DE102016006602A1

DE102016006602A1 - Spielfreies Planetenradgetriebe

Info

Publication number: DE102016006602A1
Application number: DE102016006602.4A
Authority: DE
Inventors: Stephan Ritzer; Thomas Suchandt; Christoph Dütsch
Original assignee: WMH HERION ANTRIEBSTECHNIK GmbH
Current assignee: WMH HERION ANTRIEBSTECHNIK GmbH
Priority date: 2015-06-01
Filing date: 2016-06-01
Publication date: 2016-12-01

Abstract

Ein spielfreies Planetengetriebe (1) hat ein um eine Zentralachse (ZA) drehbares Sonnenrad (2) mit Außenverzahnung (3) und ein dieses umgebendes Hohlrad (4) mit Innenverzahnung (5) sowie mehrere Planetenräder (6) aus je benachbart einem 1. und einem 2. Planetenradteil (6a, 6b) mit einer gemeinsamen Planetenradachse (PA). Alle 1. und 2. Planetenradteile (6a, 6b) liegen je auf derselben Seite einer zu ZA senkrechten Teilungsebene (TE) und haben 1. und 2. Planetenradteil-Außenverzahnungen (7a, 7b) mit i. W. identischer Zahnausbildung und -teilung zum Kämmen mit der Innenverzahnung (5) und der Außenverzahnung (3). Das Sonnenrad (2) besteht aus je benachbart einem 1. und 2. Sonnenradteil (2a, 2b) an ZA auf entgegengesetzten Seiten von TE und mit je einer Sonnenradteil-Außenverzahnung (3a, 3b) mit i. W. identischer Zahnausbildung und -teilung. Das 1. Sonnenradteil (2a) liegt auf derselben Seite von TE wie die vorhandenen 1. Planetenradteile (6a) und seine Sonnenradteil-Außenverzahnung (3a) kämmt mit deren Planetenradteil-Außenverzahnung (7a). Das 2. Sonnenradteil (2b) liegt auf derselben Seite von TE wie die vorhandenen 2. Planetenradteile (6b) und seine Sonnenradteil-Außenverzahnung (3b) kämmt mit deren Planetenradteil-Außenverzahnung (7b). Dem Sonnenrad (2) sind Verspanneinrichtungen (8) zugeordnet, um die zwei Sonnenradteile (2a, 2b) relativ zueinander in entgegengesetzte Drehrichtungen um ZA zu beaufschlagen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein spielfreies Planetengetriebe, die im allgemeinen Maschinenbau bzw. Sondermaschinenbau eingesetzt werden. Die Besonderheit dieses Planetengetriebes liegt darin, dass es kein Umkehrspiel aufweist. Das Planetengetriebe ist für Anwendungen geeignet, die eine besonders hohe Anforderung an die Präzision stellen. Das Planetengetriebe arbeitet mit einer Vorspannung bei den Zahnrädern, so dass eine Spielfreiheit erreicht wird.
Im Grundsatz existieren spielfreie Planetengetriebe bereits, wobei ein Verspannmechanismus in jedem oder für jedes Planetenrad verbaut ist. Beispiele dafür offenbaren die DE10239968A1 , DE 10 2008 011 147 A1 , EP2735767A1 und US2014309071A1 . Da mehrere Planetenräder eingesetzt werden, muss der Verspannmechanismus mehrfach verbaut werden, was den Bauaufwand und das verschleißbedingte Ausfallrisiko erhöht.
Entsprechend hat die vorliegende Erfindung zum Ziel, diese Nachteile zu vermeiden und ein unaufwendiges und zuverlässiges spielfreies Planetengetriebe zu schaffen.
Dieses Ziel wird mit einem spielfreien Planetengetriebe nach dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte und bevorzugte weitere Ausgestaltungen eines solchen spielfreien Planetengetriebes ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und deren Kombinationen.
Damit schafft die vorliegende Erfindung ein spielfreies Planetengetriebe mit einem um eine Zentralachse drehbaren Sonnenrad, das eine Außenverzahnung hat, und einem Hohlrad, das zum Sonnenrad koaxial und dieses umgebend angeordnet ist und eine Innenverzahnung hat, sowie einer Mehrzahl von Planetenrädern, wobei jedes Planetenrad aus einem ersten Planetenradteil und einem zweiten Planetenradteil besteht, die koaxial angeordnet um eine gemeinsame Planetenradachse drehbar und zueinander benachbart angeordnet sind, wobei alle ersten Planetenradteile und alle zweiten Planetenradteile jeweils auf derselben Seite einer Teilungsebene liegen, die senkrecht zur Zentralachse verläuft und die ersten und zweiten Planetenradteile trennt, und wobei die ersten Planetenradteile eine erste Planetenradteil-Außenverzahnung und die zweiten Planetenradteile eine zweite Planetenradteil-Außenverzahnung haben und die ersten und zweiten Planetenradteil-Außenverzahnungen im Wesentlichen identische Zahnausbildung und -teilung aufweisen und mit der Innenverzahnung des Hohlrades und der Außenverzahnung des Sonnenrades kämmen, d. h. in Eingriff sind. Das Sonnenrad besteht aus einem ersten Sonnenradteil und einem zweiten Sonnenradteil, die koaxial angeordnet um die Zentralachse drehbar und zueinander benachbart auf entgegengesetzten Seiten der Teilungsebene angeordnet sind sowie je eine Sonnenradteil-Außenverzahnung mit im Wesentlichen identischer Zahnausbildung und -teilung aufweisen. Das erste Sonnenradteil liegt auf derselben Seite der Teilungsebene wie die vorhandenen ersten Planetenradteile jedes Planetenrades und seine Sonnenradteil-Außenverzahnung kämmt, d. h. ist in Eingriff mit der Planetenradteil-Außenverzahnung jedes vorhandenen ersten Planetenradteils jedes Planetenrades (6). Das zweite Sonnenradteil liegt auf derselben Seite der Teilungsebene wie die vorhandenen zweiten Planetenradteile jedes Planetenrades und seine Sonnenradteil-Außenverzahnung kämmt, d. h. ist in Eingriff mit der Planetenradteil-Außenverzahnung jedes vorhandenen zweiten Planetenradteils jedes Planetenrades. Dem Sonnenrad sind Verspanneinrichtungen zugeordnet, um die zwei Sonnenradteile relativ zueinander in entgegengesetzte Drehrichtungen um die Zentralachse zu beaufschlagen.
