DE19942248A1 - Planetengetriebe - Google Patents

Abstract

Planetengetriebe mit Getriebeübersetzungen i > 10 werden als Koppelgetriebe oder bei höheren Getriebeübersetzungen mit i > 50 und bei sehr beengten Einbauverhältnissen als reduzierte Koppelgetriebe ausgeführt. Koppelgetriebe benötigen viel Bauraum, während die reduzierten Koppelgetriebe nur geringe Getriebewirkungsgrade haben. DOLLAR A Damit das Planetengetriebe bei kompaktem Aufbau und einfacher konstruktiver Ausbildung einen hohen Wirkungsgrad hat, ist der Planetenradstufe des Planetengetriebes jeweils eine leistungsverzweigte Stirnradstufe vor- und nachgeschaltet. Das Planetengetriebe hat dadurch eine kompakte Ausbildung und einen hohen Wirkungsgrad. DOLLAR A Das Planetengetriebe wird als Antrieb in Verbindung mit Motoren eingesetzt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Planetengetriebe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Planetengetriebe mit Getriebeübersetzungen i < 10 werden üblicher­ weise als Koppelgetriebe, d. h. in Serie gekoppelte einstufige Getrie­ be, oder bei höheren Getriebeübersetzungen (i < 50) und bei sehr beengten Einbauverhältnissen auch als reduzierte Koppelgetriebe, zum Beispiel nach dem Wolfrom-Prinzip, ausgeführt. Die Koppelge­ triebe benötigen relativ viel Bauraum. Die reduzierten Koppelgetriebe arbeiten bei zwar minimiertem Bauraum bauartbedingt jedoch mit Ge­ triebewirkungsgraden < 80%.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Pla­ netengetriebe so auszubilden, daß es bei kompaktem Aufbau und einfacher konstruktiver Ausbildung einen hohen Wirkungsgrad hat.

Diese Aufgabe wird beim gattungsgemäßen Planetengetriebe erfin­ dungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Beim erfindungsgemäßen Planetengetriebe sind der Planetenradstufe die leistungsverzweigten Stirnradstufen als Übersetzungsstufe vor- und nachgeschaltet. Aufgrund dieser Ausbildung kann das Planeten­ getriebe sehr kompakt ausgebildet werden, während der Wirkungs­ grad des Getriebes sehr hoch ist. Er liegt in der Größenordnung von mehr als etwa 95%.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren An­ sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.

Die Erfindung wird anhand einiger in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 im Axialschnitt eine erste Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Planetengetriebes,

Fig. 2 in schematischer Darstellung und in Stirnansicht den Rä­ derplan des Planetengetriebes gemäß Fig. 1 längs der Linie E1 in Fig. 1,

Fig. 3 die Räderpläne für die erste bis dritte Stufe des Plane­ tengetriebes gemäß Fig. 1 (Linien E1 bis E3),

Fig. 4 den Räderplan des Planetengetriebes gemäß Fig. 1 für die erste und zweite Stufe (Linien E1 und E2 in Fig. 1),

Fig. 5 im Axialschnitt eine zweite Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Planetengetriebes,

Fig. 6 im Axialschnitt eine dritte Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Planetengetriebes,

Fig. 7 im Axialschnitt eine vierte Ausführungsform eines erfin­ dungsgemäßen Planetengetriebes.

Die im folgenden beschriebenen mehrstufigen Planetengetriebe zeichnen sich durch einen kleinen Bauraum und einen hohen Wir­ kungsgrad aus.

Das Planetengetriebe gemäß Fig. 1 hat ein Gehäuse 1 mit einem ra­ dial nach außen gerichteten Flansch 2, mit dem das Planetengetriebe an einer Maschine und dergleichen befestigt werden kann. Das Ge­ häuse 1 bildet das Hohlrad des Planetengetriebes. Im Hohlrad 1 wäl­ zen drei Planetenräder 3 ab, die jeweils auf zueinander parallelen Planetenbolzen 4 drehbar gelagert sind. Wie Fig. 1 zeigt, sind die Planetenräder 3 vorteilhaft über zwei nebeneinander liegende Wälz­ lager 5 auf den zugehörigen Planetenbolzen 4 gelagert.

