DE102013216793A1

DE102013216793A1 - High-ratio planetary gear, in particular actuator or actuator

Info

Publication number: DE102013216793A1
Application number: DE102013216793.8A
Authority: DE
Inventors: Franz Kurth; Sebastian Krüger; Norbert Radinger; Simone Lombardo
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-08-23
Filing date: 2013-08-23
Publication date: 2015-02-26

Abstract

Die Erfindung richtet sich auf ein hoch übersetzendes Umlaufrädergetriebe, mit einer ersten Getriebestufe die ein erstes Hohlrad, einen ersten Planetenträger, erste Planeten und ein erstes Sonnenrad umfasst, einer zweiten Getriebestufe die ein zweites Hohlrad, einen zweiten Planetenträger zweite Planeten und ein zweites Sonnenrad umfasst, sowie einer dritten Getriebestufe die ein drittes Hohlrad, einen dritten Planetenträger, dritte Planeten und ein drittes Sonnenrad umfasst, wobei die erste Getriebestufe über deren Sonnenrad angetrieben wird und über die erste Getriebestufe eine Verzweigung der über das erste Sonnenrad zufließenden Antriebsleistung auf das erste Hohlrad und den ersten Planetenträger bewerkstelligt wird, die zweite Getriebestufe über den ersten Planetenträger angetrieben wird und über diese zweite Getriebestufe eine Verzweigung der vom ersten Planetenträger abgegriffenen Teilleistung auf das zweite Hohlrad und den zweiten Planetenträger bewerkstelligt wird, das Sonnenrad der dritten Getriebestufe durch den zweiten Planetenträger angetrieben wird, und das erste Hohlrad, das zweite Hohlrad und das dritte Hohlrad miteinander drehfest gekoppelt sind.The invention is directed to a highly translating epicyclic gearbox comprising a first gear stage comprising a first ring gear, a first planet carrier, first planet and a first sun gear, a second gear stage comprising a second ring gear, a second planet carrier second planet and a second sun gear, and a third gear stage which comprises a third ring gear, a third planet carrier, third planet and a third sun gear, wherein the first gear stage is driven via the sun gear and via the first gear stage, a branching of the drive power flowing through the first sun gear to the first ring gear and the first planet carrier is accomplished, the second gear stage is driven via the first planet carrier and via this second gear stage, a branching of the tapped from the first planet carrier partial power on the second ring gear and the second planet carrier wi Rd, the sun gear of the third gear stage is driven by the second planet carrier, and the first ring gear, the second ring gear and the third ring gear are rotatably coupled together.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung achtet sich auf ein hoch übersetzendes Umlaufrädergetriebe, das beispielsweise bei Wankstabilisatoren im Kfz-Bereich oder auch bei Schalt-, Positionier- oder Servoantrieben, Antrieben zum Antrieb eines Spindel- oder Mutterelements, oder auch Antrieben eines Gelenkes eines Handhabungssystems, beispielsweise eines Roboterarmes, oder auch als Schwenkantrieb Anwendung finden kann.The invention pays attention to a highly translating epicyclic gearbox, which is used for example in roll stabilizers in the automotive sector or in switching, positioning or servo drives, drives for driving a spindle or nut member, or even drives a joint of a handling system, such as a robot arm, or can be used as a rotary actuator application.

Bei diesen hoch übersetzenden Umlaufrädergetrieben ist eine Ausführungsform bekannt, die allgemein als sog. Wolfromsatz bezeichnet wird. Ausführungsbeispiele hierzu sind in den Druckschriften DE 10 2008 035 114 A1 , DE 10 2010 034 801 A1 sowie DE 101 61 942 A1 beschrieben. Bei diesen bekannten Getriebekonstruktionen sind zwei Hohlräder vorgesehen, die über zwei Planeten miteinander gekoppelt sind. Die beiden Planeten sitzen in einem gemeinsamen Planetenträger und sind miteinander drehfest gekoppelt und weisen unterschiedliche Zähnezahlen auf. Eines der beiden Hohlräder stellt die stationäre Komponente, das andere Hohlrad die bewegte Komponente, d. h. den Getriebeausgang dar. Die Leistungszufuhr erfolgt über ein Sonnenrad das entweder die in das stationäre Hohlrad eingreifenden Planeten, oder die in das angetriebene Hohlrad eingreifenden Planeten antreibt. Derartige Getriebebauformen mit hohem Übersetzungsverhältnis neigen im Schubbetrieb zur Selbsthemmung.In these high-ratio planetary gear transmissions, an embodiment is known, which is generally referred to as a so-called. Wolfromsatz. Exemplary embodiments of this are in the documents DE 10 2008 035 114 A1 . DE 10 2010 034 801 A1 such as DE 101 61 942 A1 described. In these known transmission designs two ring gears are provided, which are coupled together via two planets. The two planets sit in a common planet carrier and are coupled with each other in a torque-proof manner and have different numbers of teeth. One of the two ring gears represents the stationary component, the other ring gear, the moving component, ie the transmission output. The power is supplied via a sun gear which drives either the engaging in the stationary ring gear planet, or engaging the driven ring gear planet. Such gearboxes with high transmission ratio tend to self-locking in overrun.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hoch übersetzendes Verbundgetriebe zu schaffen, das sich durch einen hohen mechanischen Wirkungsgrad, sowie durch einen kastengünstig realisierbaren Aufbau auszeichnet.The invention has for its object to provide a highly translating compound transmission, which is characterized by a high mechanical efficiency, as well as by a low-cost feasible structure.

