DE858185C

DE858185C - Spur gears with three or more epicyclic gears

Info

Publication number: DE858185C
Application number: DEST1117D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl-Ing Stoeckicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1942-02-04
Filing date: 1942-02-04
Publication date: 1952-12-04

Description

Stirnräderumlaufgetriebe mit drei oder mehr Umlaufrädern Stirnräderplanetengetriebe, bei denen durch Selbsteinstellung bzw. Selbstzentrierung eines oder beider Zahnräder ein Zahndruckausgleich herbeigeführt wird, sind bekannt. Ein solcher Ausgleich ist in der Regel jedoch nur für drei Umlauf- oder Zwischenräder wirksam, weil die Lage des selbsteinstellenden Zentralrades durch drei Punkte bestimmt ist. Häufig liegt aber das Bedürfnis vor, den Zahndruckausgleich auch für mehr als drei Umlauf- oder Zwischenräder wirksam zu machen. Hierfür sind bereits federnde Lagerungen für die Umlaufräder vorgeschlagen worden; solche Anordnungen sind jedoch im allgemeinen kompliziert und empfindlich und wegen ihres Raumbedarfs nicht überall anwendbar. Sie ergeben ferner in allen Fällen einen beträchtlichen zusätzlichen Bauaufwand.Epicyclic spur gears with three or more epicyclic gears spur planetary gears, where by self-adjustment or self-centering of one or both gears a tooth pressure equalization is brought about are known. One such compensation is as a rule, however, only effective for three epicyclic or intermediate gears because of the location of the self-adjusting central wheel is determined by three points. Often lies but the need to use the tooth pressure compensation for more than three orbital To make intermediate gears effective. For this there are already resilient bearings for the Planet gears have been proposed; however, such arrangements are general complicated and sensitive and not usable everywhere because of their space requirements. They also result in a considerable additional construction cost in all cases.

Die Erfindung bringt eine besonders einfache Lösung für die Herbeifübrung eines Zahndruckausgleiches auch für mehr als drei Umlauf- oder Zwischenräder. Dies wird dadurch erreicht, daß das jeweils selbsteinstellende Zentralrad so gestaltet wird, daß seine durch die Zahnkräfte bedingte elastische Verformung so bemessen wird, daß diese in der Lage ist, die durch Teilungs- und Verzahnungsfehler, Einbaufehler usw. bedingten Ungleichheiten auszugleichen und damit ein annähernd gleiches Tragen der Umlauf- oder Zwischenräder erzielt wird. Es wird darauf hingewiesen, daß dieser Effekt nach der Erfindung ohne die Verwendung zusätzlicher Bauteile erreicht wird.The invention brings a particularly simple solution to the induction a tooth pressure equalization for more than three rotating or intermediate gears. this is achieved in that the self-adjusting central gear is designed in such a way is such that its elastic deformation caused by the tooth forces is so dimensioned that this is able to be affected by pitch and toothing errors, installation errors etc. to compensate for conditional inequalities and thus an approximately equal wearing the planetary or intermediate gears is achieved. It should be noted that this Effect according to the invention is achieved without the use of additional components.

Die Abbildungen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.The figures show an embodiment of the invention.

Abb. i zeigt den Längsschnitt durch ein Stirnräderumlaufgetriebe; die antreibende Welle i trägt das innere Sonnenrad 2 des Umlaufgetriebes; sie ist in dem Planetenträger 3 drehbar gelagert. Der Planetenträger .3 trägt die auf den Bolzen 4 drehbar gelagerten sechs Umlaufräder 5; das äußere, innenverzahnte Zentralrad 6 ist mittels der doppelten Zahnkupplung 7 im Gehäuse 8 befestigt. Der Planetenträger 3 ist im Gehäuse 8 drehbar gelagert.Fig. I shows the longitudinal section through an epicyclic spur gear; the driving shaft i carries the inner sun gear 2 of the epicyclic gear; she is rotatably mounted in the planet carrier 3. The planet carrier .3 carries the six planetary gears 5 rotatably mounted on the bolt 4; the outer, internally toothed The central wheel 6 is fastened in the housing 8 by means of the double tooth coupling 7. Of the Planet carrier 3 is rotatably mounted in housing 8.

Abb. 2 zeigt einen Schnitt durch das Getriebe in der Ebene A-A. Fig. 2 shows a section through the transmission in plane AA.

Abb. 3 und 4 zeigen denselben Schnitt wie Abb. 2, wobei die elastischen Verformungen des äußeren Zentralrades 6 zum Zwecke der Veranschaulichung übertrieben groß dargestellt sind.Fig. 3 and 4 show the same section as Fig. 2, the elastic Deformations of the outer central wheel 6 are exaggerated for the purpose of illustration are shown large.