Im Gegensatz zu den existierenden spielfreien Planetengetrieben erfordert das erfindungsgemäße spielfreie Planetengetriebe nur den Einsatz und Betrieb eines Verspannmechanismus einmalig im Sonnenrad. Ermöglicht wird dies durch die zweigeteilte Ausführung des Sonnenrades. Damit ist eine durchgängige Verspannung aller Zahnräder im Planetengetriebe möglich.
Bei einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass bezüglich der Zentralachse das erste Sonnenradteil drehfest und das zweite Sonnenradteil drehverstellbar ist.
Dabei kann ferner mit Vorzug vorgesehen sein, dass das bezüglich der Zentralachse drehverstellbare zweite Sonnenradteil mittels einer Hirth-Verzahnung und Spanneinrichtungen als Komponenten der Verspanneinrichtungen bezüglich des ersten Sonnenradteils in eine Drehstellung vorgespannt ist, in der die Sonnenradteil-Außenverzahnungen der beiden Sonnenradteile in Umfangsrichtung gegeneinander verstellt sind. Eine vorzugsweise und vorteilhafte weitere Ausgestaltung davon besteht darin, dass die Hirth-Verzahnung (9) eine Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung aufweist, die bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Sonnenradteil-Außenverzahnungen der beiden Sonnenradteile so gewählt ist, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Hirth-Verzahnung unterschiedliche Verstellbereiche der Sonnenradteil-Außenverzahnung des zweiten Sonnenradteils bezüglich der Sonnenradteil-Außenverzahnung des ersten Sonnenradteils bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mit Vorzug und weiteren Vorteilen vorgesehen sein, dass ein auf der Zentralachse (ZA) axial verschiebbarer und drehfester Druckring auf der von dem ersten Sonnenradteil abgewandten Seite des zweiten Sonnenradteils vorgesehen ist und mit dem zweiten Sonnenradteil über die Hirth-Verzahnung gekoppelt ist, und dass die Spanneinrichtungen ausgelegt und/oder angeordnet sind, um den Druckring zu dem zweiten Sonnenradteil hin zu beaufschlagen und damit über die Hirth-Verzahnung eine Drehverstellbarkeit des zweiten Sonnenradteils auf der Zentralachse bereitzustellen. Bei der letzteren Ausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass der Druckring mit der Zentralachse über eine Formschlussausgestaltung drehfest verbunden ist. Dabei kann ferner insbesondere die Formschlussausgestaltung eine Mehrzahl von ineinander greifenden Kerben und Rippen enthalten und vorzugsweise durch eine Außenverzahnung an der Zentralachse sowie eine passende Innenverzahnung in dem Druckring gebildet sein sowie die Kombination von Innenverzahnung des Druckringes mit Außenverzahnung der Zentralachse eine solche Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Sonnenradteil-Außenverzahnungen der beiden Sonnenradteile oder der Hirth-Verzahnung aufweisen, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Innenverzahnung des Druckringes mit der Außenverzahnung der Zentralachse unterschiedliche Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteils bezüglich des ersten Sonnenradteils bereitgestellt werden.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des spielfreien Planetengetriebes kann vorgesehen sein, dass die Spanneinrichtungen wenigstens eine Federeinrichtung enthalten, die angeordnet und ausgelegt ist, um das zweite Sonnenradteil in Richtung der Zentralachse zu dem ersten Sonnenradteil hin zu beaufschlagen. Alternativ oder zusätzlich ist es bevorzugt, wenn die Hirth-Verzahnung Zähne mit 90° oder mehr aufweist und/oder wenn eine Verstellwegreserve für das zweite Sonnenradteil zur axialen und Drehverstellung gegenüber dem ersten Sonnenradteil bei der Hirth-Verzahnung durch Zahnanordnung, -tiefe, -dicke und/oder -teilung realisiert ist.
Mit einer Hirth-Verzahnung und Spanneinrichtungen als Komponenten der Verspanneinrichtungen kann die gewünschte Höhe der Verspannung insbesondere einfach und genau je nach Kundenwunsch eingestellt werden.
Grundsätzlich können aber auch andere Verspanneinrichtungen und insbesondere Verspannmechanismen statt einer Hirth-Verzahnung und Spanneinrichtungen zweckdienlich zum Einsatz kommen.