Erfindungsgemäße LösungInventive solution

Die vorangehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Umlaufrädergetriebe, mit:

– einer ersten Getriebestufe die ein erstes Hohlrad, einen ersten Planetenträger, erste Planeten und ein erstes Sonnenrad umfasst,
– einer zweiten Getriebestufe die ein zweites Hohlrad, einen zweiten Planetenträger zweite Planeten und ein zweites Sonnenrad umfasst,
– einer dritten Getriebestufe die ein drittes Hohlrad, einen dritten Planetenträger, dritte Planeten und ein drittes Sonnenrad umfasst, wobei
– die erste Getriebestufe über deren Sonnenrad angetrieben wird und über die erste Getriebestufe eine Verzweigung der über das erste Sonnenrad zufließenden Antriebsleistung auf das erste Hohlrad und den ersten Planetenträger bewerkstelligt wird,
– die zweite Getriebestufe über den ersten Planetenträger angetrieben wird und über diese zweite Getriebestufe eine Verzweigung der vom ersten Planetenträger abgegriffenen Teilleistung auf das zweite Hohlrad und den zweiten Planetenträger bewerkstelligt wird,
– das Sonnenrad der dritten Getriebestufe durch den zweiten Planetenträger angetrieben wird, und
– das erste Hohlrad, das zweite Hohlrad und das dritte Hohlrad miteinander drehfest gekoppelt sind.

The above object is achieved by a planetary gear, with:

A first gear stage comprising a first ring gear, a first planet carrier, first planets and a first sun gear,
A second gear stage comprising a second ring gear, a second planet carrier second planet and a second sun gear,
- A third gear stage comprising a third ring gear, a third planet carrier, third planet and a third sun gear, wherein
The first gear stage is driven via its sun gear and via the first gear stage a branching of the drive power flowing in via the first sun gear to the first ring gear and the first planet carrier is accomplished,
The second gear stage is driven via the first planet carrier and via this second gear stage a branching of the partial power tapped from the first planet carrier to the second ring gear and the second planet carrier is accomplished,
- The sun gear of the third gear stage is driven by the second planet carrier, and
- The first ring gear, the second ring gear and the third ring gear are rotatably coupled together.

Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, ein hoch übersetzendes Getriebesystem zu schaffen, bei welchem sich im Wege einer mehrfach aufgeteilten Leistungsführung eine Reduktion der strukturmechanischen Belastung der Bauteile, insbesondere der Planetenradlagerungen, sowie eine Reduktion der tribologischen Belastungen der Zahnkontaktzonen ergibt. Das erfindungsgemäße Getriebesystem ist für verschiedenste Anwendungsformen, insbesondere als Bestandteil von Stell- und Positioniertrieben in Verbindung mit elektromechanischen Stellmotoren geeignet.This advantageously makes it possible to provide a highly translating transmission system in which a reduction of the structural mechanical loading of the components, in particular of the planetary gear bearings, as well as a reduction of the tribological loads of the tooth contact zones is achieved by way of a multiple power distribution. The transmission system according to the invention is suitable for a wide variety of applications, in particular as part of positioning and positioning in conjunction with electromechanical servo motors.

Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht insgesamt die Schaffung eines Getriebeverbunds mit hoher Übersetzung, wobei insbesondere für die Hohlräder und die Planetenräder die Zähnezahlen erfindungsgemäß so festgelegt werden können, dass sich hoher Grad an baugleichen Bauteilen ergibt.Overall, the concept according to the invention makes it possible to provide a transmission network with a high ratio, wherein, in particular for the ring gears and the planetary gears, the numbers of teeth can be determined in such a way that a high degree of components of identical construction results.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Hohlräder drehfest mit einer Abtriebswelle gekoppelt und insgesamt zu einer in sich drehsteifen Topfstruktur zusammengefasst. Die Hohlräder können dabei Abschnitte eines Intergralteils bilden, oder auch als ringscheibenartige Einzelbauteile gefertigt werden, die dann durch geeignet geführte Schrauben miteinander verbunden werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the ring gears are non-rotatably coupled to an output shaft and combined to form a torsionally rigid pot structure. The ring gears can thereby form sections of an integral part, or else be manufactured as ring-disk-like individual components, which are then connected to one another by suitably guided screws.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Getriebesystem derart ausgebildet, dass der dritte Planetenträger stationär festgelegt ist. Der dritte Planetenträger kann dabei ein flanschartiges Bauteil bilden. Über dieses Bauteil können Lagerstrukturen bereitgestellt, oder Lagerungen getragen werden. Diese Lagerstrukturen oder Lagerungen dienen dann der Lagerung der Antriebswelle und/oder auch der Lagerung der als Abtrieb fungierenden „Hohlradpackung”. An dem Planetenträger können Befestigungsgeometrien ausgebildet werden, die eine Montage des Umlaufrädergetriebes über den stationären Planetenträger der dritten Getriebestufe ermöglichen. Weiterhin können an dem den dritten Planetenträger bildenden Bauteil auch Anbindungsgeometrien ausgebildet sein, die eine Montage eines Aktors, insbesondere eines Elektromotors ermöglichen. Der dritte Planetenträger kann auch als Lagergehäuse für eine Stirnradstufe ausgebildet werden, so dass der Aktor, d. h. der Antriebsmotor radial zur Getriebeachse versetzt angeordnet und über die Stirnradstufe mit der zur Getriebeachse koaxialen Welle gekoppelt werden kann, welche das erste Sonnenrad treibt.According to a further particularly preferred embodiment of the invention, the transmission system is designed such that the third planet carrier is fixed in place. The third planet carrier can form a flange-like component. Through this component bearing structures can be provided, or bearings can be worn. These bearing structures or bearings are then used to support the drive shaft and / or the bearing of the "Hohlradpackung" acting as an output. On the planet carrier fastening geometries can be formed, which allow mounting of the planetary gear via the stationary planet carrier of the third gear stage. Furthermore, at the third planet carrier forming component also be formed connection geometries, which allow mounting of an actuator, in particular an electric motor. The third planetary carrier can also be designed as a bearing housing for a spur gear, so that the actuator, that is, the drive motor can be arranged offset radially to the transmission axis and coupled via the spur gear with the coaxial shaft to the transmission axis, which drives the first sun gear.

