DE19938323A1 - Planetary gear train has four planet wheels in individual gear stages for high torque transmission and increased stiffness - Google Patents

Abstract

The planetary gear has one or more supplementary gear stages (II) between first (1) and third (III) stages. The supplementary stages are switched in series with each other and with the other stages. In the extra stages, each sun wheel (9) is driven by the planet carrier (4) of the pervious stage, while its own planet carrier (8) drives the sun wheel (10) of the next stage, and the planet wheels (3,7) both mesh with the hollow wheel (6) of the first stage connected to the last planet carrier (5). This has four planet wheels (11).

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetenzahnradgetriebe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a planetary gear according to the Preamble of claim 1.

Ein solches, zweistufig ausgebildetes Getriebe ist aus EP 0 824 640 B1 bekannt.Such a two-stage gearbox is made EP 0 824 640 B1 is known.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, bei einem solchen Getriebe ohne eine wesentliche Vergrößerung des Bau­ volumens eine erheblich größere Übersetzung und Drehmo­ mentübertragung erreichen zu können. Zudem soll die Steifig­ keit des Getriebes in besonderem Maße erhöht werden. Des weiteren soll das Getriebe mit einfachen Mitteln kostengün­ stig herstellbar sein und einen verschleißarmen Betrieb bei spielarmer Übertragung gewährleisten.The invention deals with the problem in one such gears without a significant increase in construction volumens a significantly larger translation and torque ment transfer. In addition, the stiff speed of the transmission can be increased to a particular degree. Of further, the transmission should be inexpensive with simple means be producible and low-wear operation Ensure low-backlash transmission.

Gelöst wird dieses Problem durch die Ausgestaltung eines gattungsgemäßen Getriebes nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.This problem is solved by designing a Generic gear according to the characteristic features of claim 1.

Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprü­ che. Appropriate configurations are the subject of the subclaims che.  

Durch die Verwendung von umfangsmäßig vier Planetenrädern in einzelnen Getriebsstufen können einerseits in diesen Getrie­ bestufen hohe Drehmomente übertragen werden und andererseits wird die Steifigkeit des Getriebes erheblich erhöht.By using four planetary gears in circumference Individual gear stages can on the one hand in this gear graded high torques are transmitted and on the other hand the rigidity of the gearbox is increased considerably.

In der Auslegung der Getriebestufen mit jeweils vier Plane­ tenrädern in einem Planetenradträger mit einem Übersetzungs­ verhältnis von i = 5,5 bei insbesondere einer Hohlradzähne­ zahl von 108 ergeben sich unerwartet günstige Übersetzungs­ verhältnisse. Insbesondere lassen sich bei der Verwendung einer ungeraden Übersetzung i = 5,5 gerade Gesamtübersetzun­ gen erreichen.In the design of the gear stages, each with four tarpaulins in a planet carrier with a gear ratio ratio of i = 5.5 in particular with a ring gear teeth number of 108 results in unexpectedly favorable translations conditions. In particular, when using an odd translation i = 5.5 even total translation reach.

Bei einem erfindungsgemäß dreistufig ausgebildeten Planeten­ getriebe errechnet sich die Gesamtübersetzung nach der For­ mel
In a three-stage planetary gear according to the invention, the overall gear ratio is calculated according to the formula

i_ges = i₁ × i₂ × i₃ - (i₄ × i₂ - 1).i _tot = i ₁ × i ₂ × i ₃ - (i ₄ × i ₂ - 1).

Danach liegt eine maximal erreichbare Übersetzung praktisch bei i = 901.After that, a maximum achievable translation is practical at i = 901.

Ein anschließend noch näher beschriebenes Ausführungsbei­ spiel ist in der Zeichnung dargestellt.An embodiment described in more detail below game is shown in the drawing.

In dieser zeigtIn this shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines dreistufigen Planetenzahngetriebes. Fig. 1 is a schematic representation of a three-stage planetary gear.

Innerhalb eines Getriebsgehäuses 1 sind die drehbaren Teile eines dreistufigen Planetenzahnradgetriebes gelagert. Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel übersetzt das Getriebe von links nach rechts ins Langsame.The rotatable parts of a three-stage planetary gear transmission are mounted within a transmission housing 1 . In the illustrated embodiment, the transmission translates from slow to slow.

Die drei Übersetzungsstufen sind mit I, II und III bezeich­ net.The three translation levels are labeled I, II and III net.

In der ersten Übersetzungsstufe I greift ein von außen an­ treibbares erstes Sonnenrad 2 in erste Planetenräder 3 ein, die in einem ersten Planetenradträger 4 gelagert sind. Über den Umfang verteilt sind in dem ersten Planetenradträger 4 drei erste Planetenräder 3 gelagert.In the first transmission stage I, a first sun gear 2 , which can be driven from the outside, engages in first planet gears 3 , which are mounted in a first planet gear carrier 4 . Distributed over the circumference, three first planet gears 3 are mounted in the first planet gear carrier 4 .

