CH412497A - Stirnräder-Planetengetriebe - Google Patents

Description

      Stirnräder-Planetengetriebe            Planetengetriebe    zeichnen sich gegenüber anderen  Getrieben bei vorgegebener Baugrösse     idurch    hohe  Tragfähigkeit aus. Voraussetzung dazu ist jedoch,  dass alle für die Kraftübertragung vorgesehenen Zahn  eingriffe möglichst     gleichmässig    belastet sind. Die       Stribecksche    Wälzpressung soll jeweils zwischen  zwei in     Eingriff    befindlichen Zähnen     entlang    der  ganzen Zahnbreite in jedem Punkt der Berührungs  linie gleich gross sein.

   Normalerweise stehen diesem  Bestreben :die fertigungstechnisch bedingten     Fehler     der einzelnen Getriebeteile sowie elastische Verbie  gungen und Verdrehungen während der Kraftüber  tragung im Getriebe entgegen. Hierbei ist an     Tei-          lungs-,    Zahndicken-, Zahnform- und     Flankenmch-          tungsfehler    bei der Fertigung der Zahnräder sowie       Parallelitätsfehler    und     Achsabstandsfehler    bei der  Fertigung der Lagerbohrungen,

       ferner        @an    die Be  triebsverformung des     Getriebegehäuses    und Funda  mentes als auch an Richtungsfehler bei der Verbie  gung der Zahnradwellen     rund        bei        Ritzel    mit einer  verhältnismässig grossen Breite zum Durchmesser an  die Verdrehung unter     idem        Drehmoment    gedacht.  



  Es sind bereits eine Anzahl von Lösungen be  kannt, durch konstruktive     Massnahmen        einen    Be  lastungsausgleich zu erreichen.  



  Bei einer Ausführung sind die     Planetenräder    auf  exzentrischen Zapfen gelagert, welche drehbar sind.  Dabei bewirkt der Zahndruck eine Verdrehung dieser  Lagerzapfen. Durch     übertragungsgestänge    wird diese  Verdrehung auf die anderen Zapfen so weiterge  leitet, dass deren Planetenräder !stärker zum Tragen  kommen.  



  In einem anderen     Falle    wird die axiale Zahn  kraft von schrägverzahnten Planetenrädern durch  hydraulische Elemente aufgenommen, die     Iden    Aus  gleich bewirken.    Es sind     auch    Planetengetriebe mit Pfeilverzah  nung bekannt, bei denen der     Belastungsausgleich    ;da  durch erreicht wird, dass mindestens eines der Zen  tralräder in der Weise unterteilt ist, dass sich zwei  schrägverzahnte Räder mit     gegeneinander    gerichteten  Zahnschrägen ergeben und     idass    diese Verzahnungs  hälften innerhalb des Getriebegehäuses gelenkig über  Zahnkupplungen miteinander und mit dem das Dreh  moment des Zentralrades laufnehmenden Teil ver  bunden sind.  



  Eine andere Lösung mit Gradverzahnung sieht  vor, dass     mindestens    ein     Zentralrad        innerhalb-    des  Getriebegehäuses gelenkig über     eine    Zahnkupplung  mit dem sein Drehmoment aufnehmenden Teil ver  bunden ist, wobei der     Zahneingriff    zwischen     diesem     Zentralrad und dem Planetenrädern leicht     bullig    aus  gebildet ist.

      An Stelle der     bulligen    Zähne wird bei     einer     ähnlichen Lösung vorgeschlagen, bei mindestens  einem Zentralrad das     Trägheitsmoment        seines    Quer  schnittes so zu bemessen, dass die elastischen Verfor  mungen durch die radialen Zahnkräfte, bezogen auf  das Zahnspiel, grösser     sind    ;als die durch die auf  tretenden Fehler zu erwartenden     Zahnspielunter-          schiede.     



  Bei einer anderen Ausführung mit Schrägver  zahnung werden :ein oder     beide        Zentralräder    mit     idiem          jeweils    sein Drehmoment aufnehmenden Teil inner  halb des Getriebegehäuses um die Mitte oder     an-          nähernd    um die Mitte des     Rädersystems        kardanisch     aufgehängt, so dass die axialen     Zahnkräfte    sich auf  Gleichgewicht einstellen müssen.  



