Planetengetriebe mit Verdrehsicherung
Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit Verdrehsicherung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Funktion von Planetengetrieben ist bekannt. In der Mitte befindet sich ein Sonnenrad, das von einem Motor angetrieben wird, der über einen Motorflansch mit dem Planetengetriebe verbunden ist. Das Sonnenrad überträgt seine Bewegung auf we- nigstens drei umlaufende, eine Getriebestufe bildende Planetenräder, die auf Lagerbolzen eines Planetenträgers angeordnet sind. Bei mehreren Getriebestufen ist der letzte Planetenträger mit einer Abtriebswelle fest verbunden und sorgt so für die Kraftübertragung am Abtrieb. Außen laufen die Planetenrä- der in einem Getriebegehäuse mit Innenverzahnung, dem so genannten Hohlrad. Ferner ist das Getriebegehäuse abtriebsseitig mit einem Abtriebsflansch verbunden.
Durch die zu übertagenden Drehmomente innerhalb eines Plane- tengetriebes neigen die axial nur durch eine Schraubverbindung miteinander verspannten Teile, wie Motorflansch, Getriebegehäuse und Abtriebsflansch dazu, sich in Abhängigkeit der Lastrichtung gegeneinander zu verdrehen. Zur Bildung einer Verdrehsicherung ist es bekannt, den Motor- und Abtriebsflansch mit einer Steckverzahnung (auch Pressverzahnung genannt) auszubilden, die bei der Montage mit dem Zahnkranz des Getriebegehäuses in Eingriff kommt. Der Nachteil besteht jedoch darin, dass solche Flansche urformend mittels Zinkdruckguss oder Kunststoffspritzguss einteilig hergestellt werden müssen, um eine wirtschaftliche Fertigung zu gewährleisten. Da die beim Gussdruck herstellbaren Toleranzen zu groß sind, ist eine Nachbearbeitung, bspw. mittels einer Dreh-
BESTÄTIGUNGSKOPIE
oder Fräsmaschine erforderlich, um z. Bsp. die Kugellagerspitze oder die Gewinde in die Lagerflansche einzubringen. Damit wird die Herstellung solcher Lagerflansche aufwendig und damit teuer und ist zudem noch sehr unflexibel, so dass insbesondere eine solche Vorgehensweise für die Herstellung von Mustern o- der Kleinserien ungeeignet ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Planetengetriebe der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem eine Verdreh- Sicherung einfach und kostengünstig zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Planetengetriebe mit' den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ein solches Planetengetriebe mit einer Verdrehsicherung, das ein Sonnenrad und wenigstens ein in einem Getriebegehäuse mit Innenverzahnung umlaufendes Planetenrad umfasst und bei dem das Getriebegehäuse mit wenigstens einem Lagerflansch ab- triebsseitig und/oder antriebsseitig verbunden ist und zur verdrehsicheren Verbindung mit dem Getriebegehäuse Verzahnungsmittel vorgesehen sind, die in die Innenverzahnung eingreifen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass wenigstens ein Zahnsegment als Verzahnungsmittel vorgesehen ist, das Zahnsegment einen Zahnsegmentkörper umfasst und der Lagerflansch eine Ausnehmung zur formschlüssigen Aufnahme des Zahnsegment körpers aufweist .
Mit dieser erfindungsgemäßen Lösung reduziert sich die ursprünglich verwendete Steckverzahnung auf ein einzelnes Zahn- segment, welches unabhängig von der Geometrie und dem Werkstoff des eigentlichen Lagerflansches hergestellt werden kann. Die Montage eines solchen erfindungsgemäßen Zahnsegments ist äußerst einfach, da das separat hergestellte Zahnsegment in
eine vorbereitete Ausnehmung gesteckt wird. Trotz dieser einfachen Lösung wird eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Lagerflansch und der Innenverzahnung, also des Zahnkranzes des Getriebegehäuses hergestellt, so dass zuverlässig das gegen- seitige Verdrehen dieser Teile verhindert wird.
Dies ermöglicht, dass mit dieser erfindungsgemäßen Lösung Lagerflansche in beliebiger Kontur gefertigt werden können. Die erforderliche Ausnehmung für das Zahnsegment lässt sich in einfacher Weise mittels einer üblichen Dreh- oder Fräsmaschine einbringen .
