WO2015083040A2 - Planeten-schraubenrad-getriebe - Google Patents

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WO2015083040A2
WO2015083040A2 PCT/IB2014/066311 IB2014066311W WO2015083040A2 WO 2015083040 A2 WO2015083040 A2 WO 2015083040A2 IB 2014066311 W IB2014066311 W IB 2014066311W WO 2015083040 A2 WO2015083040 A2 WO 2015083040A2
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helical
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drive shaft
planetary
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Inventor
Josef Koch
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Josef Koch
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Application filed by Josef Koch filed Critical Josef Koch
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Publication of WO2015083040A3 publication Critical patent/WO2015083040A3/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/30—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which an orbital gear has an axis crossing the main axes of the gearing and has helical teeth or is a worm

Definitions

  • the invention relates to a helical gear with a coaxial drive and output shaft and a planetary gear. It relates in particular to such a transmission with a high transmission ratio.
  • Such a helical gear is disclosed, for example, in CN1987149.
  • this helical gear engages arranged on a drive shaft worm wheel in two planetary gears which drive two conical worm gears on the second stage.
  • the conical worm wheels in turn engage in a gear connected to an output shaft gear whose axis is coaxial with that of the drive shaft.
  • the toothing of the gear runs in a plane perpendicular to the input and output shaft.
  • Kuehnle discloses in DE 1301682 a coaxial transmission with a worm wheel on a drive shaft and a ring gear on an output shaft and intermediate wheels for transmitting the force between worm and ring gear.
  • the ring gear has helical grooves, which form a toothing and in which engage the intermediate wheels.
  • the intermediate wheels are designed as ball bearings by having projecting balls on their outer rings.
  • CN201539539 and CN202790342 disclose transmissions with worm and planet gears, wherein their input and output shafts are not coaxially arranged but perpendicular to each other. Description of the invention
  • the present invention has the object of providing a coaxial directional ringrad- gearbox with high transmission ratio, which is compact and built with a small number of components compared to the gears of the prior art and can be produced with little effort.
  • the transmission should be self-locking feasible.
  • the present coaxial helical gear has a worm shaft connected to the drive shaft and at least one planetary gear rotatably mounted on a planet carrier with a Schneckenradvertechnikung which engages in the worm shaft.
  • the one planetary gear or the plurality of planetary gears in each case on the circumference of a helical toothing, which engages in the internal toothing of a ring gear whose axis of rotation is arranged coaxially with the drive and output shaft.
  • the planetary gear is arranged so that the axis of rotation of the planet gear is parallel to a perpendicular to the input and output shaft.
  • these are arranged so that the axes of rotation of all planetary gears are parallel to a perpendicular to the drive shaft and all axes of rotation of the planet gears lie in one plane.
  • the internal teeth on the ring gear extends at an angle to a parallel line to the axis of rotation of the drive shaft.
  • the planetary gear is arranged so that the axis of rotation of the planetary gear at an angle to a line which is parallel to a perpendicular to the drive shaft.
  • these are arranged so that the Rotary axes of all planet gears at an angle to a perpendicular to the drive shaft, wherein the axes of rotation of the planetary gears are not parallel to each other. Instead, they are staggered.
  • the internal teeth on the ring gear are parallel to the axis of the drive shaft.
  • the planetary carrier of the planetary gear or planetary gears is movable by being connected to the output shaft, wherein the ring gear is fixed and immovable.
  • the ring gear is formed as a housing.
  • the planetary carrier of the planetary gear is fixed and immovable, wherein the ring gear is movable by being connected to the output shaft.
  • the inventive transmission for rotating the drive shaft and the output shaft is formed in each case in the same direction of rotation.
  • the inventive transmission for rotating the drive shaft and the output shaft is formed in each opposite direction of rotation.
  • the transmission has a planetary gear with a helical gear toothing arranged on one side.
  • Other variants include a planetary gear with bilateral arranged sterradvertechnikung.
  • Other variants of the transmission have two or more planetary gears, which each have one or both sides of a helical gear teeth on the circumference.
  • the invention is characterized by the fact that a high-level single-stage transmission can be achieved in the smallest space, for example from a ratio of approximately 100: 1 to 1000: 1 and more.
  • the compact design of the transmission is made possible by the small number of components and in particular by the helical toothing on the planetary gear together with the internal toothing of the ring gear. This results in a simple assembly of the elements as well as easy maintenance or replacement of components, either to replace the same component or to replace the component to change the transmission ratio.
  • the axle transmission according to the invention is self-locking and thus can be realized without a brake.
  • Fig. 1a shows a first embodiment of the inventive transmission in a plan view.
  • FIG. 1 b shows the transmission of FIG. 1 a in a cross section through the coaxial input and output shafts according to Ib-Ib.
