DE7739665U1

DE7739665U1 - Untersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE7739665U1
Application number: DE19777739665U
Authority: DE
Original assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Current assignee: Regie Nationale des Usines Renault
Priority date: 1977-03-03
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1978-06-01
Also published as: FR2382626B1; US4249431A; FR2382626A1

Description

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT

Boulogne Billancourt (Prankreich)

Untersetzungsgetriebe

Die Erfindung betrifft ein Untersetzungsgetriebe.

Die Erfindung betrifft insbesondere das Gebiet der Untersetzungsgetriebe, bei denen die mit hoher Drehzahl erfolgende Bewegung eine Eingangswelle mit Hilfe von Wellen- und Verzahnungssystemen in eine mit geringer Drehzahl erfolgende Bewegung einer Ausgangswelle umgewandelt wird.

Die Untersetzungsgetriebe können voneinander unabhängige mechanische Organe bilden und können auch zu komplexeren Mechanismen zusammengefaßt sein, im allgemeinen werden sie gebildet durch Vereinigung einer Welle mit einem wenige Zähne aufweisenden Zahnrad, das mit einein viele Zähne aufweisenden Zahnrad einer zweiten Welle im Eingriff steht, die ebenfalls ein mit wenigen Zähnen versehenes Zahnrad aufweist, das seinerseits mit einem mit vielen Zähnen versehenen Zahnrad einer dritten Welle im Eingriff steht usw. Die Anzahl der Wellen und Zähne ist dabei von der zu erzielenden Drehzahluntersetzung abhängig.

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Der Hauptnachteil dieser Übersetzungsgetriebe ist ihre voluminöse Bauweise. Dies ist dadurch bedingt, daß das Innenvolumen des Untersetzungsgetriebes aufgrund der erforderlichen Versetzung der Eingangszahnräder und der Aufnahmezahnräder schlecht ausgenützt ist. Ein weiterer Grund für diese voluminöse Bauweise besteht darin, daß die Biegekräfte an den verschiedenen Wellen nicht beseitigt werden können. Diese Wellen müssen daher einen großen Durchmesser haben und von groß bemessenen Lagern getragen werden.

Zur Vermeidung von großen Abmessungen werden häufig Untersetzungsgetriebe mit Planetengetrieben verwendet. Diese können mehrere von einem Planetenradträger angetriebene Planetenräder aufweisen. Diese Planetenräder sind um den Planetenradträger gleichmäßig verteilt, wobei die Beigekräfte der Eingangswelle gleich Null sind, weshalb diese einen kleinen Durchmesser und Lager mit geringem Volumen haben kann. Dasselbe gilt für die Ausgangswelle. Da die Planetenräder konzentrisch zum Eingangszahnrad angeordnet sind, das seinerseits konzentrisch zum Reaktionskranz ist, sind überdies bei den meisten Ausführungsformen die Untersetzungsgetriebe mit Planetengetrieben sehr kompakt. Es gibt gewisse Ausführungsformen, die sogar die Ausführung von sehr hohen Untersetzungsverhältnissen mit einer geringen Anzahl von Zahnrädern ermöglichen. Diese Getriebe haben vier Nachteile. Zunächst erfordern sie eine sehr hohe Präzision der Herstellung, damit alle Planetenräder an der Übertragung teilnehmen. Wenn die Präzision nicht ausreicht, kann ein einziges Planetenrad tragen, was die Belastungsfähigkeit des Untersetzungsbetriebes beträchtlich vermindert und ihm dadurch jede Bedeutung nimmt. Dann können vor allem bei den Untersetzungsgetrieben mit hohem Untersetzungsverhältnis die inneren Spiele, insbesondere die Verzahnungsspiele, ein großes Winkelspiel zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ergeben. Die Verminderung dieser Spiele bedingt eine merkliche Erhöhung des Preises des Untersetzungsge-