  Weiter ist bei     Schrägverzahnung    eine pendelnde  Aufhängung ,eines Zentralrades     innerhalb    des Ge  triebegehäuses bekannt, wobei die axiale     Zahnkraft         über ein     Pendel-Wälzlager    abgestützt und das Dreh  moment über eine Zahnkupplung     übertragen        wird.     



  Die winkelbewegliche     Aufhängung    eines     Zentral-          rads    wird in einem anderen Falle dadurch erreicht,  dass federnde Elemente die Verbindung mit dem das  Drehmoment aufnehmenden Teil herstellen.  



  Von den bekannten Lösungen -sei noch eine Aus  führung genannt, bei welcher der     ungelagerte        Planee-          tenradträger    mit dem das Drehmoment aufnehmen  den Teil durch eine doppelgelenkige Zahnkupplung  verbunden ist, während die Zentralräder radial     un-          verschiebbar    angeordnet sind.

   Infolge     unterschiedlich     gewählter     Wälzeingriffswinkel        (Betriebseingriffswin-          kel)        zwischen    innerem Zentralrad und     ,Planetenrad     sowie äusserem Zentralrad und Planetenrad entstehen       Differenzkräfte,    die den     Planetenradträger    so ver  schieben sollen, dass alle Planetenräder gleichmässig       zum    Tragen kommen.  



  Diese bisher bekannten Ausführungen von Pla  netengetrieben mit selbsttätigem     Lastausgleich    sind  in ihrer Bauweise verhältnismässig     aufwendig,    schwer  und teuer.  



  Vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe ge  stellt, ein     Stimräder-Planetengetriebe    mit umlaufen  dem oder feststehendem     Planetenradträger    und selbst  tätigem Belastungsausgleich zu schaffen, welches we  niger aufwendig, leichter und     billiger    zu bauen ist.  



       Erfindungsgemäss    werden alle drei Glieder des  Getriebes, d. h. das innere und das äussere Zentral  rad sowie der     Planetenradträger    frei beweglich, d. h.  radial-, axial- und     winkelbeweglich    zueinander an  geordnet, wobei eins derselben mit dem gelenkig oder  elastisch gegenüber dem Fundament abgestützten Ge  triebegehäuse fest verbunden ist.  



  Vorteilhaft können     jeweils    der     Planetenradträger     und ein     Zentralrad    frei beweglich gegenüber dem  Getriebegehäuse angeordnet sein, während das an  dere Zentralrad     mit    diesem fest verbunden ist.  



  Bei diesen Ausführungen können sich die frei  beweglichen Getriebeglieder durch die     Zahnkräfte     stets auf Gleichgewicht einstellen, wobei die ferti  gungstechnisch bedingten Fehler sowie     elastische    Ver  biegungen und Verdrehungen unwirksam werden und  ein Abbau .der dynamischen     Zusatzkräfte        eintritt.     Die Rotation der Getriebeglieder erfolgt dabei um  freie Achsen, die sich nach dem Prinzip des     klein-          stn    Zwanges einstellen.  



  In weiterer Ausgestaltung des Getriebes kann  das Flankenspiel der Verzahnungen gering gehalten  wenden,     wobei    bei allen Zahneingriffen in jedem  Betriebszustand noch Kopfspiel vorhanden sein kann.  Auf diese     Weise    halten     sich    auch bei :abgekuppelter  Antriebs- oder     Abtriebswelle    die Getriebeteile mit  den Zahnflanken gegenseitig, ohne dass     etwa    eine  Anlage der Zahnköpfe eintritt.  



  Um die Möglichkeit einer freien     Beweglichkeit     der Antriebs- und der     Abtriebswelle    gegenüber dem  Getriebegehäuse     zu    schaffen, können diese im Ge  triebegehäuse     ungelagert    sein, wobei zwischen dem  Getriebegehäuse und den Wellen     berührungsfreie       Dichtungen oder nachgiebige     Berührungsdichtungen     vorgesehen sein können.  



  Insbesondere können die Antriebs- und die Ab  triebswelle mit dem antreibenden Motor bzw. der an  getriebenen Arbeitsmaschine gelenkig und elastisch  gekuppelt sein. Die Kupplungen können dabei dreh  weich oder drehsteif ausgebildet sein. Sie sollen  vorzugsweise jeweils die Wirkung von zwei Gelenken  aufweisen.  



