DE1921479A1 - Umlaufraedergetriebe - Google Patents

Description

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DR. KURT-RUDOLF EIKEN3ERG

PATENTANWALT

3 HANNOVER · SCHACKaTRASSE 1 ■ TELEFON (0611) 8140 6B ■ KABEL PATENTION HANNOVER

Eisenwerk Wulfel 998/12

Umlaufrädergetriebe

Die Erfindung betrifft ein Umlaufrädergetriebe mit mindestens drei Planetenräderblöcken. Die Vorteile dieser Getriebe gegenüber normalen Stirnradgetrieben sind bekannt und bestehen unter anderem darin, daß die Umlaufgetriebe bei gleicher Leistung ein geringeres Leistungsgewicht besitzen.

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Leider ist jedoch der Anwendungsbereich der Umlaufrädergetriebe begrenzt, namentlich dann, wenn es sich um die Übertragung hoher Leistungen bei gleichzeitig hoher Überbzw. Untersetzung handelt. Dies ist zum Beispiel bei verlangter kleiner Abtriebsdrehzahl der Pail, und ebenso bei leistungsstarken, Schnellauf enden !Turbinen, deren Drehzahl in der Regel erheblich untersetzt werden muß.

Diese Grenzen des Anwendungsbereiches der Umlaufrädergetriebe" ergeben sich daraus, daß es nicht möglich ist* z.B. um ein Sonnenrad bei vorgegebener Übersetzung mehr als eine gewisse Anzahl von Planetenrädern anzuordnen. Die dabei zu beachtenden konstruktiven Erfordernisse sind einander entgegengesetzt. So erfordert die Übertragung einer hohen Leistung eine möglichst große Anzahl Planetenräder. Ein hohes Übersetzungsverhältnis erfordert aber demgegenüber ein im Durchmesser möglichst kleines Sonnenrad und im Durohmesser möglichst große Plarietenräder, von denen jedoch nur wenige Platz finden. Sieht man von der kostspieligen und unwirtschaftlichen Methode ab, durch Koppeln mehrerer Umlaufgetriebe ein genügend hohes Übersetzungsverhältnis zu erzielen, solwird das Ergebnis dieser entgegengesetzten Erfordernisse immer eine Kompromißlösung sein. In der Regel sind deshalb nicht mehr als drei bis vier Planetenräder um ein Sonnenrad angeordnet.

Arbeiten die Planetenräder nicht direkt mit dem innenverzahhten Hohlrad eines Umlaufgetriebes zusammen, sondern geschieht dies über jeweils mit einem Planetenrad drehfest verbundenen, im Durchmesser kleineren Zahnrad - beide zusammen bilden den sogenannten Planetenräderblock - dann läßt sich zwar eine erhebliche Vergrößerung des Übersetzungsver-

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hältnisses erzielen, doch "bleibt auch dieser Typ eines Umlaufrädergetriebes bei geforderter hoher Leistung und gleichzeitig geforderten großem übersetzungsverhältnis auf Getriebe mit maximal etwa drei Planetenräderblöcken beschränkt.

Dieser Nachteil bei dem letztgenannten Umlaufrädergetriebetyp wird mit der Erfindung dadurch beseitigt, daß die Planetenräder der Planetenräderblöcke in Achsrichtung des Getriebes zueinander gestaffelt angeordnet sind»

Durch die gestaffelte Anordnung der Planetenräder ergibt sich, daß die mit dem Sonnenrad sich im Eingriff befindenden Planetenräder frei aneinander vorbeidrehen können, während gleichzeitig nach wie vor alle kleineren Bäder der Planetenräderblöcke, d.h. die Planetenritzel, mit dem einen innenverzahnten Hohlrad kämmen. Es muß zwar infolge der aneinander vorbeidrehenden Planetenraäer nunmehr das Sonnenrad breiter ausgelegt sein, da sieh ja alle Planetenräder trotz der Staffelung auch weiterhin mit dem 'Sonnenrad in Eingriff befinden, doch ist mit einem erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe der entscheidende Torteil erreicht, daß die das übersetzungsverhältnis bestimmenden Durchmesser der Planetenräder wesentlich größer gewählt werden können als dies bei dem'bekannten Umlaufrädergetriebetyp aus konstruktiven Gründen maximal zulässig ist und daß die Anzahl der die Leistungsfähigkeit bestimmenden Planetenblöcke vergrößert werden kann.

So kann bei den bekannten Getriebetypen mit z.B. drei Plane-cenräderblöcken als maximal zulassiges Übersetzungsverhältnis 35 : 1 kaum überschritten werden, während bei einem

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BAD ORiGINAt

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erfindungsgemäßen Umlaufrädergetriebe Übersetzungsverhältnisse von 50 : 1 und mehr möglich sind. Da darüberhinaus auch noch die Anzahl der Planetenblöcke z.B. von drei auf vier Dder gar auf sechs erhöht werden kann, ist ein Getriebe gemäß der Erfindung besonders geeignet, bei hohen zu übertragenen Leistungen und gleichzeitigem, hohen Übersetzungsverhältnis eingesetzt zu werden.