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triebes, kann aber in den meisten Fällen nicht sehr wirksam sein. Es kann auch gezeigt werden, daß bei gewissen Arten von Planetengetrieben eine "rezirkulierende" Leistung besteht, die an sich nicht sehr hinderlich wäre, wenn die Energieverluste des Untersetzungsgetriebes nur proportional zur tatsächlich gelieferten Leistung wären. Dies ist aber nicht der Fall. Bei gewissen Anordnungen ist diese rezirkulierende Leistung viel höher als die tatsächliche Leistung. Hierdurch sind die Verluste hoch und ist der Wirkungsgrad des Untersetzungsgetriebes gering. Schließlich führen gewisse Anordnungen, und zwar unglücklicherweise diejenigen mit höheren Untersetzungsverhältnissen, zwangsläufig zu einer hohen Massenträgheit der Eingangswelle. Diese Massenträgheit überträgt sich auf die Ausgangswelle. Die auf die Ausgangswelle übertragene Massenträgheit ist bekanntlich gleich der Massenträgheit der Eingangswelle, multipliziert mit dem Quadrat des Untersetzungsverhältnisses. Eine sehr bedeutende Folge hiervon ist, daß, wenn das Untersetzungsgetriebe einen Mechanismus antreibt, der sich gelegentlich blockieren kann, die kinetische Energie der Eingangswelle nicht von einer elastischen Verformung von davor liegenden Elementen aufgenommen werden kann. Es gibt daher eine plastische oder Bruchverformung, folglich eine Zerstörung des Untersetzungsgetriebes und/oder des angetriebenen Mechanismus. Es gibt a\ich Untersetzungsgetriebe mit "Verformungswelle" (auf englisch: strain wave gearing), bei denen die elastische Verformung einer "Glocke" verwendet wird, die an ihrem Umfang eine gegebene Anzahl von Zähnen aufweist und die mit Hilfe eines in ihrer Mitte befindlichen elliptischen Kugellagers gezwungen wird, mit einem feststehenden Kranz in Eingriff zu kommen, der an seiner zylindrischen Innenfläche eine größere Zähnezahl als diejenige der "Glocke" aufweist. Daraus ergibt sich eine Relativbewegung mit einem großen Drehzahlverhältnis zwischen der Eingangswelle, die den elliptischen Innenring des Kugellagers antreibt, und der Ausgangswelle, die die Ausgangsglocke aufnimmt. Überdies wird dieses

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hohe Drehzahlverhältnis mit lediglich zwei verzahnten Teilen erzielt.

Dieses Untersetzungsgetriebe scheint im ersten Augenblick sehr interessant zu sein. Jedoch verbieten mehrere größere Nachteile seine Verwendung in zahlreichen Fällen. Zunächst ist seine Torsionssteifheit sehr gering, weshalb der Durchlaßbereich einer dieses Untersetzungsgetriebe verwendenden Maschine häufig sehr ungenügend ist. Dieser Mangel an Steifheit kann nicht ausgeglichen werden, da er eine Folge des verwendeten Prinzips selbst ist. Er ist unter anderem durch die elastische Zusammendrückung der Kugeln des elastischen Kugellagers zwischen den Ringen und auch durch ihr Spiel bedingt. Ein weiterer großer Nachteil ist sein hoher Preis, der im wesentlichen durch das elliptische Kugellager bedingt ist.

Schließlich beruht sein Hauptnachteil auf der übermäßig großen Primärenergie der Eingangswelle, die den Innenrir>g des elliptischen Kugellagers antreibt, der notwendigerweise einen großen Durchmesser hat. Diese Primärenergie beschränkt die Beschleunigungen der Eingangswelle und macht auch die Zerstörung des Untersetzungsgetriebes und/oder der angetriebenen Vorrichtung im Fall eines plötzlichen Stillstands der angetriebenen Vorrichtung unvermeidlich.

Es gibt verschiedene Versionen dieser Untersetzungsgetriebe mit "Verformungswelle". Gewisse hiervon ermöglichen das Weglassen des elliptischen Kugellagers und folglich seiner Nachteile, jedoch keines hiervon ermöglicht eine merkliche Verminderung der Primärenergie. Alle diese Untersetzungsgetriebe sind jedoch ziemlich kompakt, wenn sie auch in dieser Hinsicht den bisherigen Planetengetrieben unterlegen sind, wobei

ihr Betriebsspiel ziemlich klein ist, [

Schließlich gibt es zahlreiche weitere Arten von Untersetzungs- |

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getrieben, von denen jedoch alle den einen oder mehrere der oben genannten Nachteile haben.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Untersetzungsgetriebes, das die oben angegebenen Nachteile vermeidet.

