DE9319293U1 - Gear drive - Google Patents

Description

ZahnkranzantriebGear ring drive

Die Erfindung betrifft einen Zahnkranzantrieb, bestehend aus einem großen Zahnkranz bzw. Zahnrad, welcher von einem oder mehreren Ritzein angetrieben wird, die kippbeweglich angeordnet und Bestandteil eines kompakten Getriebes sind.The invention relates to a gear ring drive, consisting of a large gear ring or gear wheel, which is driven by one or more pinions, which are arranged in a tiltable manner and are part of a compact transmission.

In der Praxis treten in solchen Antrieben anlagenbedingte Verformungen und Verlagerungen auf sowie geometrische Ungenauigkeiten am Zahnkranz, wenn dieser aus mehreren Segmenten besteht. Das führt dazu, daß im Zahnkontakt Ritzel -Zahnkranz Kantenpressungen auftreten, die hohen Verschleiß hervorrufen. Verschärft werden diese Effekte, wenn mehr als ein Ritzel mit dem Zahnkranz im Eingriff steht und wenn Staub und Schmutzeinwirkungen zu zusätzlichem abrasivem Verschleiß beitragen. Zur Beseitigung dieses Mangels ist es bei derartigen Antrieben bekannt, daß sich die Ritzel mit einer sphärischen Innenkontur auf einer ebenfalls sphärisch ausgebildeten Weile abstützen und sich somit an die Verzahnung des Zahnkranzes durch Kippbewegungen anschmiegen können, wobei die Drehmomentübertragung durch eine Zahnkupplung innerhalb der sphärischen Kontaktfläche zwischen Ritzel und Welle erfolgt. Hierbei sind jedoch aus prinzipiellen physikalischen Gründen Tribokorrosion und Verschleiß nicht auszuschließen, da ständig geringfügige oszillierende Bewegungen erfolgen. Darüber hinaus ist das gesamte Getriebe, auch die schnellaufenden Stufen, nicht vollkommen gegen das Eindringen von Staub geschützt.In practice, such drives experience system-related deformations and displacements, as well as geometric inaccuracies on the gear ring if it consists of several segments. This leads to edge pressures occurring in the tooth contact between the pinion and the gear ring, which cause high levels of wear. These effects are exacerbated when more than one pinion is in engagement with the gear ring and when dust and dirt contribute to additional abrasive wear. To eliminate this defect, it is known in such drives that the pinions with a spherical inner contour are supported on a shaft that is also spherical and can thus cling to the teeth of the gear ring through tilting movements, with the torque being transmitted by a tooth coupling within the spherical contact surface between the pinion and the shaft. However, for fundamental physical reasons, tribocorrosion and wear cannot be ruled out here, as slight oscillating movements are constantly taking place. In addition, the entire gearbox, including the high-speed stages, is not completely protected against the ingress of dust.

Aus dem DE-GM 92 06 952 ist ein Zahnkranzantrieb bekannt, bei dem das Ritzel auf einem kippbeweglichen Lager angeordnet ist, das sich auf einer unbeweglichen Lagerstütekonstruktion befindet. Dieser Antrieb baut jedoch sehr lang, da das Ritzel über eine kardanisch wirkende Doppelgelenkkupplung von einem separaten staubdichten Vorschaltgetriebe angetrieben wird, wobei diese Elemente räumlich nacheinander angeordnet sind und damit hohe Fundamentkosten erfordern.A gear ring drive is known from DE-GM 92 06 952 in which the pinion is arranged on a tilting bearing that is located on an immovable bearing support structure. However, this drive is very long because the pinion is driven by a separate dust-tight primary gear via a cardanic double-joint coupling, whereby these elements are arranged spatially one after the other and thus require high foundation costs.

