DE60115283T2

DE60115283T2 - Mehrstufiges planetenuntersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE60115283T2
Application number: DE60115283T
Authority: DE
Inventors: Giovanni Castellani
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-19
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2021-12-20
Also published as: EP1343988B1; WO2002052176B1; WO2002052176A1; EP1343988A1; ITBO20000744A1; ITBO20000744A0; ATE310917T1; DE60115283D1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft ein mehrstufiges Planetenuntersetzungsgetriebe mit Geradstirnrädern.
Stand der Technik
Zur Zeit sind mehrstufige Planetenuntersetzungsgetriebe verfügbar, die aus einer ersten Stufe, die ein erstes von der koaxialen Antriebswelle getriebenes Sonnenrad, einen ersten Satz von einer ersten Trägerscheibe getragenen Planetenrädern enthält, die mit dem ersten Sonnenrad und mit einem ersten feststehenden Hohlrad in Eingriff sind, und aus wenigstens einer zweiten Stufe bestehen, die aus einem zweiten von der koaxialen ersten Trägerscheibe getriebenen Sonnenrad und aus einem zweiten Satz von einer zweiten Trägerscheibe getragenen Planetenrädern besteht, die mit dem zweiten Sonnenrad und mit einem zweiten festen Hohlrad in Eingriff sind.
Im besonderen sind mehrstufige Planetenuntersetzungsgetriebe für hohes Drehmoment mit Geradstirnrädern verfügbar, bei welchen jedes der genannten Hohlräder starr in seinem eigenen Gehäuse befestigt ist, oder selbst das Gehäuse bildet. Der Durchmesser der Stufen steigt allmählich von der anfänglichen Stufe bis zur letzten Stufe, ebenso wie das Ausgabe-Drehmoment jeder Stufe steigt.
Diese Untersetzungsgetriebe sind ziemlich billig zu bauen und dank ihrer einfachen, robusten Struktur sehr zuverlässig. Die genannten Untersetzungsgetriebe sind jedoch sehr laut bedingt durch die Eigenschaften der Geradstirnräder mit niedriger Überdeckung und dadurch, dass die Planetenräder, insbesondere wegen der schwimmenden Trägerscheiben, hinsichtlich Achsabstand und Ausrichtung instabil sind. Die schwimmenden Trägerscheiben haben zwar die Kompaktheit gesteigert und erlauben geringe Achsausrichtungsfehler, sie könnten jedoch eine Lärmquelle beim schnellsten Eingreifen des Untersetzungsgetriebes sein.
Ein Beispiel des Standes der Technik, auf welchem der Oberbegriff des Anspruchs 1 basiert, ist in US Patent Nr. 6,099,432 offenbart, welches eine Planetengetriebevorrichtung betrifft, die als hintere Stufe einen Planetengetriebemechanismus mit Trägerteilen aufweist, welche einen Planetenträger geteilter Ausführung bilden. Insbesondere weisen diese Trägerteile axiale Löcher auf, die zur Befestigung der Planetenradwellen darin geeignet sind und die von der Seite einer äußeren Endfläche des ausgangsseitigen Trägerteils aus direkt zugänglich sind. So können die beiden Trägerteile durch Ergreifen verdreht werden, wobei von den axialen Löchern Gebrauch gemacht wird, um eine Spieleinstellung von einer Seite der Trägerteile durchzuführen.
Dieser Typ einer Planetengetriebevorrichtung löst nicht das Problem, die Lärmwirkungen dort zu vermindern, wo es am wirksamsten ist, nämlich bei der ersten Stufe der Planetenradvorrichtung. Außerdem erweist sich die von dem genannten Patent offenbarte Lösung als ziemlich kompliziert in der Konzeption und nicht so vielseitig im Gebrauch.
Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dieses Problem durch Schaffung eines mehrstufiges Planetenuntersetzungsgetriebes mit Geradsstirnradeingriff zu lösen, welches eine Lärmminderung erbringt.
In Zusammenhang mit dieser Aufgabe ist es ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein mehrstufiges Planetenuntersetzungsgetriebe mit Geradstirnradeingriff vorzusehen, welches einfach in der Konzeption, zuverlässig im Betrieb und vielseitig in der Anwendung ist.
Erfindungsgemäß werden die genannten Aufgaben durch ein mehrstufiges Planetenuntersetzungsgetriebe gemäß Anspruch 1 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Einzelheiten der Erfindung werden deutlicher durch eine detaillierte Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des mehrstufigen Planetenuntersetzungsgetriebes mit Geradstirnrädern, dargestellt beispielhaft in der beigefügten Zeichnung, wobei die einzige Abbildung eine Längsschnittsansicht des entsprechenden Planetenuntersetzungsgetriebes zeigt.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Unter genauer Bezugnahme auf die genannten Abbildung wird das Planetenuntersetzungsgetriebe mit Geradstirnrädern als Ganzes mit 1 bezeichnet.
