DE2850099A1

DE2850099A1 - Planetenradgetriebe und dessen anordnung

Info

Publication number: DE2850099A1
Application number: DE19782850099
Authority: DE
Inventors: Sven Walter Nilsson
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-11-18
Publication date: 1979-05-31
Also published as: GB2008713B; FR2410187A1; AU4098678A; SE408946B; SE7713480L; CA1093861A; IT1160009B; BR7807737A; FR2410187B1; IT7829067A0; US4468985A; AU513524B2; CH636937A5; JPS628655B2; GB2008713A; JPS5486059A

Description

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 27.10.1978

TPA/vh/mh SW 77 027 DT

Planetenradgetriebe und dessen Anordnung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetenradgetriebe und dessen Anordnung mit einer Eingangswelle und einer dazu koaxial angeordneten Ausgangswelle, einem ersten und einem zweiten Planetenradträger und zwischen den beiden Planetenrad trägem auf Halteachsen gelagerten Planetenzahn- und Planetenreibrädern, wobei die Planetenzahnräder mit einem diese umgebenden Zahnkranz und einem Sonnenzahnrad, und die Planetenreibräder mit einem diese umgebenden Gehäusering und einem Sonnenreibrad zusammenwirken.

Planetenradgetriebe der oben genannten Art sind in verschiedenen Ausführungen bekannt, wobei diese zur Bildung eines mehrstufigen Getriebeaggregates zusammengebaut sein können. Je nachdem, ob eine über-

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setzung oder eine Untersetzung oder eine bestimmte Form, Qualität oder Laufruhe gewünscht wird, müssen die PIanetenradgetriebe unterschiedlich ausgelegt werden. Deshalb war es bisher notwendig, jedes einzelne Planetenradgetriebe oder Getriebeaggregat entsprechend den Betriebsbedingungen besonders auszulegen und zu konstruieren. Auf Grund dieser Tatsache sind die Stückzahlen für die einzelnen Baureihen der Planetenradgetriebe unwirtschaftlich klein und die Herstellkosten verhältnismäßig hoch.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Planetenradgetriebe der angegebenen Gattung zu schaffen, welches einfach gebaut ist, und welches mit Hilfe von einbaufertigen kompletten Baueinheiten zu einem mehrstufigen Getriebe zusammengebaut werden kann.Dabei soll es möglich sein, mit einheitlichen Bauteilen für das Planetenradgetriebe auszukommen, so daß die Fertigung mit relativ hohen Stückzahlen durchgeführt werden kann und sich dementsprechend eine wirtschaftliche Fertigung des Planetenradgetriebe s ergibt.

Mit dem erfindungsgemäßen Planetenradgetriebe wird erreicht, daß genormte Bauteile für das Getriebe verwendet werden können, so daß sich die erforderliche Anzahl von Bauelementen für verschiedene Planetenradgetriebe verkleinert. Die Fertigung kann dementsprechend mit relativ hohen Stückzahlen wirtschaftlich durchgeführt werden. Die zugehörigen Baueinheiten sind übrigens robust und käfigartig zusammengehalten, so daß diese für verschieden ausgebildete Getriebe auf Lager gehalten und außerdem zu einem mehrstufigen Getriebe einfach zusammengebaut werden können.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den ünteransprüchen beschrieben.

Mit den Ausgestaltungen nach Anspruch 2 und 3 wird erreicht, daß ein relativ festes und gedrungen bauendes, Planetenradgetriebe entsteht, welches ausgehend von wenigen, einfach herzustellenden Bauelementen leicht zusammengebaut werden kann.

Mit den Ausgestaltungen nach Anspruch 4 und 5 wird dem Zahnkranz oder dem Gehäusering jedes Planetenradgetriebes eine kleine radiale Einstellbarkeit verliehen, so daß eventuelle Stellungsfehler der Planetenzahnräder oder Halteachsen ohne weiteres ausgeglichen werden.

Weitere vorteilhafte Anordnungen des Planetenradgetriebes sind in den Ansprüchen 6 bis 9 angegeben.

Das erfindungsgemäße Planetenradgetriebe und dessen Anordnung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, welches in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Schnittansicht eines auseinandergenommenen Planetenradgetriebes,

Figur 2 eine Schnittansicht eines zweistufigen

Getriebes., welches aus zwei in Figur 1 gezeigten Planetenradgetrieben zu

sammengesetzt ist.

Figur 3 eine Stirnansicht der Eingangswellenseite des in Figur 2 dargestellten Getriebes,

Figur 4 eine Stirnansicht der Ausgangswellenseite des in Figur 2 dargestellten Getriebes und

Figur 5 eine Schnittansicht des in Figur 2 dargestellten Getriebes, jedoch in einem in ein Gehäuse eingebauten Zustand.

