Mehrstufiges Untersetzungsgetriebe
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 2420232 A1 ist ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe bekannt, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist und bei dem eine zweite Untersefzungsstufe drei Ritzel umfasst, die an jeweils unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahπeingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritzel drehfest mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist und die beiden anderen Ritzel über eine Stirnradstufe triebiich mit dem Hohlrad des Pianetengetriebes verbunden sind.
Bei relativ kompakter Bauform können mit einem derartigen Getriebe sehr hohe Drehmomente hochübersetzend übertragen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Untersetzungsgetriebe weiterzuentwickeln.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorfeile gehen aus den Unteransprüchen hervor,
Demnach wird ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Pianetengetriebe ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad, mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagerten ersten Pianetenrädern, die in gleichzeitigem Zahπeingriff mit dem ersten Sonnenrad und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstufe mindestens zwei Ritze! umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen
am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritzel drehfest mit dem ersten Pianetenträger verbunden ist und mindestens ein zweites Ritzef über eine drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe trieblich mit dem ersten Hohfrad verbunden ist.
Erfindungsgemäß ist das Großrad ais Stator, aiso feststehend, ausgebildet, während der Abtrieb gebildet wird durch eine Baugruppe, in welcher auch die Ritzel gelagert sind, so dass die Ritzel im Betrieb in der Weise von Plane- tenrädem die Zentralachse des Großrads umkreisen. Funktionselemente wie elektrische Antriebsmotoren und damit verbundene Getriebeteile bewegen sich also im Betrieb um die Zentralachse des Großrads. In vorteilhafter Weise können diese Funktionselemente an Steilen untergebracht werden, wo ansonsten ungenutzter Bauraum vorhanden wäre, so dass sich insgesamt günstige Bauraumverhältnisse erzielen lassen,
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Großrad einen Zentraidurchlass auf, der für die Durchführung von Versorgungs- und Steuerleitungen nutzbar ist,
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens ein weiteres gleichartiges Untersetzungsgetriebe vorhanden, wobei die mindestens zwei Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad aufweisen. Dies ist deshalb möglich, weil die ersten Untersetzungsstufen gegenüber der Mittelachse des Großrads nach außen radial versetzt an einer Stelle des Um- fangs des Großrads angeordnet sind. Je nach Umfangsgröße des Großrads können bei entsprechenden Drehmomentanforderungen also zwei, drei oder mehrere erste Untersetzungsstufen am Umfang des Großrades verteilt angeordnet werden. Jeder ersten Untersetzungsstufe kann dabei ein eigener elektrischer Antriebsmotor zugeordnet sein, so dass insgesamt mit der Zahl der ersten Untersetzungsstufen auch die Gesamtleistung des so gebildeten Antriebssystems entsprechend steigt. Dieses System kann auch so beschrieben wer-
den, dass mehrere „Antriebseinheiten" sich über jeweils mindestens zwei Ritzel auf dem gemeinsamen Großrad abstützen. Jede dieser „Antriebseinheiten" umfasst jeweils das PJanetengetriebe, die Ritzel und die drehrichtungsumkeh- rende Zahnradstufe.
Bei vieien Anwendungen, die ein großes Großrad aufweisen, beispielsweise auch der Drehantrieb für einen Panzerturm oder der Drehantrieb eines Lastkrans, ist es so möglich, unter Verwendung von mehreren baugfeichen und daher kostengünstigeren „Antriebseinheiten", die benötigte Antriebsieistung bereitzustellen. Ein zusätzlicher Vorteil ist die erhöhte Betriebssicherheit aufgrund von Redundanz.
Für Präzisionsanwendungen als Robotergetriebe, bei denen es auf Spieifreiheit und flexible Zuieitungsführung ankommt, können die Ritzel und das Großrad konisch ausgebildet sein, wobei Einstellmittel für die Einstellung der Axiaiposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad vorhanden sind.
Sind höhere Gesamtübersetzungen gefordert, kann der ersten Untersetzungsstufe eine weitere als Pianetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet sein, wobei ein zweiter Planetenträger drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, zweite Planetenräder im zweiten Planetenträger drehbar gelagert sind und in ständigem Zahneingriff mit einem drehantreibba- ren zweiten Sonnenrad und einem mit dem ersten Hohlrad drehfest verbundenen, zweiten Hohlrad stehen.
Diese Vorschaitstufe ist insbesondere dann kostengünstig herstellbar, wenn das erste und das zweite Hohirad als ein einziges Hohlradbauteil ausgebildet sind, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder mit ihren Verzahnungen an unterschiedlichen axialen Bereichen des Hohlradbauteils eingreifen oder gar das Hohlradbauteil eine durchgehende Verzahnung aufweist.
Das Großrad und die Ritze! können, um besonderen Einbauverhältnis- sen Rechnung zu tragen, auch als Kegelräder mit nichtparailelen Drehachsen ausgebildet sein.
Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn beide Ritzel die gleiche Zähnezahl aufweisen und wenn die drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe im Verhältnis (υ/(u+1 )) ins Langsame untersetzt ist, wobei u dem Verhältnis der Hohirad- zu Sonnenrad-Zähnezahl beim vorgeschalteten Planeten- getriebe entspricht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen;
Fig. 1 einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßenGetriebes;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf ein erfϊndungsgemäßes Getriebe;
Fig. 3 eine schematische 3D Ansicht auf ein erfindungsgemäßes Getriebe und
Fig. 4 eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Getriebe.