Die ersten Planetenräder 3 kämmen in einem mit dem Planeten­ radträger der dritten Stufe III, der hier als dritter Plane­ tenradträger 5 definiert wird, verdrehfest verbundenen Hohl­ rad 6. Das Hohlrad 6 und der dritte Planetenradträger 5 dre­ hen wegen ihrer festen Verbindung untereinander drehge­ schwindigkeitsgleich. In dem gleichen Hohlrad 6 kämmen aus der zweiten Getriebestufe II zweite Planetenräder 7, die in einer Anzahl von vier über den Umfang eines in der zweiten Getriebestufe II zugehörigen zweiten Planetenradträger 8 ge­ lagert sind. In der Getriebeachse greift ein fest mit dem ersten Planetenradträger 3 verbundenes zweites Sonnenrad 9 in die zweiten Planetenräder 8 der zweiten Getriebestufe II ein. The first planet gears 3 mesh in a with the planet wheel carrier of the third stage III, which is defined here as the third tarpaulin carrier 5 , non-rotatably connected hollow wheel 6 . The ring gear 6 and the third planet carrier 5 dre hen because of their fixed connection to each other at the same speed. In the same ring gear 6 mesh second planet gears 7 from the second gear stage II, which are stored in a number of four over the circumference of a second planet gear carrier 8 belonging to the second gear stage II. In the gear axis, a second sun gear 9 , which is fixedly connected to the first planet gear carrier 3 , engages in the second planet gears 8 of the second gear stage II.

Von dem zweiten Planetenradträger 8 aus greift ein fest mit diesem Träger verbundenes drittes Sonnenrad 10 in dritte Planetenräder 11 des dritten Planetenradträgers 5 der drit­ ten Getriebestufe III ein. Über den Umfang verteilt befinden sich in diesem dritten Planetenradträger 5 vier dritte Pla­ netenräder 11.From the second planet carrier 8 from a fixedly connected to this carrier third sun gear 10 engages in third planet gears 11 of the third planet carrier 5 of the third gear stage III. Distributed over the circumference are in this third planet carrier 5 four third Pla netenheels 11th

Der dritte Planetenradträger 5 bildet bei einem ins Langsame übersetzenden Getriebe die Abtriebswelle.The third planet gear carrier 5 forms the output shaft in a slow gear.

Die beiden ersten Getriebestufen I, II wirken funktionell als in Reihe geschaltet.The first two gear stages I, II function as connected in series.

Mit dem beschriebenen Getriebe kann beispielsweise eine Übersetzung von i = 181 erreicht werden, wenn in den Hohlrä­ dern, in denen die Planetenräder kämmen, jeweils eine Zähne­ zahl von 108 vorliegt, als Übersetzung in den einzelnen Stu­ fen vorliegen i₁ = 10, i₂ = 4 und i₃ = 5,5 und in der dritten Getriebestufe umfangsmäßig vier Planetenräder eingebaut sind bei jeweils nur drei Planetenrädern in den beiden ersten Ge­ triebestufen.With the gearbox described, a translation of i = 181 can be achieved, for example, if there are 108 teeth in each of the hollow wheels in which the planet gears mesh, as a ratio in the individual stages i ₁ = 10, i ₂ = 4 and i ₃ = 5.5 and in the third gear stage four planet gears are installed with only three planet gears in the first two gear stages.

Bei einem volumenmäßig gegenüber dem gattungsgemäß, aus EP 0 824 640 B1 bekannten, lediglich geringfügig größeren erfindungsgemäßen Getriebe kann eine Steigerung bei dem zu übertragenen Drehmoment von mehr als 50% erreicht werden. In gleicher Weise ist eine etwa 50-%ige Steifigkeiterhöhung möglich. Diese Steigerungen ergeben sich außer der zusätzli­ chen Getriebestufe insbesondere aus einer Verwendung von je­ weils vier Planetenrädern in den beiden Abtriebsstufen II, III sowie durch die Wahl eines Übersetzungsverhältnisses von i = 5, 5 in dem mit jeweils vier Planetenrädern bestück­ ten Getriebestufen II, III.With a volume compared to the generic, from EP 0 824 640 B1 known, only slightly larger Gearbox according to the invention can increase the transmitted torque of more than 50% can be achieved. In the same way there is an approximately 50% increase in stiffness possible. These increases result in addition to the additional Chen gear stage in particular from a use of each  because four planet gears in the two output stages II, III and by choosing a gear ratio of i = 5, 5 in which each equipped with four planet gears th gear stages II, III.