Die Wirkungsweise sei wie folgt beschrieben: Bei der Übertragung einer Leistung durch das in den Abbildungen dargestellte Umlaufgetriebe kann sich das äußere Zentralrad 6, dank seiner Aufhängung mittels der doppelten Zahnkupplung 7, frei einstellen; hierdurch würde eine gleichmäßige Kräfteverteilung auf die Umlaufräder herbeigeführt, wenn es sich nur um drei Umlaufräder handeln würde. Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt jedoch eine größere Anzahl, nämlich sechs Umlaufräder. Es sei infolgedessen (willkürlich) angenommen, daß zunächst nur die drei Umlaufräder 5a, 5, und 5. (Abb. 3) an der Kraftübertragung teilnehmen. Diese drei Umlaufräder sind auf der Abb. 3 zur besseren Veranschaulichung stark ausgezogen, die anderen drei Umlaufräder 5b, 5,1 und 5f. nur gestrichelt dargestellt. An den drei Zahneingriffsstellen der Umlaufräder 5a, 5, und 5e, von denen zunächst angenommen sei, daß sie allein an der Kraftübertragung teilnehmen, wirken neben den Umfangskräften PU noch die radialen Zahnkräfte P" deren Größe sich aus der Größe des Zahneingriffswinkels ergibt; für die Beziehungen dieser Kräfte gilt die Formel P, = PU . tga. Diese radialen Zahnkräfte P, suchen nun das äußere Zentralrad 6 dreieckig zu verbiegen, wie es auf der Abb. 3 übertrieben dargestellt ist. Durch diese Verbiegung wird aber die Innenverzahnung des äußeren Zentralrades 6 den Verzahnungen der noch nicht im Eingriff befindlichen Umlaufräder 5" 5d und 51 näher gebracht. Nach der Erfindung wird nun das die Größe der elastischen Verforinungen des Rades 6 bestimmende Trägheitsmoment seines Querschnittes so bemessen, daß durch die Verformung auch die bisher noch nicht im Eingriff gewesenen Räder zum Mittragen gebracht werden.The mode of operation is described as follows: When a power is transmitted through the epicyclic gear shown in the figures, the outer central wheel 6 can adjust freely thanks to its suspension by means of the double toothed clutch 7; this would bring about an even distribution of forces on the planetary gears if there were only three planetary gears. However, the present embodiment shows a larger number, namely six planetary gears. It is therefore assumed (arbitrarily) that initially only the three planetary gears 5a, 5, and 5. (Fig. 3) participate in the power transmission. These three planetary gears are strongly drawn out in Fig. 3 for better illustration, the other three planetary gears 5b, 5,1 and 5f. only shown in dashed lines. At the three tooth engagement points of the planetary gears 5a, 5, and 5e, of which it is initially assumed that they only take part in the power transmission, the radial tooth forces P "act in addition to the circumferential forces PU , the size of which results from the size of the tooth engagement angle; for the Relationship of these forces is the formula P, = PU.tga. These radial tooth forces P, now try to bend the outer central wheel 6 in a triangular manner, as it is shown exaggerated in Fig. 3. However, this bending causes the internal toothing of the outer central wheel 6 the teeth of the planet gears 5 ″ 5d and 51 which are not yet in engagement are brought closer. According to the invention, the moment of inertia of its cross section which determines the size of the elastic deformations of the wheel 6 is dimensioned so that the deformation also causes the wheels that have not yet been engaged to be carried along.

Die Wirkung der Verformung des Rades 6 führt bei den belasteten Zahneingriffen zu einer Vergrößerung, bei den unbelasteten zu einer Verkleinerung des Zahnspiels. Andererseits lassen sich die Wirkungen der bekannten unvermeidlichen Fehler innerhalb eines Planetengetriebes; wie Teilungs- und Zahnformfehler, bfittenfehler, Zahnstärkenunterschiede zwischen den einzelnen Umlaufrädern usw., auf Zahnspielunter-;chiede zurückführen. Bemaßt man nun das Trägheitsnoment des QueYschnittes des Rades 6 so, daß seine Verformung-unter Last, bezogen auf die dadurch herj urgerufene Zahnspielveränderung; größer ist als die auszugleichenden Fehler, bezogen auf die Zahnspielznterschiede, so ergibt sich daraus die Gewähr für ein gleichzeitiges Tragen sämtlicher Umlaufräder, auch nenn deren Anzahl größer ist als drei.The effect of the deformation of the wheel 6 leads to the loaded gear meshes to an enlargement, with the unloaded to a reduction of the tooth play. On the other hand, the effects of the known inevitable errors within a planetary gear; such as pitch and tooth shape errors, fitting errors, differences in tooth thickness between the individual rotating gears, etc., due to tooth clearance differences. If one measures the moment of inertia of the cross section of the wheel 6 so that its deformation is below Load, related to the change in backlash caused by this; is greater than the errors to be compensated, based on the differences in tooth backlash, result from this the guarantee for a simultaneous wearing of all planetary gears, also named the number of which is greater than three.