Insbesondere ist weiterhin vorgesehen, dass das Sonnenrad, ein Planetenradträger mit den davon gehaltenen Planetenrädern oder das Hohlrad schwimmend gelagert ist.
Hinsichtlich An.- u. Abtrieb sind, wie bei Standard-Planetengetrieben, alle Variation denkbar: Antrieb an Sonnenrad, Planetenradträger oder Hohlrad, und Abtrieb an Sonnenrad, Planetenradträger oder Hohlrad.
Grundsätzlich sind Planetengetriebe mit jeglicher Mehrzahl von Planetenrädern, wie beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs usw. Planetenräder von der vorliegenden Erfindung umfasst. Die genaue Anzahl der eingesetzten Planetenräder richtet sich nach dem Bedarf und den technischen Möglichkeiten, wie beispielsweise Platz, Materialien, Reibung, Temperatur, Lautstärke.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die Verspanneinrichtungen in dem Sonnenrad integriert sind.
Weitere bevorzugte und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einzelner Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung lediglich exemplarisch näher erläutert, in der
1 in einer teilweise geschnittenen perspektivischen Schemaansicht den Grundaufbau eines ersten Ausführungsbeispiels eines spielfreien Planetengetriebes veranschaulicht,
2 das erste Ausführungsbeispiel des spielfreien Planetengetriebes aus der 1 in einer schematischen perspektivischen Ansicht veranschaulicht,
3 in einer schematischen perspektivischen Ansicht ein Sonnenrad eines zweiten Ausführungsbeispiels eines spielfreien Planetengetriebes veranschaulicht, und
4 in einer schematischen perspektivischen und auseinandergezogenen Ansicht die Komponenten eines Sonnenrades eines dritten Ausführungsbeispiels eines spielfreien Planetengetriebes veranschaulicht.
Anhand der nachfolgend beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungs- und Anwendungsbeispiele wird die Erfindung lediglich exemplarisch näher erläutert, d. h. sie ist nicht auf diese Ausführungs- und Anwendungsbeispiele beschränkt. Verfahrens- und Vorrichtungsmerkmale ergeben sich jeweils analog auch aus Vorrichtungs- bzw. Verfahrensbeschreibungen.
Einzelne Merkmale, die im Zusammenhang mit einem konkreten Ausführungsbeispiel angeben und/oder dargestellt sind, sind nicht auf dieses Ausführungsbeispiel oder die Kombination mit den übrigen Merkmalen dieses Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern können im Rahmen des technisch Möglichen, mit jeglichen anderen Varianten, auch wenn sie in den vorliegenden Unterlagen nicht gesondert behandelt sind, kombiniert werden.
Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Figuren und Abbildungen der Zeichnung bezeichnen gleiche oder ähnliche oder gleich oder ähnlich wirkende Komponenten. Anhand der Darstellungen in der Zeichnung werden auch solche Merkmale deutlich, die nicht mit Bezugszeichen versehen sind, unabhängig davon, ob solche Merkmale nachfolgend beschrieben sind oder nicht. Andererseits sind auch Merkmale, die in der vorliegenden Beschreibung enthalten, aber nicht in der Zeichnung sichtbar oder dargestellt sind, ohne weiteres für einen Fachmann verständlich.
In den 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines spielfreien Planetengetriebes 1 jeweils in perspektivischen Schemadarstellungen und in der 1 zur besseren Erkennbarkeit geschnitten veranschaulicht.
Das spielfreie Planetengetriebe 1 hat, wie es für ein Planetengetriebe bauartbedingt üblich ist, eine Zentralachse ZA, um das ein Sonnenrad 2, das eine Außenverzahnung 3 hat, und einem Hohlrad 4 drehbar sind, das zum Sonnenrad 2 koaxial und dieses umgebend angeordnet ist und eine Innenverzahnung 5. Ebenfalls bauartspezifisch für ein Planetengetriebe hat auch das spielfreie Planetengetriebe 1 eine Mehrzahl von Planetenrädern 6, die über ihre Außenverzahnung 7 einerseits mit der Außenverzahnung 3 des Sonnenrades 2 und andererseits mit der Innenverzahnung 5 des Hohlrades 4 in Eingriff sind, d. h. kämmen.
Entsprechend bekannten spielfreien Planetengetrieben hat auch bei dem vorliegenden spielfreien Planetengetriebe 1 Planetenräder 6, die jeweils aus einem ersten Planetenradteil 6a und einem zweiten Planetenradteil 6b, d. h. aus einem Paar von Planetenradteilen kombiniert sind. Diese ersten und zweiten Planetenradteile 6a und 6b jedes Paares sind koaxial angeordnet um eine gemeinsame Planetenradachse PA, die jeweils zur Zentralachse ZA parallel ist, drehbar und zueinander benachbart angeordnet. Dabei sind alle ersten Planetenradteile 6a und alle zweiten Planetenradteile 6b jeweils auf derselben Seite einer Teilungsebene TE angeordnet, die senkrecht zur Zentralachse ZA verläuft und die ersten und zweiten Planetenradteile 6a und 6b trennt. Die ersten und zweiten Planetenradteile 6a und 6b jedes Planetenrades 6 sind um die jeweilige gemeinsame Planetenradachse PA zumindest in einem vorgebbaren Winkelbereich unabhängig voneinander drehbar.
