DE19961788A1 - Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel - Google Patents

Abstract

Eine Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel kann ein großes Drehmomentvermögen erreichen, während das Spiel minimiert wird. Die Planetengetriebeanordnung (1) mit kleinem Spiel weist ein Gehäuse (2), ein Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) (6), ein innerhalb des Rads mit Innenverzahnung (6) konzentrisch angeordnetes Sonnenrad (41), eine Mehrzahl von Planetenrädern (42, 43, 44) in Eingriff mit dem Rad mit Innenverzahnung (6) und dem Sonnenrad (41) und einen Träger (45) auf, der die Planetenräder (42, 43, 44) drehbar trägt. Das Rad mit Innenverzahnung (6) weist einen Ringscheibenbereich (61), der an dem Gehäuse (2) der Anordnung befestigt ist, einen dünnwandigen, zylindrischen Körperbereich (63), der sich von einem axialen Ende des Ringscheibenbereichs (61) auskragend erstreckt, und innere Zähne auf, die an der inneren Umfangsfläche des Körperbereichs gebildet sind, wodurch der dünnwandige, zylindrische Körperbereich (63) eine Zusammenbau-Toleranz und eine Verzahnungs-Toleranz der betreffenden Komponente durch elastische Verformung aufnimmt.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Planetengetriebeanordnung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel, die ein großes Drehmomentvermögen bei kleinerem Spiel aufweist.

DER STAND DER TECHNIK

Von einer Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel wird gefordert, daß sie einen Spalt an einem Eingriffsbereich der Räder und einem Planetenrad-Lagerbereich im Vergleich mit typischen Planetengetriebeanordnungen konstruktionsmäßig reduziert. Es ist nicht so einfach, eine gleichmäßige Verteilung der Last an den entsprechenden Planetenrädern und deren gleichmäßige Drehung aufrechtzuerhalten. Ferner kann ein kleinerer Spalt eine ungünstige Auswirkung auf eine korrigierende Bewegung eines Sonnenrads in einer Richtung rechtwinklig zu einer axialen Richtung mit Rücksicht auf verschiedene Fehler in der Planetengetriebeanordnung verursachen. Dementsprechend sind die Lastverteilung an den entsprechenden Planetenrädern, ein Winkelübertragungsfehler und eine Verlagerung eines Sonnenrads in der Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung typische Merkmale der Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel, die bei der Konstruktion angemessen berücksichtigt werden müssen.

Eine ein kleines Spiel aufweisende Planetengetriebeanordnung von der Größe, bei welcher die Räder mit Innenverzahnung (Hohlräder) etwa 60 mm-Teilkreisdurchmesser aufweisen, wird am meisten gebräuchlich verwendet. Eine derartige Radgröße weist ein ziemlich kleines Ausmaß der Radbiegung für eine Beziehung zwischen einer Nennlast und der Biege-Federsteifigkeit auf. Daher ist es schwierig, den Einfluß der Verzahnungs-Toleranz und der Zusammenbau-Toleranz auf die oben angegebenen typischen Merkmale durch die Elastizität der entsprechenden Elemente aufzunehmen.

Bei einer derartigen Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel beeinflussen die Verzahnungs-Toleranz und die Zusammenbau-Toleranz inhärent verschiedene Merkmale der Endprodukte. Ein Mechanismus zum Einstellen der Schwankung des Spiels aufgrund einer derartigen Verzahnungs-Toleranz und einer derartigen Zusammenbau-Toleranz ist bereits in der japanischen, ungeprüften Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. Heisei 4-44545 des gleichen Anmelders vorgeschlagen worden.

Ein in der oben erwähnten Veröffentlichung offenbarter Spieleinstellmechanismus ist so konzipiert, daß er einen vier Planetenräder tragenden Träger entlang einer axialen Richtung hälftig teilt, um zwei entsprechende Planetenräder an den geteilten Trägerabschnitten zu tragen und um entsprechende Trägerabschnitte zum Einstellen des Spiels zwischen den Rädern relativ zu verdrehen.

Mittels eines derartigen Spieleinstellmechanismus können zwei von vier Planetenrädern mit dem Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) in Eingriff sein und das Sonnenrad ist in einem spielfreien Zustand, um einen Totgang erfolgreich zu reduzieren.

Jedoch können bei dem oben erläuterten Spieleinstellmechanismus lediglich zwei von vier Planetenrädern zu einer Drehmomentübertragung beitragen, so daß das Drehmomentvermögen inhärent klein gemacht wird.

Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf die oben erläuterten Nachteile beim Stand der Technik entwickelt worden. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel zu schaffen, die ein großes Drehmomentvermögen erreichen kann, während Spiel minimiert wird.

