WO2021214085A1 - Planetengetriebe - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a planetary gear set.
- a planetary gear is specified in which forces and moments that arise during a torque transmission in the various gear meshes are advantageously supported.
- a Wolfrom planetary gear is specified.
- Wolfrom planetary gears enable high gear ratios to be achieved with few gear meshes at the same time. As a result, the number of components used can be reduced with a compact design compared to other types of transmission with similarly high ratios. At the same time, there is a low gear backlash and a high degree of efficiency.
- Conventional Wolfrom planetary gears are constructed as follows: a sun gear provided on an input shaft is arranged coaxially with and at a radial distance from within a first ring gear provided fixed to the housing. Between the sun gear and the first ring gear, one or more first planetary gears are provided which mesh with the sun gear and the first ring gear and when the sun gear rotates around the axis of rotation of the input shaft or the sun gear in addition to the rotation about their own axis.
- Wei terhin one or more second planetary gears are each provided rigidly connected to the one or more first planetary gears, which are surrounded by a further ring gear and mesh with this.
- a stepped planetary gear with two Vernierungsbe rich is used, which are axially offset (along the axis of rotation) or arranged one behind the other and are designed for toothing with the various ring gears.
- the further ring gear serves as an output and can, for example, be connected to an output shaft.
- the planetary gears (the stepped planetary gear) are mounted on a common web, which can be mounted on the input or output shaft or in the housing.
- the object of the present invention is to specify an improved planetary gear which has a compact structure with a small number of components, a high degree of efficiency and little play.
- the planetary gears connected to one another or the stepped planetary gear are therefore mounted radially on the one hand between the first ring gear and the sun gear, but with a certain amount of play, which is necessary for smoothly running teeth.
- the preferably provided support of the second toothed area on the cylindrical support area creates a second radial bearing of the stepped planetary gear or the interconnected planetary gears, which can have little play (or even essentially free of play) compared to the first radial support.
- the planetary gears connected to one another or the stepped planetary gear are therefore preferably mounted radially in four locations along their planetary axis of rotation.
- the support takes place via a cylindrical outer circumferential surface, which is designed, for example, as a cylindri cal sleeve that is placed on part of the toothing of the second toothing area, for example pressed on, allows the above-mentioned advantageous From support in the radial direction.
- the second toothing area can be helical or straight-toothed.
- a cylindrical outer peripheral surface can also be formed directly on the stepped planetary gear or the planetary gears connected to it, which is supported on the support surface. In such embodiments, it is preferable that the outer peripheral surface is closed.
- the cross section of the outer circumferential surface perpendicular to the axis of rotation is preferably circular.
- the tooth profile of the second toothed area is helical and preferably designed so that the outer circumferential surface of the individual teeth lying in the tip circle is supported directly on the support area, regardless of the rotational position of the second toothed area.
- the second toothed area is preferably designed in such a way that when the gear is rotated, there is at least one point contact, preferably a line contact, on the tip circle continuously between the support area and the second toothed area.
- an internal toothing of the second ring gear is likewise helical. In such an embodiment, preferably no cylindrical outer circumferential surface or sleeve, as described above, is provided on the planet gear.
- the first toothing area can be designed with helical or straight teeth.
- the teeth of the sun gear and the first ring gear are designed accordingly.
- the tip circle of the second toothed area is, as usual, the outer circumferential circle of the second toothed area.
- Tooth shape with flattened tooth tip blue toothing
- This contributes to the fact that a line contact (no point contact) can exist between the second toothed area and the support area.
- Other factors are the head width, the pitch, the helix angle, which must be coordinated with one another.
- the housing can be integrally molded or formed from a plurality of components.
- the housing can be part of another housing or component or another device.
- the first shaft (for example input shaft) can be designed in one piece or in several pieces.
- the sun gear can be formed integrally with the first shaft or can be attached to the first shaft in a detachable or non-detachable manner.
- the first ring gear can be formed integrally in the housing or detachably or non-detachably attached or attached thereto.
- the second hollow wheel can be mounted radially on the outside in the housing or on the inside on the first shaft.
- the second ring gear can be non-rotatably connected to a second shaft or directly provided as an output component itself.
- the second ring gear can be formed integrally with a second shaft or connected to it via an at least partially radially extending area.
- the second shaft itself can be mounted and the second ring gear can be mounted via the second shaft and vice versa.
- the second shaft is preferably formed on an opposite side of the first shaft. Alternatively, both shafts can be formed on the same side. In both cases, the second shaft is preferably at least partially designed as a hollow shaft in which the first shaft is guided and preferably supported.
- the planetary gear (Wolfrom planetary gear) is preferably designed either with the stepped planetary gear or with the two planetary gears connected non-rotatably to one another.
- the planet gears can be connected detachably or permanently.
- a stepped plane tenrad or connected planetary gears preferably differ only in the manufacturing process of the respective components. There are no differences for the operation of the planetary gear.
- the stepped planetary gear can be integrally formed from a component on which the different toothed areas are provided one behind the other in the axial direction, for example by machining or by permanent or detachable to bring the toothed areas.
- each of the toothed areas is formed by a planet gear.
- the first gear area is axially offset to the second gear serration area formed.
- the toothed areas rotate around a common planet axis.
- the planetary axis revolves around the first axis with the rotation of the planetary gears or the stepped planetary gear.
- the cylindrical support area can be formed integrally or detachably or non-detachably, preferably rigidly connected with or on the first shaft.
- the cylindrical support area or its surface can have a higher compensation and / or hardness. From the cylindrical support area can rotate with the first shaft or can at least be supported on it.
- the cylindrical support area can alternatively be rotatably mounted on the first shaft about this.
- the cross-sectional shape of the outer circumferential surface perpendicular to the axis of rotation of the first shaft is preferably circular.
- the first shaft is preferably the input shaft, via which a torque is introduced into the transmission.
- the first shaft can be mounted in or on a second shaft, which is preferably the output shaft, or vice versa.
- the first shaft can also be finally stored in the housing.
- the helical second toothing area can roll on the supporting area preferably without friction. In the support point between the second toothed area and the support area, there is no sliding before given. As a result, this radial support works essentially without loss.
- a jump overlap Sß of the helically toothed second toothed area directly supported on the support area which is preferably equal to one or preferably greater than one, ensures that regardless of the rotational position of the second toothed area, there is always a part of the tooth tip lying on the tip circle in point or line area contact with the support surface is. From the support area can therefore not occur in the recess between tween tooth tips. So there is no jolting in the storage, which would necessarily be the case if the toothing was designed as a straight toothing.
- step overlap e of the helically toothed second toothed area of the at least one planet gear, which is directly supported on the support area is less than one but greater than or equal to the ratio of the pitch p minus the tooth tip width of the second toothed area to the pitch p of the second toothed area, this can also be ensured that regardless of the rotational position of the second Veriereungsbe area is always a part of the tooth tip lying on the tip circle in point or line contact with the support surface. If the step overlap S ⁇ of the second toothing area is greater than the above ratio (and not equal to it), there is always line contact, which is preferred. In this case, too, the support area cannot enter the recess between the tooth tips. So there is no jolting.
- the second toothed area is not itself supported on the support area, but is an outer circumferential surface area on the stepped planetary gear or the interconnected planetary gears, with which storage or support is provided on the support area takes place, out forms or provided.
- This can be formed directly on the stepped planetary gear or on the planetary gears connected to one another, or it can be provided on these through an outer circumferential surface of a further component, preferably a sleeve component.
- the outer circumferential surface or the outer circumferential surface area is preferably designed in such a way that the radial support on the support area is continuously ensured regardless of the rotational position of the stepped planetary gear or the interconnected planetary gears.
- the sleeve component can be designed in such a way that it is pushed axially onto the second toothed area, preferably pressed on.
- the sleeve component can be attached in any other way and elsewhere on the stepped planetary gear or the interconnected planetary gears.
- the stepped planetary gear or the interconnected planetary gears on the Preferably roll off the support area without friction. There is therefore preferably no sliding in the support point. In this case, this radial support works essentially without loss.
- the planet gear is supported in the axial direction preferably via axial bearings, preferably via roller bearings and / or needle bearings. Preferably only axial bearings, preferably only roller and / or needle bearings, can be provided for axial support.
- the axial support can take place partially or completely via slide bearings.
- the substantially backlash-free support of the planetary gear in the radial direction is preferably carried out exclusively by supporting the second toothed area on the supporting area.
- the input shaft can be mounted in the output shaft.
- the input shaft can also be mounted in the toothing of the planetary gears or the stepped planetary gear. In this case, the load can be evenly distributed.
- the output shaft is preferably mounted radially in the housing.
- the interconnected planetary gears or the stepped planetary gear can be supported in the axial direction on the side of the first toothed area opposite the housing.
- the interconnected planetary gears or the stepped planetary gear can be slidably supported directly on the support disc.
- a plain bearing is formed from the interconnected Pla netenwheels or the stepped planetary gear and the support disk.
- the interconnected planet gears or the Stu fenplanetenrad and / or the support disc, at least the parts sliding on each other, are at least partially made of sliding material, such as Teflon.
- a first axial bearing is preferably provided between the planetary gears connected to one another or the stepped planetary gear and the support disc.
- the first axial bearing is preferably designed as a ball bearing, more preferably as a roller or needle bearing, which revolves around the second axis (axis of the planetary gear).
- the first axial bearing is supported on the one hand on one end of the interconnected planet gears or the stepped planetary gear and on the other hand on the first support disk.
- the first axial bearing runs with the movement of the interconnected planet gears or the stub fenplanetenrads around the second axis (axis of rotation of the respective planetary gear), which in turn revolves around the first axis (axis of rotation of the input and output shaft).
- the first axial bearing can, for example, be held radially on a shoulder of the interconnected planet gears or the stepped planet gear (not shown).
- the first support disk is preferably supported axially via the third axial bearing directly on the housing so that it can rotate freely about the first axis.
- the first support disk can also be supported in a sliding manner directly on or on the housing, i.e. the third axial bearing can be a sliding bearing which is formed by corresponding surfaces of the support disk and the housing.
- the first support disk can be mounted radially on the first shaft, for example via a plain bearing or a roller bearing.
- the bearing takes place in the radial direction, for example via the third axial bearing, possibly by means of position grooves or depressions provided for this purpose.
- the support disk can be moved along with the rotary movement of the first axial bearing around the first axis of rotation. From the support disk there is preferably a rotational speed which corresponds to the rotational speed of the planetary gears connected to one another or of the stepped planetary gear or is slightly lower. The latter can mean less wear on the support disc due to the changing bearing surface on the side of the first axial bearing.
- the interconnected planet gears or the stepped planet can be coupled to the first support disk in such a way that they rotate together about the first axis or revolve around it.
- a projecting shaft end in the direction of the first support disc, which is formed coaxially to the second axis, can be seen before, by means of which the interconnected planet gears or the stepped plane tenrad with the first support disc with respect to the orbital movement about the first axis rigidly connected will.
- the shaft end is, for example, an end portion of a Pla designated shaft which is coaxial with the second axis of rotation and on which the interconnected planet gears or the stepped planetary gear are held.
- the end portion can be rotatably held in a bore in the first support disc.
- the plane tenwelle is preferably rigid either with the first support plate or with each other connected planetary gears or the stepped planetary gear connected and each freely rotatably mounted on or in the other.
- a bearing journal can be provided on the planetary gears or the stepped planetary gear connected to one another.
- a bearing pin can also be provided on the first support disk, which protrudes into a corresponding hole in the interconnected planetary gears or the stepped planetary gear.
- the bearing of the support disks on the interconnected planet gears or the stepped planet can have a clearance fit.
- the first support disk rotates with the rotation of the planetary gears connected to each other or the stepped planetary gear around the first axis of rotation. Since the bearing axis of the third axial bearing coincides with the axis of rotation of the first support disk, a low-friction and wear-resistant bearing can be provided.
- the first axial bearing further revolves around a bearing axis which is fixed with respect to the rolling surface on the first support disk. This ensures low-friction or friction-free storage. No circumferential forces are transmitted to the support disc via the first axial bearing.
- the possible structure and the possible arrangements of the second support disk preferably correspond to those of the first support disk with the proviso that the support preferably does not take place directly against the housing, but against a radially extending region of the second ring gear.
- the second support disk in which an output torque of the second ring gear is tapped, for example, directly on its radial outer side, the second support disk can also be axially supported directly with respect to the housing.
- the various arrangements and Ausreun conditions can be combined with one another, ie the support on the first support disc does not have to take place in the same way as the support on the second support disc.
- the second support disk like the first support disk, preferably rotates about the first axis. Since the radially extending area of the second ring gear rotates around the first axis, the fourth bearing rotating around the first axis can work with little wear and tear and friction.
- the second support disk can be provided so that it can rotate about the first axis independently of the planetary gears connected to one another or the stepped planetary gear.
- the second support disk can be coupled via a corresponding coupling (protruding ends, bearing journals, planetary shaft) to the second axis of the interconnected planet gears or the stepped planet gear, so that the interconnected planet gears or The stepped planetary gear can rotate freely around the second axis, but can revolve around the first axis together with the second support disk.
- the planetary shaft is preferably pressed into a receptacle in one of the support disks (held rigidly) and held in the respective other of the support disks so that it can rotate freely about the second axis, so that the support disks can be moved relative to one another in the axial direction.
- the stepped planetary gear or the planetary gears that are connected to one another can be freely rotated around the planetary shaft.
- the interconnected planetary gears or the stepped planetary gear can be directly supported axially sliding on the second support disk or the second Axialla ger can be provided axially between them.
- the second axial bearing can, as with the first support disk, umlau fen around the second axis.
- the second axial bearing can be held radially on a shoulder or a recess of the planetary gears connected to each other or the stepped planetary gear or a protruding end, bearing pin, or the planetary shaft.
- the axial mounting of the second support disc with respect to the second ring gear (or the housing) can either slide (as above) (without an additional bearing) or via the fourth axial bearing.
- the fourth axial bearing which is arranged axially between the second support disk and the second ring gear (or the housing), can have grooves or depressions in the second ring gear (or the housing) and / or the second support disc are held in position.
- the axial bearing of the second ring gear with respect to the housing can either take place in a directly sliding manner (sliding bearing) or via the fifth axial bearing.
- the fifth axial bearing revolves around the first axis, around which the radial connection or extension region of the second ring gear also rotates. There is thus a low-friction and low-wear storage.
- the planetary gear is preferably designed without a web, on which the mitei nander connected planetary gears or the stepped planetary gear are normally mounted radially.
- the axial forces can also be transmitted un indirectly by sliding or ball bearings into the housing or radial wall sections of the ring gear. If the support disks are omitted, it must be ensured that roller bearings cannot be used.
- the outer circumference (tip circle) of the sun gear is preferably larger than the outer diameter of the support area.
- At least two, preferably three and even more preferably four or five sets of interconnected planet gears or stepped planet gears are provided, which are evenly distributed over the circumference.
- the first and the second ring gear preferably have different numbers of teeth.
- the difference in number of teeth of the gear stages of the first ring gear to the first toothing area and / or the second ring gear to the second toothing area preferably corresponds to the number of planets or a multiple thereof.
- the number of teeth of the first gear area of the planet is preferably equal to the number of teeth of the second gear area.
- the stepped planetary gear is preferably designed with a single, preferably continuous toothing geometry. Each tooth therefore preferably extends continuously over the entire width of the two toothed areas of the stepped planetary gear.
- the tip circle of the first toothed area that meshes with the first ring gear is preferably different from the (preferably larger than) tip circle of the second toothed area that meshes with the second ring gear.
- the teeth in the second toothing area of the stepped planetary gear are blunt / flatter, the number of teeth of the second ring gear preferably being the number of planets (or a multiple thereof) greater than the number of teeth of the first ring gear.
- the first shaft can be mounted in the second shaft. If this storage is not used, the first shaft can be supported by the sun-planet gear meshing. As a result, a uniform meshing force (this applies in particular to three planetary gears) can be achieved.
- the first shaft is preferably gela in the second shaft and / or in the housing, because the planet gears are centered with it.
- the planet gears are in this case From the support on the Ab support area and via the engagement with the teeth of the two ring gears radially guided or stored.
- the stepped planetary gear has the first toothing area, that is to say a first toothing, and the second toothing area, that is to say a second toothing.
- the first planetary gear has the first toothing area, that is to say a first toothing
- the second planetary gear has the second toothing area, that is to say a second toothing.
- the first toothing area (i.e. the first toothing) and the second toothing region (i.e. the second toothing) can have the same toothing geometry and only differ in the tip circle. In the case of the stepped planetary gear, this can preferably be produced with continuous toothing geometry and then the tip circle of a toothing area can be changed.
- two identical planet gears can be produced next, one of which is then machined to change the tip circle.
- All gearwheels and other components are preferably essentially rigid components that are formed from conventional materials.
- an oil sump or some other oil supply, etc. can be provided for lubrication.
- the first axial bearing is, as also stated above, preferably designed either as a plain bearing directly on the corresponding surfaces of the components to be mounted on one another (integral design) or as a separate axial bearing (separate bearing component).
- the first axial bearing is preferably as at least one sliding washer provided separately from the components to be mounted on one another or as a roller bearing (e.g. ball or roller bearing (which also has needle bearings as a subgroup)) with corresponding rolling elements (ball, roller , Needle, barrel etc.) and, if necessary, bearing cage etc.
- rolling bearings are also referred to as “rotating axial bearings” in the present disclosure.
- Such a circumferential axial bearing (roller bearing) or its roller bodies rotate around a bearing axis which is coaxial with the bearing.
- the other axial bearings mentioned (second, third, fourth and / or fifth axial bearings) are also designed analogously to the first axial bearing.
- Each of the remaining axial bearings is thus designed as a plain bearing directly on the corresponding surfaces of the components to be mounted on one another or as a separate axial bearing (separate bearing component).
- each of the remaining axial bearings is preferably designed as at least one sliding washer provided separately from the components to be mounted on one another or as a roller bearing (for example ball or roller bearings including needle bearings) with corresponding rolling elements and, if necessary, a bearing cage, etc.
- the Axialla ger can be designed differently from each other, ie each of the axial bearings can be designed independently of the other axial bearings as plain bearings directly on the corresponding upper surfaces of the components to be supported or as a separate axial bearing (separate bearing component).
- the design as a separate axial bearing (sliding bearing or roller bearing) of each of the axial bearings can be independent of one another.
- the first and second axial bearings are preferably both designed as roller bearings.
- Rolling bearings are (as is usual with such bearings) preferably used without play, so the components to be la like are preferably preloaded against one another.
- the backlash-free setting / preloading is preferably done either separately for each bearing or in pairs or over the entire gear assembly or the housing.
- at least the first and / or second axial bearing between the first support disk and the stepped planet or the respective planetary gear and the second support disk and stepped planet or the respective planetary gear are set / preloaded without play. This can be done, for example, by bracing via the planetary shaft or from the outside via the wide ren axial bearings.
- a backlash-free setting is to be provided for the other bearings, especially if they are designed as roller bearings.
