DE102016105654B4

DE102016105654B4 - System und Verfahren zur mechanischen Verbindung eines Umlaufgetriebes mit einem Motorgehäuse und Motor-Getriebe-Anordnung

Info

Publication number: DE102016105654B4
Application number: DE102016105654.5A
Authority: DE
Inventors: Ullrich Kreiensen; Giovanni Biancuzzi; Sergej Solovev
Original assignee: MinebeaMitsumi Inc
Current assignee: MinebeaMitsumi Inc
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2023-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: DE102016105654A1

Abstract

System zur mechanischen Verbindung eines Umlaufradgetriebes (20) mit einem Motorgehäuse (12), wobeidas Motorgehäuse (12) an einem Stirnende einen Flansch (14) mit einer Außenverzahnung (16) aufweist und das Umlaufgetriebe (20) ein Hohlrad (22) mit einer Innenverzahnung (24) aufweist, wobei Außenverzahnung und Innenverzahnung (16, 24) aneinander angepasst sind, um in Eingriff gebracht zu werden, und wobei auf dem Flansch (14) wenigstens eine Vertiefung (18) ausgebildet ist und in dem Hohlrad (22) wenigstens eine Bohrung (30) ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) und die wenigstens eine Bohrung (30) aneinander angepasst sind, um in Deckung gebracht zu werden, wobei die Vertiefung (18) in Umfangsrichtung eine grö-ßere Abmessung aufweist als der Durchmesser der Bohrung (30), undmit ferner wenigstens einer gewindeschneidenden Schraube, die an die wenigstens eine Vertiefung (18) und die wenigstens eine Bohrung (30) angepasst ist, um das Hohlrad (22) auf dem Flansch (24) in axialer Richtung zu fixieren.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur mechanischen Verbindung eines Umlaufgetriebes mit einem Motorgehäuse und eine Motor-Getriebe-Anordnung. Die Motor-Getriebe-Anordnung kann beispielsweise in einem Rolladen- oder Jalousieantrieb verwendet werden, ohne Beschränkung auf diese Anwendung.
HINTERGRUND
In einer bekannten Art einer Motor-Getriebe-Anordnung sind Motor und Getriebe in jeweils einem zylindrischen Gehäuse untergebracht und in axialer Richtung aneinander angesetzt. Das Getriebe kann ein Umlaufradgetriebe, wie ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem oder mehreren Umlaufrädern, auch als Planetenräder bezeichnet, und einem innenverzahnten Hohlrad sein. Solche Planetengetriebe können ein hohes Drehmoment von der Abtriebswelle des Motors auf eine Last übertragen.
Zur Montage des Getriebes an dem Motorgehäuse ist es bekannt, an einem Stirnende des Motors ein Flansch mit einer Außenverzahnung vorzusehen, die mit der Innenverzahnung des Getriebehohlrades in Eingriff kommt. Das Umlaufradgetriebe wird dann mit seinem Hohlrad auf den Gehäuseflansch aufgeschoben und dadurch in radialer Richtung fixiert. In axialer Richtung kann das Hohlrad auf dem Gehäuseflansch fixiert werden, indem eine oder mehrere Schrauben durch radiale Bohrungen in dem Hohlrad hindurchgeführt und in entsprechende Bohrungen in der Außenverzahnung des Flansches eingeschraubt werden. Dazu werden die Bohrungen in dem Hohlrad und entsprechende Bohrungen in dem Flansch in Deckung gebracht. Siehe hierzu zum Beispiel das deutsche Design DE 40704078 .
Um die Schrauben problemlos eindrehen zu können, müssen das Hohlrad und der Gehäuseflansch in präziser Winkelposition zueinander ausgerichtet sein, wenn sie in Eingriff gebracht werden. Die Anzahl der Zähne der Innenverzahnung des Hohlrades bzw. der Außenverzahnung des Flansches sollte ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Schrauben sein.
Wird diese Regel nicht beachtet, so lassen sich die beiden Teile tatsächlich nur in einer einzigen Drehlage relativ zueinander verbinden.
Bei der Montage besteht ferner die Schwierigkeit, dass der Motorflansch und das Umlauftradgetriebe erst dann in Eingriff gebracht werden dürfen, wenn das Getriebe mit seinen Umlaufrädern vormontiert ist. Der Montageprozess erfolgt dann weitgehend blind und erfordert eine leichte Drehung zwischen den beiden Einheiten, um die richtige relative Stellung zu finden. Dies ist nicht unproblematisch.
