DE19935959A1 - Planetengetriebe - Google Patents

Abstract

Um bei einem Planetengetriebe die Verwirbelungsverluste bei hoher Drehzahl zu reduzieren und bei geringer Drehzahl genügend Schmiermittel zur Schmierung der Lager und der Verzahnung der Planetenstufe zu erhalten, ist das Planetengetriebe so ausgeführt, daß durch die Rotation der Planetenstufe Schmiermittel aus einem ersten Raum (6), welcher direkt die Planetenstufe (2) umgibt, in einen zweiten Raum (8) gefördert wird, in welchem sich das Schmiermittel beruhigt und wieder zur Planetenstufe zurückfließen kann, wobei jedoch oberhalb einer definierten Drehzahl mehr Schmierflüssigkeit von der Planetenstufe (2) in einen zweiten Raum (9) gefördert wird, als vom zweiten Raum (9) zur Planetenstufe (2) zurückfließen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Planetengetriebe werden häufig zur Reduzierung der Drehzahl und der Erhöhung des Drehmomentes eingesetzt und zeichnen sich durch ihre kompakte Bauweise sowie einen ko­ axialen An- und Abtrieb aus. Aus diesem Grund werden Plane­ tengetriebe häufig in Achsgetrieben, wie z. B. den Radköp­ fen, oder auch Werkzeugmaschinen eingesetzt. Zur Schmierung des Planetengetriebes ist das Planetengetriebe meistens nur teilweise mit Schmiermittel befüllt, wobei bei Drehung des Planetengetriebes durch Eintauchen der Verzahnung in das Schmiermittel dieses herumgeschleudert wird und so die Ver­ zahnung und alle Lagerstellen des Planetengetriebes ge­ schmiert werden. Wird das Planetengetriebe bei sehr hohen Drehzahlen verwendet, so entstehen durch die Verwirbelung des Schmiermittels sehr hohe Verluste, wodurch sich das Schmiermittel und das Getriebe unzulässig stark erwärmt. Die Verwirbelung des Schmiermittels im Getriebe ist abhän­ gig vom Befüllungsgrad des Getriebes mit Schmiermittel. Je geringer der Befüllungsgrad des Getriebes mit Schmiermittel ist, um so geringer sind die Verwirbelungsverluste im Ge­ triebe. Wird das Getriebe z. B. in einer Achse zum Antrieb eines Mobilfahrzeugs verwendet, so treten im Anfahrzustand sehr geringe Drehzahlen auf, bei welchem, um ausreichend Schmierung zu erhalten, ein erhöhter Schmiermittelstand nötig ist, und beim Betrieb des Fahrzeugs in Endgeschwin­ digkeit sehr hohe Drehzahlen auf, bei welchem, um die Ver­ wirbelungsverluste gering zu halten, ein geringer Ölstand erforderlich ist.

Die EP 0 406 649 B1 offenbart eine Einrichtung zur Einstellung des Ölstands in einem Getriebe, bei welcher das Getriebe aus zwei getrennten Ölräumen besteht, welche nur unterhalb des Ölstandes eine Verbindungsbohrung aufweisen und bei welcher der Ölstand einer Kammer dergestalt einge­ stellt wird, daß in dieser Kammer der Druck oberhalb des Ölstandes mit Hilfe einer Druckpumpe verändert wird. Somit wird bei erhöhtem Druck in einem Ölraum das Schmiermittel in diesem Raum durch die Verbindungsbohrung in den zweiten Raum gedrückt und der Schmiermittelstand im ersten Raum abgesenkt. Um den Schmiermittelstand drehzahlabhängig zu regeln, wird eine Druckmittelpumpe sowie eine Steuerein­ richtung für die Druckmittelpumpe benötigt, welche zusätz­ lich angetrieben werden müßte und von der Steuereinrichtung drehzahlabhängig angesteuert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe zu schaffen, bei welchem die Höhe des Schmiermittels im Getriebe in Abhängigkeit der Drehzahl veränderbar ist.

Die Aufgabe wird mit einem, auch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs aufweisenden, gattungsgemäßen Planetengetriebe gelöst.