  • Fig. 1 c shows the ring gear of the transmission of Fig. 1 a in a cross section according to Ic-Ic.
  • Fig. 2a shows a second embodiment of the inventive transmission in a plan view.
  • Fig. 2b shows the transmission of Fig. 2a in a cross section through the coaxial input and output shaft IIb IIb.
  • the representation in FIG. 2b corresponds to both viewing directions, which are designated by the arrows IIb-IIb in FIG. 2a.
  • Fig. 2c shows the ring gear of the transmission of Fig. 1 a in a cross section according to IIc- IIa
  • the first embodiment of the transmission G1 is shown with a drive shaft 1 and a coaxial with the drive shaft arranged output shaft 2.
  • the drive shaft 1 is connected to a worm shaft 3, the force on its thread 4 on two planet gears. 5 transmits with Schneckenradvertechnikung 6.
  • the planet gears 5 are rotatably arranged on an axis 7 in a planet carrier 8. This is connected to the output shaft 2 and rotatably supported by a bearing 9 in a ring gear 10, which encloses the gear as a solid component.
  • the planetary gears 5 have at one or both ends thereof at their periphery a helical gear with helical gear teeth 1 1 and are designed to engage in the internal teeth 12 on the ring gear 10.
  • the fixed ring gear 10 simultaneously forms the housing of the transmission.
  • the planet carrier 8 can be realized as a stationary element and the ring gear 10 can be connected as a rotatable element to the output shaft 2.
  • the planet carrier 8 is designed in this embodiment with straight, parallel to the wall of the ring gear 10 flanks 13.
  • the planet gears 5 are rotatably supported via their parallel axes of rotation 7 in the planet carrier 8.
  • a helical gear 1 1 on the circumference of the planet gears 5 engages in the internal teeth 12 on the ring gear 10 a.
  • the internal toothing 12 is formed as helical toothing, which extends at an angle to a line L which is parallel to the input and output shaft and the axis of rotation of the ring gear and through the cylindrical surface of the ring gear 10, as shown in Figure 1 c.
  • This angle results from the number of teeth in the helical gear teeth 1 1 on the planetary gear 5 and the diameter of the planetary gear 5 and the selected size of the teeth of the internal teeth 12.
  • Fig. 1 a shows the mutually parallel rotation axes 7 of the planetary gears 5, wherein they are parallel to a perpendicular to the input and output shafts 1, 2 extend.
  • the transmission according to the invention can be operated in different directions of rotation of the drive and output shafts 1, 2.
  • both drive and output shafts are to be operated in the same direction, ie both shafts rotate counterclockwise or clockwise.
  • the worm gear 4 on the drive shaft and the helical teeth 1 1 on the planetary gear 5 are both equally right and, formed left-handed. That is, in one case, both the worm gear on the drive shaft and the helical gear on the planet gear to the right; in another case, both the Worm gearing on the drive shaft as well as the helical gearing on the planetary gear left-handed.
  • the drive and output shafts rotate in opposite directions. That is, the direction of rotation of the input and output shafts are different:
  • the worm gear on the drive shaft and the helical teeth on the planet gear are different, i. E. in one case, the worm gear on the drive shaft is right-handed and the helical teeth on the planet gear is formed left-handed. In another case, the worm teeth on the drive shaft are left-handed and the helical teeth on the planet gear is designed to be right-handed.
  • the calculation of the gear ratios of the planetary helical gear can be done according to the rules of the Kutzbach plan, which has been developed for the calculation of planetary gears.
  • the gear ratio i for planetary helical gear with fixed planetary carrier and connected to the output shaft ring gear can be calculated as shown in the following example.
  • Gear ratio i for planetary helical gear with fixed ring gear and connected to the output shaft planet carrier can be calculated as shown in the following examples.
  • Ring gear z2 36 teeth zl ⁇ z 2 14 ⁇ 36 504 126 125
  • the second embodiment of the inventive transmission G2 as shown in Figures 2a-c shows the drive shaft 1, the worm shaft 3 and the two planet gears 5a with Schneckenradvertechnikungen 6 ', which engage in the thread 4 of the worm shaft 3.
  • the planetary gears 5a are arranged so that their axes of rotation obliquely compared to the transmission G1, wherein the axes of rotation of the two planetary gears 5a of the transmission G2 are not parallel to each other but are offset, ie opposite up or down.
  • the opposite inclined position can be seen in FIG. 2a on the helical toothing 11a, on the circumference of the planetary gears 5a.
  • Figure 2b shows the inclination of the planetary gear 5a with axis of rotation 7a, which extends at an angle to the line H, which extends in the figure 2b from the bottom right obliquely to the top left.
  • the line H is parallel to the perpendicular to the shaft axis 1, 2 and through the center of the planetary gear 5a.