Bei dem in Figur 1 dargestellten auseinandergenommenen Planetenradgetriebe sind zwei Planetenradträger 1,2 gezeigt, welche im zusammengebauten Zustand - siehe Figur 2 - durch mehrere Halteachsen 3 in Abstand voneinander zu einem Käfig festgehalten sind. Die Halteachsen 3 sind am Planetenradträger 1 befestigt, so daß das Planetenradgetriebe eine einbaufertige und komplette Baueinheit mit Elementen einer einzelnen Getriebestufe darstellt. Auf jeder Halteachse 3 ist ein Planetenzahnrad und ein Planetenreibrad 6 über eine Lagerhülse 4 gelagert. Die Planetenzahnräder 5 stehen mit einem zentral angeordneten Sonnenzahnrad 7 und mit einem die Planetenzahnräder 5 außen umgebenden Zahnkranz 8 in Eingriff. Eberiso wirken die Planetenreibräder 6 mit einem zentral angeordneten Sonnenreibrad 9 und mit einem die Planetenreibräder außen umgebenden Gehäusering 10 zusammen. Am Sonnenzahnrad 7 ist eine einstückig mit diesem verbundene Eingangswelle 14 vorhanden, auf der das Sonnenreibrad 9 drehbar gelagert ist.

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Wie besonders deutlich in Figur 2 zu sehen, ist zwischen dem Sonnenzahnrad 7 und dem Sonnenreibrad 9 eine koaxial zu diesen beiden Rädern angeordnete Anlaufscheibe 11 angeordnet, welche einen größeren Außendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser des Sonnenzahnrades 7 und des Sonnenreibrades 9. Jedes Planetenreibrad 6 ist mit einem axialen Stufenansatz 12 versehen, welcher zusammen· mit der gegenüberliegenden Stirnseite des Planetenzahnrades 5 den ringförmigen Raum 13 bildet, in den die Anlaufscheibe 11 mit ihrem radial äußeren Rand hineinragt.

Die Eingangswelle 14 ist als Hohlwelle ausgebildet und besitzt eine von der Kreisform abweichende äußere Kontur (siehe Figur 4). Die Ausgangswelle 15 jedes Planetenradgetriebes ist einstückig mit dem Planetenradträger 1, der als Flansch ausgebildet ist, verbunden. Diese Ausgangswelle 15 ist ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet und besitzt in ihrer Bohrung eine von der Kreisform abweichende innere Kontur, welche der äußeren Kontur der Eingangswelle 14 angepaßt ist. Somit können zwei Planetenradgetriebe - siehe Figur 2 - als Baueinheit für ein zweistufiges Getriebe miteinander verbunden werden, indem man die Eingangswelle 14 des einen Planetenradgetriebes in die Bohrung der Ausgangswelle 15 des anderen benachbarten PIanetenradgetriebes steckt und somit die zwei Planetenradgetriebe zur Leistungsübertragung hintereinanderschaltet.

Die Halteachsen 3 sind im vorliegenden Fall als Hohlnieten ausgebildet. Dadurch ist es möglich, diese in axiale öffnungen der Planetenradträger 1, 2 zu stecken und durch Umbördeln oder dergleichen direkt an den Planetenradträgern 1, 2 zu befestigen. So ist eine feste käfigförmige

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Verbindung zwischen den Planetenradträgern 1, 2 geschaffen, die auch die Übertragung größerer Drehmomente des Planetenradgetrxebes zuläßt.

Da die Ausgangswelle 15 einstückig mit dem flanschförmigen Planetenradträger 1 verbunden ist, kann die innere Kontur der Ausgangswelle 15 auf einer relativ großen axialen Länge einen Formschluß mit der zugehörigen Eingangswelle 14 aufweisen.

Eingangswelle 14 und Ausgangswelle 15 sind als Hohlwellen ausgebildet. Dadurch ist es möglich, die Eingangswellen mehrerer hintereinandergeschalteter Planetenradgetriebe auf einer axial verschiebbar angeordneten Zentralwelle zu zentrieren und zu halten. Eine solche Anordnung ist vor allem dann ratsam, wenn die Planetenreibräder 6 als radiale Stützelemente für die Eingangswelle 14 dienen. Für den Fall, daß das Planetenradgetriebe in einem Elektromotor eingebaut wird, können die Planetenreibräder 6 die normalerweise vorzusehenden Wellenlager im Motorgestell ersetzen, weil bei jedem einstufigen Planetenradgetriebe eine zweifache Stützung der Eingangswelle vorhanden ist.