Die Anzahl der Planetenräderblöcke braucht nicht ausschließlich vier oder sechs zu sein, sondern es kann natürlich auch eine ungerade Anzahl, z.B. fünf gewählt werden. Dies ist jedoch ein mehr theoretischer Pail. In der Praxis wird man sich aus konstruktiven Gründen und wegen der Belastungsverteilung bevorzugt für eine gerade Anzahl Planetenräderblöcke entscheiden. '

Die Zuordnung der Planetenräderblöcke zueinander kann in der verschiedensten Weise erfolgen. Verwendet man zur Lagerung der Blöcke z.B. Wälzlager, dann ist es u.a. aus Gründen der konstruktiven Unterbringung der relativ viel Platz beanspruchenden Wälzlager zweckmäßig, daß die Planetenräderblöcke abwechselnd entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind.

In diesem Fall muß dan.n zwar die Breite des mit den Planetenrädern kämmenden Sonnenrades praktisch der Länge der Planetenräderblöcke entsprechen, wobei allerdings auch die Verzahnung des mittleren , nicht genutzten Teiles des Sonnenrades entfallen kann. Dadurch entsteht dann gewissermaßen ein geteiltes Sonnenrad, es wird jedoch durch diese abwechselnd entgegengesetzt gerichtete Anordnung der Planetenräderblöcke erreicht, daß alle Räderblöcke gleich ausführbar sind und somit billiger gefertigt werden können.

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Werden platzsparende Gleitlager für die Lagerung der Planetenräderblöcke verwandt, dann können in vorteilhafter Weise die Planetenräderblöcke gleichgerichtet angeordnet sein, Es ergeben sich dadurch "zwar wieder unterschiedliche Längen der einzelnen Planetenräderblöcke, doch ist "bei dieser Anordnung, abgesehen von einer besonders einfach durchzuführenden Hohlrad-Montage, eine etwas günstigere, d.h. schmalere und verwindungssteifere Ausführung des Sonnenrades von Vorteil.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1 einen Schnitt in Achsrichtung eines Umlaufrädergetriebes gemäß der Erfindung, wobei der Schnittverlauf aus den Piguren 2 bzw. 3 ersichtlich ist,

Pig. 2 einen Querschnitt durch das Getriebe gemäß Pigur 1 entlang der in Pigur 1 gezeigten Linie II - II,

Pig. 3 einen Querschnitt durch das Getriebe gemäß Pigur 1 entlang der in Pigur 1 gezeigten Linie III - III,

Pig. 4 einen Querschnitt (schematisch) durch ein Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung mit sechs Planetenräderblöcken,

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Fig. 5 in schematischer Darstelllung ein Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung mit entgegengesetzt gerichteten Planetenräderblöcken,

Pig. 6 in schematischer Darstellung ein Umlaufrädergetriebe gemäß der Erfindung mit gleichgerichteten Planetenräderblöcken.

Das in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellte Umlaufrädergetriebe besitzt eine schnellaufende Welle 1 * eine langsamlaufende Welle 2 und ein feststehendes, sich am Gehäuse 3 abstützendes, innenverzahntes Hohlrad 4. Die in Fig.

geschnitten dargestellen Planetenräderblöcke bestehen im einzelnen aus einem Planetenrad 7 "bzw. 10 und einem Planetenritzel 6 bzw. 9» die jeweils zu einem Planetenradblock vereinigt sind. Ritzel 6 und 9 können dabei gleichzeitig als Planetenachsen 5 bzw. 8 ausgebildet sein. Es können aber auch diese Ritzel 6 bzw. 9 entweder fest oder lose in einem Gleitlager drehbar mit dem Planetenrad auf einer eigenen Planetenachse sitzen.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Planetenräderblöcke mit Hilfe von Wälzlagern in dem Planetenträger 11 gelagert. Wälzlager haben a/ar generell den Nachteil, daß sie verhältnismäßig viel Platz beanspruchen, doch ist die Lagerung einer größeren Anzahl von Räderblöcken in dem Planetenträger 11 dennoch möglich, wenn die Planetenräderblöcke in einer

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besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung abwechselnd entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind.