- the setting with backlash is preferably carried out either separately for each bearing or in pairs or over the entire gear arrangement.
- each of the slide bearings is set or provided with play and each of the roller bearings without play.
- Elle (4) and the second ring gear (16) is provided, rotatably and coaxially verbun with the first planet gear and has a second toothed area (28) which meshes with the second ring gear (16), in which on the first shaft (6) a cylindrical support area (32) is provided, which is provided coaxially to the first shaft (6) on which the stepped planetary gear (24) or the planetary gears connected to one another are radially supported.
- Planetary gear according to aspect 1 in which the outer diameter of the cylindrical support area (32) corresponds to the pitch circle diameter of the sun gear (8) in the toothing between the sun gear (8) and the first toothing area (26).
- Planetary gear according to aspect 1 or 2 in which the second toothed area (28) is helical, and the stepped planetary gear (24) or the interconnected planetary gears with the outer circumferential surface of the second toothed area (28) lying on the tip circle of the second toothed area (28) is supported on the support area. 4. Planetary gear according to aspect 3, in which the jump coverage (e b ) of the second toothed area (28) is greater than or equal to one.
- Planetary gear according to aspect 1 or 2 in which a sleeve component (62) on the stepped planetary gear (24) or the interconnected NEN planetary gears is provided, which has a cylindrical outer peripheral surface which is coaxial with the planetary axis of rotation (XI), by means of the stepped planetary gear (24) or the interconnected planetary gears are radially supported on the support area, or the stepped planetary gear (24) or the interconnected planetary gears have a cylindrical outer peripheral surface area that is coaxial with the planetary axis of rotation (XI), by means of which the stepped planetary gear (24) or the interconnected planet wheels of the support area are radially supported from.
- Planetary gear according to one of aspects 1 to 7, which further comprises a first support disc (36) provided on the side of the first toothing region (26) of the stepped planetary gear (24) or on the side of the first planetary gear, which is coaxial with the first Axis (XI) and is provided rotatable about this, for the axial support of the stepped planetary gear (24) or the interconnected planetary gears, and / or one on the side of the second toothed region (26) of the stepped planetary gear (24) or on the side of the second planetary gear provided second support disc (40), which is provided coaxially to the first axis (XI) and rotatable about this, for the axial support of the Stepped planetary gear (24) or the interconnected planetary gears.
- a first support disc (36) provided on the side of the first toothing region (26) of the stepped planetary gear (24) or on the side of the first planetary gear, which is coaxial with the first Axis (XI) and is provided rotatable about this
- Planetary gear according to aspect 8 in which between the first support disc (36) and the stepped planetary gear (24) or the first planetary gear for axial support, a first axial bearing (38) is provided coaxially to a tarpaulin tend rotational axis (X2) or the stepped planetary gear (24 ) or the first planet gear is axially supported in a sliding manner directly on the first support disc (36), and / or between the second support disc (40) and the stepped planet gear (24) or the second planet gear for axial support a second axial bearing ( 42) is provided coaxially to the tarpaulin tenfitachse (X2) or the stepped planetary gear (24) or the second planetary wheel directly on the second support disc (40) is slidably axially supported.
- a first axial bearing (38) is provided coaxially to a tarpaulin tend rotational axis (X2) or the stepped planetary gear (24 ) or the first planet gear is axially supported in a sliding
- Planetary gear (2) with a second shaft (22) which is torsionally rigidly connected to the second ring gear (16) and rotates therewith about the first axis (XI), in which the second ring gear (20 ) is rotationally rigidly connected to the second shaft (22) over a radial extension area (20; 20A) of the second ring gear (16) or a radially extending connection area from the second ring gear (16) to the second shaft (22) is provided .
- Planetary gear according to aspect 12 in which the second support disc (40) between the stepped planetary gear (24) or the two-th planet gear and a radial extension area (20) of the second ring gear (16) or a radially extending connection area of the second Ring gear (16) is provided to the second shaft (22), and between the second support disk (40) and the radial extension area (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connection area a fourth axial bearing (48) coaxial to the first axis (XI) is provided or the second support disc (4) is slidably axially supported on the radial extension region (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connecting region.
- a fifth axial bearing (52) which is between the radial extension area (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connection area from the second ring gear (16) to the second shaft (22) and the housing (4) and coaxial with the first axis (XI).
- Planetary gear according to one of the preceding aspects in which at least one, preferably all of the axial bearings are needle or roller bearings.
- Planetary gear according to one of the preceding aspects, in which no web is provided which radially supports the stepped planetary gear (24) or the planetary gears connected to one another on the first or second shaft.
- Planetary gear according to one of the preceding aspects in which a plurality of stepped planetary gears (24) or several of the interconnected planets are provided. 19. Planetary gear according to one of the preceding aspects, in which the first toothing area (26) and the second toothing area (28) of the stepped planetary gear (24) are formed from a continuous toothing.
- Planetary gear according to one of the preceding aspects, in which at least one, preferably all of the axial bearings are designed as roller bearings, preferably ball bearings.
- Planetary gear (2) with a housing (4), a first shaft (6) which is rotatably Gela Gert in the housing (4) about a first axis (XI), a first ring gear (12), which is coaxial to the first shaft (6) is non-rotatably provided in the housing (4), a second ring gear (16) which is rotatably ge superimposed in the housing about the first axis (XI), a planet with a planetary axis of rotation (X2), the either as a stepped planet gear (24) or as a planetary assembly consisting of a first planet gear and a second planet gear, which rotate around the common planet axis (X2), the planet having a first toothing area (26), which is connected to the first ring gear ( 12) meshes, and a second toothed region (28) which meshes with the second ring gear (16), so that when the first shaft (6) rotates, the planetary axis of rotation (X2) revolves around the first axis (XI), one
- Planetary gear according to aspect 23 in which the outer diameter of the cylindrical support area (32) corresponds to the pitch circle diameter of the sun gear (8) in the toothing between the sun gear (8) and the first toothing area (26).
- Planetary gear according to one of aspects 21 to 25, in which a third axial bearing (44) is provided coaxially to the first axis (XI) or the first support disk (36) is provided between the first support disk (36) and the housing (4) the housing (4) is slidably supported axially.
- Planetary gear (2) according to one of aspects 21 to 26, with a second shaft (22) which is rigidly connected or integrally formed with the second ring gear (16) and with the second ring gear (16) about the first axis (XI ) rotates, in which the second support disc (40) between the end side of the planet on the side of the second toothing area (26) and a radial extension area (20; 20A) of the second ring gear (16) or a radially extending connection area from the second ring gear (16) to the second shaft (22) is provided, and between the second support disk (40) and the radial extension area (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connection area a fourth axial bearing (48) is provided coaxially to the first axis (XI; XI A) or the second support disc (40) on the radial extension region (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connection region from sliding axially is supported.
- Planetary gear according to aspect 27 in which the second ring gear (16) is mounted in the axial direction via a fifth axial bearing (52) which is between the radial extension area (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connection area of the second ring gear (16) to the second shaft (22) and the housing (4) and coaxial with the first axis (XI) is provided.
- a fifth axial bearing (52) which is between the radial extension area (20) of the second ring gear (16) or the radially extending connection area of the second ring gear (16) to the second shaft (22) and the housing (4) and coaxial with the first axis (XI) is provided.
- FIG. 1 shows a schematic partial cross-sectional view of a planetary gear according to a first embodiment
- Fig. 2 is a schematic partial cross-sectional view of an input shaft of the planetary gear according to the first embodiment
- 3A and 3B each show different schematic partial cross-sectional views of the stepped planetary gear of the planetary gear according to the first embodiment, including acting forces
- Fig. 5 is a schematic side view of the teeth between the first ring gear and the first tooth area of the stepped planetary gear of the planetary gear according to the first embodiment
- FIG. 6 shows a schematic side view of the toothing between the first toothing area of the stepped planetary gear and the sun gear of the planetary gear according to the first embodiment
- Fig. 8 is a schematic side view of the storage of the second tooth area of the stepped planetary gear on the support area from the input shaft of the planetary gear according to the first embodiment
- FIG. 9 is a schematic plan view of the areas of contact between the second toothing area of the stepped planetary gear and the support area from the input shaft in various rotational positions of the stepped planetary gear according to the first embodiment
- Fig. 10 is a schematic plan view of the areas of contact between the second toothing area of the stepped planetary gear and the support area from the input shaft in different rotational positions of the stepped planetary gear according to a further embodiment
- FIG. 12 is a schematic partial cross-sectional view of the stepped planetary gear of the planetary gear from FIG. 11.
- the planetary gear 2 shown in Fig. 1 has a housing 4 which is rigidly connected, for example, to a drive machine or to its housing. This drive machine can for example be an electric motor or an internal combustion engine.
- the planetary gear 2 has a first shaft 6, which is preferably the input or drive shaft of the planetary gear 2.
- the first shaft 6 rotates about a first axis XI when the planetary gear 2 is in operation.
- the housing 4, the first shaft 6 and other components described later are shown only above the first axis XI, although they are designed as rotationally symmetrical components below the axis XI.
- the first shaft 6 can be driven starting from the left-hand side in FIG.
- an externally toothed sun gear 8 is provided on the first shaft 6, which sun gear is rotatable with the first shaft 6 about the first axis XI.
- the sun gear 8 is pressed onto the shaft 6 starting from the end of the first shaft 6 on the left in FIG. 1.
- the sun gear 8 is preferably rigidly attached to the first shaft 6.
- the externally toothed sun gear 8 can have a straight or helical toothed Veriereungsbe rich 10.
- a ring gear 12 is provided, which is provided coaxially to the first shaft 6 rigidly in the Ge housing 4, is preferably fastened.
- the first ring gear 12 is pressed into the housing 4 or screwed to it.
- the first ring gear 12 has internal teeth 14.
- the first ring gear 12 is designed such that the internal toothing 14 is arranged radially outside (preferably overlapping viewed in the radial direction) of the sun gear 8 at a radial distance from the toothing region 10 of the sun gear 8.
- a second ring gear 16 is provided, which is provided coaxially to the first axis XI and rotatable about the first axis XI.
- the second hollow wheel 16 has internal teeth 18.
- the second ring gear 16 has a radial extension region 20 which radially connects the internal toothing 18 (or an internally toothed region) to a second shaft 22.
- the second shaft 22 is provided coaxially to the first axis XI and is rigidly connected to the second ring gear 16 or is formed integrally with it here and rotatable about the first axis XI through the second ring gear 16.
- a stepped planetary gear 24 is also provided.
- the stepped planetary gear 24 is also shown schematically in more detail in FIGS. 3A and 3B.
- the stepped planetary gear 24 has a first externally toothed toothing area 26 in its left area and a second externally toothed toothing area 28 in its right area.
- Both toothed areas 26, 28 are provided on a base body 30 of the stepped planetary gear 24 or are formed integrally with it. In the case of the integral design, the toothed areas 26, 28 are milled out of the base body 30, for example. Alternatively, the toothed areas 26, 28 are attached to the base body 30 (for example, pressed on, not shown here).
- the first shaft 6 has, as shown in FIGS. 1 and FIG. 2 is shown, on the right (spaced apart here) next to the toothing area 10 of the sun gear 8, a support area 32 from.
- the support region 32 has a (cylindrical) outer circumferential surface 34 which is coaxial with the first shaft 6. From the support area can also be constructed as a sleeve that is firmly connected to the first shaft 6.
- the above-mentioned parts or components are designed and arranged in such a way that the stepped planetary gear 24 meshes with its first toothing area 26 on the inside with the sun wheel 8 and at the same time on the outside with the internal teeth 14 of the first ring gear 12.
- the stepped planetary gear 24 meshes with its second toothed area 28 on the outside with the internal teeth 18 of the second ring gear 16.
- the tip circle of the second toothed area 28 is in contact with the outer circumferential surface 34 of the support area 32.
- the stepped planetary gear 24 is thus supported radially at different points in the axial direction (or forces from the torque transmission in the gears act), on the one hand between the first ring gear 12 and the sun gear 10 and on the other hand between the second ring gear 16 and the From support area 32.
- the second toothed area 28 and the support area 32 are designed so that the tip circle (diameter) of the second toothed area 28 corresponds to the pitch circle (diameter) of the teeth between the first toothed area 26 of the stepped plane gear 24 and the toothed area 10 of the sun gear 8 .
- the rotation of the first shaft 6 is transmitted to the stepped planetary gear 24 via the sun gear 8.
- the fixed mounting of the first ring gear 12 runs the stepped planetary gear 24 with its rotation about its own axis of rotation, which is hereinafter referred to as the second axis X2, about the first axis XI.
- the second toothed area 28 rolls with its tip circle on the outer circumference of the support area 32, which is identical to the pitch circle of the toothing of the sun gear 8 and the first toothed area 26, the second toothed area 28 and the outer circumferential surface 34 that touches it rotate of the support area 32 with identical circumferential speeds, so that no sliding occurs in the rolling movement.
- the helical toothing of the second toothing area ensures that regardless of the rotational position of the stepped planetary gear 24 there is support in the tip circle, so that no jolting can occur.
- the stepped planetary gear 24 in this embodiment is advantageously additionally supported in the axial direction, in particular via at least the axial bearings 38 and 42. To support the left side in FIG.
- a first axial bearing 38 is provided, which in the present embodiment is designed as a roller bearing and the stepped planetary gear 24 is axially supported from the first support disk 36 from.
- the first support disk 36 is annular and is arranged coaxially to the first axis XI.
- the outer diameter of the ring and the inner diameter of the ring are preferably designed such that the difference between the two is greater than the outer diameter of the first axial bearing 38.
- the ring inner diameter is preferably larger than the tip circle of the sun gear 8.
- the first axial bearing 38 is designed and arranged so that when the stepped planetary gear 24 rotates around the second axis X2 (axis of rotation of the stepped planetary gear 24), that is, the first axial bearing 38 is arranged coaxially to the second axis X2. Furthermore, the first axial bearing 38 is designed in such a way that it is on one side (in Fig. 1 right side) on the base body 30 and on the other side on the first support disc 36 rolls.
- Fig. 4 shows a schematic side view, from which, inter alia, the configuration of the first axial bearing 38 and the first support disk 36, their relative order can be seen. The further first axial bearings for the further stepped planetary gears are not shown.
- a second support disk 40 is provided to the right of the stepped planetary gear 24.
- the second support disk 40 is preferably identical or similar to the first support disk 36 and is annular and arranged coaxially to the first axis XI.
- the outer diameter of the ring and the inner diameter of the ring are designed as described for the support disk 36
- a second axial bearing 42 is provided, which in the present embodiment is designed as a Rol lenlager and supports the stepped planetary gear 24 against the second support disk 40.
- the second axial bearing 42 is designed in such a way that when the stepped planetary gear 24 rotates around the second axis X2 (axis of rotation of the stepped planetary gear 24), that is, it revolves. That is, the second thrust bearing 42 is arranged coaxially with the second axis X2. Furthermore, it is designed in such a way that it rolls on one side (left side in FIG. 1) on the base body 30 and on the other side on the second support disk 40.
- FIG. 4 relating to the first support disk 36 is analogous apply.
- a third axial bearing 44 is provided in the axial direction between the first support disk 36 and the housing 4 for the axial support of the first support disk 36 (on the side facing away from the stepped plane tenrad 24).
- the third axial bearing 44 is thus provided on the left in Fig. 1 of the first support disc 36 and cut against a first ra dial running housing wall section 46 of the housing 4 is supported.
- the third axial bearing 44 revolves around the first axis XI and is guided radially, for example, via a bearing groove (not shown) in the first radially extending housing wall section 46 or in the first support disk 36.
- the schematic side view shown in FIG. 4 shows the configuration and relative arrangement of the third axial bearing 44 relative to the first support disk 36.
- the fourth axial bearing 48 in the axial direction between the second support disk 40 and the radial one Extension region 20 of the second ring gear 16 is provided.
- the fourth axial bearing 48 is thus provided on the right-hand side of the second support disk 40 in FIG. 1 and is supported against the radial extension region 20 of the second ring gear 16.
- the fourth axial bearing 48 revolves around the first axis XI and is guided, for example, radially, as described for the first support disc 36. 4 is to be used analogously.
- a fifth axial bearing 52 is provided on the opposite side to the planetary gear in the axial direction between the radial extension area 20 of the ring gear 16 and a second radially extending housing wall section 50 of the housing 4.
- the fifth axial bearing 52 rotates around the first axis XI and is guided radially, for example, on a projection in the radial extension region 20 of the ring gear 16.
- a first radial bearing 54 is also provided, by means of which the second shaft 22 connected to the second ring gear 16, which is formed as a hollow shaft, is mounted on the inside on an end section 55 of the first shaft 6 (on the right in FIG. 1) .
- a shaft carrier body 56 is provided within the hollow base body 30 of the stepped planetary gear 24 in this embodiment.
- a Pla designated shaft 60 is received, around which the stepped planetary gear 24 rotates.
- the planetary shaft 60 is thus formed coaxially to the second axis X2 and freely rotatable about the second axis X2 to the stepped planetary gear 24 the first and second support disks 36, 40 are added.
- the mounting takes place here in such a way that the planetary shaft 60 is pressed into at least one of the support disks 36, 40 and has a clearance fit in the other disk, through which a free axial movement of the first support disk 36 to the second support disk 4040 or vice versa is possible .
- the shaft support body 56 can rotate freely on the Pla designated shaft 60. In the present embodiment, it is mounted in a sliding manner and preferably has a clearance fit to avoid possible overdetermination. Alternatively, a separate bearing component can be provided. In a further alternative, the The base body 30 can be designed to be freely rotatable relative to the shaft carrier body 56, also here, for example, via a bearing component.
- the axis of rotation of the stepped planetary gear 24 is coupled to the first and second support disks 36, 40, so that the stepped planetary gear 24 rotates with the first and second support disks 36, 40 in its orbital movement about the first axis XI.
- this ensures a particularly low-friction axial bearing between the stepped planetary gear 24 and the first and second support disks 36, 40 because the axis of rotation of the stepped planetary gear 24 and the support disks 36 and 40 have the same circumferential speed around the first axis XI and therefore no Slippage between the axial bearings 38 and 42 and the support disks 36 and 40 occurs.
- a circumferential force F u s, a radial force F r s and (with helical gearing) an axial force F ax s act on the stepped planetary gear 24 in engagement between the toothed area 10 of the sun gear 8 and the first toothed area 26 of the stepped planetary gear 24 and supporting the first toothed area 26 on the first ring gear 12, a circumferential force F U HI, a radial force F rHi and (with helical gearing) an axial force F axHi act on the stepped planetary gear 24 in engagement between them.
- the mentioned axial forces acting in the toothing partially balance or reinforce each other and must be axially supported.
- the radial, axial and circumferential forces acting in the teeth and the radial supporting force and the axial forces acting in the teeth result in two different tilting moments perpendicular to the second axis X2, around which the stepped planetary gear 24 rotates.