Die Außenverzahnung 7 jedes Planetenrades 6 ist durch eine erste Planetenradteil-Außenverzahnung 7a am ersten Planetenradteil 6a und eine zweite Planetenradteil-Außenverzahnung 7b am zweiten Planetenradteil 6b gebildet. Die ersten und zweiten Planetenradteil-Außenverzahnungen 7a und 7b haben im Wesentlichen identische Zahnausbildung und -teilung und kämmen, d. h. sind in Eingriff mit der Innenverzahnung 5 des Hohlrades 4 und der Außenverzahnung 3 des Sonnenrades 2.
Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Planetengetriebe 1 sind drei Planetenräder 6 vorhanden. Die Erfindung ist aber nicht auf Planetengetriebe 1 mit drei Planetenrädern 6 beschränkt, sondern es können auch zwei, vier, fünf, sechs oder mehr Planetenräder 6 enthalten sein. Die genaue Anzahl von Planetenrädern 6 in dem Planetengetriebe 1 wählt der Fachmann entsprechend den Anwendungserfordernissen und technischen Möglichkeiten und Gegebenheiten. Dies bedeutet insbesondere, dass die Erfindung unabhängig von der tatsächlichen Anzahl von Planetenrädern 6 bei dem Planetengetriebe 1 angewandt werden kann.
Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass das Hohlrad 4 nicht geteilt ist, d. h. dass es nur eine gemeinsame Innenverzahnung 5 des Hohlrades 4 zum Eingriff oder Kämmen der ersten und zweiten Planetenradteil-Außenverzahnungen 7a und 7b gibt. Ferner ist das Sonnenrad 2, ein Planetenradträger mit den davon gehaltenen Planetenrädern 6 oder das Hohlrad 4 schwimmend gelagert. Der Planetenradträger ist der Übersichtlichkeit halber in den 1 und 2 nicht dargestellt, ist aber jedem Fachmann ohne weiteres bekannt.
Das Sonnenrad 2 besteht aus einem ersten Sonnenradteil 2a und einem zweiten Sonnenradteil 2b, die koaxial angeordnet um die Zentralachse ZA drehbar und zueinander benachbart auf entgegengesetzten Seiten der Teilungsebene TE angeordnet sind. Die Außenverzahnung 3 des Sonnenrades 2 oder exakt gesprochen des Paares aus dem ersten Sonnenradteil 2a und dem zweiten Sonnenradteil 2b besteht entsprechend aus einer ersten Sonnenradteil-Außenverzahnung 3a und einer zweiten Sonnenradteil-Außenverzahnung 3b mit im Wesentlichen identischer Zahnausbildung und -teilung. Bezüglich der Zentralachse ZA ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 das erste Sonnenradteil 2a drehfest und ist das zweite Sonnenradteil 2b drehverstellbar.
Weiterhin liegt das erste Sonnenradteil 2a auf derselben Seite der Teilungsebene TE wie die vorhandenen ersten Planetenradteile 6a jedes Planetenrades 6, und seine erste Sonnenradteil-Außenverzahnung 3a kämmt, d. h. ist in Eingriff mit der ersten Planetenradteil-Außenverzahnung 7a jedes vorhandenen ersten Planetenradteils 6a jedes Planetenrades 6. In gleicher Weise liegt das zweite Sonnenradteil 2b auf derselben Seite der Teilungsebene TE wie die vorhandenen zweiten Planetenradteile 6b jedes Planetenrades 6, und seine zweite Sonnenradteil-Außenverzahnung 3b kämmt, d. h. ist in Eingriff mit der zweiten Planetenradteil-Außenverzahnung 7b jedes vorhandenen zweiten Planetenradteils 6b jedes Planetenrades 6.
Um die erforderliche Spielfreiheit des Planetengetriebes 1 zu erhalten, sind dem Sonnenrad 2 Verspanneinrichtungen 8 zugeordnet, mittels denen die zwei Sonnenradteile 2a und 2b relativ zueinander in entgegengesetzte Drehrichtungen um die Zentralachse ZA beaufschlagt sind. Die Verspannung der beiden Sonnenradteile 2a und 2b gegeneinander wird auf die Paare von Planetenradteilen 6a und 6b übertragen, und die damit erreichte Verspannung von erstem und zweitem Planetenradteil 6a bzw. 6b jedes Planetenrades 6 wird durch das den getrennten Planetenradteil-Außenverzahnungen 7a und 7b dieser ersten und zweiten Planetenradteile 6a bzw. 6b jedes Planetenrades 6 gemeinsamen Innenverzahnung 5 des Hohlrades 4 durch den Eingriff dieser Verzahnungen, d. h. einerseits den getrennten Planetenradteil-Außenverzahnungen 7a und 7b und andererseits der gemeinsamen Innenverzahnung 5, begrenzt, und die Verspannungen blockieren jegliches Spiel im Planetengetriebe 1.
Nachfolgend wird die Realisierung der Verspannung oder Beaufschlagung der ersten und zweiten Sonnenradteile 2a und 2b anhand von Ausführungsbeispielen der Verspanneinrichtungen 8 auch unter Bezugnahme auf die 3 und 4 näher erläutert.
