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Die
Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
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Derartige
mehrstufige Planeten- oder Umlaufrädergetriebe sind insbesondere
bei einer Auslegung für
höhere
Lasten sehr aufwendig zu fertigen und teuer. Weiterhin ist die Wärmeentwicklung
bei derartigen Getrieben nicht unbeträchtlich, was insbesondere im
Dauerbetrieb (bei höheren
Lasten) zu Schwierigkeiten führt.
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Aus
der
US 55 93 360 , der
DE 33 31 038 C2 und
der
AT 3 56 990 sind
mehrstufige Planetengetriebe bekannt, bei denen das Hohlrad mit
dem Gehäuse in
einer festen Verbindung steht. Bei höheren aufzunehmenden Lasten
führen
diese Anordnungen zu Problemen hinsichtlich der Lastverteilung.
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Aus
der
DE 19 51 427 B2 ist
ein Getriebe bekannt, dessen einzige Planetengetriebe-Stufe ein schwimmend
im Gehäuse
gelagertes Hohlrad aufweist. Für
größere Untersetzungen
ist das Getriebe nicht geeignet.
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Aus
der
FR 12 49 299 ist
ein mehrstufiges Planetengetriebe der eingangs genannten Art bekannt,
bei welchem das Hohlrad über einen
endseitigen Flansch fest mit dem Getriebe verbunden ist. Bei höherer Belastung
weist dieses Getriebe Kühlprobleme
sowie gegebenenfalls auch Materialprobleme deshalb auf, weil das
Hohlrad von der ersten bis zur letzten Planetengetriebe-Stufe, also
in axialer Richtung, unterschiedlichen thermischen Belastungen ausgesetzt
ist. Darüber
hinaus ist ein Ausgleich von Toleranzen bei diesem Getriebe nicht
möglich.
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Zur
Kühlung
sind verschiedene Maßnahmen aus
der DE-AS 12 988 19 oder der DE-PS 94 15 16 bekannt. Maßnahmen
zum Aufbau von Planetengetrieben sind den Druckschriften nicht entnehmbar.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe der eingangs
genannten Art aufzuzeigen, das bei einfachem Aufbau hohe Leistungen
mit hoher Standfestigkeit übertragen
kann.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe nach Anspruch 1 gelöst.
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Durch
diese Konstruktion ist es möglich,
die Innenverzahnung für
alle Planetenstufen zu räumen, also
in sehr einfacher und kostengünstiger
Weise zu fertigen. Weiterhin können
sowohl für
zwei – als
auch für
dreistufige Getriebe die selben Rohlinge verwendet werden. Das Gehäuse kann
als Gußgehäuse kostengünstig hergestellt
werden, während
man für das
Hohlrad ein anderes (teueres) Material mit entsprechend höherer Festigkeit
verwendet. Das Gehäuse
ist im wesentlichen frei gestaltbar, kann also mit einem angegossenen
Fuß oder
einem Flansch zum Anflanschen an einen Elektromotor ausgestattet werden.
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Vorzugsweise
ist also das Hohlrad aus einem Material gefertigt, das eine höhere Festigkeit aufweist
als das Gehäuse.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind am Gehäuse
Mitnehmereinrichtungen ausgebildet, welche mit korrespondierend
geformten Mitnehmereinrichtungen am Hohlrad in Eingriff stehen.
Das Hohlrad ist also nicht vollständig fest in das Gehäuse eingefügt, was
die Konstruktion und den Zusammenbau weiter vereinfacht.
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Hierbei
umfassen die Mitnehmereinrichtungen am Hohlrad dessen Innenverzahnung,
während die
Mitnehmereinrichtungen am Gehäuse
in Eingriff mit der Innenverzahnung des Hohlrads stehen. Dies bedeutet,
daß keine
gesonderten Bearbeitungsvorgänge
für das
Hohlrad notwendig sind, um dort Mitnehmereinrichtungen anzuformen.
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Bei
einer ersten bevorzugten Ausführungsform
ist das Gehäuse
zur Aufnahme des Hohlrads topfförmig
ausgebildet und umfaßt
an der Abtriebsseite einen Gehäusedeckel.