Die Einheit 1 enthält eine erste Stufe 10, bestehend aus einem ersten von der koaxialen Antriebswelle 2 getriebenen Sonnenrad 11 und einem ersten Satz von einer ersten Trägerscheibe 13 getragenen Planetenrädern 12, die durch Rollenlager 16 auf ihren eigenen Zapfen 14 drehen und die mit dem ersten Sonnenrad 11 und mit einem ersten festen Hohlrad 15 in Eingriff sind. Die erste Stufe 10 ist von mindestens einer zweiten Stufe 20 begleitet, bestehend aus einem zweiten von der koaxialen ersten Trägerscheibe 13 getriebenen Sonnenrad 21 und einem zweiten Satz von einer zweiten Trägerscheibe 23 getragenen Planetenrädern 22, welche durch Rollenlager 26 auf ihren eigenen Zapfen 24 drehen und mit dem zweiten Sonnenrad 21 und mit einem zweiten festen Hohlrad 25 in Eingriff sind.
Die Zapfen 14, 24 sind in den betreffenden Trägerscheiben 13, 23 durch Pressung, oder bei Bedarf mit Rändelung befestigt.
Die zweite Trägerscheibe 23 treibt die koaxiale Ausgangswelle 3 der Einheit. Die Drehmomentsübertragung von der ersten Trägerscheibe 13 zu dem zweiten Sonnenrad 21 und von der zweiten Trägerscheibe 23 zu der Ausgangswelle 3 wird zum Beispiel durch die entsprechend gerillten Wellenenden bewirkt.
Das erste Hohlrad 15 und das zweite Hohlrad 25 haben vorzugsweise gleiche Außendurchmesser und sind in einem einzigen zylindrischen Gehäuse 5 befestigt; sie sind außerdem mit enger Toleranz in Bezug auf die Achse der Antriebswelle 2 zentriert. Das Befestigen der Hohlräder 15, 25 in einem einzigen Gehäuse erleichtert die Zentrierung zueinander und die Zentrierung beider in Bezug auf die Achse der Antriebswelle.
Das zylindrische Gehäuse 5 kann unmittelbar an dem Motor durch ein Teil des Kopfes 50 angeflanscht sein, der sich von dem zylindrischen Gehäuse 5 erstreckt und die Form des Flansches 51 hat. Innerhalb des Kopfes 50 befindet sich eine auf Kugellager drehende Hülse 4, in welche die Antriebswelle 2 eingesetzt ist. Die Hohlräder 15, 25 sind durch Schraubmittel 7 zwischen einer Schulter des Gehäuses 5 und einem entgegengesetzten Kopf 52 befestigt und auch von Längsstiften 8 durchsetzt. Im Kopf 52 dreht die Ausgangswelle 3 in Rollenlagern 9.
Selbstverständlich kann der den Flansch 51 darstellende Kopf 50 anstatt unmittelbar mit dem Motor auch mit irgendeinem dazwischen liegenden Mechanismus verbunden sein; oder er kann ganz entfallen und anstelle der Hülse 4 kann eine in geeigneten drehbaren Elementen gelagerte vorstehende Eingangswelle zum Antrieb durch irgendwelche Mittel, z.B. Kupplung, Riemenscheibe, Zahnrad, vorhanden sein.
Die erste Trägerscheibe 13 der ersten Stufe 10 ist auf geeignete Weise durch eine Rollkupplung in dem ersten Hohlrad 15 zentriert. Diese Rollkupplung wird vorzugsweise durch das Dazwischenlegen von rollenden Teilen, zum Beispiel einem radial steifen Kugellager (in der Abbildung nicht dargestellt), erreicht.
Entsprechend der Erfindung weist wenigstens die erste Stufe 10 eine Überdeckung größer als 2 im Eingriff zwischen Sonnenrad und Planetenrädern und zwischen Planetenrädern und Hohlrad auf. Diese Überdeckung größer als 2 kann erreicht werden durch eine große Zahl von Zähnen, d. h. durch ein kleines Modul; die genannte Überdeckung kann auch erreicht werden durch einen kleinen Eingriffswinkel zwischen den Zähnen und/oder durch eine größere Höhe der genannten Zähne.
Dies ergibt eine beachtliche Reduzierung des Lärms in der ersten Stufe, die als schnellste Stufe dazu neigt, die lauteste zu sein. Denn die Überdeckung größer als 2 ermöglicht den Wechsel zwischen zwei oder drei Paaren von eingreifenden Zähnen, und das Verhalten ist nicht unähnlich dem von Schrägstirnrädern.
