DE1240712B

DE1240712B - Stirnrad-Planetengetriebe mit einem inneren und einem aeusseren Zentralrad

Info

Publication number: DE1240712B
Application number: DE1962N0024484
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Gustav Niemann
Original assignee: GUSTAV NIEMANN DR ING
Current assignee: GUSTAV NIEMANN DR ING
Priority date: 1962-08-09
Filing date: 1962-08-09
Publication date: 1967-05-18

Description

Stimrad-Planetengetriebe mit einem inneren und einem äußeren Zentralrad Die Erfindung bezieht sich auf Stimrad-Planetengetriebe mit einem inneren und einem äußeren Zentralrad und einfachen Verzahnungen mit freier axialer Zahnkraftkomponente und mit zwei oder mehr Planetenrädern.
Die Erfindung geht von der Erfahrung aus, daß bei Planetengetrieben für große Leistungen die großen Zahnbreiten, die elastische Verdrehung des Ritzels durch das Drehmoment, die elastischen Verformungen durch die Zahnkräfte und unterschiedliche Wärineausdehnungen eine gleichmäßige Belastung über der Zahnbreite sehr behindern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei Planetengetrieben der eingangs beschriebenen Gattung unter Beibehaltung der Vorteile der Schrägverzahnung außer einer gleichen Aufteilung der Leistung auf die Planetenräder auch eine gleichmäßige Belastung der Zalmflanken über die Zahnbreite zu erreichen.
Diese Aufgabe ist nach der Erfindung durch Kombination folgender für sich bekannter Merkmale gelöst: a) Mindestens der Zahnkranz jedes Planetenrades ist mit seiner Achse im Winkel zu der Achse des Getriebes beweglich abgestützt; b) zur Ausschaltung der Einwirkung der freien axialen Zahnkraftkomponente auf die Selbsteinstellung des Planetenradzahnkranzes sind neben den Zahnkränzen der Planetenräder einerseits und der Zentralräder andererseits sich einander axial gegenüberstehende kegelförinige Ringflächen vorgesehen; c) das innere Zentralrad ist durch Antrieb über eine Doppelgelenkkupplung sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung und im Winkel zu der Achse des Getriebes frei schwimmend angeordnet.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausbildung eines Stirnrad-Planetengetriebes wird die Belastung praktisch gleichmäßig über die ganze Zahnbreite der miteinander zusammenwirkenden Verzahnungen des Getriebes verteilt, so daß die ganze Zahnbreite für die übertragung der Belastung in Rechnung gestellt werden kann. Dies ergibt erheblicheGewichts- und Raumeinsparungen und damit natürlich auch entsprechend große Kosteneinsparungen.
Die Anpassungsmöglichkeit der Flankenpaare der einzelnen Verzahnungen wird noch weiter gesteigert, wenn vorgesehen wird, daß zusätzlich auch der Zahnkranz des äußeren Zentralrades winkelbeweglich zur Achse des Getriebes abgestützt ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Winkelbeweglichkeit der Zahnkränze durch Hülsenfedem gegeben, die zwischen der Nabe bzw. einem Stützring und dem jeweiligen Zahnkranz angeordnet sind.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Stimrad-Planetengetriebe; F i g. 2 zeigt einen normal zur Achse geführten Schnitt durch ein Planetenrad in vergrößertem Maßstab.
Bei dem in F i g. 1 gezeigten Stimrad-Planetengetriebe setzt sich das insgesamt mit dem Bezugszeichen 31 bezeichnete Gehäuse aus den Stimwänden 32 und 33 und einem zwischen diesen beiden Stimwänden durch nicht gezeigte Zugbolzen eingeklemmten, innenverzahnten äußeren Zentralrad 34 zusammen. Zwischen dem äußeren Zentralrad 34 und jeder Stimwand 33 ist jeweils ein Druckring 35 bzw. 36 gehalten, der in konzentrischen Ausnehmungen in den einander gegenüberstehenden Stirnflächen der Teile zentriert ist und eine kegelförmige Ringfläche besitzt, welche den Axialschub zwischen dem äußeren Zentralrad 34 und über den Umfang verteilt angeordneten Planetenrädem 37 aufnimmt.
Jedes der Planetenräder besteht aus einer Nabe 39 und einem Zahnkranz 38, die beide durch eine Trennfuge voneinander getrennt sind. In der Innenfläche 11 des Zahnkranzes 38 sind den Teil eines Kreises bildende Ausnehmungen 12 und in der Außenfläche 13 der Nabe 39 sind den Ausnehmungen 12 gegenüberstehend und mit diesen auf der gleichen Zylinderfläche liegende Ausnehmungen 14 vorgesehen. In die jeweils paarweise einander gegenüberstehenden Ausnehmungen 14 sind aus Federblech gerollte, eine Längsfuge aufweisende Hülsenfedern 40 unter Vorspannung eingebracht. Diese Hülsenfedern 40 sind merklich kürzer als die halbe Zahnbreite des Getriebes und werden in ihrer Lage in der Mitte der Zahnbreite durch Federringe 17 gehalten, die in Umfangsrillen in der Außenfläche 13 der Nabe 39 angeordnet sind. Damit alle Hülsenfedern die gleiche Federcharakteristik haben, sind sie alle mit ihrem Längsschlitz, bezogen auf das Zahnrad, radial nach außen weisend eingesetzt.
Die Planetenfäder 37 sind in dem Steg bzw. Planetenträger 41 auf Bolzen 42 gelagert. Der Steg 41 ist seinerseits bei 43 und 44 in den Stimwänden 32 und 33 drehbar gelagert. Zwischen den drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Planetenrädem 37, von denen in F i g. 1 nur eines gezeigt ist, ist das innere Zentralrad 45 frei schwimmend gehalten. Dieses innere Zentralrad 45 kann sich also sowohl in Längs- als auch in Querrichtung frei bewegen. Es wird über die Doppelgelenkkupplung 46 von einer hier nicht gezeigten Antriebswelle angetrieben. An den beiden Enden des inneren Zentralrades 45 sind Bunde mit kegelförmigen Ringflächen 47 und 48 zum Aufnehmen der freien axialen Zahnkraftkomponente zwischen dem inneren Zentralrad und den Planetenrädern 37 vorgesehen.
Damit bei den kleinen Schwenkbewegungen, welche der Zahnkranz gegenüber seiner Nabe ausführt, an den miteinander zusammenwirkenden kegelförmigen Ringflächen keine Kantenpressungen entstehen, ist vorgesehen, daß bei jeweils zwei zusammenwirkenden kegelförmigen Ringflächen eine ein leicht konvex gewölbtes Profil besitzt.
Wird das innere Zentralrad 45 in der in F i g. 1 mit dem Pfeil 49 bezeichneten Drehrichtung angetrieben, so legt sich infolge der beim inneren Zentralrad 45 angedeuteten Schrägung der Verzahnung der Druckring 47 des inneren Zentralrades gegen die kegelförmigen Ringflächen der Zahnkränze 38 der Planetenräder 37 und die Zahnkränze 38 ihrerseits wieder gegen die kegelfönnige Ringfläche des Druckringes 36 des stillstehenden äußeren Zentralrades 34 an. Bei dieser Ausführung des Stimrad-Planetengetriebes können sich die Zahnflanken zur gleichmäßigen Verteilung der Last auf die Zahnbreite auch dann richtig aufeinander einstellen, wenn die Schrägungswinkel der Planetenräder 37 sowohl um ein geringes von dem Schrägungswinkel des inneren Zentralrades 45 als auch des Schrägungswinkels des äußeren Zentralrades 34 abweichen, da die Zahnkränze 38 der Planetenräder 37 sich sowohl gegenüber den Zähnen des äußeren Zentralrades 34 als auch gegenüber den Zähnen des inneren Zentralrades 45 frei einstellen können, weil der Zahnkranz 38 jedes Planetenrades um zwei zueinander und zu seiner Drehachse senkrechten Achsen schwenkbeweglich ist.
Statt der oben beschriebenen Ausbildung der Planetenräder zur Erzielung einer freien Beweglichkeit ihrer Zahnkränze im Winkel zu der Achse der Nabe, die besonders einfach herzustellen ist und den weiteren Vorteil hat, daß der Zahnkranz aus einem anderen Material bestehen kann als die Nabe, kann auch jede andere bekannte Ausbildung von Stirnrädern verwendet werden, die eine freie Beweglichkeit des Zahnkranzes gegenüber der Welle zuläßt z. B. eine bekannte Anordnung, bei welcher Zahnkranz und Nabe über sphärische Lagerflächen miteinander verbunden sind, die in der Art einer Zahnkupplung miteinander zusammenwirken, oder eine andere bekannte Ausbildung, bei welcher der Zahnkranz und die Nabe über eine relativ dünne, meinbranartige Mittelscheibe miteinander verbunden sind.
Bei dem gezeigten Stirnrad-Planetengetriebe kann vorgesehen sein, daß der eigentliche Zahnkranz des äußeren Zentralrades 34 in der gleichen Weise wie der in Verbindung mit den Planetenrädem 37 beschriebene, über Hülsenfedern in einem zwischen den Stirnwänden 32 und 33 fest eingeklemmten Stützring abgestützt ist.