  • the helical gears 1 1 a of the planetary gears 5 a realized so that they can engage in an internal toothing 12 'in the ring gear 10', said internal teeth 12 'is straight, ie it is parallel to the line L, parallel to the on and output shaft 1 and 2 and axis of rotation R of the ring gear 10 'and through the ring gear 10', as shown in Figure 2c.
  • the worm thread 4, or, the helical teeth 1 1 can be executed both catchy as well as multi-speed. Multi-threaded versions reduce the gear ratio.
  • the helical gears 1 1 a on the circumference of the planetary gears 5a are formed so that the helical teeth is formed convex outwards and adapts to the concave shape of the ring gear, so the êtradveriereung 12 '.
  • FIG 2b the cross section of the transmission G2 is shown, wherein the planet carrier 8 'is chamfered according to the inclination of the planetary gears 5a on the flanks 13 of the carrier 8' to give space for the planet gears 5a.
  • the worm gear 3 is, as in all the embodiments shown in each case with two planetary gears 5 or 5a executed. However, the gear can also be run with one, three, four or more planetary gears.
  • the oblique internal teeth of the two gears G1 on the ring gear run in the manner of a fish tooth pattern
  • the bearings 9 are made on the output shaft 2 and bearings on the planetary gears 5 with plain bearings.
  • other techniques may be used in all bearings, e.g. Ball-bearing.
  • the gearbox can be produced from all materials commonly used in gearbox construction. Depending on the requirements of the transmission, these may be, for example, plastic, light metal, non-ferrous metal or steel. LIST OF REFERENCE NUMBERS

Abstract

Ein Schraubenradgetriebe (G1) mit koaxial verlaufender Antriebs- und Abtriebswelle (1, 2) weist eine mit der Antriebswelle (1) verbundene Schneckenwelle (3) auf und auf einem Planetenträger (8) drehbar gelagerte Planetenräder (5) mit einer Schneckenradverzahnung, die in die Schneckenwelle (3) eingreift. Erfindungsgemäss weisen die Planetenräder (5) am Umfang eine Schraubenverzahnung (11) auf, die in die Innenverzahnung (12) eines Hohlrads (10) eingreifen. Das selbsthemmende Getriebe (G1) ermöglicht ein sehr hohes Übersetzungsverhältnis bei einer kleinen Anzahl Bauteilen und tiefen Reibungsverlusten. Die Radialkräfte sind dabei inhärent aufgehoben. In einer Ausführung der Erfindung ist der Planetenträger (8) der Planetenräder (5) mit der Abtriebswelle (2) verbunden, wobei das Hohlrad (10) fest als Gehäuse ausgebildet ist. In einer Ausführung von zwei nacheinander angeordneten Getrieben (G1) sind auch die Achsialkräfte aufgehoben.

Description

Planeten-Schraubenrad-Getriebe
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Schraubenrad-Getriebe mit einer koaxialen Antrieb- und Abtriebswelle sowie einem Planetenrad. Es betrifft insbesondere ein solches Getriebe mit einem hohen Übersetzungsverhältnis.
Stand der Technik
Ein solches Schraubenradgetriebe ist beispielsweise in CN1987149 offenbart. In diesem Schraubenradgetriebe greift ein auf einer Antriebswelle angeordnetes Schneckenrad in zwei Planetenräder ein, die zwei kegelförmige Schneckenräder auf zweiter Stufe antreiben. Die kegelförmigen Schneckenräder greifen wiederum in ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Zahnrad ein, deren Achse koaxial mit der der Antriebswelle verläuft. Die Verzahnung des Zahnrads verläuft in einer Ebene senkrecht zur An- und Abtriebswelle.
Kuehnle offenbart in DE 1301682 ein koaxiales Getriebe mit einem Schneckenrad auf einer Antriebswelle und einem Hohlrad auf einer Abtriebswelle und Zwischenrädern zur Übertragung der Kraft zwischen Schnecken- und Hohlrad. Das Hohlrad weist schraubenförmige Rillen auf, die eine Verzahnung bilden und in welche die Zwischenräder eingreifen. Die Zwischenräder sind als Kugellager ausgebildet, indem sie an ihren Aussenringen vorstehende Kugeln aufweisen.
CN201539539 und CN202790342 offenbaren Getriebe mit Schnecken- und Planetenrädern, wobei deren Antrieb- und Abtriebswellen nicht koaxial angeordnet sind sondern senkrecht zueinander stehen. Beschreibung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe gestellt, ein koaxiales Schraubenrad- Getriebe mit hohem Übersetzungsverhältnis zu schaffen, das im Vergleich zu den Getrieben des Standes der Technik kompakt und mit einer kleinen Anzahl Bauteile gebaut sowie mit wenig Aufwand herstellbar ist. Zudem soll das Getriebe selbsthemmend realisierbar sein.
