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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit mehreren mit einen zentralen Sonnenrad zusammenwirkenden Planetenrädern, die über je zugeordnete Planetenlager drehbar an einem Planetenzapfen eines einwandigen Planetenträgers gelagert sind, wobei die Planetenzapfen in eine korrespondierende Aufnahmebohrung des Planetenträgers eingepresst ist.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf Koppel-Planetengetriebe. Hier kommen meist einwandige Planetenträger, die auch als einwandige Planetenstege bezeichnet werden, dank der torsionssteifen Aufnahme der Umfangskraft aus der Planetenradverzahnung und Übertragung auf das Sonnenrad zum Einsatz. Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang die exakt radiale Position des Planetenzapfens, welche bezogen auf die Mittelachse des Planetenträgers den Achsabstand der Verzahnung bestimmt. Darüber hinaus bietet der Planetenträger jeweils eine Schnittstelle für das meist als Wälzlager ausgeführte Planetenlager, dessen Sicherungsring sowie das Sonnenrad.
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Planetengetriebe der hier interessierenden Art können insbesondere als Fahr- und Schwenkantriebe für Viel- und Wenigfahreranwendungen, Stationärgetriebe, Pitch- und Azimuthgetriebe für Windkraftanlagen sowie jegliche abgeleitete Sondergetriebeformen verwendet werden.
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Stand der Technik
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Aus dem allgemein bekannten Stand der Technik sind einstückige Planetenträger bekannt, deren Grundplatte mit direkt hieran angeformten Lagerzapfen durch Urformen hergestellt werden. Eine spanende Nachbearbeitung, insbesondere der Lagerzapfen, ist erforderlich, um eine exakte Montage der Planetenlager sowie den gewünschten Achsabstand zu realisieren.
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Aus der
US 5,107,718 geht demgegenüber ein mehrteiliger Planetenträger hervor, dessen Lagerzapfen an einem gemeinsamen Planetenträger durch eine Verschraubung befestigt ist. Die Verschraubung gewährleistet darüber hinaus auch eine axiale Verspannung des Innenrings eines hier als Momententlager ausgeführten Planetenlagers am Außenbund des Lagerzapfens. Dies erlaubt eine einfache Montierbarkeit der besagten Bauteile.
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Die
US 4,271,725 offenbart eine andere technische Lösung für einen mehrteiligen Planetenträger, bei welcher der das Planetenlager mit Planetenrad tragende Planetenzapfen in einer Aufnahmebohrung seitens eines einwandigen Planetenträgers eingepresst ist. Das auf den Lagerzapfen aufgepresste Planetenlager wird durch einen am distalen Ende des Planetenzapfens angeordneten Sicherungsring in axialer Richtung gesichert. Dieser mehrteilige Planetenträger lässt sich ebenfalls einfach herstellen, da die einzupressenden Planetenzapfen in einfacher Weise durch Stangen-Drehautomaten herstellbar sind und lediglich in die vorgefertigte Aufnahmebohrung am Planetenträger eingepresst werden müssen. Allerdings kann es bei speziellen Belastungszuständen nach längerer Zeit zu einer Lockerung der Pressverbindung kommen.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Planetengetriebe mit in einem einstückigen Planetenträger eingepressten Lagerzapfen der gattungsgemäßen Art dahingehend weiter zu verbessern, dass die Pressverbindung mit einfachen technischen Mitteln dauerfest gesichert ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Planetengetriebe gemäß dem Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass der in der Aufnahmebohrung eingepresste Planetenzapfen mindestens eine Querbohrung aufweist, die in den Bereich der Innenwandung der Aufnahmebohrung mündet und Spannmittel zum Fixieren des Planetenzapfens am Planetenträger aufnimmt. Es ist denkbar, diese Art der Befestigung eines Zapfens in einer Bohrung auch in Anwendungen zu nutzen, die nichts mit einem Planetengetriebe zu tun haben, sondern bei denen allgemein ein Zapfen in einer Bohrung zu befestigen ist.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich hierdurch Fixiermittel platzsparend im Planetenzapfen unterbringen lassen und dieser lediglich durch Bohren bearbeitet werden muss. Durch das erfindungsgemäße mehrteilige Planetenträgerdesign entfällt im Vergleich zu einteiligen Planetenträgern auch die aufwändige spanende Bearbeitung der Zapfengeometrie. Es sind lediglich vorzugsweise drei Aufnahmebohrungen in den einwandigen Planetenträger einzubringen, welche den Planetenzapfen aufnehmen. Die konstruktive Schnittstelle zum Sonnenrad hin bleibt dabei unverändert. Die erfindungsgemäße Lösung gestattet eine einseitige Montagereihenfolge und der Planetenträger muss während der Montage nicht gewendet werden. Durch eine einheitliche konstruktive Gestaltung des Planetenzapfens über alle Nenngrößen einer Planetengetriebeserie lässt sich in einfacher Weise ein Baukastensystem darstellen. Die erfindungsgemäße Fixierung des Planetenzapfens am Planetenträger stellt eine kombinierte kraft-/formschlüssige Verbindung dar, da sich die Spannmittel in die Innenwandung der Aufnahmebohrung eindrücken, hierbei somit eine in Radialrichtung wirkende Spannkraft ausüben und gleichzeitig durch die Materialverdrängung einen Formschluss bewirken. Insgesamt ergibt sich eine äußerst haltbare und spielfreie Fixierung des Planetenzapfens in seiner Aufnahmebohrung.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Spannmittel in Form mehrerer Kugelelemente ausgebildet sind, die von einer Spannschraube zur Generierung der Spannkraft beaufschlagt werden. In einfacher Weise können gehärtete Wälzlagerkugeln als Kugelelemente zu dem erfindungsgemäßen Zweck eingesetzt werden.