  Die Verwendung drehweicher Kupplungen, die  sich gut zur Stossdämpfung ;eignen, hat im vorlie  genden Fall den Vorteil, dass die Getriebe besonders  geräuscharm laufen, da der Körperschall     westgehend     gedämpft     wird.    Die Auslegung der     Federkennlinie     kann dabei im Hinblick auf die gekuppelten Massen  und die Drehzahl so vorgenommen werden,     idass     keine unzulässigen mechanischen Schwingungen auf  treten.  



  Als Verzahnung der Getriebeelemente kann ent  weder die Pfeil (Doppelschräg-)     verzahnung    oder die  Gradverzahnung in Frage kommen. Bei Pfeil (Dop  pelschräg-)     verzahnung    können aus Montagegründen  entweder das äussere oder das innere Zentralrad  oder die Planetenräder geteilt und verschraubt wer  den. Bei Gradverzahnung können zur axialen Füh  rung der     Antriebs-    und der     Abtriebswelle        gegenüber     dem Gehäuse axial verschiebbare Distanzringe.  



  Das Getriebe kann auch als     Flanschgetriebe    da  durch angewendet werden, dass die     Flanschverbin-          dung    gelenkig oder elastisch ausgebildet wird, wobei  das Eigengewicht des     freihängenden    Gehäuses durch  elastische Auflager abgestützt     wird.     



  Es können auch mehrere Übersetzungsstufen hin  tereinander geschaltet werden, wobei die Abtriebs  welle der vorliegenden Stufe mit der Antriebswelle  der nachfolgenden Stufe gelenkig oder elastisch ver  bunden werden kann.  



  In den Zeichnungen sind verschiedene Ausfüh  rungsbeispiele der Erfindung dargestellt:       Fig.    1 und 2 zeigen ein Getriebe mit stehendem  äusserem Zentralrad und umlaufendem innerem Zen  tralrad und     Planetenradträger    mit drehweichen Kupp  lungen,       Fig.    3 und 4 zeigen :

  ein Getriebe mit stehendem       Planetenradträger    und umlaufendem innerem und  äusserem Zentralrad mit drehweichen Kupplungen,       Fig.    5     zeigt    ein Getriebe mit stehendem innerem  Zentralrad und     umlaufendem        Planetenradträger    und  äusserem Zentralrad mit drehweichen Kupplungen,       Fig.    6 und 7 zeigen ein Getriebe wie in     Fig.    1,  jedoch mit drehsteifen     Federlamellenkupplungen        mit     einer     Lamellenanordnung    nach     Fig.    7,

         Fig.    8 zeigt ein Getriebe wie in     Fig.    1 bzw. 6,  welches elastisch an eine Arbeitsmaschine ange  flanscht ist,       Fig.    9 bis 11     zeigen    ein zweistufiges Getriebe,  bestehend aus zwei Getrieben entsprechend     Fig.    1 mit  verschiedener Ausbildung der Zwischenkupplung.  



  In     Fig.    1 und 2 ist die     ungelagerte    Antriebs  welle 1 mit dem inneren Zentralrad 2 über eine      elastische, drehweiche Kupplung 3 an die     Schwung-          scheibe    4 eines Dieselmotors angeflanscht.

   Das     innere     Zentralrad 2 treibt die in Gleitlagern 5 auf den  Bolzen 6 des     Planetenradträgers    7     gelagerten        Plane-          t;:nräder    8 an, die sich im äusseren Zentralrad 9  abstützen, wodurch sich der     Planetenradträger    7  dreht, der mit der     ungelagerten        Abtriebswelle    10  verbunden ist. Die     Abtriebswelle    10 ist über eine  rehweiche, ;elastische Kupplung 11 mit der Arbeits  maschine verbunden.

   Das Getriebegehäuse besteht  aus dem äusseren Zentralrad 9 und     Iden    mit den  Schrauben 12 verbundenen seitlichen Deckeln 13 und  14, welche Füsse 15 aufweisen. Letztere sind über  elastische Zwischenstücke 16     @am    Fundament 17  durch Schrauben 18     befestigt.    Durch das Reaktions  drehmoment des Gehäuses werden die Zwischen  stücke 16 vorwiegend auf Druck beansprucht. Be  rührungsfreie     Labyrinthdichtungen    19 und 20 zwi  schen der Antriebswelle 1 und dem Deckel 13 sowie  der     Abtriebswelle    10 und dem Deckel 14 sorgen  für die Abdichtung d -.s Getriebegehäuses.

