DE102009004080A1

DE102009004080A1 - Planetary wheel gear, has toothing section comprising tooth inclined towards rotation axis of planetary wheels, where tooth combs with corresponding inclined tooth at outer housing and/or at sun wheel

Info

Publication number: DE102009004080A1
Application number: DE200910004080
Authority: DE
Inventors: Robin C.S. Chang
Original assignee: Apex Dynamics Inc
Current assignee: Apex Dynamics Inc
Priority date: 2009-01-02
Filing date: 2009-01-02
Publication date: 2010-07-08

Abstract

The wheel gear has a planetary wheel arrangement (6) with a carrier (60), which comprises a coupling structure. Planetary wheels (61) are rotatably supported at the carrier and comprises a toothing section, which combs with an inner toothing of an outer housing (50), and another toothing section, which combs with a sun wheel (70). One of the toothing sections comprises a tooth inclined towards a rotation axis of the planetary wheels. The tooth combs with a corresponding inclined tooth (71) at the outer housing and/or at the sun wheel.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Planetengetriebe und insbesondere auf ein geräuscharmes und präzises Planetengetriebe mit hoher Standfestigkeit.The The invention relates to a planetary gear and in particular on a quiet and precise planetary gear with high stability.

Ein Planetengetriebe mit geringen Geräuschemissionen und geringen Vibrationen ist aus der US 5,687,480 bekannt.A planetary gear with low noise emissions and low vibration is out of the US 5,687,480 known.

Die 1 und 2 zeigen ein herkömmliches Planetengetriebe mit einem Außengehäuse 10, einer Planetenradanordnung 20 und einer Sonnenradanordnung 30. Das Außengehäuse 10 ist als Trommel ausgebildet und weist eine geradverzahnte Innenverzahnung auf. Die Planetenradanordnung 20 umfasst mehrere Planetenräder 21, welche an einem Träger montiert sind. Jedes Planetenrad 21 weist eine Geradverzahnung auf. Die Sonnenradanordnung 30 umfasst ein Sonnenrad 31 mit Geradverzahnung. Dabei stehen Zähne der Planetenräder 21 im Bereich A mit der Innenverzahnung des Außengehäuses 10 in Eingriff sowie weitere Zähne der Planetenräder 21 im Bereich B mit Zähnen des Sonnenrads 31 in Eingriff. Das Sonnenrad 31 ist mit einem Antriebsmotor gekoppelt, während der Träger mit einer anzutreibenden Einrichtung gekoppelt ist. Der Antriebsmotor treibt das Sonnenrad 31 an, welches seinerseits die Planetenräder 21 antreibt. Die Planetenräder 21 versetzen den Träger in Drehung, welcher seinerseits die anzutreibende Einrichtung antreibt. Letztere wird somit vom Motor über das Planetengetriebe angetrieben.The 1 and 2 show a conventional planetary gear with an outer housing 10 , a planetary gear arrangement 20 and a sun gear assembly 30 , The outer housing 10 is designed as a drum and has a straight-toothed internal toothing. The planetary gear arrangement 20 includes several planet wheels 21 , which are mounted on a support. Every planetary gear 21 has a straight toothing. The sun gear arrangement 30 includes a sun wheel 31 with spur toothing. Here are teeth of the planetary gears 21 in area A with the internal teeth of the outer housing 10 engaged as well as other teeth of the planet gears 21 in area B with teeth of the sun gear 31 engaged. The sun wheel 31 is coupled to a drive motor while the carrier is coupled to a driven device. The drive motor drives the sun gear 31 which, in turn, the planetary gears 21 drives. The planet wheels 21 put the carrier in rotation, which in turn drives the device to be driven. The latter is thus driven by the engine via the planetary gear.

