DE4445413C2 - Stirnräderplanetengetriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich sowohl auf ein Stirnräderplanetengetriebe mit feststehendem Planetenträger oder mit feststehendem Hohl­ rad oder mit feststehendem Sonnenrad, mit Planetenrädern, Ein­ fachschrägverzahnung und Druckringen, welche an Verzahnungs­ enden des Sonnenrades und des mit hülsenartigem Fortsatz ver­ sehenen Hohlrades direkt starr angeordnet sind, nach Anspruch 1 als auch auf ein Stirnräderplanetengetriebe mit fest­ stehendem Planetenträger, mit umlaufendem Hohlrad und Sonnenrad, mit Planetenrädern, Einfachschrägverzahnung und Druck­ ringen, welche an Verzahnungsenden des Sonnenrades und des mit hülsenartigem Fortsatz versehenen Hohlrades direkt starr angeordnet sind, nach Anspruch 9.

Es ist bekannt, bei Planetengetrieben der eingangs genannten Bauarten für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte der Einfach­ schrägverzahnung und für die axiale Führung der Räder an bei­ den Verzahnungsenden des Sonnen- und Hohlrades Druckringe anzuordnen (DE-PS 15 75 007, AT-PS 271 122, DE-PS 21 10 252, DE-PS 26 20 570, DE-PS 33 11 310). Dabei ist es üblich, die Druckringe direkt an dem Hohlrad starr oder zur Erreichung des axialen Lastausgleiches radial beweglich zu befestigen (DE-PS 21 10 252).

Außerdem ist es bekannt, den als rotierendes Glied der lang­ samlaufenden Getriebeseite wirkenden Planetenträger (DE-PS 26 20 570) bzw. das Hohlrad (DE-PS 33 11 310, DE-38 39 978 C1) als starre Baueinheit auszubilden; das zur Radsatzmitte wei­ sende Ende wird hierbei für das Erreichen des Lastausgleiches in den Verzahnungen radial beweglich geführt, wohingegen das entgegengesetzte Ende eine in nur einem Lager radial und axial unbewegliche Führung aufweist.

Bekannt ist es darüber hinaus auch, das feststehende Getriebe­ glied als starre Baueinheit auszubilden (DE-PS 26 20 570) und mit dem Gehäuse starr zu verbinden.

Als bekannt gilt auch, den Planetenrad-Lagerbolzen einseitig eingespannt als Freiträger im Planetenträger zu halten (DE-PS 26 20 570).

Es sind ferner Stirnrädergetriebe mit einseitiger Schrauben­ verzahnung bekannt (DE-PS 4 01 652), die aus einem Ritzel und einem Rad bestehen und zur Aufnahme des Axialschubs ein mitum­ laufendes Druckglied besitzen. Dieses Druckglied kann derartig ausgebildet sein, daß entweder in einer oder in beiden Dreh­ richtungen das Getriebe Leistung übertragen kann.

Die Lehre der DE-PS 4 01 652 gibt keinen Hinweis, wie bei Plane­ tengetrieben - mit Sonnenrad, mit Planetenrädern und mit Hohl­ rad - die Anordnung und die Ausbildung des Druckgliedes auszu­ führen ist.

Der einfache Aufbau dieser konventionellen Stirnrädergetriebe ermöglicht eine einfache Inspektion und Montage, ohne daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich sind. Auch für den bei Planetengetrieben mit Druckringen erforderlichen radialen und axialen Lastausgleich sind keine besonderen Maßnahmen notwen­ dig. Die offenbarte federnde Ausbildung der Druckringe bzw. Druckkämme dient lediglich zur Abschwächung von Stößen bei der Leistungsübertragung und nicht für den axialen Lastausgleich.

Bekannt sind außerdem Planetengetriebe mit Pfeil- und Gerad­ verzahnungen, bei denen die axiale Führung der Antriebs- und der Abtriebswelle durch Distanzringe vorgenommen wird (DE-AS 11 73 305). Durch das Fehlen freier axialer Zahnkräfte sind diese Distanzringe nur zur Führung und nicht zur Aufnahme von Kräf­ ten geeignet.

Bei diesen bekannten Ausführungen ist der Aufwand für die Her­ stellung der beidseitig der Verzahnungen an dem Sonnen- und Hohlrad befestigten Druckringe und auch für die dafür notwen­ digen Befestigungseinrichtungen am Sonnen- und Hohlrad sehr groß. Außerdem erfordern diese Teile höchste Herstellungsprä­ zision.

Diese Aufwendungen erhöhen nachteilig bei den bekannten Bau­ arten den Getriebepreis. Außerdem besitzen die bekannten Bau­ arten auch Nachteile bezüglich ihrer Montage, Demontage und Inspektion. So ist es beispielsweise nicht möglich, durch die Befestigung der beiderseits der Verzahnungen direkt an dem Sonnen- und Hohlrad angeordneten Druckringe ohne den nachtei­ ligen Ausbau von Teilen oder des ganzen Getriebes eine gründ­ liche Inspektion der Getriebeteile durchzuführen.