Erfindungsgemäß ist das Gehäuse, in welchem sich die Planetenstufe befindet, nicht vollständig mit Schmiermittel gefüllt, wobei das Hohlrad der Planetenstufe im Stillstand teilweise mit Schmiermittel bedeckt ist. Durch die Rotation der Planetenstufe, welche vorzugsweise schrägverzahnt oder deren Planetenträger vorzugsweise mit angeschrägten Flächen ausgebildet ist, wobei vorzugsweise das innere Zentralrad angetrieben wird und der Planetenträger oder das Hohlrad den Abtrieb bilden kann, wird Schmiermittel von der Plane­ tenstufe gezielt in einen außerhalb der Planetenstufe ange­ ordneten Raum weggefördert. Vorzugsweise wird verhindert, daß das Schmiermittel sofort wieder zur Planetenstufe zu­ rückfließen kann, wodurch der Ölstand direkt um die Plane­ tenstufe abgesenkt wird. Es ist ausreichend, das Schmier­ mittel nur unmittelbar im Bereich der Planetenstufe abzu­ senken, da größtenteils durch die Verzahnung sowie der ro­ tierenden Räder und dem umlaufenden Planetenträger Verluste erzeugt werden. Die Förderwirkung der Planetenstufe ist drehzahlabhängig, wodurch der Schmiermittelstand bei hoher Drehzahl stark abgesenkt wird und sich bei sehr niedriger Drehzahl kaum verändert. Vorzugsweise wird das sofortige Zurückfließen zur Planetenstufe verhindert, indem z. B. an beiden Seiten der Planetenstufe eine Trennwand angebracht ist, welche in radialer Höhe des Zahneingriffs bzw. der Fördereinrichtung eine oder mehrere Öffnung(en) aufweist, durch welche bei Rotation der Planetenstufe das Schmiermit­ tel gefördert wird und durch welche das Schmiermittel wie­ der zurück zur Planetenstufe fließen kann. Vorteilhaft ist es, wenn die Öffnungen oberhalb des Schmiermittelstandes eine größere Fläche als die Öffnungen unterhalb des Schmiermittelstandes aufweisen, so daß der Zufluß in den beruhigten Raum erleichtert und das Zurückfließen zur Pla­ netenstufe erschwert wird, dadurch wird ab einer bestimmten Drehzahl der Planetenstufe mehr Schmiermittel herausgeför­ dert als zurückfließen kann, wodurch der Schmiermittelstand direkt am Planetengetriebe sinkt und dadurch die Verluste geringer werden. Vorzugsweise wird die Planetenstufe mit schrägverzahnten Verzahnungen ausgeführt, wodurch erreicht wird, daß bei Rotation der Planetenstufe das Schmiermittel in eine Richtung gefördert wird und in dieser Förderrich­ tung eine Trennwand angebracht ist, welche Öffnungen zu einem weiteren Raum aufweist, wobei Öffnungen in radialer Höhe der rotierenden Fördereinrichtung angebracht sind. Es ist vorteilhaft, wenn die Summe der Fläche der Öffnungen oberhalb des Schmiermittelstandes größer ist als die Summe der Fläche unterhalb des Schmiermittelstandes, so daß bei Rotation der Planetenstufe Schmiermittel durch diese Öff­ nungen in einen Beruhigungsraum gefördert wird, wodurch in Abhängigkeit der Drehzahl der Schmiermittelstand direkt an der Planetenstufe sinkt. Befinden sich oberhalb und unter­ halb des Schmiermittelstandes die gleiche Anzahl von Öff­ nungen mit den gleichen Flächen, so fließt oberhalb einer bestimmten Drehzahl nur so viel Schmiermittel zur Planeten­ stufe zurück, wie diese benötigt, um durch das geförderte Schmiermittel ein vollständiges Zurückfließen des Schmier­ mittels aus dem beruhigten Raum zu verhindern. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Öffnungen sich auf der radialen Höhe der Förderrichtung der Planetenstufe befinden. Bei Still­ stand der Planetenstufe gleichen sich die beiden Schmier­ mittelstände im beruhigten Raum und direkt an der Planeten­ stufe wieder aus, so daß beim Anfahrvorgang mit geringer Drehzahl an der Planetenstufe eine ausreichende Schmiermit­ telhöhe vorhanden ist, um die Verzahnungen und die Lager der Planetenstufe ausreichend zu schmieren, und durch Erhö­ hung der Drehzahl ab einer bestimmten Drehzahl der Schmier­ mittelstand direkt an der Planetenstufe abnimmt, wodurch eine Reduktion der Verwirbelungsverluste erreicht wird. Eine ausreichende Schmierung bei höheren Drehzahlen und in der Regel niedrigeren Drehmomenten ist gewährleistet, da sich bei höheren Drehzahlen ein hydrodynamischer Schmier­ film in den Lagern und der Verzahnung aufbaut.