Auf diese Weise können die
wesentlichen Teile des mehrstufigen Planetengetriebes in den Gehäusetopf
auf einfache Weise eingesetzt werden.
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Alternativ
ist das Gehäuse
rohrförmig
ausgebildet und umfaßt
einerseits an der Abtriebsseite einen Gehäusedeckel und ist andererseits
an einer Eintriebsseite direkt an einen Elektromotor angeflanscht,
der eine Ausgangswelle mit einem endseitigen Sonnenrad umfaßt. Auf
diese Weise kann ein Lager auf der Eintriebsseite eingespart werden,
wobei gleichzeitig ein besonders kompakter Aufbau entsteht.
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In
dem Gehäusedeckel
ist die Abtriebswelle gelagert, die mit einem Planetenträger in drehfester Verbindung
steht. Einerseits ist der Aufbau und Zusammenbau der Anordnung auf
diese Weise relativ einfach, andererseits ist ein Austausch bei
ausgelaufenem Lager sehr leicht möglich.
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Vorzugsweise
weisen der Planetenträger eine
Innenverzahnung und die Abtriebswelle eine Außenverzahnung zum axialbeweglichen
Aufstecken des Planetenträgers
auf, wodurch der Zusammenbau erleichtert wird.
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Zwischen
dem Hohlrad und einer Innenwand des Gehäuses ist ein vorzugsweise ringförmig ausgebildeter
Kühlmittelraum
zur Aufnahme eines Kühlmediums
zur Übertragung
von Wärme
vom Hohlrad auf das Gehäuse
ausgebildet. Wenn dieser Kühlmittelraum
abdichtbar ausgebildet ist, kann jedes Kühlmedium verwendet werden.
Alternativ ist der Kühlmittelraum
derart mit Ein- und Ausströmkanälen ausgestattet,
die mit einem Innenraum des Gehäuses kommunizieren,
daß Getriebeöl durch
den Kühlmittelraum
hindurchführbar
ist. Das Getriebeöl
bildet also in diesem Fall gleichzeitig das Kühlmittel, was den Aufbau erheblich
vereinfacht und gleichzeitig dazu führt, daß eine sehr effektive Kühlung auch
der übrigen
Getriebeteile sichergestellt wird. Hierbei sind vorzugsweise an
mindestens einem der drehenden Teile innerhalb des Gehäuses, vorzugsweise
an einem Planetenträger
Strömungserzeugungseinrichtungen
angebracht, die derart ausgebildet sind, daß ein, den Kühlmittelraum
durchströmender Ölstrom erzeugbar
ist. Diese Strömungserzeugungseinrichtungen
können
gesonderte Teile wie Pumpenflügel oder
dergleichen sein. Alternativ (oder zusätzlich) können derartige Strömungserzeu gungseinrichtungen
durch eine entsprechende Formgebung z. B. der Planetenträger und
gegebenenfalls auch des Gehäuseinnenraums
gebildet werden.
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Die
Mitnehmereinrichtungen zur drehfesten Verbindung des Hohlrads mit
dem Gehäuse
können im
Gehäusetopf
vorgesehen sein. vorzugsweise sind die Mitnehmereinrichtungen jedoch
im Gehäusedeckel
ausgebildet, was den Zusammenbau erheblich vereinfacht.
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Die
Planetenträger
sind vorzugsweise ungelagert und frei auf den Planetenrädern umlaufend
im Gehäuse
angeordnet, so daß sie
sich selbst zentrieren können.
Hierdurch ergibt sich eine Vereinfachung des Aufbaus und eine erhöhte Standfestigkeit.