Dies wird bei einem Untersetzungsgetriebe dadurch erreicht, daß die Eingangszeile eine Verzahnung aufweist, die mit wenigstens zwei, höchstens drei Planetenrädern im Eingriff steht, die einen radial verformbaren Kranz mit zur Eingangswelle konzentrischen Achse antreiben, wobei die Verzahnung des Kranzes einen Teilkreisdurchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser des den Planetenrädern in Betriebsstellung umschriebenen Kreises, wobei die Planetenräder spielfrei mit der Verzahnung der Eingangswelle im Eingriff stehen, und wobei der Unterschied zwischen diesen beiden Durchmessern wenigstens ausreicht, daß der Eingriff während der gesamten Lebensdauer des Untersetzungsgetriebes stets spielfrei erfolgt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß um den verformbaren Kranz ein starrer Ring angeordnet ist, dessen Innendurchmesser um einige hundertstel Millimeter größer als der Durchmesser des dem Kranz umschriebenen Kreises ist, und zwar nach Anordnung des Kranzes um die Planetenräder.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ring um den Kranz schwimmend angeordnet ist, und daß die axialen Bewegungen des Rings auf der einen Seite von einer Schulter eines Gehäuses und auf der anderen Seite von einem Distanzstück begrenzt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle, die Planetenräder und der Kranz ein einfaches Planetengetriebe bilden, bei dem der

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Kranz drehfest ist, während die Achsen der Planetenräder mit einer Scheibe verbunden sind, die mit der Ausgangswelle des Untersetzungsgetriebes verbunden werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die die Achsen der Planetenräder aufnehmende Scheibe in ihrer Mitte ein Eingangszahnrad für eine weitere Untersetzungsgetriebestufe der oben angegebenen Art aufnimmt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sich jedes Planetenrad über ein Lager auf einem Ring dreht, der über eine Nabe mit Spiel auf der Achse des Planetenrads zentriert ist, wobei die Nabe längs eines Durchmessers ihrer Bohrung eine dünne Platte aufnimmt, die an ihren beiden Enden an der Bohrung befestigt ist und die an ihrer Mitte in einem diametralen Schlitz der Achse des Planetenrads befestigt ist, wobei die Ausrichtung des Schlitzes parallel zur Achse des Untersetzungsgetriebes vorzugsweise senkrecht zu dem Radius erfolgt, der die Mitte der Scheibe mit der Mitte jeder Achse der Planetenräder verbindet.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Platte axiale Nuten aufweist, die deren Biegsamkeit erhöhen, ohne deren Steifheit gegen Zug und Druck merklich zu vermindern.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die das Planetenrad tragende Nabe und die Achse des Planetenrads bei ihren Verschiebungen miteinander verbunden sind mit Hilfe von durch eines der beiden Elemente getragene radiale Nuten, während das andere Element radiale Keile in der Weise aufweist, daß das Planetenrad sich nur radial verschieben kann.

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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zwischen einem Planetenrad und dem das Lager aufnehmenden Ring ein solches mit vorspannbaren Nadeln.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin
zeigt:

Fig.1 einen Schnitt I-I in Fig. 2 des Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung;

Fig.2 einen Schnitt II-II in Fig. 1 des Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung;

Fig.3 einen vergrößerten Schnitt in einer Ebene senkrecht

zur Drehachse einer ersten Ausführungsform eines Planetenrads der Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung;

Fig. 4 einen Schnitt I-I in Fig. 1 eines Untersetzungsgetriebes mit mehreren Stufen nach der Erfindung;

Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt in einer Ebene senkrecht

zur Drehachse einer zweiten Ausführungsform eines Planetenrads der Ausführungsform des Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung.

Gemäß Fig. 1 treibt ein Motor 1 beliebiger Bauart ein eine Verzahnung 3 aufweisendes Zahnrad 2 mit kleinem Durchmesser an.
Das Zahnrad kann durch nicht gezeigte Lager zentriert oder
nicht zentriert sein. Es kann mit der Welle des Motors verbunden oder nicht verbunden sein und kann sogar auf das Ende der Welle des Motors geschnitten sein. Das Zahnrad 2 dreht wenigstens zwei, höchstens drei Planetenräder 4. Wie später
noch zu sehen, können mehr als drei Planetenräder verwendet werden, was aber nicht ohne Nachteile ist. Fig. 2 zeigt den Fall

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von drei Planetenrädern 4.

Diese Planetenräder 4 stehen überdies mit der Innenverzahnung eines äußeren Kranzes 5 im Eingriff, der im allgemeinen, aber nicht unbedingt, aus Stahl besteht. Dieser Kranz hat die Besonderheit, daß er verformbar ist, wenn er Kräften unterworfen ist, die normalerweise auf seine Außenfläche wirken. Dies wird dadurch erzielt, daß für den Kranz eine ausreichend geringe Dicke 6 gewählt wird.