Bei derartigen Planetengetrieben besteht bei der Montage aufgrund von Fertigungstoleranzen das Problem eines zu kleinen oder zu großen Spiels zwischen den Planetenrädern 21 und dem Sonnenrad 31. Die Einstellung eines richtigen Spiels ist mit einem großen Aufwand verbunden und erfordert eine wiederholte Kalibrierung und Ausrichtung der Planetenräder 21 und des Sonnenrads 31. Bisweilen ist es unmöglich, ein optimales Spiel einzustellen, wodurch das Leistungsvermögen und die Lebensdauer beeinträchtigt werden.In such planetary gears, there is the problem of too small or too large a clearance between the planetary gears during assembly due to manufacturing tolerances 21 and the sun wheel 31 , Setting up a proper game involves a lot of effort and requires repeated calibration and alignment of the planet gears 21 and the sun wheel 31 , Sometimes it is impossible to set an optimal game, which impairs the performance and the life.

Zudem ist die Belastung der Planetenräder 21 höher als die der Innenverzahnung des Außengehäuses 10 oder des Sonnenrads 31, da die Planetenräder 21 jeweils mit beiden in Eingriff stehen. Der Verschleiß an den Planetenrädern 21 ist somit größer als an dem Außengehäuse 10 oder dem Sonnenrad 31. Nimmt der Verschleiß an den Planetenrädern 21 zu, so wird auch das Spiel größer, was wiederum zur Folge hat, dass die Planetenräder 21 nicht mehr optimal mit dem Außengehäuse 10 und dem Sonnenrad 31 in Eingriff stehen. Dies führt wiederum zu Geräuschbildung und starken Vibrationen im Betrieb. Zudem werden das Außengehäuse 10 und das Sonnenrad 31 schneller als erwartet verschlissen.In addition, the burden of the planetary gears 21 higher than the internal teeth of the outer housing 10 or the sun wheel 31 because the planetary gears 21 each engaged with both. The wear on the planet wheels 21 is thus larger than on the outer housing 10 or the sun wheel 31 , Does the wear on the planet wheels 21 too, so the game is larger, which in turn means that the planetary gears 21 no longer optimal with the outer housing 10 and the sun wheel 31 engage. This in turn leads to noise and strong vibration during operation. In addition, the outer housing 10 and the sun wheel 31 worn faster than expected.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen. Insbesondere zielt die Erfindung darauf ab, ein geräuscharmes, präzises und zuverlässiges Planetengetriebe mit hoher Standfestigkeit bereitzustellen.Of the Invention is based on the object to remedy this situation. In particular, the invention aims to provide a low-noise, precise and reliable planetary gear with to provide high stability.

Diese Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Patentansprüchen angegeben.These Task is achieved by a planetary gear according to claim 1 solved. Advantageous embodiments are in further Claims specified.

Erfindungsgemäß wird ein Verzahnungsspiel automatisch auf ein akzeptables Niveau beschränkt.According to the invention a gearing game automatically limited to an acceptable level.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:following the invention will be described with reference to embodiments shown in the drawings explained in more detail. The drawing shows in:

1 eine Vorderansicht eines herkömmlichen Planetengetriebes, 1 a front view of a conventional planetary gear,

2 eine Längsschnittansicht des bekannten Planetengetriebes gemäß 1, 2 a longitudinal sectional view of the known planetary gear according to 1 .

3 eine Längsschnittansicht eines Planetengetriebes nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in 3 a longitudinal sectional view of a planetary gear according to a first embodiment of the invention, and in

4 eine Längsschnittansicht eines Planetengetriebes nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 a longitudinal sectional view of a planetary gear according to a second embodiment of the invention.

Das in 3 dargestellte Planetengetriebe des ersten Ausführungsbeispiels umfasst ein Außengehäuse 50, eine Planetenradanordnung 6 und eine Sonnenradanordnung 7. Das Außengehäuse 50 ist in Form einer Trommel ausgebildet und weist an seinem Innenumfang gerade Zähne 51 auf.This in 3 illustrated planetary gear of the first embodiment comprises an outer housing 50 , a planetary gear arrangement 6 and a sun gear assembly 7 , The outer housing 50 is formed in the form of a drum and has straight teeth on its inner circumference 51 on.