Vorzugsweise weist das Gehäuse
auf seinem Außenumfang
Kühlrippen
auf, und zwar insbesondere solche, die sich parallel zu einer Wellenachse,
also der Achse, um welche sich die Sonnenräder drehen, erstrecken. Dadurch
ist eine sehr effektive Kühlung
bei einfacher Herstellung des Gehäuses möglich. Es sind vorzugsweise
weiterhin die Gebläseeinrichtungen vorgesehen
zur Erzeugung eines die Kühlrippen überstreichenden
Luftstroms, wodurch die Kühlung und
damit die Standfestigkeit des Getriebes verbessert werden.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
sind die Gebläseeinrichtungen
auf einer Eintriebswelle des Getriebes angebracht, also dort, wo
die Drehzahl am höchsten
ist. Alternativ sind die Gebläseeinrichtungen
an einem an das Gehäuse
angeflanschten Elektromotor vorgesehen und derart ausgebildet, daß der Elektromotor
und die Kühlrippen
vom selben Luftstrom beaufschlagt werden. Dies vereinfacht den Aufbau.
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Die
Verbindung der Sonnenräder
mit den Planetenträgern
einer vorhergehenden Stufe des Getriebes wird vorzugsweise über eine
Mitnehmerverzahnung sichergestellt, welche gleichzeitig die Verzahnung
des Sonnenrads ist. Die Herstellung des Sonnenrads samt Mitnehmerverzahnung
kann darum wieder in sehr einfacher weise (z. B. durch Räumen) erfolgen.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nachfolgend
werden zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung anhand von Abbildungen näher erläutert. Hierbei zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
der Erfindung mit angeflanschtem Elektromotor in einem Teil-Längsschnitt,
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2 einen
Schnitt entlang der Linie II-II aus 1 und
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3 eine
weitere Ausführungsform
der Erfindung in einer Darstellung ähnlich der nach 1.
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Bei
der nachfolgenden Beschreibung werden für gleiche und gleich wirkende
Teile dieselben Bezugsziffern verwendet.
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Bei
dem in 1 gezeigten Planetengetriebe handelt es sich um
ein dreistufiges Getriebe, dessen Gehäuse aus einem Gehäusedeckel 1 und
einer Gehäuseschale 9 besteht,
die an das Gehäuse
eines Elektromotors 24 angeflanscht ist. Der Elektromotor 24 weist
eine Ausgangswelle auf, welche eine Eintriebswelle 23 des
Getriebes bildet, die über
ein Lager 25 im Gehäuse
des Elektromotors 24 gelagert ist.
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Die
Eintriebswelle 23 weist an ihrem Ende ein erstes Sonnenrad 33 auf,
auf welchem sich erste Planetenräder 28, 28', 28'' (siehe 2) abwälzen. Diese
Planetenräder
sind über
Wälzkörper 29 gelagert,
die auf Lagerschalen 31 laufen, welche auf Zapfen eines
ersten Planetenträgers 32 befestigt
sind. Der Planetenträger 32 steht über eine
erste Mitnehmerverzahnung 36 mit einem zweiten Sonnenrad 26 in
drehfester Verbindung, dessen Außenverzahnung 36' gleichzeitig
mit der Mitnehmerverzahnung 36 gefertigt ist, wobei die
Mitnehmerverzahnung 36 einen etwas geringeren Außendurchmesser
hat als die Außenverzahnung 36' des Sonnenrads 26.
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Auf
dem Sonnenrad 26 wälzen
sich zweite Planetenräder 18 ab,
die über
Wälzkörper 19 auf Lagerzapfen
eines zweiten Planetenträgers 15 gelagert
sind. Diese Wälzlager
sind (wie auch bei den anderen Planetenträgern) über Sicherungsringe 20, 21 auf
den Lagerzapfen des Planetenträgers 15 gehalten.
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Ein
weiteres, drittes Sonnenrad 16 steht über eine Mitnehmerverzahnung 37 in
drehfester Verbindung mit dem zweiten Planetenträger 15, wobei diese
Mitnehmerverzahnung 37 wieder mit der Außenverzahnung 37' des dritten
Sonnenrads 16 übereinstimmt
bzw. mit dieser zusammen gefertigt ist. Auf dem dritten Sonnenrad 16 wälzen sich
dritte Planetenräder 11 ab,
die über
Wälzkörper 12 und
Lagerschalen 13 auf Zapfen eines dritten Planetenträgers 10 drehbar
gelagert sind. Der dritte Planetenträger 10 ist über eine
Mitnehmerverzahnung 38 drehfest mit einer Abtriebswelle 2 verbunden,
die im Gehäusedeckel 1 über ein
paar von vorderen Lagern 3 drehbar gelagert ist. Die vorderen
Lager 3 sind über
einen Bund 7 in Abstand voneinander auf der Abtriebswelle 2 gehalten.