Die Planeten der dritten Getriebestufe können so gelagert werden, dass diese Lagerung eine höhere Tragkraft in Umfangsrichtung aufweist als die Lagerung der Planeten des ersten und zweiten Planetensatzes. Es ist insbesondere möglich, in dem dritten Planetenträger die dritten Planeten derart versenkt anzuordnen, dass diese Planeten in dem Planetenträger eine Kopfkreisführung erhalten und damit in Umlaufrichtung des dritten Hohlrades hochsteif drehbar abgestützt sind. Ansonsten kann auch die Bolzenlagerung gegenüber der Lagerung der beiden vorangegangenen Stufen vergrößert ausgebildet werden, oder es kann in die dritten Planeten jeweils ein größeres Lager eingesetzt werden, das ein höheres Querkraft-Tragvermögen bietet.The planets of the third gear stage can be stored so that this storage has a higher carrying capacity in the circumferential direction than the storage of the planets of the first and second planetary gear set. In particular, it is possible to arrange the third planet in such a sunk manner in the third planet carrier that these planets receive a top circle guide in the planet carrier and are therefore supported in a highly rigid manner in the direction of rotation of the third ring gear. Otherwise, the pin bearing relative to the bearing of the two preceding stages can be formed enlarged, or it can be used in the third planet each have a larger bearing, which offers a higher lateral force-carrying capacity.

Das erfindungsgemäße Getriebekonzept erlaubt es in vorteilhafter Weise, bei den verbauten Komponenten einen hohen Gleichteilegrad zu realisieren. In vorteilhafter Weise ist es dabei insbesondere möglich, die Sonnenräder aller Stufen so zu gestalten, dass diese hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich sind. Auch die Planetenräder aller Stufen können hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt werden. Ebenso können auch die Hohlräder aller Stufen hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt werden.The transmission concept according to the invention makes it possible in an advantageous manner to realize a high degree of equality in the installed components. In an advantageous manner, it is particularly possible to design the sun gears of all stages so that they are identical in terms of their geometry in the radial section. The planet gears of all stages can be made identical in terms of their geometry in the radial section. Likewise, the ring gears of all stages can be made identical in terms of their geometry in the radial section.

Die Verzahnungspartner der dritten Stufe können so gestaltet werden, dass diese wie beschrieben die gleichen Radialschnittgeometrien aufweisen wie die entsprechenden Getriebeglieder der ersten und der zweiten Stufe, jedoch kann die Axiallänge, d. h. die Breite der Verzahnung vergrößert werden um hier eine größere Tragfähigkeit dieser dritten Stufe zu erreichen.The third stage splice partners may be designed to have the same radial section geometries as the first and second stage gear members as described, but the axial length, i. H. The width of the teeth are increased to achieve a greater carrying capacity of this third stage here.

Die Getriebeglieder sind vorzugsweise als schräg verzahnte Stirnräder ausgeführt. Die Verzahnung der Hohlräder kann als axial durchgängige Verzahnung ausgeführt sein, so dass letztlich die drei Hohlräder der drei Getriebestufen durch einen einheitlichen, axial relativ tiefen Hohlradtopf gebildet werden. Die Innengeometrie dieser Innenverzahnung kann so gestaltet werden, dass die Innenköpfe der Zähne des Hohlradtopfes Kopfflächen bilden, über welche die Umfangsflächen der Planetenträger eine Kopfkreisführung erhalten.The gear members are preferably designed as helical spur gears. The toothing of the ring gears can be designed as an axially continuous toothing, so that ultimately the three ring gears of the three gear stages are formed by a single, axially relatively hollow Hohlradtopf. The internal geometry of this internal toothing can be designed so that the inner heads of the teeth of the Hohlradtopfes form top surfaces over which the peripheral surfaces of the planet carrier receive a top circle guide.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind der erste und der zweite Planetenträger baugleich ausgeführt. Diese beiden Planetenträger können so gestaltet sein, dass die durch diese getriebenen Sonnenräder der im Leistungsfluss nachfolgenden Stufe einstückig mit diesen Planetenträgern ausgebildet sind. Diese geometrisch komplexen Bauteile können hierbei insbesondere als Umformbauteile, beispielsweise durch Gesenkschmieden, oder Fliespressen gefertigt werden.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the first and the second planetary carrier are of identical construction. These two planet carriers can be designed such that the sun gears driven by them, which follow the step downstream in the power flow, are formed integrally with these planet carriers. In this case, these geometrically complex components can be manufactured, in particular, as forming components, for example by drop forging or extrusion presses.