Die optische Kontrolle aller Verzahnungen, Druckringlaufflä­ chen und Planetenradlager wird hier nur ermöglicht, wenn die Druckringe und weitere Teile ausgebaut werden. Dieser Druck­ ringausbau ist jedoch bei den bekannten Getrieben sehr kom­ pliziert und kostenintensiv. Analog dazu gestaltet sich auch nachteilig die Montage und Demontage von einzelnen Teilen oder des ganzen Getriebes.

Diese bei der Montage und Inspektion vorhandenen Schwierigkei­ ten belasten nachteiligerweise die herkömmlichen Planetenge­ triebe gegenüber den konventionellen Stirnradgetrieben, bei welchen zum Beispiel der Zugang zu den Verzahnungen und Lager­ stellen ohne Radsatzdemontage möglich ist.

Die für die Erreichung des axialen Lastausgleiches bekannten Ausführungen sind ebenfalls mit Nachteilen behaftet. So ist die Ausführung für die Druckringgeometrie mit zwei konischen Berührflächen und radialer Bewegungsmöglichkeit der Druckringe (DE-PS 21 10 252) sehr aufwendig und bezüglich Funktions- und Betriebssicherheit auch sehr umstritten.

Die Ausführung für die Druckringgeometrie plan/ballig mit Planflächen an den Planetenrädern (DE-PS 26 20 570) macht es außerdem notwendig, die balligen Laufflächen ausschließlich an den Druckringen vorzusehen. Dies führt jedoch zu fertigungstech­ nischen Schwierigkeiten bei der Herstellung der Balligkeit, da es zur Vermeidung von Axialschwingungen notwendig ist, erst nach beendeter Befestigung der Druckringe an dem Sonnen- und Hohlrad die Balligkeit herzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgegenüber darin, Stirnräderplanetengetriebe der eingangs genannten Art so auszubilden, daß bei vereinfachter Bauart eine Verbesse­ rung der Montagemöglichkeit und außerdem der Inspektionsmög­ lichkeit gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruchs 1 bzw. 9 gelöst. Die erfindungsgemäße Lösung führt zu einer besonders einfachen Ausbildung des Getriebes insbesonde­ re dadurch, daß jeweils nur an einem Verzahnungsende des Son­ nenrades und des Hohlrades ein Druckring für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte und die axiale Radsatzführung angeordnet ist, vorgesehen für den Betrieb des Getriebes in jeweils nur einer Antriebsdrehrichtung.

Die daraus resultierende Einsparung von zwei hochwertigen Druckringen und demzufolge auch von aufwendigen Einrichtungen für deren Befestigung am Sonnenrad und am Hohlrad ergibt er­ hebliche Kosteneinsparungen. Die Beschränkung auf jeweils nur eine Drehrichtung ist dabei kein Nachteil, da bekanntlich beispielsweise eine große Zahl von Industriegetrieben nur in einer Drehrichtung betrieben werden.

Für den Fall, daß sich während der kurzen Auslaufzeit des Ge­ triebes die Räder entgegengesetzt zu der Schubrichtung bei Lastbetrieb verschieben, erfolgt die Wegbegrenzung durch zum Teil bereits vorhandene oder zu ergänzende einfache Bauteile, geeignet zur Aufnahme von Axialkräften. Bei den einzelnen Bau­ arten sind dies:

• a) Bei feststehendem Planetenträger für das Hohlrad das vorhandene Radial-Axiallager der langsam lau­ fenden Welle und für das Sonnenrad ein zu ergän­ zender Lagerring.
• b) Bei feststehendem Hohlrad für dieses das vorhande­ ne Gehäuse und für das Sonnenrad ein zu ergänzen­ der Lagerring.
• c) Bei feststehendem Sonnenrad für dieses das vorhan­ dene Gehäuse und für das Hohlrad eine zu ergänzen­ de Anlauffläche an dem vorhandenen Radiallager der schnell laufenden Welle.

Der eine am Hohlrad verbleibende Druckring ist erfindungsgemäß an der Hohlradseite mit dem hülsenartigen Fortsatz zur Drehmo­ ment-Weiterleitung angeordnet; der einzige Druckring des Son­ nenrades liegt entsprechend diagonal gegenüber.

Des weiteren sind erfindungsgemäß das Hohlrad und dessen Druckring separat an das gemeinsame Anbauteil starr befestigt.

Der Wegfall von zwei Druckringen und die separate Befestigung von Hohlrad und Druckring ermöglichen neben der Bauartverein­ fachung und der Kostenreduzierung auch eine unkomplizierte Ge­ triebeinspektion ohne den Ausbau von Teilen. Es ist lediglich erforderlich, die Hohlradbefestigung zu lösen und dieses Rad soweit in der Verzahnung axial zu verschieben, bis eine voll­ kommene optische Betrachtung aller Verzahnungen und Druckring­ laufflächen gegeben ist.

Auch die Getriebemontage und der Ausbau einzelner Bauteile bei eingebautem Getriebe vereinfacht sich durch das Verschieben des Hohlrades ganz erheblich.

Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Verbesserung des radialen Lastausgleichs. Hierbei handelt es sich insbesondere um das rotierende Glied der langsam laufenden Getriebeseite, welches eine starre Baueinheit bildet und dessen zur Radsatz­ mitte weisendes Ende zur Erreichung des radialen Lastausglei­ ches in den Verzahnungen beweglich geführt ist, wohingegen sein entgegengesetztes Ende nur eine radial und axial unbeweg­ liche Führung in einem Lager aufweist.