Die Planetenbolzen 4 ragen mit beiden Enden axial über die Plane­ tenräder 3. Wie Fig. 1 zeigt, sitzt auf dem rechten Ende des Plane­ tenbolzens 4 drehfest ein Stirnrad 6. Die Stirnräder 6, die auf den Planetenbolzen 4 sitzen, kämmen mit einem Ritzel 7 einer Antriebs­ welle 8 eines (nicht dargestellten) Antriebsmotors oder einer Kupp­ lungsnabe. Die Zahnräder 6 liegen mit einem zentralen Ansatz 9 je­ weils an einem Wälzlager 10 an, mit dem der entsprechende Plane­ tenbolzen 4 drehbar in einem Planetenträger 11 drehbar abgestützt ist. Der Planetenträger seinerseits ist durch zwei beiderseits der Pla­ netenräder 3 befindliche Wälzlager 12, 13 im Hohlrad 1 drehbar ab­ gestützt. Vorteilhaft sind die beiden Wälzlager 12, 13 Schrägkugella­ ger oder Kegelrollenlager, die radiale und axiale Belastungen in bei­ den Richtungen sowie auch entsprechende Momentenbelastungen aufnehmen können. Die Wälzlager 10 dienen zur Aufnahme der Axi­ alkräfte beim Betrieb des Planetengetriebes.

Die Planetenbolzen 4 sind im Bereich zwischen den Wälzlagern 5 und den Wälzlagern 10 jeweils mit Nadellagern 14 im Planetenträger 11 drehbar gelagert. Auf der gegenüberliegenden Seite der vorzugs­ weise als Kugellager ausgebildeten Wälzlager 5 sind die Planeten­ bolzen 4 mit weiteren Wälzlagern 29, vorzugsweise Nadellagern, im Planetenträger 11 drehbar gelagert.

Das von der Zahnradstufe 6 abgewandte Ende 15 der Planetenbolzen 4 ist als Zahnrad, insbesondere als Ritzel ausgebildet, das in Eingriff mit einem zentralen Stirnrad 16 ist, das drehfest auf einem im Plane­ tenträger 11 drehbar gelagerten Bolzen 17 sitzt. Er ist im Bereich zwischen den Planetenrädern 3 und den Zahnrädern 6 mittels eines Wälzlagers 18 drehbar im Planetenträger 11 gelagert. Im Bereich zwischen dem Wälzlager 18 und dem zentralen Stirnrad 16 ist der Bolzen 17 mit einer Außenverzahnung 19 versehen, in welche die Planetenräder 3 eingreifen. Das Wälzlager 18 ist durch einen Siche­ rungsring 20 axial gesichert, der im Planetenträger 11 vorgesehen ist. Er ist zur Aufnahme und zur Lagerung des Zahnradbolzens 17 mit einer zentralen Durchgangsöffnung 21 versehen, in welche auch die Planetenräder 3 zum Eingriff in die Außenverzahnung 19 des Stirn­ radbolzens 17 ragen. Die Stirnräder 6 liegen axial außerhalb des Planetenträgers 11. Er ist an seinem von den Stirnrädern 6 abge­ wandten Ende von einem Radialwellendichtring 22 umgeben, der den Ringraum zwischen dem Hohlrad 1 und dem Planetenträger 11 stirn­ seitig abdichtet. Der Planetenträger 11 wird in bekannter Weise an ein anzutreibendes Teil angeschlossen.

Zur Aufnahme des Wälzlagers 12 ist der Planetenträger 11 außensei­ tig verjüngt ausgebildet. Dadurch kann das Wälzlager 12 radial innen axial an einer Schulterfläche 22 des Planetenträgers 11 abgestützt werden. Radial außen ist das Wälzlager 12 an einer radial nach innen gerichteten Schulterfläche 24 des Hohlrades 1 axial abgestützt. Die Schulterfläche 24 bildet die eine Seitenfläche eines radial nach innen vorstehenden, umlaufenden Vorsprunges 25 des Hohlrades 1, der etwa in halber Breite des Hohlrades vorgesehen ist. An der gegenü­ berliegenden, radial nach innen gerichteten Schulterfläche 26, die die andere Seitenfläche des Vorsprungs bildet, stützt sich das Wälzlager 13 radial außen axial ab. Radial innen wird dieses Wälzlager 13 durch eine entsprechend radial nach außen gerichtete Schulterfläche 27 des Planetenträgers 11 axial abgestützt.

