toothing 30 formed as an outer toothing, which is rotationally fixedly coupled in the second switching state to a second toothing 31 of the central shaft 3 formed as an internal toothing.
  • the planet carrier 19 comprises a planetary gear provided with an internal toothing, with which it is coupled via a connecting gear 21, which is mounted on the central shaft 3 via a rolling bearing 16 and axially displaceable therewith, to a driven shaft gear 17 of the output shaft 2.
  • the rotation generated by means of a drive is thus first transmitted to the central shaft 3 connected rigidly to the drive shaft 1. From there, the further transmission via the first and second teeth 30, 31 to the sun gear 26, the rotation of which causes a movement of the planetary gears 24 and thus a rotational movement of the planet carrier 19 (wherein here, depending on the dimensions of the sun gear 26, planetary gears 24 and Ring gear 23, the desired gear reduction takes place).
  • the planetary gear via a first switching arrangement 5, which in turn has a movably mounted first switching element 8 (for example in the form of a relative to the axis of rotation 27 radially displaceable switching pin).
  • the first switching element 8 for the desired movement of the central shaft 3 from a first position in which it is out of engagement with a corresponding shift groove 1 1 rotatably connected to the central shaft 3 sleeve 10 is (Fig 1), in a second position (Fig. 2) shifted, in which it enters said shift groove 1 1.
  • the shift groove 1 1 is introduced into the peripheral surface 9 of the sleeve 10 and has a spiral or helical course.
  • a neutral position of the planetary gear is shown in Fig. 4, in which the central shaft 3 seen in the axial direction occupies a position which lies between its first and its second position and in which they both from the Antriebswel- le 1 and the output shaft 2 is decoupled.
  • the axial fixation takes place in this position by means of a second switching element 13 of a second switching arrangement 12, which may be constructed to be identical to or identical to the first switching arrangement 5.
  • the second shifting element 13 can be brought into a position comparable to the first shifting element 8 of the first shifting arrangement 5 it is laterally applied to the outer ring 15 of the arranged in the region of the sleeve 10 rolling bearing 16 (to spend the second switching element 13 in said position, it would proceed from the position shown in Figure 4 so far in the direction of the axis of rotation 27 until it laterally abuts the outer ring 15 of the rolling bearing 16).

Abstract

The invention relates to a planetary gearset that can be shifted, in particular a machine tool planetary gearset, comprising a drive shaft (1) for connecting the planetary gearset to a drive, an output shaft (2) for connecting the planetary gearset to a component to be driven, a central shaft (3), which is arranged between the drive shaft (1) and the output shaft (2) and by means of which a rotational motion of the drive can be transferred from the drive shaft (1) to the output shaft (2), wherein the central shaft (3) is coupled directly to the drive shaft (1) and the output shaft (2) in a first shifting state of the planetary gearset, and wherein the central shaft (3) is coupled directly to the drive shaft (1) and indirectly to the output shaft (2) by means of a planetary assembly (4) arranged between the central shaft and the output shaft in a second shifting state of the planetary gearset. According to the invention, the central shaft (3) is supported in such a way that the central shaft can be moved axially, wherein the central shaft (3) assumes a first position in the first shifting state, in which first position the central shaft is coupled to the drive shaft (1) and to the output shaft (2) in a rotationally fixed manner and is uncoupled from the planetary assembly (4), and wherein the central shaft (3) assumes a second position in the second shifting state, in which second position the central shaft is coupled to the drive shaft (1) and to the planetary assembly (4) in a rotationally fixed manner.

Description

Schaltbares Planetengetriebe  Switchable planetary gear
Die vorliegende Erfindung betrifft ein schaltbares Planetengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art, insbesondere ein Werk- zeugmaschinenplanetengetriebe. The present invention relates to a switchable planetary gear according to the closer defined in the preamble of claim 1, in particular a machine tool planetary gear.
Entsprechende Planetengetriebe kommen beispielsweise in Werkzeugmaschinen sowie in Dreh-, Fräs- und Bearbeitungszentren zum Einsatz, wobei als Antriebsmotoren vorzugsweise DC/AC-Hauptspindelmotoren Verwendung finden. Die Getriebe vergrößern die Leistungsbandbreite der Hauptspindelmotoren, um die Flexibilität der Werkzeugmaschinen bei der Bearbeitung von unterschiedlichen Werkstoffen bzw. Corresponding planetary gears are used, for example, in machine tools as well as in turning, milling and machining centers, DC / AC main spindle motors preferably being used as drive motors. The gears increase the power range of the main spindle motors to the flexibility of machine tools in the processing of different materials or
Schnittkräften durch hohe Drehmomente oder alternativ durch hohe Drehzahlen zu vergrößern. Bei bislang bekannten zweistufigen Planetengetrieben sind in der Regel zwei Übersetzungsstufen (Schaltzustände) vorhanden, wobei die über den Antriebsmotor eingebrachte Drehzahl entweder direkt oder unter Zwischenschaltung einer Planetenanordnung an die entsprechende Abtriebswelle übertragen wird. Increase cutting forces by high torques or alternatively by high speeds. In previously known two-stage planetary gears two gear ratios (switching states) are usually present, wherein the introduced via the drive motor speed is transmitted either directly or with the interposition of a planetary arrangement to the corresponding output shaft.
Aus der DE 10 2006 012 837 A1 ist ein zweistufiges Werkzeugmaschinengetriebe bekannt, wobei das Getriebe einen Planetensatz umfasst, bei dem eine Spindel mit dem Abtrieb des Getriebes form- oder kraftschlüssige verbindbar ist. Das Getriebe umfasst eine erste Abtriebswelle und eine zweite Abtriebswelle, wobei die erste Abtriebswelle drehfest mit der Antriebswelle verbunden und mit einem Sonnenrad des Planetengetriebes über ein erstes Schaltelement lösbar verbindbar ist. Ferner sind die zweite Abtriebswelle mit einem Steg des Planetensatzes und das Hohlrad des Planetensatzes mit dem Gehäuse des Getriebes drehfest verbunden. Schließlich ist ein zweites Schaltelement vorhanden, das eine lösbare Verbindung zwischen der Spindel und wahlweise der ersten oder der zweiten Abtriebswelle herstellt. From DE 10 2006 012 837 A1 a two-stage machine tool transmission is known, wherein the transmission comprises a planetary gear set, in which a spindle with the output of the transmission form-fit or non-positively connected. The transmission comprises a first output shaft and a second output shaft, wherein the first output shaft rotatably connected to the drive shaft and releasably connectable to a sun gear of the planetary gear via a first switching element. Furthermore, the second output shaft with a web of the planetary gear set and the ring gear of the planetary gear set are rotatably connected to the housing of the transmission. Finally, a second switching element is provided which establishes a releasable connection between the spindle and optionally the first or the second output shaft.
Darüber hinaus beschreibt die DE 10 2009 054 942 A1 eine Schalteinrichtung für ein Zahnräderwechselgetriebe mit mindestens einer Schaltmuffe, die drehfest und axial verschiebbar auf einer Getriebewelle aufgesetzt und zu welcher zumindest auf einer Seite je ein Losrad benachbart platziert ist, das frei rotierbar auf der Getriebewelle an- geordnet ist. Die Schiebern uffe ist durch eine Betätigung zugehöriger Stellmittel aus einer Neutralstellung axial in eine Schaltstellung bewegbar und ruft bei Erreichen der Schaltstellung eine Kopplung des je einen Losrades mit der Getriebewelle hervor. Ferner sind die zugehörigen Stellmittel ortsfest angeordnet und greifen bei Betätigung in mindestens eine Schaltnut ein, welche auf einem Außendurchmesser der Schiebemuffe vorgesehen ist und einen in axialer Richtung kurvenförmigen Verlauf aufweist, so dass entsprechend dem Verlauf der mindestens einen Schaltnut bei Rotation der Getriebewelle eine axiale Verschiebung der mindestens einen Schiebemuffe hervorrufbar ist. In addition, DE 10 2009 054 942 A1 describes a switching device for a change-speed gearbox with at least one shift sleeve which is rotatably and axially slidably mounted on a gear shaft and to which at least one side of each idler gear is placed adjacent, freely rotatable on the transmission shaft - is ordered. The sliders uffe is axially movable by an operation associated adjusting means from a neutral position in a switching position and calls upon reaching the switching position, a coupling of a respective idler gear with the transmission shaft. Further, the associated actuating means are arranged stationary and engage with actuation in at least one switching groove, which is provided on an outer diameter of the sliding sleeve and has a curved course in the axial direction, so that according to the course of the at least one shift groove upon rotation of the transmission shaft an axial displacement the at least one sliding sleeve is hervorufbar.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen. The problem underlying the invention is solved by the features of claim 1. Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the drawings.
Es wird ein schaltbares Planetengetriebe mit einer Antriebswelle zur Verbindung des Planetengetriebes mit einem Antrieb, mit einer Abtriebswelle zur Verbindung des Planetengetriebes mit einem anzutreibenden Bauteil und mit einer Zentralwelle, die zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle angeordnet ist und mit deren Hilfe eine Drehbewegung des Antriebs von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle übertragbar ist, vorgeschlagen. Die Zentralwelle ist in einem ersten Schaltzustand des Planetengetriebes direkt mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle und in einem zweiten Schaltzustand direkt mit der Antriebswelle und über eine zwischengeschaltete Planetenanordnung indirekt mit der Abtriebswelle gekoppelt. Die Zentralwelle ist axial verschiebbar gelagert, wobei die Zentralwelle im ersten Schaltzustand eine erste Stellung einnimmt, in der sie mit der Antriebswelle und der Abtriebswelle drehfest gekoppelt und von der Planetenanordnung entkoppelt ist, und wobei die Zentralwelle im zweiten Schaltzustand eine zweite Stellung einnimmt, in der sie mit der Antriebswelle und der Planetenanordnung drehfest gekoppelt ist. It is a switchable planetary gear with a drive shaft for connecting the planetary gear to a drive, with an output shaft for connecting the planetary gear with a component to be driven and with a central shaft which is arranged between the drive shaft and the output shaft and with their help a rotational movement of the drive of the drive shaft is transferable to the output shaft proposed. The central shaft is directly coupled in a first switching state of the planetary gear directly to the drive shaft and the output shaft and in a second switching state directly to the drive shaft and via an intermediate planetary arrangement with the output shaft. The central shaft is axially displaceably mounted, wherein the central shaft in the first switching state occupies a first position in which it is rotatably coupled to the drive shaft and the output shaft and decoupled from the planetary arrangement, and wherein the central shaft in the second switching state occupies a second position, in the it is rotatably coupled to the drive shaft and the planetary arrangement.
