WO2023104407A1

WO2023104407A1 - Planetengetriebe mit ungleich verteilten planetenrädern

Info

Publication number: WO2023104407A1
Application number: PCT/EP2022/080950
Authority: WO
Inventors: Burkhard Lips
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2021-12-07
Filing date: 2022-11-07
Publication date: 2023-06-15
Also published as: CN118019930A; DE102021213858A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe (101 ) mit N Planetenrädern (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f), einem Sonnenrad (105) mit z _S Zähnen und einem Hohlrad (107) mit z _HZähnen. Die Drehachsen zweier Planetenräder (103a, 103f) sind um einen Winkel von (I) bezüglich einer Mittelachse des Sonnenrads (105) zueinander versetzt angeordnet.

Description

Planetenqetriebe mit ungleich verteilten Planetenrädern

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Baureihe nach dem Oberbegriff von Anspruch 2.

Eine hohe Vanantenvielfalt führt zu hohen Kosten. Ein Weg, die Vanantenvielfalt zu reduzieren, besteht in der Abdeckung verschiedene Lastfälle mit demselben Getriebe. Das Getriebe muss dabei so dimensioniert sein, dass es dem Lastfall mit den höchsten auftretenden Lasten standhält. Bei den anderen Lastfällen hat dies eine Überdimensionierung zur Folge. Obwohl die Variantenkosten sinken, steigen aufgrund der Überdimensionierung die Bauteilkosten.

Eine Lösung besteht darin, bei einem Planetengetriebe die Zahl der Planetenräder variabel zu gestalten und dem jeweiligen Lastfall anzupassen. Dies ist allerdings nur sehr begrenzt möglich, da die Anzahl der Planetenräder abhängig ist von der Zähnezahl des Sonnenrads und der Zähnezahl des Hohlrads.

Die DE 10 2015 009 070 A1 offenbart ein Planetengetriebe, dessen Planetenräder in Umfangsrichtung einer Drehachse des Sonnenrads ungleichmäßig voneinander be- abstandet sind. Dadurch wird erreicht, dass die Verzahnungen der Planetenräder zu verschiedenen Zeiten vom Einzeleingriffsgebiet zum Doppeleingriffsgebiet übergehen. Infolgedessen reduzieren sich die aus dem Übergang vom Einzeleingriffsgebiet zum Doppeleingriffsgebiet resultierenden Geräuschemissionen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Variantenkosten von Planetengetrieben zu reduzieren. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe nach Anspruch 1 und eine Baureihe nach Anspruch 2.

Das erfindungsgemäße Planetengetriebe weist N Planetenräder P ... P_N, ein Sonnenrad und ein Hohlrad auf. Die Zahl N der Planetenräder beträgt mindestens zwei. Insbesondere kann N größer als zwei sein. Als Werte für N kommen beliebige natürliche Zahlen in Frage, beispielsweise 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 ... Das Sonnenrad ist außenverzahnt. Die Anzahl z_s der Zähne einer Verzahnung des Sonnenrads ist daher positiv.

Das Hohlrad hingegen weist eine Innenverzahnung auf. Deren Zähnezahl z_H wird definitionsgemäß mit einem negativen Wert angegeben.

Bei einem Planetengetriebe sind das Hohlrad und das Sonnenrad sind koaxial zueinander angeordnet, weisen also eine gemeinsame Mittel- bzw. Drehachse auf. Die Planetenräder sind drehbar in einem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Vorzugsweise kämmt jedes Planetenrad mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad. Die Drehachsen der Planetenräder sind parallel zueinander ausgerichtet.

Zwei der drei Komponenten Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad sind drehbar gelagert. Die entsprechende Drehachsen verlaufen vorzugsweise parallel zueinander. Vorzugsweise verlaufen auch die Drehachsen der Planetenräder parallel dazu. Die dritte Komponente ist drehfest fixiert. Insbesondere können der Planetenträger und das Sonnenrad drehbar gelagert sein, während das Hohlrad drehfest fixiert ist, beispielsweise in einem Getriebegehäuse.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die übliche Gleichverteilung der Planetenräder aufzugeben, um mit baugleichen Komponenten mehr Lastfälle abdecken zu können. Dazu werden die N Planetenräder P ... P_N der Reihe nach jeweils in gleichem Abstand ihrem jeweiligen Vorgänger angeordnet. Im Einzelnen werden die Planetenräder Pt, für i = 2 ...N, in jeweils gleichem Abstand cp zu dem jeweiligen Vorgänger angeordnet. Daraus ergibt sich ein abweichender Abstand cp' zwischen den Planetenrädern P und P_N. Es gilt cp

cp' = cp - <5, mit einer von Null verschiedenen Abweichung <5 zwischen und <p'.

Als Maß für den Abstand zwischen einem ersten und einem zweiten Planetenrad eignet sich etwa ein Winkel, um den eine Drehachse des ersten Planetenrads und eine Drehachse des zweiten Planetenrads bezüglich der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads zueinander versetzt angeordnet sind. Dieser Winkel ist identisch mit ei- nem Torsionswinkel, auch Diederwinkel genannt, zwischen einer von der Drehachse des ersten Planetenrads und der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads aufgespannten Fläche und einer von der Drehachse des zweiten Planetenrads und der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads aufgespannten Fläche. Der Torsionswinkel entspricht einem Winkel, den zwei Strahlen einschließen, die in einem Querschnitt von der Mittel- bzw. Drehachse des Sonnenrads ausgehend durch jeweils eine Drehachse eines der beiden Planetenräder verlaufen.