Ferner können solche Lagerflansche aus beliebigen Werkstoffen ohne Rücksicht auf die ürformbarkeit des Werkstoffes herge- stellt werden.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht nun eine kostengünstige Herstellung von Klein- und KleinstSerien von Planetengetrieben, da insbesondere eine aufwendige Nacharbeit der Gussteil entfällt und zudem auch die für unterschiedliche Flanschformen erforderlichen teuren Gussformen nicht mehr benötigt werden.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist das Zahnsegment mit einem kreisringabschnittsförmigen, die Zähne des Zahnsegments tragenden Zahnträger ausgebildet, so dass nur ein geringer
Bauraum innerhalb des Getriebegehäuses erforderlich ist, welches zu einer kompakten Bauform des Planetengetriebes führt.
Ferner ist nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Zahnsegmentkörper in Radialrichtung platten- förmig mit einer ersten und zweiten Hauptfläche ausgebildet, wobei der Zahnträger auf der ersten Hauptfläche mit einer senkrecht darauf sich erstreckenden Stirnfläche des Zahnseg-
ments angeordnet ist. Damit lässt sich eine zuverlässige Verankerung des Zahnsegments in dem Lagerflansch realisieren.
Eine zusätzliche Fixierung des Zahnsegments in dem Lager- flansch lässt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichen, dass die zweite Hauptfläche des Zahnsegmentkörpers einen darauf angeformten Zapfen aufweist, der von einer in dem Lagerflansch angeordneten Bohrung aufgenommen wird. Ein solcher Zapfen erleichtert auch die Montage des Zahnsegments.
In vorteilhafter Weise weist der Lagerflansch gemäß einer Weiterbildung der Erfindung getriebegehäuseseitig eine kreisringförmige Schulter auf, wobei das Zahnsegment in einer im Be- reich der kreisringförmigen Schulter radial verlaufenden Nut mit einer der Bogenlänge des Zahnsegments angepassten Nutbreite derart angeordnet ist, dass die Schulter mit dem Zahngrund des Zahnsegments fluchtet und vorzugsweise deren Breite der Zahnbreite der Zähne des Zahnsegments entspricht.
Eine solche Nut ist einfacher herzustellen als eine der Form des Zahnsegments entsprechende Ausnehmung. Der Zahnsegmentkör- per wird von den Nutwänden geführt, vorzugsweise bildet der Endbereich der Nut die Ausnehmung für das Zahnsegment, so dass die Stirnseite der Nut und die Form des Zahnsegmentkörpers aneinander angepasst werden können, wobei sich aus fertigungstechnischen Gründen eine Halbkreisform anbietet.
Ferner ist dadurch auch die Montage des Zahnsegments verein- facht, da es lediglich in diese Nut eingesteckt zu werden braucht, indem gleichzeitig der Zapfen des Zahnsegmentkörpers in die im Nutgrund der Nut eingebrachte Bohrung eingeführt wird. Darüber hinaus wird aufgrund der Schulter auch die Mon-
tage des Lagerflansches an das Getriebegehäuse durch einfaches Aufsetzen auf diese Schulter vereinfacht.
Die Nuttiefe entspricht der Dicke der Zahnsegmentkörpers , so dass die erste Hauptfläche des Zahnsegmentkörpers mit der ge- triebegehäuseseitigen Stirnfläche des Lagerflansches fluchtet. Damit kann formschlüssig das Getriebegehäuse mit dem Lagerflansch verbunden werden. Zur Lagesicherung des erfindungsgemäßen Zahnsegments ist es besonders vorteilhaft, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung im Randbereich des Zahnsegmentkörpers eine Gewindebohrung in den Lagerflansch eingebracht ist, die zu einer Teilbohrung im Randbereich des Zahnsegmentkörpers führt. Mit die- ser Teilbohrung ergibt sich eine zusätzlich Fixierung des Zahnsegments in dem Lagerflansch.
Schließlich hat es sich gezeigt, dass zu einer zuverlässigen Verdrehsicherung es ausreichend ist, wenn auf dem Lagerflansch zwei diametral gegenüberliegende Zahnsegmente angeordnet sind.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 eine Explosionsdarstellung eines Abtriebsflanschs mit erfindungsgemäßen Zahnsegmenten und eines Getriebegehäuses mit Innenverzahnung als Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2 eine Schnittdarstellung des Abtriebsflanschs mit Getriebegehäuse nach Figur 1,
Figur 3 eine perspektivische Darstellung des Abtriebsflanschs gemäß Figur 1 mit erfindungsgemäßen Zahnsegment, eine perspektivische Darstellung eines erfindungsge mäßen Zahnsegments,
Figur 5 eine Schnittdarstellung eines mit einem Getriebegehäuse verbundenen Motorflanschs mit erfindungsgemäßen Zahnsegment gemäß Figur 4 als weiteres Ausführungsbeispiel,
Figur 6 eine Schnittdarstellung gemäß Schnitt I-I nach Figur
5 , und
Figur 7 eine perspektivische Darstellung des Motorflanschs gemäß Figur 6 mit erfindungsgemäßen Zahnsegment.