Die das erste Sonnenrad treibende Antriebswelle ist vorzugsweise gleichachsig zur Getriebeachse angeordnet und in dem zweiten und/oder dritten Planetenträger radial gelagert. Diese radiale Lagerung kann durch einfache Gleitlagerstrukturen, oder auch durch Wälzlager, insbesondere Nadellager bewerkstelligt werden.The drive shaft driving the first sun gear is preferably arranged coaxially to the transmission axis and radially mounted in the second and / or third planet carrier. This radial bearing can be accomplished by simple sliding bearing structures, or by rolling bearings, especially needle roller bearings.

Soweit der erste Planetenträger und das erste oder das zweite Hohlrad nicht wie oben ausgeführt durch die Kopfflächen der Innenverzahnung des Hohlradtopfes radial geführt werden, ist es möglich, über anderweitige Lagerstrukturen eine gewisse radiale Abstützung der Planetenträger in der einstückigen, oder auch durch axial abfolgend zusammengesetzte Ringscheibenelemente „gebauten” Topfstruktur zu realisieren.As far as the first planetary carrier and the first or the second ring gear are not radially outlined above by the head surfaces of the internal gear of the Hohlradtopfes, it is possible over other bearing structures a certain radial support of the planet carrier in the one-piece, or axially successively assembled annular disk elements Realize "built" pot structure.

Im Kern liegt die Erfindung in der Schaffung eines hochübersetzenden Verbundgetriebes, das aus drei miteinander kombinierten, axial abfolgenden und bezüglich der Sonnenradachsen gleichachsig angeordneten Planetensätzen gebildet ist. Jeder der Planetensätze ist jeweils aus einem Sonnenrad, einem Planetenträger, einem Satz Planeten und einem Hohlrad gebildet. Die drei Hohlräder sind rotationsfest miteinander verbunden. Die Glieder des ersten und zweiten Satzes sind alle rotierbar. Der Planetenträger des dritten Satzes ist gehäusefest gelegt. Der Planetenträger des ersten Satzes ist mit dem Sonnenrad des zweiten Satzes verbunden. Der Planetenträger des zweiten Satzes ist mit dem Sonnenrad des dritten Satzes verbunden. Leistungseingang ist die Sonne des ersten Satzes. Die Leistung wird dreifach verzweigt und zwar am Planetenträger des ersten Satzes auf das Hohlrad des ersten Satzes und auf die Sonne des zweiten Satzes und am Planetenträger des zweiten Satzes auf das Hohlrad des zweiten Satzes und die Sonne des dritten Satzes und an den Hohlrädern zusammengeführt. Das Hohlrad des ersten Satzes, oder das sich aus den drei Hohlrädern ergebende Bauteil ist der Abtrieb.In essence, the invention is to provide a high-ratio compound transmission, which is formed from three combined, axially successive and with respect to the Sonnenradachsen coaxially arranged planetary gear sets. Each of the planetary gear sets is each formed of a sun gear, a planet carrier, a set of planets and a ring gear. The three ring gears are rotationally fixed to each other. The members of the first and second sentences are all rotatable. The planet carrier of the third set is fixed to the housing. The planet carrier of the first set is connected to the sun gear of the second set. The planet carrier of the second set is connected to the sun gear of the third set. Power input is the sun of the first set. The power is threefold branched namely at the planet carrier of the first set on the ring gear of the first set and the sun of the second set and the planet carrier of the second set on the ring gear of the second set and the sun of the third set and the ring gears merged. The ring gear of the first set, or the resulting from the three ring gears component is the output.

Das erfindungsgemäße Getriebe kann hochkompakt ausgeführt werden und dabei so gestaltet sein, dass dieses im Grunde als zylindrische Struktur erscheint die auf einer Seite einen Anbindungsflansch aufweist in welchem ggf. auch schon der Elektroantrieb sitzt und auf der anderen Seite über die Außenflächen der Hohlräder einen großen Wellenzapfen darstellt von welchem das hohe Drehmoment abgegriffen werden kann. Das erfindungsgemäße Getriebe kann auch so aufgebaut werden, dass dieses zwei von außen gesehen im wesentlichen baugleich erscheinende Flanschstrukturen bildet zwischen welchen das getriebeseitig generierte hohe Übersetzungsmoment wirkt, wobei je nach Anwendungsfall dann entweder die mit den Hohlrädern oder die mit dem dritten Planetenträger gekoppelte Flanschstruktur stationär gehalten wird.The transmission according to the invention can be made highly compact and be designed so that this basically appears as a cylindrical structure having on one side a Anbindungsflansch in which possibly even the Electric drive sits and on the other side on the outer surfaces of the ring gears represents a large shaft journal from which the high torque can be tapped. The transmission according to the invention can also be constructed so that this two seen from the outside substantially identically flange structures forms between which the transmission side generated high transmission torque acts, depending on the application then either with the ring gears or coupled to the third planet carrier flange structure held stationary becomes.