Fig. 1 zeigt ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe 1. Eine erste Untersetzungsstufe wird gebildet aus einem Planetengetriebe 8, während eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritzel 4, 6 umfasst, die mit einem Großrad 2 an unterschiedlichen Stellen am Umfang des Großrades in Eingriff sind. Dabei ist das erste Ritzel 4 drehfest verbunden mit einem Planetenträger 10 des PSanetenge- triebes 8 und das zweite Ritzel ist über eine von Stirnrädern 12, 14 gebildete
Stirnradstufe in triebiicher Verbindung mit einem Hohirad 16 des Pianetengetriebes 8. Ober- und unterhalb der Mitteiiinie in Fig. 1 sind verschiedene Schnittebenen gezeigt.
Aus Fig. 2 und 3 ist die Lage der Stirnräder 12, 14 zueinander ersichtlich, die miteinander in Eingriff sind.
Das Planetengetriebe 8 wirkt also ais Differentialgetriebe, bei dem Planetenträger 10 und Hohlrad 16 über die Stirnradstυfe 12, 14, die Ritzel 4 und das Großrad 2 miteinander triebtich gekoppelt sind.
In dem Pianetenträger 10 sind auf Planeten bolzen 18 Pianetenräder 20 drehbar gelagert, welche in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem Hohlrad 16 und einem Sonnenrad 22 stehen.
Bei dem gezeigten erfindungsgemäßen Getriebe ist das Großrad als Stator, also feststehend ausgebildet, während die Baugruppe 42 um das Großrad drehbar ist. Damit ist es vorteilhaft bei einem Roboter für die sogenannte „Achse 1 " verwendbar, wobei das Großrad mit dem Fundament verbunden wird.
Dem aus Sonnenrad 22, Planetenrädern 20 und Hohlrad 16 gebildeten Pianetengetriebe 8 ist eine weitere, ais Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet. Diese umfasst die auf dem Planetenträger 24 gelagerten Planetenräder 26, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem von einem nicht gezeigten Elektromotor antreibbaren Sonnenrad 28 und dem Hohlrad 16 stehen.
Dabei sind die Hohlräder der beiden Pianetenstufen drehfest miteinander verbunden. !n der dargestellten Ausführungsform sind die Hohlräder in einem Hohiradbauteil 16 vereint, welches sogar eine durchgehende Verzah-
nung aufweist. Die Pianetenräder 20 und 26 sind also an unterschiedlichen axialen Bereichen desselben Hohlrads 16 mit diesem in Eingriff.
Die Tatsache, dass das Hohlrad während des Betriebes nicht stillsteht, wirkt sich dabei in vorteilhafter Weise auf die Übersetzung der vorgeschalteten Planetenstufe aus.
Sowohl die Ritzel 4, 6 als auch das Großrad sind konisch ausgebildet, Einstelischeiben 30, welche zwischen dem Sprengring 32 und dem Lagerinnen- ring des Ritzeiagers 34 angeordnet sind, dienen als Einstell mittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad. Damit kann das Verzahnungsspiel zwischen Ritzel und Großrad, das sich auf das Gesamtspiel des Getriebes am stärksten auswirkt, eingestellt bzw. eliminiert werden, so dass eine für ein Robotergetriebe notwendige Präzision erreicht wird. Für die Ritzel 4, 6 ist jeweils noch ein zweites Lager 36 auf der anderen Seite der Verzahnungsebene angeordnet, welches axial zwischen dem Ritzel und der Verzahnungsebene der Stirnräder 12, 14 angeordnet ist.
Das Großrad weist einen Zentraldurchiass 40 auf, der bei einem Robotergetriebe zur Durchführung von Steuer und Versorgungsleitungen genutzt werden kann.
Zwischen dem Großrad 2 und der relativ zum Großrad verdrehbaren Baueinheit 42, in welcher auch die Ritzel gelagert sind, sind zwei axial angestellte Lager 44, 46 in O-Anordnung vorhanden. Diese Art der Lagerung ist präzise und erlaubt hohe Axial- und Querkräfte abzustützen.
Gleiche Positionen sind in den weiteren Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Fig. 4 zeigt in der Draufsicht schematisch ein erfiπdungsgemäßes Getriebe. Bei diesem teilen zwei gleichartige Untersetzungsgetriebe ein gemeinsames Großrad, so dass nicht nur zwei sondern vier Ritzel mit dem Großrad kämmen, Auf diese Weise wird eine Verdoppelung des übertragbaren Drehmoments und der übertragbaren Leistung erzielt. Bei dem in Fig. 4 gezeigten Getriebe ist das Großrad als Stator ausgebildet. Die am Umfang verteilten Bohrungen dienen zur Befestigung des Getriebes am Fundament.
Bezugszeichen
1 Untersetzungsgetriebe
2 Großrad
4 Ritzel
6 Ritzel
8 Planetengetriebe
10 Planetenträger
12 Stirnrad
14 Stirnrad
16 Hohlrad
18 Planetenbolzen
20 Planetenrad
22 Sonnenrad
24 Planetenträger
26 PSanetenrad
28 Sonnenrad
30 Einsteüscheibe
32 Sprengring
34 Lager
36 Lager
40 Zentraldurchlass
42 Baueinheit
44 Lager
46 Lager