In den Figuren 1 und 2 sind nur ein Getriebegehäuse 1 mit einem Zahnkranz 2 als Innenverzahnung und ein Lagerflansch 3 als Bestandteile eines Planentengetriebes dargestellt. Der Lagerflansch 3 gemäß den Figuren 1 und 2 ist bspw. als Abtriebsflansch ausgebildet und wird - wie bspw. in Figur 5 dargestellt - mit dem Getriebegehäuse 2 über eine Schraubverbindung verbunden. Auf der gegenüberliegenden Stirnseite des Getriebegehäuses 1 wird ebenso ein Lagerflansch (in den Figuren 1, 2 nicht dargestellt), in diesem Fall ein Motorflansch montiert. Dieses Getriebegehäuses 1 nimmt einen die Planetenräder tragenden Planetenträger (nicht dargestellt) sowie das von einem Antrieb angetriebene Sonnenrad (nicht dargestellt) auf.
Die antriebsseitigen und die abtriebsseitigen Lagerflansche sind ähnlich ringförmig aufgebaut, so dass eine zentrische
Bohrung entweder die Antriebsachse für das Sonnenrad oder die mit einem Planetenträger verbundene Abtriebsachse aufnimmt.
Der Abtriebsflansch 3 ist in Figur 3 mit einer Draufsicht auf dessen getriebegehäuseseitigen Stirnfläche 15 mit zwei darin montierten erfindungsgemäßen Zahnsegmenten 4 dargestellt, wobei ein solches Zahnsegment 4 Figur 4 zeigt.
Der Abtriebsflansch 3 weist auf seiner Stirnfläche 15 eine um seine zentrische Bohrung 18 umlaufende, kreisförmige Schulter 13 auf, die in radialer Richtung verlaufende, diametral gegenüberliegende Nuten 14, die mit jeweils einer halbkreisförmig verlaufenden Stirnseite enden und in diesem Endbereich jeweils eine Ausnehmung 6 zur Aufnahme eines Zahnsegments 4 bilden.
Das Zahnsegment 4 umfasst einen plattenförmigen Zahnsegmentkörper 5 mit einer ersten und zweiten Hauptfläche 9a und 9b. An der ersten Hauptfläche 9a ist ein die Zähne 7 tragender Zahnträger 8 derart randseitig angeformt, dass die Stirnfläche 10 der Zähne 7 senkrecht auf dieser ersten Hauptfläche 9a steht .
Die Nutbreite der Nut 14 ist an die Breite des Zahnsegmentkör- pers 4 in tangentialer Richtung angepasst und der Zahnträger 8 kreisbogenförmig derart geformt, dass dessen Radius dem Radius der kreisförmigen Schulter 13 entspricht. Die Ausnehmung 6 bzw. die Nut 14 ist derart angeordnet, dass im in diese Nut 14 eingesetzten Zustand des Zahnsegments 4 der Zahngrund 21 der Zähne 7 mit der Schulter 13 fluchtet.
Die dem Zahnträger 8 gegenüberliegende Stirnfläche 19 (siehe Figur 4) des Zahnsegmentkörpers 5 ist halbkreisförmig entsprechend der halbkreisförmig verlaufenden Stirnseite der Nut 14
ausgebildet. Auf der der ersten Hauptfläche 9a gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche 9b ist ein hierauf senkrecht stehender Zapfen 11 angeformt, der beim Einsetzen des Zahnsegments 4 in die Nut 14 in eine in den Nutgrund eingebrachte Bohrung 12 eingeführt wird. Der Zapfen 11 dient nicht nur als Montagehilfe, sondern sichert vor allen Dingen das Segment vor dem radialen Herauswandern aus dem Zahnkranz, da durch die Verdrehkräfte und den Flankenwinkel der Verzahnung eine radial wirkende Kraftkomponenten auf das Zahnsegment wirkt, die das Segment aus der Holradverzahnung herausdrücken möchte.
Das Zahnsegment 4 weist damit eine Kontur auf, mit der es passgenau und formschlüssig in den Endbereich der Nut 14 eingesetzt werden kann, wie dies aus der Schnittdarstellung nach Figur 2 und der perspektivischen Darstellung nach Figur 3 deutlich zu erkennen ist. Damit ist das Zahnsegment 4 formschlüssig mit dem Abtriebsflansch 3 verbunden.
