DE814981C - Planetenradgetriebe mit Pfeilverzahnung - Google Patents

Description

• Planetenradgetriebe mit Pfeilverzahnung Die Erfindung betrifft ein Planetenradgetriebe mit Pfeilverzahnung. Es ist an sich bekannt, Umlaufgetriebe mit Pfeilverzahnung zu versehen. Solchen Umlaufgetrieben haftet jedoch der Nachteil an, daß die Selbsteinstellung der einzelnen Pfeilverzahnungen auf gleiches Tragen der einzelnen Verzahnungshälften praktisch nicht zu erreichen ist. Bei Pfeilverzahnungen wird jeweils immer ein Rad axial geführt, wobei sich das Rad oder die übrigen Räder auf diese Verzahnung axial einstellen. Hält man bei einem Umlaufgetriebe ein Rad axial fest, so müssen sich sämtliche übrigen Räder nach diesem Führungsrad einstellen. Dies ist praktisch nur bei ganz kleinen Umfangsgeschwindigkeiten möglich, weil schon bei mittleren Geschwindigkeiten die der Selbsteinstellung entgegenwirkenden, aus den unvermeidlichen erzahntiiigsfehlern sich ergebenden Massenkräfte zu groß werden. Das bedeutet, daß periodisch doch immer nur eine der beiden Hälften der Pfeilverzahnungen den ganzen Zahndruck aufzunehmen hat; damit ist aber der Vorteil der Pfeilverzahnung aufgehoben, und das Getriebe könnte genau so gut als einfach verzahntes Getriebe mit der Zahnbreite einer Pfeilverzahnungshälfte ausgebildet werden.
• Gemäß der Erfindung werden diese Mängel dadurch beseitigt, daß mindestens eines der Zentralräder in der Weise unterteilt ist, daß sich zwei schrägverzahnte Räder mit gegeneinander gerichteten Zahnschrägen ergeben,, und daß diese Verzahnungshälften gelenkig oder elastisch miteinander und mit dem das Drehmoment des Zentralrades aufnehmenden Teil verbunden sind. Zweckmäßigerweise werden diese gelenkigen Verbindungen so ausgebildet, daß sie kleine Bewegungen der Zentralradhälften in der Ebene senkrecht zu ihrer Achse, sowie kleine Winkelbewegungen zulassen.
• Es ergibt sich auf diese Weise ein Planetenradgetriebe mit Pfeilverzahnung, bei dem die beiden Verzahnungshälften sich auf gleiche Lastverteilung an den Zahneingriffen der Umlaufräder einstellen, and zwar unabhängig von jeweils der anderen Hälfte. Falls dieses Zahnrad als Führungsrad wirkt, stellen sich die Umlaufräder axial nach diesen beiden Verzahnungshälften ein, weil diese zusammen als Pfeilrad wirken, Das Getriebe arbeitet so, als ob die Verzahnungen fehlerfrei, was praktisch nicht möglich ist, ausgeführt worden wären.
• Trotz der Unterteilung eines der Zentralräder oder beider Zentralräder arbeitet das Getriebe als Getriebe mit Pfeilverzahnung, so daß keine Beschränkungen hinsichtlich der Zahnschrägen mit Rücksicht auf unzulässig hohe Kippkräfte vorhanden sind, die bei schrägverzahnten Rädern mit großen Zahnschrägen entstehen.