Aus der DE 10 2013 103 813 A1 ist ein elektrischer Wagen bekannt mit einem Getriebemotor für den elektrischen Antrieb von Rädern. Der Getriebemotor umfasst einen Motor mit einer Motorwelle, eine mit wenigstens einem der Räder verbundene Ausgangswelle und eine Getriebeuntersetzungseinheit, die die Motorwelle mit der Ausgangswelle verbindet. Die Getriebeuntersetzungseinheit hat einen Schrägverzahnungsgetriebezug.
Aus der US 2015 / 0 240 936 A1 ist ein Motor mit Planetengetriebe und ein System zur mechanischen Verbindung eines Umlaufradgetriebes mit einem Motorgehäuse bekannt. Weiterer ähnlicher
Stand der Technik ist bekannt aus der US 5 630 687 A.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Motor-Getriebe-Anordnung anzugeben, die ein hohes Drehmoment übertragen kann und einfach zu montieren ist.
ABRISS DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch ein System gemäß Patentanspruch 1, eine Motor-Getriebe-Anordnung gemäß Patentanspruch 5 und ein Verfahren gemäß Patentanspruch 11 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße System zur mechanischen Verbindung eines Umlaufradgetriebes mit einem Motorgehäuse umfasst einen Flansch mit einer Außenverzahnung an einem Stirnende des Motorgehäuses und ein Hohlrad des Umlaufgetriebes mit einer Innenverzahnung. Außenverzahnungen und Innenverzahnungen sind derart aneinander angepasst, dass sie in Eingriff gebracht werden können. Auf dem Flansch ist zusätzlich, vorzugsweise in axialer Richtung neben der Außenverzahnung oder im Bereich der Außenverzahnung, wenigstens eine Vertiefung ausgebildet und in dem Hohlrad ist wenigstens eine Bohrung ausgebildet, die in Deckung gebracht werden können, um das Hohlrad auf dem Flansch in axialer Richtung zu fixieren, indem z.B. einen Stift durch die Bohrungen hindurch in die Vertiefung eingeführt wird. Die Abmessung der Vertiefung in Umfangsrichtung ist größer als der Durchmesser der Bohrung. Dies erlaubt es, den Stift durch die Bohrung und die Vertiefung hindurch einzusetzen, ohne dass diese präzise zu Lande ausgerichtet sein müssen. Die Vertiefung kann eine durchgehend oder abschnittsweise unterbrochene Ringnut sein. Alternativ kann sie eine oder mehrere Langlöcher umfassen. Der Stift ist eine gewindeschneidende Schraube, die an die Vertiefung derart angepasst ist, dass sie in die Vertiefung eindringt und sich dabei ein Gewinde in den Seitenwänden der Vertiefung schneidet, um das Hohlrad auf dem Flansch in axialer Richtung zu fixieren. Im Gegensatz zum Stand der Technik werden die Schrauben nicht in Bohrungen eingedreht, die im Bereich der Außenverzahnung in dem Flansch gebildet sind, sondern eine Ringnut oder ähnliche Vertiefung, die vorzugsweise in axialer Richtung neben der Außenverzahnung oder im Bereich der Außenverzahnung liegt, dient zur Aufnahme der Schrauben oder anderer Stifte. Dadurch kann das Hohlrad und somit das Umlaufradgetriebe unabhängig von der Winkellage in Bezug auf das Motorgehäuse an dem Flansch fixiert werden. Auch müssen keine Bohrungen und insbesondere keine Gewindebohrungen vorab in den Flansch geschnitten werden, weil gewindeschneidende Schrauben selbst ihr Gewinde in die Seitenwände der Vertiefung schneiden können. Diese Verbindung ist ausreichend stabil für die axiale Fixierung des Umlaufradgetriebes auf dem Motorgehäuse, zumal in axialer Richtung keine besonders großen Kräfte zu erwarten sind. Ferner ist die Montage sehr fehlertolerant, weil wiederholt an verschiedenen Stellen Schrauben in die Vertiefung eingedreht und entsprechende Gewinde geschnitten werden können. Die Winkelposition zur Montage eines oder auch unterschiedlicher Umlaufradgetriebe kann verändert und korrigiert werden. Wurde z.B. versehentlich das falsche Hohlrad montiert, so können die Schrauben ausgedreht und das richtige Hohlrad kann auf den Flansch aufgebracht werden, wobei dann die Schrauben in einen anderen Teil der Vertiefung eingedreht werden. Vorzugsweise besteht der Flansch aus einem Material mit geringerer Festigkeit als der Stift, wobei der Flansch aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium oder Messing oder aus einem Kunststoff bestehen kann. Im Allgemeinen kann auch der Stift aus einem Kunststoff oder vorzugsweise aus einem Metall gefertigt sein, wobei er jedoch eine größere Festigkeit als der Flansch aufweist.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren zeigen:

1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Motor-Getriebe-Anordnung gemäß eines Beispiels;
2 eine Schnittansicht durch die Motor-Getriebe-Anordnung der 1;
3A, 3B und 3C zeigen Schnittdarstellungen durch die Motor-Getriebe-Anordnung der 1 in verschiedenen Montagestadien;
4 zeigt eine perspektivische Ansicht der Motor-Getriebe-Anordnung der 1 nach der Montage, wobei das Umlaufradgetriebe transparent dargestellt ist; und
5 zeigt eine perspektivische Darstellung des Gehäuseflansches und des Hohlrades der Motor-Getriebe-Anordnung der 1.

BESCHREIBUNG DER BEISPIELE
1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Motor-Getriebe-Anordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel. In 1 ist der Motor grundsätzlich bei 10 und das Getriebe bei 20 dargestellt. Der Motor ist ein Elektromotor, beispielsweise ein bürstenloser Gleichstrommotor oder anderer Permanentmagnetmotor. In 1 ist das Motorgehäuse 12 mit einem stirnseitigen Flansch 14 zu sehen. Der Flansch 14 ist nach Art eines kragenförmigen Fortsatzes des Motorgehäuses 12 ausgebildet und kann denselben oder einen geringen Durchmesser als das Motorgehäuse 12 haben. Auf dem Außenumfang des Flansches 14 sind eine Außenverzahnung 16 und eine Ringnut 18 ausgebildet. Die Außenverzahnung 16 ist in dem Beispiel der 1 um den gesamten Umfang des Flansches 14 ausgebildet, kann aber alternativ auch nur in einem oder mehreren Abschnitten vorgesehen sein. Anstelle der in 1 gezeigten durchgehenden Ringnut 18 kann auch eine abschnittsweise unterbrochene Ringnut vorgesehen sein. Alternativ können auch ein oder mehrere Langlöcher um den Umfang des Flansches 14 ausgebildet sein. Die Ringnut 18, oder alternativ eine abschnittsweise unterbrochene Ringnut oder eine Anzahl von Langlöchern, bildet eine Vertiefung auf dem Flansch 14, die in axialer Richtung unmittelbar oder mit Abstand neben der Außenverzahnung 16 liegt. Alternativ kann die Ringnut bzw. Vertiefung auch im Bereich der Außenverzahnung ausgebildet sein.
In 1 ist ferner eine Abtriebswelle 11 des Motors 10 dargestellt.
Das Getriebe 20 ist in dem gezeigten Beispiel ein Umlaufradgetriebe, beispielsweise ein Planetengetriebe. Es umfasst ein Hohlrad 22 mit einer Innenverzahnung 24 (siehe 5), ein Sonnenrad 26 und ein oder mehrere Umlaufräder oder Planetenräder 28 (siehe 3A bis 3C). Das Getriebe 20 hat ferner eine Abtriebswelle 21.
In dem Hohlrad 22 sind in dem gezeigten Beispiel drei Bohrungen 30 zur Aufnahme von drei Stiften 32 ausgebildet. Die Stifte 32 sind gewindeschneidende Schrauben, die in die Bohrungen 30 eingepasst werden können und in die Ringnut 18 eingreifen und ein Gewinde in die Seitenwände der Ringnut 18 schneiden können. Anstelle von drei Bohrungen 30 können auch mehr oder weniger Bohrungen vorgesehen werden, beispielsweise eine Bohrung, zwei Bohrungen oder vier Bohrungen.
2 zeigt eine Schnittansicht der Motor-Getriebe Anordnung im zusammengebauten Zustand, wobei die Innenverzahnung 24 des Hohlrades 22 mit der Außenverzahnung 16 auf dem Flansch 14 in Eingriff steht. Die Stifte 32 sind als Schrauben 32 ausgeführt und greifen durch die Bohrungen 30 hindurch in die Ringnut 18, wodurch das Hohlrad 22 fest mit dem Motorgehäuse 12 verbunden ist.