Der Kranz 5 ist überdies am Gehäuse 7 des Untersetzungsgetriebes befestigt und zentriert, an dem auch der Motor 1 befestigt ist. Bei einer Variante kann sich der Kranz gegenüber dem Gehäuse 7 verschieben, jedoch nicht gegenüber diesem drehen. Der Durchmesser der Planetenräder 4 ist von der Art, daß, wenn sie mit dem Eingangszahnrad 2 im Eingriff stehen und auf dieses gedrückt werden, der den Teilkreisen der Planetenräder 5 umschriebene Kreis größer als der Teilkreis der Verzahnung des Kranzes 5 ist. Der Unterschied beträgt einige hundertstel Millimeter. Für den Zusammenbau des Planetengetriebes nach der Erfindung muß daher der Kranz 5 verformt werden, da daher elastisch sein muß. Daraus ergibt sich, warum dort wenigstens zwei Planetenräder 4 vorhanden sein müssen. Damit diese Verformung bei geringen Kräften stattfinden kann (andernfalls die Verzahnung 3 der Eingangswelle 2 und der Planetenräder 4 selbst bei -Anwesenheit eines Eingangsmoments eine hohe Belastung aufnehmen würde) wird nur eine geringe Anzahl von Planetenrädern benötigt. Bei einer großen Anzahl von Planetenrädern könnte die verformung nicht ohne merkliche Dehnung des Umfangs des Teilkreisdurchmessers der Verzahnung des Kranzes 5 erfolgen. Sind mehr als drei Planetenräder vorhanden, so muß ihr Durchmesser ziemlich klein sein, damit sie sich nicht gegenseitig beeinflußen. Das Untersetzungsverhältnis des beschriebenen Getriebes könnte daher nicht groß sein. Bei drei Planetenrädern ist ein maximales Ver-

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hältnis zwischen dem Teilkreisdurchmesser des Kranzes 5 und dem Teilkreisdurchmesser der Verzahnung 3 des Eingangszahnrads 2 in der Größenordnung von 10 vorhanden.

Es ist somit ersichtlich, daß keinerlei Spiel im beschriebenen Planetengetriebe vorhanden sein kann. Bis jetzt ergeben sich mehrere wesentliche Unterschiede gegenüber den Untersetzungsgetrieben mit "Verformungswelle¹¹. Der Eingang erfolgt durch ein Zahnrad mit geringem Durchmesser, wobei die primäre Massenträgheit weitaus geringer ist. Die Verformung des Kranzes 5 dient nur zur Vermeidung des Spiels, während es bei den Untersetzungsgetrieben mit Vei'formungswelle erforderlich ist, daß die Verzahnung allen Zähnen des feststehenden Kranzes an jeder Stelle ausweicht mit Ausnahme des Orts der großen Achse des elliptischen Kugellagers. Die Ovalisierung der Glocke eines Untersetzungsgetriebes mit "Verformungswelle¹¹ ist daher unbedingt größer als das doppelte der Höhe eines Zahns, etwa einige Millimeter, während bei einem Untersetzungsgetriebe nach der Erfindung diese Verformung nur einige hundertstel Millimeter zu betragen braucht.

Dieser Unterschied macht die Probleme der Mp.terialwahl weitaus weniger kritisch und vermindert die Spannungen beträchtlich.

Damit das Untersetzungsgetriebe nach der Erfindung zufriedenstellend arbeitet, muß der Kranz 5 sich frei verformen können. Eine Lösung ist in Fig. 1 dargestellt. Zwischen dem Kranz 5 und seiner Befestigung 8 an einem Deckel 36 ist ein dünner zylindrischer Teil 9 ausgebildet, der genügend lang ist, damit sich der Kranz ausdehnen kann, ohne den Einfluß der Befestigung 8 zu empfinden, die ein massives Teil ist. Bei Beschränkung hierauf hätte der Kranz die Neigung, wenn ihn die Planetenräder 4 verformen, sich auf der seiner Befestigung 8 gegenüberliegenden Seite auszudehnen. Um dies zu vermeiden, wird der Kranz 5 durch einen dünnen zylindrischen Teil 10 verlängert, der etwa

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dieselbe Länge wie der dünne Teil 9 hat und der gegebenenfalls durch eine Rippe 11 begrenzt wird, die die Befestigung 8 simuliert und die Symmetrie herstellt. Es genügt, daß die Planetenräder eine leicht ballige Verzahnung aufweisen, die allgemein bekannt ist und als Bogenverzahnung bezeichnet wird.