In den 1 bis 4 ist für alle vorliegend behandelten Ausführungsbeispiele gemeinsam das bezüglich der Zentralachse ZA drehverstellbare zweite Sonnenradteil 2b mittels einer Hirth-Verzahnung 9 und Spanneinrichtungen 10 als Komponenten der Verspanneinrichtungen 8 bezüglich des ersten Sonnenradteils 2a in eine Drehstellung vorgespannt, in der die Sonnenradteil-Außenverzahnungen 3a und 3b der beiden Sonnenradteile 2a bzw. 2b in Umfangsrichtung gegeneinander verstellt sind. Die Verspanneinrichtungen 8 sind somit bei dem in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel in dem Sonnenrad 2 integriert.
Die Hirth-Verzahnung 9 hat Zähne mit 90° oder mehr und weist eine Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung auf, die bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Sonnenradteil-Außenverzahnungen 3a und 3b der beiden Sonnenradteile 2a bzw. 2b so gewählt ist, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Hirth-Verzahnung 9 unterschiedliche Verstellbereiche der Sonnenradteil-Außenverzahnung 3b des zweiten Sonnenradteils 2b bezüglich der Sonnenradteil-Außenverzahnung 3a des ersten Sonnenradteils 2a bereitgestellt werden. Ein auf der Zentralachse ZA axial verschiebbarer und drehfester Druckring 11 ist auf der von dem ersten Sonnenradteil 2a abgewandten Seite des zweiten Sonnenradteils 2b vorgesehen und mit dem zweiten Sonnenradteil 2b über die Hirth-Verzahnung 8 gekoppelt. Die Spanneinrichtungen 10 sind ausgelegt und/oder angeordnet, um den Druckring 11 zu dem zweiten Sonnenradteil 2b hin zu beaufschlagen und damit über die Hirth-Verzahnung 9 eine Drehverstellbarkeit des zweiten Sonnenradteils 2b auf der Zentralachse ZA bereitzustellen. Der Druckring 11 ist mit der Zentralachse ZA über eine Formschlussausgestaltung 12 drehfest verbunden. Die Formschlussausgestaltung 12 enthält eine Mehrzahl von ineinander greifenden Kerben und Rippen und ist insbesondere durch eine Außenverzahnung 13 an der Zentralachse ZA sowie eine passende Innenverzahnung 14 in dem Druckring 11 gebildet.
Die Kombination von Innenverzahnung 14 des Druckringes 11 mit Außenverzahnung 13 der Zentralachse ZA eine solche Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Sonnenradteil-Außenverzahnungen 3a und 3b der beiden Sonnenradteile 2a bzw. 2b oder der Hirth-Verzahnung 9 auf, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Innenverzahnung 14 des Druckringes 11 mit der Außenverzahnung 13 der Zentralachse ZA unterschiedliche Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteils 2b bezüglich des ersten Sonnenradteils 2a bereitgestellt werden.
Die Spanneinrichtungen 10 enthalten wenigstens eine Federeinrichtung 13, die angeordnet und ausgelegt ist, um das zweite Sonnenradteil 2b in Richtung der Zentralachse ZA zu dem ersten Sonnenradteil 2a hin zu beaufschlagen. Für das zweite Sonnenradteil 2b ist zur axialen und Drehverstellung gegenüber dem ersten Sonnenradteil 2b bei der Hirth-Verzahnung 9 durch Zahnanordnung, -tiefe, -dicke und/oder -teilung eine Verstellwegreserve realisiert.
Die 3 und 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele eines Sonnenrades 2 eines spielfreien Planetengetriebes 1.
In der 3 ist im Detail ein erstes Ausführungsbeispiel eines Sonnenrades 2 in einer perspektivischen auseinandergezogenen Ansicht gezeigt, die die einzelnen Komponenten erkennen lässt. Das Sonnenrad 2 liegt an der Zentralachse ZA, mit der das ersten Sonnenradteil 2a drehfest verbunden ist. Auf der Zentralachse ZA sitzt drehbar und axial verschiebbar, wobei letzteres für die Funktion der Spielaufhebung des spielfreien Planetengetriebes 1 nicht erforderlich ist, das zweite Sonnenradteil 2b, dessen Zahnausbildung und -teilung zumindest im Wesentlichen identisch zur Zahnausbildung und -teilung des ersten Sonnenradteils 2a ist. Die beiden Sonnenradteile 2a und 2b sind koaxial und benachbart angeordnet und bilden zusammen ein beim vorliegenden Ausführungsbeispiel schrägverzahntes Sonnenrad 2. Die Schrägverzahnung ist lediglich ein Beispiel, das verdeutlicht, dass auch eine solche Verzahnung bei dem spielfreien Planetengetriebe 1 realisiert sein kann, wobei in der überwiegenden Anzahl der Einsatzfälle des spielfreien Planetengetriebes 1 ein geradeverzahntes Sonnenrad 2 vorkommen wird. Selbstverständlich sind die Verzahnungen von Planetenrädern 6 und Hohlrad 4 an die Verzahnungsgestaltung des Sonnenrades 2 angepasst, um die sicheren Eingriffe sicherzustellen.
Das bezüglich der Zentralachse ZA drehverstellbare zweite Sonnenradteil 2b wird mittels der Hirth-Verzahnung 9 und den Spanneinrichtungen 10 bezüglich des ersten Sonnenradteiles 2a in eine Drehstellung vorgespannt, in der die Zähne Z2a und Z2b der beiden Sonnenradteile 2a und 2b in Umfangsrichtung gegeneinander verstellt sind. Anders ausgedrückt fluchten die Zähne Z2a und Z2b der beiden Sonnenradteile 2a und 2b in Axialrichtung nicht.