Zur Vermeidung einer ungünstigen radialen Belastung bei Still­ stand, Leerlauf und Lastbetrieb wird erfindungsgemäß vorge­ schlagen, die Schwerpunktabstände der beiderseits des einen Lagers angeordneten Massen (Kupplung mit Welle einerseits und zur Radsatzmitte weisendes Teilstück andererseits) so zu wäh­ len, daß die beiden daraus sich ergebenden, entgegengesetzt wirkenden Momente (Drehzwilling) gleichgroß sind.

Für den axialen Lastausgleich wird erfindungsgemäß vorgeschla­ gen, den hülsenartigen Bereich des Hohlrad-Druckringes durch wellenartige Ausnehmungen axial elastisch zu gestalten. Die damit verbundene elastische Einfederung durch die axialen Zahnkräfte eliminiert Längenunterschiede zwischen den einzel­ nen Planetenrädern, so daß dadurch ein gleichmäßiger Aus­ gleich der Axialkräfte auch bei mehr als drei Planetenrädern zustandekommt.

Außerdem erreicht man bei der Druckringgeometrie mit zwei konischen Berührflächen durch die Elastizität auch eine Win­ kelanpassung bei nicht absolut gleicher Neigung der Berühr­ flächen von Druckring und jeweiligem Planetenrad. Hierdurch werden Kantenpressung und damit Überlastungen an den Berühr­ stellen vermieden.

Durch das erfindungsgemäße Merkmal der elastischen Eigenschaft des Hohlrad-Druckringes ist es möglich, sowohl die Druckring­ geometrie konisch/konisch als auch plan/ballig zu verwenden, wobei bei letzterer die Balligkeit nunmehr mit Vorteilen für deren leichtere Herstellung an den Planetenrädern vorgesehen werden kann.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt mit feststehendem Hohlrad, für eine Antriebsdreh­ richtung;

Fig. 2 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt mit feststehendem Planetenträger für eine Antriebs­ drehrichtung;

Fig. 3 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt, mit feststehendem Sonnenrad, für eine Antriebsdreh­ richtung;

Fig. 4 ein Stirnräderplanetengetriebe nach Fig. 1, mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine einfache Inspektion, wobei die obere Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist;

Fig. 5 ein Stirnräderplanetengetriebe nach Fig. 3 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine einfache In­ spektion, wobei die obere Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist.

Fig. 6 ein Stirnräderplanetengetriebe nach Fig. 2 mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen für eine Demontage, wobei die obere Hälfte im Längsschnitt dargestellt ist;

Fig. 7 die bei den Stirnräderplanetengetrieben nach Fig. 1 bis 3 erfindungsgemäß vorgesehene getrennte Be­ festigung des Hohlrades und Druckringes an das gemeinsame Anbauteil;

Fig. 8 die erfindungsgemäß vorgesehene axial elastische Ausbildung des Hohlrad-Druckringes für den axialen Lastausgleich in unbelastetem Zustand;

Fig. 9 die axial elastische Ausbildung des Hohlrad-Druck­ ringes nach Fig. 8 in belastetem Zustand;

Fig. 10 den Sonnenrad-Druckring mit konisch/konischer Berührflächengeometrie;

Fig. 11 den Sonnenrad-Druckring alternativ zu Fig. 10 mit plan/balliger Berührflächengeometrie;

Fig. 12 ein Stirnräderplanetengetriebe im Längsschnitt mit feststehendem Planetenträger, für beide Antriebs­ drehrichtungen.

In den Fig. 1 bis 3 und 12 ist jeweils eine Bauform eines Stirnräderplanetengetriebes mit Einfachschrägverzahnung gemäß der Erfindung dargestellt, bestehend im wesentlichen aus einem Sonnenrad 1, Planetenrädern 2 und einem Hohlrad 3. Die Plane­ tenräder 2 sind auf einseitig als Freiträger in einem Plane­ tenträger 4 eingespannten Lagerbolzen 5 gelagert. An den bei­ den Wellenanschlüssen des Getriebes befinden sich flexible Kupplungen 6 und 7 für den Ausgleich von axialen, radialen und winkligem Wellenversatz.

Die Kupplung 6 an der schnellen Getriebeseite ist erfindungs­ gemäß eine Doppelmembrankupplung. Neben den allgemeinen Vor­ teilen von Membrankupplungen - u. a. Schmierungs- und Wartungs­ freiheit, hohe Laufpräzision und Spielfreiheit der Teile un­ tereinander, Auswuchtung der Kupplung mit den anderen Teilen der schnell laufenden Getriebeseite als starre Wuchteinheit - zeichnet sich die dargestellte Kupplungsbauart vor allem aus durch die große Elastizität und die kleine Masse des mittels Elektronenstrahlschweißung verbundenen Doppelmembranelements sowie durch die Fähigkeit große Drehmomente und höchste Dreh­ zahlen optimal zu übertragen.