Im Gegensatz zum Stand der Technik erfolgt die Änderung des Schaltzustands des Planetengetriebes somit nicht ausschließlich durch zusätzlich zur Zentralwelle vorhandene Schaltanordnungen. Vielmehr wird die Änderung des Schaltzustands (direkte Kopplung von Antriebs- und Abtriebswelle gegenüber Zwischenschaltung einer Plane- tenanordnung) unter Mitwirkung der Zentralwelle realisiert, die hierzu entsprechend axial beweglich gelagert ist. Die Lagerung kann hierbei über bekannte Wälzlager (beispielsweise über ein oder mehrere Nadellager) erfolgen. In contrast to the prior art, the change of the switching state of the planetary gear thus does not take place exclusively by additionally existing in addition to the central shaft switching arrangements. Rather, the change in the switching state (direct coupling of drive and output shaft to the interposition of a tarpaulin tenanordnung) realized with the cooperation of the central shaft, which is mounted correspondingly axially movable. The storage can be done via known bearings (for example, via one or more needle roller bearings).
Die Zentralwelle dient mit anderen Worten also als Schaltwelle, die in dem jeweiligen Schaltzustand entweder eine direkte Kopplung von Antriebs- und Abtriebswelle oder aber die Zwischenschaltung einer Planetenanordnung bewirkt. In diesem Schaltzustand ist die Abtriebswelle schließlich nicht mehr direkt mit der Zentralwelle gekoppelt. Vielmehr erfolgt eine indirekte Kopplung über die Planetenanordnung, die wiederum ein drehfestes Hohlrad, ein zentrales Sonnenrad sowie mehrere über einen im Stand der Technik bekannten Planetenträger verbundene Planetenräder umfasst (die Planetenanordnung umgibt die Zentralwelle vorzugsweise derart, dass diese kolinear mit der Drehachse des Planetenträgers verläuft). In other words, the central shaft serves as a switching shaft, which causes in the respective switching state either a direct coupling of drive and output shaft or the interposition of a planetary arrangement. In this switching state, the output shaft is finally no longer directly coupled to the central shaft. Rather, there is an indirect coupling via the planetary arrangement, which in turn comprises a non-rotatable ring gear, a central sun gear and several connected via a known in the art planet carrier planetary gears (the planetary arrangement preferably surrounds the central shaft such that it is co-linear with the axis of rotation of the planet carrier) ,
Darüber hinaus sollten Anschläge vorhanden sein, die eine Bewegung der zentralen Schaltwelle in axialer Richtung begrenzen, so dass sichergestellt ist, dass die jeweiligen Schaltzustände bei Bewegung der Zentralwelle entsprechend zuverlässig eingenommen werden können. Hierbei ist es von Vorteil, wenn die Antriebswelle, die Abtriebswelle und die Zentralwelle kolinear verlaufen, um eine zuverlässige Kraftübertragung zu gewährleisten. Weisen zudem die Abtriebswelle, die Zentralwelle und der Planetenträger der Planetenanordnung entsprechend miteinander koppelbare (d.h. kämmend in Wirkverbindung bringbare) Zahnradelemente auf, so kann die Zentralwelle auf einfache Weise und je nach gewünschtem Schaltzustand durch axiale Bewegung mit den jeweils gewünschten Zahnradelementen gekoppelt werden. In addition, stops should be present, which limit a movement of the central shift shaft in the axial direction, so as to ensure that the respective switching states can be taken correspondingly reliable when moving the central shaft. It is advantageous if the drive shaft, the output shaft and the central shaft are collinear in order to ensure a reliable power transmission. In addition, if the output shaft, the central shaft and the planetary carrier of the planetary assembly according to coupled (i.e., engageable engageable) gear elements, so the central shaft can be coupled in a simple manner and depending on the desired switching state by axial movement with the respective desired gear elements.
Schließlich sollte sowohl die Zentralwelle als auch die Planetenanordnung korrespondierende Koppelelemente aufweisen, die in der ersten Stellung der Zentralwelle entkoppelt und in deren zweiten Stellung gekoppelt sind. Die Koppelelemente können beispielsweise durch ein Außenzahnrad bzw. eine Außenverzahnung des Sonnenrades und ein Innenzahnrad bzw. eine Innenverzahnung einer drehfest mit der Zentralwelle verbundenen Hülse gebildet werden, wobei die Hülse gemeinsam mit der Zentralwelle verschiebbar sein sollte, um sie in der zweiten Stellung der Zentralwelle mit dem Au- ßenzahnrad des Sonnenrades in kämmenden Kontakt bringen und in der ersten Stellung von diesen entkoppeln zu können. Finally, both the central shaft and the planetary arrangement should have corresponding coupling elements which are decoupled in the first position of the central shaft and coupled in its second position. The coupling elements can be formed for example by an external gear or external toothing of the sun gear and an internal gear or an internal gear rotatably connected to the central shaft sleeve, wherein the sleeve should be displaceable together with the central shaft to them in the second position of the central shaft the Bringing the toothed wheel of the sun gear into meshing contact and decoupling them in the first position.
Vorteilhaft ist es, wenn das Planetengetriebe zumindest eine erste Schaltanordnung umfasst, mit deren Hilfe die Zentralwelle in einer axialen Schaltrichtung von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung oder alternativ von ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung verschiebbar ist. Die Schaltanordnung kann, wie im Folgenden noch näher beschrieben, über ein Schaltelement (z.B. in Form eines axial beweglichen Schaltbolzens) verfügen, der beispielsweise pneumatisch oder mit Hilfe elektromagnetischer Kräfte mit der Zentralwelle in Wirkverbindung bringbar ist. Weist die Zentralwelle eine mit dem Schaltelement korrespondierende Gegenfläche (z.B. eine spiralförmig um die Zentralwelle gewundene Schaltnut) auf, so erfolgt, sobald das Schaltelement mit der Zentralwelle in Wirkverbindung gebracht wurde, eine axiale Bewegung der Zentralwelle. Hierdurch wird diese schließlich in eine von der aktuellen Stellung abweichende Stellung gebracht, mit der Folge, dass der Schaltzustand geändert wird (bewirkt die It is advantageous if the planetary gear comprises at least a first switching arrangement by means of which the central shaft is displaceable in an axial switching direction from its first position to its second position or alternatively from its second position to its first position. As described in more detail below, the switching arrangement can have a switching element (for example in the form of an axially movable switching pin) which can be brought into operative connection, for example, pneumatically or with the aid of electromagnetic forces, with the central shaft. If the central shaft has a counter surface corresponding to the switching element (for example, a spiral groove wound spirally around the central shaft), as soon as the switching element has been brought into operative connection with the central shaft, an axial movement of the central shaft takes place. As a result, this is finally brought into a different position from the current position, with the result that the switching state is changed (causes the
Schaltanordnung eine Bewegung der Zentralwelle von ihrer oben genannten ersten Stellung in ihre zweite Stellung, so schaltet das Planetengetriebe von seinem ersten Schaltzustand in seinen Schaltzustand; nimmt die Zentralwelle in einer alternativen Ausführungsform hingegen im inaktiven Zustand der Schaltanordnung ihre zweite Stellung ein und wechselt mit Hilfe der Schaltanordnung in ihre erste Stellung, so schaltet das Planetengetriebe bei Betätigung der Schaltanordnung von seinem zweiten Schaltzustand in den oben definierten ersten Schaltzustand). Switching arrangement a movement of the central shaft from its above-mentioned first position to its second position, the planetary gear is switched from its first switching state to its switching state; On the other hand, in an alternative embodiment, the central shaft assumes its second position in the inactive state of the shifting arrangement and changes to its first position with the aid of the shifting arrangement, the planetary gear changes from its second shifting state to the above-defined first shifting state upon actuation of the shifting arrangement.
Die Zentralwelle steht vorteilhafterweise mit einem Kraftspeicher in Verbindung, der die Zentralwelle mit einer Kraft beaufschlägt, die in eine der genannten Schaltrichtung entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. Mit anderen Worten bewirkt die genannte Schaltanordnung ein Schalten des Planetengetriebes in eine Richtung, während der Kraftspeicher dafür sorgt, dass das Planetengetriebe bei Deaktivierung der Schaltanordnung automatisch in die andere Richtung schaltet. Je nachdem, wie die Zentralwelle, die Abtriebswelle, die Planetenanordnung und die Schaltanordnung zueinander angeordnet sind, ist es schließlich möglich, dass der Kraftspeicher die Zentralwelle in ihrer ersten Stellung (Planetengetriebe befindet sich in seinem ersten Schaltzustand, in dem Antriebswelle und Abtriebswelle über die Zentralwelle direkt gekoppelt sind) oder in ihrer zweiten Stellung hält (Planetengetriebe befindet sich unter Zwischenschaltung der Planetenanordnung in seinem zweiten Schaltzustand) . The central shaft is advantageously connected to a force storage means, which acts on the central shaft with a force which is directed in one of said switching direction opposite direction. In other words, said switching arrangement causes a switching of the planetary gear in one direction, while the energy storage ensures that the planetary gear automatically switches in deactivation of the switching arrangement in the other direction. Depending on how the central shaft, the output shaft, the planetary arrangement and the switching arrangement are arranged to each other, it is finally possible that the energy storage the central shaft in its first position (planetary gear is in its first switching state, in the Drive shaft and output shaft are directly coupled via the central shaft) or holds in its second position (planetary gear is with the interposition of the planetary arrangement in its second switching state).