Es ist möglich, das erfindungsgemäße Getriebe so zu gestalten, dass die kinematische Anbindung der Antriebseinrichtung an das erste Sonnenrad über eine Steckverzahnung bewerkstelligt wird, wobei hierbei sowohl auf der Seite des dritten Planetenträgers, als auch auf der Seite des erste Hohlrades eine Einsteckbohrung vorgesehen ist die ein Einstecken eines Motorwellenabschnitts erlaubt, so dass der Antrieb entweder von der Seite des dritten Planetenträgers, oder von der Seite des dritten Hohlrades aus erfolgen kann. Das erfindungsgemäße Getriebe kann auch als relativ massives zylinderzapfenartiges Antriebsmodul gestaltet sein, das zwischen zwei Wellensysteme eingesetzt wird und diese damit hochsteif, jedoch winkelverstellbar koppelt. Diese Ausführungsform eignet sich insbesondere für die Realisierung eines Wankstabilisators für ein Kraftfahrzeug. Das erfindungsgemäße Getriebe kann hierbei direkt zwischen zwei Abschnitte eines Torsionsfederstabilisators eingesetzt werden und damit einen zwangsweise Tordierung dieser Abschnitte gegeneinander erzwingen. Der Elektroantrieb kann dabei in einem Glockengehäuse untergebracht sein, das auf der Seite des dritten Planetenträgers, oder der Seite des ersten Hohlrades befestigt ist und das Stütz- oder Drehmoment an dem Elektromotor „außen vorbei” führt. In diesem Falle sind dann sowohl der dritte Planetenträger, als auch das erste Hohlrad an bewegliche Systemabschnittes des Wankstabilisators angebunden.It is possible to make the transmission according to the invention so that the kinematic connection of the drive means to the first sun gear is accomplished via splines, in which case an insertion bore is provided both on the side of the third planet carrier and on the side of the first ring gear allows insertion of a motor shaft portion, so that the drive can be done either from the side of the third planet carrier, or from the side of the third ring gear. The transmission according to the invention can also be designed as a relatively massive cylinder-pin-like drive module which is inserted between two shaft systems and thus couples them in a highly rigid but angularly adjustable manner. This embodiment is particularly suitable for the realization of a roll stabilizer for a motor vehicle. The transmission according to the invention can be used directly between two sections of a Torsionsfederstabilisators and thus enforce a forced killing of these sections against each other. The electric drive can be housed in a bell housing, which is attached to the side of the third planet carrier, or the side of the first ring gear and the support or torque to the electric motor "outside over" leads. In this case, then both the third planet carrier, and the first ring gear are connected to the movable system portion of the roll stabilizer.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:Further details and features of the invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the drawings. It shows:

1 eine Schemadarstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen, hoch übersetzenden Umlaufrädergetriebes mit mehreren den Leistungsfluss teilenden Getriebestufen deren Hohlräder miteinander drehfest gekoppelt sind; 1 a schematic representation of a preferred embodiment of a high-ratio planetary gear according to the invention with a plurality of power flow dividing gear stages whose ring gears are rotatably coupled together;

2 eine Schemadarstellung zur Veranschaulichung des Leistungstransfers innerhalb des Umlaufrädergetriebes nach 1. 2 a schematic representation for illustrating the power transfer within the epicyclic gear after 1 ,

Ausführliche Beschreibung der FigurenDetailed description of the figures

Die Darstellung nach 1 veranschaulicht schematisch den Aufbau eines erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Dieses Umlaufrädergetriebe umfasst eine erste Planetengetriebestufe G1 die ein erstes Hohlrad H1, erste Planeten P1, einen ersten Planetenträger C1 und ein erstes Sonnenrad S1 aufweist. Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe umfasst neben der ersten Getriebestufe G1 eine zweite Planetengetriebestufe G2 die ein zweites Hohlrad H2, zweite Planeten P2, einen zweiten Planetenträger C2 und ein zweites Sonnerad S2 umfasst. Zudem umfasst das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe eine dritte Planetengetriebestufe G3, die einen dritten Planetenträger C3, ein drittes Hohlrad H3, dritte Planeten P3 und ein drittes Sonnerad S3 aufweist.The representation after 1 schematically illustrates the structure of a planetary gear according to the invention according to a first embodiment of the present invention. This planetary gear transmission comprises a first planetary gear stage G1 which has a first ring gear H1, first planet P1, a first planet carrier C1 and a first sun gear S1. The planetary gear transmission according to the invention comprises, in addition to the first gear stage G1, a second planetary gear stage G2 which comprises a second ring gear H2, second planet P2, a second planet carrier C2 and a second sun gear S2. In addition, the planetary gear according to the invention comprises a third planetary gear stage G3, which has a third planet carrier C3, a third ring gear H3, third planet P3 and a third sun gear S3.