Claims

Patentansprüche: 1.. Stirnrad-Planetengetriebe mit einem inneren und einem äußeren Zentralrad und einfachen Verzahnungen mit freier axialer Zahnkraftkomponente und mit zwei oder mehr Planetenrädern, gekennzeichnet durch die Kombination folgender, für sich bekannter Merkmale: a) Mindestens der Zahnkranz (38) jedes Plane, tenrades (37) ist mit seiner Achse im Winkel zu der Achse des Getriebes beweglich abgestützt; b) zur Ausschaltung der Einwirkung der freien axialen Zahnkraftkomponente auf die Selbsteinstellung des Planetenradzahnkranzes (38) sind neben den Zahnkränzen der Planetenräder (37) einerseits und der Zentralräder (34, 45) andererseits sich einander axial gegenüberstehende kegelförTnige Ringflächen (35, 36, 47, 48) vorgesehen; c) das innere Zentralrad (45) ist durch Antrieb über eine Doppelgelenkkupplung (46) sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung und im Winkel zu der Achse des Getriebes frei schwimmend angeordnet.
2. Stirnrad-Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auch der Zahnkranz des äußeren Zentralrades (34) winkelbeweglich zur Achse des Getriebes abgestützt ist. 3. Stirnrad-Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbeweglichkeit der Zahnkränze (34, 38) durch Hülsenfedern (40) gegeben ist, die zwischen der Nabe (39) bzw. einem Stützring und dem jeweiligen Zahnkranz angeordnet sind.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 236 736, 401652, 444 697, 606 634, 721714; österreichische Patentschrift Nr. 211119; britische Patentschriften Nr. 419 255, 630 788.