Die Planetenradanordnung 6 umfasst einen spinnenförmigen Träger 6 zur drehbaren Lagerung von Planetenrädern 61. Jedes Planetenrad 61 weist einen ersten Verzahnungsabschnitt mit geraden Zähnen 62 und einen zweiten Verzahnungsabschnitt mit geneigten Zähnen 63 entsprechend einer Kegelradverzahnung auf. Dabei gehen die geraden Zähne 62 jeweils in die geneigten Zähnen 63 über. Die geraden Zähne 62 verlaufen parallel zur Drehachse des jeweiligen Planetenrads 61. Hingegen schließen die geneigten Zähne 63 mit der Drehachse des jeweiligen Planetenrads 61 einen Winkel von 1,5 bis 3 Grad, vorzugsweise von 2 Grad ein.The planetary gear arrangement 6 includes a spider-shaped carrier 6 for rotatably supporting planetary gears 61 , Every planetary gear 61 has a first toothed portion with straight teeth 62 and a second toothed portion with inclined teeth 63 corresponding to a bevel gear teeth. The straight teeth go 62 each in the inclined teeth 63 above. The straight teeth 62 run parallel to the axis of rotation of the respective planetary gear 61 , On the other hand, the inclined teeth close 63 with the axis of rotation of the respective planetary gear 61 an angle of 1.5 to 3 degrees, preferably 2 degrees.

Die Sonnenradanordnung 7 umfasst ein Sonnenrad 70. Das Sonnenrad 70 weist geneigte Zähne 71 entsprechend einer Kegelradverzahnung auf. Dabei ist jeder Zahn 71 zur Längsachse des Sonnenrads 70 in einer die Längsachse einschließenden Radialebene mit einem Winkel von 1,5 bis 3 Grad, vorzugsweise 2 Grad geneigt. Der Neigungswinkel der geneigten Zähne 71 des Sonnenrads 70 entspricht dabei dem Neigungswinkel der geneigten Zähne 63 der Planetenräder 61, so dass die Planetenräder mit dem Sonnenrad kämmen können.The sun gear arrangement 7 includes a sun wheel 70 , The sun wheel 70 has tilted teeth 71 corresponding to a bevel gear teeth. There is every tooth 71 to the longitudinal axis of the sun gear 70 in one the longitudinal axis enclosing Radial plane inclined at an angle of 1.5 to 3 degrees, preferably 2 degrees. The angle of inclination of the inclined teeth 71 of the sun wheel 70 corresponds to the angle of inclination of the inclined teeth 63 the planet wheels 61 so that the planet gears can mesh with the sun gear.

Der erste Verzahnungsabschnitt mit den geraden Zähnen 62 der Planetenräder 61 kämmt mit geraden Zähnen 51 des Außengehäuses 50, während der zweite Verzahnungsabschnitt mit den geneigten Zähnen 63 mit den geneigten Zähnen 71 des Sonnenrads 70 kämmt. Im Betrieb wird das Sonnenrad 70 beispielsweise an einen Motor angeschlossen, wohingegen der Träger 60 mit einer anzutreibenden Einrichtung gekoppelt wird. Hierzu sind geeignete Ankopplungsstrukturen vorgesehen. Der Motor treibt somit das Sonnenrad 70 an. Das Sonnenrad 70 versetzt die Planetenräder 61 in Drehung. Über die Planetenräder 61 wird der Träger 60 mitgenommen, welcher seinerseits die anzutreibende Einrichtung antreibt. Die anzutreibende Einrichtung kann somit mit geringerer Drehzahl als der Motor betrieben werden.The first toothed section with the straight teeth 62 the planet wheels 61 combs with straight teeth 51 of the outer casing 50 while the second gear portion with the inclined teeth 63 with the inclined teeth 71 of the sun wheel 70 combs. In operation, the sun gear 70 For example, connected to a motor, whereas the carrier 60 is coupled with a device to be driven. For this purpose, suitable coupling structures are provided. The engine thus drives the sun gear 70 at. The sun wheel 70 puts the planet wheels 61 in rotation. About the planet wheels 61 becomes the carrier 60 taken along, which in turn drives the device to be driven. The driven device can thus be operated at a lower speed than the engine.