Die einzige Figur zeigt ein Planetengetriebe, bei wel­ chem ein inneres Zentralrad 1 den Antrieb einer Planeten­ stufe 2 bildet, bei welcher das Hohlrad 3 drehfest gehalten ist und der Planetenträger 4 den Abtrieb bildet. Die Ver­ zahnungen der Planetenstufe 2 sind als Schrägverzahnungen ausgebildet. Um die Planetenstufe 2 bildet das Gehäuse 5 einen ersten Raum 6, welcher über Öffnungen 7 und 8 mit einem zweiten Raum 9 verbunden ist. Bei den Öffnungen 7 und 8 kann es sich um mehrere Bohrungen oder auch eine grö­ ßere Öffnung handeln. Die Öffnungen 7 befinden sich ober­ halb eines Ölstandes 10, welcher sich bei Stillstand der Planetenstufe 2 einstellt, die Öffnungen 8 befinden sich unterhalb des Ölstandes 10, wobei vorzugsweise die Fläche der Öffnungen 7, welche oberhalb des Ölstandes angeordnet sind, größer ist als die Fläche der Öffnungen 8, welche unterhalb des Ölstandes angeordnet sind. Die Öffnungen 7 und 8 befinden sich in radialer Richtung auf derselben Höhe wie die Förderrichtung der Planetenstufe. Wird das innere Zentralrad 1 angetrieben, so wird durch die Rotation der Planetenstufe 2 Schmiermittel aus dem ersten Raum 6 über die Öffnungen 7 und 8 in den zweiten Raum 9 gefördert. Der zweite Raum 9 ist vorzugsweise als Ringraum ausgestaltet, wodurch sich das Schmiermittel beruhigen kann und über die untenliegenden Öffnungen 8 zur Planetenstufe zurückfließt. Der Ringraum ist vorzugsweise um eine Abtriebswelle oder um das innere Zentralrad 10 gebildet, wodurch ein kompakter Antrieb geschaffen wird. Wird die Drehzahl des inneren Zen­ tralrades weiter erhöht, so wird mehr Schmiermittel durch die Öffnungen 7 und 8 in den zweiten Raum 9 gefördert, als durch die Öffnungen 8 zur Planetenstufe 2 zurückfließen kann. Hierdurch wird der Schmiermittelstand im ersten Raum 6 abgesenkt und im zweiten Raum 9 erhöht. Wird die Verzahnung der Planetenstufe 2 als Geradverzahnung ausge­ führt und reicht diese Förderwirkung nicht aus, ist es auch möglich, auf dem Planetenträger 11 ein Fördermittel 12, welches aus einer Anschrägung oder einem Pumpenrad bestehen kann, anzubringen, welches das Schmiermittel in den zweiten Raum 9 fördert. Je nach Höhe der Drehzahl und Gestaltung der Fördereinrichtung des inneren Zentralrades 1 und der Auslegung der Flächen der Bohrungen 7 zu den Bohrungen 8 stellt sich ein zuvor definierter Schmiermittelstand im Getriebe ein. Hierdurch wird erreicht, daß bei niedrigen Drehzahlen ausreichend Schmiermittel zur Schmierung der Lager und der Verzahnung vorhanden ist und bei höheren Drehzahlen die Verwirbelungsverluste verringert werden, wodurch eine zusätzliche Kühlung des Schmiermittels vermie­ den wird.

Bezugszeichen

1

inneres Zentralrad

2

Planetenstufe

3

Hohlrad

4

Planetenträger

5

Gehäuse

6

erster Raum

7

Öffnungen

8

Öffnungen

9

zweiter Raum

10

Ölstand

11

Planetenträger

12

Fördermittel

Claims (6)

1. Planetengetriebe mit mindestens einer Planetenstu­ fe (2) mit einem Hohlrad (3) und einem inneren Zentral­ rad (1) und Planetenrädern, welche in einem Gehäuse (5) angeordnet sind, welches nicht vollständig mit Schmiermit­ tel gefüllt ist und bei Stillstand der Planetenstufe (2) ein Hohlrad (3) der Planetenstufe (2) zumindest teilweise mit Schmierflüssigkeit bedeckt ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in Abhängigkeit einer Drehzahl der Planetenstufe (2) ein Schmierflüssigkeitsstand (10) durch eine Rotation der Planetenstufe (2) im Planetengetriebe so verändert wird, daß ein Schmierflüssigkeitsstand (10), wel­ cher die Planetenstufe umgibt, bei zunehmender Drehzahl der Planetenstufe abnimmt, indem von der Planetenstufe (2) mehr Schmiermittel weggefördert wird, als zur Planetenstufe zu­ rückfließt.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (5) des Plane­ tengetriebes einen ersten Raum (6) und einen zweiten Raum (9), welche benachbart angeordnet und über Öffnungen miteinander verbunden sind, aufweist, wobei ein erster Raum (6) die Planetenstufe beinhaltet und ein zweiter Raum (9) einen Beruhigungsraum für das Schmiermittel dar­ stellt.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verzahnung der Plane­ tenstufe (2) als Schrägverzahnung ausgeführt ist und Schmierflüssigkeit durch ihre Rotation in eine Richtung fördert.

4. Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Summe der Fläche der Öffnungen (7), welche einen ersten Raum (6) und einen zwei­ ten Raum (9) verbinden und oberhalb eines Schmierflüssig­ keitsstandes (10), welcher sich bei Stillstand der Plane­ tenstufe einstellt, angeordnet sind, größer ist als die Summe der Fläche der Öffnungen (8), welche einen ersten Raum (6) und einen zweiten Raum (9) verbinden und unterhalb eines Schmierflüssigkeitsstandes (10), welcher sich bei Stillstand der Planetenstufe einstellt, angeordnet sind.

5. Planetengetriebe nach Anspuch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein zweiter Raum (9) einen Ringraum um eine Antriebswelle oder Abtriebswelle der Pla­ netenstufe bildet.

6. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein Planetenträger (11) Mittel (12) zur Förderung des Schmiermittels aufweist.