Die Verformung des Kranzes 5 beseitigt jegliches Spiel des !beschriebenen Untersetzungsgetriebes. Jedoch kann dieses Spiel von der Größe Null nur für ziemlich geringe Belastungen vorhanden sein. Bei größeren Belastungen hätten die durch den jDruckwinkel bedingten radialen Verzahnungsreaktionen die Neigung, den elastischen Kranz 5 noch weiter zu dehnen. Um dies zu vermeiden, wird um den Kranz ein sehr dicker, folglich sehr starrer, Ring 12 angeordnet. Zwischen dem Kranz 5 und dem Innendurchmesser des Rings 12 kann das Spiel so gering wie möglich sein und begrenzt somit die Winkelversetzung zwischen der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 17. Diese Spielbegren- £ung kann sehr einfach erfolgen, ohne eine große Genauigkeit für die Teile und Verzahnungen zu erfordern.

Nach dem Zusammenbau der Eingangswelle 2, der Planetenräder 4 und des Kranzes 5 genügt die Messung des Außendurchmessers des Kranzes 5. Dann wird der Innendurchmesser des Rings 12 mit einem Maß bearbeitet, das um einige hundertstel Millimeter größer ist. Der starre Ring 12 ist auf dem verformbaren Ring Jj schwimmend angeordnet. Seine Axialbewegung wird auf der einen Seite durch eine Schulter 20 des Gehäuses 7 und auf der anderen Seite durch ein Distanzstück 21 begrenzt, vergl. Fig.1.

Damit diese Spielbeseitigung tatsächlich verwirklicht werden kann, müssen die Planetenräder 4 unbedingt auf das Eingangszahnrad 2 gedrückt werden können, d.h. daß sich der Mittenabstand der Planetenräder 4 anpassen können muß. Hierzu dreht sich jedes Planetenrad 4 vorzugsweise über Nadeln 13 auf einem Ring 14, der auf eine Nabe 40 aufgepreßt ist. Diese Nabe 40

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ist konzentrisch zu einem axialen Teil 15, dessen Durchmesser so groß wie möglich ist, damit er sehr steif ist, und der an einer mit der Ausgangswelle 17 verbundenen Scheibe 16 befestigt ist. Die Ausgangswelle 17 kann unmittelbar an einem nicht gezeigten Aufnahmeteil befestigt sein oder sich über Lager 18 im Gehäuse 7 des Untersetzungsgetriebes drehen. Um für das Untersetzungsgetriebe eine hohe Torsionssteifheit zu gewährleisten, muß die Verbindung zwischen dem die Planetenräder 4 tragenden Ring 14 und dem axialen Teil in tangentialer Richtung so steif wie möglich sein und dem Ring 14 eine sehr leichte radiale Verschiebung unter der radialen Kraft ermöglichen, die vom Kranz 5 bei dessen Verformung ausgeübt wird. Eine bevorzugte Lösung wird im folgenden beschrieben.

Die Nabe 40 ist durch ein Blatt 19 mit dem axialen Teil verbunden. Dieses Blatt ist an seinen beiden Enden in die Nabe 40 geschweißt oder hartgelötet und ist an seiner Mitte in einen Schlitz des axialen Teils 15 ebenfalls geschweißt oder hartgelötet, vergl. Fig. 2 und J5. Dieses Blatt steht senkrecht zu dem Radius, der die Mitte der Eingangswelle 2 mit der Mitte des axialen Teils 15 verbindet. Wenn das Untersetzungsgetriebe ein Drehmoment überträgt, arbeitet das Blatt 15 unter Zug und Druck, wobei sein Querschnitt so beschaffen sein muß, daß die Torsionssteifheit des Untersetzungsgetriebes groß ist.

Ausführungsformen des Blatts 19 sind im folgenden beschrieben. Wenn das Planetenrad 4 vom Kranz 5 eine radiale Kraft aufnimmt, biegt sich das Blatt 19 durch. Seine Nachgiebigkeit kann sehr groß sein, weshalb das von den Nadeln 13 übertragene Reibungsmoment ausreichen könnte zur Erzeugung einer nicht vernachlässigbaren Verdrehung des Rings 14 gegenüber dem axialen Teil 15. Wenn dies auch für die Steifheit und den guten Betrieb des Untersetzungsgetriebes nicht schädlich ist, würde dabei die Spannung im Blatt 19 unnütz erhöht werden.