Selbstverständlich kann auch die erste Getriebestufe I mit über den Umfang verteilt angeordneten vier Planetenrädern ausgebildet sein.Of course, the first gear stage I can also Four planet gears distributed over the circumference be trained.

Wie bei dem bekannten Getriebe nach EP 0 824 640 B1 soll auch hier der abtreibende Planetenradträger beidseitig der von diesem getragenen Planetenräder innerhalb des Getriebs­ gehäuses 1 wälzgelagert sein, und zwar axial fixiert.As in the known transmission according to EP 0 824 640 B1, the aborting planet gear carrier is to be roller-mounted on both sides of the planet gears carried by the latter within the gear unit 1 , namely axially fixed.

Die einzelnen Planetenräder sind in den Planetenradträgern in an sich üblicher Weise möglichst reibungsarm gelagert.The individual planet gears are in the planet gear carriers stored in a conventional manner with as little friction as possible.

Für eine Übertragung hoher Momente kann ein erfindungsgemä­ ßes, dreistufiges Getriebe vorteilhafterweise wie folgt aus­ gelegt sein.A transmission according to the invention can be used to transmit high moments ßes, three-stage transmission advantageously as follows be laid.

• - Alle Hohlräder besitzen eine Zähnezahl von z = 108.- All ring gears have a number of teeth of z = 108.
• - In der dritten Getriebestufe sind in dem Planetenradträger umfangsmäßig verteilt vier Planetenräder vorgesehen und als Übersetzung ist festgelegt i₃ = 5,5.- In the third gear stage, four planet gears are provided circumferentially distributed in the planet gear carrier and the ratio i ₃ = 5.5 is defined.
• - In der zweiten Getriebestufe sind in dem Planetenradträger umfangsmäßig verteilt alternativ entweder vier oder drei Planetenräder vorgesehen und als Übersetzung für diese Stufe ist festgelegt i₂ = 4 oder i₂ = 5,5. - In the second gear stage, either four or three planet gears are alternatively provided circumferentially distributed in the planetary gear carrier, and the ratio for this stage is i ₂ = 4 or i ₂ = 5.5.
• - In der ersten Getriebestufe sind in dem Planetenradträger umfangsmäßig verteilt drei Planetenräder vorgesehen und als Übersetzungen sind für diese Stufe festlegbar i₁ = 3, 4, 5, 7, 10.- In the first gear stage, three planet gears are provided circumferentially distributed in the planet gear carrier and i ₁ = 3, 4, 5, 7, 10 can be defined as translations for this stage.

Bei einer Hohlradzähnezahl von z = 108 können überraschen­ derweise bei einer vorgegebenen Übersetzung von i = 5,5 vier Planetenräder umfangsmäßig in einem zugehörigen Planeten­ radträger eingesetzt werden. Trotz dieses ungeraden Einzel­ stufen-Übersetzungsverhältnisses läßt sich durch eine erfin­ dungsgemäße Kinematik dennoch eine gerade Gesamtübersetzung erhalten.With a number of ring gear teeth of z = 108 can surprise thus with a given ratio of i = 5.5 four Planet gears circumferentially in an associated planet wheel carriers are used. Despite this odd single step ratio can be invented Kinematics according to the invention nevertheless a straight overall translation receive.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß durch die erfin­ dungsgemäße Getriebekinematik und mögliche Einzel- bzw. Ge­ samtübersetzungen bei einem beispielsweise dreistufigen Ge­ triebe eine gleichmäßige Sicherheit der Verzahnungen er­ reichbar ist, wodurch wiederum hohe übertragbare Momente bei gleichzeitig geringem Verschleiß möglich sind.A particular advantage is that the inventions appropriate transmission kinematics and possible single or Ge total translations for a three-stage Ge, for example drive an even safety of the gears is reachable, which in turn contributes to high transferable moments low wear are possible at the same time.

Von den schnelllaufenden und damit an sich geräuschintensi­ ven beiden ersten Getriebestufen geht nach außerhalb des Ge­ triebegehäuses nur eine geringe, äußerst gedämpfte Ge­ räuschemission aus. Dies liegt daran, daß die rotierenden Teile der beiden ersten Getriebestufen nicht direkt mit dem ortsfesten Getriebe verbunden sind und somit von ihnen aus­ gehender Körperschall nur über lange Wege mit Trennfugen weitergeleitet wird, was praktisch einer Geräuschkapselung entspricht. Of the fast-running and therefore noisy per se The first two gear stages go outside of Ge gear housing only a small, extremely damped Ge noise emission. This is because the rotating Parts of the first two gear stages are not directly with the fixed gears are connected and thus from them structure-borne noise only over long distances with parting lines is forwarded, which is practically a noise encapsulation corresponds.  