Gegenüber dem Stand der Technik weist das vorstehend erläuterte Planetengetriebe den Vorteil auf, dass durch die Kegelradverzahnung zwischen den geneigten Zähnen 63 und den geneigten Zähnen 71 automatisch eine korrekte Spieleinstellung bewirkt wird, und zwar unabhängig von Fertigungstoleranzen der betreffenden Komponenten. Das bisher erforderliche Kalibrieren und Ausrichten der Planetenräder 21 zu dem Sonnenrad 31 entfällt. Das korrekte Spiel wird zudem über die gesamte Lebensdauer des Planetengetriebes automatisch aufrechterhalten, so dass es trotz eines unvermeidlichen Verschleißes nicht zu einer Verschlechterung der Lauf- und Geräuscheigenschaften kommt.Compared to the prior art, the planetary gear described above has the advantage that by the bevel gear between the inclined teeth 63 and the inclined teeth 71 automatically a correct clearance adjustment is effected, regardless of manufacturing tolerances of the components concerned. The previously required calibration and alignment of the planet gears 21 to the sun wheel 31 eliminated. The correct play is also maintained automatically over the entire life of the planetary gear, so that it does not lead to a deterioration in running and noises despite an inevitable wear.

Jedes Planetenrad 61 steht über gerade Zähne 62 mit den geraden Zähnen 51 des Außengehäuses 50 und über geneigte Zähne 63 mit den geneigten Zähnen 71 des Sonnenrads 70 in Eingriff. Aufgrunddessen ist die Belastung an den Planetenrädern 61 nicht viel höher als an dem Außengehäuse 50 oder dem Sonnenrad 70.Every planetary gear 61 stands over straight teeth 62 with the straight teeth 51 of the outer casing 50 and over inclined teeth 63 with the inclined teeth 71 of the sun wheel 70 engaged. Because of this, the load on the planetary gears 61 not much higher than on the outer case 50 or the sun wheel 70 ,

4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das mit einigen Ausnahmen dem ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Dabei umfasst die Planetenradanordnung 6 mehrere Planetenräder 65, wobei jedes Planetenrad stärker geneigte Zähne 67 und weniger stark geneigte Zähne 66 aufweist. Die stärker geneigten Zähne 67 entsprechen den geneigten Zähnen 63 des ersten Ausführungsbeispiels während die weniger stark geneigten Zähne 66 ähnich den geraden Zähnen 62 des ersten Ausführungsbeispiels sind. Das Außengehäuse 50 umfasst weniger stark geneigte Zähne 52, welche mit den gleichartig weniger stark geneigten Zähnen 66 kämen. Das Sonnenrad 70 weist stärker geneigte Zähne 72 zum Eingriff mit den entsprechend stärker geneigten Zähnen 67 auf. 4 shows a second embodiment, which corresponds to the first embodiment with some exceptions. In this case, the planetary gear comprises 6 several planet wheels 65 where each planetary gear has more inclined teeth 67 and less inclined teeth 66 having. The more inclined teeth 67 correspond to the inclined teeth 63 of the first embodiment during the less inclined teeth 66 similar to the straight teeth 62 of the first embodiment. The outer housing 50 includes less pitched teeth 52 , which with the similarly less strongly inclined teeth 66 come. The sun wheel 70 has more inclined teeth 72 for engagement with the correspondingly more inclined teeth 67 on.

In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, das dem in 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ähnlich ist, umfasst die Planetenradanordnung 6 mehrere Planetenräder 65, wobei jedes Planetenrad geneigte Zähne 66 und gerade Zähne 67 aufweist. Die geneigten Zähne 66 entsprechen den geneigten Zähnen 63 des ersten Ausführungsbeispiels, während die geraden Zähne 67 ähnlich den geraden Zähnen 62 des ersten Ausführungsbeispiels sind. Das Außengehäuse 50 umfasst geneigte Zähne 52, welche mit den geneigten Zähnen 66 kämen. Das Sonnenrad 70 weist gerade Zähne 72 zum Eingriff mit den geraden Zähnen 67 der Planetenräder 61 auf.In a further, not shown embodiment, the in 4 illustrated embodiments, the planetary gear assembly includes 6 several planet wheels 65 , where each planet gear inclined teeth 66 and straight teeth 67 having. The inclined teeth 66 correspond to the inclined teeth 63 of the first embodiment, while the straight teeth 67 similar to the straight teeth 62 of the first embodiment. The outer housing 50 includes inclined teeth 52 , which with the inclined teeth 66 come. The sun wheel 70 has straight teeth 72 for engagement with the straight teeth 67 the planet wheels 61 on.