Vorteilhafterweise umfasst der Kraftspeicher ein Federelement. Denkbar ist beispielsweise der Einsatz einer Druckfeder, die die Zentralwelle im Bereich ihrer der Antriebswelle zugewandten Stirnseite spiralförmig umgibt. Alternativ könnte der Kraftspeicher auch als Zugfeder oder Magnetanordnung ausgebildet sein. Auch ist die Platzierung im mittleren Bereich der Zentralwelle oder auf deren der Abtriebswelle zugewandten Stirnseite denkbar. Insbesondere ist es auch möglich, den als Federelement ausgebildeten Kraftspeicher teilweise in einer, vorzugsweise als Bohrung ausgebildeten, Vertiefung der Zentralwelle zu führen, so dass eine seitliche Bewegung des Federelements sicher unterbunden ist. Advantageously, the energy accumulator comprises a spring element. It is conceivable, for example, the use of a compression spring which surrounds the central shaft in the region of its end face facing the drive shaft spirally. Alternatively, the energy storage could also be designed as a tension spring or magnet assembly. Also, the placement in the central region of the central shaft or on the output shaft facing end side is conceivable. In particular, it is also possible to guide the energy accumulator designed as a spring element partially in a recess, preferably designed as a bore, of the central shaft, so that a lateral movement of the spring element is reliably prevented.
Der Kraftspeicher ist vorzugsweise zwischen der Antriebswelle und der Zentralwelle platziert, so dass die von dem Kraftspeicher auf die Zentralwelle ausgeübte Kraft zumindest größtenteils in axialer Richtung der Zentralwelle wirkt. Hierdurch ist sichergestellt, dass die Hauptkraft des Kraftspeichers in die Richtung wirkt, in die die Zentralwelle bei deaktivierter Schaltanordnung bewegt werden soll, um hierbei einen Wechsel des Schaltzustands zu bewirken. The energy accumulator is preferably placed between the drive shaft and the central shaft, so that the force exerted by the energy accumulator on the central shaft force acts at least largely in the axial direction of the central shaft. This ensures that the main force of the energy accumulator acts in the direction in which the central shaft is to be moved when the switching arrangement is deactivated in order to effect a change of the switching state.
Wie bereits angedeutet, ist es von Vorteil, wenn die bereits erwähnte erste Schaltanordnung ein erstes Schaltelement umfasst. Ferner ist es von Vorteil, wenn das Planetengetriebe eine drehfest mit der Zentralwelle verbundene Hülse mit einer im Bereich einer Umfangsfläche der Hülse schraubenförmig verlaufenden Schaltnut umfasst. Die Schaltnut kann die Zentralwelle schrauben- bzw. spiralförmig umgeben. Wird nun das erste Schaltelement von einer ersten Stellung, in der es außer Eingriff mit der Schaltnut steht, in eine zweite Stellung verbracht (beispielsweise durch Ausfahren des Schaltelements), so kommt es schließlich bei Drehung der Zentralwelle und somit auch der damit verbundenen Hülse mit der Schaltnut in formschlüssigen Kontakt. Ist das erste Schaltelement darüber hinaus in einer ortsfesten Lagerung gelagert, so kommt es durch den Eingriff des Schaltelements in die Schaltnut zwangsläufig zu einer axialen Bewegung der Zentralwelle und damit zum gewünschten Wechsel des Schaltzustands des Planetengetriebes. Wird das Schaltelement schließlich wieder in die entgegengesetzte Richtung verfahren, so erfolgt aufgrund der vom Kraftspeicher auf die Schaltwelle übertragenen Axialkraft ein erneuter Wechsel des genannten Schaltzustands. As already indicated, it is advantageous if the already mentioned first switching arrangement comprises a first switching element. Furthermore, it is advantageous if the planetary gear comprises a rotatably connected to the central shaft sleeve having a helically extending in the region of a peripheral surface of the sleeve shift groove. The shift groove can surround the central shaft helically or spirally. Now, if the first switching element from a first position in which it is out of engagement with the shift groove, spent in a second position (for example, by extending the switching element), it finally comes with rotation of the central shaft and thus the associated sleeve with the Shift groove in positive contact. If the first switching element is also mounted in a stationary bearing, it is inevitable by the engagement of the switching element in the shift groove to an axial Movement of the central shaft and thus to the desired change of the switching state of the planetary gear. If the switching element is finally moved again in the opposite direction, a renewed change of the mentioned switching state occurs due to the axial force transmitted to the switching shaft by the energy store.
Vorteilhaft kann es darüber hinaus sein, wenn das Planetengetriebe eine zweite Schaltanordnung umfasst. Die zweite Schaltanordnung kann ähnlich oder gleich der ersten Schaltanordnung ausgebildet sein, wobei die Zentralwelle mit Hilfe der zweiten Schaltanordnung axial in eine dritte Stellung verschiebbar ist, in der die Zentralwelle sowohl von der Planetenanordnung als auch von der Abtriebswelle entkoppelt ist. In dieser Neutralstellung der Zentralwelle erfolgt schließlich keinerlei Drehbewegungsübertragung von der Antriebs- auf die Abtriebswelle, so dass die Abtriebswelle auch bei aktivem Antrieb der Antriebswelle still steht. It may also be advantageous if the planetary gear comprises a second switching arrangement. The second switching arrangement may be similar or equal to the first switching arrangement, wherein the central shaft by means of the second switching arrangement is axially displaceable in a third position in which the central shaft is decoupled both from the planetary arrangement and from the output shaft. Finally, in this neutral position of the central shaft, there is no rotational movement transmission from the input shaft to the output shaft, so that the output shaft stands still even when the drive shaft is actively driven.
Hierbei ist es von Vorteil, wenn die zweite Schaltanordnung ein zweites Schaltelement umfasst, das ebenfalls mit der Schaltnut der Hülse oder einer separaten Schaltnut der Hülse in Eingriff bringbar ist. Das zweite Schaltelement kann, ebenso wie das erste Schaltelement, als radial zur Drehachse der Zentralwelle verfahrbarer Schaltbolzen ausgebildet sein, der in einer ortsfest platzierten Führung gelagert ist. Gelangt nun das zweite Schaltelement bei deaktivierter erster Schaltanordnung mit der Schaltnut in Eingriff, so nimmt das Planetengetriebe in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die beschriebene Neutralstellung ein. Bei aktivierter erster Schaltanordnung und deaktivierter zweiter Schaltanordnung weist das Planetengetriebe seinen ersten Schaltzustand auf, in dem eine direkte Drehbewegungsübertragung von der Antriebswelle auf die Abtriebswelle erfolgt. Sind hingegen sowohl die erste als auch die zweite Schaltanordnung deaktiviert (indem beispielsweise die vorzugsweise als Schaltbolzen ausgebildeten Schaltelemente eingefahren werden), so sorgt die vom Kraftspeicher auf die Zentralwelle übertragene Kraft dafür, dass die Zentralwelle ihre zweite Stellung und das Planetengetriebe infolgedessen seinen zweiten Schaltzustand einnimmt, bei dem die Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle indirekt über die Planetenanordnung erfolgt. Wie bereits erwähnt, nimmt die Zentralwelle bei deaktivierten Schaltanordnungen vorzugsweise seine zweite Stellung ein, in der die Planetenanordnung für die gewünschte Drehbewegungsübertragung sorgt. Soll die Zentralwelle hingegen in ihrer ersten Stellung oder der genannten Neutralstellung gehalten werden, so ist dies durch das Zusammenspiel von Schaltelementen und der jeweils korrespondierenden Schaltnut allein nicht möglich, da sich die Schaltnut mit der Zentralwelle dreht und die Schaltelemente nach Durchlaufen der Schaltnuten wieder außer Eingriff mit der jeweiligen Schaltnut gelangen müssen (ansonsten wäre ein Weiterdrehen der Zentralwelle nicht möglich). Es ist daher von Vorteil, wenn das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement von einer ersten Stellung, in der es außer Eingriff mit der entsprechenden Schaltnut steht, über eine zweite Stellung, in der es mit der jeweiligen Schaltnut in Eingriff steht, in eine dritte Stellung bringbar ist, in der es an einem, vorzugsweise relativ zur Zentralwelle beweglich gelagerten, Anschlag anliegt. Durch Anlage an dem jeweiligen Anschlag wird schließlich eine axiale Bewegung der Zentralwelle unterbunden. Kommen radial zur Drehachse der Zentralwelle beweglich gelagerte Schaltbolzen als Schaltelemente zum Einsatz, so wäre es denkbar, dass diese in ihrer ersten Stellung außer Kontakt mit der korrespondierenden Schaltnut stehen. In der zweiten Stellung sind sie vorzugsweise soweit ausgefahren, dass sie in die jeweilige Schaltnut eingreifen und hierdurch eine axiale Bewegung der Zentralwelle bewirken. Nach Durchlaufen der gewundenen Schaltnut werden sie schließlich noch um einen weiteren Betrag ausgefahren und liegen schließlich an dem genannten Anschlag an. Erst wenn beide Schaltelemente wieder ihre erste Stellung eingenommen haben, ist eine axiale Bewegung der Zentralwelle aufgrund der von dem Kraftspeicher ausgeübten Kraft möglich, so dass die Zentralwelle schließlich wieder ihre zweite Stellung einnimmt, in der das Planetengetriebe seinen zweiten Schaltzustand (Mitwirkung der Planetenanordnung) aufweist. It is advantageous if the second switching arrangement comprises a second switching element which can also be brought into engagement with the switching groove of the sleeve or a separate switching groove of the sleeve. The second switching element may, as well as the first switching element, be designed as a radially movable to the axis of rotation of the central shaft switching pin, which is mounted in a stationarily placed guide. If the second switching element then engages with the switching groove when the first switching arrangement is deactivated, the planetary gear in an advantageous embodiment of the invention assumes the neutral position described. When activated first switching arrangement and deactivated second switching arrangement, the planetary gear has its first switching state in which there is a direct rotary motion transmission from the drive shaft to the output shaft. If, on the other hand, both the first and the second switching arrangement are deactivated (by, for example, shifting the switching elements, which are preferably designed as switching pins), the force transmitted to the central shaft by the energy accumulator ensures that the central shaft assumes its second position and the planetary gear consequently assumes its second switching state in which the transmission of the rotational movement of the drive shaft to the output shaft takes place indirectly via the planetary arrangement. As already mentioned, when the switching arrangements are deactivated, the central shaft