Die Lager 3 selbst wiederum sind einerseits durch eine
entsprechende Gehäuseschulter und
einen Sicherungsring 4 im Gehäusedeckel 1 gehalten,
so daß die
Abtriebswelle 2 in axialer Richtung unverschiebbar im Gehäusedeckel 1 sitzt.
Zur außenseitigen
Abdichtung der Abtriebswelle 2 gegenüber dem Gehäusedeckel 1 dienen
ein Dichtring 6, der auf einer Hülse 5 läuft, die
auf der Abtriebswelle 2 befestigt ist.
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Zwischen
dem dritten Planetenträger 10 und der
Stirnseite des direkt davorliegenden dritten Sonnenrads 16 sitzt
eine Auflaufscheibe 14, welche den dritten Planetenträger 10 daran
hindert, von der Mitnehmerverzahnung 38 auf der Abtriebswelle 2 (in 2 nach
links) abzuwandern. Die Bewegung des dritten Planetenträgers 10 in
der anderen Richtung (in 1 nach rechts) wird durch einen
Zwischenring 8 verhindert, der zwischen dem Planetenträger 10 und
dem einem der beiden Lager 3 sitzt. Die axiale Sicherung
des ersten und zweiten Planetenträgers 32 bzw. 15 auf
den Mitnehmerverzahnungen 36 bzw. 37 wird über Sicherungsringe 17, 17' bewerkstelligt.
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Das
Hohlrad 35 ist rohrförmig
ausgebildet und weist über
seine gesamte Länge
eine (einzige) Innenverzahnung 41 auf, in welche eine Mitnehmerverzahnung 42 einer
am Gehäusedeckel 1 befestigten
Mitnehmereinrichtung 43 eingreift. Die Mitnehmereinrichtung 43 ist
selbstverständlich
mit ihrer Verzahnung rotationssymmetrisch um die Drehachse X des
Getriebes ausgebildet.
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Im
Inneren der Gehäuseschale 9,
also an der Eintriebsseite, ist eine Zentrierschulter 34 vorgesehen,
an der das Hohlrad 35 mit einem Zentrierbund 39 anliegt,
der am Außenumfang
des Hohlrads 35 angedreht ist. Bis auf diesen Zentrierbund 39 ist
das Hohlrad 35 an seinem Außenumfang nicht weiter feinbearbeitet.
Die Zentrierschulter 34 und ebenso die Mitnehmereinrichtung 43 sind
so mit Unterbrechungen (in Umfangsrichtung gesehen) ausgestattet, daß ein zwischen
dem Außenumfang
des Hohlrads 35 und der Innenwand der Gehäuseschale 9 gebildeter
Kühlmittelraum 44 über einen
hinteren Radialkanal 45 und einen vorderen Radialkanal 46 mit
dem Raum in Verbindung steht, in welchem die Planetenträger angeordnet
sind. Wenn Öl über eine Öleinfüllbohrung 27 mit
Verschluß in
das Gehäuse
eingefüllt ist,
so wird das Öl
bei laufendem Getriebe durch die umlaufenden Elemente, insbesondere
die Planetenträger
und Planetenräder
in eine kreisende Strömung versetzt
und auch nach oben geschleudert, wobei die Drehung bzw. die Schleuderwirkung
an der Eingangsseite des Getriebes, beim ersten Planetenträger 32 höher ist
als beim letzten Planetenträger 10, da
dieser langsamer dreht. Demzufolge entsteht eine Ölströmung durch
den hinteren Radialkanal 45 in den Kühlmittelraum 44 hinein
und aus diesem durch den vorderen Radialkanal 46 heraus.
Das Öl
gibt die im Getriebe aufgenommene Wärme, insbesondere auch die
vom Hohlrad 35 aufgenommene Wärme an die Gehäuseschale 9 ab.
