DE2618882C2 - Planetengetriebe, insbesondere für den Antrieb einer von mehreren mit kleinem Achsabstand beieinander liegenden Walzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebe, insbesondere für den Antrieb einer von mehreren mit kleinem Achsabstand beieinander liegenden Walzen, bei dem der Antrieb durch ein doppelschrägverzahntes Sonnenrad erfolgt, dessen beide Verzahnungshälften je einen Satz von zueinander in parallelen Ebenen angeordneten Planetenrädern antreiben, die satzweise in je einem parallel zueinander gelegenen, unabhängigen Planetenträger gelagert sind, welche über eine Kupplungsverzahnung einen Planetenträgersatz bilden, der über eine weitere Kupplungsverzahnung mit der Abtriebswelle verbunden ist.

Beispielsweise bei Walzwerken, Kalanderwerken, Biegemaschinen od. dgl., die mehrere verhältnismäßig nahe beinander liegende Arbeitseinrichtungen mit getrennten Antriebsmotoren enthalten, ist es oft wegen des kleinen Achsabstandes der Arbeitseinrichtungen (Walzen) zueinander schwierig oder unmöglich, die Getriebe oder zumindest deren Endstufen nebeneinander unterzubringen. Sie sind dann axial versetzt zueinander angeordnet und der axiale Abstand bis zu den Walzen od. dgl. in aufwendiger und platzbeanspruchenderweise durch Gelenkwellen, Plattspindeln od. dgl. überbrückt. Es handelt sich dabei meist um verhältnismäßig langsam laufende Getriebe mit Lastausgleich.

Ein derartiges Getriebe stellt auch ein nicht zum Stand der Technik gehörender Vorschlag nach der DE-Auslegeschrift 25 29 374 mit den eingangs angeführten Merkmalen dar. Dort sind das Sonnenrad und das Hohlrad des Getriebes in radialer Richtung fest gelagert und zwischen den beiden Planetenträgern ist eine gemeinsame doppelgelenkige Kupplungsverbindung mit insgesamt nur drei Gelenkpunkten vorhanden, die die Planetenträger mit der Abtriebswelle auf einmal verbindet. Dabei funktioniert die Kupplungsverbindung um ihre mittlere, feste Abstützung oder auch den mittleren Gelenkpunkt auf der Abtriebswelle wiegebalkenartig. Dies hat zur Folge, daß der eine Planetenträger seine Bewegungen, die z. B. aus dem nicht ganz einwandfreien Lauf seines Planetenradsatzes herrühren, unmittelbar auf den anderen Planetenträger zu übertragen sucht, auch wenn der Planetenradsatz dieses anderen Planetenträgers für sich exakt laufen könnte. Jetzi hält aber die Nabe der betreffenden Planetenträger über ihre Achsen den anderen Planetenträger radial fest, so daß es zu Zwängungen in den Zahneingriffen kommt

Nach der US-Patentschrift 33 52 178 ist ein Planetengetriebe mit einem einzelnen Planetenträger bekannt, der für sich gelagert ist und dessen Planetenräder doppelschrägverzahnt sind und je eine schrägverzahnte Hälfte für sich mit je einem Hohlrad kämmt Der Lastausgleich erfolgt dabei an den radialelastisch angeordneten Hohlrädern, wodurch der radiale Platzbedarf des Getriebes erhöht wird.

Diese Eigenschaft haftet auch einem Planetengetriebe an, das nach der DE-Patentschrift 10 99 385 bekannt ist, denn der Lastausgleich erfolgt auch dort an den Hohlrädern. Dieses Getriebe weist zweifellos zwei PIanetenträger auf. Sie sind jedoch fest miteinander verschraubt und fest gelagert, so daß sie weder für sich noch relativ zueinander in radialer Richtung bewegen können. Sie sind somit nicht unabhängig voneinander.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß es möglichst geringe Abmessungen in radialer Richtung, insbesondere einen geringen Außendurchmesser aufweist und einen Lastausgleich innehat, der zwängunjjsfrei arbeitet, so daß das Getriebe eine hohe Lebensdauer aufweist.