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Vorzugsweise wird die Spannschraube in einer koaxial im Planetenzapfen verlaufenden und in die mindestens eine Querbohrung einmündenden Gewindelängsbohrung eingeschraubt. Dabei kommt die Spannschraube mit ihrem distalen Ende an mindestens einem der Kugelelemente derart zur Anlage, dass die Spannkraft in Richtung Querbohrung umgelenkt wird. Hierfür ist es von Vorteil, wenn das distale Ende der Spannschraube kegelförmig ausgebildet ist, um die Kraftumlenkung von Längsrichtung in Querrichtung zu bewerkstelligen.
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Alternativ hierzu ist es jedoch auch denkbar, dass zwischen dem distalen Ende der Spannschraube und dem mindestens einen Kugelelement ein weiteres Kugelelement mit vergleichsweise größerem Durchmesser angeordnet ist, um die Spannkraft umzulenken.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mündet die Gewindelängsbohrung T-förmig in die Querbohrung ein und das Kugelelement größeren Durchmessers bzw. das kegelförmige Ende der Spannschraube wirkt zu beiden Seiten der Querbohrung mit dort angeordneten Kugelelementen zusammen. Somit ist es möglich, nach dem Einpressen des Planetenzapfens in die Aufnahmebohrung des Planetenträgers mehrere Wälzlagerkugeln in die Gewindelängsbohrung des Planetenzapfens einzufüllen, welche sich dann gleichmäßig in der angrenzenden Querbohrung verteilen. Die jeweils äußeren Kugelelemente kommen an den beiden Mündungsöffnungen der Querbohrung jeweils in Kontakt mit der Innenwandung der Aufnahmebohrung für den Planetenzapfen. Wird anschließend die Spannschraube in die Gewindelängsbohrung eingeschraubt, so wird die Spannkraft durch die vorstehend beschriebene Kraftumlenkung auf die beiden Reihen der Kugelelemente übertragen, welche sich in die Innenwandung der Aufnahmebohrung eindrücken und hierdurch den Planetenzapfen in seiner Sollposition fixieren.
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Zusätzlich kann in die Innenwandung der Aufnahmebohrung eine umlaufende Befestigungsnut eingebracht werden, in die das jeweils äußere Kugelelement formschlüssig zum Eingriff kommt. Hierdurch wird ein wirkungsvoller, kombinierter Kraft-/Formschluss erzeugt.
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Gemäß einer weiteren die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, die Öffnung in der Gewindelängsbohrung nach dem Anziehen der Spannschraube mit einem dort eingepressten Distanzbolzen zu verschließen. Einerseits verhindert der eingepresste Distanzbolzen ein Eindringen von Schmutz in den Bereich der Gewindelängsbohrung; andererseits gewährleistet der Distanzbolzen durch den aus der Gewindelängsbohrung hervorstehenden Bereich einen Abstand zwischen dem Planetenträger und angrenzenden Getriebebauteilen.
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Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der eingepresste Planetenzapfen mit einem umlaufenden Außenbund versehen ist. Der umlaufende Außenbund begrenzt zum Einen die Einpresstiefe des Planetenzapfens in die Aufnahmebohrung des Planetenträgers. Zum anderen dient der Außenbund auch als Endanschlag für das auf den Planetenzapfen aufgepresste Planetenlager.
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Das vorzugsweise als Rollenlager ausgeführte Planetenlager kann mit einem am distalen Randbereich des Planetenzapfens angeordneten Sicherungsring in einfacher Weise axial fixiert sein.