preferably assumes its second position, in which the planetary arrangement provides the desired rotational movement transmission. If, on the other hand, the central shaft is to be held in its first position or said neutral position, this is not possible by the interaction of switching elements and the respective corresponding shift groove, since the shift groove rotates with the central shaft and the shift elements disengage after passing through the shift grooves must reach with the respective shift groove (otherwise a further rotation of the central shaft would not be possible). It is therefore advantageous if the first switching element and / or the second switching element from a first position in which it is out of engagement with the corresponding shift groove, via a second position in which it is engaged with the respective shift groove in a third position can be brought, in which it bears against a, preferably relative to the central shaft movably mounted stop. By abutment against the respective stop, an axial movement of the central shaft is finally prevented. Come radially to the axis of rotation of the central shaft movably mounted shift pin as switching elements used, it would be conceivable that they are in their first position out of contact with the corresponding shift groove. In the second position they are preferably extended so far that they engage in the respective shift groove and thereby cause an axial movement of the central shaft. After passing through the winding shift groove they are finally extended by a further amount and are finally at the said stop. Only when both switching elements have resumed their first position, an axial movement of the central shaft due to the force exerted by the energy storage force is possible, so that the central shaft finally assumes its second position in which the planetary gear has its second switching state (participation of the planetary arrangement) ,
Vorteilhafterweise wird der erwähnte Anschlag durch den Außenring eines Wälzlagers gebildet, dessen Innenring drehfest mit der Zentralwelle verbunden ist. Hierdurch erfolgt bei Anlage des entsprechenden Schaltelements an dem Anschlag eine Drehentkopplung des Schaltelements von der sich meist drehenden Zentralwelle. Ein Schleifen des Schaltelements an der Zentralwelle bzw. am Anschlag wird hierdurch effektiv unterbunden. Das Wälzlager umgibt die Zentralwelle vorzugsweise konzentrisch und ist mit dieser beispielsweise verpresst. Die Schaltelemente liegen vorteilhafterweise nach Einnahme ihrer dritten Stellung seitlich an dem stehenden Außenring des Wälzlagers an. Advantageously, the abovementioned abutment is formed by the outer ring of a roller bearing whose inner ring is non-rotatably connected to the central shaft. As a result, when the corresponding switching element is applied to the stop, a rotational decoupling of the switching element from the generally rotating central shaft takes place. A grinding of the switching element on the central shaft or the stop is thereby effectively prevented. The rolling bearing preferably surrounds the central shaft concentrically and is For example, with this pressed. The switching elements are advantageously after taking their third position on the side of the stationary outer ring of the bearing.
Von Vorteil ist es auch, wenn der Außenring des Wälzlagers relativ zur Hülse beweglich gelagert ist. Hierdurch wird ein Schleifen des Außenrings an der Hülse vermieden, die drehfest mit der Zentralwelle verbunden ist. Gleichzeitig kann es vorteilhaft sein, wenn die Hülse das Wälzlager nach außen hin zumindest großteils überdeckt, d.h. in radialer Richtung der Drehachse der Zentralwelle übergreift. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauform ermöglicht. It is also advantageous if the outer ring of the rolling bearing is mounted to be movable relative to the sleeve. As a result, a grinding of the outer ring is avoided on the sleeve, which is rotatably connected to the central shaft. At the same time it may be advantageous if the sleeve at least largely covers the rolling bearing to the outside, i. engages in the radial direction of the axis of rotation of the central shaft. As a result, a particularly compact design is possible.
Vorteile bringt es mit sich, wenn die Abtriebswelle ein Abtriebswellenzahnrad und die Zentralwelle ein Zentralwellenzahnrad umfasst, wobei das Zentralwellenzahnrad im ersten Schaltzustand mit dem Abtriebswellenzahnrad gekoppelt und im zweiten Schaltzustand von dem Abtriebswellenzahnrad entkoppelt ist. Die Übertragung der Drehbewegung der Zentralwelle erfolgt also im ersten Schaltzustand über die Kopplung von Zentralwellenzahnrad und Abtriebswellenzahnrad, die in diesem Zustand miteinander kämmend in Verbindung stehen. Wird die Zentralwelle axial bewegt, so gelangt das Abtriebswellenzahnrad schließlich außer Eingriff mit dem Zentralwellenzahnrad, so dass entweder die oben beschriebenen Neutralstellung oder aber der zweite Schaltzustand des Planetengetriebes realisiert werden kann, bei dem die Abtriebswelle ausschließlich über die Planetenanordnung mit der Zentralwelle gekoppelt ist. It has advantages when the output shaft comprises an output shaft gear and the central shaft comprises a central shaft gear, wherein the central shaft gear is coupled to the output shaft gear in the first switching state and decoupled from the output shaft gear in the second switching state. The transmission of the rotational movement of the central shaft thus takes place in the first switching state via the coupling of central shaft gear and output shaft gear, which are in mesh with each other in this state. If the central shaft is moved axially, then the output shaft gear finally comes out of engagement with the central shaft gear so that either the above-described neutral position or the second switching state of the planetary gear can be realized, in which the output shaft is coupled exclusively via the planetary arrangement with the central shaft.
Ebenso kann es von Vorteil sein, wenn die Abtriebswelle ein Abtriebswellenzahnrad und die Planetenanordnung einen Planetenträger mit einem Planetenträgerzahnrad umfasst. Der Planetenträger dient der Lagerung der Planetenräder der Planetenanordnung, wobei die Planetenräder in der Regel über entsprechende Radbolzen in dem Planetenträger gelagert sind. Das Planetenträgerzahnrad ist vorzugsweise im zweiten Schaltzustand des Planetengetriebes mit dem Abtriebswellenzahnrad gekoppelt und im ersten Schaltzustand von dem Abtriebswellenzahnrad entkoppelt, wobei die Kopplung und Entkopplung, wie im Folgenden noch näher beschrieben, durch die axiale Bewegung der Zentralwelle erfolgt. Die Zentralwelle dient somit neben der Übertragung der Drehbewegung der Antriebswelle auf die Abtriebswelle auch als Schaltwelle, da durch deren Bewegung unterschiedliche Baugruppen des Planetengetriebes miteinander gekoppelt werden, um die jeweiligen Schaltzustände des Planetengetriebes zu realisieren. It may also be advantageous if the output shaft comprises an output shaft gear and the planetary arrangement comprises a planet carrier with a planet carrier gear. The planet carrier is used to support the planetary gears of the planetary arrangement, wherein the planetary gears are usually stored on corresponding wheel bolts in the planet carrier. The planet carrier gear is preferably coupled in the second switching state of the planetary gear to the output shaft gear and decoupled in the first switching state of the output shaft gear, wherein the coupling and decoupling, as described in more detail below, takes place by the axial movement of the central shaft. The central shaft thus serves in addition to the transmission of Rotary movement of the drive shaft to the output shaft as a switching shaft, since by their movement different components of the planetary gear are coupled together to realize the respective switching states of the planetary gear.
Um eine Kopplung von Planetenanordnung und Abtriebswelle bewerkstelligen zu können, kann es von Vorteil sein, wenn die Zentralwelle ein Verbindungszahnrad um- fasst, das gegenüber der Zentralwelle drehbar gelagert ist. Das Verbindungszahnrad sollte zudem in axialer Richtung unbeweglich gegenüber der Zentralwelle gelagert sein, um gemeinsam mit dieser verschoben werden zu können. Wird nun die Zentralwelle aus ihrer ersten Stellung in axialer Richtung verschoben, so gelangt das Verbindungszahnrad in einer Endstellung der Zentralwelle mit dem Abtriebswellenzahnrad und dem Planetenträgerzahnrad in Eingriff. Hierdurch wird der zweite Schaltzustand des Planetengetriebes realisiert, bei dem eine Drehbewegung der Antriebswelle auf die Planetenräder, von diesen auf das Planetenträgerzahnrad und von diesem auf das Abtriebswellenzahnrad übertragen wird. Erfolgt eine Bewegung der Zentralwelle in die entgegengesetzte Richtung, so gelangt das Verbindungszahnrad außer Eingriff mit dem Abtriebswellenzahnrad, verbunden mit der im ersten Schaltzustand des Planetengetriebes gewünschten Entkopplung von Abtriebswelle und Planetenanordnung. Das Planetenträgerzahnrad ist schließlich vorzugsweise über ein Wälzlager auf der Zentralwelle gelagert, so dass es von der Zentralwelle drehentkoppelt ist. Dies stellt schließlich sicher, dass der Planetenträger im zweiten Schaltzustand des Planetengetriebes eine andere Drehzahl aufweisen kann als die Zentralwelle, so dass die gewünschte Untersetzung des Planetengetriebes in dessen zweiten Schaltzustand ermöglicht wird. In order to be able to effect a coupling of planetary arrangement and output shaft, it can be advantageous if the central shaft encloses a connecting gear, which is rotatably mounted relative to the central shaft. The connecting gear should also be immovably mounted in the axial direction relative to the central shaft in order to be able to be moved together with this. Now, if the central shaft is displaced from its first position in the axial direction, the connecting gear engages in an end position of the central shaft with the output shaft gear and the planet carrier gear. As a result, the second switching state of the planetary gear is realized in which a rotational movement of the drive shaft is transmitted to the planetary gears, from these to the planet carrier gear and from this to the output shaft gear. If a movement of the central shaft in the opposite direction, the connecting gear comes out of engagement with the output shaft gear, connected to the desired in the first switching state of the planetary gear decoupling of output shaft and planetary assembly. Finally, the planet carrier gear is preferably mounted on the central shaft via a roller bearing, so that it is rotationally coupled from the central shaft. This finally ensures that the planet carrier in the second switching state of the planetary gear may have a different speed than the central shaft, so that the desired reduction of the planetary gear is made possible in its second switching state.