Diese Aufgabe wird durch ein Schraubenradgetriebe mit koaxial angeordneter An- und Abtriebswelle gemäss Anspruch 1 gelöst.
Das vorliegende koaxiale Schraubenradgetriebe weist eine mit der Antriebswelle verbundene Schneckenwelle auf und mindestens ein auf einem Planetenträger drehbar gelagertes Planetenrad mit einer Schneckenradverzahnung, das in die Schneckenwelle eingreift. Erfindungsgemäss weist das eine Planetenrad oder die mehreren Planetenräder jeweils an deren Umfang eine Schraubenverzahnung auf, die in die Innenverzahnung eines Hohlrads eingreift, dessen Rotationsachse koaxial mit der Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet ist.
In einer ersten Ausführung ist das Planetenrad so angeordnet, dass die Rotationsachse des Planetenrads parallel zu einer Senkrechten zur An- und Abtriebswelle verläuft. Im Fall von mehreren Planetenrädern sind diese so angeordnet, dass die Rotationsachsen aller Planetenräder parallel zu einer Senkrechten zur Antriebswelle verlaufen und alle Rotationsachsen der Planetenräder in einer Ebene liegen. Im Fall von zwei Planetenrädern liegen deren Rotationsachsen in einer Ebene und parallel zueinander, Die Innenverzahnung am Hohlrad verläuft dabei in einem Winkel zu einer Parallel-Linie zur Rotationsachse der Antriebswelle.
In einer zweiten Ausführung des erfindungsgemässen Getriebes ist das Planetenrad so angeordnet, dass die Rotationsachse des Planetenrads in einem Winkel zu einer Linie verläuft, die parallel zu einer Senkrechten zur Antriebswelle verläuft. Im Fall von mehreren Planetenrädern sind diese so angeordnet, dass die Rotationsachsen aller Planetenräder in einem Winkel zu einer Senkrechten zur Antriebswelle verlaufen, wobei die Rotationsachsen der Planetenräder nicht parallel zueinander verlaufen. Stattdessen verlaufen sie versetzt zueinander. Dabei verläuft die Innenverzahnung am Hohlrad parallel zur Achse der Antriebswelle.
In einer ersten Variante der Erfindung ist der Planetenträger des Planetenrads oder der Planetenräder beweglich, indem er mit der Abtriebswelle verbunden ist, wobei das Hohlrad fest und unbeweglich ist. In einer weiteren Variante ist hierbei das Hohlrad als Gehäuse ausgebildet. In einer weiteren Variante ist der Planetenträger des Planetenrads fest und unbeweglich, wobei das Hohlrad beweglich ist, indem es mit der Abtriebswelle verbunden ist.
In einer weiteren Ausführung ist das erfindungsgemässe Getriebe zur Drehung der Antriebswelle und der Abtriebswelle jeweils in der gleichen Drehrichtung ausgebildet.
In einer weiteren Ausführung ist das erfindungsgemässe Getriebe zur Drehung der Antriebswelle und der Abtriebswelle in jeweils entgegengesetzter Drehrichtung ausgebildet.
Diese Varianten sind durch rechtsgängige und linksgängige Ausbildung der Schneckenverzahnung an der Antriebswelle und der Schraubenverzahnung am Planetenrad ausführbar.
In der einfachsten Variante weist das Getriebe ein Planetenrad mit einer einseitig angeordneten Schraubenradverzahnung auf. Weitere Varianten weisen ein Planetenrad mit beidseitig angeordneter Schraubenradverzahnung. Weitere Varianten des Getriebes weisen zwei oder mehr Planetenräder auf, wobei diese jeweils ein- oder beidseitig eine Schraubenradverzahnung an deren Umfang besitzen.
Alle diese Varianten sowie entsprechende Kombinationen davon können nach der ersten oder zweiten Ausführung realisiert sein. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass auf kleinstem Raum eine einstufige Übersetzung von hohem Mass erreicht werden kann, beispielsweise von einem Verhältnis von etwa 100: 1 bis 1000: 1 und mehr. Die kompakte Bauweise des Getriebes ist durch die kleine Anzahl Bauteile und insbesondere durch die Schraubenverzahnung am Planetenrad zusammen mit der Innenverzahnung des Hohlrads ermöglicht. Dadurch ergibt sich ein einfacher Zusammenbau der Elemente sowie eine einfache Wartung oder Ersetzung von Bauteilen, sei es für Ersatz des gleichen Bauteils oder zum Auswechseln des Bauteils zur Veränderung des Übersetzungsverhältnisses.
Beim Betrieb des erfindungsgemässen Getriebes entsteht aufgrund der Bauweise und kleinen Anzahl Teile vergleichsweise wenig Reibung, wodurch die potentielle Betriebsdauer entsprechend verlängert ist. Zudem ist sein Betrieb auch nahezu geräuschlos, womit der Anwendungsbereich des Getriebes entsprechend vergrössert ist.