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Die erfindungsgemäße Lösung bietet die konstruktive Grundlage dafür, dass in die Grundplatte mehrere Gruppen von Aufnahmebohrungen für Planetenzapfen eingebracht werden können, um unterschiedliche Achsabstände X zwischen der Sonnenradwende und dem Planetenzapfen zu realisieren. Diese Maßnahme bewirkt einen Gleichteileeffekt, da der Gleichplanetenträger für unterschiedliche Planetengetriebe und Planetenradgrößen eingesetzt werden kann.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigten
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1 einen schematischen Längsschnitt eines Planetengetriebes mit einwandigem Planetenträger und hierin eingepressten Planetenzapfen, welche durch die erfindungsgemäßen Spannmittel fixiert sind, und
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2 eine Detailansicht von 1 im Bereich der Spannmittel zum Fixieren des Planetenzapfens am Planetenträger.
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Nach 1 umfasst ein Planetengetriebe eine Sonnenradwelle 1 mit zentralem Sonnenrad 2, das mit mehreren Planetenrädern 3a, 3b (exemplarisch) in Zahneingriff steht. Das exemplarische Planetenrad 3a ist über ein zugeordnetes Planetenlager 4, das hier als Zylinderrollenlager ausgeführt ist, drehbar an einem Planetenzapfen 5 gelagert. Der Planetenzapfen 5 ist in einer Aufnahmebohrung 6 eines einwandigen Planetenträgers 7 eingepresst.
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Der Planetenzapfen 5 weist eine Querbohrung 8 auf, die als Durchgangsbohrung ausgeführt ist und beidseits in den Bereich der Innenwandung der Aufnahmebohrung 6 einmündet. Die Querbohrung 8 dient der Aufnahme von Spannmitteln zum Fixieren des Planetenzapfens 5 am Planetenträger 7. Die Spannmittel umfassen eine Spannschraube 9, die in eine in die Querbohrung 8 einmündende Gewindelängsbohrung 10 eingeschraubt ist, welche koaxial zum Planetenzapfen 5 verläuft. Die Öffnung der Gewindelängsbohrung 10 ist mit einem dort eingepressten Distanzbolzen 11 verschlossen. Der eingepresste Planetenzapfen 5 weist einen umlaufenden Außenbund 12 auf, der zur Begrenzung der Einpresstiefe dient. Der Außenbund 12 dient daneben auch als Endanschlag für das auf den Planetenzapfen 5 mit dem Lagerinnenring aufgepresste Planetenlager 4. Ferner ist das Planetenlager 4 mit einem am distalen Randbereich angeordneten Sicherungsring 13 am Planetenzapfen 5 fixiert.
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Gemäß des in 2 dargestellten Details umfassen die in der Querbohrung 8 untergebrachten Spannmittel mehrere Kugelelemente 14, die über ein weiteres Kugelelement 15 mit vergleichsweise größerem Durchmesser von der Spannschraube 9 zur Generierung der Spannkraft beaufschlagt werden. Die Kugelelemente 14 und 15 sind Wälzlagerkugeln, die aus einem gehärtetem Stahl bestehen.
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Wird die Spannschraube 9 in die Gewindelängsbohrung 10 eingeschraubt drückt die Spannschraube 9 mit dem distalen Ende gegen das Kugelelement 15 mit größerem Durchmesser, welches die Spannkraft in Kraftumlenkung an die beidseits benachbarten und in der Querbohrung 8 eingefügten Kugelelemente 14 weitergibt. Zu diesem Zweck mündet die Gewindelängsbohrung 10 T-förmig in die Querbohrung 8 ein. Die jeweils endseitigen Kugelelemente 14 kommen schließlich an der Innenwandung der Aufnahmebohrung 6 zur Anlage. Um neben dieser kraftschlüssigen Verbindung auch einen Formschluss zu gewährleisten, ist in die Innenwandung der Aufnahmebohrung 6 zusätzlich eine umlaufende Befestigungsnut 16 eingebracht, in die das jeweils äußere Kugelelement 14 eingreift.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, in den Planetenträger mehr als drei Aufnahmebohrungen für je zugeordnete Planetenzapfen einzubringen. Darüber hinaus können auch mehrere Gruppen von Aufnahmebohrungen für Planetenzapfen realisiert werden, welche verschiedene Achsabstände X zwischen der Sonnenradwelle 1 und dem Planetenzapfen 5 zur Verfügung stellen, um den einwandigen Planetenträger für verschiedenartige Planetengetriebe nutzbar zu machen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sonnenradwelle
- 2
- Sonnenrad
- 3
- Planetenrad
- 4
- Planetenlager
- 5
- Planetenzapfen
- 6
- Aufnahmebohrung
- 7
- Planetenträger
- 8
- Querbohrung
- 9
- Spannschraube
- 10
- Gewindelängsbohrung
- 11
- Distanzbolzen
- 12
- Außenbund
- 13
- Sicherungsbund
- 14
- Kugelelement
- 15
- weiteres Kugelelement
- 16
- Befestigungsnut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 5107718 [0005]
- US 4271725 [0006]