Das Getriebegehäuse besteht aus einer unteren Gehäusehälfte 8 mit Befestigungsfüßen 9 und einer oberen Gehäusehälfte 10. Abgeschlossen wird es an der langsamen Getriebeseite durch einen ebenfalls zweiteiligen Gehäusedeckel 11. Neben einer Wellenabdichtung 12 befindet sich in dem Gehäusedeckel 11 auch ein zweiteiliges Radial-/Axiallager 13 einer langsam laufenden Welle 14.

Gemäß der Erfindung zeigen die Fig. 1, 2 und 3 die Anord­ nung von jeweils einem Druckring 15, 16 an den Verzahnungs­ enden des Sonnenrades 1 und des Hohlrades 3. Diese Druckringe 15, 16 sind in der Lage, bei Betrieb des Getriebes in einer Antriebsdrehrichtung die dabei auftretenden axialen Zahnkräfte an den Berührungsstellen mit den Planetenrädern 2 mittels einer besonderen Geometrie dieser Berührungsflächen durch Wälzvorgang reibungsarm auszugleichen.

Es entfallen dadurch die sonst üblichen Axiallager und Kippmo­ mente an den Planetenrädern.

Als Eigenheit ist bei der Bauart nach Fig. 1 das Hohlrad 3 feststehend; über einen hülsenartigen Fortsatz 17 und einen Flansch 18 ist hierbei das Hohlrad 3 mit der zweiteiligen Gehäusewand 19 starr verbunden. Der ebenfalls feststehende Druckring 16 ist erfindungsgemäß mit seinem Flansch 20 separat zum Hohlrad 3 ebenfalls an der Gehäusewand 19 starr befestigt.

Erfindungsgemäß befindet sich der Druckring 15 diagonal gegen­ über des Druckringes 16 an der anderen Seite des Planetenrades 2 und ist über spezielle Befestigungsarten, beispielsweise mittels Gewinde, an dem Sonnenrad 1 befestigt.

Die axiale Führung der Planetenräder 2 und des Sonnenrades 1 erfolgt bei Betriebsdrehrichtung durch die Druckringe 15 und 16. Für den Fall, daß nach dem Abschalten der Anlage während der kurzen Auflaufzeit geringe Gegenschübe an den Rädern 1, 2 und 3 auftreten, werden diese am Hohlrad 3 an der Befesti­ gungsstelle der Teile 18, 19 und am Sonnenrad 1 über einen Lagerring 21 an einer axialen Lagerfläche 22 eines Lagers 13 aufgenommen.

Der Planetenträger 4 bildet mit der langsam laufenden Welle 14 ein gemeinsames, vereinfachtes Teil. Gegenüber den üblichen Planetenträgerkonstruktionen als Käfig mit zwei Seitenscheiben und Verbindungsstegen zwischen den Planetenrädern ergeben sich dadurch beachtliche Einsparungen an Herstellungskosten und Wirkungsgraderhöhungen durch kleinere Öl-Planschverluste.

An der schnell laufenden Seite befinden sich an der Gehäuse­ wand 19 zur Ölabschirmung eine Scheibe 23 und eine Verschalung 24, beide in zweiteiliger Ausführung.

Die erfindungsgemäße Beschränkung auf eine Antriebsdrehrich­ tung sowie die besondere Ortszuordnung der Druckringe 15 und 16 erfordern eine Abstimmung der Schrägungsrichtung bei der Einfachschrägverzahnung. So zeigt als Beispiel Fig. 1 in der Betrachtungsrichtung (Pfeil 25) ein im Rechtsdrehsinn (Pfeil 26) angetriebenes Sonnenrad 1 und gemäß dem feststehenden Hohlrad 3 eine ebenfalls rechtsdrehende Abtriebswelle 14 (Pfeil 27) sowie linksdrehende Planetenräder 2 (Pfeil 28). Für die Übertragung des Drehmoments ist es dadurch notwendig, die Verzahnung 29 des Sonnenrades 1 linksgängig vorzusehen. In Abstimmung dazu erhält die Verzahnung 30 der Planetenräder 2 und die Verzahnung 31 des Hohlrades 3 Rechtsgängigkeit. Ist die Antriebsdrehrichtung 26 jedoch entgegengesetzt im Links­ drehsinn, so sind auch entsprechend dazu die Schrägungsrich­ tungen der Verzahnungen 29, 30, 31 entgegengesetzt auszufüh­ ren. Ebenso entgegengesetzt zu den Schrägungsrichtungen bei Rechtsdrehsinn (Pfeile 26, 27, 28) sind die Schrägungsrichtun­ gen dann vorzusehen, wenn das Getriebe nicht von der schnellen Seite (über Kupplungen 6), sondern von der langsamen Seite (über Kupplungen 7) im Drehsinn des Pfeiles 27 angetrieben wird.

Für die Erreichung des radialen Lastausgleichs ist das Sonnen­ rad 1 in an sich bekannter Weise ungelagert und in den Verzah­ nungen der Planetenräder 2 radial beweglich geführt. Des wei­ teren bildet das feststehende Hohlrad 3 durch die an diesem stattfindende, ebenfalls radial bewegliche Zentrierung der Planetenräder 2 die eine Lagerstelle der langsam laufenden Welle 14. Diese stellt mit dem Planetenträger 4 und den Lager­ bolzen 5 eine starre Baueinheit dar.