- a first tilting moment about the y axis shown in FIGS. 3A and 3B and a second tilting moment about the z axis shown in FIGS. 3A and 3B result.
- the tilting moments and the acting axial forces are preferably supported in the axial direction (in the direction of the second axis X2, which corresponds to the X axis in Figure 3A, 3B) via the axial bearings arranged between the support disks 36, 40 and the stepped planetary gear 24 38, 42 (or if these are not available via the direct support on the support disks).
- the necessary axial support forces result from the balance of forces and moments.
- a tilting moment about the y axis resulting from the above circumferential forces is supported by the axial forces F axi and F ax 2.
- the forces can be calculated using conventional means (simulation, etc.) and the components can be designed accordingly.
- the frictional forces (not shown) from the axial forces counteract the direction of movement and generate oppositely acting torques in the support disks 36 and 40.
- the tarpaulin shaft 60 pressed into a support disk 36, 40 ensures that the support disks 36, 40 run synchronously.
- the shaft 6 in this embodiment between tween the support area 32 and the sun gear 8 has a coaxially arranged, preferably cylindrical, recessed portion 58 which has an outer diameter that is smaller than the root circle of the sun gear 8 is. This ensures that the first toothed area 26 of the stepped planetary gear 24 cannot come into contact with the toothed area 10 of the sun gear 8.
- Fig. 5 shows the gear pairing or the engagement between the internal toothing 14 of the first ring gear 12 and the first toothed area 26 of the stepped planetary gear 24.
- dpi is the pitch circle and d bp is the base circle of the first toothed area 26 of the stepped planetary wheel 24.
- dm is the pitch circle and d b m is the base circle of the internal toothing 14 of the first ring gear 12.
- d wp -m is the pitch circle of the engagement between the first gear portion 26 and the internal teeth 14 of the first ring gear 12, passing through the pitch point C.
- the gears are designed so that the first tooth area 26 of the stepped planetary gear 24 meshes with the internal toothing 14 of the first ring gear 12 only at the end of the involute (before the tip limit) with a large operating pressure angle and at the same time the pitch point C approximately in the middle of the Distance of action AE is. In this way, so-called low-loss interlocking is achieved with the lowest possible losses.
- the line of action AE is part of the line of action that results from the tangent to the two base circles d b and d bp .
- Fig. 6 shows the gear pairing or the engagement between the first toothing area 26 of the stepped planetary gear 24 and the toothing area 10 of the sun gear 8.
- dpi is the pitch circle and d bp is the base circle of the first toothing area 26 of the stepped planetary gear 24.
- ds is the pitch circle and d b s is the base circle of the toothing area 10 of the sun gear 8.
- d wp -s is the pitch circle of the meshing between the first toothing area 26 and the toothing area 10 of the sun gear 8, which runs through the pitch point C.
- the toothing is designed in such a way that the pitch point C lies approximately in the middle of the contact path AE, so a so-called low-loss toothing is also implemented here.
- Dp2 is the pitch circle and d bp is the base circle of the second gear area 28 of the stepped planetary gear 24. Due to the identical gear geometry, the base circle of the second gear area 28 is the same as that of the first gear area 26, whereas the respective pitch circles differ from one another dm is the pitch circle and d B of the base circle of the internal teeth 18 of the second ring gear 16 d wp -m is the pitch circle of the engagement between the second gear portion 28 and the internal teeth 18 of the second ring gear 16, passes through the pitch point C.
- a low-loss toothing is implemented, ie the toothing is designed in such a way that the rolling point is roughly in the middle of the meshing path AE.
- the operating pressure angle is very small.
- the tooth tips of the second tooth area 28 of the stepped planetary gear 24 are very wide (blunt) and the root circle is only slightly larger than the base circle dbi.
- FIG. 8 shows the support of the second toothed area 28 of the stepped planetary gear 24 on the outer circumferential surface 34 of the support area 32.
- the diameter of the outer circumferential surface 34 corresponds to that of the pitch circle d wp -s of the engagement between the first toothed area 26 and the toothed area 10 of the sun gear 8th.
- FIGS. 9 and 10 show top views of the second toothed area 28, in which different possible lines of contact Ü L are drawn, each marking an area of the toothed area 28 that is contacted by the outer circumferential surface 34 of the support area 32 depending on a rotational position of the stepped planetary gear 24 .
- Fig. 9 shows examples of different effective carrying widths bu, b L 2, b L 3. As can be seen immediately, these have identical lengths, the result from the above formula.
- Fig. 10 shows an embodiment in which the toothing is formed with a step overlap Sß 8ß ⁇ 1.
- 10 shows an example of the effective bearing widths b [ _5, bus, b L 7 for this case.
- the effective bearing widths in this case are very different, depending on the rotational position of the stepped planetary gear 24.
- the effective bearing width b L 5 corresponds to the width bpi of the toothing and corresponds to the effective bearing width b L6 only two points, a bump is just avoided.
- the expected axial and radial forces are calculated based on the torque to be transmitted and the desired gear ratio.
- the usual programs for calculating forces in gears can be used here.
- the gear stages and, in particular, the support of the second toothed area 28 on the support area 32 are designed.
- the effective bearing width is taken into account in the design, taking into account the maximum allowable Hertz 'see surface pressure in the linear or punctiform contact area between the second toothing area 28 and the support area.
- the values of rolling bearings can be adopted as permissible Hertz 'pressures. If the outer diameter of the support area 32 does not correspond to the pitch circle diameter of the toothing between the sun gear 8 and the first toothed area 26, sliding occurs and the losses are considerably higher, so that the permissible values for the Hertz 'pressure are lower and are based on the values should orientate for gears.
- the assembly of the planetary gear can be done in different ways depending on the specific training.
- the housing is preferably designed in such a way that the transmission can be easily repaired and maintained.
- the gear can be used in areas where a high gear ratio with little play is required.
- the gearbox can be used in robots.
- FIG. 11 Another planetary gear 2 is shown in FIG. 11.
- the planetary gear in FIG. 11 corresponds to that shown in FIG. 1 according to the first embodiment with the exception of the following features: the first toothed area 26 and the second toothed area 28 of the stepped planetary gear 24 have straight teeth.
- the teeth of the sun gear 8 and of the first ring gear 12 and of the second ring gear 16 are straight-toothed.
- the second toothed area 26 is designed to be extended axially to the right.
- a sleeve component 62 is pressed onto the right end of the second toothed region 28.
- the sleeve component 62 is designed on the inside with an interference fit complementary to the toothing of the second toothing region 28.
- the sleeve component 62 is cylindrical. In a cross-sectional view perpendicular to the second axis X2, the outer peripheral surface is circular. The outer circumferential surface of the sleeve component 62 is supported radially on the support area 32 provided on the first shaft 6. The outer peripheral surface of the sleeve component 62 has an outer diameter which corresponds to the pitch circle diameter of the toothing between the sun gear 8 and the first toothing area 26. In operation of the transmission, therefore, the outer circumferential surface of the sleeve member 62 rolls without sliding on the support area 32 from.
- the part of the toothing of the second toothing region 28 with which the sleeve component 62 is not in engagement meshes with the internal toothing of the second ring gear 16.
- the first shaft 6 is radially spaced within the meshing region of the second toothing region 28 from the second toothing region 28.
- FIG. 12 shows a cross-sectional view of the stepped planetary gear 24 from FIG. 11 with the sleeve component 62 pressed on.
- the forces acting on the stepped planetary gear 24 from FIG. 11 differ from those according to the first embodiment as follows: since only straight teeth are used in this embodiment, the axial forces acting in the teeth are omitted. In the support disks 36, 40, therefore, only the tilting moments about the y and z axes are axially supported.
- the first toothed area can be designed with straight teeth and the second toothed area with helical teeth.
- both toothing areas can be designed with helical teeth.
- the second toothed area can be straight-toothed and the first toothed area can be straight-toothed or helical-toothed.
- the specified embodiments can be modified or changed in various ways without departing from the gist of the present disclosure.
- the stepped planetary gear can be replaced by two planetary gears that are fixedly connected to one another in rotation, without the need for further adjustments.
- the interconnected planet gears are mounted, for example, on a common men planetary shaft, which in turn is held in bores in the support disks.
- bearing journals projecting in the axial direction which are arranged coaxially to the second axis, can be provided on the step plan netenrad or the interconnected planetary gears.
- a radial mounting of the support disks can be achieved by means of recessed bearing tracks for the first and second axial bearings provided in the support disk.
- the stepped plane tenrad is formed with continuous teeth.
- the entire stepped planetary gear is designed with a single continuous helical toothing, which later corresponds to the toothing in the first toothing area.
- the toothing in the second toothing area is then reduced in a further work step (turning down, etc.), with the pitch or tooth spacing remaining the same.
- the tip circle of the toothing of the then formed second toothing area is smaller than the tip circle of the toothing of the first toothing area.
- the head width of the toothing of the then formed second toothing area is greater than the head width of the toothing of the first toothing area.
- the second ring gear has accordingly adapted teeth.
- Figures 5 to 8 show the differences described.
- the "further work step" described above can also take place before the gearing, i.e. the raw part has a stepped outer diameter and is only then toothed. The result is the same as that shown in FIG.
Landscapes
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Abstract
Wolfrom-Planetengetriebe (2), mit einem Stufenplanetenrad (24), das radial zwischen einer ersten Welle (6) und zwei axial nebeneinander angeordneten Hohlrädern (12, 16) vorgesehen ist und einen ersten Verzahnungsbereich (26), der mit einem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (12) kämmt, und einen zweiten Verzahnungsbereich (28), der mit dem zweiten Hohlrad (26) kämmt, aufweist, bei dem an der ersten Welle (6) ein zylindrischer Abstützbereich (32) vorgesehen ist, der koaxial zu der ersten Welle (6) vorgesehen ist, auf dem sich das Stufenplanetenrad (24) oder der miteinander verbundenen Planetenräder radial abstützt, der zweite Verzahnungsbereich (28) schrägverzahnt ist, und das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder mit der auf dem Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs (28) liegenden Außenumfangsfläche des zweiten Verzahnungsbereichs (28) auf dem Abstützbereich abgestützt ist.
Description
Planetengetriebe
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Planetengetriebe. Insbesondere wird ein Planetenge triebe angegeben, bei dem Kräfte und Momente, die während einer Drehmomentübertragung in den verschiedenen Zahneingriffen entstehen, vorteilhaft abgestützt sind. Insbesondere wird ein Wolfrom-Planetengetriebe angegeben.
Wolfrom-Planetengetriebe ermöglichen die Realisierung von hohen Übersetzungen bei gleichzeitig wenigen Zahneingriffen. Dadurch lässt sich die Zahl der verwendeten Bauteile bei kompakter Bauweise gegenüber anderen Getriebebauarten mit ähnlich hohen Übersetzun gen reduzieren. Gleichzeitig liegen ein geringes Getriebespiel und ein hoher Wirkungsgrad vor.
Herkömmliche Wolfrom-Planetengetriebe sind wie folgt aufgebaut: ein auf einer Eingangs welle vorgesehenes Sonnenrad ist koaxial mit und mit radialem Abstand zu innerhalb eines gehäusefest vorgesehenen ersten Hohlrads angeordnet. Zwischen dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad sind ein oder mehrere erste Planetenräder vorgesehen, die mit dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad kämmen und bei Drehung des Sonnenrads neben der Drehung um ihre eigene Achse um die Drehachse der Eingangswelle bzw. des Sonnenrads umlaufen. Wei terhin sind jeweils mit einem dem oder den ersten Planetenrädem starr verbunden ein oder mehrere zweite Planetenräder vorgesehen, die von einem weiteren Hohlrad umgeben sind und mit diesem kämmen. Alternativ hierzu wird ein Stufenplanetenrad mit zwei Verzahnungsbe reichen verwendet, die axial (entlang der Drehachse) versetzt bzw. hintereinander angeordnet und zur Verzahnung mit den verschiedenen Hohlrädem ausgebildet sind. Das weitere Hohlrad dient als Abtrieb und kann beispielsweise mit einer Ausgangswelle verbunden sein. Üblicher weise sind die Planetenräder (das Stufenplanetenrad) auf einem gemeinsamen Steg gelagert, dieser kann an der Eingangs- oder Ausgangswelle oder im Gehäuse gelagert sein.
Bei Leistungsübertragung wirken über die Zahneingriffe der Planetenräder Kräfte (speziell die entgegengesetzt wirkenden Umfangskräfte der beiden Hohlräder), die unter anderem in Kippmomenten senkrecht zu der Drehachse der Planetenräder resultieren. Es besteht daher der Bedarf, die Planetenräder senkrecht zu ihrer Drehachse (gegen Kippmomente) abzustüt zen. Hierfür ist herkömmlich ein um die Drehachse der Eingangswelle bzw. des Sonnenrads
drehbar gelagerter Steg vorgesehen, der vorstehende Lagerzapfen zur Lagerung der Planeten räder aufweist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Planetengetriebe anzugeben, das bei kompaktem Aufbau mit geringer Anzahl von Komponenten einen hohen Wirkungsgrad und wenig Spiel aufweist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit dem Planetengetriebe nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiter bildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kräfte, die auf die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad wir ken, sind auch die Radialkräfte der Zahneingriffe der beiden Hohlräder mit dem jeweiligen Planetenrad (miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad). Sie wirken in die gleiche Richtung auf den Mittelpunkt des Wolfrom-Satzes. Weiterhin ergibt sich eine Radialkraft aus dem Zahneingriff Sonne-Planetenrad. Diese Radialkraft wirkt den Radialkräf ten der beiden äußeren Zahneingriffe Planetenrad - erstes Hohlrad und Planetenrad - zweites Hohlrad entgegen ist, aber viel geringer. Sie ergibt sich aus der Berechnung der Drehmomente des Wolfromsatzes beispielsweise nach Herbert W. Müller, Die Umlaufrädergetriebe, zweite Auflage 1998, Springer Verlag. Die resultierende Radialkraft, die bei herkömmlichen Getrie ben über den Steg abgestützt wird, wird hier bevorzugt mindestens teilweise, noch bevorzug ter vollständig über die Außenumfangsfläche des zweiten Verzahnungsbereichs auf dem Ab stützbereich abgestützt.
Die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad sind also einerseits zwischen dem ersten Hohlrad und dem Sonnenrad radial gelagert, aber mit gewissem Spiel, das für eine leicht laufende Verzahnung notwendig ist. Die bevorzugt vorgesehene Abstüt zung des zweiten Verzahnungsbereichs an dem zylindrischen Ab stützbereich schafft eine zweite radiale Lagerung des Stufenplanetenrads bzw. der miteinander verbundenen Planeten räder, die gegenüber der ersten radialen Abstützung wenig Spiel (oder sogar im Wesentlichen spielfrei sein kann) aufweisen kann. Die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad sind also entlang ihrer Planetendrehachse bevorzugt in vier Stellen radial gelagert. Insbesondere durch die Lagerung am Ab stützbereich kann sichergestellt werden, dass ein senkrecht zu der Planetendrehachse wirkendes Drehmoment auf die miteinander ver-
bundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad gut abgestützt werden kann. Insbeson dere können hierdurch Verwindungen oder eine Schrägstellung der Planetendrehachse (zweite Achse) der verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenplanetenrads bezüglich der Drehachse (erste Achse) des Sonnenrads vermieden oder verringert werden, wodurch der Wirkungsgrad steigt.
In einer alternativen Ausgestaltung, die nicht alle beanspruchten Merkmale aufweist, erfolgt die Abstützung über eine zylindrische Außenumfangsfläche, die beispielsweise als zylindri sche Hülse ausgebildet ist, die auf einen Teil der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbe reichs aufgesetzt, beispielsweise aufgepresst ist, erlaubt die oben genannte vorteilhafte Ab stützung in der Radialrichtung. In diesem Fall kann der zweite Verzahnungsbereich schräg- oder geradverzahnt sein. Statt einer Hülse kann an dem Stufenplanetenrad bzw. den miteinan der verbundenen Planetenrädern auch unmittelbar eine zylindrische Außenumfangsfläche aus gebildet sein, die an der Abstützfläche abgestützt ist. In solchen Ausführungsformen ist es be vorzugt, dass die Außenumfangsfläche geschlossen ist. Der Querschnitt der Außenumfangs fläche senkrecht zu der Drehachse ist bevorzugt kreisförmig.
Gemäß Anspruch 1 ist das Zahnprofil des zweiten Verzahnungsbereichs schrägverzahnt und bevorzugt so ausgebildet, dass die im Kopfkreis liegende Außenumfangsfläche der einzelnen Zähne unmittelbar auf dem Ab stützbereich abgestützt ist, unabhängig von der Drehposition des zweiten Verzahnungsbereichs. Weiterhin ist der zweite Verzahnungsbereich bevorzugt derart ausgebildet, dass bei Drehung des Getriebes durchgehend zwischen dem Abstützbe reich und dem zweiten Verzahnungsbereich mindestens eine Punktberührung, bevorzugt eine Linienberührung auf dem Kopfkreis vorliegt. Entsprechend dem zweiten Verzahnungsbereich ist eine Innenverzahnung des zweiten Hohlrads ebenfalls schrägverzahnt. Bei einer solchen Ausführungsform ist bevorzugt keine zylindrische Außenumfangsfläche oder Hülse auf dem Planetenrad, wie sie oben beschrieben sind, vorgesehenen.
Der erste Verzahnungsbereich kann schrägverzahnt oder geradverzahnt ausgebildet sein. Die Verzahnungen des Sonnenrads und des ersten Hohlrads sind entsprechend ausgebildet.
Der Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs ist, wie üblich, der Außenumfangskreis des zweiten Verzahnungsbereichs. Insbesondere bei der Ausführungsform, bei der der zweite Verzahnungsbereich unmittelbar auf dem Ab stützbereich abgestützt ist, wird bevorzugt eine
Zahnform mit abgeflachtem Zahnkopf (stumpfe Verzahnung) verwendet. Dies trägt dazu bei, dass zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich und dem Ab stützbereich eine Linienberüh rung (keine Punktberührung) vorliegen kann. Weitere Faktoren sind die Kopfbreite, die Tei lung, der Schrägungswinkels, die aufeinander abzustimmen sind.
Das Gehäuse kann integral geformt oder aus mehreren Bauteilen ausgebildet sein. Das Ge häuse kann Teil eines anderen Gehäuses oder Bauteils oder einer anderen Vorrichtung sein. Die erste Welle (beispielsweise Eingangswelle) kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Das Sonnenrad kann integral mit der ersten Welle ausgebildet sein oder auf der ersten Welle lösbar oder unlösbar befestigt sein. Das erste Hohlrad kann integral in dem Gehäuse ausgebildet oder lösbar oder unlösbar daran angebracht oder befestigt sein. Das zweite Hohl rad kann radial außenseitig in dem Gehäuse oder innenseitig auf der ersten Welle gelagert sein. Das zweite Hohlrad kann drehfest mit einer zweiten Welle verbunden sein oder unmit telbar selbst als Ausgangsbauteil vorgesehen sein. Das zweite Hohlrad kann integral mit einer zweiten Welle ausgebildet sein oder mit ihr über einen sich mindestens teilweise radial erstre ckenden Bereich verbunden sein. Die zweite Welle selbst kann gelagert sein und das zweite Hohlrad kann über die zweite Welle gelagert sein und umgekehrt. Die zweite Welle ist bevor zugt auf einer der ersten Welle entgegengesetzten Seite ausgebildet. Alternativ können beide Wellen auf derselben Seite ausgebildet sein. In beiden Fällen ist die zweite Welle bevorzugt wenigstens teilweise als Hohlwelle ausgebildet, in der die erste Welle geführt und bevorzugt gelagert ist.