Aus der DE-OS 43 13 306 ist ein Zahnkranzantrieb bekannt, der aus einem Zahnkranz, zwei Ritzeln und zwei Kupplungen besteht, wobei über die Kupplungen und die Ritzel der Zahnkranz angetrieben wird und sich die Ritzel zum Zahnkranz frei einstellen können. Die beiden Ritzel sind auf kippbeweglichen Lagern gelagert und jedes Ritzel ist über eine Kupplung mit einem Zahnrad gelenkig verbunden. Die Zahnräder sind auf kippbeweglichen Lagern gelagert und die Lager für das jeweils zusammengehörende Ritzel und Zahn-A gear ring drive is known from DE-OS 43 13 306, which consists of a gear ring, two pinions and two clutches, whereby the gear ring is driven via the clutches and the pinions and the pinions can freely adjust to the gear ring. The two pinions are mounted on tilting bearings and each pinion is articulated to a gear via a clutch. The gears are mounted on tilting bearings and the bearings for the respective pinion and gear

rad sind auf einem Bolzen angeordnet. Die beiden Bolzen sind mit Verbindungselementen zu einer schwenkbar gelagerten Tragkonstruktion verbunden. Die Tragkonstruktion ist in zwei Lagern gelagert, deren gemeinsame Achse so angeordnet ist, daß Momentengleichgewicht mit allen äußeren Kräften besteht. Die beiden Zahnräder stehen mit einem Antriebsritzel im Eingriff, wobei das Antriebsritzel, die beiden Zahnräder, die beiden Ritzel und der Zahnkranz mit einer Geradverzahnung versehen sind. Der Nachteil dieses Zahnkranzantriebes ist der hohe Aufwand bedingt durch die schwenkbar gelagerte Tragkonstruktion. Außerdem erfordert dieser Antrieb einen großen Platzbedarf.wheel are arranged on a bolt. The two bolts are connected with connecting elements to form a pivoted support structure. The support structure is mounted in two bearings, the common axis of which is arranged in such a way that there is a moment equilibrium with all external forces. The two gears are in engagement with a drive pinion, whereby the drive pinion, the two gears, the two pinions and the gear ring are provided with straight teeth. The disadvantage of this gear ring drive is the high cost caused by the pivoted support structure. In addition, this drive requires a lot of space.

Ferner hat dieser Zahnkranzantrieb wie auch die bereits genannten den Nachteil, daß mit diesem nur eine geringe Übersetzung erreicht werden kann.Furthermore, this gear drive, like the ones already mentioned, has the disadvantage that only a low gear ratio can be achieved with it.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, einen Zahnkranzantrieb, bestehend aus einem Zahnkranz, der mit einem oder mehreren Ritzeln im Eingriff steht, zu schaffen, der kompakt und platzsparend ist, bei dem im Zahnkontakt Ritzel-Zahnkranz Kantenpressungen weitestgehend ausgeschlossen sind, die schnellaufenden Getriebeteile gegen Schmutz und Staub zuverlässig abgedichtet sind und mit dem im Vergleich zu den gattungsgemäßen bekannten Antrieben eine höhere Übersetzung erzielbar ist.The invention was based on the object of creating a gear ring drive, consisting of a gear ring that is in engagement with one or more pinions, which is compact and space-saving, in which edge pressures are largely excluded in the tooth contact between pinion and gear ring, the high-speed gear parts are reliably sealed against dirt and dust and with which a higher gear ratio can be achieved in comparison with the known drives of the same type.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich in den Ritzeln eine Planetengetriebestufe mit feststehendem Planetenträger befindet, dessen Planetenräder auf Pendelroilenlagern gelagert sind und dessen Sonnenritzel über eine Doppelgelenkkupplung frei einstellbar ist, und die als Innenzahnkranz ausgebildeten Ritzel über sphärische Lager, die so angeordnet sind, daß deren gemeinsamer Mittelpunkt im Zentrum des Planetenträgers liegt, gegenüber dem Planetenträger frei einstellbar sind. Bedingt durch die Anordnung einer Planetengetriebestufe in den Ritzeln wird ein besonders platzsparender kostengünstiger Antrieb erreicht. Da die mit dem Zahnkranz im Eingriff stehenden Ritzel eine Innen- und Außenverzahnung aufweisen, wird eine hohe Übersetzung erzielt. Außerdem kann dadurch auch auf eine Vorschaltstufe verzichtet werden, was sich vorteilhaft auf die Kosten auswirkt. Durch das frei einstellbare Sonnenritzel, die Lagerung der Planetenräder auf Pendelrollenlagern und die Lagerung der als Innenzahnkranz ausgebildeten Ritzeln in sphärischen Lagern, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Zentrum des Planetenträgers liegt, ist ein 100%-iges Breitentragen über die gesamte Verzahnungsbreite gegeben. Dadurch verringert sich der Verschleiß des Antriebes erheblich und die Lebensdauer derartiger Antriebe erhöht sich.According to the invention, the problem is solved by the fact that the pinions contain a planetary gear stage with a fixed planet carrier, the planet wheels of which are mounted on pendulum roller bearings and the sun pinion of which can be freely adjusted via a double-joint coupling, and the pinions designed as internal gear rings can be freely adjusted relative to the planet carrier via spherical bearings that are arranged so that their common center is in the center of the planet carrier. Due to the arrangement of a planetary gear stage in the pinions, a particularly space-saving, cost-effective drive is achieved. Since the pinions that mesh with the gear ring have internal and external teeth, a high gear ratio is achieved. In addition, this means that a pre-stage can be dispensed with, which has a beneficial effect on costs. The freely adjustable sun pinion, the bearing of the planetary gears on spherical roller bearings and the bearing of the pinions designed as internal gear rings in spherical bearings, whose common center is in the center of the planet carrier, ensure 100% width support across the entire tooth width. This significantly reduces wear on the drive and increases the service life of such drives.