Zur Lösung der oben definierten Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel vorgeschlagen, welche folgende Merkmale in Kombination aufweist:
ein Gehäuse;
ein Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad);
ein Sonnenrad, das im Inneren des Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) konzentrisch angeordnet ist;
eine Mehrzahl von Planetenrädern, die mit dem Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) und dem Sonnenrad in Eingriff sind;
ein Träger zum drehbaren Tragen der Planetenräder;
wobei das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) einen Ringscheibenbereich, der an dem Gehäuse befestigt ist, einen dünnwandigen, zylindrischen Körperbereich, der sich von einem axialen Ende des Ringscheibenbereichs auskragend erstreckt, und innere Zähne aufweist, die an der inneren Umfangsfläche des Körperbereichs gebildet sind;
und wobei der dünnwandige, zylindrische Körperbereich eine Zusammenbau-Toleranz und eine Verzahnungs-Toleranz der betreffenden Komponente durch elastische Verformung aufnimmt.

Gemäß vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist der Träger an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses mittels eines Schrägrollenlagers drehbar gelagert ist. Hierdurch kann die Traglast des Trägers erhöht werden.

Ferner wird durch Einbauen des Sonnenrads im schwimmenden Zustand eine Bewegung des Sonnenrads in einer Richtung rechtwinklig zu einer axialen Richtung erleichtert, um in wirksamer Weise eine Verzahnungs- Toleranz und eine Zusammenbau-Toleranz, die durch Zusammenbauen entsprechender Komponenten bedingt ist, aufzunehmen.

Vorzugsweise ist das Gehäuse aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt.

Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in welchen zeigen:

Fig. 1A eine halbe Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform einer Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel entsprechend der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 1B eine zur Erläuterung dienende Veranschaulichung einer Endseite der bevorzugten Ausführungsform der Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel an einer Ausgangsseite, zusammen mit einer Schnittposition des halben Schnittes nach Fig. 1A.

Die gezeigte Ausführungsform der Planetengetriebeanordnung 1 mit kleinem Spiel ist eine Zweistufen-Planetenreduktionsgetriebeeinheit mit einem Planetengetriebemechanismus 3 der vorderen Stufe und einem Planetengetriebemechanismus 4 der hinteren Stufe, wobei diese Mechanismen 3 und 4 in einem zylindrischen Gehäuse 2 zusammengebaut sind. Das zylindrische Gehäuse 2 ist mit zylindrischen Elementen 21, 22 und 23 versehen, die in einer Richtung einer Achse 1a ausgerichtet und aneinander mit Hilfe von Befestigungsschrauben 24 befestigt sind. Innerhalb des zylindrischen Elements 21 ist an der Eingangsseite ein Kupplungsmechanismus 5 zum Verbinden einer (nicht gezeigten) Hochdrehzahl-Drehwelle einer Quelle für Hochdrehzahl- Ausgangsrotation, z. B. eines Motors oder dgl., mit dem Planetengetriebemechanismus 3 der vorderen Stufe angebracht.

Der Planetengetriebemechanismus 3 der vorderen Stufe weist ein Sonnenrad 31, drei Planetenräder 32, 33 und 34 (es ist lediglich ein Planetenrad 32 in der Zeichnung dargestellt), wobei diese Planetenräder in einer Umfangsausrichtung konzentrisch mit dem Sonnenrad 31 und in einem das Sonnenrad 31 umgebenden Zustand und mit diesem in Eingriff angeordnet sind, ein elastisch verformbares, dünnwandiges, zylindrisches Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) 6, das die Planetenräder 32 bis 34 umgibt und mit diesen in Eingriff ist, und einen Träger 35 auf, der die Planetenräder 32 bis 34 drehbar trägt.

Der Planetengetriebemechanismus 4 der hinteren Stufe weist auf: ein Sonnenrad 41, an dessen einem Ende der Träger 35 des Planetengetriebemechanismus 3 der vorderen Stufe koaxial befestigt ist, drei Planetenräder 42 bis 44 (es ist lediglich ein Planetenrad 42 in der Zeichnung dargestellt), wobei diese Planetenräder 42 bis 44 in Umfangsausrichtung konzentrisch mit dem Sonnenrad und in einem das Sonnenrad 41 umgebenden Zustand und mit diesem in Eingriff angeordnet sind, das elastisch verformbare, dünnwandige, zylindrische Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) 6, das mit dem oben erläuterten Planetengetriebemechanismus der vorderen Stufe gemeinsam ist, die Planetenräder 42 bis 44 umgibt und mit diesen in Eingriff ist, und einen Träger 45, der die Planetenräder 42 bis 44 drehbar trägt.