Das Planetengetriebe ist dreistufig ausgebildet und weist die beider­ seits der Planetenradstufe 5 liegenden leistungsverzweigten Stirn­ radstufen 6, 7 und 15, 16 auf. Sämtliche Getriebestufen sind inner­ halb des Hohlrades 1 untergebracht. Die erste Getriebestufe wird durch das Ritzel 7 und die in dieses eingreifenden Stirnräder 6 gebil­ det, die in Winkelabständen von 120° verteilt um die Achse des Rit­ zels 7 angeordnet sind (Fig. 2). Die zweite Getriebestufe wird durch die Planetenradstufe 5 mit den drei ebenfalls in Winkelabständen von 120° angeordneten Planetenrädern 3 gebildet. Ihr nachgeschaltet ist die dritte Getriebestufe in Form der Ritzel 15 der Planetenbolzen 4, die in das zentrale Stirnrad 16 eingreifen.

Auf der Abtriebsseite ist die Durchgangsöffnung 21 des Planetenträ­ gers 11 durch einen Deckel 28 geschlossen, der in die Durchgangs­ öffnung 21 eingesetzt und dort in geeigneter Weise befestigt ist.

Das Planetengetriebe mit den Getriebeübersetzungen zeichnet sich durch eine hohe Steifigkeit gegen Torsion und Kippen aus. Der Pla­ netenträger 11 weist abtriebsseitig einen großen Durchmesser auf, so daß sich günstige Abtriebsverhältnisse ergeben. Der Planetenträ­ ger 11 ist außerdem sehr kippsteif gelagert. Er ist trotz seiner drei­ stufigen Ausbildung ausgebildet, hat also eine hohe Leistungsdichte, weist einen konstruktiv einfachen Aufbau auf und hat einen hohen Wirkungsgrad.

Das Planetengetriebe gemäß Fig. 5 ist ebenfalls dreistufig ausgebil­ det und hat die beiden leistungsverzweigten Stirnradstufen 6a, 7 und 15a, 16a. Die Planetenräder 3a sitzen auf den Planetenbolzen 4a, die im Unterschied zur vorigen Ausführungsform hülsenförmig aus­ gebildet sind. An ihren beiden Enden sind die hülsenförmigen Plane­ tenbolzen 4a über die Wälzlager 14, 29, die vorzugsweise Rollenla­ ger sind, im Planetenträger 11a drehbar gelagert. Jeder hülsenförmi­ ge Planetenbolzen 4a nimmt über zwei Wälzlager 30, vorzugsweise Nadellager, jeweils eine Achse 31 drehbar auf. Sie steht mit beiden Enden über den jeweiligen Planetenbolzen 4a vor. Das in Fig. 5 linke Ende 15a der Achse 31 bildet das Zahnrad, vorzugsweise das Ritzel, mit dem jede Achse 31 in Eingriff mit dem zentralen Zahnrad/Stirnrad 16 ist. Auf dem anderen Ende der Achse 31 sitzt drehfest das Stirn­ rad/Zahnrad 6. Das Axiallager 10 stützt das das Zahnrad 6 tragende Ende der Achse 31 drehbar ab. Die beiden Wälzlager 12, 13 stützen entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel den Planetenträger 11a an der Innenseite des Hohlrades 1a drehbar ab.

Im übrigen ist dieses Planetengetriebe gleich ausgebildet wie die vo­ rige Ausführungsform. Das Planetengetriebe mit den Getriebeüber­ setzungen zeichnet sich ebenfalls durch eine konstruktiv einfache Ausbildung und einen hohen Wirkungsgrad bei hoher Leistungsdichte aus. Die beiden Stirnradstufen 6 und 15a, 30 sind der Planetenstufe 3a entsprechend dem vorigen Ausführungsbeispiel vor- und nachge­ schaltet.