Das Planetengetriebe (Wolfrom-Planetengetriebe) wird bevorzugt entweder mit dem Stufen planetenrad oder mit den zwei miteinander drehfest verbundenen Planetenrädern ausgebildet. Die Planetenräder können voneinander lösbar oder unlösbar verbunden sein. Ein Stufenplane tenrad oder verbundene Planetenräder unterscheiden sich bevorzugt nur im Herstellungsver fahren der jeweiligen Komponenten. Für den Betrieb des Planetengetriebes ergeben sich keine Unterschiede. Das Stufenplanetenrad kann integral aus einem Bauteil ausgebildet sein, auf dem die unterschiedlichen Verzahnungsbereiche in der Axialrichtung hintereinander vorgese hen sind, beispielsweise durch spanende Bearbeitung oder durch unlösbares oder lösbares An bringen der Verzahnungsbereiche. Alternativ ist jeder der Verzahnungsbereiche durch je ein Planetenrad ausgebildet. Der erste Verzahnungsbereich ist axial versetzt zu dem zweiten Ver-
zahnungsbereich ausgebildet. Die Verzahnungsbereiche drehen sich um eine gemeinsame Pla netenachse. Die Planetenachse läuft mit der Drehung der Planetenräder oder des Stufenplane- tenrads um die erste Achse um.
Der zylindrische Ab stützbereich kann integral oder lösbar oder unlösbar bevorzugt starr ver bunden mit oder an der ersten Welle ausgebildet sein. Der zylindrische Ab stützbereich oder dessen Oberfläche kann eine höhere Vergütung und/oder Härte aufweisen. Der zylindrische Ab stützbereich kann sich mit der ersten Welle drehen oder kann mindestens an ihr abgestützt sein. Der zylindrische Ab stützbereich kann alternativ an der ersten Welle um diese drehbar gelagert sein. Die Querschnittsform der Außenumfangsfläche senkrecht zur Drehachse der ersten Welle ist bevorzugt kreisförmig.
Die erste Welle ist bevorzugt die Eingangswelle, über die ein Drehmoment in das Getriebe eingeleitet wird. Die erste Welle kann in oder an einer zweiten Welle, die bevorzugt die Aus gangswelle ist, gelagert sein, oder umgekehrt. Alternativ kann die erste Welle auch aus schließlich im Gehäuse gelagert sein.
Wenn der Außendurchmesser des zylindrischen Abstützbereichs und der Durchmesser des Kopfkreises des am Ab stützbereich unmittelbar abgestützten schrägverzahnten zweiten Ver zahnungsbereichs jeweils dem Wälzkreisdurchmesser der Verzahnung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem Sonnenrad entsprechen, kann der schrägverzahnte zweite Ver zahnungsbereich auf dem Ab stützbereich bevorzugt ohne Reibung abrollen. In der Ab stütz stelle zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich und dem Abstützbereich liegt also bevor zugt kein Gleiten vor. Hierdurch arbeitet diese radiale Abstützung im Wesentlichen verlust- frei.
Durch eine Sprungüberdeckung Sß des am Ab stützbereich unmittelbar abgestützten schrägver zahnten zweiten Verzahnungsbereichs, die bevorzugt gleich eins oder bevorzugt größer eins ist, wird sichergestellt, dass unabhängig von der Drehposition des zweiten Verzahnungsbe reichs immer ein auf dem Kopfkreis liegender Teil des Zahnkopfes in Punkt oder Linienbe rührung mit der Abstützfläche ist. Der Ab stützbereich kann daher nicht in die Vertiefung zwi schen Zahnköpfen eintreten. Es wird also ein Holpern in der Lagerung ausgeschlossen, was bei Ausbildung der Verzahnung als Geradverzahnung zwingend der Fall wäre.
Wenn die Sprungüberdeckung e des am Ab stützbereich unmittelbar abgestützten schrägver zahnte zweiten Verzahnungsbereichs des mindestens einen Planetenrads kleiner eins aber grö ßer oder gleich dem Verhältnis aus der Teilung p abzüglich der Zahnkopfbreite des zweiten Verzahnungsbereichs zu der Teilung p des zweiten Verzahnungsbereichs ist, kann ebenfalls sichergestellt werden, dass unabhängig von der Drehposition des zweiten Verzahnungsbe reichs immer ein auf dem Kopfkreis liegender Teil des Zahnkopfes in Punkt oder Linienbe rührung mit der Abstützfläche ist. Wenn die Sprungüberdeckung Sß des zweiten Verzahnungs bereichs größer als das obige Verhältnis ist (und nicht gleich dazu), liegt immer Linienberüh rung vor, was bevorzugt ist. Der Ab stützbereich kann auch in diesem Fall nicht in die Vertie fung zwischen Zahnköpfen eintreten. Es wird also ein Holpern ausgeschlossen.
In einer alternativen Ausgestaltung, die nicht alle beanspruchten Merkmale aufweist, ist der zweite Verzahnungsbereich nicht selbst an dem Ab stützbereich abgestützt, sondern ist an dem Stufenplanetenrad oder den miteinander verbundenen Planetenrädem ein Außenumfangsflä chenbereich, mit dem eine Lagerung bzw. Ab stützung an dem Ab stützbereich erfolgt, ausge bildet bzw. vorgesehen. Dieser kann unmittelbar an dem Stufenplanetenrad oder den mitei nander verbundenen Planetenrädern ausgebildet sein oder durch eine Außenumfangsfläche ei nes weiteren Bauteils, bevorzugt eines Hülsenbauteils, an diesen vorgesehen sein. Die Außen umfangsfläche bzw. der Außenumfangsflächenbereich ist bevorzugt derart ausgebildet, dass die radiale Ab stützung auf dem Ab stützbereich unabhängig von der Drehposition des Stufen- planetenrads bzw. der miteinander verbundenen Planetenrädern durchgehend gewährleistet ist. Das Hülsenbauteil kann so ausgebildet sein, dass es auf den zweiten Verzahnungsbereich axial aufgeschoben, bevorzugt aufgepresst ist. Alternativ kann das Hülsenbauteil auf jede an dere Weise und an anderer Stelle an dem Stufenplanetenrad bzw. den miteinander verbunde nen Planetenrädern befestigt sein.
Wenn der Außendurchmesser des Hülsenbauteils oder der zylindrische Außenumfangsflä chenbereich des Stufenplanetenrads oder der miteinander verbundenen Planetenräder und der Durchmesser des Ab Stützbereichs auf der Eingangswelle jeweils dem Wälzkreisdurchmesser der Verzahnung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich und dem Sonnenrad entsprechen, können das Stufenplanetenrad oder die miteinander verbundenen Planetenräder auf dem Ab stützbereich bevorzugt ohne Reibung abrollen. In der Abstützstelle liegt also bevorzugt kein Gleiten vor. In diesem Fall arbeitet diese radiale Abstützung im Wesentlichen verlustfrei.
Die Abstützung des Planetenrads in der Axialrichtung erfolgt bevorzugt über Axiallager, be vorzugt über Rollen- und/oder Nadellager. Bevorzugt können ausschließlich Axiallager, be vorzugt ausschließlich Rollen- und/oder Nadellager zur axialen Abstützung vorgesehen sein. Alternativ kann die axiale Abstützung teilweise oder vollständig über Gleitlager erfolgen. Die im Wesentlichen spielfreie Abstützung Planetenrads in der Radialrichtung erfolgt bevorzugt ausschließlich durch Ab stützung des zweiten Verzahnungsbereichs an dem Ab stützbereich. Durch das Vorsehen von mindestens drei an dem Ab stützbereich abgestützten Planetenrädern, die über den Umfang verteilt sind, erfolgt eine vorteilhafte Lagerung der Planetenräder und der mit ihnen kämmenden Komponenten.
Die Eingangswelle kann in der Ausgangswelle gelagert sein. Die Eingangswelle kann auch in den Verzahnungen der Planetenräder bzw. des Stufenplanetenrads gelagert sein. In diesem Fall kann sich eine gleichmäßige Lastverteilung ergeben. Die Ausgangswelle ist bevorzugt im Gehäuse radial gelagert.
Durch das bevorzugte Vorsehen der ersten Abstützscheibe können die miteinander verbunde nen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad in der Axialrichtung auf der Seite des ersten Verzahnungsbereichs gegenüber dem Gehäuse abgestützt werden. Die miteinander verbunde nen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad können unmittelbar auf der Abstützscheibe gleitend an ihr abgestützt werden. In diesem Fall wird von den miteinander verbundenen Pla netenrädern bzw. dem Stufenplanetenrad und der Ab stütz scheibe ein Gleitlager ausgebildet. Bevorzugt werden in diesem Fall die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stu fenplanetenrad und/oder die Abstützscheibe, zumindest die aufeinander gleitenden Teile, min destens teilweise aus Gleitmaterial, wie beispielsweise Teflon hergestellt.
Zur Aufnahme höherer Kräfte wird bevorzugt ein erstes Axiallager zwischen den miteinander verbundenen Planetenrädem bzw. dem Stufenplanetenrad und der Abstützscheibe vorgesehen. Das erste Axiallager ist bevorzugt als Kugel-, noch bevorzugter als Rollen- oder Nadellager ausgebildet, welches um die zweite Achse (Achse des Planetenrades) umläuft.
Das erste Axiallager ist einerseits an einem Ende der miteinander verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenplanetenrads und anderseits an der ersten Abstützscheibe abgestützt. Das erste Axiallager läuft mit der Bewegung der miteinander verbundenen Planetenräder bzw. des Stu-
fenplanetenrads um die zweite Achse (Drehachse des jeweiligen Planetenrads) um, die wiede rum um die erste Achse (Drehachse der Eingangs- und Ausgangswelle) umläuft. Zur radialen Führung kann das erste Axiallager beispielsweise radial auf einem Absatz der miteinander verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenplanetenrads gehalten sein (nicht dargestellt).
In der Axialrichtung ist die erste Ab stütz scheibe bevorzugt über das dritte Axiallager unmit telbar an dem Gehäuse frei drehbar um die erste Achse axial abgestützt. Alternativ kann die erste Abstützscheibe auch direkt an oder auf dem Gehäuse gleitend abgestützt sein, d.h. kann das dritte Axiallager ein Gleitlager sein, das durch entsprechende Flächen der Abstützscheibe und des Gehäuses ausgebildet wird. Die erste Abstützscheibe kann radial an der ersten Welle gelagert sein, beispielsweise über ein Gleitlager oder ein Wälzlager. Alternativ erfolgt die La gerung in der Radialrichtung beispielsweise über das dritte Axiallager gegebenenfalls durch dafür vorgesehene Lagemuten oder Vertiefungen. Da die Umlaufachse des dritten Axiallagers mit der Drehachse der ersten Ab stütz scheibe übereinstimmt, kann eine reibungsarme und ver schleißfeste Lagerung gewährleistet werden. Da die erste Abstützscheibe bevorzugt frei um die erste Drehachse, insbesondere auch frei um die erste Welle drehbar ist (und die Lagerung gegenüber dem Gehäuse reibungsarm ist), kann die Ab stütz scheibe mit der Umlaufbewegung des ersten Axiallagers um die erste Drehachse mitbewegt werden. Die Ab stütz scheibe hat da bei bevorzugt eine Umlaufgeschwindigkeit, die der Umlaufgeschwindigkeit der miteinander verbundenen Planetenrädern bzw. des Stufenplanetenrads entspricht oder geringfügig geringer ist. Letzteres kann einen geringeren Verschleiß der Ab stützscheibe aufgrund der wechselnden Lagerfläche auf der Seite des ersten Axiallagers bedeuten.
Alternativ können die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. der Stufenplanet derart mit der ersten Abstützscheibe gekoppelt werden, dass sie sich gemeinsam um die erste Achse drehen bzw. um diese umlaufen. Beispielsweise kann hierfür ein in Richtung der ersten Ab stützscheibe vorstehendes Wellenende, das koaxial zu der zweiten Achse ausgebildet ist, vor gesehen sein, mittels dem die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplane tenrad mit der ersten Abstützscheibe bezüglich der Umlaufbewegung um die erste Achse starr verbunden werden. Bevorzugt ist das Wellenende beispielsweise ein Endabschnitt einer Pla netenwelle, die koaxial zu der zweiten Drehachse verläuft und auf der die miteinander ver bundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad gehalten sind. Bevorzugt kann der End abschnitt drehbar in einer Bohrung in der ersten Abstützscheibe gehalten werden. Die Plane tenwelle ist bevorzugt starr entweder mit der ersten Abstützscheibe oder mit den miteinander
verbundenen Planetenrädem bzw. dem Stufenplanetenrad verbunden und jeweils frei drehbar an oder in dem jeweils anderen gelagert. Statt dem Vorsehen einer Planetenwelle kann auch nur ein entsprechender Lagerzapfen an den miteinander verbundenen Planetenrädern bzw. dem Stufenplanetenrad vorgesehen sein. Alternativ kann auch ein Lagerzapfen an der ersten Abstützscheibe vorgesehen sein, der in ein entsprechendes Loch in den miteinander verbunde nen Planetenrädern bzw. dem Stufenplanetenrad hineinragt.
Durch die radiale Abstützung der miteinander verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenpla net im Ab stützbereich werden bevorzugt keine oder nur geringe Radialkräfte (nur die Kräfte, die zum Mitdrehen der Abstützscheiben erforderlich sind) von den miteinander verbundenen Planetenrädem bzw. dem Stufenplanet auf die Abstützscheiben und umgekehrt übertragen.
Zur Vermeidung von Überbestimmung der radialen Abstützung der miteinander verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenplaneten an den Abstützscheiben mittels Planetenwelle kann die Lagerung der Abstützscheiben an den miteinander verbundenen Planetenrädern bzw. dem Stufenplaneten Spielpassung haben.
Es dreht sich also in diesem Beispiel die erste Ab stütz scheibe mit dem Umlaufen der mitei nander verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenplanetenrads um die erste Drehachse. Da die Lagerachse des dritten Axiallagers mit der Drehachse der ersten Abstützscheibe überein stimmt, kann eine reibungsarme und verschleißfeste Lagerung bereitgestellt werden. Weiter hin läuft das erste Axiallager um eine Lagerachse um, die bezüglich der Abrollfläche auf der ersten Abstützscheibe feststeht. Hierdurch wird eine reibungsarme bzw. reibungsfreie Lage rung sichergestellt. Es werden keine Umfangskräfte über das erste Axiallager an die Abstütz scheibe übertragen.
Der mögliche Aufbau und die möglichen Anordnungen der zweiten Abstützscheibe entspre chen bevorzugt denjenigen der ersten Abstützscheibe mit der Maßgabe, dass die Abstützung bevorzugt nicht direkt gegenüber dem Gehäuse erfolgt, sondern gegenüber einem sich radial erstreckenden Bereichs des zweiten Hohlrads. In alternativen Ausführungsformen, bei denen ein Ausgangsdrehmoment des zweiten Hohlrads beispielsweise direkt auf seiner radialen Au ßenseite abgegriffen wird, kann eine axiale Abstützung der zweiten Abstützscheibe auch un mittelbar gegenüber dem Gehäuse erfolgen. Die verschiedenen Anordnungen und Ausbildun gen können miteinander kombiniert werden, d. h. die Abstützung an der ersten Ab stütz scheibe muss nicht auf die gleiche Weise erfolgen wie die Abstützung an der zweiten Abstützscheibe.
Die zweite Abstützscheibe dreht sich bevorzugt wie auch die erste Abstützscheibe um die erste Achse. Da sich auch der sich radial erstreckende Bereich des zweiten Hohlrads um die erste Achse dreht, kann das um die erste Achse umlaufende vierte Lager verschleiß- und rei bungsarm arbeiten.
Wie auch bei der ersten Abstützscheibe kann die zweite Abstützscheibe unabhängig von den miteinander verbundenen Planetenrädern bzw. dem Stufenplanetenrad um die erste Achse drehbar vorgesehen sein. Alternativ kann, wie auch die erste Abstützscheibe, die zweite Ab stützscheibe über eine entsprechende Kopplung (vorstehende Enden, Lagerzapfen, Planeten welle) mit der zweiten Achse der miteinander verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenpla- netenrads gekoppelt sein, so dass die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stu fenplanetenrad sich zwar frei um die zweite Achse drehen können aber gemeinsam mit der zweiten Abstützscheibe um die erste Achse umlaufen.
Bevorzugt ist die Planetenwelle in eine Aufnahme in einer der Abstützscheiben eingepresst (starr gehalten) und in der jeweils anderen der Abstützscheiben frei drehbar um die zweite Achse gehalten, so dass die Abstützscheiben in der Axialrichtung relativ zueinander bewegbar sind. In einer solchen Ausgestaltung sind das Stufenplanetenrad oder die miteinander verbun denen Planetenräder frei um die Planetenwelle drehbar.
Die miteinander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad können unmittelbar axial gleitend auf der zweiten Abstützscheibe abgestützt sein oder es kann das zweite Axialla ger axial zwischen ihnen vorgesehen sein.
Das zweite Axiallager kann, wie bei der ersten Abstützscheibe, um die zweite Achse umlau fen. Das zweite Axiallager kann radial auf einem Absatz oder einer Vertiefung der miteinan der verbundenen Planetenräder bzw. des Stufenplanetenrads oder einem vorstehenden Ende, Lagerzapfen, oder der Planetenwelle gehalten sein.
Die axiale Lagerung der zweiten Ab stütz scheibe gegenüber dem zweiten Hohlrad (oder dem Gehäuse) kann entweder (wie oben) gleitend (ohne zusätzliches Lager) oder über das vierte Axiallager erfolgen. Das vierte Axiallager, das axial zwischen der zweiten Abstützscheibe und zweiten Hohlrad (oder dem Gehäuse) angeordnet ist, kann über Nuten oder Vertiefungen
in dem zweiten Hohlrad (oder dem Gehäuse) und/oder der zweiten Ab stütz scheibe in Position gehalten werden.
Die bevorzugt vorgesehene axiale Lagerung des zweiten Hohlrads gegenüber dem Gehäuse kann entweder unmittelbar gleitend (Gleitlager) oder über das fünfte Axiallager erfolgen. Das fünfte Axiallager läuft um die erste Achse um, um die sich auch der radiale Verbindungs- o- der Erstreckungsbereich des zweiten Hohlrades dreht. Es erfolgt somit eine reibungs- und ver schleißarme Lagerung.