Das elastisch verformbare, dünnwandige, zylindrische Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) 6 ist mit einem Ringscheibenbereich 61 und ringförmigen Körperbereichen 62 und 63 versehen, die mit dem Ringscheibenbereich 61 einstückig ausgebildet sind und sich in Axialrichtung nach beiden Seiten von einem jeweiligen inneren Umfangsrand der linken bzw. rechten ringförmigen Endseite 61a bzw. 61b des Ringscheibenbereichs 61 erstrecken. An der inneren Umfangsfläche des Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) 6 sind Zähne der Innenverzahnung über die gesamte Länge gebildet. Abgesehen von diesen Zähnen der Innenverzahnung dient ein an der jeweiligen inneren Umfangsfläche des zylindrischen Körperbereichs 62 und des Ringscheibenbereichs 61 gebildeter Innenverzahnungsbereich als das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) an der Seite der vorderen Stufe und der in der Nachbarschaft des vorderen Endes des zylindrischen Körpers 63 angeordnete Innenverzahnungsbereich dient als das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) an der Seite der hinteren Stufe.

Hier ist der zylindrische Körperbereich 63, der mit dem als das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) für die hintere Stufe dienenden Innenverzahnungsbereich versehen ist, dünner als der Ringscheibenbereich 61 und erstreckt sich von dem Innenumfangsrand der ringförmigen Endseite 61b des Ringscheibenbereichs auskragend. Auf der anderen Seite ist zwischen dem zylindrischen Körper 63 und dem zylindrischen Element 22 des zylindrischen Gehäuses 2 der Anordnung, wobei dieses zylindrische Element 22 außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist, ein kleiner Spalt mit Ausnahme des Verbindungsbereichs des zylindrischen Körperbereichs 63, der mit dem Ringscheibenbereich 61 verbunden ist, vorgesehen.

Der Ringscheibenbereich 61 ist zwischen den zylindrischen Elementen 21 und 22 angeordnet und zwischen diesen mit Hilfe der Befestigungsschrauben 24 befestigt. Daher ist es dem vorderen Endbereich des sich von dem Ringscheibenbereich 61 auskragend erstreckenden, zylindrischen Körperbereichs 62 erlaubt, eine elastische Verformung mit einer vorgegebenen Größe zu verursachen.

Ferner definiert der Träger 45 an der Seite der hinteren Stufe eine Endseite an der Ausgangsseite. Zwischen der äußeren Umfangsfläche 45a und der inneren Umfangsfläche 23a des zylindrischen Elements 23 des zylindrischen Gehäuses 2 der Anordnung ist ein Schrägrollenlager 7 gebildet. Mittels des Schrägrollenlagers 7 ist der Träger 45 in Bezug auf den Innenumfangsbereich des zylindrischen Gehäuses 2 der Anordnung drehbar gelagert.

Das heißt, ein Bereich des Trägers 45 an der Seite der äußeren Umfangsfläche dient als ein Innenring des Schrägrollenlagers 7. An der äußeren Umfangsfläche 45a des Trägers 45 ist eine im Querschnitt dreieckförmige Führungsnut 71 gebildet. In ähnlicher Weise dient ein Bereich an der inneren Umfangsfläche des zylindrischen Elements 23 des zylindrischen Gehäuses 2 der Anordnung als ein Außenring des Schrägrollenlagers 7. Ferner ist an der inneren Umfangsfläche 23a des zylindrischen Elements 23 eine im Querschnitt dreieckförmige Führungsnut 72 gebildet. Innerhalb einer ringförmigen Führung von rechteckförmigem Querschnitt des Schrägrollenlagers, wobei diese ringförmige Führung durch die Führungsnuten 71 und 72 definiert ist, sind Rollen 73, eine nach der anderen, entlang der Umfangsrichtung in einer sich gegenseitig rechtwinklig kreuzenden Beziehung untergebracht.

Es soll darauf hingewiesen werden, daß an der äußeren Endseite 45b des Trägers 45 mehrere (bei der gezeigten Ausführungsform fünf) Schraubgewindelöcher 45c zum Anbringen des lastseitigen Elements in Umfangsausrichtung in einem mit dem Träger 45 konzentrischen Zustand gebildet sind.

Auf der anderen Seite ist bei der gezeigten Ausführungsform der Planetengetriebeanordnung das Sonnenrad 31 bzw. 41 in der vorderen Stufe bzw. in der hinteren Stufe in einem schwimmenden Zustand eingebaut. Das heißt, das Sonnenrad 31 in der vorderen Stufe ist nicht durch ein Lager oder dgl. gelagert, ausgenommen, daß ein Ende des Sonnenrads 31 mit dem Kupplungsmechanismus 5 verbunden und lediglich mit den Planetenrädern 32 bis 34 in Eingriff ist. Dementsprechend kann sich das Sonnenrad 31 in der Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung verlagern. In ähnlicher Weise ist das Sonnenrad 41 in der hinteren Stufe nicht durch ein Lager oder dgl. gelagert, mit Ausnahme, daß ein Ende des Sonnenrads 41 mit dem Träger 35 der vorderen Stufe verbunden und lediglich mit den Planetenrädern 42 bis 44 ein Eingriff ist. Somit kann das Sonnenrad 41 in der Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung verlagert werden.