Im Motorgehäuse 12 ist konzentrisch zur Abtriebswelle 21 ein Stator 40 eines bürstenlosen Gleichstrommotors angeordnet, der einen auf der Abtriebswelle 21 aufgebrachten Rotormagneten 46 umgibt. An beiden axialen Enden des Stators 40 ist jeweils ein Kugellager 48, 49 zur radialen Lagerung der Abtriebswelle 21 vorgesehen, wobei ein Innenring des auf der Seite des Getriebes 20 angeordneten Kugellagers 48 durch eine Feder 50 vorgespannt ist. Der Stator 40 besteht beispielsweise aus einem gestanzten Statorblechpaket, auf dem eine Nutisolation 42 aufgebracht sein kann, wobei die Nutisolation 42 den Wickeldraht der Statorwicklung trägt. Im gezeigten Beispiel ist der Elektromotor ein dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor, so dass die Statorwicklung aus drei Phasenwicklungen 44 zusammengesetzt ist. Die Phasenwicklungen 44 sind über jeweils einen Anschlusspin elektrisch mit einer Steuerplatine 52 verbunden. Die Steuerplatine 52 trägt die Motorsteuerung und gegebenenfalls andere elektronische Komponenten und kann ihrerseits über Anschlussdrähte 54 mit einer externen Stromquelle verbunden sein.
Ein Beispiel der Montage der Motor-Getriebe-Anordnung ist im Folgenden mit Bezug auf die 3A bis 3C beschrieben. Zunächst wird in diesem Beispiel das Sonnenrad 26 auf die Abtriebswelle 11 des Motors 10 aufgebracht, beispielsweise aufgepresst und/oder aufgeklebt. Ferner wird das Getriebe 20 vormontiert, indem ein oder mehrere Planetenräder 28 in das Hohlrad 22 eingebracht werden. Die Planetenräder 28 werden gemeinsam mit dem Hohlrad 22 über das Sonnenrad 26 und den Flansch 14 des Motorgehäuses 12 geschoben, so dass die Planetenräder 28 mit dem Sonnenrad 26 in Eingriff kommen, wie in den 3A und 3B gezeigt. Wenn das Hohlrad 22 vollständig auf den Flansch 14 aufgeschoben ist, wie in 3C gezeigt, kommt auch die Innenverzahnung 24 des Hohlrades 22 mit der Außenverzahnung 16 auf dem Flansch 14 in Eingriff. In dieser Stellung, die in 3C gezeigt ist, fluchten auch die Bohrungen 30 mit der Ringnut 18, so dass Schrauben 32 durch die Bohrungen 30 hindurch in die Ringnut 18 eingedreht werden können. Gewindeschneidende Schrauben können beim Eindrehen ihr Gewinde in die Seitenwände der Ringnut 18 schneiden. Das Getriebe 20 ist somit auf dem Motorgehäuse 12 in radialer Richtung durch die kämmenden Verzahnungen 16, 24 und in axialer Richtung durch die Schrauben 32 fixiert. Für die Positionierung und Montage ist die relative Winkelausrichtung des Getriebes 20 zum Motor 10 irrelevant, weil die Schrauben 32 an jeder Stelle in Umfangsrichtung in die Ringnut 18 eingreifen können.
Soll das Getriebe 20 ausgetauscht werden, so können die Schrauben 32 gelöst werden, das Getriebe 20 kann von dem Flansch 14 abgezogen und durch ein neues ersetzt werden. Dabei werden zweckmäßigerweise die Bohrungen 30 mit einer anderen Position entlang der Ringnut 18 ausgerichtet, um ein neues Gewinde in die Seitenwände der Ringnut zu schneiden und dadurch einen festen Halt der Schrauben sicherzustellen.
Während in der Ausgestaltung der 1 die Ringnut 18 unmittelbar an die Außenverzahnung 16 angrenzt, ist sie in der Ausgestaltung der 3A bis 4 mit geringem Abstand zu der Au-ßenverzahnung 16 angeordnet, wodurch eine Beschädigung der Außenverzahnung durch das Schneiden der Gewinde sicher verhindert wird.
Bezugszeichenliste