Die Erfindung besteht darin, daß das Sonnenrad radial und axial frei beweglich angeordnet ist, daß die beiden Planetenträger miteinander und einer von beiden Planetenträgern mit der Abtriebswelle jeweils durch als Doppelgelenkkupplung ausgebildete Kupplungsverzahnungen verbunden sind, und daß die Hohlräder gehäusefest sind.

Der Zeichnung und dem zugehörigen Textteil der vorerwähnten DE-Auslegeschrift 25 29 374 ist zwar die gehäusefeste Anordnung der Hohlräder zu entnehmen. Der Allgemeinheit blieb allerdings dieser Hinweis gerade dadurch verborgen, daß die Druckschrift nicht zum Stand der Technik gehört. Zweifellos ist weiter die radial und axial freibewegliche Anordnung des Sonnenra-

« des durch die ebenfalls schon behandelte US-Patentschrift 33 52 178 bekannt. Diese Anordnung konnte aber nicht zu der Erfindung führen.

Eine besondere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Planetenräder auf Wälzlagern gelagert sind. Bezüglich dieses Merkmals gilt dasselbe, was im Zusammenhang mit der gehäusefesten Anordnung der Hohlräder bereits erwähnt wurde.

Gegenüber den vorstehend behandelten Konstruktionen ergeben sich durch die Erfindung eine Reihe von wesentlichen Vorteilen.

Zum einen kann sich jeder Planetenträger unabhängig vom anderen frei einstellen, weil nur einer der Planetenträger mit der Abtriebswelle, der andere dagegen nur mit dem ersten verbunden ist, und zwar über doppelgelenkige Kupplungen, die insgesamt vier Gelenkpunkte besitzen. Es werden daher im Kraftfluß von den Planetenträgern bis zu der Abtriebswelle nur Drehmomente übertragen, ohne daß Verzahnungsl'ehler Störungen im Zahneingriff der Planetenräder verursachen könnten. Dieser Lastausgleich an den Planetenträgern gestattet gegenüber einem Lastausgleich an den Hohlrädern nicht nur, den Außendurchmesser des Getriebes zu verringern, sondern zugleich auch eine sechsfache

Leistungsverzweigung zu erreichen, und zwar infolge der Verdoppelung des Planetensatzes in einer Stufe (Tandemanordnung).

Zum anderen begünstigt die Tandemanordnung die Aufteilung der sonst sehr breiten doppelschrägverzahnten Planetenräder in zwei schrägverzahnten Hälften, die auf halb so langen Achsen gelagert werden können. Der Achsdurchmesser fällt daher entsprechend kleiner aus. Dies bewirkt zunächst einmal unabhängig von der Lagerentlastung infolge Verdoppelung der Leistungsverzweigung kleinere Wälzlager. Wälzlager sinn insbesondere für langsam laufende Getriebe wichtig, da dort im Gegensatz zu schnell laufenden Getrieben nicht mit einer hydrodynamischen Schmierung gerechnet werden kann. Dabei ist eine statisch bestimmte Lagerung jedes Planetenrades mit je zwei Wälzlagern möglich, was die Lebensdauer der Lagerung gegenüber einem zweifach gelagerten doppelschrägverzahnten Planetenrad bei gleichem Lageraußendurchmesser beträchtlich erhöht.