Die Anwendung der Erfindung sei an Hand des 2echnungsganges für das in der Abbildung dargestellte Beispiel näher erläutert. Zunächst sind in einer Tabelle die wichtigsten der unvermeidlichen Fehlerquellen aufgeführt, welche in einem Umlauf- oder Planetengetriebe zu einer ungleichen Lastverteilung auf die Umlaufräder führen müssen, sofern das Getriebe keinen selbsttätig wirkenden Zahndruckausgleich hat. In der zweiten Spalte der Tabelle sind die Toleranzwerte für diese Fehler eingetragen, wie sie bei Getrieben hoher Genauigkeit noch eingehalten werden können. Art des Fehler , Toleranz in mm Teilungsfehler in den Verzahnungen ..... 0,005 Evolventenfehler in den Verzahnungen (Zahnformfehler) .................... 0,005 Mittenfehler in den Verzahnungen (Teil- kreisexzentritäten) ................... 0,02 Mittenfehler der Lagerungen der Zahnräder 0,02 Zahnstärkenunterschiede zwischen den ein- zelnen Umlaufrädern ....... . . . . . . . . . . 0,04 Teilungsfehler des Planetenträgers ....... 0,02 Mittenfehler des Planetenträgers ........ 0,03 Diese Fehler können sich im Betriebe periodisch bis zum Betrage der Summe ihrer auf den Teilungsunterschied reduzierten Werte auswirken. Man sieht also, daß selbst bei s°lir genau hergestellten Getrieben Fehlerwerte von 1/1o mm und darüber auftreten können. Für diesen an Hand der gegebenen Toleranzen ermittelten Fehlerwert und die gegebenen Zahnkräfte kann dann durch Rechnung das äquatoriale Trägheitsmoment des Querschnittes des elastisch verformenden Zentralrades 6 ermittelt werden. In den nachfolgenden Gleichungen bedeutet F = der auf den Teilungs- bzw. Zahnspielunter- schied bezogene auszugleichende Fehler, y = radiale Durchbiegung des Zentralrades, PU = in Umfangrichtung wirkende Zahnkraft, P, = radiale Zahnkraft, a = Eingriffswinkel der Verzahnung, l = rechnerische Biegungslänge des Zentralrad- abschnittes, welcher einem Radeingriff zu- ' geordnet ist, J = äquatoriales Trägheitsinoment des Quer- schnittes des Zentralrades 6, E = Elastizitätsmodul des Zentralrades 6, D = Teilkreisdurchmesser des Zentralrades 6. Zwischen F und y besteht die Beziehung wenn die Durchbiegung des Zentralrades so groß sein soll, daß sie den Zahnspielunterschied ausgleichen soll, wobei die Wahl der Größe des Wertes y die Gleichmäßigkeit der Lastverteilung bestimmt.The application of the invention will be explained in more detail using the calculation process for the example shown in the figure. First of all, the most important of the inevitable sources of error are listed in a table, which must lead to an uneven load distribution on the planetary gears in an epicyclic or planetary gear if the gear does not have automatic tooth pressure compensation. In the second column of the table, the tolerance values for these errors are entered, as they can still be adhered to with high-precision gears. Type of error, tolerance in mm Pitch errors in the gears ..... 0.005 Involute errors in the gears (Tooth form error) .................... 0.005 Center defects in the gears (partial circular eccentrities) ................... 0.02 Center error of the bearings of the gears 0.02 Differences in tooth thickness between the individual rotating gears ........ . . . . . . . . . 0.04 Pitch error of the planet carrier ....... 0.02 Center error of the planet carrier ........ 0.03 These errors can have a periodic effect in the company up to the sum of their values reduced to the division difference. It can therefore be seen that even with precisely manufactured gears, error values of 1/10 mm and more can occur. For this error value determined on the basis of the given tolerances and the given tooth forces, the equatorial moment of inertia of the cross section of the elastically deforming central wheel 6 can then be determined by calculation. In the following equations, means F = the one on the pitch or backlash sub- different related errors to be corrected, y = radial deflection of the central wheel, PU = tooth force acting in the circumferential direction, P, = radial tooth force, a = pressure angle of the toothing, l = calculated bending length of the central gear section, which is a wheel engagement 'is ordered, J = equatorial moment of inertia of the transverse section of the central wheel 6, E = modulus of elasticity of the central wheel 6, D = pitch circle diameter of the central wheel 6. The relationship exists between F and y if the deflection of the central wheel should be so great that it should compensate for the difference in backlash, the choice of the size of the value y determining the uniformity of the load distribution.