• Gemäß der Erfindung sind zur Ausführung des Erfindungsgedankens vorzugsweise diebeiden ungelagerten Verzahnungshälften des Zahnrades durch eine doppelte Zahnkupplung miteinander verbunden; das aus den beiden Zentralradhälften und der sie verbindenden Zahnkupplung bestehende Aggregat ist mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil wiederum über eine doppelte Zahnkupplung verbunden. Die beiden doppelten Zahnkupplungen sind also hintereinander geschaltet. Es ist stattdessen aber auch mit der gleichen Wirkung möglich, jede der beiden Verzahnungshälften des Zentralrades über je eine doppelte Zahnkupplung mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil zu verbinden. In diesem Falle sind die beiden Zahnkupplungen nebeneinander geschaltet. Häufig wird es sich empfehlen, das Trägheits- und das Widerstandsmoment jeder der beiden Verzahnungshälften des Zentralrades so zu wählen, daß ihre elastische Nachgiebigkeit zur Unterstützung des Zahndruckausgleiches in beiden Hälften unabhängig voneinander zur Wirkung kommen kann.
• Vorzugsweise sind die Zähne jeder Zahnkupplung, die unmittelbar mit einer Verzahnungshälfte des Zentralrades im Eingriff steht, mit einer derartigen Schräge ausgeführt, daß die auftretenden Axialkräfte in den Zähnen der doppelten Zahnkupplung aufgenommen werden. Auf diese Weise werden auf besonders einfache Art die Winkelbeweglichkeit und die Radialbeweglichkeit der Verzahnungshälften des Zentralrades sichergestellt.
• Falls nur ein Zentralrad erfindungsgemäß geteilt ausgeführt ist, ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung das andere ungeteilte Zentralrad ungelagert und mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil mittels einer Doppelzahnkupplung verbunden. Unter der praktisch stets erfüllten Voraussetzung, daß dieses_Zentralrad mit drei oder mehr Planetenrädern zusammenarbeitet, werden auf diese Weise zwei Lager für dieses Zentralrad erspart, indem die Zahneingriffe dem Zentralrad eine exakte Führung geben. Die Maßnahme wirkt sich einerseits in einer Verbilligung des Getriebes und einem Wegfall von Störungsquellen aus und andererseits in einer Verminderung der Leistungsverluste, was insbesondere von Vorteil bei hochtourigen Getrieben ist.
• Die Abbildungen zeigen drei Ausführungsbeispiele der Erfindung in vereinfachterDarstellung, und zwar zeigt ' Fig. i einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe in der Ausführung mit umlaufendem Planetenträger, Fig. 2 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Getriebe in der Ausführung mit feststehendem Planetenträger, Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des Getriebes.
• In einem Gehäuse i ist mittels Lagern 2 eine Welle 3 gelagert, welche den Planetenräderträger 4 eines Planetengetriebes trägt. In diesem Planetenräderträger 4 sind auf Bolzen 5 die Umlaufräder 6 gelagert, von denen auf der Abbildung der besseren Anschaulichkeit wegen zwei gezeigt sind; davon eines im Schnitt, das andere in der Ansicht. Die Umlaufräder 6 sind mit Pfeilverzahnung versehen; sie stehen einerseits im Eingriff mit dem Sonnenrad 7, welches drehfest auf der Welle 8 sitzt, die einerseits im Gehäuse i, andererseits in der Welle 3 gelagert ist. Die Umlaufräder 6 stehen mit der einen Hälfte ihrer Pfeilverzahnung im Eingriff mit dem äußeren Zentralrad 9, mit der anderen Hälfte ihrer Pfeilverzahnung im Eingriff mit einem zweiten Zentralrad io. Die beiden Zentralräder 9 und' io sind demnach mit einfachen Schrägverzahnungen versehen, deren Gangrichtung verschieden ist. Die Zentralräder 9 und io sind mittels doppelten Zahnkupplungen i i und 12 mit dem Gehäuse i unverdrehbar verbunden, wobei diese Zahnkupplungen den Zentralrädern 9 und io getrennt diejenigen Freiheitsgrade der Selbsteinstellung geben, die es ihnen gestattet, sich zum Zweck des Teilungsfehlerausgleiches auf gleiche Lastverteilung der Zahneingriffskräfte einzustellen. Zweckmäßigerweise sind hierbei, in an sich bekannter Weise, die Verzahnungen der Zahnkupplungen ii und 12 als Schrägverzahnungen ausgebildet, wobei der Schrägungswinkel so gewählt ist, daß die aus den Zahndrücken der Zentralräder 9 und io sich ergebenden Axialschübe über die Schrägverzahnung der Zahnkupplungen i i und 12 übertragen werden. Die äußeren Zentralräder 9 und io sind ferner in an sich bekannter Weise so ausgebildet, daß sie unter der Wirkung der radialen Zahnkräfte in geringem Maße, jedes für sich, so elastisch nachgeben können, daß auch hierdurch die Wirkung eines Zahndruckausgleichs eintritt.