Das Planetengetriebe ist bevorzugt ohne Steg ausgebildet, auf dem normalerweise die mitei nander verbundenen Planetenräder bzw. das Stufenplanetenrad radial gelagert sind.
Die Aufnahme der verschiedenen Kippmomente um Achsen senkrecht zu der Planetendreh achse (zweiten Achse), die einerseits durch die in den Verzahnungen wirkenden Umfangs kräfte, Radialkräfte und ggfs (bei Schrägverzahnung) Axialkräfte und andererseits die resul tierende Radialkraft am Ab stützbereich hervorgerufen werden, erfolgt durch die Axialkräfte, die sich auf den Abstützscheiben abstützen. Insbesondere wird ein aus den in den Zahnein griffen entstehenden Umfangskräften resultierendes erstes Kippmoment um eine Achse, die parallel zu der Richtung der in den Zahneingriffen wirkenden Radialkräfte ist, durch Axial kräfte abgestützt. Weiterhin wird ein aus den in den Zahneingriffen entstehenden Radialkräf ten, der Ab stützkraft im Ab stützbereich und den in den Zahneingriffen entstehenden Axial kräften resultierendes Kippmoment um eine Achse, die parallel zu der Richtung der in den Zahneingriffen wirkenden Umfangskräfte ist, durch Axialkräfte abgestützt.
Statt dem Vorsehen einer oder beider der Abstützscheiben können die Axialkräfte auch un mittelbar durch Gleit- oder Kugellagerung in das Gehäuse oder radiale Wandabschnitte des Hohlrads übertragen werden. Beim Weglassen der Abstützscheiben muss beachtet werden, dass keine Rollenlager eingesetzt werden können.
Es wurde erkannt, dass bei günstig gewählten Zahneingriffswinkeln und Zähnezahlen bereits ein hoher, getriebetechnischer Wirkungsgrad erzielt wird, der aber durch die andere Auf nahme der Kippmomente durch Axialkräfte am Planeten noch weiter gesteigert werden kann. Die zusätzliche, seitliche Führung des Stufenplanetenrads durch die Abstützscheiben ermög-
licht zudem, dass dieses weniger breit ausgeführt sein muss, weil keine Radiallager vorgese hen sein müssen, die die Kippmomente des Planetenrades abstützen müssen. Hierdurch kann das gesamte Planetengetriebe in axialer Richtung kürzer ausgelegt werden. Weiterhin existie ren keine Lagerverluste durch Radiallager, da die Lagerung ohne Radiallager erfolgt.
Der Außenumfang (Kopfkreis) des Sonnenrads ist bevorzugt größer als der Außendurchmes ser des Abstützbereichs.
Bevorzugt sind mindestens zwei, bevorzugt drei und noch bevorzugter vier oder fünf Sätze aus miteinander verbundenen Planetenrädern bzw. Stufenplanetenräder vorgesehen, welche gleichmäßig über dem Umfang verteilt sind.
Das erste und das zweite Hohlrad weisen bevorzugt unterschiedliche Zähnezahlen auf. Die Zähnezahldifferenz der Zahnradstufen erstes Hohlrads zu dem ersten Verzahnungsbereich und/oder zweiten Hohlrads zu dem zweiten Verzahnungsbereich entspricht bevorzugt der An zahl der Planeten oder einem Vielfachen davon.
Die Zähnezahl des ersten Verzahnungsbereichs des Planeten ist bevorzugt gleich zu der Zäh nezahl des zweiten Verzahnungsbereichs. Bevorzugt ist das Stufenplanetenrad mit einer einzi gen, bevorzugt durchgehenden Verzahnungsgeometrie ausgebildet. Jeder Zahn erstreckt sich also bevorzugt durchgehend über die gesamte Breite der beiden Verzahnungsbereiche des Stufenplanetenrads. Bevorzugt ist, bei grundsätzlich gleicher Verzahnungsgeometrie, der Kopfkreis des ersten Verzahnungsbereichs, der mit dem ersten Hohlrad kämmt, verschieden zu dem (bevorzugt größer als der) Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs, der mit dem zweiten Hohlrad kämmt. Beispielsweise sind die Zähne im zweiten Verzahnungsbereich des Stufenplanetenrades stumpfer/flacher, wobei die Zähnezahl des zweiten Hohlrades bevorzugt um die Zahl der Planeten (oder einem Vielfachen hiervon) größer ist als die Zähnezahl des ersten Hohlrades.
Die erste Welle kann in der zweiten Welle gelagert sein. Wird auf diese Lagerung verzichtet, kann die erste Welle über die Zahneingriffe Sonne-Planetenrad abgestützt werden. Hierdurch kann eine gleichmäßige Zahneingriffskraft (dies gilt insbesondere für drei Planetenräder) er reicht werden. Bevorzugt ist die erste Welle in der zweiten Welle und/oder im Gehäuse gela gert, weil damit die Planetenräder zentriert werden. Die Planetenräder werden in diesem Fall
über die Ab stützung an dem Ab stützbereich und über den Eingriff mit den Verzahnungen der beiden Hohlräder radial geführt bzw. gelagert.
Das Stufenplanetenrad weist den ersten Verzahnungsbereich, also eine erste Verzahnung, und den zweiten Verzahnungsbereich, also eine zweite Verzahnung, auf. Im Falle von miteinander verbundenen Planetenrädern weist das erste Planetenrad den ersten Verzahnungsbereich, also eine erste Verzahnung, auf und das zweite Planetenrad weist den zweiten Verzahnungsbe reich, also eine zweite Verzahnung, auf. Wie oben angegeben können der erste Verzahnungs bereich (also die erste Verzahnung) und der zweite Verzahnungsbereich (also die zweite Ver zahnung) dieselbe Verzahnungsgeometrie aufweisen und unterscheiden sich nur im Kopf kreis. Im Falle des Stufenplanetenrads kann dieses bevorzugt mit durchgehender Verzah nungsgeometrie hergestellt werden und anschließend der Kopfkreis eines Verzahnungsbe reichs geändert werden. Im Falle von miteinander verbundenen Planetenrädern können zu nächst zwei identische Planetenräder hergestellt werden, von denen dann eines zur Änderung des Kopfkreises bearbeitet wird.
Alle Zahnräder und weiteren Bauteile sind bevorzugt im Wesentlichen starre Bauteile, die aus üblichen Materialien ausgebildet sind. Zur Schmierung kann beispielsweise ein Ölsumpf oder eine andere Ölzuführung etc. vorgesehen sein.
Das erste Axiallager ist, wie auch oben angegeben, bevorzugt entweder als Gleitlager unmit telbar auf den entsprechenden Oberflächen der aneinander zu lagernden Bauteile (integrale Ausbildung) oder als separates Axiallager (separates Lagerbauteil) ausgebildet. Im Falle des separaten Axiallagers ist das erste Axiallager bevorzugt als mindestens eine von den aneinan der zu lagernden Bauteilen separat vorgesehene Gleitscheibe oder als Wälzlager (beispiels weise Kugel- oder Rollenlager (welches als Untergruppe auch Nadellager aufweist)) mit ent sprechenden Wälzkörpern (Kugel, Rolle, Nadel, Tonne etc.) und, falls notwendig, Lagerkäfig etc. ausgebildet. Wälzlager werden, wie sich aus Obigem ergibt, in der vorliegenden Offenba rung auch als „umlaufende Axiallager“ bezeichnet. Ein solches umlaufendes Axiallager (Wälzlager) bzw. dessen Wälzkörper laufen um eine Lagerachse um, die koaxial zu dem La ger ist. Analog zu dem ersten Axiallager sind auch die genannten übrigen Axiallager (zweites, drittes, viertes und/oder fünftes Axiallager) ausgebildet. Jedes der übrigen Axiallager ist also als Gleitlager unmittelbar auf den entsprechenden Oberflächen der aneinander zu lagernden Bauteile oder als separates Axiallager (separates Lagerbauteil) ausgebildet. Für den Fall der
Ausbildung als separates Axiallager ist das jeweilige der übrigen Axiallager bevorzugt als mindestens eine von den aneinander zu lagernden Bauteilen separat vorgesehene Gleitscheibe oder als Wälzlager (beispielsweise Kugel- oder Rollenlager einschließlich Nadellager) mit entsprechenden Wälzkörpem und, falls notwendig, Lagerkäfig etc. ausgebildet. Die Axialla ger können zueinander unterschiedlich ausgebildet sein, d.h. jedes der Axiallager kann unab hängig von den anderen Axiallagern als Gleitlager unmittelbar auf den entsprechenden Ober flächen der aneinander zu lagernden Bauteile oder als separates Axiallager (separates Lager bauteil) ausgebildet sein. Weiterhin kann auch die Bauart als separates Axiallager (Gleitlager oder Wälzlager) jedes der Axiallager unabhängig voneinander sein. Bevorzugt sind das erste und das zweite Axiallager beide als Wälzlager ausgebildet.
Wälzlager werden (wie bei solchen Lagern üblich) bevorzugt spielfrei eingesetzt, die zu la gernden Bauteile sind also bevorzugt gegeneinander vorgespannt. In der vorliegenden Offen barung erfolgt das spielfreie Einstellen/Vorspannen bevorzugt entweder für jedes Lager sepa rat oder paarweise oder über die gesamte Getriebeanordnung bzw. das Gehäuse. Bevorzugt sind also mindestens das erste und/oder zweite Axiallager zwischen der ersten Abstützscheibe und dem Stufenplaneten oder dem jeweiligen Planetenrad und der zweiten Abstützscheibe und Stufenplaneten oder dem jeweiligen Planetenrad spielfrei eingestellt/vorgespannt. Dies kann beispielsweise durch Verspannen über die Planetenwelle oder von außen über die weite ren Axiallager erfolgen. Analog ist bevorzugt eine spielfreie Einstellung für die anderen Lager vorzusehen, insbesondere, wenn sie als Wälzlager ausgebildet sind.
Im Falle von Gleitlagern (sowohl als separates Lagerbauteil als auch als integral ausgebildetes Lager) ist bevorzugt (wie bei solchen Lagern üblich) mindestens ein geringes Spiel zwischen den aneinander zu lagernden Bauteilen vorgesehen, da anderenfalls die Reibung hoch wäre. Analog zu dem spielfreien Einstellen erfolgt das Einstellen mit Spiel bevorzugt entweder für jedes Lager separat oder paarweise oder über die gesamte Getriebeanordnung.
Wie oben angegeben, können als die Axiallager auch sowohl Gleitlager als auch Wälzlager zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist jedes der Gleitlager mit Spiel und jedes der Wälzlager ohne Spiel eingestellt bzw. vorgesehen.
Weitere Aspekte der Offenbarung, die nicht alle unter die unabhängigen Ansprüche fallen, sind:
1 Ein Planetengetriebe (2), mit einem Gehäuse (4), einer ersten Welle (6) mit einem außenverzahnten Sonnenrad (8), die in dem Gehäuse (4) um eine erste Achse (XI) drehbar gelagert ist, einem ersten Hohlrad (12), das koaxial zu der ersten Welle (6) nicht drehbar in dem Gehäuse (4) vorgesehen ist, einem zweiten Hohlrad (16), das in dem Gehäuse um die erste Achse (XI) drehbar ge lagert ist, und entweder einem Stufenplanetenrad (24), das radial zwischen der ersten Welle (6) und den Hohlrädem (12, 16) vorgesehen ist und einen ersten Verzahnungsbereich (26), der mit dem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (12) kämmt, und einen zweiten Verzahnungsbe reich (28), der mit dem zweiten Hohlrad (16) kämmt, aufweist, oder einem ersten Planetenrad, das radial zwischen der ersten Welle (6) und den ersten Hohlrad (12) vorgesehen ist und einen ersten Verzahnungsbereich, der mit dem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (12) kämmt, aufweist, und einem zweiten Planetenrad, das radial zwischen der ersten Welle (4) und den zweiten Hohlrad (16) vorgesehen ist, drehfest und koaxial mit dem ersten Planetenrad verbun den ist und einen zweiten Verzahnungsbereich (28), der mit dem zweiten Hohlrad (16) kämmt, aufweist, bei dem an der ersten Welle (6) ein zylindrischer Abstützbereich (32) vorgesehen ist, der koa xial zu der ersten Welle (6) vorgesehen ist, auf dem sich das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder radial abstützen.
2. Planetengetriebe nach Aspekt 1, bei dem der Außendurchmesser des zylindrischen Abstützbereichs (32) dem Wälzkreisdurch messer des Sonnenrads (8) in der Verzahnung zwischen dem Sonnenrad (8) und dem ersten Verzahnungsbereich (26) entspricht.
3. Planetengetriebe nach Aspekt 1 oder 2, bei dem der zweite Verzahnungsbereich (28) schrägverzahnt ist, und das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder mit der auf dem Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs (28) liegenden Außenumfangsfläche des zweiten Verzahnungsbereichs (28) auf dem Ab stützbereich abgestützt ist.
4. Planetengetriebe nach Aspekt 3, bei dem die Sprungüb erdeckung (eb) des zweiten Verzahnungsbereichs (28) größer oder gleich eins ist.
5. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 2 oder 3, bei dem die Sprungüberdeckung (er) des zweiten Verzahnungsbereichs (28) größer oder gleich dem Verhältnis aus der Teilung (p) abzüglich der Zahnkopfbreite (bi) des zweiten Verzah nungsbereichs (28) zu der Teilung (p) des zweiten Verzahnungsbereichs (28) ist.
6. Planetengetriebe nach Aspekt 1 oder 2, bei dem ein Hülsenbauteil (62) an dem Stufenplanetenrad (24) oder den miteinander verbunde nen Planetenrädem vorgesehen ist, das eine zylindrischen Außenumfangsfläche, die koaxial zu der Planetendrehachse (XI) ist, aufweist, mittels der das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder an dem Ab stützbereich radial abgestützt sind, oder das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder einen zy lindrischen Außenumfangsflächenbereich, der koaxial zu der Planetendrehachse (XI) ist, auf- weisen, mittels dem das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenrä der an dem Ab stützbereich radial abgestützt sind.
7. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 1 bis 6, bei dem im Betrieb aufgrund der Drehmomentübertragung auf das Stufenplanetenrad oder die miteinander verbundenen Planetenräder wirkende Kippmomente senkrecht zu der Drehachse des Stufenplanetenrads oder der miteinander verbundenen Planetenräder durch axiale Abstüt zung des Stufenplanetenrads oder der miteinander verbundenen Planetenräder abgestützt wer den.
8. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 1 bis 7, das weiter aufweist eine auf der Seite des ersten Verzahnungsbereich (26) des Stufenplanetenrads (24) o- der auf der Seite des ersten Planetenrads vorgesehene erste Abstützscheibe (36), die koaxial zu der ersten Achse (XI) und um diese drehbar vorgesehen ist, zur axialen Abstützung des Stufenplanetenrads (24) oder der miteinander verbundenen Planetenräder, und/oder
eine auf der Seite des zweiten Verzahnungsbereichs (26) des Stufenplanetenrads (24) oder auf der Seite des zweiten Planetenrads vorgesehene zweite Abstützscheibe (40), die koa xial zu der ersten Achse (XI) und um diese drehbar vorgesehen ist, zur axialen Abstützung des Stufenplanetenrads (24) oder der miteinander verbundenen Planetenräder.
9. Planetengetriebe nach Aspekt 8, bei dem zwischen der ersten Abstützscheibe (36) und dem Stufenplanetenrad (24) oder dem ersten Planetenrad zur axialen Abstützung ein erstes Axiallager (38) koaxial zu einer Plane tendrehachse (X2) vorgesehen ist oder das Stufenplanetenrad (24) oder das erste Planetenrad unmittelbar auf der ersten Ab stütz scheibe (36) gleitend axial abgestützt ist, und/oder zwischen der zweiten Ab stütz scheibe (40) und dem Stufenplanetenrad (24) oder dem zweiten Planetenrad zur axialen Ab Stützung ein zweites Axiallager (42) koaxial zu der Plane tendrehachse (X2) vorgesehen ist oder das Stufenplanetenrad (24) oder das zweite Planeten rad unmittelbar auf der zweiten Ab stütz scheibe (40) gleitend axial abgestützt ist.
10. Planetengetriebe nach Aspekt 8 oder 9, bei dem zwischen der ersten Abstützscheibe (36) und dem Gehäuse (4) ein drittes Axiallager (44) koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist oder die ersten Abstützscheibe (36;) an dem Gehäuse (4) gleitend axial abgestützt ist.
11. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 8 bis 10, bei dem die Planetendrehachse (X2) mit mindestens einer der Ab stütz scheiben (36, 40) derart gekoppelt ist, dass die mindestens eine Abstützscheibe (36, 40) zusammen mit dem Stufenpla netenrad (24) oder dem ersten und dem zweiten Planetenrad um die erste Achse (XI) umläuft.
12. Planetengetriebe (2) nach einem der vorgehenden Aspekte, mit einer zweiten Welle (22), die drehstarr mit dem zweiten Hohlrad (16) verbunden ist und mit diesem um die erste Achse (XI) dreht, bei dem das zweite Hohlrad (20) über einen radialen Erstreckungsbereich (20; 20A) des zwei ten Hohlrads (16) mit der zweiten Welle (22) drehstarr verbunden ist oder ein sich radial er streckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) vorgesehenen ist.
13. Planetengetriebe nach Aspekt 12, bei dem die zweite Ab stütz scheibe (40) zwischen dem Stufenplanetenrad (24) oder dem zwei ten Planetenrad und einem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder einem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) vorgesehenen ist, und zwischen der zweiten Abstützscheibe (40) und dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich ein viertes Axiallager (48) koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist oder die zweite Abstütz scheibe (4) an dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich gleitend axial abgestützt ist.
14. Planetengetriebe nach Aspekt 12 oder 13, bei dem das zweite Hohlrad (16) in der Axialrichtung über ein fünftes Axiallager (52) gelagert ist, das zwischen dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) und dem Gehäuse (4) und koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist.
15. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 12 bis 14, bei dem die zweite Welle (22) in der Radialrichtung durch ein Radiallager gelagert ist, das zwi schen einer axial verlaufenden Innenumfangsfläche der zweiten Welle (22), die hohl ausgebil det ist, oder einem axialen Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) und der ersten Welle (6) vorgesehen ist.
16. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Aspekte, soweit auf Aspekt 8 rück bezogen, bei dem mindestens eines, bevorzugt alle der Axiallager Nadel- oder Rollenlager sind.
17. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem kein Steg vorgesehen ist, der das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbun denen Planetenräder an der ersten oder zweiten Welle radial lagert.
18. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem mehrere Stufenplanetenräder (24) bzw. mehrere der miteinander verbundenen Plane tenräder vorgesehen sind.
19. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem der erste Verzahnungsbereich (26) und der zweite Verzahnungsbereich (28) des Stu- fenplanetenrads (24) aus einer durchgehenden Verzahnung ausgebildet sind.
20. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Aspekte, bei dem mindestens eines, be vorzugt alle der Axiallager als Wälzlager, bevorzugt Kugellager ausgebildet ist.
21. Planetengetriebe (2), mit einem Gehäuse (4), einer ersten Welle (6), die in dem Gehäuse (4) um eine erste Achse (XI) drehbar gela gert ist, einem ersten Hohlrad (12), das koaxial zu der ersten Welle (6) nicht drehbar in dem Gehäuse (4) vorgesehen ist, einem zweiten Hohlrad (16), das in dem Gehäuse um die erste Achse (XI) drehbar ge lagert ist, einem Planeten mit einer Planetendrehachse (X2), der entweder als ein Stufenplane tenrad (24) oder als eine Planetenbaugruppe aus einem ersten Planetenrad und einem zweiten Planetenrad, die um die gemeinsame Planetenachse (X2) rotieren, ausgebildet ist, wobei der Planet einen ersten Verzahnungsbereich (26), der mit dem ersten Hohlrad (12) kämmt, und einen zweiten Verzahnungsbereich (28), der mit dem zweiten Hohlrad (16) kämmt, aufweist, so dass bei einer Drehung der ersten Welle (6) die Planetendrehachse (X2) um die erste Achse (XI) umläuft, einer ersten Abstützscheibe (36) zur axialen Abstützung des Planeten, die auf der Seite des ersten Verzahnungsbereichs (26) des Planeten koaxial zu der ersten Achse (XI) und um diese drehbar vorgesehen ist, und einer zweiten Ab stütz scheibe (40) zur axialen Abstützung des Planeten, die auf der Seite des zweiten Verzahnungsbereichs (26) des Planeten koaxial zu der ersten Achse (XI) und um diese drehbar vorgesehen ist, und bevorzugt einem außenverzahnten Sonnenrad (8), das auf der ersten Welle (6) vorge sehen ist, bei dem bevorzugt der Planet radial zwischen dem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (14) angeordnet ist und mit dem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (14) kämmt, wobei die Planetendrehachse (X2) radial zwischen dem Sonnenrad und dem ersten Hohlrad liegt,
dadurch gekennzeichnet, dass bevorzugt zwischen der ersten Abstützscheibe (36) und dem Planeten zur axialen Ab stützung ein erstes bevorzugt umlaufendes Axiallager (38) koaxial zu der Planetendrehachse (X2) vorgesehen ist oder der Planet unmittelbar auf der ersten Ab stütz scheibe (36) gleitend axial abgestützt j st, und/oder bevorzugt zwischen der zweiten Abstützscheibe (40) und dem Planeten zur axialen Abstützung ein zweites bevorzugt umlaufendes Axiallager (42) koaxial zu der Planetendreh achse (X2) vorgesehen ist oder der Planet unmittelbar auf der zweiten Abstützscheibe (40) gleitend axial abgestützt j st.
22. Planetengetriebe nach Aspekt 21, bei dem der Planet mit mindestens einer der Ab stütz scheiben (36, 40) derart gekoppelt ist, dass die mindestens eine Ab stütz scheibe (36, 40) zusammen mit dem Planeten um die erste Achse (XI) umläuft.
23. Planetengetriebe nach Aspekt 21 oder 22, bei dem an der ersten Welle (6) ein zylindri scher Abstützbereich (32) vorgesehen ist, der koaxial zu der ersten Welle (6) vorgesehen ist, auf dem sich der Planet radial abstützt.
24. Planetengetriebe nach Aspekt 23, bei dem der Außendurchmesser des zylindrischen Abstützbereichs (32) dem Wälzkreisdurch messer des Sonnenrads (8) in der Verzahnung zwischen dem Sonnenrad (8) und dem ersten Verzahnungsbereich (26) entspricht.
25. Planetengetriebe nach Aspekt 24, bei dem der zweite Verzahnungsbereich (28) schrägverzahnt ist und der Planet mit der auf dem Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs (28) liegenden Außenumfangsfläche des zweiten Verzahnungsbereichs (28) auf dem Ab stützbereich abgestützt ist, oder ein Hülsenbauteil (62) an dem Planeten vorgesehen ist, das eine zylindrischen Außen umfangsfläche, die koaxial zu der Planetendrehachse (X2) ist, aufweist, mittels der der Planet an dem Ab stützbereich (32) radial abgestützt ist, oder der Planet einen koaxialen zylindri schen Außenumfangsflächenbereich aufweist, mittels dem der Planet an dem Ab stützbereich (32) radial abgestützt ist.
26. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 21 bis 25, bei dem zwischen der ersten Abstützscheibe (36) und dem Gehäuse (4) ein drittes Axiallager (44) koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist oder die ersten Abstützscheibe (36) an dem Gehäuse (4) gleitend axial abgestützt ist.
27. Planetengetriebe (2) nach einem der Aspekte 21 bis 26, mit einer zweiten Welle (22), die starr verbunden oder integral mit dem zweiten Hohlrad (16) ausgebildet ist und mit dem zweiten Hohlrad (16) um die erste Achse (XI) rotiert, bei dem die zweite Ab stütz scheibe (40) zwischen der auf der Seite des zweiten Verzahnungs bereichs (26) liegenden Endseite des Planeten und einem radialen Erstreckungsbereich (20; 20A) des zweiten Hohlrads (16) oder einem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) vorgesehenen ist, und zwischen der zweiten Abstützscheibe (40) und dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich ein viertes Axiallager (48) koaxial zu der ersten Achse (XI; XI A) vorgesehen ist oder die zweite Ab stützscheibe (40) an dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich gleitend axial abgestützt ist.
28. Planetengetriebe nach Aspekt 27, bei dem das zweite Hohlrad (16) in der Axialrichtung über ein fünftes Axiallager (52) gelagert ist, das zwischen dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) und dem Gehäuse (4) und koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist.
29. Planetengetriebe nach einem der Aspekte 21 bis 28, bei dem mindestens eines, bevor zugt alle der Axiallager Wälzlager, bevorzugt Kugel-, Nadel- oder Rollenlager sind.
Im Weiteren werden bevorzugte Ausführungsformen anhand der Figuren beschrieben, von de nen zeigen:
Fig. 1 eine schematische teilweise Querschnittsansicht eines Planetengetriebes gemäß einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine schematische teilweise Querschnittsansicht einer Eingangswelle des Planetenge triebes gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 3A und Fig. 3B jeweils verschiedene schematische teilweise Querschnittsansichten des Stufenplanetenrads des Planetengetriebes gemäß der ersten Ausführungsform, einschließlich angreifender Kräfte,
Fig. 4 eine schematische Seitenansicht von Teilen bzw. Komponenten des Planetengetriebes gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 5 eine schematische Seitenansicht der Verzahnung zwischen dem ersten Hohlrad und dem ersten Verzahnungsbereich des Stufenplanetenrads des Planetengetriebes gemäß der ers ten Ausführungsform,
Fig. 6 eine schematische Seitenansicht der Verzahnung zwischen dem ersten Verzahnungs bereich des Stufenplanetenrads und dem Sonnenrad des Planetengetriebes gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 7 eine schematische Seitenansicht der Verzahnung zwischen dem zweiten Hohlrad und dem zweiten Verzahnungsbereich des Stufenplanetenrads des Planetengetriebes gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 8 eine schematische Seitenansicht der Lagerung des zweiten Verzahnungsbereichs des Stufenplanetenrads auf dem Ab stützbereich der Eingangswelle des Planetengetriebes gemäß der ersten Ausführungsform, und
Fig. 9 eine schematische Aufsicht auf die Berührbereiche zwischen dem zweiten Verzah nungsbereich des Stufenplanetenrads und dem Ab stützbereich der Eingangswelle in verschie denen Drehstellungen des Stufenplanetenrads gemäß der ersten Ausführungsform,
Fig. 10 eine schematische Aufsicht auf die Berührbereiche zwischen dem zweiten Verzah nungsbereich des Stufenplanetenrads und dem Ab stützbereich der Eingangswelle in verschie denen Drehstellungen des Stufenplanetenrads gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Fig. 11 eine schematische teilweise Querschnittsansicht eines weiteren Planetengetriebes, das nicht alle beanspruchten Merkmale aufweist, und
Fig. 12 eine schematische teilweise Querschnittsansicht des Stufenplanetenrads des Planeten getriebes aus Fig. 11.
Nachfolgend werden Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Gleiche oder ähnliche Merkmale sind in allen Figuren durch dieselben Bezugszeichen be zeichnet, wobei aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen eingesetzt sind.
Das in Fig. 1 gezeigte Planetengetriebe 2 weist ein Gehäuse 4 auf, welches beispielsweise starr mit einer Antriebsmaschine bzw. mit deren Gehäuse verbunden ist. Diese Antriebsma schine kann beispielsweise ein Elektromotor oder einer Brennkraftmaschine sein. Das Plane tengetriebe 2 weist eine erste Welle 6 auf, die bevorzugt die Eingangs- bzw. Antriebswelle des Planetengetriebes 2 ist. Die erste Welle 6 dreht sich im Betrieb des Planetengetriebes 2 um eine erste Achse XI. In Fig. 1 sind das Gehäuse 4, die erste Welle 6 und weitere, später beschriebene Bauteile nur oberhalb der ersten Achse XI dargestellt, obwohl sie als rotations symmetrische Bauteile auch unterhalb der Achse XI ausgebildet sind.
Die erste Welle 6 ist ausgehend von der linken Seite in Fig.1 antreibbar. Auf der ersten Welle 6 ist, wie auch aus Fig. 2 ersichtlich ist, ein außenverzahntes Sonnenrad 8 vorgesehen, das mit der ersten Welle 6 um die erste Achse XI drehbar ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das Sonnenrad 8 ausgehend von dem in Fig. 1 linken Ende der ersten Welle 6 auf die Welle 6 aufgepresst. Das Sonnenrad 8 ist bevorzugt starr auf der ersten Welle 6 angebracht. Das außenverzahnte Sonnenrad 8 kann einen gerad- oder schrägverzahnten Verzahnungsbe reich 10 aufweisen.
Weiterhin ist ein Hohlrad 12 vorgesehen, das koaxial zu der ersten Welle 6 starr in dem Ge häuse 4 vorgesehen, bevorzugt befestigt ist. Beispielsweise ist das erste Hohlrad 12 in das Ge häuse 4 eingepresst oder mit ihm verschraubt. Das erste Hohlrad 12 weist eine Innenverzah nung 14 auf. Das erste Hohlrad 12 ist so ausgebildet, dass die Innenverzahnung 14 radial au ßerhalb (bevorzugt in der Radialrichtung gesehen überlappend) des Sonnenrads 8 mit einem radialen Abstand zu dem Verzahnungsbereich 10 des Sonnenrads 8 angeordnet ist.
In Fig. 1 rechts neben dem ersten Hohlrad ist ein zweites Hohlrad 16 vorgesehen, das koaxial zu der ersten Achse XI und um die erste Achse XI drehbar vorgesehen ist. Das zweite Hohl rad 16 weist eine Innenverzahnung 18 auf. Das zweite Hohlrad 16 weist einen radialen Erstre ckungsbereich 20 auf, der die Innenverzahnung 18 (oder einen innenverzahnten Bereich) mit einer zweiten Welle 22 radial verbindet. Die zweite Welle 22 ist koaxial zu der ersten Achse XI vorgesehen und starr mit dem zweiten Hohlrad 16 verbundenen bzw. hier integral mit ihm ausgebildet und durch das zweite Hohlrad 16 um die erste Achse XI rotierbar.
Weiterhin ist ein Stufenplanetenrad 24 vorgesehen. Das Stufenplanetenrad 24 ist schematisch auch in Fig. 3 A und Fig. 3B näher dargestellt. Wie aus den Figs. 1 und 3 A und 3B ersichtlich
ist, weist das Stufenplanetenrad 24 in seinem linken Bereich einen ersten außenverzahnten Verzahnungsbereich 26 und in seinem rechten Bereich einen zweiten außenverzahnten Ver zahnungsbereich 28 auf. Beide Verzahnungsbereiche 26, 28 sind auf einem Grundkörper 30 des Stufenplanetenrads 24 vorgesehen oder integral mit ihm ausgebildet. Bei der integralen Ausbildung sind die Verzahnungsbereiche 26, 28 beispielsweise aus dem Grundkörper 30 herausgefräst. Altemativsind die Verzahnungsbereiche 26, 28 an dem Grundkörper 30 befes tigt (beispielsweise aufgepresst, hier nicht dargestellt).
Die erste Welle 6 weist, wie in den Figs. 1 und Fig. 2 dargestellt ist, rechts (hier beabstandet) neben dem Verzahnungsbereich 10 des Sonnenrads 8 einen Ab stützbereich 32 auf. Der Ab stützbereich 32 weist eine koaxial zu der ersten Welle 6 ausgebildete (zylindrische) Außen- umfangsfläche 34 auf. Der Ab stützbereich kann auch als Hülse aufgebaut sein, die mit der ersten Welle 6 fest verbunden ist.
Die oben genannten Bauteile bzw. Komponenten sind so ausgebildet und angeordnet, dass das Stufenplanetenrad 24 mit seinem ersten Verzahnungsbereich 26 innenseitig mit dem Sonnen rad 8 und gleichzeitig außenseitig mit der Innenverzahnung 14 des ersten Hohlrads 12 kämmt. Gleichzeitig kämmt das Stufenplanetenrad 24 mit seinem zweiten Verzahnungsbereich 28 au ßenseitig mit der Innenverzahnung 18 des zweiten Hohlrads 16. Innenseitig ist dabei der Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs 28 in Berührung mit der Außenumfangsfläche 34 des Abstützbereichs 32.
Das Stufenplanetenrad 24 ist somit an in der Axialrichtung verschiedenen Stellen radial abge stützt (bzw. es wirken Kräfte aus der Drehmomentübertragung in den Verzahnungen), näm lich einerseits zwischen dem ersten Hohlrad 12 und dem Sonnenrad 10 und andererseits zwi schen dem zweiten Hohlrad 16 und dem Ab stützbereich 32.
Weiterhin ist der zweite Verzahnungsbereich 28 und der Ab stützbereich 32 so ausgebildet, dass der Kopfkreis (-durchmesser) des zweiten Verzahnungsbereichs 28 dem Wälzkreis (- durchmesser) der Verzahnung zwischen dem ersten Verzahnungsbereich 26 des Stufenplane tenrads 24 und dem Verzahnungsbereich 10 des Sonnenrads 8 entspricht.
Im Betrieb, d.h. bei Drehung der ersten Welle 6 wird die Drehung der ersten Welle 6 über das Sonnenrad 8 auf das Stufenplanetenrad 24 übertragen. Durch die gehäusefeste Lagerung des
ersten Hohlrades 12 läuft das Stufenplanetenrad 24 mit seiner Drehung um seine eigene Dreh achse, die im Folgenden als zweite Achse X2 bezeichnet wird, um die erste Achse XI um. Diese überlagerten Bewegungen, d.h. die Drehung um die eigene Drehachse (um die um die erste Achse XI umlaufende zweite Achse X2 (sie entspricht der Planetendrehzahl nach Mül ler)) und das gleichzeitige Umlaufen um die erste Achse XI (sie entspricht der Stegdrehzahl nach Müller) werden über den Zahneingriff des zweiten Verzahnungsbereichs 28 mit dem zweiten Hohlrad 16 in eine Drehbewegung des zweiten Hohlrads 16 um die erste Achse XI übertragen. Diese wird zuletzt als Abtrieb an der zweiten Welle 22 ausgegeben.
Dadurch, dass der zweite Verzahnungsbereich 28 mit seinem Kopfkreis auf dem Außenum fang des Abstützbereich 32, der identisch mit dem Wälzkreis der Verzahnung des Sonnenrads 8 und des ersten Verzahnungsbereichs 26 ist, abrollt, drehen sich der zweite Verzahnungsbe reich 28 und die ihn berührende Außenumfangsfläche 34 des Abstützbereichs 32 mit identi schen Umfangsgeschwindigkeiten, so dass in der Abrollbewegung kein Gleiten auftritt. Durch die Schrägverzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs wird, wie unten erläutert wird, si chergestellt, dass unabhängig von der Drehposition des Stufenplanetenrads 24 eine Abstüt zung im Kopfkreis erfolgt, also kein Holpern auftreten kann.
Weiterhin ist das Stufenplanetenrad 24 in dieser Ausführungsform vorteilhaft zusätzlich in der Axialrichtung abgestützt, insbesondere über mindestens die Axiallager 38 und 42. Zur Abstüt zung von der in Fig. 1 linken Seite ist links neben dem Stufenplanetenrad 24 eine erste Ab stützscheibe 36 vorgesehen.
In der Axialrichtung zwischen der ersten Ab stütz scheibe 36 und dem Stufenplanetenrad 24 ist ein erstes Axiallager 38 vorgesehen, das in der vorliegenden Ausführungsform als Rollenlager ausgebildet ist und das Stufenplanetenrad 24 gegenüber der ersten Ab stützscheibe 36 axial ab stützt. Die erste Abstützscheibe 36 ist ringförmig ausgebildet und koaxial zu der ersten Achse XI angeordnet. Der Ring- Außendurchmesser und der Ring-Innendurchmesser sind bevorzugt so ausgebildet, dass die Differenz aus beiden größer als der Außendurchmesser des ersten Axiallagers 38 ist. Weiterhin ist der Ring-Innendurchmesser dabei bevorzugt größer als der Kopfkreis des Sonnenrads 8. Das erste Axiallager 38 ist so ausgebildet und angeordnet, dass es bei Drehung des Stufenplanetenrads 24 um die zweite Achse X2 (Drehachse des Stufenpla netenrads 24) umläuft, d. h., das erste Axiallager 38 ist koaxial zu der zweiten Achse X2 an geordnet. Weiterhin ist das erste Axiallager 38 so ausgebildet, dass es auf der einen Seite (in
Fig. 1 rechte Seite) auf dem Grundkörper 30 und auf der anderen Seite auf der ersten Abstütz scheibe 36 abrollt. Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht, aus der unter anderem die Ausgestaltung des ersten Axiallagers 38 und der ersten Abstützscheibe 36 deren relative An ordnung ersichtlich ist. Nicht gezeigt sind die weiteren ersten Axiallager für die weiteren Stu fenplanetenräder.