Die andere Lagerstelle ist das Lager 13. Zur Vermeidung einer ungünstigen radialen Belastung der Verzahnungen des Radsatzes im Stillstand und beim Anfahren wird vorgeschlagen, die Schwerpunktabstände L₁ und L₂ der beiderseits des Lagers 13 an­ geordneten Massen M₁ und M₂ so zu wählen, daß sich die Bauein­ heit der Teile 7, 14, 4 und 5 annähernd im Gleichgewicht um einen Drehpunkt 32 befindet. Die Masse M₁ beinhaltet auch den Massenanteil der halben flexiblen Wellenkupplung 7. Das Errei­ chen des Gleichgewichtszustandes kann auch durch Versetzen des Lagers 13 (z. B. in Richtung Getriebeinneres) und folglich des Drehpunktes 32 oder durch Abstimmung der beiden Massen M₁ und M₂ vorgenommen werden.

Die beim Anfahren der Anlage durch die Beschleunigung der Drehmassen entstehenden radialen Zahnkräfte sind demzufolge bereits in einer sehr kleinen Größe in der Lage, die Räder des Radsatzes zu zentrieren. Damit vermeidet man den bisher bei derartigen Planetengetrieben mit radial einstellbaren Rädern als nachteilig empfundenen unruhigen Lauf während des Anfahr­ vorganges.

Durch das Gleichgewicht der Baueinheit der langsamen Getriebe­ seite ergibt sich für den radialen Lastausgleich auch bei Lastbetrieb ein wichtiger Vorteil. So sind bei den Ausgleichs­ bewegungen des inneren Endes dieser Baueinheit die Massenkräf­ te dadurch auf ein Minimum reduziert und diese Teile in der Lage, bis zu den höchsten Drehzahlen bei niedrigen dynamischen Zahnbelastungen den Zentrierbewegungen zu folgen.

Das Hohlrad 3 ist - wie an sich bekannt - radial elastisch di­ mensioniert, so daß der gleichmäßige radiale Lastausgleich weiter verbessert und die Anordnung von mehr als drei Plane­ tenrädern 2 ermöglicht wird.

Als weitere Ausgestaltung der Erfindung zeigt Fig. 2 ein Stirnräderplanetengetriebe der Bauart mit feststehendem Plane­ tenträger 40, ebenfalls in einfacher Bauweise, wobei dieser Planetenträger 40 gleichzeitig als Gehäusewand wirkt. Das sich drehende Hohlrad 3 ist über den hülsenartigen Fortsatz 17 und den Flansch 18 zur Weiterleitung des Drehmomentes mit einem Flansch 41 der langsam laufenden Welle 14 starr verbunden. Gemäß der Erfindung befindet sich an dieser Seite des Hohlra­ des 3 der Druckring 16. Dieser ist durch seinen Flansch 20, wiederum separat zum Hohlrad 3 an dem gemeinsamen Wellen­ flansch 41 befestigt.

Diagonal gegenüber des Druckringes 16 ist am Sonnenrad 1 der Druckring 15 angebracht. Für den Fall des geringen Gegenschu­ bes während der Auslaufperiode des Getriebes wird der Schub des Hohlrades 3 an der axialen Lagerfläche 22 des Lagers 13 und der des Sonnenrades 1 an einem Lagerring 42 der Scheibe 23 aufgenommen.

Im dargestellten Anwendungsfall wird wiederum das Sonnenrad 1 im Rechtsdrehsinn (Pfeil 26) angetrieben. Die langsam laufende Abtriebswelle 14 dreht gemäß dem feststehendem Planetenträger 40 entgegengesetzt links (Pfeil 43), ebenso wie die Planeten­ räder 2 (Pfeil 44). Als Schrägungsrichtung für die Verzahnun­ gen ergeben sich demzufolge: Sonnenrad 1 - rechtsgängig (45), Planetenräder 2 und Hohlrad 3 - linksgängig (46 und 47).

Der radiale Lastausgleich ist ähnlich wie bei der Konstruktion nach Fig. 1, jedoch mit dem Unterschied, daß hier der Plane­ tenträger 40 das feststehende Getriebeglied bildet und somit an dessen Planetenrädern 2 die Abstützung der radial bewegli­ chen Sonnen- und Hohlräder 1 und 3 erfolgt. Analog zu der Bauform nach Fig. 1 wird durch das Gleichgewicht der starren Baueinheit der Teile 7, 14, 41, 3 und 16 eine Verbesserung des radialen Lastausgleichs auch bei dieser Bauart gemäß der Er­ findung erreicht.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfin­ dung. Bei dieser Konstruktion ist als feststehendes Getriebe­ glied das Sonnenrad 1 vorgesehen, welches über einen hülsen­ artigen Fortsatz 50 und einen Flansch 51 mit dem Gehäusedeckel 11 starr verbunden ist. Diese Bauart ermöglicht sehr kleine Übersetzungen, beispielsweise < 1,8. Das sich drehende Hohlrad 3 ist über den hülsenartigen Fortsatz 17 und den Flansch 18 zur Weiterleitung des Drehmomentes über die Zwischenhülse 52 mit dem Flansch 53 der schnell laufenden Welle 54 starr ver­ bunden. Die Befestigung des Hohlrades 3 und der Druckringe 16 erfolgt wiederum erfindungsgemäß separat an dem gemeinsamen Anbauteil, nämlich der Zwischenhülse 52. Diagonal gegenüber dem Druckring 16 ist am Sonnenrad 1 der Druckring 15 in be­ kannter Weise am Verzahnungskopfkreis mit axialer Arretierung angebracht.