Angesichts des kleinen Moduls und des sich daraus ergebenden Bedürfnisses, ziemlich große Durchmesser zur Erlangung von Bruchfestigkeit zu haben, ist die Möglichkeit vorgesehen, den Außendurchmesser des Hohlrades 15 der ersten Stufe 10 dem des Hohlrades 25 der zweiten Stufe 20 gleichzumachen, indem beide Hohlräder 15, 25 in ein einzelnes zylindrisches Gehäuse 5 eingesetzt werden. Zur Zentrierung und zum Ausrichten ist das Gehäuse 5 vorzugsweise unmittelbar an dem Motor angeflanscht, so dass das Hohlrad 15 der ersten Stufe 10 eine gute Zentrierung der Planetenräder mit Hilfe der Rollkupplung ermöglicht, ggfs. durch Einfügung eines radial steifen Kugellagers, welches auch die Parallelität zwischen den Planetenrädern und der Antriebswelle verbessert.
Um die Überdeckung größer als 2 zu erreichen, benötigt die Herstellung der Zähne der ersten Stufe 10 Spezialwerkzeuge mit Zähnen höher als normal und kleinem Eingriffswinkel. Es wird daher gut sein, ein Modul derart anzuwenden, dass der Fußkreisdurchmesser der Innenzähne des ersten Hohlrades 15 gleich demjenigen des Hohlrades 25 der zweiten Stufe 20 ist.
Selbstverständlich kann die Einheit mit weiteren Stufen ausgestattet sein. Diese setzen sich in üblicher Weise mit allmählich steigendem Durchmesser fort.
Das hier beschriebene mehrstufige Planetenuntersetzungsgetriebe mit Geradstirnrädereingriff erfüllt daher die Aufgabe, den Lärm zu vermindern.
Es ist anzumerken, dass dieses Ergebnis durch eine einfache, zweckmäßige Gestaltung erreicht wird, welche im Vergleich mit traditionellen Konstruktionen nicht mit höheren Kosten verbunden ist.
Nach einer weiteren Ausführung der Erfindung kann das Untersetzungsgetriebe selbst zwei Freiheitsgrade haben, indem die drehenden Hohlräder durch äußere Elemente derart angetrieben werden, dass ein Freiheitsgrad weggenommen wird.
Bei der vorliegenden Ausführung der Erfindung können die angewandten Werkstoffe, wie auch ihre Form und Dimensionen nach den Anforderungen gewählt werden.

Claims

Mehrstufiges Planetenuntersetzungsgetriebe der Art umfassend wenigstens eine ersten Stufe (10) bestehend aus einem ersten von der koaxialen Antriebswelle (2) getriebenen Sonnenritzel (11), und einem ersten Satz von einer ersten Trägerscheibe (13) getragenen Planetenrädern (12), die mit dem genannten ersten Sonnenritzel (11) und mit einem festen Hohlrad (15) in Eingriff sind, und eine zweite Stufe (20) bestehend aus einem zweiten von der koaxialen ersten Trägerscheibe (13) getriebenen Sonnenritzel (21) und einem zweiten Satz von einer zweiten Trägerscheibe (23) getragenen Planetenrädern (22), die mit dem genannten zweiten Sonnenrad (21) und einem zweiten Hohlrad (25) in Eingriff sind, wobei das erste Hohlrad (15) und das zweite Hohlrad (25) gleiche Außendurchmesser haben, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die genannte erste Stufe (10) eine Überdeckung größer als 2 aufweist; dass das erste Hohlrad (15) und das zweite Hohlrad (25) in einem einzigen zylindrischen Gehäuse (5) befestigt und mit enger Toleranz in Bezug auf die Achse der genannten Antriebswelle (2) zentriert sind; dass das mehrstufige Planetenuntersetzungsgetriebe ineinandergreifende Geradstirnräder und keine Schrägstirnräder hat; und dass die genannte erste Trägerscheibe (13) der genannten ersten Stufe (10) durch Rollkupplung zentriert ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste Stufe (10) ein solches Zahnmodul hat, dass der Fußkreisdurchmesser der Innenzähne des genannten ersten Hohlrads (15) gleich demjenigen des Hohlrades (25) der genannten zweiten Stufe (20) ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte erste Trägerscheibe (13) in dem genannten ersten Hohlrad (15) der ersten Stufe (10) zentriert ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannte Rollkupplung durch das Dazwischenlegen von rollenden Teilen ausgeführt ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannten rollenden Teile aus einem radial steifen Kugellager bestehen.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdeckung größer als 2 der genannten ersten Stufe (10) durch eine große Zahl von Zähnen und kleines Modul ausgeführt ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgenannte Überdeckung größer als 2 der genannten ersten Stufe (10) durch kleinen Eingriffswinkel zwischen den Zähnen und/oder große Zahnhöhe ausgeführt ist.
Untersetzungsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zylindrische Gehäuse (5) unmittelbar an dem Motor angeflanscht ist.