Um eine möglichst kompakte Bauweise zu ermöglichen, ist es schließlich von Vorteil, wenn das Abtriebswellenzahnrad und das Planetenträgerzahnrad als Innenzahnrad und das Zentralwellenzahnrad als Außenzahnrad ausgebildet sind. Im ersten Schaltzustand umgibt in diesem Fall das Abtriebswellenzahnrad das Zentralwellenzahnrad, um ein Kämmen der beteiligten Zähne der einzelnen Zahnräder und damit eine Kopplung von Zentralwelle und Abtriebswelle sicherzustellen. Im zweiten Schaltzustand steht das Abtriebswellenzahnrad hingegen außer Eingriff mit dem Zentralwellenzahnrad. Hingegen steht das Planetenträgerzahnrad, das vorzugsweise als Innenzahnrad ausgebildet ist, im zweiten Schaltzustand kämmend mit dem vorzugsweise als Außenzahnrad ausgebildeten Verbindungszahnrad in Eingriff, das wiederum mit dem als Innenzahnrad ausgebildeten Abtriebswellenzahnrad kämmend in Eingriff steht, so dass im Ergebnis eine Drehbewegungsübertragung vom Planetenträgerzahnrad über das Verbindungszahnrad auf das Abtriebswellenzahnrad sichergestellt ist. In order to allow the most compact design, it is finally advantageous if the output shaft gear and the planet carrier gear are formed as an internal gear and the central shaft gear as an external gear. In the first switching state in this case, the output shaft gear surrounds the central shaft gear to ensure a meshing of the teeth of the individual gears involved and thus a coupling of the central shaft and output shaft. In the second switching state, however, the output shaft gear is disengaged from the central shaft gear. By contrast, the planet carrier gear, preferably as an internal gear is formed in the second switching state meshing with the preferably designed as an external gear connecting gear in engagement, which in turn is meshed with the formed as an internal gear output shaft gear, so that as a result a rotary motion transmission is ensured by the planet carrier gear on the connecting gear to the output shaft gear.
Schließlich ist es von Vorteil, wenn die Planetenanordnung eine, vorzugsweise als Außenverzahnung ausgebildete, erste Verzahnung besitzt und wenn die Zentralwelle eine, vorzugsweise als Innenverzahnung ausgebildete, zweite Verzahnung besitzt. Die zweite Verzahnung sollte dabei starr mit der Zentralwelle verbunden sein, so dass die erste Verzahnung im ersten Schaltzustand von der zweiten Verzahnung entkoppelt und im zweiten Schaltzustand mit der zweiten Verzahnung gekoppelt ist. Im Ergebnis erfolgt die Kopplung zwischen Zentralwelle und Planetenanordnung im zweiten Schaltzustand also ebenfalls durch Verschieben der Zentralwelle, da hierbei die erste Verzahnung mit der zweiten Verzahnung in Eingriff gelangt. Wird die Zentralwelle hingegen in ihre erste Stellung verschoben, so wird die erste von der zweiten Verzahnung entkoppelt, resultierend in einer Entkopplung der Planetenanordnung von der Zentralwelle. Finally, it is advantageous if the planetary arrangement has a first toothing, preferably designed as an external toothing, and if the central shaft has a second toothing, preferably designed as an internal toothing. The second toothing should be rigidly connected to the central shaft, so that the first toothing decoupled in the first switching state of the second toothing and coupled in the second switching state with the second toothing. As a result, the coupling between the central shaft and planetary arrangement in the second switching state thus also takes place by displacing the central shaft, since in this case the first toothing engages with the second toothing. If, however, the central shaft is shifted to its first position, the first of the second toothing is decoupled, resulting in a decoupling of the planetary arrangement of the central shaft.
Bei dem vorgeschlagenen schaltbaren Planetengetriebe handelt es sich vorzugsweise um ein in oder ausschließlich für eine Werkzeugmaschine eingesetztes Planetengetriebe, d.h. um ein Werkzeugmaschineplanetengetriebe. Bei einer derartigen Werkzeugmaschine handelt es sich beispielsweise um ein Dreh-, Fräs- oder Bearbei- tungszentum. Durch das Planetengetriebe wird insbesondere ein zur Bearbeitung von Werkstücken genutztes Werkzeug oder ein mittels Werkzeugen bearbeitetes Werkstück mittels des Planetengetriebes drehend angetrieben. Die Schaltbarkeit bewirkt, dass zumindest zwei Drehzahl- und Drehmomentbereiche zur Bearbeitung des Werkstückes zur Verfügung gestellt werden. Somit wird der Einsatzbereich eines mit dem schaltbaren Planetengetriebe ausgestatteten Dreh-, Fräs- oder Bearbeitungszentums vergrößert. The proposed switchable planetary gear is preferably a planetary gear used in or exclusively for a machine tool, i. around a machine tool planetary gearbox. Such a machine tool is, for example, a turning, milling or machining center. In particular, a tool used for machining workpieces or a workpiece machined by means of tools is rotatably driven by the planetary gear by means of the planetary gear. The switchability causes at least two speed and torque ranges are provided for machining the workpiece. Thus, the application of a equipped with the switchable planetary gear turning, milling or machining center is increased.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein schaltbares Planetengetriebe in seinem zweiten Schaltzustand, The invention is explained in more detail with reference to drawings. Show it: 1 is a switchable planetary gear in its second switching state,
Fig. 2 das in Figur 1 gezeigte Planetengetriebe mit aktivierter erster Schaltanordnung, 2 shows the planetary gear shown in Figure 1 with activated first switching arrangement,
Fig. 3 das in Figur 1 gezeigte Planetengetriebe in seinem ersten Schaltzustand, und Fig. 3 shows the planetary gear shown in Figure 1 in its first switching state, and
Fig. 4 das in Figur 1 gezeigte Planetengetriebe in seiner Neutralstellung. Fig. 4, the planetary gear shown in Figure 1 in its neutral position.
Fig. 1 zeigt ein schaltbares Planetengetriebe, wie es beispielsweise in einer Werkzeugmaschine zum Einsatz kommt. Demnach handelt es sich bei dem schaltbaren Planetengetriebe vorzugsweise um ein schaltbares Werkzeugmaschinenplanetenge- triebe. Das Planetengetriebe umfasst generell eine mit einem nicht gezeigten Antrieb (beispielsweise einem Elektromotor) verbindbare Antriebswelle 1 , die über entsprechende Lager 29 drehbar in einem Gehäuse 28 gelagert ist. Ferner besitzt das Planetengetriebe eine drehbar gelagerte, vorzugsweise koaxial mit der Antriebswelle 1 verlaufende Abtriebswelle 2, mit der es mit einem anzutreibenden Bauteil (nicht gezeigt), beispielsweise einer Werkzeugaufnahme oder einer Werkstückaufnahme, verbindbar ist und über die die Drehbewegung des Antriebs auf das anzutreibende Bauteil übertragbar ist. Fig. 1 shows a switchable planetary gear, as it comes for example in a machine tool used. Accordingly, the switchable planetary gear is preferably a switchable machine tool planetary gearbox. The planetary gear generally comprises a drive shaft 1 which can be connected to a drive, not shown (for example an electric motor) and which is rotatably mounted in a housing 28 via corresponding bearings 29. Further, the planetary gear has a rotatably mounted, preferably coaxially with the drive shaft 1 extending output shaft 2, with which it is connected to a driven component (not shown), for example, a tool holder or a workpiece holder, and on the rotational movement of the drive to the component to be driven is transferable.
Die genannte Übertragung der Drehbewegung erfolgt mit Hilfe einer drehbar gelagerten Zentralwelle 3, die einerseits mit der Antriebswelle 1 drehfest gekoppelt ist und die, wie im Folgenden noch näher erläutert, auf unterschiedliche Weise mit der Abtriebswelle 2 in Wirkverbindung bringbar ist, um wenigstens einen ersten und einen zweiten Schaltzustand des Planetengetriebes realisieren zu können, bei denen das Drehzahlverhältnis zwischen Antriebswelle 1 und Abtriebswelle 2 unterschiedlich ist. Said transmission of the rotary motion takes place with the aid of a rotatably mounted central shaft 3, which is rotatably coupled on the one hand to the drive shaft 1 and, as explained in more detail below, in different ways with the output shaft 2 in operative connection can be brought to at least a first and to realize a second switching state of the planetary gear, in which the speed ratio between the drive shaft 1 and output shaft 2 is different.