Im Getriebe gemäss der Erfindung sind die Radialkräfte jeweils in sich aufgehoben, was wiederum zu einer Minimierung der Reibungsverluste und geringen Lagerkräften führt. Dank dem Schneckengetriebe ist das erfindungsgemässe Achsialgetriebe selbsthemmend und somit ohne Bremse realisierbar.
Hieraus entstehen Anwendungen des erfindungsgemässen Getriebes beispielsweise im Bereich von kleinen Getrieben wie Kaffeemaschinen, Pfeffermühlen oder Rührwerke, sowie auch von grösseren Getrieben wie z.B. für Garagentore oder Roboterantriebe.
Weitere Ausführungen und Vorteile der Erfindung folgen aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand der in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert wird. Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 a zeigt eine erste Ausführung des erfindungsgemässen Getriebes in einer Draufsicht.
Fig. 1 b zeigt das Getriebe von Fig. 1 a in einem Querschnitt durch die koaxiale An- und Abtriebswelle gemäss Ib- Ib.
Fig. 1 c zeigt das Hohlrad des Getriebes von Fig. 1 a in einem Querschnitt gemäss Ic- Ic.
Fig. 2a zeigt eine zweite Ausführung des erfindungsgemässen Getriebes in einer Draufsicht.
Fig. 2b zeigt das Getriebe von Fig. 2a in einem Querschnitt durch die koaxiale An- und Abtriebswelle gemäss IIb- IIb. Dabei entspricht die Darstellung in Figur 2b für beide Sichtrichtungen, die mit den Pfeilen Ilb-IIb in Figur 2a bezeichnet sind. Fig. 2c zeigt das Hohlrad des Getriebes von Fig. 1 a in einem Querschnitt gemäss IIc- IIa
In den Figuren werden für dieselben Elemente jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet; erstmalige Erklärungen betreffen alle Figuren, sofern nicht ausdrücklich anders erwähnt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung
In den Figuren 1 a und 1 b ist die erste Ausführung des Getriebes G1 gezeigt mit einer Antriebswelle 1 und eine koaxial mit der Antriebswelle angeordneten Abtriebswelle 2. Die Antriebwelle 1 ist mit einer Schneckenwelle 3 verbunden, die Kraft über sein Gewinde 4 auf zwei Planetenräder 5 mit Schneckenradverzahnung 6 überträgt. Die Planetenräder 5 sind drehbar auf einer Achse 7 in einem Planetenträger 8 angeordnet. Dieser ist mit der Abtriebswelle 2 verbunden und mittels eines Lagers 9 in einem Hohlrad 10 drehbar gelagert, das als festes Bauteil das Getriebe umschliesst. Die Planetenräder 5 weisen an einem oder beiden ihrer Enden jeweils an ihrem Umfang ein Schraubenrad mit Schraubenradverzahnung 1 1 auf und sind zum Eingriff in die Innenverzahnung 12 am Hohlrad 10 ausgebildet.
In der gezeigten Ausführung bildet das feststehende Hohlrad 10 gleichzeitig auch das Gehäuse des Getriebes. In einer Variante kann anstelle des Hohlrads der Planetenträger 8 als feststehendes Element realisiert und das Hohlrad 10 als drehbares Element mit der Abtriebswelle 2 verbunden sein. Der Planetenträger 8 ist in dieser Ausführung mit geraden, parallel zur Wand des Hohlrads 10 verlaufenden Flanken 13 ausgeführt. In der gezeigten Ausführung sind die Planetenräder 5 über ihre parallel verlaufenden Rotationsachsen 7 im Planetenträger 8 drehbar gelagert. Eine Schraubenverzahnung 1 1 am Umfang der Planetenräder 5 greift in die Innenverzahnung 12 am Hohlrad 10 ein. Hierzu ist die Innenverzahnung 12 als Schrägverzahnung ausgebildet, die in einem Winkel zu einer Linie L verläuft, die parallel zur An- und Abtriebswelle und der Rotationsachse des Hohlrads und durch die Zylinderfläche des Hohlrads 10 verläuft, wie in Figur 1 c gezeigt. Dieser Winkel ergibt sich aus der Anzahl Zähne in der Schraubenradverzahnung 1 1 am Planetenrad 5 sowie dem Durchmesser des Planetenrads 5 sowie der gewählten Grösse der Zähne der Innenverzahnung 12.
Fig. 1 a zeigt die parallel zueinander angeordneten Rotationsachsen 7 der Planetenräder 5, wobei sie parallel zu einer Senkrechten zur An- und Abtriebswelle 1 , 2 verlaufen.