Ein auf der Zentralachse ZA axial verschiebbarer und drehfester Druckring 11 ist auf der von dem ersten Sonnenradteil 2a abgewandten Seite des zweiten Sonnenradteiles 2b vorgesehen und mit dem zweiten Sonnenradteil 2b über die Hirth-Verzahnung 9 gekoppelt. Die Spanneinrichtungen 10 sind ausgelegt und angeordnet, um den Druckring 11 zu dem zweiten Sonnenradteil 2b hin zu beaufschlagen und damit über die Hirth-Verzahnung 9 eine Drehverstellbarkeit des zweiten Sonnenradteiles 2b auf der Zentralachse ZA bereitzustellen. Die Hirth-Verzahnung 9 stellt quasi Auflaufflächen bereit, mittels denen eine axial gerichtete Kraft von den Spanneinrichtungen 10 in eine Vorspannung oder Bewegung des zweiten Sonnenradteiles 2b in Umfangsrichtung umgesetzt wird. Der Druckring 11 ist mit der Zentralachse ZA über eine Formschlussausgestaltung 12 drehfest verbunden. Die Formschlussausgestaltung 12 ist durch eine Außenverzahnung 13 an der Zentralachse ZA sowie eine passende Innenverzahnung 14 in dem Druckring 11 gebildet. Die Außenverzahnung 13 und die Innenverzahnung 14 stellen somit eine Mehrzahl von ineinander greifenden Kerben und Rippen dar, wobei für den Formschluss der Eingriff einer Rippe in eine Kerbe ausreichen würde.
Die Spanneinrichtungen 10 enthalten bei diesem Ausführungsbeispiel als Federeinrichtungen 15 eine Mehrzahl von Tellerfedern 16, um das zweite Sonnenradteil 2b über den Druckring 11 und die Hirth-Verzahnung 9 zu dem ersten Sonnenradteil 2a hin zu beaufschlagen. Das Paket von Tellerfedern 16 ist gegenüber dem Druckring 11 an einer bezüglich der Zentralachse ZA axial festen Druckscheibe 17 abgestützt, die axial bezüglich der Zentralachse ZA einstellbar ist, wodurch die Vorspannkraft der Tellerfedern 16 auf den Druckring 11 und damit auf das zweite Sonnenradteil 2b einstellbar ist. Dazu hat die Druckscheibe 17 einen axialen Gewindebolzen 18 zum Einschrauben in eine axiale Gewindebohrung 19 in der Zentralachse oder -welle ZA, so dass die axiale Einstellbarkeit der Druckscheibe 17 durch die variable Einschraubtiefe des Gewindebolzens 18 in die Gewindebohrung 19 realisiert ist. Ferner enthält der Druckring 11 in seinem der Druckscheibe 17 zugewandten Rand 20 eine Gewindebohrung 21 oder eine Mehrzahl von insbesondere winkelmäßig gleich beabstandeten Gewindebohrungen 21. In der Druckscheibe 17 ist wenigstens ein Durchgangsloch 22 vorgesehen, dessen radiale Lage zu der der Gewindebohrungen 21 im Rand 20 des Druckrings 11 passt. Ferner ist eine Fixierschraube 23 vorgesehen, die durch das Durchgangsloch 22 in jegliche damit in einer Einschraubstellung der Druckscheibe 17 ausgerichtete Gewindebohrung 21 im Rand 20 des Druckrings 11 eingeschraubt werden kann, um dadurch die axiale Einschraubstellung der Druckscheibe 17 und damit die Vorspannung der Spanneinrichtungen 10 zu fixieren. Beispielsweise handelt es sich bei der Fixierschraube 23 um einen Gewindestift oder eine Madenschraube.
Die Hirth-Verzahnung 9 hat Zähne 24 mit einem Winkel der Zahnflanken von 90° oder mehr. Ferner sind die Kontaktflächen oder Zahnflanken oder Zähne 24 der Hirth-Verzahnung 9 geschliffen und gehärtet.
Bei dem Sonnenrad 2 ist ferner vorgesehen, dass eine Verstellwegreserve für das zweite Sonnenradteil 2b zur axialen und Drehverstellung gegenüber dem ersten Sonnenradteil 2a bei der Hirth-Verzahnung 9 realisiert. Dies kann grundsätzlich durch die Gestaltung von Zahnanordnung, -tiefe, -dicke und/oder -teilung erfolgen. Beispielsweise kann die Kombination von Innenverzahnung 14 des Druckringes 11 mit Außenverzahnung 13 der Zentralachse ZA eine solche Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der beiden Sonnenradteile 2a und 2b aufweisen, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Innenverzahnung 14 des Druckringes 11 mit der Außenverzahnung 13 der Zentralachse ZA unterschiedliche Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteiles 2b bezüglich des ersten Sonnenradteiles 2a bereitgestellt werden.
Alternativ oder zusätzlich kann die Kombination von Innenverzahnung 14 des Druckringes 11 mit Außenverzahnung 13 der Zentralachse ZA eine solche Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung bezüglich der Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Hirth-Verzahnung 9 aufweisen, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Innenverzahnung 14 des Druckringes 11 mit der Außenverzahnung 13 der Zentralachse ZA unterschiedliche Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteiles 2b bezüglich des ersten Sonnenradteiles 2a bereitgestellt werden.