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Ein Mittel, das dies vermeidet, ist in Fig. 2 gezeigt. Der axiale Teil 15 trägt zwei Keile 26 und 27, die in zwei entsprechenden Nuten 28 und 29 der Nabe 40 mit einem gewissen geringen Spiel gleiten können. Auf diese Weise kann keinerlei merkliche Verdrehung des Rings 14 entstehen, wobei das Spiel jedenfalls ausreicht, damit das gesamte Drehmoment des Untersetzungsgetriebes durch das Blatt 19 übertragen wird.

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Blatts 19. Dieses wird durch ein dickes Blatt gebildet, das an seinen Enden in zwei Nuten 30 und 31 der Nabe 40 und an seiner Mitte 32 in einen Schlitz 33 des axialen Teils 15 hartgelötet oder geschweißt ist. Für den Rest des Blatts 19 besteht ein Spiel zwischen diesem und dem Schlitz 33. Überdies nehmen die freien Teile des Blatts 19 Quernuten 34 auf, die dem Blatt örtlich nur eine geringe Dicke übriglassen, die ausreicht, damit das vom Untersetzungsgetriebe übertragene Drehmoment keine zu hohen Spannungen in den schwachen Querschnitten des Blatts 19 erzeugt. Diese Nuten 34 erteilen dem Planetenrad 4 die erforderliche radiale Nachgiebigkeit, ohne die Zugsteifheit des Blatts 19, folglich die Torsionsstiefheit des Untersetzungsgetriebes, merklich zu verändern.

Wenn die Herstellung eines Untersetzungsgetriebes mit großem Untersetzungsverhältnis gewünscht wird, werden mehrere Getriebe der oben beschriebenen Art hintereinander angeordnet. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Dort sind zwei Planetengetriebe kombiniert, von denen ledig- | lieh das Ausgangsgetriebe eine Spielbeseitigung aufweist. f Aufgrund der doppelten Untersetzung ist das Spiel des ersten Getriebes, gesehen von der Ausgangswelle her, sehr gering. Der \ feststehende Kranz 35 des ersten Planetengetriebes ist, wie ! das Gehäuse 7, am Deckel 36 befestigt. I

Der verformbare Kranz 5 des zweiten Getriebes ist am Kranz 35

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mit Hilfe derselben Schrauben befestigt. Die Scheibe 37 des Planetenradträgers des ersten Getriebes nimmt das Eingangszahnrad 2 des zweiten Getriebes auf. Es besteht kein Bedarf an einer Zentrierung der Scheibe 37, da sie durch die Welle zentriert wird, wenn das zweite Getriebe drei Planetenräder aufweist. Im entgegengesetzten Fall ist eine Zentriervorrichtung erforderlich. Wenn das erste Getriebe ohne Spielbeseitigung ausgeführt wird, muß es, wie auch alle anderen Teile des Getriebes, eine Genauigkeit aufweisen, die mit dem guten Betrieb des Getriebes im Einklang stehen. Die Scheibe 37 muß lediglich axial festgelegt werden. Dies kann auf zahlreiche Arten erfolgen.

Die Erfindung findet bei zahlreichen Arten von Mechanismen Anwendung. Insbesondere bei zahlreichen -Arten von Planetenrädern. Die obige Beschreibung ist diejenige einer bevorzugten Ausführungsform, die die folgenden gewünschten Eigenschaften ermöglicht:

Die primäre Massenträgheit des Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung ist sehr gering. Sie ist etwa hundertmal oder mehr kleiner als diejenige eines

Untersetzungsgetriebes mit "Verformungswellen" und selbst geringer als diejenige eines Untersetzungsgetriebes mit Paaren von zylindrischen Zahnrädern;

D ie Kompaktheit des Untersetzungsgetriebes nach der Erfindung ist gleich derjenigen der besten bisherigen Planetengetriebe. Seine Masse ist gering und ermöglicht seine vorteilhafte Anwendung bei eingebauten Vorrichtungen;

Bei verhältnismäßig geringen oder mittleren Werten für das Drehmoment ist das Spiel des Untersetzungsgetriebes streng Null;

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Für das maximale Drehmoment ist das Spiel extrem gering. Überdies ist es leicht einstellbar ohne Abänderung der Bauteile mit Ausnahme eines einfachen zylindrischen Teils und ohne das Erfordernis sehr hoher Genauigkeit der Mittenabstände und der Verzahnungen der Zahnräder;

Als Folge des obigen Vorteils sind die Kosten des Untersetzungsgetriebes im .Hinblick auf seine Leistungsfähigkeit gering;

Das Untersetzungsgetriebe nach der Erfindung hat e:ne Torsionssteifheit, die mit derjenigen eines herkömmlichen Getriebes vergleichbar ist, folglich viel besser ist als diejenige eines Untersetzungsgetriebes mit "Verformungswelle".