10: Motor
11: Abtriebswelle
12: Motorgehäuse
14: Flansch
16: Außenverzahnung
18: Vertiefung, Ringnut
20: Getriebe
21: Abtriebswelle
22: Hohlrad
24: Innenverzahnung
26: Sonnenrad
28: Planetenräder
30: Bohrungen
32: Stifte, Schrauben
40: Stator
42: Nutisolation
44: Phasenwicklung
46: Rotormagnet
48: Kugellager
49: Kugellager
50: Feder
52: Steuerplatine
54: Anschlussdrähte

Claims

System zur mechanischen Verbindung eines Umlaufradgetriebes (20) mit einem Motorgehäuse (12), wobei das Motorgehäuse (12) an einem Stirnende einen Flansch (14) mit einer Außenverzahnung (16) aufweist und das Umlaufgetriebe (20) ein Hohlrad (22) mit einer Innenverzahnung (24) aufweist, wobei Außenverzahnung und Innenverzahnung (16, 24) aneinander angepasst sind, um in Eingriff gebracht zu werden, und wobei auf dem Flansch (14) wenigstens eine Vertiefung (18) ausgebildet ist und in dem Hohlrad (22) wenigstens eine Bohrung (30) ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) und die wenigstens eine Bohrung (30) aneinander angepasst sind, um in Deckung gebracht zu werden, wobei die Vertiefung (18) in Umfangsrichtung eine grö-ßere Abmessung aufweist als der Durchmesser der Bohrung (30), und mit ferner wenigstens einer gewindeschneidenden Schraube, die an die wenigstens eine Vertiefung (18) und die wenigstens eine Bohrung (30) angepasst ist, um das Hohlrad (22) auf dem Flansch (24) in axialer Richtung zu fixieren.
System nach Anspruch 1, wobei die Vertiefung (18) auf dem Flansch (14) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (16) oder im Bereich der Außenverzahnung (16) ausgebildet ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) durch eine durchgehende oder abschnittweise unterbrochene Ringnut gebildet ist.
System nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) durch eine Mehrzahl von Langlöchern gebildet ist, die sich in Umfangsrichtung des Flansches (14) erstrecken.
Motor-Getriebe-Anordnung umfassend ein Motorgehäuse (12) und ein Umlaufradgetriebe (20), wobei das Motorgehäuse (12) an einem Stirnende einen Flansch (14) mit einer Außenverzahnung (16) aufweist und das Umlaufgetriebe (20) ein Hohlrad (22) mit einer Innenverzahnung (24) aufweist, wobei Außenverzahnung und Innenverzahnung (16, 24) aneinander angepasst und in Eingriff sind, und wobei auf dem Flansch (14) wenigstens eine Vertiefung (18) ausgebildet ist und in dem Hohlrad (22) wenigstens eine Bohrung (30) ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) und die wenigstens eine Bohrung (30) einander überlappen, und wenigstens einen Stift (32), der zur axialen Fixierung des Hohlrades (22) auf dem Flansch (14) durch die Bohrung (30) geführt ist und in die wenigstens eine Vertiefung (18) eingreift, wobei die Vertiefung (18) in Umfangsrichtung eine größere Abmessung aufweist als der Durchmesser der Bohrung (30), wobei der wenigstens eine Stift (32) eine gewindeschneidende Schraube ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei die Vertiefung (18) auf dem Flansch (14) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (16) oder im Bereich der Außenverzahnung (16) ausgebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 7, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) durch eine durchgehende oder abschnittweise unterbrochene Ringnut gebildet ist.
Anordnung nach Anspruch 5 oder 7, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) durch eine Mehrzahl von Langlöchern gebildet ist, die sich in Umfangsrichtung des Flansches (14) erstrecken.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei zwei, drei oder vier Bohrungen (30) um den Umfang des Hohlrads (22) verteilt ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei der Flansch (14) aus einem Metall oder Kunststoff besteht und der Stift (32) aus einem Metall besteht, wobei der Stift (32) eine größere Festigkeit als der Flansch (14) aufweist.
Verfahren zur mechanischen Verbindung eines Umlaufradgetriebes (20) mit einem Motorgehäuse (12), wobei das Motorgehäuse (12) an einem Stirnende einen Flansch (14) mit einer Außenverzahnung (16) aufweist und das Umlaufgetriebe (20) ein Hohlrad (22) mit einer Innenverzahnung (24) aufweist, und wobei auf dem Flansch (14) wenigstens eine Vertiefung (18) ausgebildet ist und in dem Hohlrad (22) wenigstens eine Bohrung (30) ausgebildet ist, wobei die Vertiefung (18) in Umfangsrichtung eine größere Abmessung aufweist als der Durchmesser der Bohrung (30), mit den Verfahrensschritten: Aufschieben des Hohlrades (22) auf den Flansch (14), wobei die Außenverzahnung (16) und die Innenverzahnung (24) in Eingriff gebracht werden und die wenigstens eine Vertiefung (18) und die wenigstens eine Bohrung (30) in Deckung gebracht werden; und Einführen wenigstens eines Stiftes (32) durch die wenigstens eine Bohrung (30) und in die wenigstens eine Vertiefung (18), so dass der Stift (32) in der wenigstens einen Vertiefung (18) fixiert wird, wobei der wenigstens eine Stift (32) eine gewindeschneidende Schraube ist und beim Einführen des Stiftes (32) ein Gewinde in die wenigstens eine Vertiefung (18) geschnitten wird.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Vertiefung (18) auf dem Flansch (14) in axialer Richtung neben der Außenverzahnung (16) oder im Bereich der Außenverzahnung (16) ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 und 12, wobei die wenigstens eine Vertiefung (18) eine durchgehende oder abschnittweise unterbrochene Ringnut umfasst.