Das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Getriebestufe G1 über deren Sonnenrad S1 angetrieben wird und über die erste Getriebestufe G1 eine Verzweigung der über das erste Sonnenrad S1 zufließenden Antriebsleistung auf das erste Hohlrad H1 und den ersten Planetenträger C1 bewerkstelligt wird. Zudem wird über die zweite Getriebestufe G2 eine Verzweigung der vom ersten Planetenträger C1 abgegriffenen Teilleistung auf das zweite Hohlrad H2 und den zweiten Planetenträger C2 bewerkstelligt. Weiterhin ist das Sonnenrad S3 der dritten Getriebestufe mit dem zweiten Planetenträger C2 drehfest gekoppelt, und das erste Hohlrad H1, das zweite Hohlrad H2 und das dritte Hohlrad H3 sind miteinander drehfest gekoppelt.The epicyclic gearing according to the invention is characterized in that the first gearing stage G1 is driven via its sun gear S1 and via the first gearing stage G1 a branching of the drive power flowing in via the first sun gear S1 to the first ring gear H1 and the first planet carrier C1 is effected. In addition, a branching of the partial power consumed by the first planetary carrier C1 to the second ring gear H2 and the second planet carrier C2 is accomplished via the second gear stage G2. Furthermore, the sun gear S3 of the third gear stage is rotatably coupled to the second planet carrier C2, and the first ring gear H1, the second ring gear H2 and the third ring gear H3 are coupled to each other in a rotationally fixed.

Die Hohlräder H1, H2, H3 bilden eine in sich torsionssteife Topfstruktur und sind drehfest mit einer Abtriebswelle 2 gekoppelt. Der dritte Planetenträger C3 ist stationär festgelegt. Die Sonnenräder S1, S2, S3 sind hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt. Auch die Planetenräder P1, P2, P3 und entsprechend auch die Hohlräder H1, H2, H3 sind hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt. Die Planetenträger C1 und C2 sind bei dem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls baugleich ausgeführt.The ring gears H1, H2, H3 form a torsionally rigid pot structure and are non-rotatable with an output shaft 2 coupled. The third planet carrier C3 is fixed stationary. The sun gears S1, S2, S3 are identical in terms of their geometry in the radial section. The planetary gears P1, P2, P3 and, correspondingly, the ring gears H1, H2, H3 are designed to be identical in terms of their geometry in the radial section. The planet carrier C1 and C2 are also designed identical in the embodiment shown schematically.

Das erste Sonnenrad S1 wird über eine Antriebswelle 1 angetrieben. Diese Antriebswelle 1 ist gleichachsig zur Getriebeachse X angeordnet und ist in dem ersten und in dem zweiten Planetenträger C1, C2 durch nicht näher dargestellte, beispielsweise als Nadellagerbuchsen ausgeführte Wälzlager radial gelagert. Der dem Boden 3 des Hohlradtopfes H benachbarte Endbereich der Antriebswelle 1, oder auch ein entsprechender Zapfenabschnitt des ersten Sonnenrades S1 kann im Zentrumsbereich des Bodens 3 in entsprechenden Lagergeometrien oder Lageranordnungen radial gelagert sein, so dass eine präzise radiale Positionierung des ersten Sonnenrades S1 in dem Planetensatz P1 gewährleistet ist.The first sun gear S1 is via a drive shaft 1 driven. This drive shaft 1 is arranged coaxially to the transmission axis X and is radially mounted in the first and in the second planetary carrier C1, C2 by non-illustrated, for example, designed as a needle bearing bushings rolling bearing. The bottom 3 of the Hohlradtopfes H adjacent end portion of the drive shaft 1 , or a corresponding pin portion of the first sun gear S1 can in the center region of the bottom 3 in corresponding bearing geometries or Bearing arrangements be radially mounted, so that a precise radial positioning of the first sun gear S1 is ensured in the planetary gear P1.

Obgleich ebenfalls hier nicht näher dargestellt, können auch der erste Planetenträger C1 und das erste oder das zweite Hohlrad H1, H2 über eine Lagereinrichtung radial gegeneinander drehbar abgestützt werden, so dass diese Bauteile präzise zentrisch zur Lagerachse X leichtgängig drehbar aneinander geführt sind. Über die erste Getriebestufe G1 wird eine Verzweigung der über das erste Sonnenrad S1 zufließenden Antriebsleistung auf das erste Hohlrad H1 und den ersten Planetenträger C1 bewerkstelligt.Although also not shown here in detail, the first planetary carrier C1 and the first or the second ring gear H1, H2 can be rotatably supported radially against each other via a bearing device, so that these components are precisely rotatable guided smoothly rotatable together to the bearing axis X. Via the first gear stage G1, a branching of the drive power flowing in via the first sun gear S1 to the first ring gear H1 and the first planet carrier C1 is accomplished.

Wie bereits ausgeführt sind die Sonnenräder S1, S2, S3 sind bei diesem Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass diese hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt sind. Auch die Planetenräder P1, P2, P3 und die Hohlräder H1, H2, H3 sind hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt. Durch dieses Konzept wird es möglich, die Fertigungskosten des Getriebes zu reduzieren, da bei der Herstellung der Zahnradkomponenten innerhalb einer Gruppe, also bezüglicher der Sonnenräder, der Planetenräder und der Hohlräder auf gleiche Vorprodukte zurückgegriffen werden kann.As already stated, the sun gears S1, S2, S3 are designed in this exemplary embodiment in such a way that they are of identical construction in radial section in terms of their tooth geometry. The planetary gears P1, P2, P3 and the ring gears H1, H2, H3 are designed to be identical in terms of their geometry in the radial section. This concept makes it possible to reduce the manufacturing costs of the transmission, since in the manufacture of the gear components within a group, so with respect to the sun gears, the planet gears and the ring gears can be accessed on the same precursors.