Ferner kann als weitere Variante alleine oder in Kombination mit jeder der vorherigen Alternativen alleine oder mit beiden vorherigen Alternativen gemeinsam die Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Hirth-Verzahnung 9 bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der beiden Sonnenradteile 2a und 2b so gewählt werden, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Hirth-Verzahnung 9 unterschiedliche Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteiles 2b bezüglich des ersten Sonnenradteiles 2a bereitgestellt werden.
Diese Wahlmöglichkeit der Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteiles 2b bezüglich des ersten Sonnenradteiles 2a ermöglicht eine individuelle Anpassung des spielfreies Planetengetriebes 1 an Einsatzgegebenheiten, ohne dass jeweils gesonderte Teile für das spielfreie Planetengetriebe 1 bereitgestellt oder verwendet werden müssen.
In der 4 ist in einer schematischen perspektivischen Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines Sonnenrades 2 eines spielfreien Planetengetriebes 1 gezeigt. Es werden für identische Komponenten, Teile, Wirkungen und Vorteile keine gesonderten Angaben gemacht, sondern diesbezüglich zur Vermeidung bloßer Wiederholungen auf die Ausführungen zum ersten Ausführungsbeispiel des spielfreien Planetengetriebes 1 gemäß den 1, 2 und 3 verwiesen. In der 4 ist aber gut die Verstellwegreserve in der Hirth-Verzahnung 9 zu erkennen. Weiterhin erfolgt die axiale Fixierung der Druckscheibe 17 über eine gesonderte Schraubmutter 25, deren Schraubposition durch einen Splint 26 gesichert wird. Deutlich ist hier die Ausgestaltung des geradeverzahnten Sonnenrades 2 zu erkennen.
Die Erfindung ist anhand der Ausführungsbeispiele in der Beschreibung und in der Zeichnung lediglich exemplarisch dargestellt und nicht darauf beschränkt, sondern umfasst alle Variationen, Modifikationen, Substitutionen und Kombinationen, die der Fachmann den vorliegenden Unterlagen insbesondere im Rahmen der Ansprüche und der allgemeinen Darstellungen in der Einleitung dieser Beschreibung sowie der Beschreibung der Ausführungsbeispiele entnehmen und mit seinem fachmännischen Wissen sowie dem Stand der Technik kombinieren kann. Insbesondere sind alle einzelnen Merkmale und Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung kombinierbar.
Bezugszeichenliste

1: Planetengetriebe
2: Sonnenrad
2a: erstes Sonnenradteil
2b: zweites Sonnenradteil
3: Außenverzahnung
3a: erste Sonnenradteil-Außenverzahnung
3b: zweite Sonnenradteil-Außenverzahnung
4: Hohlrad
5: Innenverzahnung
6: Planetenräder
6a: erstes Planetenradteil
6b: zweites Planetenradteil
7: Außenverzahnung
7a: erste Planetenradteil-Außenverzahnung
7b: zweite Planetenradteil-Außenverzahnung
8: Verspanneinrichtungen
9: Hirth-Verzahnung
10: Spanneinrichtungen
11: Druckring
12: Formschlussausgestaltung
13: Außenverzahnung von 12 an ZA
14: Innenverzahnung von 12 in 11
15: Federeinrichtungen
16: Tellerfedern
17: Druckscheibe
18: axialer Gewindebolzen
19: Gewindebohrung in ZA
20: Rand
21: Gewindebohrung in 20
22: Durchgangsloch
23: Fixierschraube
24: Zähne von 9
25: Schraubmutter
26: Splint
PA: Planetenradachse
TE: Teilungsebene
Z2a: Zähne von 2a
Z2b: Zähne von 2b
ZA: Zentralachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 10239968 A1 [0002]
DE 102008011147 A1 [0002]
EP 2735767 A1 [0002]
US 2014309071 A1 [0002]

Claims

Spielfreies Planetengetriebe (1) mit einem um eine Zentralachse (ZA) drehbaren Sonnenrad (2), das eine Außenverzahnung (3) hat, und einem Hohlrad (4), das zum Sonnenrad (2) koaxial und dieses umgebend angeordnet ist und eine Innenverzahnung (5) hat, sowie einer Mehrzahl von Planetenrädern (6), wobei jedes Planetenrad (6) aus einem ersten Planetenradteil (6a) und einem zweiten Planetenradteil (6b) besteht, die koaxial angeordnet um eine gemeinsame Planetenradachse (PA) drehbar und zueinander benachbart angeordnet sind, wobei alle ersten Planetenradteile (6a) und alle zweiten Planetenradteile (6b) jeweils auf derselben Seite einer Teilungsebene (TE) liegen, die senkrecht zur Zentralachse (ZA) verläuft und die ersten und zweiten Planetenradteile (6a, 6b) trennt, und wobei die ersten Planetenradteile (6a) eine erste Planetenradteil-Außenverzahnung (7a) und die zweiten Planetenradteile (6b) eine zweite Planetenradteil-Außenverzahnung (7b) haben und die ersten und zweiten Planetenradteil-Außenverzahnungen (7a, 7b) im Wesentlichen identische Zahnausbildung und -teilung aufweisen und mit der Innenverzahnung (5) des Hohlrades (4) und der Außenverzahnung (3) des Sonnenrades (2) kämmen, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (2) aus einem ersten Sonnenradteil (2a) und einem zweiten Sonnenradteil (2b) besteht, die koaxial angeordnet um die Zentralachse (ZA) drehbar und zueinander benachbart auf entgegengesetzten Seiten der Teilungsebene (TE) angeordnet sind sowie je eine Sonnenradteil-Außenverzahnung (3a bzw. 3b) mit im Wesentlichen identischer Zahnausbildung und -teilung aufweisen, dass das erste Sonnenradteil (2a) auf derselben Seite der Teilungsebene (TE) wie die vorhandenen ersten Planetenradteile (6a) jedes Planetenrades (6) liegt und seine Sonnenradteil-Außenverzahnung (3a) mit der Planetenradteil-Außenverzahnung (7a) jedes vorhandenen ersten Planetenradteils (6a) jedes Planetenrades (6) kämmt, dass das zweite Sonnenradteil (2b) auf derselben Seite der Teilungsebene (TE) wie die vorhandenen zweiten Planetenradteile (6b) jedes Planetenrades (6) liegt und seine Sonnenradteil-Außenverzahnung (3b) mit der Planetenradteil-Außenverzahnung (7b) jedes vorhandenen zweiten Planetenradteils (6b) jedes Planetenrades (6) kämmt, und dass dem Sonnenrad (2) Verspanneinrichtungen (8) zugeordnet sind, um die zwei Sonnenradteile (2a, 2b) relativ zueinander in entgegengesetzte Drehrichtungen um die Zentralachse (ZA) zu beaufschlagen.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Zentralachse (ZA) das erste Sonnenradteil (2a) drehfest und das zweite Sonnenradteil (2b) drehverstellbar ist.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bezüglich der Zentralachse (ZA) drehverstellbare zweite Sonnenradteil (2b) mittels einer Hirth-Verzahnung (9) und Spanneinrichtungen (10) als Komponenten der Verspanneinrichtungen (8) bezüglich des ersten Sonnenradteils (2a) in eine Drehstellung vorgespannt ist, in der die Sonnenradteil-Außenverzahnungen (3a bzw. 3b) der beiden Sonnenradteile (2a, 2b) in Umfangsrichtung gegeneinander verstellt sind.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hirth-Verzahnung (9) eine Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung aufweist, die bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Sonnenradteil-Außenverzahnungen (3a bzw. 3b) der beiden Sonnenradteile (2a, 2b) so gewählt ist, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Hirth-Verzahnung (9) unterschiedliche Verstellbereiche der Sonnenradteil-Außenverzahnung (3b) des zweiten Sonnenradteils (2b) bezüglich der Sonnenradteil-Außenverzahnung (3a) des ersten Sonnenradteils (2a) bereitgestellt werden.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein auf der Zentralachse (ZA) axial verschiebbarer und drehfester Druckring (11) auf der von dem ersten Sonnenradteil (2a) abgewandten Seite des zweiten Sonnenradteils (2b) vorgesehen ist und mit dem zweiten Sonnenradteil (2b) über die Hirth-Verzahnung (8) gekoppelt ist, und dass die Spanneinrichtungen (10) ausgelegt und/oder angeordnet sind, um den Druckring (11) zu dem zweiten Sonnenradteil (2b) hin zu beaufschlagen und damit über die Hirth-Verzahnung (9) eine Drehverstellbarkeit des zweiten Sonnenradteils (2b) auf der Zentralachse (ZA) bereitzustellen.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckring (11) mit der Zentralachse (ZA) über eine Formschlussausgestaltung (12) drehfest verbunden ist.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussausgestaltung (12) eine Mehrzahl von ineinander greifenden Kerben und Rippen enthält, und insbesondere durch eine Außenverzahnung (13) an der Zentralachse (ZA) sowie eine passende Innenverzahnung (14) in dem Druckring (11) gebildet ist, und dass die Kombination von Innenverzahnung (14) des Druckringes (11) mit Außenverzahnung (13) der Zentralachse (ZA) eine solche Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung bezüglich Zahnanordnung, -dicke und/oder -teilung der Sonnenradteil-Außenverzahnungen (3a bzw. 3b) der beiden Sonnenradteile (2a, 2b) oder der Hirth-Verzahnung (9) aufweist, dass durch unterschiedliche Drehstellungskombinationen der Innenverzahnung (14) des Druckringes (11) mit der Außenverzahnung (13) der Zentralachse (ZA) unterschiedliche Verstellbereiche des zweiten Sonnenradteils (2b) bezüglich des ersten Sonnenradteils (2a) bereitgestellt werden.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtungen (10) wenigstens eine Federeinrichtung (13) enthalten, die angeordnet und ausgelegt ist, um das zweite Sonnenradteil (2b) in Richtung der Zentralachse (ZA) zu dem ersten Sonnenradteil (2a) hin zu beaufschlagen.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hirth-Verzahnung (9) Zähne mit 90° oder mehr aufweist.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstellwegreserve für das zweite Sonnenradteil (2b) zur axialen und Drehverstellung gegenüber dem ersten Sonnenradteil (2b) bei der Hirth-Verzahnung (9) durch Zahnanordnung, -tiefe, -dicke und/oder -teilung realisiert ist.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (2), ein Planetenradträger mit den davon gehaltenen Planetenrädern (6) oder das Hohlrad (4) schwimmend gelagert ist.
Spielfreies Planetengetriebe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspanneinrichtungen (8) in dem Sonnenrad (2) integriert sind.