   Die axiale  Führung der An- und     Abtriebswelle    ist durch     Pfeil-          (Doppelschräg-)        verzahnung    gegeben.  



  In     Fig.    3 und 4 erfolgt der Antrieb über die       ungelagerte    Antriebswelle 21, das innere     Zentralrad     22 über die Planetenräder 23 auf das äussere     Zentral-          rad    24, welches     flanschartig    mit der     ungelagerten          Abtriebswelle    25 verbunden ist.

   Die Antriebswelle  21 ist durch eine elastische drehweiche Kupplung 26  mit dem Motor und die     ungelagerte        Abtriebswelle     25 durch eine elastische, drehweiche Kupplung 27       n        *t        u        der        Arbeitsmaschine        verbunden.        Die        Planeten-          räder    23 sind in Nadellagern 28 auf dem Bolzen 29  dies     Planetenradträgers    30 gelagert, der mit dem       Gehäusa    31 verschraubt ,ist.

   Die Gehäusefüsse 32  sind über elastische Zwischenscheiben 33, 34 durch  Schrauben 35 mit dem     Fundament    36 verbunden.  Die     berührungsfreien        Labyrinthdichtungen    37 und  38 dichten die     Antriebs-    und die     Abtriebswelle    21  bzw. 25 gegenüber dem Getriebegehäuse 31 ab.  Die axiale Führung der Antriebs- und der Abtriebs  welle übernehmen verschiebbare     Distanzringe    39, 40,  41, 42, 43. Diese Ausführungsform des Getriebes  eignet sich besonders für hohe Drehzahlen, da keine  Fliehkräfte auf die Lager der Planetenräder wirken.

    Ausserdem wirken sich auch hier die     ungelagerte          Antriebs-    und     Abtriebswelle    sowie     berührungsfreie     Dichtungen günstig aus.  



  In     Fig.    5 ist die     ungelageite    Antriebswelle 45  mit dem     Planetenradträger    46 verbunden.     Die    in  den Gleitlagern 47 auf den Bolzen 48 gelagerten  Planetenräder 49 stützen sich an dem fest mit     idem     Gehäuse 50 verbundenen inneren Zentralrad 51 ab  und treiben über das äussere Zentralrad 52 die     un-          gelagerte        Abtriebswelle    53 an. Es sind     wiederum     berührungsfreie     Labyrinthdichtungen    54 und 55 vor  gesehen. Antriebsmotor und Arbeitsmaschine sind  über drehweiche Ausgleichskupplungen 56 und 57  angeschlossen.

   Die axiale Führung der     Antriebs-    und    der     Abtriebswelle    ist durch Pfeil (Doppelschräg-)  verzahnung gegeben.  



  In     Fig.    6 und 7, in denen zum Teil die Be  zeichnungen der vergleichbaren     Fig.    1     verwendet     werden, sind wiederum die     ungelagerte    Antriebs  welle 1 und     Abtriebswelle    10 mit     dem    Motor bzw.  der Arbeitsmaschine verbunden, jedoch durch     Feder-          Lamellenkupplungen    58 und 59, deren Lamellen 60  z. B. in Form eines Quadrates angeordnet .sind.       Ebenfalls    ist das Getriebegehäuse 61 an eine     auf     .dem Fundament     befestigte    Stütze 62 durch     eine     solche Kupplung 63 angeschlossen.

   Das Eigenge  wicht des Getriebes     wird    durch ein elastisches Auf  lager 64     abgestützt.    Diese Ausführung kommt dann  in Frage, wenn eine     Änderung        ider    Winkelgeschwin  digkeit     während    der     Drehmomentübertragung    durch  das Planetengetriebe nicht zulässig ist.  



  In     Fig.    8 ist .das     Getriebegehäuse    65 über einen  elastischen     Ring    66     an    das Gehäuse 67 einer Ar  beitsmaschine - in der Darstellung     eine    gelagerte       Seiltrommel    - angeflanscht. Der elastische Ring 66  muss so bemessen sein, dass das Reaktionsdrehmo  ment durch Reibung übertragen werden kann.  