In 2 ist die Leistungsführung über das erfindungsgemäße Umlaufrädergetriebe nach 1 weiter veranschaulicht. Die Leistungszufuhr erfolgt über das erste Sonnenrad S1 der ersten Getriebestufe G1. Das Antriebsdrehmoment wird hierzu in einen Achszapfen 1 eingeleitet der gleichachsig zur Getriebeachse X ausgerichtet und drehfest mit dem ersten Sonnenrad S1 gekoppelt ist. Das erste Sonnenrad S1 ist als Stirnrad ausgeführt und greift radial von innen her in die Planeten P1 der ersten Getriebestufe G1 ein. Die Planeten P1 sitzen auf Planetenbolzen B1 und sind über diese an dem Planetenträger C1 gelagert. Die Planeten P1 greifen radial von innen her in das erste Hohlrad H1 ein. Durch Rotation des ersten Sonnenrades S1 werden das Hohlrad H1 und der erste Planetenträger C1 gegeneinander verdreht. Der erste Planetenträger C1 treibt nunmehr das zweite Sonnenrad S2 der zweiten Getriebestufe G2.In 2 is the power management on the planetary gear according to the invention after 1 further illustrated. The power is supplied via the first sun gear S1 of the first gear G1. The drive torque is for this purpose introduced into a journal 1 which is aligned coaxially to the transmission axis X and rotatably coupled to the first sun gear S1. The first sun gear S1 is designed as a spur gear and engages radially from the inside into the planets P1 of the first gear G1. Planets P1 are seated on planet pins B1 and are mounted on planetary carrier C1 via them. The planets P1 engage radially from the inside into the first ring gear H1. By rotation of the first sun gear S1, the ring gear H1 and the first planet carrier C1 are rotated against each other. The first planet carrier C1 now drives the second sun gear S2 of the second gear G2.

Das zweite Sonnenrad S2 greift radial von innen her in die zweiten Planeten P2 ein. Die zweiten Planeten P2 sind auf Planetenbolzen B2 gelagert und greifen radial von innen her in das zweite Hohlrad H2 ein. Diese zweite Getriebestufe G2 bewirkt eine weitere Leistungsverzweigung.The second sun gear S2 engages radially from the inside into the second planet P2. The second planet P2 are mounted on planet pins B2 and engage radially from the inside into the second ring gear H2. This second gear G2 causes a further power split.

Bei der dritten Getriebestufe G3 ist das dritte Hohlrad H3 drehfest mit dem ersten und dem zweiten Hohlrad gekoppelt. Die Planeten P3 der dritten Getriebestufe G3 sitzen auf Planetenbolzen B3 und greifen radial von innen her in das dritte Hohlrad H3 ein. Die dritten Planetenbolzen B3 sind in dem dritten, stationär gehaltenen Planetenträger C3 verankert. An dem dritten Sonnenrad S3 liegt das Drehmoment des zweiten Planetenträgers C2 an. Das dritte Sonnenrad S3 treibt über die dritten Planeten das dritte Hohlrad H3 an. Hierbei addieren sich die durch den jeweiligen Planetensatz in das zugeordnete Hohlrad H1, H2, H3 eingekoppelten Drehmomente. Das sich ergebende Summenmoment wird über einen drehfest mit den Hohlrädern H1, H2, H3 gekoppelten, ggf. integral mit diesen gefertigten Abtriebszapfen 2 aus dem Getriebesystem abgeführt.In the third gear stage G3, the third ring gear H3 is non-rotatably coupled to the first and the second ring gear. The planet P3 of the third gear G3 sit on planetary pin B3 and engage radially from the inside into the third ring gear H3. The third planetary pin B3 are anchored in the third, stationarily held planet carrier C3. At the third sun gear S3, the torque of the second planetary carrier C2 is applied. The third sun gear S3 drives the third ring gear H3 via the third planet. Here, the coupled by the respective planetary gear set in the associated ring gear H1, H2, H3 torques add. The resulting summation torque is transmitted via a driven pin rotatably coupled to the ring gears H1, H2, H3, if necessary, integrally made therewith 2 removed from the transmission system.