Zur Abstützung von der in Fig. 1 rechten Seite ist rechts neben dem Stufenplanetenrad 24 eine zweite Abstützscheibe 40 vorgesehen. Die zweite Ab stütz scheibe 40 ist bevorzugt identisch oder ähnlich zu der ersten Abstützscheibe 36 ringförmig ausgebildet und koaxial zu der ersten Achse XI angeordnet. Der Ring- Außendurchmesser und der Ring-Innendurchmesser sind so ausgebildet wie für die Abstützscheibe 36 beschrieben
In der Axialrichtung zwischen der zweiten Abstützscheibe 40 und dem Stufenplanetenrad 24 ist ein zweites Axiallager 42 vorgesehen, das in der vorliegenden Ausführungsform als Rol lenlager ausgebildet ist und das Stufenplanetenrad 24 gegen die zweite Abstützscheibe 40 ab stützt. Das zweite Axiallager 42 ist so ausgebildet, dass es bei Drehung des Stufenplaneten- rads 24 um die zweite Achse X2 (Drehachse des Stufenplanetenrads 24) umläuft, d. h., dass zweite Axiallager 42 ist koaxial zu der zweiten Achse X2 angeordnet. Weiterhin ist es so aus gebildet, dass es auf der einen Seite (in Fig. 1 linke Seite) auf dem Grundkörper 30 abrollt und auf der anderen Seite auf der zweiten Abstützscheibe 40. Die die erste Ab stütz scheibe 36 betreffende Fig. 4 ist analog anzuwenden.
Weiterhin ist zur axialen Abstützung der ersten Abstützscheibe 36 (auf der dem Stufenplane tenrad 24 abgewandten Seite) ein drittes Axiallager 44 in der Axialrichtung zwischen der ers ten Abstützscheibe 36 und dem Gehäuse 4 vorgesehen. Das dritte Axiallager 44 ist also auf der in Fig. 1 linken Seite der ersten Ab stütz scheibe 36 vorgesehen und gegen einen ersten ra dial verlaufenden Gehäusewandab schnitt 46 des Gehäuses 4 abgestützt. Das dritte Axiallager 44 läuft um die erste Achse XI um und wird beispielsweise über eine nicht gezeigte Lagernut in dem ersten radial verlaufenden Gehäusewandabschnitt 46 oder in der ersten Abstützscheibe 36 radial geführt. Die in Fig. 4 gezeigte schematische Seitenansicht zeigt die Ausgestaltung und relative Anordnung des dritten Axiallagers 44 relativ zu der ersten Abstützscheibe 36.
Auf der anderen Seite ist zur axialen Abstützung der zweiten Abstützscheibe 40 ein viertes Axiallager 48 in der Axialrichtung zwischen der zweiten Abstützscheibe 40 und dem radialen
Erstreckungsbereich 20 des zweiten Hohlrads 16 vorgesehen. Das vierte Axiallager 48 ist also auf der in Fig. 1 rechten Seite der zweiten Ab stütz scheibe 40 vorgesehen und gegen den radi alen Erstreckungsbereich 20 des zweiten Hohlrads 16 abgestützt. Das vierte Axiallager 48 läuft um die erste Achse XI um und wird beispielsweise radial, wie bei der ersten Abstütz scheibe 36 beschrieben geführt. Fig. 4 ist analog anzuwenden.
Zur weiteren axialen Abstützung des zweiten Hohlrads 16 ist auf der zum Planetenrad entge gengesetzten Seite weiterhin in der Axialrichtung zwischen dem radialen Erstreckungsbereich 20 des Hohlrads 16 und einem zweiten radial verlaufenden Gehäusewandabschnitt 50 des Ge häuses 4 ein fünftes Axiallager 52 vorgesehen. Das fünfte Axiallager 52 läuft um die erste Achse XI um und wird beispielsweise auf einem Vorsprung in dem radialen Erstreckungsbe reich 20 des Hohlrads 16 radial geführt.
In der vorliegenden Ausführungsform ist weiter ein erstes Radiallager 54 vorgesehen, mittels dem die mit dem zweiten Hohlrad 16 verbundene zweite Welle 22, die als Hohlwelle ausge bildet ist, innenseitig auf einem (in Fig. 1 rechten) Endabschnitt 55 der ersten Welle 6 gelagert ist.
Zur radialen Lagerung der ersten Abstützscheibe 36 und der zweiten Abstützscheibe 40 ist in dieser Ausführungsform innerhalb des hohl ausgebildeten Grundkörpers 30 des Stufenplane- tenrads 24 ein Wellenträgerkörper 56 vorgesehen. In dem Wellenträgerkörper 56 ist eine Pla netenwelle 60 aufgenommen, um die das Stufenplanetenrad 24 sich dreht. Die Planetenwelle 60 ist also koaxial zu der zweiten Achse X2 ausgebildet und um die zweite Achse X2 frei drehbar zu dem Stufenplanetenrad 24. An den axialen Enden weist die Planetenwelle 60 aus dem Wellenträgerkörper 56 in der Axialrichtung vorstehende Wellenenden auf, die in entspre chenden Aufnahmelöchem in der ersten und zweiten Abstützscheibe 36, 40 aufgenommen sind. Die Aufnahme erfolgt hier derart, dass die Planetenwelle 60 zumindest in einer der Ab stützscheiben 36, 40 eingepresst wird und in der anderen Scheibe eine Spielpassung aufweist, durch die eine frei axiale Bewegung der ersten Abstützscheibe 36 zu der zweiten Abstütz scheibe 4040 oder umgekehrt möglich ist. Der Wellenträgerkörper 56 kann sich auf der Pla netenwelle 60 frei drehen. In der vorliegenden Ausführungsform ist er gleitend gelagert und hat zur Vermeidung einer möglichen Überbestimmung bevorzugt Spielpassung. Alternativ kann ein separates Lagerbauteil vorgesehen sein. In einer weiteren Alternative kann der
Grundkörper 30 frei drehbar relativ zu dem Wellenträgerkörper 56 ausgebildet sein, auch hier beispielsweise über ein Lagerbauteil.
Hierdurch wird die Drehachse des Stufenplanetenrads 24 mit der ersten und zweiten Abstütz scheibe 36, 40 gekoppelt, sodass das Stufenplanetenrad 24 in seiner Umlaufbewegung um die erste Achse XI die erste und zweite Abstützscheibe 36, 40 mitdreht.
Wie oben angegeben, wird hierdurch eine besonders reibungsarme axiale Lagerung zwischen dem Stufenplanetenrad 24 und der ersten und zweiten Abstützscheibe 36, 40 gewährleistet, weil die Drehachse des Stufenplanetenrads 24 und die Abstützscheiben 36 und 40 die gleiche Umfangsgeschwindigkeit um die erste Achse XI haben und damit kein Schlupf zwischen den Axiallagern 38 und 42 und den Abstützscheiben 36 und 40 auftritt.
Insgesamt lässt sich mit dem beschriebenen Aufbau folgende, wie beispielhaft in Fig. 3 A und 3B dargestellt, vorteilhafte Kräfte- und Momentenanordnung erhalten: im Betrieb, das heißt bei Übertragung eines Drehmoments über das Getriebe wird das Eingangsdrehmoment von dem Sonnenrad 8 auf das Stufenplanetenrad 24 übertragen. Hierbei wirkt im Eingriff zwi schen dem Verzahnungsbereich 10 des Sonnenrads 8 und dem ersten Verzahnungsbereich 26 des Stufenplanetenrads 24 eine Umfangskraft Fus, eine Radialkraft Frs und (bei Schrägverzah nung) eine Axialkraft Faxs auf das Stufenplanetenrad 24. Mit dem Abrollen und Abstützen des ersten Verzahnungsbereichs 26 an dem ersten Hohlrad 12 wirkt im Eingriff zwischen densel ben eine Umfangskraft FUHI, eine Radialkraft FrHi und (bei Schrägverzahnung) eine Axialkraft FaxHi auf das Stufenplanetenrad 24. Weiterhin wirkt im Eingriff zwischen dem zweiten Ver zahnungsbereich 28 des Stufenplanetenrads 24 und dem zweiten Hohlrad 16 eine Umfangs kraft FUH2, eine Radialkraft Frm und, durch die Schrägverzahnung, eine Axialkraft FaxH2 auf das Stufenplanetenrad 24.
Die genannten in den Verzahnungen wirkenden Radialkräfte gleichen sich teilweise aus und führen zu einer resultierenden radialen Abstützkraft FA, die ausgehend von dem Abstützbe reich 32 auf das Stufenplanetenrad 24 wirkt (Kräftegleichgewicht in radialer Richtung).
Die genannten in den Verzahnungen wirkenden Axialkräfte gleichen sich je nach Ausrichtung der Schrägverzahnung teilweise aus oder verstärken sich und müssen axial abgestützt werden.
Weiterhin resultieren aus den in den Verzahnungen wirkenden Radial-, Axial- und Umfangs kräften und der radialen Abstützkraft und den in den Verzahnungen wirkenden Axialkräften zwei verschiedene Kippmomente senkrecht zu der zweiten Achse X2, um die sich das Stufen planetenrad 24 dreht. Insbesondere resultiert ein erstes Kippmoment um die in Fig. 3 A und 3B gezeigte y Achse und ein zweites Kippmoment um die in Fig. 3 A und 3B gezeigte z Achse.
Die Abstützung der Kippmomente und der wirkenden Axialkräfte erfolgt bevorzugt in axialer Richtung (in Richtung der zweiten Achse X2, die der X-Achse in Bild 3 A, 3B entspricht) über die zwischen den Ab stütz scheiben 36, 40 und dem Stufenplanetenrad 24 angeordneten Axiallager 38, 42 (oder wenn diese nicht vorhanden sind über die direkte Abstützung an den Abstützscheiben). Die notwendigen axialen Abstützkräfte ergeben sich aus dem Kräfte- und Momentengleichgewicht. Insbesondere wird ein aus den obigen Umfangskräften resultieren des Kippmoment um die y Achse durch die Axialkräfte Faxi und Fax2 abgestützt. Ein aus den Radialkräften, der Abstützkraft FA und den Axialkräften der Verzahnungen resultierendes Kippmoment um die z Achse wird über die Axialkräfte Fax3 und Fax4 abgestützt. Je nach Spiel der Verzahnungen oder in den Lagerungen wirken die Kräfte nur an den eingezeichneten Punkten oder über Flächenbereiche.
Die Kräfte können mit üblichen Mitteln (Simulation etc.) berechnet und die Bauteile entspre chend ausgelegt werden. Die Reibungskräfte (nicht eingezeichnet) aus den Axialkräften wir ken der Bewegungsrichtung entgegen und erzeugen in den Abstützscheiben 36 und 40 entge gengesetzt wirkende Drehmomente. Die in einer Abstützscheibe 36, 40 eingepresste Planen tenwelle 60 sorgt für Synchronlauf der Abstützscheiben 36, 40.
Es wurde erkannt, dass bei günstig gewählten Zahneingriffswinkeln und Zähnezahlen bereits ein hoher, getriebetechnischer Wirkungsgrad erzielt wird. Die zusätzliche, seitliche Führung des Stufenplanetenrads durch die Abstützscheiben ermöglicht zudem, dass dieses weniger breit ausgeführt sein muss, weil jetzt die Kippmomente nicht mehr über radiale Abstützung aufgenommen werden müssen (die bei herkömmlichen Getrieben normalerweise vorhandenen Radiallager können ersatzlos weggelassen werden), wodurch das gesamte Planetengetriebe in axialer Richtung kürzer ausgelegt werden kann.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, weist die Welle 6 in dieser Ausführungsform zwi schen dem Ab stützbereich 32 und dem Sonnenrad 8 einen koaxial angeordneten, bevorzugt zylindrischen, vertieften Abschnitt 58 auf, der einen Außendurchmesser aufweist, der geringer als der Fußkreis des Sonnenrades 8 ist. Hierdurch wird sichergestellt, dass der erste Verzah nungsbereich 26 der Stufenplanetenrads 24 nicht mit dem Verzahnungsbereich 10 des Son nenrad 8 in Berührung kommen kann.
Fig. 5 zeigt die Zahnradpaarung bzw. den Eingriff zwischen der Innenverzahnung 14 des ers ten Hohlrads 12 und dem ersten Verzahnungsbereich 26 des Stufenplanetenrads 24. dpi ist der Teilkreis und dbp ist der Grundkreis des ersten Verzahnungsbereichs 26 des Stufenplaneten rads 24. dm ist der Teilkreis und dbm ist der Grundkreis der Innenverzahnung 14 des ersten Hohlrads 12. dwp-m ist der Wälzkreis des Eingriffs zwischen dem ersten Verzahnungsbereich 26 und der Innenverzahnung 14 des ersten Hohlrads 12, der durch den Wälzpunkt C verläuft. Wie ersichtlich ist, sind die Verzahnungen so ausgebildet, dass der erste Verzahnungsbereich 26 des Stufenplanetenrades 24 mit der Innenverzahnung 14 des ersten Hohlrads 12 nur am Ende der Evolvente (vor der Spitzengrenze) mit großem Betriebseingriffswinkel kämmt und gleichzeitig der Wälzpunkt C ungefähr in der Mitte der Eingriffsstrecke AE liegt. Somit wird eine sogenannte Low-loss-Verzahnung mit geringsten Verlusten realisiert. Die Eingriffstrecke AE ist ein Teil der Eingriffslinie, die sich aus der Tangente an die beiden Grundkreise db und dbp ergibt.
Fig. 6 zeigt die Zahnradpaarung bzw. den Eingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbereich 26 des Stufenplanetenrads 24 und dem Verzahnungsbereich 10 des Sonnenrads 8. Wie oben angegeben ist dpi der Teilkreis und dbpder Grundkreis des ersten Verzahnungsbereichs 26 des Stufenplanetenrads 24. ds ist der Teilkreis und dbs ist der Grundkreis des Verzahnungsbe reichs 10 des Sonnenrads 8. dwp-s ist der Wälzkreis des Eingriffs zwischen dem ersten Verzah nungsbereich 26 und des Verzahnungsbereichs 10 des Sonnenrads 8, der durch den Wälz punkt C verläuft. Wie auch hier ersichtlich ist, sind die Verzahnungen so ausgebildet, dass der Wälzpunkt C ungefähr in der Mitte der Eingriffsstrecke AE liegt, es wird also auch hier eine sog. Low-loss-Verzahnung realisiert.
Fig. 7 zeigt die Zahnradpaarung bzw. den Eingriff zwischen der Innenverzahnung 18 des zweiten Hohlrads 16 und dem zweiten Verzahnungsbereich 28 des Stufenplanetenrads 24. dp2
ist der Teilkreis und dbp ist der Grundkreis des zweiten Verzahnungsbereichs 28 des Stufen- planetenrads 24. Aufgrund der identischen Verzahnungsgeometrie ist der Grundkreis des zweiten Verzahnungsbereichs 28 gleich zu dem des ersten Verzahnungsbereichs 26, wohinge gen sich die jeweiligen Teilkreise voneinander unterscheiden dm ist der Teilkreis und db ist der Grundkreis der Innenverzahnung 18 des zweiten Hohlrads 16. dwp-m ist der Wälzkreis des Eingriffs zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich 28 und der Innenverzahnung 18 des zweiten Hohlrads 16, der durch den Wälzpunkt C verläuft. Auch hier wird eine Low-loss- Verzahnung realisiert, d.h. die Verzahnungen sind so ausgebildet, dass der Wälzpunkt unge fähr in der Mitte der Eingriffstrecke AE liegt. Im Gegensatz zu dem Eingriff zwischen dem ersten Verzahnungsbereich 26 und der Innenverzahnung 14 des ersten Hohlrads 12 ist der Be triebseingriffswinkel sehr klein. Die Zahnköpfe des zweiten Verzahnungsbereichs 28 des Stu- fenplanetenrads 24 sind sehr breit (stumpf) und der Fußkreis ist nur geringfügig größer als der Grundkreis dbi.
Fig. 8 zeigt die Abstützung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 des Stufenplanetenrads 24 auf der Außenumfangsfläche 34 des Abstützbereichs 32. Der Durchmesser der Außenum- fangsfläche 34 entspricht dem des Wälzkreises dwp-s des Eingriffs zwischen dem ersten Ver zahnungsbereich 26 und dem Verzahnungsbereich 10 des Sonnenrads 8.
Fig. 9 und 10 zeigen Aufsichten auf den zweiten Verzahnungsbereich 28, in die verschiedene mögliche Berührlinien ÜL eingezeichnet sind, die jeweils einen Bereich des Verzahnungsbe reichs 28 markieren, der abhängig von einer Drehposition des Stufenplanetenrads 24 von der Außenumfangsfläche 34 des Abstützbereichs 32 kontaktiert wird.
Für eine durchgehende Abstützung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 auf der Außenum fangsfläche 34, bei der der Achsabstand der Drehachse des Stufenplanetenrads 24 und der Drehachse des Abstützbereichs 32 während der Drehung unter gleichzeitiger Abstützung kon stant bleibt, muss sichergestellt werden, dass unabhängig von der Drehposition des Stufenpla netenrads 24 ein auf dem Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs 28 liegender Teil eines Zahns des zweiten Verzahnungsbereichs 28 in Berührung mit der Außenumfangsfläche 34 des Abstützbereichs 32 ist. Dies kann nur sichergestellt werden, indem der zweite Verzahnungs bereich 28 mit einer vorbestimmten Geometrie schrägverzahnt ist. Maßgebend für die Ausle gung sind folgende auch in Fig. 9 und 10 gezeigte Kenngrößen:
bpi Breite der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 in Richtung der Dreh achse bi Kopfbreite der Zähne des zweiten Verzahnungsbereichs 28 p Teilung der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 beff effektive (tatsächliche) Tragbreite zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich 28 und der Außenumfangsfläche 34 des Abstützbereichs 32 (dicke Linien in Fig. 9 und 10) ß Schrägungswinkel der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 8ß Sprungüberdeckung, die sich aus 8ß = (bpi x tan ß) / p ergibt.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Verzahnung mit einer Sprungüberdeckung 8ß = 1 ausgebildet ist. Ist dies der Fall lässt sich die effektive Tragbreite beff aus der Formel beff = (bi / p) x bpi) bestimmen. Diese ist in dem Fall 8ß = 1 konstant, also unabhängig von der Drehposition des Stufenplanetenrads 24. Fig. 9 zeigt beispielhaft verschiedene effektive Trag breiten bu, bL2, bL3. Wie unmittelbar ersichtlich ist, weisen diese identische Längen auf, die sich aus der obigen Formel ergeben.
Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Verzahnung mit einer Sprungüberdeckung Sß 8ß < 1 ausgebildet ist. Fig. 10 zeigt beispielhaft die effektiven Tragbreiten b[_5, bus, bL7 für diesen Fall. Wie unmittelbar ersichtlich ist, sind die effektiven Tragbreiten in diesem Fall höchst unterschiedlich, in Abhängigkeit von der Drehposition des Stufenplanetenrads 24. Ins besondere liegen zwei Extrema vor, so entspricht die effektive Tragbreite bL5 der Breite bpi der Verzahnung und entspricht die effektive Tragbreite bL6 nur noch zwei Punkten, ein Hol pern wird gerade noch vermieden.