Das erfindungsgemässe Getriebe lässt sich in verschiedenen Drehrichtungen der Antriebs- und Abtriebswelle 1 , 2 betreiben. In einer ersten Variante sind sowohl Antriebs- als auch Abtriebswelle in der gleichen Richtung zu betreiben, das heisst beide Wellen drehen sich im Gegen-Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn. Dabei sind die Schneckenverzahnung 4 an der Antriebswelle sowie die Schraubenverzahnung 1 1 am Planetenrad 5 beide gleichermassen rechts- bzw., linksgängig ausgebildet. Das heisst, in einem Fall ist sowohl die Schneckenverzahnung an der Antriebswelle als auch die Schraubenverzahnung am Planetenrad rechtsgängig; in einem anderen Fall ist sowohl die Schneckenverzahnung an der Antriebswelle als auch die Schraubenverzahnung am Planetenrad linksgängig.
In einer weiteren Variante drehen sich die Antriebs- und Abtriebswelle jeweils in entgegengesetzten Richtungen. Das heisst, die Drehrichtung der Antriebs- und Abtriebswelle sind unterschiedlich: Die Schneckenverzahnung an der Antriebswelle und die Schraubenverzahnung am Planetenrad sind dabei unterschiedlich, d.h. in einem Fall sind die Schneckenverzahnung an der Antriebswelle ist rechtsgängig und die Schraubenverzahnung am Planetenrad ist linksgängig ausgebildet. In einem anderen Fall sind die Schneckenverzahnung an der Antriebswelle linksgängig und die Schraubenverzahnung am Planetenrad ist rechtsgängig ausgebildet.
Die Berechnung der Übersetzungsverhältnisse der Planeten-Schraubenrad- Getriebe kann gemäss den Regeln des Kutzbachplanes erfolgen, welcher für die Berechnung von Planetengetrieben entwickelt worden ist.
Das Übersetzungsverhältnis i für Planeten-Schraubenrad-Getriebe mit festem Planetenträger und einem mit der Abtriebswelle verbundenen Hohlrad, kann wie im folgenden Beispiel dargestellt berechnet werden.
Schneckenwelle n1 1 gängig
Schneckenrad z1 16 Zähne
Schraubenverzahnung n2 1 gängig
Hohlrad z2 50 Zähne z \ ■ z 2 16 - 50 800
Übersetzungsverhältnis ι = = =
n 1 · n 2 1 - 1 1 Übersetzungsverhältnis i für Planeten-Schraubenrad-Getriebe mit festem Hohlrad und mit der Abtriebswelle verbundenen Planetenträger kann wie in folgenden Beispielen dargestellt berechnet werden.
Bei der Getriebevariante mit gleicher Drehrichtung an Antriebs- und Abtriebswelle ist pro Umdrehung an der Abtriebswelle die errechnete Anzahl Umdrehungen an der Antriebswelle um 1 zu addieren; bei der Getriebevariante mit unterschiedlicher Drehrichtung um 1 zu subtrahieren.
Beispiel A:
An- und Abtriebswelle mit gleicher Drehrichtung
Schneckenwelle n1 1 gängig
Schneckenrad z1 15 Zähne
Schraubenverzahnung n2 1 gängig
Hohlrad z2 41 Zähne z 1 · z 2 615 616
Übersetzungsverhältnis i = + 1 + 1 + 1
n \ ■ n 2 1 · 1
Beispiel B:
An- und Abtriebswelle mit unterschiedlicher Drehrichtung
Schneckenwelle n1 2 gängig
Schneckenrad z1 14 Zähne
Schraubenverzahnung n2 2 gängig
Hohlrad z2 36 Zähne zl · z 2 14 · 36 504 126 125
Übersetzungsverhältnis i =
n\■ n 2 2 · 2 Die zweite Ausführung des erfindungsgemässen Getriebes G2 wie in Figuren 2a-c gezeigt, zeigt wiederum die Antriebswelle 1 , die Schneckenwelle 3 sowie die beiden Planetenräder 5a mit Schneckenradverzahnungen 6', die in das Gewinde 4 der Schneckenwelle 3 eingreifen. Die Planetenräder 5a sind so angeordnet, dass ihre Rotationsachsen im Vergleich zum Getriebe G1 schräg verlaufen, wobei die Rotationsachsen der beiden Planetenräder 5a des Getriebes G2 nicht parallel zueinander verlaufen sondern versetzt sind, d.h. entgegengesetzt nach oben bzw. nach unten verlaufen. Die entgegengesetzte Schrägstellung ist in Figur 2a an der Schraubenverzahnung 1 1 a, am Umfang der Planetenräder 5a erkennbar. Figur 2b zeigt die Schrägstellung des Planetenrades 5a mit Rotationsachse 7a, die in einem Winkel zur Linie H verläuft, die in der Figur 2b von rechts unten schräg nach oben links verläuft. Die Linie H verläuft parallel zur Senkrechten zur Wellenachse 1 , 2 und durch das Zentrum des Planetenrads 5a. Gemäss dieser Ausführung sind die Schraubenverzahnungen 1 1 a der Planetenräder 5a so realisiert, dass sie in eine Innenverzahnung 12' im Hohlrad 10' eingreifen können, wobei diese Innenverzahnung 12' gerade ausgeführt ist, d.h. sie verläuft parallel zur Linie L, die parallel zur An- und Abtriebswelle 1 und 2 und Rotationsachse R des Hohlrads 10' und durch das Hohlrad 10' verläuft, wie in Figur 2c gezeigt. Das Schneckengewinde 4, bzw., die Schraubenverzahnung 1 1 können sowohl eingängig wie auch mehrgängig ausgeführt werden. Mehrgängige Gewindeausführungen reduzieren die Getriebeübersetzung. Die Schraubenverzahnungen 1 1 a am Umfang der Planetenräder 5a sind so ausgebildet, dass die Schraubenverzahnung konvex nach aussen ausgebildet ist und sich an die konkave Form der Hohlradverzahnung, also der Innenradverzahnung 12' anpasst.