In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weisen sowohl das Außengehäuse 50 als auch das Sonnenrad 70 geneigte Zähne 52 bzw. 71 auf. Dabei kann jeder geneigte Zahn 63, 66, 52 oder 71 eine abgewinkelte oder gebogene Konfiguration aufweisen. Das heißt, jeder geneigte Zahn 63, 66, 52 oder 71 weist einen ersten geneigten Abschnitt und einen zweiten geneigten Abschnitt auf, welche miteinander einen Winkel ungleich 180 Grad einschließen.In a further, not shown embodiment, both the outer housing 50 as well as the sun wheel 70 inclined teeth 52 respectively. 71 on. Every inclined tooth can do this 63 . 66 . 52 or 71 have an angled or bent configuration. That is, every inclined tooth 63 . 66 . 52 or 71 has a first inclined portion and a second inclined portion, which enclose an angle other than 180 degrees with each other.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen und weiteren Abwandlungen näher erläutert. Sie ist sie doch nicht hierauf beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.The The invention has been described above with reference to exemplary embodiments and further modifications explained. she it is not limited to this, but includes all embodiments defined by the claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- US 5687480 [0002]

Claims

Planetary gear comprising: - a drum-shaped outer casing ( 50 ) with an internal toothing; A sun gear arrangement ( 7 ) with a sun wheel ( 70 ) and a docking structure; and - a planetary gear arrangement ( 6 ) with a carrier ( 60 ), which has a coupling structure, and planetary gears ( 61 ), which on the carrier ( 60 ) are rotatably mounted; characterized in that each planetary gear ( 61 ) a first toothed portion, which is connected to the internal toothing of the outer housing ( 50 ) meshes, and a second toothed section, which is connected to the sun gear ( 70 ), wherein at least one toothed section to the axis of rotation of the planetary gear ( 61 ) has inclined teeth, which with correspondingly inclined teeth on the outer housing ( 50 ) or the sun gear ( 70 ) comb.

Planetary gear according to claim 1, characterized in that the angle of inclination of the inclined teeth ( 63 . 66 . 67 ) to the axis of rotation of the planetary gear ( 61 ) is in the range of 1.5 to 3 degrees and the corresponding teeth ( 52 . 71 . 72 ) on the outer housing ( 50 ) or the sun gear ( 70 ) the same angle of inclination to the longitudinal axis of the outer housing ( 50 ) or the sun gear ( 70 ) exhibit.

Planetary gear according to claim 2, characterized that the inclination angle is 2 degrees.

Planetary gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sun gear ( 70 ) inclined teeth ( 71 ), and the planet gears ( 61 ) via correspondingly inclined teeth ( 63 ) with the inclined teeth ( 71 ) of the sun gear ( 70 ) are engaged.

Planetary gear according to claim 4, characterized in that the outer housing ( 50 ) an internal toothing with straight teeth ( 51 ) and the planetary gears ( 61 ) over straight teeth ( 62 ) with the straight teeth ( 51 ) of the outer housing ( 50 ) are engaged.

Planetary gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sun gear ( 70 ) has straight teeth, and the planet gears ( 61 ) are engaged with the straight teeth of the sun gear via straight teeth.

Planetary gear according to claim 6, characterized in that the outer housing ( 50 ) has an internal toothing with inclined teeth and the planet gears ( 61 ) about inclined teeth with the inclined teeth of the outer housing ( 50 ) are engaged.

Planetary gear according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sun gear ( 70 ) has inclined teeth, and the planet gears ( 61 ) via correspondingly inclined teeth with the inclined teeth of the sun gear ( 70 ) and that the outer housing ( 50 ) has an internal toothing with inclined teeth and the planet gears ( 61 ) about further inclined teeth with the inclined teeth of the outer housing ( 50 ) are engaged.

Planetary gear according to one of the claims 4 to 8, characterized in that the inclined teeth each a first inclined portion and a second inclined Section, which together have an angle not equal to 180 Include degrees.