Damit bei 8ß < 1 kein Holpern auftreten kann und die Achsabstände konstant bleiben, muss daher bei 8ß < 1 zusätzlich folgende Formel erfüllt sein: 8ß > (p - bi) / p
Bei der Konstruktion des Getriebes werden die zu erwartenden Axial- und Radialkräfte ausge hend von dem zu übertragenden Drehmoment und der gewünschten Übersetzung berechnet. Beispielsweise können hier übliche Programme zur Berechnung von Kräften in Verzahnun gen eingesetzt werden. Basierend darauf erfolgt eine Auslegung der Zahnradstufen und insbe sondere der Abstützung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 an dem Ab stützbereich 32. Hier
wird bei der Auslegung die effektive Tragbreite unter Berücksichtigung der maximal zulässi gen Hertz’ sehe Flächenpressung in dem linien- oder punktförmigen Berührbereich zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich 28 und dem Ab stützbereich berücksichtigt.
Für den Fall, dass der Außendurchmesser des Abstützbereichs 32 dem Wälzkreisdurchmesser der Verzahnung zwischen dem Sonnenrad 8 und dem ersten Verzahnungsbereich 26 ent spricht, können als zulässige Hertz' sehe Pressungen die Werte von Wälzlagern übernommen werden. Entspricht der Außendurchmesser des Abstützbereichs 32 nicht dem Wälzkreisdurch messer der Verzahnung zwischen dem Sonnenrad 8 und dem ersten Verzahnungsbereich 26, tritt Gleiten auf und die Verluste sind erheblich höher, so dass die zulässigen Werte für die Hertz' sehe Pressung niedriger liegen und sich an den Werten für Zahnräder orientieren soll ten.
Der Zusammenbau des Planetengetriebes kann je nach konkreter Ausbildung auf verschie dene Weisen erfolgen. Bevorzugt ist das Gehäuse so ausgebildet, dass das Getriebe einfach reparierbar und wartbar ist.
Zur Anwendung kann das Getriebe in Bereichen kommen, in denen eine hohe Übersetzung mit geringem Spiel gefordert ist. Beispielsweise kann das Getriebe im Roboterbereich zur An wendung kommen.
Eine weiteres Planetengetriebe 2 ist in Fig. 11 gezeigt. Das Planetengetriebe in Fig. 11 ent spricht dem in Fig. 1 Gezeigten gemäß der ersten Ausführungsform mit Ausnahme folgender Merkmale: der ersten Verzahnungsbereich 26 und der zweite Verzahnungsbereich 28 des Stu- fenplanetenrads 24 sind geradverzahnt. Entsprechend sind die Verzahnungen des Sonnenrads 8 und des ersten Hohlrads 12 und des zweiten Hohlrads 16 geradverzahnt ausgebildet. Der zweite Verzahnungsbereich 26 ist axial nach rechts verlängert ausgebildet. Auf das rechte Ende des zweiten Verzahnungsbereichs 28 ist ein Hülsenbauteil 62 aufgepresst. Das Hülsen bauteil 62 ist in dieser Ausführungsform innenseitig mit Übermaßpassung komplementär zu der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs 28 ausgebildet. Außenumfangsseitig ist das Hülsenbauteil 62 zylindrisch ausgebildet. In einer Querschnittsansicht senkrecht zu der zweiten Achse X2 ist die Außenumfangsfläche kreisförmig. Die Außenumfangsfläche des Hülsenbauteils 62 ist radial auf dem an der ersten Welle 6 vorgesehenen Ab stützbereich 32 abgestützt. Die Außenumfangsfläche des Hülsenbauteils 62 weist einen Außendurchmesser
auf, der dem Wälzkreisdurchmesser der Verzahnung zwischen dem Sonnenrad 8 und dem ers ten Verzahnungsbereich 26 entspricht. Im Betrieb des Getriebes rollt daher die Außenum fangsfläche des Hülsenbauteils 62 ohne Gleiten auf dem Ab stützbereich 32 ab. Der Teil der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs 28, mit dem das Hülsenbauteil 62 nicht im Eingriff ist, kämmt mit der Innenverzahnung des zweiten Hohlrads 16. Die erste Welle 6 ist radial innerhalb des kämmenden Bereichs des zweiten Verzahnungsbereichs 28 radial zu dem zweiten Verzahnungsbereich 28 beabstandet.
Fig. 12 zeigt eine Querschnittsansicht des Stufenplanetenrads 24 aus Fig. 11 mit dem aufge pressten Hülsenbauteil 62.
Die auf das Stufenplanetenrad 24 aus Fig. 11 wirkenden Kräfte unterscheiden sich von denen gemäß der ersten Ausführungsform wie folgt: da in dieser Ausführungsform nur Geradverzah nungen zur Anwendung kommen, entfallen die in den Verzahnungen wirkenden Axialkräfte. In den Abstützscheiben 36, 40 werden daher axial ausschließlich die Kippmomente um die y- und die z-Achse abgestützt.
In einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform kann der erste Verzahnungsbereich ge- radverzahnt und der zweite Verzahnungsbereich schrägverzahnt ausgebildet sein. Alternativ können beide Verzahnungsbereiche schrägverzahnt ausgebildet sein.
In einem nicht vom Anspruch 1 abgedeckten Beispiel kann der zweite Verzahnungsbereich geradverzahnt und der erste Verzahnungsbereich gerad- oder schrägverzahnt sein.
Es versteht sich von selbst, dass die angegebenen Ausführungsformen auf verschiedene Wei sen modifiziert oder abgeändert werden können, ohne den Kern der vorliegenden Offenba rung zu verlassen. Beispielsweise kann das Stufenplanetenrad durch zwei miteinander dreh fest verbundene Planetenräder ersetzt werden, ohne dass es weiterer Anpassungen bedarf. Hierfür sind die miteinander verbundenen Planetenräder beispielsweise auf einer gemeinsa men Planetenwelle gelagert, die wiederum in Bohrungen in den Ab stütz scheiben gehalten wird.
Statt einer Planetenwelle zur Verbindung mit den Abstützscheiben können an dem Stufenpla netenrad oder den miteinander verbundenen Planetenrädem in der Axialrichtung vorstehende Lagerzapfen, die koaxial zur zweiten Achse angeordnet sind, vorgesehen sein.
Statt der Kopplung des Stufenplanetenrads und der Abstützscheiben durch die Planetenwelle oder die Lagerzapfen kann eine radiale Lagerung der Abstützscheiben durch in der Abstütz scheibe vorgesehene vertiefte Lagerbahnen für das erste bzw. zweite Axiallager erreicht wer den.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist, wie oben angegeben, das Stufenplane tenrad mit durchgehender Verzahnung ausgebildet. Hierfür wird in einem ersten Schritt das gesamte Stufenplanetenrad mit einer einzigen durchgehenden Schrägverzahnung ausgebildet, die später der Verzahnung in dem ersten Verzahnungsbereich entspricht. Anschließend wird die Verzahnung in dem zweiten Verzahnungsbereich durch einen weiteren Arb eit s schritt (Ab drehen etc.) verkleinert, wobei Teilung bzw. Zahnabstand gleich bleiben. Insbesondere ist der Kopfkreis der Verzahnung des dann ausgebildeten zweiten Verzahnungsbereichs kleiner als der Kopfkreis der Verzahnung des ersten Verzahnungsbereichs. Umgekehrt ist die Kopfbreite der Verzahnung des dann ausgebildeten zweiten Verzahnungsbereichs größer als die Kopf- breite der Verzahnung des ersten Verzahnungsbereichs. Das zweite Hohlrad weist eine ent sprechend daran angepasste Verzahnung auf. Figuren 5 bis 8 zeigen die beschriebenen Unter schiede. Der oben beschriebene „weitere Arbeitsschritt“ kann aber auch vor dem Verzahnen erfolgen, d.h. das Rohteil weist einen abgesetzten Außendurchmesser auf und wird dann erst verzahnt. Das Ergebnis ist das gleiche wie in Fig. 3 dargestellt.
Es wird explizit betont, dass alle in der Beschreibung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale als getrennt und unabhängig voneinander zum Zweck der ursprünglichen Offenba rung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der beanspruchten Erfindung unabhängig von den Merkmalskombinationen in den Ausführungsformen und/oder den Ansprüchen angesehen werden sollen. Es wird explizit festgehalten, dass alle Bereichsangaben oder Angaben von Gruppen von Einheiten jeden möglichen Zwischenwert oder Untergruppe von Einheiten zum Zweck der ursprünglichen Offenbarung ebenso wie zum Zweck des Einschränkens der bean spruchten Erfindung offenbaren, insbesondere auch als Grenze einer Bereichsangabe.
Bezugszeichenliste
2 Planetengetriebe
4 Gehäuse
6 erste Welle
8 Sonnenrad
10 Verzahnungsbereich des Sonnenrads
12 erstes Hohlrad
14 Innenverzahnung des ersten Hohlrads
16 zweites Hohlrad
18 Innenverzahnung des zweiten Hohlrad
20 radialer Erstreckungsbereich des zweiten Hohlrads
22 zweite Welle
24 Stufenplanetenrad
26 erster Verzahnungsbereich des Stufenplanetenrads
28 zweiter Verzahnungsbereich des Stufenplanetenrads 30 Grundkörper des Stufenplanetenrads
32 Ab stützbereich
34 Außenumfangsfläche des Abstützbereichs
36 erste Abstützscheibe
38 erstes Axiallager
40 zweite Abstützscheibe
42 zweites Axiallager
44 drittes Axiallager
46 erster radial verlaufender Gehäusewandabschnitt
48 viertes Axiallager
50 zweiter radial verlaufender Gehäusewandabschnitt
52 fünftes Axiallager
54 erstes Radiallager
55 Endabschnitt der zweiten Welle
56 Wellenträgerkörper
58 vertiefter Abschnitt der ersten Welle
60 Planetenwelle
62 Hülsenbauteil
XI erste Achse
X2 zweite Achse bpi Breite der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs bi Kopfbreite der Zähne des zweiten Verzahnungsbereichs p Teilung der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs beff effektive (tatsächliche) Tragbreite zwischen dem zweiten Verzahnungsbereich und der Außenumfangsfläche des Abstützbereichs ß Schrägungswinkel der Verzahnung des zweiten Verzahnungsbereichs
FrHi Radialkraft aus Verzahnung erster Verzahnungsbereich - erstes Hohlrad FrH2 Radialkraft aus Verzahnung zweiter Verzahnungsbereich - zweites Hohlrad Frs Radialkraft aus Verzahnung Sonnenrad - erster Verzahnungsbereich FUHI Umfangskraft aus Verzahnung erster Verzahnungsbereich - erstes Hohlrad FUH2 Umfangskraft aus Verzahnung zweiter Verzahnungsbereich - zweites Hohlrad Fus Umfangskraft aus Verzahnung Sonnenrad - erster Verzahnungsbereich Faxs Axialkraft aus Verzahnung Sonnenrad - erster Verzahnungsbereich FaxHi Axialkraft aus Verzahnung erster Verzahnungsbereich - erstes Hohlrad FaxH2 Axialkraft aus Verzahnung zweiter Verzahnungsbereich - zweites Hohlrad Faxi erste Axialkraft zur Abstützung des Kippmoments um die Achse y Fax2 zweite Axialkraft zur Abstützung des Kippmoments um die Achse y Fax3 erste Axialkraft zur Abstützung des Kippmoments um die Achse z Fax4 zweite Axialkraft zur Abstützung des Kippmoments um die Achse z FA Radialkraft der Ab stützstelle 34
Claims
1. Planetengetriebe (2), mit einem Gehäuse (4), einer ersten Welle (6) mit einem außenverzahnten Sonnenrad (8), die in dem Gehäuse (4) um eine erste Achse (XI) drehbar gelagert ist, einem ersten Hohlrad (12), das koaxial zu der ersten Welle (6) nicht drehbar in dem Gehäuse (4) vorgesehen ist, einem zweiten Hohlrad (16), das in dem Gehäuse um die erste Achse (XI) drehbar ge lagert ist, und entweder einem Stufenplanetenrad (24), das radial zwischen der ersten Welle (6) und den Hohlrädem (12, 16) vorgesehen ist und einen ersten Verzahnungsbereich (26), der mit dem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (12) kämmt, und einen zweiten Verzahnungsbe reich (28), der mit dem zweiten Hohlrad (16) kämmt, aufweist, oder einem ersten Planetenrad, das radial zwischen der ersten Welle (6) und den ersten Hohlrad (12) vorgesehen ist und einen ersten Verzahnungsbereich, der mit dem Sonnenrad (8) und dem ersten Hohlrad (12) kämmt, aufweist, und einem zweiten Planetenrad, das radial zwischen der ersten Welle (4) und den zweiten Hohlrad (16) vorgesehen ist, drehfest und koaxial mit dem ersten Planetenrad verbun den ist und einen zweiten Verzahnungsbereich (28), der mit dem zweiten Hohlrad (16) kämmt, aufweist, bei dem an der ersten Welle (6) ein zylindrischer Abstützbereich (32) vorgesehen ist, der koa xial zu der ersten Welle (6) vorgesehen ist, auf dem sich das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder radial abstützen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verzahnungsbereich (28) schrägverzahnt ist, und das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbundenen Planetenräder mit der auf dem Kopfkreis des zweiten Verzahnungsbereichs (28) liegenden Außenumfangsfläche des zweiten Verzahnungsbereichs (28) auf dem Ab stützbereich abgestützt ist.
2. Planetengetriebe nach Anspruch 1, bei dem der Außendurchmesser des zylindrischen Abstützbereichs (32) dem Wälzkreisdurch messer des Sonnenrads (8) in der Verzahnung zwischen dem Sonnenrad (8) und dem ersten Verzahnungsbereich (26) entspricht.
3. Planetengetriebe nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Sprungüb erdeckung (eb) des zweiten Verzahnungsbereichs (28) größer oder gleich eins ist.
4. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sprungüberdeckung (er) des zweiten Verzahnungsbereichs (28) größer oder gleich dem Verhältnis aus der Teilung (p) abzüglich der Zahnkopfbreite (bi) des zweiten Verzah nungsbereichs (28) zu der Teilung (p) des zweiten Verzahnungsbereichs (28) ist.
5. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem im Betrieb aufgrund der Drehmomentübertragung auf das Stufenplanetenrad oder die miteinander verbundenen Planetenräder wirkende Kippmomente senkrecht zu der Drehachse des Stufenplanetenrads oder der miteinander verbundenen Planetenräder durch axiale Abstüt zung des Stufenplanetenrads oder der miteinander verbundenen Planetenräder abgestützt wer den.
6. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das weiter aufweist eine auf der Seite des ersten Verzahnungsbereich (26) des Stufenplanetenrads (24) o- der auf der Seite des ersten Planetenrads vorgesehene erste Ab stütz scheibe (36), die koaxial zu der ersten Achse (XI) und um diese drehbar vorgesehen ist, zur axialen Abstützung des Stufenplanetenrads (24) oder der miteinander verbundenen Planetenräder, und/oder eine auf der Seite des zweiten Verzahnungsbereichs (26) des Stufenplanetenrads (24) oder auf der Seite des zweiten Planetenrads vorgesehene zweite Abstützscheibe (40), die koa xial zu der ersten Achse (XI) und um diese drehbar vorgesehen ist, zur axialen Abstützung des Stufenplanetenrads (24) oder der miteinander verbundenen Planetenräder.
7. Planetengetriebe nach Anspruch 6, bei dem zwischen der ersten Abstützscheibe (36) und dem Stufenplanetenrad (24) oder dem ersten Planetenrad zur axialen Abstützung ein erstes Axiallager (38) koaxial zu einer Plane tendrehachse (X2) vorgesehen ist oder das Stufenplanetenrad (24) oder das erste Planetenrad unmittelbar auf der ersten Abstützscheibe (36;) gleitend axial abgestützt ist, und/oder
zwischen der zweiten Abstützscheibe (40;) und dem Stufenplanetenrad (24) oder dem zweiten Planetenrad zur axialen Abstützung ein zweites Axiallager (42) koaxial zu der Plane tendrehachse (X2) vorgesehen ist oder das Stufenplanetenrad (24) oder das zweite Planeten rad unmittelbar auf der zweiten Abstützscheibe (40) gleitend axial abgestützt ist.
8. Planetengetriebe nach Anspruch 6 oder 7, bei dem zwischen der ersten Abstützscheibe (36) und dem Gehäuse (4) ein drittes Axiallager (44) koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist oder die ersten Abstützscheibe (36;) an dem Gehäuse (4) gleitend axial abgestützt ist.
9. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem die Planetendrehachse (X2) mit mindestens einer der Abstützscheiben (36, 40) derart gekoppelt ist, dass die mindestens eine Abstützscheibe (36, 40) zusammen mit dem Stufenpla netenrad (24) oder dem ersten und dem zweiten Planetenrad um die erste Achse (XI) umläuft.
10. Planetengetriebe (2) nach einem der vorgehenden Ansprüche, mit einer zweiten Welle (22), die drehstarr mit dem zweiten Hohlrad (16) verbunden ist und mit diesem um die erste Achse (XI) dreht, bei dem das zweite Hohlrad (20) über einen radialen Erstreckungsbereich (20; 20A) des zwei ten Hohlrads (16) mit der zweiten Welle (22) drehstarr verbunden ist oder ein sich radial er streckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) vorgesehenen ist.
11. Planetengetriebe nach Anspruch 10, bei dem die zweite Abstützscheibe (40) zwischen dem Stufenplanetenrad (24) oder dem zwei ten Planetenrad und einem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder einem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) vorgesehenen ist, und zwischen der zweiten Abstützscheibe (40) und dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich ein viertes Axiallager (48) koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist oder die zweite Abstütz scheibe (4) an dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich gleitend axial abgestützt ist.
12. Planetengetriebe nach Anspruch 10 oder 11, bei dem das zweite Hohlrad (16) in der Axialrichtung über ein fünftes Axiallager (52) gelagert ist, das zwischen dem radialen Erstreckungsbereich (20) des zweiten Hohlrads (16) oder dem sich radial erstreckenden Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) und dem Gehäuse (4) und koaxial zu der ersten Achse (XI) vorgesehen ist.
13. Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 10 bis 12, bei dem die zweite Welle (22) in der Radialrichtung durch ein Radiallager gelagert ist, das zwi schen einer axial verlaufenden Innenumfangsfläche der zweiten Welle (22), die hohl ausgebil det ist, oder einem axialen Verbindungsbereich von dem zweiten Hohlrad (16) zu der zweiten Welle (22) und der ersten Welle (6) vorgesehen ist.
14. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, soweit auf Anspruch 6 rückbezogen, bei dem mindestens eines, bevorzugt alle der Axiallager Nadel- oder Rollenla ger sind.
15. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem kein Steg vorgesehen ist, der das Stufenplanetenrad (24) oder die miteinander verbun denen Planetenräder an der ersten oder zweiten Welle radial lagert.
16. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mehrere Stufenplanetenräder (24) bzw. mehrere der miteinander verbundenen Plane tenräder vorgesehen sind.
17. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der erste Verzahnungsbereich (26) und der zweite Verzahnungsbereich (28) des Stu- fenplanetenrads (24) aus einer durchgehenden Verzahnung ausgebildet sind.
18. Planetengetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eines, bevorzugt alle der Axiallager als Wälzlager ausgebildet sind.
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