Diese konvexe Form sowie die Schrägstellung der Planetenräder gewährleistet ein Eingreifen in eine Innenverzahnung 12' des Hohlrads 10', die gerade ausgeführt werden kann, wie in Figur 2c gezeigt.
In Figur 2b ist der Querschnitt des Getriebes G2 gezeigt, wobei der Planetenträger 8' entsprechend der Schrägstellung der Planetenräder 5a an den Flanken 13 des Trägers 8' abgeschrägt ist, um Platz für die Planetenräder 5a zu gewähren. Das Schneckengetriebe 3 ist, wie in allen gezeigten Ausführungen jeweils mit zwei Planetenrädern 5 oder 5a ausgeführt. Das Getriebe lässt sich jedoch auch mit einem, drei, vier oder mehr Planetenrädern ausführen.
Technisch ist der Einsatz von nur einem Planetenrad möglich. Dies ist aber mit dem Nachteil verbunden, dass die Radialkräfte nicht aufgehoben werden. Ab zwei Planetenrädern kann durch deren Anordnung die Radialkraft ausgeglichen werden. Mehrere Planetenräder erhöhen zudem die zu übertragende Kraft, d.h. man erreicht eine höhere Getriebeleistung.
Die Radialkräfte im Getriebe gemäss Figuren 1 a-c sowie 2a-c sind in sich aufgehoben, dies aufgrund der Kombination von Schneckenradgetriebe mit Planetenrädern.
In einer Variante sind zwei Getriebe G2 gemäss Figuren 2a-c mit gerader Innenverzahnung am Hohlrad 10' nacheinander auf der gleichen Antriebswelle 1 angeordnet, sodass dort auch die Achsialkräfte aufgehoben sind. Die Links- oder Rechtsverzahnung am zweiten Getriebe muss genau gegenteilig zum ersten Getriebe sein.
In einer weiteren Variante sind zwei Getriebe G1 gemäss Figuren 1 a-c mit schräger Innenverzahnung am Hohlrad 10 nacheinander auf der gleichen Antriebswelle angeordnet, wobei auch dort die Achsialkräfte aufgehoben sind und die Links- oder Rechtsverzahnung am zweiten Getriebe genau gegenteilig zum ersten Getriebe ist. Die schrägen Innenverzahnungen der beiden Getriebe G1 am Hohlrad verlaufen dabei in der Art eines Fischzahnmusters
In der gezeigten Ausführung sind die Lagerstellen 9 an der Abtriebswelle 2 sowie Lager an den Planetenrädern 5 mit Gleitlagern ausgeführt. Bei allen Lagerstellen können aber auch andere Techniken eingesetzt werden, z.B. Kugellager.