· &idigr; &iacgr;· &idigr;&iacgr;

Die äußerst raumsparende Anordnung des Antriebes gewährleistet eine einfache und sichere Abdichtung der schnellaufenden Getriebeteile gegen Staub und Schmutz. Zwischen dem als Innenzahnkranz ausgebildeten Ritzel und dem durch den Planetenträger gebildeten Festpunkt des Getriebes und der Doppelgelenkkupplung des Sonnenritzels ist jeweils eine Dichtung angeordnet. Zur Erhöhung der Ausgleichsmöglichkeit gegenüber Achsabstandsschwankungen sind beide Außenverzahnungen des Ritzels und des Zahnkranzes mit Kopfkürzungen ausgeführt. Das Sonnenritzel des Planetengetriebes kann über die Doppelgelenkkupplung direkt mit einem Antriebsmotor verbunden werden. Es ist auch möglich, zur Erhöhung der Gesamtübersetzung zwischen der Kupplung und dem Antriebsmotor weitereThe extremely space-saving arrangement of the drive ensures simple and safe sealing of the high-speed gear parts against dust and dirt. A seal is arranged between the pinion, which is designed as an internal gear ring, and the fixed point of the gear formed by the planet carrier and the double-joint coupling of the sun pinion. To increase the ability to compensate for center distance fluctuations, both external teeth of the pinion and the gear ring are designed with head reductions. The sun pinion of the planetary gear can be connected directly to a drive motor via the double-joint coupling. It is also possible to use additional seals to increase the overall ratio between the coupling and the drive motor.

Planetengetriebe-, Stirnrad-, Kegelrad- oder Schneckenradstufen anzuordnen. Als sphärische Lager können Axialpendelrollenlager, sphärische Kippsegmentgleitlager oder sphärische Gleitlager eingesetzt werden.Planetary gear, spur gear, bevel gear or worm gear stages can be arranged. Axial spherical roller bearings, spherical tilting pad plain bearings or spherical plain bearings can be used as spherical bearings.

Der erfindungsgemäße Zahnkranzantrieb zeichnet sich somit durch einen extrem geringen Verschleiß und eine hohe Lebensdauer aus. Er ist besonders für den Antrieb von Extraktionstürmen, z.B. in der Zuckerindustrie, Zementmühlen und Drehrohröfen in der Zementindustrie und als Schwenkwerksgetriebe in der Tagebautechnik geeignet.The gear drive according to the invention is therefore characterized by extremely low wear and a long service life. It is particularly suitable for driving extraction towers, e.g. in the sugar industry, cement mills and rotary kilns in the cement industry and as a slewing gear in open-cast mining technology.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawing shows

Fig. 1 eine Gesamtansicht des Zahnkranzantriebes mit zwei Ritzeln inFig. 1 an overall view of the gear drive with two pinions in

Schnittdarstellung und
Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 1 in vergrößerter DarstelSectional view and
Fig. 2 shows a section along the line AA in Fig. 1 in an enlarged view

lung.lation.