In Fig. 1 ist ein im Rahmen der Erfindung als„zweiter Schaltzustand" definierter Schaltzustand des Planetengetriebes gezeigt, in dem die Drehbewegungsübertragung der Antriebswelle 1 auf die Abtriebswelle 2 über eine zwischengeschaltete Planetenan- Ordnung 4 erfolgt. Die Planetenanordnung 4 verfügt über ein um eine Drehachse 27 drehbar gelagertes Sonnenrad 26, das von mehreren Planetenrädern 24 umgeben ist. Die Planetenräder 24 (die im gezeigten Beispiel mit einer Außenverzahnung versehen sind) sind wiederum mit Hilfe von Radbolzen 25 drehbar in einem Planetenträger 19 gelagert, der die Zentralwelle 3 ringförmig umgibt. Schließlich umfasst die Planetenanordnung 4 ein mit einer Innenverzahnung versehenes und starr mit dem Gehäuse 28 verbundenes Hohlrad 23, mit dem die mit einer korrespondierenden Außenverzahnung versehenen Planetenräder 24 kämmend in Kontakt stehen. FIG. 1 shows a switching state of the planetary gear mechanism defined in the context of the invention as "second switching state", in which the rotary motion transmission of the drive shaft 1 to the output shaft 2 via an intermediate planetary gear is shown. Order 4 takes place. The planetary arrangement 4 has a sun gear 26 rotatably mounted about an axis of rotation 27 and surrounded by a plurality of planet gears 24. The planet gears 24 (which are provided in the example shown with an external toothing) are in turn rotatably supported by means of wheel bolts 25 in a planet carrier 19, which surrounds the central shaft 3 in an annular manner. Finally, the planetary arrangement 4 comprises a ring gear 23 provided with an internal toothing and rigidly connected to the housing 28, with which the planet gears 24 provided with a corresponding external toothing are in meshing contact.
Im gezeigten Zustand befindet sich die Zentralwelle 3 nun in ihrer im Rahmen der Erfindung als„zweite Stellung" definierten Stellung, in der sie mit Hilfe eines als Federelement 7 ausgebildeten Kraftspeichers 6 gehalten wird (wobei das Federelement 7 vorzugsweise als Druckfeder realisiert ist). Der Kraftspeicher 6 übt hierbei auf die Zentralwelle 3 eine Kraft in Richtung der Abtriebswelle 2 aus, so dass für die Aufrechterhaltung des zweiten Schaltzustands des Planetengetriebes keine weiteren Schaltelemente nötig sind. In the state shown, the central shaft 3 is now in its defined as "second position" in the context of the invention, in which it is held by means of a force accumulator 6 designed as a spring element 7 (wherein the spring element 7 is preferably realized as a compression spring) Power accumulator 6 exerts on the central shaft 3 a force in the direction of the output shaft 2, so that no further switching elements are necessary for the maintenance of the second switching state of the planetary gear.
Wie nun aus Fig. 1 ersichtlich, weist das Sonnenrad 26 der Planetenanordnung eine, als Außenverzahnung ausgebildete, erste Verzahnung 30 auf, die im zweiten Schaltzustand mit einer als Innenverzahnung ausgebildeten zweiten Verzahnung 31 der Zentralwelle 3 drehfest gekoppelt ist. Hierdurch wird eine Drehbewegung der Zentralwelle 3 auf das Sonnenrad 26, und von diesem über die in dem äußeren Hohlrad 23 geführten Planetenräder 24 auf den Planetenträger 19 übertragen. Der Planetenträger 19 umfasst ein mit einer Innenverzahnung versehenes Planetenzahnrad, mit dem er über ein Verbindungszahnrad 21 , das über ein Wälzlager 16 auf der Zentralwelle 3 gelagert und mit dieser axial verschiebbar ist, mit einem Abtriebswellenzahnrad 17 der Abtriebswelle 2 gekoppelt ist. Im gezeigten zweiten Schaltzustand wird die mit Hilfe eines Antriebs erzeugte Drehung somit zunächst auf die starr mit der Antriebswelle 1 verbundene Zentralwelle 3 übertragen. Von dort erfolgt die weitere Übertragung über die erste und zweite Verzahnung 30, 31 auf das Sonnenrad 26, dessen Drehung eine Bewegung der Planetenräder 24 und damit eine Drehbewegung des Planetenträgers 19 bewirkt (wobei hier je nach Dimensionierung von Sonnenrad 26, Planetenräder 24 und Hohlrad 23 die gewünschte Getriebeuntersetzung erfolgt). Die Drehung des Planetenträgers 19 wird schließlich mit Hilfe des Planetenträgerzahnrads 20 auf das Verbindungszahnrad 21 und von dort auf das Abtriebswellenzahnrad 17 übertragen, so dass im Ergebnis ein untersetzter Antrieb der Abtriebswelle 2 sichergestellt ist (wobei sich die Antriebswelle 1 , die Zentralwelle 3, die erste und zweite Verzahnung 30, 31 , das Sonnenrad 26, der Planetenträger 19, das Planetenträgerzahnrad 20, das Verbindungszahnrad 21 , das Abtriebswellenzahnrad 17 und schließlich auch die Abtriebswelle 2 um die zentral verlaufende Drehachse 27 des Planetengetriebes drehen). As can now be seen from FIG. 1, the sun gear 26 of the planetary arrangement has a first toothing 30 formed as an outer toothing, which is rotationally fixedly coupled in the second switching state to a second toothing 31 of the central shaft 3 formed as an internal toothing. As a result, a rotational movement of the central shaft 3 is transmitted to the sun gear 26, and from this via the guided in the outer ring gear 23 planet gears 24 to the planet carrier 19. The planet carrier 19 comprises a planetary gear provided with an internal toothing, with which it is coupled via a connecting gear 21, which is mounted on the central shaft 3 via a rolling bearing 16 and axially displaceable therewith, to a driven shaft gear 17 of the output shaft 2. In the second switching state shown, the rotation generated by means of a drive is thus first transmitted to the central shaft 3 connected rigidly to the drive shaft 1. From there, the further transmission via the first and second teeth 30, 31 to the sun gear 26, the rotation of which causes a movement of the planetary gears 24 and thus a rotational movement of the planet carrier 19 (wherein here, depending on the dimensions of the sun gear 26, planetary gears 24 and Ring gear 23, the desired gear reduction takes place). The rotation of the planetary carrier 19 is finally transmitted by means of the planet carrier gear 20 to the connecting gear 21 and from there to the output shaft gear 17, so that as a result a squat drive of the output shaft 2 is ensured (with the drive shaft 1, the central shaft 3, the first and second gearing 30, 31, the sun gear 26, the planet carrier 19, the planet carrier gear 20, the connecting gear 21, the output shaft gear 17 and finally the output shaft 2 rotate about the central axis of rotation 27 of the planetary gear).
Um nun von dem beschriebenen zweiten Schaltzustand des Planetengetriebes in den ersten Schaltzustand (bei dem keine Über- oder Untersetzung der Drehzahl des Antriebs erfolgt) zu schalten, wird die Zentralwelle 3, wie im Folgenden beschrieben, in axialer Richtung (d.h. kolinear zur Drehachse 27) in Richtung der Antriebswelle 1 verschoben. In order now to switch from the described second switching state of the planetary gear in the first switching state (in which no over or reduction of the speed of the drive takes place), the central shaft 3, as described below, in the axial direction (ie collinear to the axis of rotation 27) moved in the direction of the drive shaft 1.
Um die entgegenwirkende Kraft, die der Kraftspeicher 6 auf die Zentralwelle 3 ausübt, zu überwinden, verfügt das Planetengetriebe über eine erste Schaltanordnung 5, die wiederum ein beweglich gelagertes erstes Schaltelement 8 (beispielsweise in Form eines bezüglich der Drehachse 27 radial verschiebbaren Schaltbolzens) besitzt.  In order to overcome the counteracting force exerted by the energy accumulator 6 on the central shaft 3, the planetary gear via a first switching arrangement 5, which in turn has a movably mounted first switching element 8 (for example in the form of a relative to the axis of rotation 27 radially displaceable switching pin).
Wie ein Vergleich der Figuren 1 und 2 zeigt, wird das erste Schaltelement 8 für die gewünschte Bewegung der Zentralwelle 3 von einer ersten Stellung, in der es außer Eingriff mit einer korrespondierenden Schaltnut 1 1 einer drehfest mit der Zentralwelle 3 verbundenen Hülse 10 steht (Fig. 1 ), in eine zweite Stellung (Fig. 2) verschoben, in der es in die genannte Schaltnut 1 1 eintritt. Die Schaltnut 1 1 ist in die Umfangsfläche 9 der Hülse 10 eingebracht und weist einen spiral- bzw. schraubenförmigen Verlauf auf. As a comparison of Figures 1 and 2 shows, the first switching element 8 for the desired movement of the central shaft 3 from a first position in which it is out of engagement with a corresponding shift groove 1 1 rotatably connected to the central shaft 3 sleeve 10 is (Fig 1), in a second position (Fig. 2) shifted, in which it enters said shift groove 1 1. The shift groove 1 1 is introduced into the peripheral surface 9 of the sleeve 10 and has a spiral or helical course.