Die Erfindung betrifft im Kern ein hoch übersetzendes Getriebe bestehend aus einem Verbund aus drei Standard Planetensätzen. Das Getriebe bietet je nach Wahl der Teilübersetzungen eine Gesamtübersetzung von z. B. 1/–215 und zeichnet sich durch eine geringe Selbsthemmungsneigung im Schubbetrieb, also bei Untersetzung aus. Es ist damit für viele Anwendungen mit Aktoren geeignet. Das erfindungsgemäße Lösungskonzept ermöglicht die Schaffung eines Getriebesystems mit relativ hoher Übersetzung, welches mit einem sehr hohen Gleichteilegrad realisiert werden kann.The invention relates in essence a highly translating gear consisting of a composite of three standard planetary gear sets. The transmission offers depending on the choice of partial translations a total translation of z. B. 1 / -215 and is characterized by a low tendency to self-inhibition in overrun, ie at reduction. It is therefore suitable for many applications with actuators. The solution according to the invention enables the creation of a transmission system with a relatively high gear ratio, which can be realized with a very high degree of equal parts.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008035114 A1 [0002] DE 102008035114 A1 [0002]
DE 102010034801 A1 [0002] DE 102010034801 A1 [0002]
DE 10161942 A1 [0002] DE 10161942 A1 [0002]

Claims

Umlaufrädergetriebe, mit: – einer ersten Getriebestufe (G1) die ein erstes Hohlrad (H1), einen ersten Planetenträger (C1), erste Planeten (P1) und ein erstes Sonnenrad (S1) umfasst, – einer zweiten Getriebestufe (G2) die ein zweites Hohlrad (H2), einen zweiten Planetenträger (C2) zweite Planeten (P2) und ein zweites Sonnenrad (S2) umfasst, – einer dritten Getriebestufe (G3) die ein drittes Hohlrad (H3), einen dritten Planetenträger (C3), dritte Planeten (P3) und ein drittes Sonnenrad (S3) umfasst, wobei – über die erste Getriebestufe (G1) eine Verzweigung der über das erste Sonnenrad (S1) zufließenden Antriebsleistung auf das erste Hohlrad (H1) und den ersten Planetenträger (C1) bewerkstelligt wird, – über die zweite Getriebestufe (G2) eine Verzweigung der vom ersten Planetenträger (C1) abgegriffenen Teilleistung auf das zweite Hohlrad (H2) und den zweiten Planetenträger (C2) bewerkstelligt wird, – das Sonnenrad (S1) der dritten Getriebestufe (G3) mit dem zweiten Planetenträger (C2) drehfest gekoppelt ist, und – das erste Hohlrad (H1), das zweite Hohlrad (H2) und das dritte Hohlrad (H3) miteinander drehfest gekoppelt sind.Planetary gear, with: A first gear stage (G1) comprising a first ring gear (H1), a first planet carrier (C1), first planets (P1) and a first sun gear (S1), A second gear stage (G2) which comprises a second ring gear (H2), a second planet carrier (C2) second planet (P2) and a second sun gear (S2), A third gear stage (G3) comprising a third ring gear (H3), a third planet carrier (C3), third planets (P3) and a third sun gear (S3), in which Via the first gear stage (G1), a branching of the drive power flowing in via the first sun gear (S1) to the first ring gear (H1) and the first planet carrier (C1) is accomplished, Via the second gear stage (G2), a branching of the partial power tapped off from the first planet carrier (C1) to the second ring gear (H2) and the second planet carrier (C2) is accomplished, - The sun gear (S1) of the third gear stage (G3) is rotatably coupled to the second planetary carrier (C2), and - The first ring gear (H1), the second ring gear (H2) and the third ring gear (H3) are rotatably coupled together.

Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (H1, H2, H3) drehfest mit einer Abtriebswelle (2) gekoppelt sind.Planetary gear according to claim 1, characterized in that the ring gears (H1, H2, H3) rotatably connected to an output shaft ( 2 ) are coupled.

Umlaufrädergetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (H1, H2, H3) zu einer Topfstruktur zusammengefasst sind.Planetary gear according to claim 1 or 2, characterized in that the ring gears (H1, H2, H3) are combined to form a pot structure.

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlräder (H1, H2, H3) als Zahnradabschnitte eines Integralbauteils gefertigt sind.Planetary gear according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the ring gears (H1, H2, H3) are made as gear portions of an integral component.

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Planetenträger (C3) stationär oder gehäuseseitig festgelegt ist.Planetary gear according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the third planet carrier (C3) is stationary or fixed on the housing side.

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sonnenräder (S1, S2, S3) hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt sind.Planetary gear according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the sun gears (S1, S2, S3) are constructed identical in terms of their geometry in the radial section.

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenräder (P1, P2, P3) hinsichtlich ihrer Geometrie im Radialschnitt baugleich ausgeführt sind.Planetary gear according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that the planetary gears (P1, P2, P3) are constructed identical in terms of their geometry in the radial section.

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Planeten des dritten Planetensatzes (P3) eine größere axiale Verzahnungsbreite aufweisen als die Planeten des ersten Planetensatzes (P1).Planetary gear according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the planets of the third planetary gear set (P3) have a greater axial tooth width than the planets of the first planetary gear set (P1).

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Planetenträger (C3) durch ein Flanschbauteil realisiert ist über welches die Fixierung und Drehmomentenabstützung des Getriebes bewerkstelligt wird.Planetary gear according to at least one of claims 1 to 8, characterized in that the third planet carrier (C3) is realized by a Flanschbauteil via which the fixation and torque support of the transmission is accomplished.

Umlaufrädergetriebe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsleistung über einen Elektromotor in die Antriebswelle (1) eingeleitet wird, und dass dieser Elektromotor gehäuseseitig mit dem dritten Planetenträger (C3) drehfest gekoppelt ist.Planetary gear according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the drive power via an electric motor in the drive shaft ( 1 ) is introduced, and that this electric motor on the housing side with the third planet carrier (C3) is rotatably coupled.