• Die Wirkungsweise der Erfindung sei wie folgt beschrieben.
• Wenn das Umlaufgetriebe eine Leistung überträgt, werden sich die Umlaufräder 6 nach den beiden äußeren Zentralrädern 9 und io, welche als Führungspfeilrad betrachtet werden können, axial einstellen, so daß ihre Pfeilhälften gleichbelastet sind; in gleicher Weise wird sich das Sonnenrad 7 nach der Pfeilverzahnung der Umlaufräder 6 axial einstellen. Im Betrieb treten nun als Folge der unvernieic11>arenVerzalinungsfehlerBelastungsunterschiede zwischen den leiden Verzahnungshälften auf, die sich,wieoben ausgeführt,nicht mehr durch Axialverschiebungen der einzelnen Räder ausgleichen lassen, insbesondere da sich die Fehler und somit die Belastungsunterschiede bei jedem Rad anders auswirken. rlier tritt nun die Wirkung der Erfindung ein, nach der in jedem Pfeilhälftensystem durch die Selbsteinstellung und, gegebenenfalls, elastische Nachgiebigkeit der äußeren Zentralräder g und io ein Atisgleicli der Zahndrucke und somit eine gleiche Lastverteilung auf die Umlaufräder auftritt. Es hat sich gezeigt, daß diese Ausgleichswirkung sich so auswirkt, <(aß die unvermeidlichen Verzahnungsfeliler gegeneinander ausgeglichen, gewissermaßen nivelliert werden. Sie treten mithin nicht mehr als Erreger von Zusatzkräften auf, und das ganze System arbeitet so, als ob vollkommen fehlerfreie Verzahnungen vorhanden wären. Hiermit fällt also auch jede Störung der gleichen Lastverteilung auf die beiden Pfeilhälften des Getriebesystems fort. Die Wirkung gestattet somit nicht nur die fehlerfreie Verwendung von Pfeilverzahnungen bei Umlaufgetrieben, sondern erreicht darüber hinaus den Effekt, (laß die gleiche Lastverteilung auf die beiden Hälften einer Pfeilverzahnung durch dynamische Zusatzkräfte nicht mehr beeinträchtigt werden kann, eine Wirkung, die bisher noch nicht erreicht werden konnte.
• Bei <lein auf der Vig. i gezeigten Anwendungsbeispiel sind nur die beiden äußeren Zentralräder 9 und io geteilt ausgebildet; es ändert an der Wirkung der Erfindung grundsätzlich nichts, wenn die Teilung ani inneren Sonnenrad oder sowohl innen wie außen vorgenommen wird.