Die Wälzlager 29 und 30 liegen jeweils auf gleicher Höhe beiderseits des jeweiligen Planetenrades 3a. Die Wälzlager 14, 29 liegen in einer innenseitigen Vertiefung 32 des Planetenträgers 11a. Die Wälzlager 30 sind in die beiden Enden der Planetenbolzen 4a eingesetzt, deren Innendurchmesser in diesem Bereich entsprechend vergrößert ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 sind die der Planetenstufe 3b vor- und nachgeschalteten Stirnradstufen 6b und 15b, 16b gesondert im Planetenträger 11b gelagert. Das zentrale Zahnrad 16b an der Ab­ triebsseite des Planetengetriebes sitzt entsprechend den vorherigen Ausführungsbeispielen auf dem Bolzen 17b, der in gleicher Weise wie bei den vorigen Ausführungsbeispielen drehbar im Planetenträ­ ger 11b gelagert ist. Die Planetenräder 3b sitzen auf den Planeten­ bolzen 4b, die über die Wälzlager 29b entsprechend der Ausfüh­ rungsform nach den Fig. 1 bis 4 drehbar im Planetenträger 11b gela­ gert sind. Der Planetenträger 11b selbst ist entsprechend den vorhe­ rigen Ausführungsformen mit den Wälzlagern 12b, 13b im Hohlrad 1b drehbar gelagert. Der Planetenträger 11b ist nahe seines Umfanges mit axial ihn durchsetzenden Öffnungen 33 versehen, durch welche Achsen 34 ragen. Sie liegen parallel zum Bolzen 17b und den Plane­ tenbolzen 4b. Entsprechend den vorigen Ausführungsformen sind drei im Winkelabstand von 120° um die Achse des Bolzens 17b bzw. des Ritzels 7 verteilt angeordnete Zahnräder 6b vorgesehen. Dem­ entsprechend hat der Planetenträger 11b drei um 120° versetzt zu­ einander liegende Öffnungen 33, durch welche jeweils Achsen 34 ra­ gen. Innerhalb der Öffnungen 33 sind die Achsen 34 durch vorteilhaft zwei mit axialem Abstand liegende Wälzlager 35 im Planetenträger 11b gelagert. Das abtriebsseitige Ende 15b der Achsen 34 bildet je­ weils ein Zahnrad, vorzugsweise ein Ritzel, mit dem die Achsen 34 in das zentrale Stirnrad/ Zahnrad 16b eingreifen. Auf dem antriebsseiti­ gen, axial aus dem Planetenträger 11b vorstehenden Ende jeder Achse 34 sitzt drehfest jeweils ein Zahnrad 6b. Im Bereich zwischen dem Zahnrad 6b und dem Planetenträger 11b sind die Achsen 34 über jeweils ein Wälzlager 36, vorzugsweise ein Kugellager, drehbar abgestützt. Die Zahnräder 6b sind entsprechend den vorigen Ausfüh­ rungsformen in Eingriff mit dem Ritzel 7 der Antriebswelle 8. Im übri­ gen ist dieses Ausführungsbeispiel gleich ausgebildet wie die Ausfüh­ rungsform gemäß den Fig. 1 bis 4.

Das Planetengetriebe gemäß Fig. 7 ist im wesentlichen gleich aus­ gebildet wie die Ausführungsform gemäß Fig. 1. Das Wälzlager 10 ist in den Planetenträger 11c mit geringem axialen Abstand zum be­ nachbarten Wälzlager 5 eingebaut. Dadurch kann das Nadellager 14 der Ausführungsform gemäß Fig. 1 entfallen. Das Wälzlager 10 be­ findet sich in Höhe des Wälzlagers 13, mit dem der Planetenträger 11c drehbar im Gehäuse 1c gelagert ist.

Die Zahnräder 6c sind auf dem zugehörigen Planetenbolzen 4c mit einer Spannbuchse 37 festgespannt. Das Zahnrad 6c weist eine stirnseitige Vertiefung 38 auf in die die Spannbuchse 37 ragt. Sie sitzt auf dem entsprechenden Ende des jeweiligen Planetenbolzens 4c. Die Spannbuchse 37 wird mit einer Schraube 39, die stirnseitig in den Planetenbolzen geschraubt wird, befestigt. Solange die Schrau­ be 39 nicht angezogen ist, kann das Zahnrad 6c um seine Achse ge­ dreht werden, so daß es bei der Montage des Planetengetriebes in die erforderliche Einbaulage gedreht werden kann. Anschließend wird die Schraube 39 angezogen, wodurch die Spannbuchse 37 in ihrem in der Vertiefung 38 des Zahnrades 6c befindlichen Teil elastisch aufgeweitet wird und auf diese Weise das Zahnrad 6c unverdrehbar auf dem Planetenbolzen 4c befestigt.