In der Fig. 1 ist ein Zahnkranzantrieb bestehend aus einem großen Zahnkranz 11 und zwei Ritzeln 2,2' dargestellt, die mit dem Zahnkranz 11 im Eingriff stehen. Entsprechend den zu lösenden Antriebsproblemen ist es auch möglich, daß nur ein Ritzel oder mehr als zwei Ritzel mit dem Zahnkranz in Verbindung stehen.Fig. 1 shows a gear ring drive consisting of a large gear ring 11 and two pinions 2, 2' that mesh with the gear ring 11. Depending on the drive problems to be solved, it is also possible for only one pinion or more than two pinions to be connected to the gear ring.

in der Fig. 2 ist ein Schnitt durch das Ritzel 2' mit integriertem Planetengetriebe gezeigt. Festpunkt des Ritzels und damit der gesamten Planetenstufe sowie weiterer nicht näher dargestellten Getriebestufen ist der Planetenträger 1. Auf diesem ist der Innenzahnkranz des Ritzels 2' allseitig frei einstellbar in Axialpendelrollenlagern 3 gelagert. Die Axialpendelrollenlager 3 sind so angeordnet, daß deren gemeinsamer Mittelpunkt imFig. 2 shows a section through the pinion 2' with integrated planetary gear. The fixed point of the pinion and thus of the entire planetary stage as well as other gear stages not shown in detail is the planet carrier 1. On this, the internal gear ring of the pinion 2' is mounted in axial spherical roller bearings 3, freely adjustable on all sides. The axial spherical roller bearings 3 are arranged so that their common center in the

K 1K1

Zentrum des Planetenträgers 1 liegt. In der Fig. 2 ist dies durch gestrichelte Linien verdeutlicht. Eine andere Anordnung der sphärischen Lager würde nicht zu der gewünschten freien Einstellbarkeit des Ritzels 2' führen. Das Ritzel 2* steht mit seiner Außenverzahnung mit dem Zahnkranz 11 im Eingriff und kann sich dessen Bewegungen anpassen. Die Planetenräder 4 der Planetengetriebestufe sind auf Pendelrollenlagern 5 frei einstellbar gelagert. Das Sonnenritzel 6 wird über eine Doppelgelenkkupplung 7 angetrieben und ist ungelagert. Durch das frei einstellbare Sonnenritzel 6, die Lagerung der Planetenräder 4 in Pendelrollenlagern 5 und die Lagerung des Innenzahnkranzes bzw. Ritzels 2' in sphärischen Lagern, deren gemeinsamer Mittelpunkt im Zentrum des Planetenträgers 1 liegt, wird ein 100%-iges Breitentragen über die gesamte Verzahnungsbreite gewährleistet. Zwischen dem Innenzahnkranz bzw. dem Ritzel 2" und dem Planetenträger 1 und dem Sonnenritzel 6 ist jeweils eine Dichtung 8,9,10 angeordnet. Mittels der Dichtungen wird eine einfache und zuverlässige Abdichtung der schneilaufenden Getriebeteile gegen Staub und Schmutz erreicht. Um die Ritzel 2, 2' mit der Pianetenradgetriebestufe sind jeweils; Gehäuse 12 angeordnet.Center of the planet carrier 1. This is shown in Fig. 2 by dashed lines. Another arrangement of the spherical bearings would not lead to the desired free adjustability of the pinion 2'. The pinion 2* is in engagement with the ring gear 11 with its external teeth and can adapt to its movements. The planetary gears 4 of the planetary gear stage are freely adjustable on spherical roller bearings 5. The sun pinion 6 is driven by a double-joint coupling 7 and is not supported by bearings. The freely adjustable sun pinion 6, the bearing of the planet gears 4 in spherical roller bearings 5 and the bearing of the internal ring gear or pinion 2' in spherical bearings, the common center of which is in the center of the planet carrier 1, ensure 100% width support across the entire width of the gears. A seal 8, 9, 10 is arranged between the inner gear ring or the pinion 2" and the planet carrier 1 and the sun pinion 6. The seals ensure that the high-speed gear parts are easily and reliably sealed against dust and dirt. Housings 12 are arranged around the pinions 2, 2' with the planetary gear stage.