Die an der schnell laufenden Seite zweiteilig vorgesehene Gehäusewand 55 besitzt ein Lager 56 der schnell laufenden Welle 54, welche mit den Teilen 6, 53, 52, 3 und 16 eine star­ re Baueinheit bildet. Die Abstützung des eventuellen Gegen­ schubes während des Getriebeauslaufs übernimmt beim Hohlrad 3 die axiale Lagerfläche 57 des Lagers 56 und beim feststehenden Sonnenrad 1 der Gehäusedeckel 11.

Die Antriebsdrehrichtung (Pfeil 26) ist wiederum in Blickrich­ tung (Pfeil 25) als Beispiel rechts angenommen. Die langsam laufende Abtriebswelle 14 dreht bedingt durch das feststehende Sonnenrad 1 im gleichen Rechtsdrehsinn (Pfeil 58) ebenso wie die Planetenräder 2 (Pfeil 59). Als Schrägungsrichtung für die Verzahnungen ergeben sich demzufolge: Sonnenrad 1, Verzahnung 60 linksgängig, Planetenräder 2 und Hohlrad 3, rechtsgängig (Verzahnung 61 und 62).

Der radiale Lastenausgleich erfolgt durch radial bewegliche Abstützung des Planetenträgers 4 über dessen Planetenräder 2 an dem feststehendem Sonnenrad 1 und durch das Hohlrad 3 mit den Planetenrädern 2 als Zwischenglied. Die erfindungsgemäßen Merkmale für die Erreichung eines Gleichgewichts der starren Baueinheit der langsamen Getriebeseite (Teile 7, 14, 4 und 5) sind sinngemäß auch für die starre Baueinheit der schnellen Getriebeseite (Teile 6, 54, 53, 3 und 16) anwendbar.

Fig. 4 zeigt als Beispiel für die Bauart der Konstruktion nach Fig. 1 eine einfache Inspektionsmöglichkeit der Verzahnungen der Räder 1, 2 und 3 sowie der Berührflächen mit den Druck­ ringen 15 und 16. Erreicht wird diese einfache Inspektion in erster Linie erfindungsgemäß durch die separate Befestigung des Hohlrades 3 mit seinem Flansch 18 an der Gehäusewand 19. Nach dem Lösen nur dieser Befestigung ist es möglich, das Hohlrad 3 so in axiale Positionen zu verschieben, daß eine optimale optische Betrachtung der jeweiligen Kontrollstelle durchgeführt werden kann.

Außer der oberen Gehäusehälfte 10 ist es erfindungsgemäß nicht erforderlich, andere Getriebeteile auszubauen. Die einfache Bauweise des Planetenträgers erleichtert zusätzlich diese In­ spektion durch das Fehlen der zweiten Seitenwand und der Quer­ stege.

Die dargestellten Pfeile 70 zeigen die Blickrichtung für die Betrachtung der Verzahnungen der Räder 1, 2 und 3.

Auch die Druckringlaufflächen sind optisch kontrollierbar (Pfeile 71, 72). Für den Fall der Inspektion der Planetenrad-La­ gerbolzen 5 ist es notwendig, das jeweilige Planetenrad axial zu verschieben. Dies kann bei eingeschränktem Schiebeweg nach dem Lösen der Befestigung des Druckringes 16 von der Gehäusewand 19 und nach dem radialen Anheben des Druckringes 16 erfolgen bzw. bei nicht eingeschränktem Schiebeweg durch den weiteren Ausbau der oberen Hälften der Teile 19, 23 und 24.

Fig. 5 zeigt als weiteres Beispiel für die Bauart nach Fig. 3 eine Inspektionsmöglichkeit ähnlich wie nach Fig. 4. Als Ver­ einfachung, wiederum ohne den Ausbau von Teilen (Ausnahme lediglich Ausbau oberer Gehäusehälfte 10), kann hierdurch die erfindungsgemäße Anordnung der Zwischenhülse 52, das axiale Verschieben der montierten Teile 3, 16 und 52 nur durch Lösen der Verbindung der Zwischenhülse 52 mit dem Flansch 53 vor­ genommen werden.

Fig. 6 zeigt als Beispiel für die Bauart nach Fig. 2 die ein­ fache Demontage der einzelnen Bauteile bzw deren Montage bei umgekehrten Arbeitsablauf. Die dargestellten Pfeile 73, 74, 75 und 76 zeigen für die auszubauenden Bauteile die notwendigen Verschiebebewegungen. Die Reihenfolge der Demontage ist fol­ gende:

• 1. Langsam laufende Baueinheit der Teile 7, 14, 41 und 16 gemäß Pfeil 73,
• 2. Hohlrad 3 gemäß Pfeil 74,
• 3. Planetenräder 2 gemäß Pfeil 75,
• 4. Sonnenrad 1 gemäß Pfeil 76 nach Trennung der Zwischenhülse 77 von der Kupplung 6.