Die Planetenräder z. B. 7 und 10 der Planetenräderblöcke werden im allgemeinen über die Welle 1 vermittels eines Sonnenrades 12 angetrieben. Bei der entgegengesetzt gerichteten Anordnung der Planetenräderblöcke bedarf es dazu eines relativbreit ausgelegten Sonnenrades bzw. - wie dies in Fig. 1 dargestellt ist - eines geteilten Sonnenrades 12, wobei die Teilung dadurch entsteht, daß der mittlere, unbenutzte Teil des Sonnenrades nicht mit einer Verzahnung versehen ist. Die über das Sonnenrad 12 angetriebenen Planetenräder z.B. 7 und 1.0 stützen sich über ihre zugehörigen Planetenritzel z.B. 6 und 9 an dem festehenden, mit dem Gehäuse verbundenen, innen verzahnten Hohlrad 4 ab und verlassen dadurch die Ümlaufbewegung der Planeten- · räderblöcke. Diese Umlaufbewegung wird über den Planetenträger und der mit diesem verbundenen Welle 2 weitergeleitet. Die Ausbildung des Planetenträgers kann natürlich in beliebiger Weise erfolgen, wobei es jedoch aus Festigkeitsgründen sinnvoll ist, den zur Verfügung stehenden Platz in dem Getriebe konstruktiv auszunutzen. Fig. 2 und 3 zeigen die Stege des Planetenträgers 11 im Querschnitt. Sofern die Planetenräder noch frei an den Planetenträgerstegen vorbeidrehen können, ist natürlich auch jede andere Form möglich.

Das in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Umlaufrädergetriebe besitzt vier Plantenräderblöeke. Fig. 4 zeigt demgegenüber ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem sechs Planetenräderblöcke vorgesehen sind* Drei Planetenräder, und zwar 13» 14 und 15» sind in der Zeichnungsebene angeordnet, während drei weitere Planetenräder 16, 17 und 18 erfindungsge- ' maß gestaffelt in einer zweiten Ebene hinter der in der Zeichnung dargestellten Querschnittsebene angeordnet sind. Trotz

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der hohen Anzahl von Planetenrädern befinden sich alle Planetenräder im Eingriff mit dem Sonnenrad 19. Die Anzahl der Planetenräder bzw. Planetenräderblöcke ist nicht auf vier oder sechs beschränkt, sondern kann unter Umständen noch weiter erhöht werden, sofern die Lagerung der einzelnen Planetenräderblöcke konstruktiv noch möglich ist.

Sind zur Lagerung der Planetenräderblöcke z.B. Gleitlager vorgesehen, die gegenüber den Wälzlagern im Durchmesser geringeren Platz beanspruchen, dann können in einem zweckmäßigen Ausfiihrungsbeispiel der Erfindung die Planetenräderblöcke gleichgerichtet angeordnet sein. Diese Anordnung, die in Pig. 6 prinzipiell dargestellt ist, hat gegenüber der abwechselnd entgegengesetzt gerichteten Anordnung der Planetenräderblöcke, wie dies zu Gegenüberstellung in Pig. 5 noch einmal prinzipmäßig dargestellt ist, den Vorteil, daß das Sonnenrad 20 (Pig. 6) günstiger, d.h. schmaler ausgebildet werden kann. Weiterhin ist auch die Hohlrad-Montage gegenüber dem in Pig. 5 gezeigten Getriebetyp einfacher durchführbar, da in Pig. 6 alle Planetenräder 21 auf einer Seite des innenverzahnten Hohlrades 22 angeordnet sind.

Allerdings muß bei diesem Getriebetyp mit gleichgerichteten Planetenräderblöcken beachtet werden, daß in der Regel die Achsen jedes zweiten Planetenräderblockes im Verhältnis zu den verbleibenden Planetenräderblöcken länger ausgebildet sind, so daß bei einer möglichen größeren Durchbiegung der längeren Achsen die kürzeren Achsen im höheren Maße belastet werden, wodurch dann die Grenze der Leistungsfähigkeit bei einem Getriebe mit gleichgerichteten Räderblöcken eher erreicht wird als dies bei einem vergleichbaren Getriebe mit entgegen-

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gesetzt angeordneten Planetenräderblöcken und gleichen Achslängen der Fall sein würde.

Die Erfindung ist nicht nur anwendbar "bei einem Umlaufrädergetriebe des normalen Typs, hei dem z.B. das Hohlrad feststehend angeordnet ist. Ebenso ist natürlich ein Verzweigungsgetriebe, bei dem alle Räder umlaufen, z.B. in der Ausführung als Summierungs- oder als Differentialgetriebe möglich und ebenfalls eine Ausführung als sogenanntes Standgetriebe, bei dem der Planetenträger festgehalten wird und das Hohlrad dreht.

Lv/Gz - Patentansprüche -

Claims (2)

1. Patentansprüche :

   1J Umlaufrädergetriebe mil; mindestens drei Planetenräderblöcken, dadurch, gekennzeichnet, daß die Planetenräder der Planetenblöcke in Achsrichtung des Getriebes zueinander gestaffelt angeordnet sind.
2. 2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräderblöcke abwechselnd entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind·

   3· Getriebe nach. Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Planetenräderblöcke gleichgerichtet angeordnet sind.

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