Für das in den Abbildungen dargestellte Beispiel, unter der Annahme, daß zunächst nur drei Umlaufräder an der Kraftübertragung beteiligt sind (Abb. 3), läßt sich die Durchbiegung des Zentralrades 6 mit hinreichender Annäherung in der Waise berechnen, daß jeweils der einem der belasteten Umlaufräder zugehörige Radausschnitt als gerader, an seinen Enden eingespannter Träger betrachtet wird, welcher in seiner Mitte durch die radiale Zahnkraft auf Biegung belastet wird. Seine Länge entspricht in diesem Falle der Seitenlänge des durch die drei belasteten Zahneingriffe gegebenen Dreiecks, d. i.For the example shown in the figures, assuming that initially only three planetary gears are involved in the power transmission (Fig. 3), can the deflection of the central wheel 6 with sufficient approximation in the Orphan calculate that the respective wheel section belonging to one of the loaded planetary wheels is regarded as a straight beam clamped at its ends, which in its center is loaded on bending by the radial tooth force. Its length is equal to in In this case, the length of the side of the tooth meshes given by the three loaded Triangle, d. i.

L = o,866 . D. L = 0.866 . D.

Es gelten weiter die Beziehungen: P,=Pv.tga setzt man für P" l und y die Werte der oben gegebenen Gleichungen, so ergibt sich Das beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt ein Planetengetriebe, bei dem die Selbsteinstellung des einstellbaren Zentralrades durch Aufhängung mittels doppelter Zahnkupplung gewährleistet ist. Natürlich ist die Wirkung der Erfindung nicht an diesen Sonderfall gebunden; sie tritt auch dort ein, wo die Selbsteinstellung oder Selbstzentrierung auf Zahndruckausgleich mit anderen Mitteln herbeigeführt wird.The following relationships also apply: P, = Pv.tga If the values of the equations given above are set for P "l and y, the result is The embodiment described shows a planetary gear in which the self-adjustment of the adjustable central wheel is ensured by suspension by means of a double tooth clutch. Of course, the effect of the invention is not tied to this special case; it also occurs where self-adjustment or self-centering on tooth pressure compensation is brought about by other means.

Die den Zahndruckausgleich herbeiführende Wirkung der Erfindung tritt auch dann ein, wenn die Selbstzentrierung bzw. Selbsteinstellung des Zentralrades nicht voll, sondern nur annähernd wirksam ist; sie ergänzt dann den nur teilweise wirkenden Ausgleich durch Selbsteinstellung. In einem solchen Falle kann die Erfindung vorteilhafte Anwendung auch bei Umlaufgetrieben mit nur drei Umlaufrädern finden.The effect of the invention which brings about the tooth pressure compensation occurs even if the self-centering or self-adjustment of the central wheel is not fully, but only approximately effective; it then only partially complements it effective compensation through self-adjustment. In such a case, the invention also find advantageous application in epicyclic gears with only three epicyclic gears.

Bei der Ausbildung von Getrieben nach der Erfindung ist es vorteilhaft, den selbsteinstellenden Körper (im dargestellten Beispiel das äußere Zentralrad 6) so auszubilden, daß sein Querschnitt, bezogen auf die Verzahnungsmittelachse A-A, symmetrisch ausgebildet wird, um ein gleichmäßiges Tragen der Verzahnungen auf die ganze Zahnbreite zu gewährleisten.In the formation of transmissions according to the invention, it is advantageous the self-adjusting body (in the example shown, the outer central gear 6) in such a way that its cross-section, based on the tooth center axis A-A, is designed symmetrically to ensure even wear of the teeth to ensure across the entire face width.

Claims

CLAIMS: i. Spur gears with three or more epicyclic gears with tooth pressure compensation through self-adjustment or approximate self-adjustment one or both central gears, characterized in that the moment of inertia of the cross section of at least one of these is dimensioned so that its elastic Deformations due to the radial zinc forces, based on the tooth clearance, are greater than the tooth backlash differences to be expected due to the errors occurring, whereby a tooth pressure equalization is brought about.

2. Arrangement according to claim i, characterized in that the cross section of the self-adjusting central wheel, based on the tooth center axis, is symmetrical. Referred publications: German Patent No. 707 454-