Claims (6)

SchützansprücheProtection claims 1. Zahnkranzantrieb, bestehend aus einem Zähnkranz, der mit einem oder mehreren Ritzeln im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, daß sich in den Ritzeln (2,2') eine Planetengetriebestufe mit feststehendem Planetenträger (1) befindet, dessen Planetenräder (4) auf Pendelrollenlagern (5) gelagert sind und dessen Sonnenritzel (6) über eine Doppelgeienkkupplung (7) frei einstellbar ist, und die als Innenzahnkranz ausgebildeten Ritzel (2,2') über sphärische Lager (3), die so angeordnet sind, daß deren gemeinsamer Mittelpunkt im Zentrum des Planetenträgers (1) liegt, gegenüber dem Planetenträger (1) frei einstellbar sind.1. Ring gear drive, consisting of a ring gear that is in engagement with one or more pinions, characterized in that in the pinions (2, 2') there is a planetary gear stage with a fixed planet carrier (1), the planet wheels (4) of which are mounted on spherical roller bearings (5) and the sun pinion (6) of which is freely adjustable via a double-joint coupling (7), and the pinions (2, 2') designed as an internal ring gear are freely adjustable relative to the planet carrier (1) via spherical bearings (3) that are arranged so that their common center is in the center of the planet carrier (1). 2. Zahnkranzantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem als Innenzahnkranz ausgebildeten Ritzeln (2,2') und dem durch den Planetenträger (1) gebildeten Festpunkt des Getriebes und der Doppelgelenkkupplung (7) des Sonnenritzels (6) jeweils eine Dichtung (8,9,10} angeordnet ist.2. Ring gear drive according to claim 1, characterized in that a seal (8, 9, 10) is arranged between the pinions (2, 2') designed as an internal ring gear and the fixed point of the transmission formed by the planet carrier (1) and the double-joint coupling (7) of the sun pinion (6). 3. Zahnkranzantrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Ausgleichsmöglichkeit gegenüber Achsabstandsschwankungen beide Außenverzahnungen des Ritzels (2,2') und des Zahnkranzes (11) mit Kopfkürzungen ausgeführt sind.3. Ring gear drive according to claim 1 and 2, characterized in that in order to increase the possibility of compensating for fluctuations in the center distance, both external teeth of the pinion (2, 2') and the ring gear (11) are designed with head reductions. 4. Zahnkranzantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenritzel (6) über die Doppelgelenkkupplung (7) direkt mit einem Antriebsmotor in Verbindung steht.4. Ring gear drive according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sun pinion (6) is directly connected to a drive motor via the double-joint coupling (7). 5. Zahnkranzantrieb nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Gesamtübersetzung zwischen der Kupplung (7) des Sonnenritzels (6) und dem Antriebsmotor weitere Planetengetriebe-, Stirnrad-, Kegelrad-oder Schneckenradstufen vorgeschaltet sind.5. Ring gear drive according to claims 1 to 3, characterized in that in order to increase the overall gear ratio between the clutch (7) of the sun pinion (6) and the drive motor, further planetary gear, spur gear, bevel gear or worm gear stages are connected upstream. 6. Zahnkranzantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die sphärischen Lager (3) als Axialpendelrollenlager, sphärische Kippsegementgleitlager oder sphärische Gleitlager ausgebildet sind.6. Ring gear drive according to one of claims 1 to 5, characterized in that the spherical bearings (3) are designed as axial spherical roller bearings, spherical tilting segment plain bearings or spherical plain bearings.