Die Gehäuseschale 9 ist
mit Kühlrippen 40 versehen,
so daß die
aufgenommene Wärme
an die Umgebungsluft abgegeben werden kann. Vorzugsweise ist der
Elektromotor 24 mit einem Gebläse ausgestattet, das Luft in
seiner Längsrichtung
derart fördert,
daß gleichzeitig
auch die Kühlrippen 9 von
dieser Kühlluft
beaufschlagt werden.
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Zusätzlich zu
der "Pumpwirkung" durch die Planetenräder bzw.
die Planetenträger
ist es möglich, insbesondere
an den Planetenträgern
Einrichtungen zur Verstärkung
der Pump- bzw. Strömungswirkung anzubringen
und gegebenenfalls das Gehäuse
so auszubilden, daß eine
vergrößerte Pumpwirkung
zur Verstärkung
des Ölumlaufes
gewährleistet
ist. Alternativ kann der Raum zwischen dem Hohlrad 35 und der
Gehäuseschale 9 gegenüber dem
Innenraum des Getriebes (mit Ölfüllung) abgedichtet
und mit einem gesonderten Kühlmittel
gefüllt
werden, was unter Umständen
eine gleichmäßigere Leitung
der Wärme
vom Hohlrad 35 zur Gehäuseschale 9 ermöglicht.
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Bei
der in 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung ist
die Gehäuseschale 9 eintriebsseitig geschlossen,
es ist also kein Elektromotor angeflanscht. Die Eintriebswelle 23 ist
darum über
ein paar von hinteren Lagern 22 in der Gehäuseschale 9 gelagert.
Auch hier ist eine Abdichtung und axiale Sicherung der Eintriebswelle 23 wie
bei der Abtriebswelle 2 vorgesehen.
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Zusätzlich ist
am eintriebsseitigen Ende des Gehäuses ein Gebläse 47 angebracht,
welches (nicht gezeigt) auf der Eintriebswelle 23 festgesetzte Gebläseflügel aufweist,
die einen Luftstrom in Achsrichtung (X) so fördern, daß Wärme von den Kühlrippen 40 der
Gehäuseschale 9 abführbar ist.
Ansonsten stimmt die in 3 gezeigte Konstruktion im wesentlichen
mit der nach den 1 und 2 überein.
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- 1
- Gehäusedeckel
- 2
- Abtriebswelle
- 3
- vorderes
Lager
- 4
- Sicherungsring
- 5
- Hülse
- 6
- Dichtring
- 7
- Bund
- 8
- Zwischenring
- 9
- Gehäuseschale
- 10
- dritter
Planetenträger
- 11
- drittes
Planetenrad
- 12
- Wälzkörper
- 13
- Lagerschale
- 14
- Anlaufscheibe
- 15
- zweiter
Planetenträger
- 16
- drittes
Sonnenrad
- 17,
17'
- Sicherungsring
- 18
- zweites
Planetenrad
- 19
- Wälzkörper
- 20
- Sicherungsring
- 21
- Sicherungsring
- 22
- hinteres
Lager
- 23
- Eintriebswelle
- 24
- Elektromotor
- 25
- Lager
- 26
- zweites
Sonnenrad
- 27
- Öleinfüllbohrung
- 28
- erstes
Planetenrad
- 29
- Wälzkörper
- 30
- Sicherungsring
- 31
- Lagerschale
- 32
- erster
Planetenträger
- 33
- erstes
Sonnenrad
- 34
- Zentrierschulter
- 35
- Hohlrad
- 36,
36'
- Mitnehmerverzahnung
- 37,
37'
- Mitnehmerverzahnung
- 38
- Mitnehmerverzahnung
- 39
- Zentrierbund
- 40
- Kühlrippe
- 41
- Innenverzahnung
- 42
- Mitnehmerverzahnung
- 43
- Mitnehmer
- 44
- Kühlmittelraum
- 45
- hinterer
Radialkanal
- 46
- vorderer
Radialkanal
- 47
- Gebläse
- 60,
61
- Flanschbohrung