Eine solche Befestigung der Zahnräder kann auch bei den zuvor be­ schriebenen Ausführungsformen vorgesehen sein, um den Einbau der Zahnräder in das Planetengetriebe zu erleichtern.

Im übrigen ist das Planetengetriebe gemäß Fig. 7 gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.

Claims (19)

1. Planetengetriebe mit einer Planetenradstufe und wenigstens ei­ ner vor- und nachgeschalteten Übersetzungsstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungsstufen (6, 7; 6a, 7; 6b, 7; 6c; 15, 16; 15a, 16a; 15b, 16b) leistungsverzweigte Stirnradstufen sind.

2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nachgeschaltete, abtriebssei­ tige Stirnradstufe (15, 16; 15a, 16a; 15b, 16b) ein im Planeten­ träger (11, 11a, 11b, 11c) drehbar gelagertes Zahnrad/Stirnrad (16, 16a, 16b) aufweist.

3. Planetengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in das Zahnrad/Stirnrad (16, 16a, 16b) Zahnräder (15, 15a, 15b), vorzugsweise Ritzel, eingreifen.

4. Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (15) an einem Ende von die Planetenräder (3) tragenden Planetenbolzen (4, 4c) vorgesehen, vorzugsweise durch deren eines Ende gebildet sind.

5. Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (15a) an Achsen (31) vorgesehen sind, die in den Planetenbolzen (4a) drehbar gelagert sind.

6. Planetengetriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (15a) durch das ei­ ne Ende der Achsen (31) gebildet sind.

7. Planetengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (15b) an Achsen (34) vorgesehen sind, die im Planetenträger (11b) drehbar gela­ gert sind.

8. Planetengetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (15b) durch das ei­ ne Ende der Achsen (34) gebildet sind.

9. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgeschaltete, antriebsseitige Stirnradstufe (6, 7; 6a, 7; 6b, 7; 6c) ein Ritzel (7, 7a, 7b) einer Antriebswelle (8) aufweist.

10. Planetengetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in das antriebsseitige Ritzel (7, 7a, 7b) Zahnräder/Stirnräder (6, 6a, 6b, 6c) eingreifen.

11. Planetengetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitigen Zahnräder (6, 6c) auf den Planetenbolzen (4) sitzen.

12. Planetengetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitigen Zahnräder (6, 6c) auf über den Planetenträger (11, 11c) antriebsseitig vorste­ henden Enden der Planetenbolzen (4, 4c) sitzen.

13. Planetengetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitigen Zahnräder (6a) in den Planetenbolzen (4a) gelagert sind.

14. Planetengetriebe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Planetenbolzen (4a) die Achsen (31) ragen, auf deren antriebsseitig über den Planeten­ träger (11a) ragenden Enden die antriebsseitigen Zahnräder (6a) sitzen.

15. Planetengetriebe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitigen Zahnräder (6b) im Planetenträger (11b) gelagert sind.

16. Planetengetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Planetenträger (11b) axiale Durchgangsöffnungen (33) zur Aufnahme der Achsen (34) hat, auf deren antriebsseitig über den Planetenträger (11b) ragenden Enden die antriebsseitigen Zahnräder (6, 6a, 6b) sitzen.

17. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stirnradstufen (6, 7; 6a, 7; 6b, 7; 6c; 15, 16; 15a, 16a; 15b, 16b) innerhalb des Hohlrades (1, 1a, 1b) des Planetengetriebes liegen.

18. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitigen Zahnräder (6c) mit mindestens einer Spannbuchse (37) festspannbar sind.

19. Planetengetriebe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die antriebsseitigen Zahnräder (6c) nach Lösen der Spannung um ihre Achse drehbar sind.