Diese auf der speziellen Verbindung der heiden Planetenträger beruhenden Gegebenheiten eröffnen so günstige Verhältnisse, daß die radialen Gesamtabmessungen des Getriebes bei gleichbleibender Zahnpressung bedeutend kleiner gehalten werden können, und zwar um die -fl, als bei einem Getriebe mit einteiligem Planetensatz mit Gerad- oder Schrägverzahnung, wobei ein festes Verhältnis vom Durchmesser zur Breite des Sonnenrades beibehalten wird. Dies ergibt sich aus der Hertz'schen Formel

V-

MA· + D
Bi

bei der bedeuten:

ρ = spezifische Pressung

/ = Konstante = 21,4

cfci = Durchmesser des Sonnenrades

Md = Drehmoment

; = innere Getriebeübersetzung (Planetenrad/Sonnenrad)

B = Zahnbreite des Sonnenrades

!m ganzen gesehen wird ein wälzgelagertes Planetengetriebe geschaffen, das sich insbesondere bei hohen Leistungen durch eine hohe Lebensdauer dann auszeichnet, wenn ein häufiger Start- und itoppbetrieb bei geringen Drehzahlen stattfindet Entsprechende Leistungsgetriebe in Gleitlagerbauweise weisen eine erheblich verringerte Lebensdauer und einen ungünstigeren Kostenfaktor bei derartigen Betriebsbedingungen auf.

ίο Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Planetengetriebes erläutert, das in der Zeichnung im Längsschnitt mit seiner Antriebsseite A (Motor oder Vorschaltgetriebe) und seiner Abtriebsseite B (Walze) dargestellt ist.

Mit 1 ist die Antriebswelle bezeichnet, die über eine Doppelzahnkupplung 2 ein ungelagertes Sonnenrad 3 mit seinen beiden doppelschrägverzahnten Hälften 3a und 3b antreibt. In die Verzahnungen dieser Hälften 3aund 3b greifen zwei Sätze mit schrägverzahnten PIanetenrädern 4a und 4b ein. die satzweise von Planetenträgern 5a und 5b getragen werden. Eine Doppelzahnkupplung 6 stellt die Verbindung zwischen den Planetenträgern 5a und 5b her. Der im Sinne der Zeichnung rechte Planetenträger 5b ist ebenfalls durch eine Doppelzahnkupplung 8 mit der Abtriebswelle 7 (Antriebszapfen der Walze) verbunden, die in Wälzlagern 13 gelagert ist.

Die Planetenräder 4a und 4b sind durch Kugellager 9 auf ihren Achsen gelagert und kämmen mit Hohlrädern 10, die mit dem Getriebegehäuse 11 fest verbunden sind und das Reaktionsmoment aufnehmen. Das Getriebegehäuse 11 ist mit einer Drehmomentstütze 12 verbunden. Es kann auch über eine Laterne mit dem Maschinenrahmen verschraubt sein.

Die Hälften 3a und 30 des ungelagerten, radial und axial freibeweglichen Sonnenrades 3 verteilen das Drehmoment gleichmäßig auf die beiden parallel zueinander angeordneten Sätze von Planetenrädern. Dort wird dann der Lastausgleich dadurch bewirkt, daß sich jeder Planetenträger 5a und 5£> mit den Rädern 4a und 4b unter Last unabhängig voneinander radial frei einstellen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Planetengetriebe, insbesondere für den Antrieb einer von mehreren mit kleinem Achsabstand beieinander liegenden Walzen, bei dem der Antrieb durch ein doppelschrägverzahntes Sonnenrad erfolgt, dessen beide Verzahnungshälften je einen Satz von zueinander in parallelen Ebenen angeordneten Planetenrädern antreiben, die satzweise in je einem parallel zueinander gelegenen, unabhängigen Planetenträger gelagert sind, welche über eine Kupplungsverzahnung einen Planetenträgersatz bilden, der über eine weitere Kupplungsverzahnung mit der Abtriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad (3) radial und axial frei beweglich angeordnet ist, daß die beiden Planetenträger (5a, 5b) miteinander und einer von beiden Planetenträgern mit der Abtriebswelle (7) jeweils durch als Doppelgelenkkupplung (6,8) ausgebildete Kupplungsverzahnungen verbunden sind, und daß die Hohlräder (10) gehäusefest sind.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräder (4a, 4b) auf Wälzlagern (9) gelagert sind.