Schnappt nun das vorzugsweise federgelagerte erste Schaltelement 8 während der Drehung der Zentralwelle 3 (und damit der Hülse 10) in die Schaltnut 1 1 ein, so hat ein Weiterdrehen der Zentralwelle 3 zwangsläufig ein Verschieben der Hülse 10 und damit auch der starr mit der Hülse 10 verbundenen Zentralwelle 3 in Richtung der Antriebswelle 2 zur Folge (das Prinzip entspricht dem Eindrehen einer Schraube in ein entsprechendes Gewinde, wobei die Schraube der Hülse 10 und das Gewinde dem ersten Schaltelement 8 entsprechen würden). Nach einer gewissen Drehung der Zentralwelle 3 und damit auch der Hülse 10 erreicht das erste Schaltelement 8 schließlich das abtriebswellenseitige Ende der Schaltnut 1 1 . Hier verlässt es die Schaltnut 1 1 bei einem Weiterdrehen der Zentralwelle 3 und nimmt schließlich die in Figur 3 gezeigte Stellung ein. In dieser dritten Stellung des ersten Schaltelements 8 liegt dieses nun seitlich an einem Außenring 15 eines Wälzlagers 16 an, dessen Innenring 22 mit der Zentralwelle 3 starr verbunden ist und dessen Außenring 15 gegenüber der Hülse 10 frei drehbar ist. Im Ergebnis steht ein Anschlag 14 zur Verfügung, der von der Zentralwelle 3 und der Hülse 10 drehentkoppelt ist, so dass ein Schleifen des ersten Schaltelements 8 an sich drehenden Bauteilen des Planetengetriebes ausgeschlossen ist und die Zentralwelle 3 auch dann noch gegen die Kraft des Kraftspeichers 6 in ihrer zweiten Stellung gehalten wird, wenn das erste Schaltelement 8 nicht mehr mit der Schaltnut 1 1 in Eingriff steht. Now snaps the preferably spring-loaded first switching element 8 during rotation of the central shaft 3 (and thus the sleeve 10) in the shift groove 1 1, then further rotation of the central shaft 3 inevitably has a displacement of the sleeve 10 and thus also rigid with the sleeve 10th connected central shaft 3 in the direction of the drive shaft 2 result (the principle corresponds to the insertion of a screw in a corresponding thread, the screw of the sleeve 10 and the thread would correspond to the first switching element 8). After a certain rotation of the central shaft 3 and thus also of the sleeve 10, the first switching element 8 finally reaches the output shaft-side end of the shift groove 11. Here it leaves the shift groove 1 1 at a further rotation of the central shaft 3 and finally takes the position shown in Figure 3 a. In this third position of the first switching element 8 this is now on the side of an outer ring 15 of a rolling bearing 16, the inner ring 22 is rigidly connected to the central shaft 3 and the outer ring 15 is freely rotatable relative to the sleeve 10. As a result, a stop 14 is available, which is rotationally coupled from the central shaft 3 and the sleeve 10, so that a grinding of the first switching element 8 is excluded to rotating components of the planetary gear and the central shaft 3 even against the force of the energy accumulator. 6 is held in its second position when the first switching element 8 is no longer with the shift groove 1 1 is engaged.
Wie Fig. 3 des Weiteren zeigt, wurde die oben beschriebene Verbindung aus erster und zweiter Verzahnung 30, 31 , die die Zentralwelle 3 in ihrer zweiten Stellung (Fig. 1 ) mit dem Sonnenrad 26 verband, durch die axiale Bewegung der Zentralwelle 3 gelöst, so dass Zentralwelle 3 und Sonnenrad 26 nun entkoppelt sind. Ebenso wurde auch das Verbindungszahnrad 21 gemeinsam mit der Zentralwelle 3 in Richtung der Antriebswelle 1 verschoben, so dass auch die Kopplung zwischen Planetenträgerzahnrad 20 und Abtriebswellenzahnrad 17 aufgehoben wurde. Im Ergebnis ist somit die Abtriebswelle 2 von der Planetenanordnung 4 entkoppelt.  As further shown in FIG. 3, the above-described connection of first and second teeth 30, 31, which connected the central shaft 3 in its second position (FIG. 1) to the sun gear 26, was released by the axial movement of the central shaft 3, so that central shaft 3 and sun gear 26 are now decoupled. Likewise, the connecting gear 21 has been moved together with the central shaft 3 in the direction of the drive shaft 1, so that the coupling between the planet carrier gear 20 and output shaft gear 17 has been repealed. As a result, thus the output shaft 2 is decoupled from the planetary arrangement 4.
Im Gegensatz hierzu erfolgte durch die axiale Bewegung der Zentralwelle 3 in ihre erste Stellung gemäß Fig. 3 eine direkte Kopplung von Zentralwelle 3 und Abtriebswelle 2, indem das Abtriebswellenzahnrad 17 mit dem Zentralwellenzahnrad 18 kämmend in Eingriff gebracht wurde. Eine Drehbewegung der Antriebswelle 1 wird in diesem Schaltzustand nun direkt auf die Abtriebswelle 2 übertragen, ohne dass hierbei die Planetenanordnung 4 beteiligt wäre. In contrast, was carried out by the axial movement of the central shaft 3 in its first position shown in FIG. 3 is a direct coupling of central shaft 3 and output shaft 2 by the output shaft gear 17 was brought into meshing with the central shaft gear 18. A rotational movement of the drive shaft 1 is now transmitted directly to the output shaft 2 in this switching state without the planetary arrangement 4 being involved.
Abschließend ist in Fig. 4 eine Neutralstellung des Planetengetriebes gezeigt, in der die Zentralwelle 3 in axialer Richtung gesehen eine Stellung einnimmt, die zwischen ihrer ersten und ihrer zweiten Stellung liegt und in der sie sowohl von der Antriebswel- le 1 als auch der Abtriebswelle 2 entkoppelt ist. Die axiale Fixierung erfolgt in dieser Stellung mit Hilfe eines zweiten Schaltelements 13 einer zweiten Schaltanordnung 12, die ähnlich zur oder identisch mit der ersten Schaltanordnung 5 aufgebaut sein kann. Um zu verhindern, dass die Zentralwelle 3 aufgrund der durch den Kraftspeicher 6 auf die Zentralwelle 3 übertragenen Kraft in Richtung der Abtriebswelle 2 verschoben wird, kann das zweite Schaltelement 13 vergleichbar zum ersten Schaltelement 8 der ersten Schaltanordnung 5 in eine Stellung verbracht werden, in der es seitlich am Außenring 15 des im Bereich der Hülse 10 angeordneten Wälzlager 16 anliegt (um das zweite Schaltelement 13 in die genannte Stellung zu verbringen, müsste es ausgehend von der in Figur 4 gezeigten Stellung noch soweit in Richtung der Drehachse 27 verfahren werden, bis es seitlich am Außenring 15 des Wälzlagers 16 anliegt). Finally, a neutral position of the planetary gear is shown in Fig. 4, in which the central shaft 3 seen in the axial direction occupies a position which lies between its first and its second position and in which they both from the Antriebswel- le 1 and the output shaft 2 is decoupled. The axial fixation takes place in this position by means of a second switching element 13 of a second switching arrangement 12, which may be constructed to be identical to or identical to the first switching arrangement 5. In order to prevent the central shaft 3 from being displaced in the direction of the output shaft 2 due to the force transmitted to the central shaft 3 by the energy accumulator 6, the second shifting element 13 can be brought into a position comparable to the first shifting element 8 of the first shifting arrangement 5 it is laterally applied to the outer ring 15 of the arranged in the region of the sleeve 10 rolling bearing 16 (to spend the second switching element 13 in said position, it would proceed from the position shown in Figure 4 so far in the direction of the axis of rotation 27 until it laterally abuts the outer ring 15 of the rolling bearing 16).
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind. The present invention is not limited to the illustrated and described embodiment. Variations within the scope of the claims are also possible as a combination of features, even if they are shown and described in different embodiments.
Bezuqszeichen REFERENCE CHARACTERS
1 . Antriebswelle 1 . drive shaft
2. Abtriebswelle  2. Output shaft
3. Zentralwelle  3. Central shaft
4. Planetenanordnung  4. Planetary arrangement
5. erste Schaltanordnung  5. first switching arrangement
6. Kraftspeicher  6. Energy storage
7. Federelement  7. spring element
8. erstes Schaltelement  8. first switching element
9. Umfangsfläche  9. peripheral surface
10. Hülse  10. sleeve
1 1 . Schaltnut  1 1. switching groove
12. zweite Schaltanordnung  12. second switching arrangement
13. zweites Schaltelement  13. second switching element
14. Anschlag  14. stop
15. Außenring  15. Outer ring
16. Wälzlagers  16th Rolling bearing
17. Abtriebswellenzahnrad  17. Output shaft gear
18. Zentralwellenzahnrad  18. Central shaft gear
19. Planetenträger  19th planet carrier
20. Planetenträgerzahnrad  20. Planet carrier gear
21 . Verbindungszahnrad  21. connecting gear
22. Innenring  22. Inner ring
23. Hohlrad  23. ring gear
24. Planetenrad  24. planetary gear
25. Radbolzen  25. Wheel bolt
26. Sonnenrad  26th sun wheel
27. Drehachse  27. Rotary axis
28. Gehäuse  28. Housing
29. Lager  29th camp
30. erste Verzahnung 31 . zweite Verzahnung 30th first gearing 31. second gearing

Claims

Patentansprüche claims
1 . Schaltbares Planetengetriebe, insbesondere Werkzeugmaschinenplanetenge- triebe, mit einer Antriebswelle (1 ) zur Verbindung des Planetengetriebes mit einem Antrieb, mit einer Abtriebswelle (2) zur Verbindung des Planetengetriebes mit einem anzutreibenden Bauteil, mit einer Zentralwelle (3), die zwischen der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) angeordnet ist und mit deren Hilfe eine Drehbewegung des Antriebs von der Antriebswelle (1 ) auf die Abtriebswelle (2) übertragbar ist, wobei die Zentralwelle (3) in einem ersten Schaltzustand des Planetengetriebes direkt mit der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) gekoppelt ist, und wobei die Zentralwelle (3) in einem zweiten Schaltzustand des Planetengetriebes direkt mit der Antriebswelle (1 ) und über eine zwischengeschaltete Planetenanordnung (4) indirekt mit der Abtriebswelle (2) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwelle (3) axial verschiebbar gelagert ist, wobei die Zentralwelle (3) im ersten Schaltzustand eine erste Stellung einnimmt, in der sie mit der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) drehfest gekoppelt und von der Planetenanordnung (4) entkoppelt ist, und wobei die Zentralwelle (3) im zweiten Schaltzustand eine zweite Stellung einnimmt, in der sie mit der Antriebswelle (1 ) und der Planetenanordnung (4) drehfest gekoppelt ist. 1 . Switchable planetary gear, in particular Werkzeugmaschinenplanetenge- gear, with a drive shaft (1) for connecting the planetary gear with a drive, with an output shaft (2) for connecting the planetary gear with a driven component, with a central shaft (3) between the drive shaft (1 ) and the output shaft (2) is arranged and with the aid of which a rotational movement of the drive from the drive shaft (1) to the output shaft (2) is transferable, wherein the central shaft (3) in a first switching state of the planetary gear directly to the drive shaft (1 ) and the output shaft (2) is coupled, and wherein the central shaft (3) in a second switching state of the planetary gear directly to the drive shaft (1) and via an intermediate planetary arrangement (4) is indirectly coupled to the output shaft (2), characterized in that the central shaft (3) is mounted so as to be axially displaceable, wherein the central shaft (3) in the first switching state and assumes a first position in which it is rotatably coupled to the drive shaft (1) and the output shaft (2) and decoupled from the planetary assembly (4), and wherein the central shaft (3) in the second switching state occupies a second position, in the it is rotatably coupled to the drive shaft (1) and the planetary assembly (4).