Bei der gezeigten Ausführungsform der Planetengetriebeanordnung, die wie oben erläutert ausgebildet ist, kann, selbst wenn eine Verzahnungs- Toleranz und eine Zusammenbau-Toleranz vorhanden sind, ein derartiger Fehler durch elastische Verformung des dünnen, zylindrischen Körperbereichs 63 des elastisch verformbaren, dünnwandigen, zylindrischen Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) 6 aufgenommen werden, um einen geeigneten Eingriffszustand der entsprechenden Räder herzustellen. Somit kann die Last auf die entsprechenden Planetenräder gleichmäßig verteilt werden. Auf der anderen Seite kann, weil die Sonnenräder 31 und 41 in dem schwimmenden Zustand eingebaut sind, ein geeigneter Eingriffszustand der entsprechenden Räder ebenfalls gerade durch Verlagerung der Sonnenräder in der Richtung rechtwinklig zu der axialen Richtung hergestellt werden.

Dementsprechend ermöglicht es die gezeigte Ausführungsform der Planetengetriebeanordnung 1, eine ungleichmäßige Lastverteilung und eine Schwankung der Drehung zu reduzieren, die bei der Reduzierung des Spiels dadurch verursacht sein können, daß der Spalt in dem Eingriffsbereich der Räder und dem Planetenradlager klein gemacht wird. Daher kann eine Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel und mit einem großen Drehmomentvermögen hergestellt werden.

Auf der anderen Seite kann bei der gezeigten Ausführungsform, weil der Träger in der hinteren Stufe als das Ausgangselement durch das Schräg­ rollenlager drehbar gelagert ist, eine Tragfestigkeit des relevanten Bereichs erhöht werden. Hinzu kommt, daß, weil der Innenring bzw. der Außenring des Schrägrollenlagers mit dem Träger bzw. mit dem zylindrischen Gehäuse der Anordnung einstückig ausgebildet ist, die Konstruktion des Lagerbereichs kompakt und preiswert gemacht werden kann.

Wie oben erläutert, können bei der Planetengetriebeanordnung entspre­ chend der vorliegenden Erfindung, wobei bei dieser Planetengetriebean­ ordnung ein elastisch verformbares, dünnwandiges, zylindrisches Rad mit Innenverzähnung als das Hohlrad des Planetengetriebes verwendet wird, eine Verzahnungs-Toleranz und eine Zusammenbau-Toleranz durch elastische Verformung des Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) aufgenommen werden. Dementsprechend kann durch die vorliegende Erfindung das Planetengetriebe mit kleinem Spiel, großem Drehmoment­ vermögen und kleinem Totgang verwirklicht werden.

Claims (4)

1. Planetengetriebeanordnung mit kleinem Spiel, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:
ein Gehäuse (2);
ein Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) (6);
ein Sonnenrad (41), das im Inneren des Rads mit Innenverzahnung (Hohlrads) (6) konzentrisch angeordnet ist;
eine Mehrzahl von Planetenrädern (42, 43, 44), die mit dem Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) (6) und dem Sonnenrad (41) in Eingriff sind; und
ein Träger (45) zum drehbaren Tragen der Planetenräder;
wobei das Rad mit Innenverzahnung (Hohlrad) (6) einen Ringscheibenbereich (61), der an dem Gehäuse (2) befestigt ist, einen dünnwandigen, zylindrischen Körperbereich (63), der sich von einem axialen Ende des Ringscheibenbereichs (61) auskragend erstreckt, und innere Zähne aufweist, die an der inneren Umfangsfläche des Körperbereichs (63) gebildet sind;
und wobei der dünnwandige, zylindrische Körperbereich (63) eine Zusammenbau-Toleranz und eine Verzahnungs-Toleranz der betreffenden Komponente durch elastische Verformung aufnimmt.

2. Planetengetriebeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (45) an der inneren Umfangsfläche des Gehäuses (2) mittels eines Schrägrollenlagers (7) drehbar gelagert ist.

3. Planetengetriebeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (41) in schwimmendem Zustand eingebaut ist.

4. Planetengetriebeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) aus mehreren Gehäuseteilen (21, 22, 23) zusammengesetzt ist.