Weitere vorteilhafte Ausführungsmerkmale können beim Untersetzungsgetriebe nach der Erfindung leicht vorgesehen werden. Es wurde z.B. gezeigt, daß das Planetenrad 4 über Nadeln 14 am Ring 13 befestigt ist. Diese Montage ist besonders vorteilhaft, da die Nadeln eine sehr hohe Belastungsfähigkeit und gleichzeitig einen sehr geringen radialen Platzbedarf haben. Nadellager haben jedoch im allgemeinen ein sehr geringes Spiel. Erfindungsgemäß können die Nadeln dank der dünnen Ausführung des Rings 14 und/oder des das Planetenrad 4 bildenden Zahnkranzes vorgespannt werden.

Der die Durchbiegung des elastischen Kranzes 5 beschränkende Ring 12 kann gemäß Fig. 4 durch eine Bohrung 38 des Gehäuses 7 des Untersetzungsgetriebes gebildet werden, was ein axiales Halten des Rings 12 vermeidet. Die bevorzugte Konstruktion nimmt jedoch einen vom Gehäuse 7 gesonderten Ring 12 auf, der mit Spiel in diesem eingebaut ist.

Die Verzahnung des Kranzes 5 und/oder die Verzahnung der Planetenräder 4 und/oder die Verzahnung 3 der Welle 2 sind Bogenverzahnungen, was bereits oben angegeben ist. Ihr Profil ist jedoch

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vorzugsweise korrigiert oder so abgeändert, daß eine allmähliche Belastung der Zähne erfolgt und die Zahnspitzenbelastungen im Augenblick des Eingriffs vermieden werden. Die Verzahnungen haben vorzugsweise auch einen großen Eingriffswinkel, was die Leistungsfähigkeit hinsichtlich Drehmoment des Untersetzungsgetriebes erhöht. Die Verzahnungen können auch nach Art von nicht zugeordneten Profilen oder nach jeglicher anderer Art ausgebildet sein, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Das beschriebene Untersetzungsgetriebe kann auch als Drehzahlübersetzung gut arbeiten.

Fig. 5 zeigt schließlich eine einfachere Ausführungsform eines Planetenrads. Bei dieser Ausführungsform ist der axiale Teil 15 lediglich mit Keilen 26 und 27 versehen, während der Ring Ik lediglich Nuten 28 und 29 aufweist. Es sind auch leicht weitere Verbindungsarten zwischen dem axialen Teil 15 und dem Ring 14 denkbar.

Claims

> Patentanwälte

DlPL-ING. R. BEETZ SEN. - DIPl.-I NG. K. LAMPRECHT PIPMVSUHBOWCH

DR..ING. R. BEEIZ JR.-BADIPI-PMVS-

DR.-!NU- W. TIMPE - DIPL.-IUG. J. SIEGFRIED. Staiiudorfstraßa IQ * SQQQ Mßndlfla 22

578-27-723G

27- Dezember 1977

Ansprüche

1. Untersetzungsgetriebe,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Eingangszeile (2) eine Verzahnung (3) aufweist, die mit wenigstens zwei, höchstens drei Planetenrädern (4) im Eingriff steht, die einen radial verformbaren Kranz (5) mit zur Eingangswelle (2) konzentrischer Achse antreiben,

wobei die Verzahnung des Kranzes (5) einen Teilkreisdurchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser des den Planetenrädern (4) in Betriebsstellung umschriebenen Kreises, und

wobei die Planetenräder (4) spielfrei mit der Verzahnung (3) der Eingangswelle (2) im Eingriff stehen.

578-/77/06236

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t · r ·

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2. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß um den verformbaren Kranz (5) ein starrer Ring (12) angeordnet ist, dessen Innendurchmesser um einige hundertstel Millimeter größer als der Durchmesser des dem Kranz (5) umschriebenen Kreises ist, und zwar nach Anordnung des Kranzes (5) um die Planetenräder (4).

3. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Ring (12) um den Kranz (5) schwimmend angeordnet ist und die axialen Bewegungen des Rings (12) auf der einen Seite von einer Schulter (20) eines Gehäuses (7) und auf der anderen Seite von einem Distanzstück (21) begrenzt werden.

4. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kranz (5) in einem Organ (36) befestigt ist, das das sich aus dem auf die Eingangswelle (2) ausgeübten Drehmoment ergebende Drehmoment über eine starre Zentrierung mit kranzförmiger.Befestigung (8) aufnimmt,

wobei die Zentrierung und die Befestigung (8) von dem die elastische Verspannung des Kranzes (5) aufnehmenden Teil durch einen zylindrischen Teil mit dünner Wand (9) getrennt sind, die ausreichend lang ist, um die radiale Verformung des Kranzes (5) nicht zu behindern.

5. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kranz (5) auf der seiner Befestigung (8) gegenüberliegenden Seite durch einen dünnen zylindrischen Teil (6, 10) verlängert ist, der eine Rippe (11) aufweist und so lang ist, daß in Abhängigkeit von einer von den Planetenrädern (4) stammenden Kraft die Verformung des Kranzes (5)

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im wesentlichen symmetrisch zu einer Ebene ist, die senkrecht zu den Achsen (15) der Planetenräder (4) und durch die Mitte ihrer Dicke verläuft.

6. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorhergehenden .Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangswelle (2), die Planetenräder (4) und der Kranz (5) ein einfaches Planetengetriebe bilden, bei dem der Kranz (5) drehfest ist, während die Achsen (15) der Planetenräder (4) mit einer Scheibe (16) verbunden sind, die mj,t der Ausgangswelle (17) des Untersetzungsgetriebes verbindbar ist.

7. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die die Achsen (I5) der Planetenräder (4) aufnehmende Scheibe (16;37) in ihrer Mitte ein Eingangszahnrad (2) für ein weiteres Untersetzungsgetriebeelement der in einem der vorhergehenden Ansprüche angegebenen Art aufnimmt.

8. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Planetenrad (4) mit einer Einrichtung (19, 33»34;26-29;13) versehen ist, die es ihm ermöglicht, sich gegenüber seiner Achse (15) so radial zu verschieben, daß es unter der Wirkung der durch den Kranz (5) ausgeübten Kräfte spielfrei mit der Verzahnung (3) des Eingangszahnrads (2) irn Eingriff kommen kann.

9. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Planetenrad (4) über ein Lager (13) auf ei-

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ist,;
nem Ring (14) drehbär^der über eine Nabe (40) mit Spiel auf der Achse (15) des Planetenrads (4) zentriert ist,

daß die Einrichtung enthält: eine dünne Platte (19) > die an ihren beiden Enden (250,31) in einer längs eines Durchmessers der Nabe (40) verlaufenden Bohrung und an ihrer Mitte (32) in einem diametralen Schlitz (33) der Achse (15) befestigt ist, und

daß der zur Achse des Untersetzungsgetriebes parallele Schlitz (33) etwa senkrecht zu dem Radius verläuft,der die Mitte der Scheibe (16) mit der Mitte der Achse (15) verbindet.

10. Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die Platte (19) mit Quernuten (34) versehen ist, die etwa parallel zur Achse des Eingangszahnrads (2) verlaufen.

11. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 8 bis 10,

dadurch gekennzeichnet, daß die die Verschiebung zwischen der Nabe (40) und

der Achse (15) ermöglichende Einrichtung (19,33»34;26-29;

13) von einem der beiden Elemente getragene Nuten (28,29) und vom anderen der beiden Elemente getragene radiale Keile (26,27) aufweist.

12. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (13) zwischen dem Planetenrad (4) und dem das Lager (13) aufnehmenden Ring ein solches mit vorgespannten Nadeln ist.

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13. Untersetzungsgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (5) gegen Drehung durch das Organ (16)

festgelegt ist, das das Drehmoment aufnimmt, das sich aus dem auf die nicht zentrierte Eingangswelle (2) ausgeübten Drehmoment ergibt, und

daß die Zentrierung der Folge von Verzahnungen durch

die Bohrung des zentrierten starren Rings (12) erfolgt.

14. Untersetzungsgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 12,

dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (5) durch das Organ (36) gegen Drehung

festgelegt ist, und

daß die Zentrierung der Folge von Verzahnungen durch

die durch Lager zentrierte Eingangswelle (2) erfolgt.

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