Zu der in den Fig. 4, 5 und 6 dargestellten einfachen In­ spektion und Demontage ist allgemein darauf hinzuweisen, daß alle beschriebenen Maßnahmen direkt an der Maschinenanlage und bei eingebautem, am Anlagenfundament befindlichen Getriebe ausgeführt werden können.

Fig. 7 zeigt in vergrößerter Darstellung die erfindungsgemäße, bei allen vorgenannten Bauarten gleiche Ausführung der ge­ trennten Befestigung von Hohlrad 3 und Druckring 16 an dem gemeinsamen Anbauteil, d. h. Flansch 41 nach Fig. 2, Gehäuse­ wand 19 nach Fig. 1 oder Zwischenhülse 52 nach Fig. 3. Als Befestigungselemente können einfache Schrauben eingesetzt werden.

Fig. 8 zeigt in vergrößerter Darstellung die erfindungsgemäß elastische Ausbildung des Hohlrad-Druckringes 16 für die Ver­ besserung des axialen Lastausgleichs bei herstellungsbedingten Breitenunterschieden der Planetenräder 2. Die Federung des Druckringes 16 unter der Belastung durch axiale Zahnkräfte wird durch innere Ausnehmungen 80 und äußere Ausnehmungen 81 erreicht. Das Maß "B" zeigt die Druckringbreite in unbelaste­ tem Zustand.

Fig. 9 stellt den Druckring 16 nach Fig. 8 in belastetem Zu­ stand dar, wobei eine Einfederung um den Betrag "F" stattge­ funden hat. Durch die elastische Ausbildung des Druckringes wird nicht nur ein vollkommener Ausgleich der axialen Zahn­ kräfte auch bei mehr als drei Planetenrädern 2, sondern zudem noch bei konischen Berührungsflächen eine gleichmäßige Last­ verteilung entlang der radial verlaufenden Berührlinie er­ reicht. Hierdurch wird schädliche Kantenpressung vermieden. Der axial elastische Druckring 16 macht es darüber hinaus auch möglich, daß von den bekannten Druckringgeometrien konisch/konisch und plan/ballig beide alternativ verwendet werden können.

Fig. 10 stellt die Druckringgeometrie konisch/konisch mit dem Kegelwinkel β der Berührflächen am Beispiel des Sonnenrad-Druck­ ringes 15 dar. Hieraus ergibt sich eine radial verlaufen­ de Gerade als Berührungslinie.

Fig. 11 zeigt die Geometrie plan/ballig mit dem Radius R für die Balligkeit an den Planetenrädern 2. Die Berührungslinie ist hier ein Kreisbogen.

Durch die erfindungsgemäße elastische Ausbildung des Hohlrad-Druck­ ringes 16 ist es nunmehr möglich, die Balligkeit - nicht wie bisher - den Druckringen, sondern den Planetenrädern 2 trotz vorhandener Breitenunterschiede zuzuordnen. Dies führt zu einer einfacheren und präziseren Herstellung sowohl der balligen als auch der planen Berührungsflächen.

In Fig. 12 ist eine Ausführungsform eines Stirnräderplaneten­ getriebes der Bauart nach Fig. 2, jedoch mit beiderseits der Verzahnungen des Sonnenrades 1 und des Hohlrades 3 angeord­ neten Druckringen 15 und 90 bzw. 16 und 91, dargestellt. Diese vier Druckringe erlauben den Betrieb derartiger Getriebe in beiden Drehrichtungen analog der Pfeile 26, 43, 44 bzw. 92, 93 und 94. Diese Bauart enthält außerdem die folgenden gleichen erfindungsgemäßen Merkmale wie die anderen Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 3, nämlich:

• 1. Befestigung des Hohlrades 3 über den Flansch 18, getrennt zum Druckring 16 an dem gemeinsamen Anbauteil, d. h. dem Flansch 41.
• 2. Verbesserung des radialen Lastausgleichs durch Einstellen eines Gleichgewichts der eine starre Baueinheit bildenden Teile, nämlich flexible Kupplung 7, langsam laufende Ge­ triebewelle 14, Flansch 41, Hohlrad 3 und Druckring 16.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine starre Verbindung der langsam laufenden Getriebewelle 14 mit der zu kuppelnden Maschine durch Wegfall der flexiblen Kupplung 7 zu schaffen. Hierbei ist es erforder­ lich, bei dem Lager 13 das radiale und axiale Lagerspiel so zu vergrößern, daß bei zentrischer Lagerausrichtung keine radia­ le Abstützung und axiale Führung der Welle 14 stattfinden kann. Diese Maßnahme gewährleistet einen guten radialen Last­ ausgleich. Das Lager 13 dient somit nur noch dem Zweck, die Ölzuführung in die Welle 14 zur Schmierung des Radsatzes und die Wellenabstützung bei Getriebemontage zu erreichen.