In Figur 5 ist ein Gehäuse 17 gezeigt, in dem zwei hintereinandergeschaltete Planetenradgetriebe eingebaut sind. Das Gehäuse 17 ist schalenförmig ausgebildet und im Tiefziehverfahren oder Stanzverfahren vom Stahlband hergestellt. Um den Gehäusering 10 eine kleine radiale Einstellbarkeit zu verleihen, ist zwischen dem Gehäusering 10 und der Bohrung des Gehäuses 17 ein biegeelastischer Ring 18 zwischengeschaltet. Dadurch werden eventuelle Teilungsfehler der Planetenzahnräder 5 oder Außermittigkeiten bzw.

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Stellungsfehler der Halteachsen 3, welche sich auf Grund unvermeidlicher Fertigungstoleranzen ergeben, selbsttätig ausgeglichen. Im vorliegenden Fall ist der biegeelastische Ring 18 als rundgebogener Ring aus Bandstahl gefertigt. Bei hohen Geschwindigkeiten und relativ hohen Belastungen besitzt das Planetenradgetriebe im allgemeinen ein kleines Laufgeräusch, entwickelt aber am Zahnkranz 8 eine relativ große Reibungswärme. Dieser Zahnkranz 8 steht deshalb im vorliegenden Fall in direktem Kontakt mit dem Gehäuse 17, so daß eine gute Wärmeabfuhr vom Zahnkranz 8 zum Gehäuse

hin gegeben ist. In diesem Zusammenhang ist auch der aus rundgebogenem Bandstahl hergestellte Ring 18 von Vorteil, der gegenüber höheren Temperaturen relativ unempfindlich ist. Das vorliegende Getriebeaggregat ist also den Anforderungen gewachsen, die sich bei hohen Geschwindigkeiten und relativ großen Belastungen ergeben. Gleichzeitig ist immer ein ordentlicher Eingriff der Planetenzahnräder der einzelnen Planetenradgetriebe gewährleistet.

Um das Getriebe vor überlast zu schützen, kann es in manchen Fällen vorteilhaft sein, einen überlastschutz herzustellen, so daß der Zahnkranz 8 oder der Gehäusering 10 gegenüber Verdrehen im Gehäuse 17 gehalten ist, aber bei einer bestimmten zulässigen Grenzlast anfängt, im Gehäuse 17 zu rotieren. Die entsprechende Reibkraft bzw. der entsprechende Reibschluß des Zahnkranzes 8 oder des Gehäuseringes 10 im Gehäuse 17 kann dabei mit an sich bekannten Mitteln, z. B. durch Anziehen von Stellschrauben (nicht gezeigt), eingestellt werden.

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Die Anlaufscheibe 11 hat außer der axialen Trennung von Sonnenzahnrad 7 und Sonnenreibrad 9 noch die Aufgabe, Axialschläge dieser beiden Sonnenräder 8, 9 zu verhindern. Die Anlaufscheibe 11 ragt in den ringförmigen Raum 13 hinein, der sich zwischen dem Planetenzahnrad 5 und dem Planetenreibrad 6 befindet. Durch diese Anlaufscheibe 11 ist eine ordentliche axiale Stellung des Sonnenzahnrades 7 gegenüber dem Sonnenreibrad 9 im als Baueinheit ausgebildeten Planetenradgetriebe gesichert.

Die Planetenreibräder 6 sind vorzugsweise als scheibenförmige Rollkörper mit relativ großem Durchmesser ausgebildet, und rollen mit radialer Vorspannung in der Bohrung des Gehäuseringes 10. Durch Einstellen einer bestimmten Größe der Vorspannung ist es möglich, zwischen den Planetenreibrädern 6 und dem Gehäusering 10 ein Drehmoment bis zu einer bestimmten Größe zu übertragen. Dabei wird die Lastübertragungswirksamkeit der Planetenzahnräder 5 durch die Wirksamkeit der Planetenreibräder vergrößert.

Da die einzelnen einstufigen Planetenradgetriebe als komplette, vollständig zusammengebaute Baueinheiten geliefert werden können, ist es möglich, diese einzeln zu verkaufen und zu lagern. Die Planetenradgetriebe bilden dann standardisierte oder genormte Konstruktionselemente ähnlich anderer Maschinenelemente (z. B. Kugellager) . Die Planetenradgetriebe können in verschiedenen Baureihen in abgestuften Größen zur Verfügung gestellt werden. Die Baureihen lassen sich auf bestimmte technische Parameter, z. B. Zahnmodul, Außendurchmesser und größtes zulässiges Drehmoment, abstimmen.