2. Planetengetriebe gemäß vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe zumindest eine erste Schaltanordnung (5) umfasst, mit deren Hilfe die Zentralwelle (3) in einer axialen Schaltrichtung von ihrer ersten Stellung in ihre zweite Stellung oder alternativ von ihrer zweiten Stellung in ihre erste Stellung verschiebbar ist. 2. Planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the planetary gear comprises at least a first switching arrangement (5), with the aid of the central shaft (3) in an axial switching direction from its first position to its second position or alternatively from its second position in their first position is displaceable.
3. Planetengetriebe gemäß vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwelle (3) mit einem Kraftspeicher (6) in Verbindung steht, der die Zentralwelle (3) mit einer Kraft beaufschlägt, die in eine der genannten Schaltrichtung entgegengesetzte Richtung gerichtet ist. 3. Planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the central shaft (3) with a force accumulator (6) is in communication, which acts on the central shaft (3) with a force which is directed in one of said switching direction opposite direction.
4. Planetengetriebe gemäß vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (6) ein Federelement (7), vorzugsweise in Form einer Druckfeder, umfasst. 4. Planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the energy accumulator (6) comprises a spring element (7), preferably in the form of a compression spring.
5. Planetengetriebe gemäß Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftspeicher (6) zwischen der Antriebswelle (1 ) und der Zentralwelle (3) platziert ist. 5. planetary gear according to claim 3 or 4, characterized in that the energy accumulator (6) between the drive shaft (1) and the central shaft (3) is placed.
6. Planetengetriebe gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schaltanordnung (5) ein ortsfest angeordnetes erstes Schaltelement (8) umfasst, dass das Planetengetriebe eine drehfest mit der Zentralwelle (3) verbundene Hülse (10) mit einer im Bereich einer Umfangsfläche (9) der Hülse (10) schraubenförmig verlaufenden Schaltnut (1 1 ) umfasst, und dass das erste Schaltelement (8) mit der Schaltnut (1 1 ) in Eingriff bringbar ist. 6. Planetary gear according to one of claims 2 to 5, characterized in that the first switching arrangement (5) comprises a stationary arranged first switching element (8), that the planetary gear rotatably connected to the central shaft (3) sleeve (10) having a in Area of a peripheral surface (9) of the sleeve (10) helically extending shift groove (1 1), and that the first switching element (8) with the shift groove (1 1) is engageable.
7. Planetengetriebe gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetengetriebe eine zweite Schaltanordnung (12) umfasst, mit deren Hilfe die Zentralwelle (3) axial in eine dritte Stellung verschiebbar oder einer dritten Stellung haltbar ist, in der die Zentralwelle (3) sowohl von der Planetenanordnung (4) als auch von der Abtriebswelle (2) entkoppelt ist. 7. Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary gear comprises a second switching arrangement (12) by means of which the central shaft (3) is axially displaceable in a third position or a third position, in which the central shaft (3 ) is decoupled from both the planetary arrangement (4) and from the output shaft (2).
8. Planetengetriebe gemäß vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schaltanordnung (12) ein zweites Schaltelement (13) umfasst, das ebenfalls mit der Schaltnut (1 1 ) der Hülse (10) oder einer separaten Schaltnut (1 1 ) der Hülse (10) in Eingriff bringbar ist. 8. Planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the second switching arrangement (12) comprises a second switching element (13), which also with the switching groove (1 1) of the sleeve (10) or a separate switching groove (1 1) of the sleeve ( 10) can be brought into engagement.
9. Planetengetriebe gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (8) und/oder das zweite Schaltelement (13) von einer ersten Stellung, in der es außer Eingriff mit der entsprechenden Schaltnut (1 1 ) steht, über eine zweite Stellung, in der es mit der jeweiligen Schaltnut (1 1 ) in Eingriff steht, in eine dritte Stellung bringbar ist, in der es an einem, vorzugsweise relativ zur Zentralwel- le (3) beweglich gelagerten, Anschlag (14) anliegt und hierbei eine axiale Bewegung der Zentralwelle (3) unterbindet. 9. planetary gear according to one of claims 6 to 8, characterized in that the first switching element (8) and / or the second switching element (13) from a first position in which it is out of engagement with the corresponding shift groove (1 1), via a second position, in which it is in engagement with the respective shift groove (1 1), can be brought into a third position in which it is connected to one, preferably relative to the central shaft le (3) movably mounted, stops (14) and in this case prevents axial movement of the central shaft (3).
10. Planetengetriebe gemäß vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (14) durch den Außenring (15) eines Wälzlagers (16) gebildet ist, dessen Innenring (22) drehfest mit der Zentralwelle (3) verbunden ist. 10. Planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the stop (14) by the outer ring (15) of a rolling bearing (16) is formed, whose inner ring (22) rotatably connected to the central shaft (3).
1 1 . Planetengetriebe gemäß vorangegangenem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (15) des Wälzlagers (16) relativ zur Hülse (10) beweglich gelagert ist. 1 1. Planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the outer ring (15) of the rolling bearing (16) relative to the sleeve (10) is movably mounted.
12. Planetengetriebe gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (2) ein Abtriebswellenzahnrad (17) umfasst, und dass die Zentralwelle (3) ein Zentralwellenzahnrad (18) umfasst, wobei das Zent- ralwellenzahnrad (18) im ersten Schaltzustand mit dem Abtriebswellenzahnrad (17) gekoppelt und im zweiten Schaltzustand von dem Abtriebswellenzahnrad (17) entkoppelt ist. 12. Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft (2) comprises a driven shaft gear (17), and in that the central shaft (3) comprises a central shaft gear (18), wherein the central shaft gear (18) in the first switching state is coupled to the output shaft gear (17) and decoupled in the second switching state of the output shaft gear (17).
13. Planetengetriebe gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (2) ein Abtriebswellenzahnrad (17) umfasst, und dass die Planetenanordnung (4) einen Planetenträger (19) mit einem Planetenträgerzahnrad (20) umfasst, wobei das Planetenträgerzahnrad (20) im zweiten Schaltzustand mit dem Abtriebswellenzahnrad (17) gekoppelt und im ersten Schaltzustand von dem Abtriebswellenzahnrad (17) entkoppelt ist. 13. Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft (2) comprises a driven shaft gear (17), and that the planetary arrangement (4) comprises a planet carrier (19) with a planet carrier gear (20), wherein the planet carrier gear (20 ) is coupled in the second switching state with the output shaft gear (17) and in the first switching state of the output shaft gear (17) is decoupled.
14. Planetengetriebe gemäß dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentralwelle (3) ein Verbindungszahnrad (21 ) umfasst, das, vorzugsweise über ein Wälzlager (16), gegenüber der Zentralwelle (3) drehbar gelagert ist, und das im ersten Schaltzustand von dem Abtriebswellenzahnrad (17) entkoppelt und mit dem Planetenträgerzahnrad (20) gekoppelt ist, und das im zweiten Schaltzustand sowohl mit dem Abtriebswellenzahnrad (17) als auch mit dem Planetenträgerzahnrad (20) gekoppelt ist. 14. A planetary gear according to the preceding claim, characterized in that the central shaft (3) comprises a connecting gear (21) which is rotatably mounted, preferably via a roller bearing (16) relative to the central shaft (3), and in the first switching state of the output shaft gear (17) decoupled and coupled to the planet carrier gear (20), and which is coupled in the second switching state both with the output shaft gear (17) and with the planet carrier gear (20).
15. Planetengetriebe gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebswellenzahnrad (17) und/oder das Planetenträgerzahnrad (20) als Innenzahnrad und/oder das Zentralwellenzahnrad (18) als Außenzahnrad ausgebildet ist. 15. Planetary gear according to one or more of claims 12 to 14, characterized in that the output shaft gear (17) and / or the planet carrier gear (20) as an internal gear and / or the central shaft gear (18) is designed as an external gear.
16. Planetengetriebe gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenanordnung (4) eine, vorzugsweise als Außenverzahnung ausgebildete, erste Verzahnung (30) besitzt, dass die Zentralwelle (3) eine, vorzugsweise als Innenverzahnung ausgebildete, zweite Verzahnung (31 ) besitzt, und dass die zweite Verzahnung (31 ) starr mit der Zentralwelle (3) verbunden ist, wobei die erste Verzahnung (30) im ersten Schaltzustand von der zweiten Verzahnung (31 ) entkoppelt und im zweiten Schaltzustand mit der zweiten Verzahnung (31 ) gekoppelt ist. 16. Planetary gear according to one of the preceding claims, characterized in that the planetary arrangement (4), preferably formed as an external toothing, first toothing (30) has, that the central shaft (3), preferably formed as an internal toothing, second toothing (31) has, and that the second toothing (31) is rigidly connected to the central shaft (3), wherein the first toothing (30) in the first switching state of the second toothing (31) decoupled and coupled in the second switching state with the second toothing (31) is.
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