Claims (9)

1. Stirnräderplanetengetriebe mit feststehendem Planetenträ­ ger oder mit feststehendem Hohlrad oder mit feststehendem Sonnenrad, mit Planetenrädern, Einfachschrägverzahnung und Druckringen, welche an Verzahnungsenden des Sonnenrades und des mit hülsenartigem Fortsatz versehenen Hohlrades direkt starr angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils nur an einem durch die Schrägungsrichtung der Verzahnung und die einzig zulässige Antriebsdrehrichtung bestimmten Verzahnungsende des Sonnenrades (1) und des Hohlrades (3) ein Druckring (15, 16) für den Ausgleich der axialen Zahnkräfte und die axiale Radsatzführung angeord­ net ist, wobei sich der Druckring (16) des Hohlrades (3) und der Druckring (15) des Sonnenrades (1) diagonal gegen­ überliegen, daß das Hohlrad (3) und dessen Druckring (16) getrennt voneinander ausgebildet sind und daß der Druck­ ring (16) des Hohlrades (3) von einem hülsenförmigen Fort­ satz (17) des Hohlrades (3) umschlossen wird und sowohl dieser Fortsatz (17) als auch der Druckring (16) über jeweils einen Flansch (18, 20) radial unmittelbar benach­ bart an derselben Wand eines weiteren Getriebebauteils befestigt sind.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Getriebebauteil das feststehende Getrie­ begehäuse (10, 8) darstellt.

3. Getriebe nach einem der vorgehenden Ansprüche, mit radia­ ler Zentrierung der Planetenräder (2) bzw. der langsam laufenden Welle (14) an dem feststehenden Hohlrad (3) und mit einem Lager (13) für die langsam laufende Welle (14), dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunktabstände (L₁, L₂) für beiderseits des Lagers (13) angeordnete Massen (M₁, M₂) so gewählt sind, daß sich eine aus der langsam laufenden Welle (14), einer dieser Welle (14) zugeordneten halben flexiblen Wellen­ kupplung (7), dem Planetenträger (4) und den Lagerbolzen (5) für die Planetenräder (2) bestehende Baueinheit annä­ hernd im Gleichgewicht um einen Punkt (32) des Lagers (13) befindet.

4. Getriebe nach Anspruch 1 mit drehendem Hohlrad (3) und feststehendem Planetenträger (40), dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des weiteren Getriebebauteils als Flansch (41) der langsam laufenden Welle (14) ausgebildet ist.

5. Getriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunktabstände (L₁, L₂) für beiderseits eines Lagers (13) für die langsam laufende Welle (14) angeord­ nete Massen (M₁, M₂) so gewählt sind, daß sich eine aus der langsam laufenden Welle (14) mit ihrem Flansch einer dieser Welle (14) zugeordneten halben flexiblen Wellenkupplung (7), dem Hohlrad (3) und dem Druckring (16) bestehende Baueinheit annähernd im Gleichgewicht um einen Punkt (32) des Lagers (13) befindet.

6. Getriebe nach Anspruch 1, mit feststehendem Sonnenrad (1), welches über einen hülsenförmigen Fortsatz (50) und einen Flansch (51) mit einem Getriebegehäuseteil (11) verbunden ist und mit drehendem Hohlrad (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Wand des weiteren Getriebebauteils als Flansch einer mit einem Flansch (53) der schnell laufenden Welle (54) starr verbundenen Zwischenhülse (52) ausgebildet ist.

7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwerpunktabstände (L₃, L₄) für beiderseits eines Lagers (56) der schnell laufenden Welle (54) angeordneten Massen (M₁, M₄) so gewählt sind, daß sich eine aus der schnell laufenden Welle (54) mit ihrem Flansch (53), einer dieser Welle (54) zugeordneten flexiblen Kupplung (6), der Zwischenhülse (52), dem Hohlrad (3) und dem Druckring (16) bestehende Baueinheit annähernd im Gleichgewicht um einen Punkt (33) des Lagers (56) befindet.

8. Getriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckring (16) des Hohlrades (3) zum axialen Lastausgleich federnd ausgebildet ist.

9. Stirnräderplanetengetriebe mit feststehendem Planetenträ­ ger, mit umlaufendem Hohlrad und Sonnenrad, mit Planetenrädern, Einfachschrägverzahnung und Druckringen, welche an Verzahnungsenden des Sonnenrades und des mit hülsenartigem Fortsatz versehenen Hohlrades direkt starr angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits der Verzahnung des Sonnenrades (1) und des Hohlrades (3) Druckringe (15, 90; 16, 91) befestigt sind und das Getriebe mit beiden Antriebsdrehrichtungen betrieben wird, daß ein Druckring (16) des Hohlrades (3) von einem hülsenförmigen Fortsatz (17) des Hohlrades (3) umschlossen wird und sowohl dieser Fortsatz (17) als auch der Druckring (16) über jeweils einen Flansch (18, 20) und getrennt voneinander an demselben Flansch (41) der langsam laufenden Welle (14) befestigt sind und daß die Schwer­ punktabstände für beiderseits eines Lagers angeordnete Massen so gewählt sind, daß sich eine aus der langsam laufenden Welle (14) mit ihrem Flansch (41), einer dieser Welle (14) zugeordneten halben flexiblen Kupplung (7), dem Hohlrad (3) und dessen Druckringen (16, 91) bestehende starre Baueinheit annähernd im Gleichgewicht um einen Punkt des Lagers befindet.