Nach dem Einsetzen der Zahnsegmente 4 in den Abtriebsflansch 3 wird dieser an das Getriebegehäuse 1 mit dem Zahnkranz 2 montiert, indem der Rand des Getriebegehäuses 1 auf die Schulter 13 gesteckt wird und über Gewindebohrungen 16 im. Abtriebsflansch 3 und Durchgangsbohrungen 20 im Getriebegehäuse 1 eine Schraubverbindung hergestellt wird. In diesem Zustand stehen die Zähne 7 des Zahnsegments 4 in Eingriff mit dem Zahnkranz 2 des Getriebegehäuses 1, so dass der Abtriebsflansch 3 und das Getriebegehäuse 1 sich nicht gegeneinander verdrehen können.
Die Figuren 5 und 6 zeigen in jeweils einer Schnittdarstellung ein mit einem Motorflansch 3 verbundenes, einen Zahnkranz 2 aufweisendes Getriebegehäuse 1. Den Motorflansch 3 zeigt Figur 7 in einer perspektivischen Draufsicht.
Dieser Motorflansch 3 ist mit einem der Figur 4 entsprechenden Zahnsegment 4 ausgestattet, das ebenfalls in dem Abtriebsflansch 3 gemäß den Figuren 1, 2 und 3 montiert ist. In derselben Weise wie der Abtriebsflansch 3 gemäß Figur 3 weist auch der Motorflansch 3 eine um eine zentrische Öffnung 18 umlaufende, kreisringförmige Schulter 13 auf, die eine sich radial erstreckende Nut 14 mit halbkreisförmigen Endbereichen zur Bildung jeweils einer Ausnehmung 6 zur formschlüssigen Aufnahme eines Zahnsegments 4 aufweist. In der Schnittdarstellung gemäß Figur 6 ist besonders gut erkennbar, dass die
Schulter 13 an der kreisförmigen Stirnfläche der Verzahnung 2 anliegt und der Zahngrund 21 der Zähne 7 des Zahnsegments 4 mit der Schulter 13 fluchtet, so dass dadurch die Zähne 7 mit dem Zahnkranz 2 in Eingriff stehen.
Zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen dem Motorflansch 3 und dem Getriebegehäuse 1 weist der Motorflansch 3 Gewindebohrungen 16 und das Getriebegehäuse 1 Durchgangsboh- rungen 20 auf. Die Gewindebohrungen 16 sind im Bereich der halbkreisförmigen Stirnfläche 19 des Zahnsegmentkörpers 5 in den Motorflansch 3 derart eingebracht, dass in dieser Stirnfläche 19 eine Teilbohrung 17 entsteht. Damit wird im montierten Zustand des Motorflansches 3 und des Getriebegehäuses 1 eine zusätzliche Fixierung des Zahnsegments 4 erreicht.
Die Ausführungsbeispiele zeigen, dass für unterschiedlich ausgebildete Lagerflansche jeweils identische Zahnsegmente verwendbar sind, die damit universell für unterschiedliche Bau- reihen von Planetengetrieben mit einer oder mehreren Getriebestufen einsetzbar sind.
Solche erfindungsgemäße Zahnsegmente können bspw. im Sinterverfahren aus Sint D30 hergestellt werden.
Bezugszeichenliste
1 Getriebegehäuse
2 Innenverzahnung, Zahnkranz
3 Lagerflansch, Abtriebsflansch, Motorflansch
4 Zahnsegment
5 ZahnsegmentKörper
6 Ausnehmung im Lagerflansch 3
7 Zähne des Zahnsegments 4
8 Zahnträger des Zahnsegments
9a erste Hauptfläche des Zahnsegmentkörpers 5
9b zweite Hauptfläche des Zahnsegmentkörpers 5
10 Stirnfläche des Zahnsegments 4
11 Zapfen am Zahnsegmentkörper 5
12 Bohrung im Lagerflansch 3
13 Schulter am Lagerflansch 3
14 Nut im Lagerflansch 3
15 Stirnfläche des Lagerflansches 3
16 Gewindebohrung im Lagerflansch 3
17 Teilbohrung im Zahnsegmentkörper 5
18 Zentrische Bohrung des Lagerflansches 3
19 Stirnfläche des Zahnsegmentkörpers 5
20 Bohrung im Getriebegehäuse 1
21 Zahngrund der Zähne 7 des Zahnsegments 4