Bei einer Zähnezahl für die Hohlräder von z = 108 und Über­ setzungen von jeweils maximal i = 10 in allen drei Getriebe­ stufen sowie jeweils drei umfangsmäßig verteilten Planeten­ rädern je Getriebestufe ist nach der weiter oben angegebenen Formel eine Maximalübersetzung von i = 901 erreichbar.With a number of teeth for the ring gears of z = 108 and over Settlements of a maximum of i = 10 each in all three gears levels as well as three circumferentially distributed planets wheels per gear stage is according to the above Formula a maximum translation of i = 901 can be achieved.

Claims (7)

1. Planetenradgetriebe mit einem in einer ersten Getriebe­ stufe (I) angetriebenen ersten Sonnenrad (2), einem in der letzten Getriebestufe (III) abtreibenden letzten Planeten­ radträger (5) und einem ortsfesten Getriebegehäuse (I), bei dem jeweils drehfest miteinander verbunden sind das Hohlrad (6) der ersten Getriebestufe (I) mit dem letzten Planeten­ radträger (5) einerseits und das Hohlrad der letzten Getrie­ bestufe (III) mit dem Getriebegehäuse (I) andererseits, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten (I) und dritten Getriebestufe (III) wenigstens eine weitere Getriebestufe (II) vorgesehen ist und daß die weiteren Getriebestufen (II) jeweils untereinan­ der und mit der ersten Getriebestufe (I) in Reihe geschaltet sind, wobei in den weiteren Getriebestufen (II) jeweils das Sonnenrad (9) von dem Planetenradträger (4) der vorausgehen­ den Getriebestufe angetrieben wird, der Planetenradträger (8) das Sonnenrad (10) der folgenden Getriebestufe (III) an­ treibt und die Planetenräder (3 und 7) gemeinsam in dem mit dem letzten Planetenradträger (5) verbundenen Hohlrad (6) der ersten Getriebestufe (I) kämmen.1. Planetary gear with a in a first gear stage (I) driven first sun gear ( 2 ), in the last gear stage (III) aborting last planet gear carrier ( 5 ) and a stationary gear housing (I), each of which are rotatably connected to each other the ring gear ( 6 ) of the first gear stage (I) with the last planet gear carrier ( 5 ) on the one hand and the ring gear of the last gear stage (III) with the gear housing (I) on the other hand, characterized in that between the first (I) and third Gear stage (III) at least one further gear stage (II) is provided and that the further gear stages (II) are each connected in series and with the first gear stage (I), the sun gear ( 9 ) of the planet gear carrier ( 4 ) which is driven by the gear stage, the planet gear carrier ( 8 ) drives the sun gear ( 10 ) of the following gear stage (III) Comb the t and the planet gears ( 3 and 7 ) together in the ring gear ( 6 ) of the first gear stage (I) connected to the last planet carrier ( 5 ). 2. Planetenzahnradgetriebe mit einem Aufbau nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die An- und Abtriebsseite vertauscht sind.2. Planetary gear transmission with a structure according to claim 1, characterized,  that the input and output side are interchanged. 3. Planetenzahnradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses dreistufig ausgebildet ist.3. Planetary gear transmission according to claim 1 or 2, characterized, that this is designed in three stages. 4. Planetenzahnradgetriebe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der letzte Planetenradträger (5) mit in Um­ fangsrichtung vier Planetenrädern (11) versehen ist.4. Planetary gear transmission according to one of the preceding claims, characterized in that at least the last planet gear carrier ( 5 ) is provided with four planet gears ( 11 ) in the circumferential direction. 5. Planetenzahnradgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich der letzte und vorletzte Planetenradträger (5, 8) mit in Umfangsrichtung jeweils vier Planetenrädern (11, 7) versehen sind.5. Planetary gear according to claim 4, characterized in that only the last and penultimate planet carrier ( 5 , 8 ) with four planet gears ( 11 , 7 ) are provided in the circumferential direction. 6. Planetenzahnradgetriebe nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis in den Getriebestufen mit je­ weils auf den Umfang verteilt angeordneten vier Planetenrä­ dern (11, 7) in einem Planetenradträger (5 bzw. 8) bei je­ weils geraden Getriebeein- und Ausgangsdrehzahlen i = 5,5 beträgt.6. Planetary gear transmission according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission ratio in the gear stages, each with four distributed over the circumference arranged four planetary gears ( 11 , 7 ) in a planet carrier ( 5 or 8 ), each with a straight transmission and output speeds i = 5.5. 7. Planetenzahnradgetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis in der letzten Getriebestufe i = 5,5 und in der vorletzten i = 4 beträgt.7. planetary gear transmission according to claim 5, characterized,  that the gear ratio in the last gear stage i = 5.5 and in the penultimate i = 4.