  Die     Abtriebswelle    entfällt bei diesem Getriebe,  ,da der     Planetenradträger    7 über     eine    Kupplung 68  direkt mit der Antriebswelle 69 der     Arbeitsmaschine     verbunden ist. Das Eigengewicht des Getriebes     wird     durch ein elastisches Auflager 70 abgestützt.  



  In     Fig.    9 bis 11 ist die     ungelagerte        Abtriebswelle     der ersten Stufe     (1)        durch        eine    elastische Kupplung  mit der     ungelagerten        Antriebswelle    der zweiten Stufe       (II)        verbunden.    In     Fig.    9     erfolgt    dies durch eine  für beide     Drehrichtungen    geeignete Schraubenfeder  kupplung 71, bestehend aus zwei     inein@andergesteck-          ten,

      gegenläufigen und vorgespannten Schraubenfe  dern, in     Fig.    10 durch eine biegeelastische Welle 72  und in     Fig.    11 durch eine     idiehsteife        Feder-Lamellen-          kupplung    73. Die Füsse 15 des Getriebegehäuses sind  beispielsweise über Tellerfedern 74 mit dem Funda  ment 17 elastisch verschraubt.  



  Die Vorteile .des     beschriebenen        Stirnrad-,Planeten-          getriebes        sind    nochmals     zusammengefasst    folgende:  Bei     ;selbstätigem        Belastungsausgleich    und bei Ab  bau :

  dynamischer     Zusatzkräfte    ,einfache Bauweise,  geringes Gewicht,     kleine    Baugrösse, geringe Herstell  kosten, einfache Montage, wenig     Verschleissteile,    ho  her Wirkungsgrad, geringes Geräusch,     grosses        Dämp-          fungsvermögen        (bei    drehweicher Kupplung) oder kon  stante Winkelgeschwindigkeit (bei drehsteifer Kupp  lung).

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Stirnräder-Planetengetriebe mit umlaufendem oder feststehendem Planetenradträger, dadurch ge kennzeichnet, dass alle drei Glieder des Getriebes, d. h. das innere und das äussere Zentralrad und der Planetenradträger, frei beweglich gegeneinander an geordnet sind, wobei eins derselben mit dem gelenkig oder elastisch gegenüber dem Fundament abgestütz ten Getriebegehäuse fest verbunden ist. UNTERANSPROCHE 1.

   Getriebe nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, @dass jeweils der Planetenradträger und ein Zentralrad frei beweglich gegenüber dem Ge triebegehäuse angeordnet sind, während das andere Zentralrad mit diesem fest verbunden ist. 2. Getriebe nach Patentanspruch und Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flanken spiel der Verzahnung gering gewählt wird, wobei bei allen Zahneingriffen in jedem Betriebszustand noch Kopfspiel vorhanden ist. 3.

   Getriebe nach ,Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und die Abtriebswelle gegenüber dem Getriebegehäuse ungelagert sind, wobei zwischen dem Getriebegehäuse und den Wellen berührungsfreie Dichtungen oder nachgiebige Berührungsdichtungen vorgesehen sind. 4. Getriebe nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle mit dem Motor und die Abtriebswelle mit der Arbeitsmaschine gelenkig oder elastisch ge kuppelt sind. 5.

   Getriebe nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Kupplungen radial-, axial- und winkel beweglich sind, wobei sie drehweich oder drehsteif ausgebildet sind. 6. Getriebe nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeelemente Pfeil (Doppelschräg-) verzah- nung aufweisen. 7. Getriebe nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeelemente Gradverzahnung aufweisen, wobei zur axialen Führung der Antriebs- und der Ab triebswelle gegenüber dem Gehäuse axial verschieb bare Distanzringe dienen. B.

   Getriebe nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei Flanschgetrieben .die Flanschverbindung gelenkig oder elastisch ausgebildet ist, wobei das Eigengewicht des freihängenden Gehäuses durch elastische Auf lager abgestützt ist. 9. Getriebe nach Patentanspruch und Unteran sprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehrere übersetzungsstufen hintereinander ge schaltet sind, wobei die Abtriebswelle der vorliegen den Stufe mit der Antriebswelle der nachfolgenden Stufe gelenkig oder elastisch verbunden ist.