• :\ttf der Fig. 2 ist die Anwendung der Erfindung an <lein l,' alle eines Getriebes mit feststehendem I'lanetentriiger dargestellt. Bei diesem Ausführungsbcispiel ist der Planetenträger 13 mit dem Getriebegehäuse 14 fest verbunden. Die Planetenräder 15 sind in bekannter \\'eise auf Bolzen 16 im Planetenträger 13 gelagert. Die leiden Hälften 17 und 18 des äußeren Zentralrades sind ungelagert und mittels einer doppelten Zahnkupplung i9 gelenkig miteinander verbunden. I l ierbei werden die Verzahnungen der Doppelzahnktipphing i9 mit einer solchen Zahnschr:ige und Zahnschrägungsrichtung versehen, daß die an den \erzaliiiuiigsliälften 17 und 18 auftretenden :lvialschübe über die Zähne der Doppelzahnkupplung t9 übertragen werden und sich innerhalb der Zaliiikupplung ausgleichen. Das äußere Zentralradaggregat ist mit der langsamlaufenden, im Falle eines L"ntersetzungsgetriebes abtreibenden Welle 2o über eine 1)ol>1>elzahrikuhplung 21 verbunden, welche mittels seitlicher Anschlagringe 22 dem äußeren Zentralradaggregat die axiale Führung gibt. Das innere "Zentralrad 23 ist ungelagert und mit der @lntrieliswelle 24 über eine doppelte Zahnkupplung 25 gelenkig verbunden. Die Antriebswelle 24 kann hierbei die \\'elle der Antriebsmaschine sein.
• Wie im Ausführungsbeispiel nach Fig. i können sich auch liier die beiden Verzahnungshälften 17 und i8 des äußeren Zentralrades auf Kräftegleichgewicht und Teilungsfehlerausgleich unabhängig voneinander einstellen, und dadurch den gleichen Effekt gewährleisten wie er für das Ausführungsbeispiel nach Fig. i beschrieben worden ist. Um diesen erfindungsgemäßen Effekt zu erzielen, ist es gleichgültig, ob das Getriebe mit umlaufendem oder mit feststehendem Planetenträger ausgeführt wird.
• Die auf Fig. 2 dargestellte Ausführungsform, bei der das ungeteilte Zentralrad 23 ungelagert und mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil 24 gelenkig verbunden ist, hat den großen baulichen Vorteil, daß die Zahneingriffe, es handelt sich hierbei jeweils um drei oder mehr Zahneingriffe, in jeder Verzahnungshälfte je ein Lager ersetzen und so dem Zentralrad eine exakte Führung geben. Es werden also zwei Lager für dieses Zentralrad eingespart; dies bedeutet nicht nur eine Verbilligung des Getriebes und die Vermeidung von Störungsquellen, sondern, besonders bei hochtourigen Antrieben, auch die Vermeidung von Leistungsverlusten. Diese Ausführungsform ist in Fig. 2 an dem Beispiel eines Getriebes mit feststehendem Planetenträger gezeigt, kann aber natürlich in gleicher Weise auch für Getriebe mit umlaufendem Planetenträger verwendet werden.
• Auf der Fig. 3 ist die Anwendung der Erfindung an dem Fall eines Getriebes mit feststehendem Planetenträger und zwei Sonnenrädern dargestellt. Hier ist der Planetenradträger 26 fest mit dem Getriebegehäuse 27 verbunden. In ihm sind mehrere, im allgemeinen drei Zwischenradwellen 28 gelagert, deren jede zwei pfeilverzahnte Zwischenräder 29 und 3o trägt. Auf der Abbildung, die einen Längsschnitt durch das Getriebe zeigt, sind der besseren Anschaulichkeit wegen zwei Zwischenradwellen 28 gezeigt, und zwar die eine mit den Zwischenrädern im Schnitt, die andere mit den Zwischenrädern in der Ansicht. Die pfeilverzahnten Zwischenräder 29 stehen im Eingriff mit einem Sonnenrad, dessen Hälften 31 und 32 mit den Pfellhälfterider Zw1SCheriräder 29 jeweils im Eingriff stehen. Die Radhälften 31 und 32 sind durch eine doppelte Zahnkupplung 33 miteinander verbunden, welche in an sich bekannter Weise als Schrägverzahnungen ausgebildet sind, so daß durch diese außer der Umfangskraft auch die sich aus der Zahnschräge der Pfeilverzahnung ergebenden gegeneinander gerichteten