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Das erfindungsgemäße Planetenradgetriebe hat den großen Vorteil, daß dieses einfach gebaut ist und mit Hilfe von einbaufertigen und kompletten Baueinheiten zu einem mehrstufigen Getriebe zusammengebaut werden kann.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens kann das vorgehend beschriebene Planetenradgetriebe abgewandelt werden. Bei hohen Geschwindigkeiten und relativ kleiner Belastung des Planetenradgetriebes ist eine kleine Wärmeentwicklung im Getriebe vorhanden, es besteht dann aber die Gefahr eines zu großen Laufgeräusches. Deshalb werden in diesem Fall vorzugsweise der Zahnkranz radial beweglich und der Gehäusering fest im Gehäuse eingebaut. Zwischen dem Zahnkranz und dem Gehäuse wird am besten ein Ring aus Gummi oder elastischem Kunststoff eingebracht, der die Laufschwingungen der Planetenzahnräder dämpft und ein niedriges Laufgeräusch ergibt. Somit können die Planetenradgetriebe als ein- oder mehrstufige Getriebe den Anforderungen im Betrieb weitgehend angepaßt werden.

Claims

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 27.10.1978

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Planetenradgetriebe und dessen Anordnung

Patentansprüche

Planetenradgetriebe mit einer Eingangswelle und einer dazu koaxial angeordneten Ausgangswelle, einem ersten und einem zweiten Planetenradträger und zwischen den beiden Planetenradträgerη auf Halteachsen gelagerten Planetenzahn- und Planetenreibrädern, wobei die Planetenzahnräder mit einem diese umgebenden Zahnkranz und einem Sonnenzahnrad, und die Planetenreibräder mit einem diese umgebenden Gehäusering und einem Sonnenreibrad zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente einer einzelnen Getriebestufe durch die über die Halteachsen (3) für die Planetenräder (5,6) zu einem Käfig miteinander verbundenen beiden Planetenradträger (1,2) zu einer für sich einbaufertigen und kompletten Baueinheit vereinigt sind, und daß zur Bildung eines mehrstufigen Getriebes mehrere solche Baueinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse (17) so angeordnet sind, daß die Ausgangswelle (15) der einen Baueinheit mit der Eingangswelle (14) der benachbarten Baueinheit oder umgekehrt zur Leistungsübertragung verbunden ist.

INSPECTEÖ
2. Planetenradgetrxefae nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine der beiden Planetenradträger als Flansch (1) einstückig mit der Ausgangswelle (15) verbunden ist und die Halteachsen (3) wie eine Hohlniete ausgebildet und am Flansch (1) befestigt sind.
3. Planetenradgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Sonnenzahnrad (7) und dem Sonnenreibrad (9) koaxial zu diesen beiden Rädern eine Anlaufscheibe (11) mit einem gegenüber dem Sonnenzahnrad (7) und dem Sonnenreibrad (19) größeren Außendurchmesser angeordnet ist, welche in einen zwischen je einem Planetenzahnrad (5) und Planetenreibrad (6) gebildeten ringförmigen Raum (13) hineinragt.
4. Anordnung des in den Ansprüchen 1,2 oder 3 angegebenen Planetenradgetrxebes, dadurch gekennzeichnet, daß bei jedem Planetenradgetriebe entweder der Zahnkranz (8) oder der Gehäusering (10) fest und der zugehörige Gehäusering (20) bzw. Zahnkranz (8) radial beweglich im Gehäuse (17) angeordnet sind.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der radial bewegliche Zahnkranz (8) oder Gehäusering (10) über einen biegeelastischen Ring (18) an seinem Umfang radial beweglich im Gehäuse (17) gehalten ist.

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6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß Eingangs- und Ausgangswelle (14,15) der Planetenradgetrxebe als Hohlwellen ausgebildet und die Eingangswellen (14) der Planetenradgetrxebe mittels einer durch diese axial verschiebbar hindurchgeführten Zentralwelle (16) miteinander verbunden sind.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eingangswelle (14) an ihrem leistungsmäßig zu verbindenden Ende eine von der Kreisform abweichende äußere oder innere Kontur aufweist, welche in eine entsprechende innere bzw. äußere Kontur der Ausgangswelle (15) des benachbarten, hintereinander geschalteten Planetenradgetrxebe formschlüssig eingreift.
8. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (18) als rundgebogener Ring aus Bandstahl, Gummi, Kunststoff oder dergleichen ausgebildet ist.
9. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz (8) und/oder der Gehäusering (10) mit einer einstellbaren Reibschlußkraft im Gehäuse (17) gegenüber Verdrehen gehalten sind.

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