Erfindungsgemäß gilt

360°

Dabei bezeichnet i₀ die Standübersetzung des Planetengetriebes, d.h. i₀ = — . ZS

Die Summe aller Torsionswinkel in dem Planetengetriebe beträgt 360°. Es gilt also

360° 360°

360°

Hieraus ergibt sich

360° p - -

/V

und

360°

⁽P' ~ — / iüV —

Eine Baureihe definiert eine Mehrzahl einzelner Vorrichtungen. Diese bilden die Baureihe. Die Baureihe ist also identisch mit einer aus den einzelnen Vorrichtungen bestehenden Anordnung. Bei den Vorrichtungen einer erfindungsgemäßen Baureihe handelt es sich um Planetengetriebe.

Die Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Baureihe weisen baugleiche Hohlräder, baugleiche Sonnenräder und baugleiche Planetenräder auf. Die Hohlräder von jeweils zwei Planetengetrieben der Baureihe sind also baugleich. Ebenso sind die Sonnenräder von jeweils zwei Planetengetrieben der Baureihe baugleich. Baugleich sind auch jeweils zwei Planetenräder jeweils eines Planetengetriebes der Baureihe. Bevorzugt sind darüber hinaus die Planetenräder jedes Planetengetriebes untereinander baugleich. Dies bedeutet, dass jeweils zwei Planetenräder unterschiedlicher Planetengetriebes der Baureihe baugleich sind.

Zwei Mittel oder Anordnungen von Mitteln sind baugleich, wenn sie in ihren technischen Merkmalen und physikalischen Parametern - insbesondere hinsichtlich ihrer Material- und Geometrieeigenschaften - im Rahmen der auftretenden Fertigungstoleranzen übereinstimmen.

Die Planetengetriebe der erfindungsgemäßen Baureihe zeichnen sich dadurch aus, dass die Anzahlen ihrer Planetenräder mindestens teilweise unterschiedlich sind. Dies bedeutet, dass mindestens zwei Planetengetriebe der Baureihe unterschiedliche Anzahlen von Planetenrädern aufweisen.

Die Erfindung sieht vor, dass mindestens ein Planetengetriebe der Baureihe wie eingangs beschrieben erfindungsgemäß ausgebildet ist. Ein weiteres Planetengetriebe der Baureihe ist vorzugsweise konventionell ausgebildet. Ein konventionelles Planetengetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass gilt

<5 = 0 und damit

Die erfindungsgemäße Baureihe erlaubt es, jedes in ihr enthaltene Planetengetriebe präzise an die zu erwartenden Belastungen anzupassen. Dies geschieht durch Variation der Anzahl der Planetenräder. Eine Überdimensionierung einzelner Planetengetriebe lässt sich dadurch vermeiden. Weiterhin lassen sich durch die getriebeübergreifende Verwendung baugleicher Komponenten Variantenkosten einsparen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

Fig. 1 ein Planetengetriebe.

Das in Fig. 1 dargestellte Planetengetriebe 101 weist ein erstes Planetenrad 103a, ein zweites Planetenrad 103b, ein drittes Planetenrad 103c, ein viertes Planetenrad 103d, ein fünftes Planetenrad 103e, ein sechstes Planetenrad 103f , ein Sonnenrad 105 und ein Hohlrad 107 auf. Die Planetenräder 103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f kämmen jeweils mit dem Sonnenrad 105 und dem Hohlrad 107.

Das zweite Planetenrad 103b ist gegenüber dem ersten Planetenrad 103a, das dritte Planetenrad 103c gegenüber dem zweiten Planetenrad 103b, das vierte Planetenrad 103d gegenüber dem dritten Planetenrad 103c, das fünfte Planetenrad 103e gegenüber dem vierten Planetenrad 103d und das sechste Planetenrad 103f gegenüber dem fünften Planetenrad 103e jeweils um einen Winkel <p versetzt angeordnet.

Das erste Planetenrad 103a ist gegenüber dem sechsten Planetenrad 103f um einen Winkel <p' versetzt angeordnet. Der Winkel <p' unterscheidet sich von dem Winkel <p.

Bezugszeichen Planetengetriebe a erstes Planetenrad b zweites Planetenrad c drittes Planetenrad d viertes Planetenrad e fünftes Planetenrad f sechstes Planetenrad Sonnenrad Hohlrad

Claims

Patentansprüche

1. Planetengetriebe (101 ) mit N Planetenrädern (103a, 103b, 103c, 103d, 103e,

103f), einem Sonnenrad (105) mit z_s Zähnen und einem Hohlrad (107) mit z_H Zähnen; dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen zweier Planetenräder (103a, 103f) um einen Winkel von

bezüglich einer Mittelachse des Sonnenrads (105) zueinander versetzt angeordnet sind.

2. Baureihe von Planetengetrieben (101 ) mit baugleichen Planetenrädern (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f), deren Anzahl unterschiedlich ist, baugleichen Son- nenrädern (105) und baugleichen Hohlrädern (107); dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahlen der Planetenräder (103a, 103b, 103c, 103d, 103e, 103f) mindestens teilweise unterschiedlich sind; wobei mindestens eins der Planetengetriebe (101 ) gemäß Anspruch 1 ausgebildet ist.

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