Axialkräfte übertragen werden. Die Zahnkupplungsmuffe 33 ist ihrerseits ebenfalls durch eine doppelte Zahnkupplung 34 mit der einen Getriebewelle 35 verbunden. In gleicher Weise stehen die Zwischenräder 30 im Eingriff mit den Hälften 36 und 37 eines zweiten Sonnenrades; die beiden Hälften 36 und 37 sind mittels einer doppelten schrägverzahnten Zahnkupplung 38 miteinander verbunden. Die Zahnkupplungsmuffe 38 ist durch eine doppelte Zahnkupplung 39 mit der zweiten Getriebewelle 40 verbunden. Die Wirkungsweise ist auch hier wieder die, daß die beiden Sonnenradhälften 31 und 32 bzw. 36 und 37 sich unabhängig auf Kräftegleichgewicht einstellen können, wobei sie die vorhandenen unvermeidlichen Verzahnungsfehler ausgleichen oder nivellieren und damit .die Erregungen für dynamische Zusatzkräfte ausschalten, welche sonst die gleiche Lastverteilung auf die Pfeilverzahnüngshälften in Frage stellen würden. Es ist hierbei gleichgültig, ob die beiden Sonnenradhälften mittels einer doppelten Zahnkupplung verbunden sind, die ihrerseits gelenkig mit der einen Welle verbunden ist, wie für die Radhälfte 31 und 32 bzw. 36 und 37 dargestellt, oder ob jede der Sonnenradhälften mit je einer Zahnkupplung mit der Getriebewelle verbunden ist.
• In dem auf Fig.3 dargestellten Ausführungsheispiel ist das Sonnenrad 31, 32 als axial geführtes Rad dargestellt, während das Sonnenrad 36, 37 axial nach den mit ihnen im Eingriff befindlichen Rädern 30 geführt wird.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Planetenradgetriebe mit Pfeilverzahnung, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Zentralräder .in der Weise unterteilt ist, daß sich zwei schrägverzahnte Räder mit gegeneinander gerichteten Zahnschrägen ergeben und daß diese Verzahnungshälften der Pfeilverzahnung gelenkig oder elastisch miteinander und mit dem das Drehmoment des Zentralrades aufnehmenden Teil verbunden sind.
2. 2. Getriebe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die gelenkigen Verbindungen der Zentralradhälften so ausgebildet sind, daß jede Zentralradhälfte für sich zum Zwecke des Zahndruckausgleichs kleine Bewegungen in der Ebene senkrecht zu ihrer Achse sowie kleine Winkelbewegungen ausführen kann.
3. 3. Getriebe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ungelagertett Verzahnungshälften des Zentralrades durch eine doppelte Zahnkupplung miteinander verbunden sind und daß :die Verbindung mit dem das Drehmoment des Zentralrades aufnehmenden Teil wiederum durch eine doppelte Zahnkupplung. bewerkstelligt wird. .
4. Getriebe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der beiden Verzahnungshälften des Zentralrades über je eine Doppelzahnkupplung mit dem das Drehmoment des Zentralrades aufnehmenden Teil verbunden ist.
5. 5. Getriebe nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägherttsmoment und. das Widerstandsmoment jeder der beiden Verzahnungshälften des Zentralrades so gewählt sind, daß ihre elastische Nachgiebigkeit zur Unterstützung des Zahndruckausgleichs in beiden Hälften unabhängig voneinander zur Wirkung kommen kann.
6. 6. Getriebe nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne jeder Zahnkupplung, die unmittelbar mit einer Verzahnungshälfte des Zentralrades' im Eingriff steht, mit derartiger Zahnschräge ausgeführt werden, daß die an der jeweiligen Verzahnungshälfte auftretenden Axialkräfte durch die Zähne der doppelten Zahnkupplung übertragen werden.
7. 7. Getriebe nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle der Teilung nur eines Zentralrades das andere, ungeteilte Zentralrad ungelagert und mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil mittels einer Doppelzahnkupplung verbunden ist.