Das Getriebe lässt sich aus allen im Getriebebau üblicherweise verwendeten Materialien herstellen. Je nach Anforderung an das Getriebe können dies z.B. Kunststoff, Leichtmetall, Buntmetall oder Stahl sein. Bezugszeichenliste
G1 Getriebe Ausführung gemäss Figur 1a-c
G2 Getriebe Ausführung gemäss Figur 2a-c
1 Antriebswelle
2 Abtriebswelle
3 Schneckenwelle
4 Schneckengewinde
5 Planetenrad, Schneckenrad
5a Planetenrad, Schneckenrad
6 Schneckenradverzahnung
7,7a Rotationsachse des Planetenrads
8,8' Planetenträger
9 Lager
10, 10' Hohlrad
1 1. H aSchraubenverzahnung
12, 12' Innenverzahnung
13 Flanke Planetenträger
L Linie parallel zu Rotationsachse der Antriebswelle und durch Zylinderfläche des Hohlrads
H Linie parallel zur Senkrechten zur Rotationsachse der Antriebswelle 1 und durch die Mitte des Planetenrads

Claims

Patentansprüche
1 . Schraubenradgetriebe (G1 , G2) mit einer Antriebswelle (1 ) und einer mit der Antriebswelle koaxial angeordneten Abtriebswelle (2), einer mit der Antriebswelle (1 ) verbundenen Schneckenwelle (3) und mindestens einem auf einem Planetenträger (8, 8') drehbar gelagerten Planetenrad (5, 5a), das eine in die Schneckenwelle (3) eingreifende Schneckenradverzahnung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe (G1 , G2) ein Hohlrad (10) mit einer Innenradverzahnung (12, 12') aufweist, dessen Rotationsachse koaxial mit der Antriebs- und Abtriebswelle angeordnet ist, und das mindestens eine Planetenrad (5, 5a) jeweils an dessen Umfang eine Schraubenverzahnung (1 1 , 1 1 a) aufweist, die in die Innenverzahnung (12, 12') des Hohlrads (10, 10') eingreift.
2. Schraubenradgetriebe (G1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenverzahnung (12) am Hohlrad (10) eine Schrägverzahnung (12) ist, die in einem Winkel zu einer Linie L verläuft, wobei die Linie L parallel zur Rotationsachse der Antriebswelle (1 ) und durch das Hohlrad (10) verläuft und die Rotationsachse (7) des mindestens einen Planetenrads (5) parallel zu einer Senkrechten zur Antriebswelle (1 ) angeordnet ist.
3. Schraubenradgetriebe (G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
die Innenverzahnung (12') am Hohlrad (10') eine gerade Verzahnung (12') ist, die parallel zur Rotationsachse der Antriebswelle (1 ) verläuft und die Rotationsachse (7a) des mindestens einen Planetenrads (5a) in einem Winkel zu einer Linie H verläuft, die parallel zu einer Senkrechten zur Antriebswelle (1 ) verläuft.
4. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -3
dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (8, 8') mit der Abtriebswelle (2) verbunden und das Hohlrad (10, 10') fest ist.
5. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -4
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (10) als Gehäuse ausgebildet ist.
6 . Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -5
dadurch gekennzeichnet, dass
das Hohlrad (10, 10') mit der Abtriebswelle (2) verbunden und der Planetenträger (8, 8') fest ist.
7. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -6
dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe (G1 , G2) zur Drehung der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) in der gleichen Drehrichtung ausgebildet ist.
8. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -7
dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe (G1 , G2) zur Drehung der Antriebswelle (1 ) und der Abtriebswelle (2) jeweils in entgegengesetzter Drehrichtung ausgebildet ist.
9. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -8
dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe (G1 , G2) ein, zwei, drei, vier oder mehr Planetenräder (5, 5a) aufweist.
10. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -9
dadurch gekennzeichnet, dass
das eine oder die mehreren Planetenräder (5, 5a) einseitig eine Schraubenradverzahnung an deren Umfang aufweisen oder beidseitig je eine Schraubenradverzahnung aufweisen.
1 1 . Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -10
dadurch gekennzeichnet, dass
Lager (9) an der Abtriebswelle (2) und Lager an dem einen oder den mehreren Planetenräder (5, 5a) jeweils durch Gleitlager oder Kugellager ausgebildet sind.
12. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 1 -1 1
dadurch gekennzeichnet, dass
das Getriebe (G1 , G2) aus Kunststoff, Leichtmetall, Buntmetall oder Stahl gefertigt ist.
13. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 2 und 4-12
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Getriebe (G2) und ein zweites Getriebe (G2) jeweils mit gerader Innenverzahnung (12') am Hohlrad (10') nacheinander auf der gleichen Antriebswelle (1 ) angeordnet sind, wobei die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des ersten Getriebes (G2) linksgängig und die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des zweiten Getriebes (G2) rechtsgängig ist oder die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des ersten Getriebes (G2) rechtsgängig und die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des zweiten Getriebes (G2) linksgängig ist.
14. Schraubenradgetriebe (G1 , G2) nach einem der vorangehenden Ansprüche 3-12
dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Getriebe (G1 ) und ein zweites Getriebe (G1 ) jeweils mit schräger Innenverzahnung (12) am Hohlrad (10) nacheinander auf der gleichen Antriebswelle (1 ) angeordnet sind, wobei die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des ersten Getriebes (G1 ) linksgängig und die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des zweiten Getriebes (G1 ) rechtsgängig ist oder die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des ersten Getriebes (G1 ) rechtsgängig und die Schraubenverzahnung an den Planetenrädern des zweiten Getriebes (G1 ) linksgängig ist.
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