DE19845182A1 - Zweistufiges, stegloses Planetengetriebe in Wolfromanordnung - Google Patents

Abstract

Bei einem zweistufigen, steglosen Planetengetriebe in Wolframanordnung, umfassend ein als Antriebsrad (4) dienendes Sonnenrad (Ritzel), ein als Abtriebsrad (10) dienendes Hohlrad, ein Festrad (8) und mindestens ein Planetenrad (6), soll zur Abstützung des (der) Planeten (6) auf die Verwendung sonst üblicher Laufkörper (Laufrollen) und sonstiger Planetenträger verzichtet werden. DOLLAR A Das Planetenrad (bzw. die Planetenräder) (6) ist (sind) als Stufenplanet(en) (6a, 6b) ausgebildet. Die dem Antriebsrad (10) zugeordnete Stufe (6b) wird von einem Hilfsrad ("Stützsonne" 12) abgestützt. Das Hilfsrad (12) nimmt kein Drehmoment auf. Seine Achse verläuft fluchtend zur Antriebs/Abtriebsachse (2/14). DOLLAR A Vorzugsweise zur Kraftübertragung in einer elektromechanisch betätigbaren Kraftfahrzeugbremse ("Bremsaktuator").

Description

In der Zeitschrift "Antriebstechnik", 35 (1996) Nr. 10, S. 72-75 wird unter dem Titel "Bauteilreduziertes Umlaufgetriebe ermöglicht alternative Elektrozugkonzeption" ein Wolfrom-Planetengetriebe mit den in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 4 angegebenen Merkmalen beschrieben.

Planetengetriebe sind aus Sonnenrad ("Ritzel"), Außenrad mit Innenverzahnung und dazwischen angeordneten Planetenrädern aufgebaut. Sie haben den Vorteil der gleichachsigen Anordnung von Ein- und Ausgangswellen. Darüberhinaus bauen sie raumsparend, denn die Umlaufkraft kann auf mehrere Eingriffe verteilt werden.

Wolfromgetriebe sind zwei oder mehrstufige Planeten(koppel)getriebe, die in bekannter Weise aus einem Sonnenrad, (Stufen-)Planeten, einem Festhohlrad und einem weiteren Hohlrad bestehen. Die Planetenräder können steglos angebracht sein. Der Antrieb erfolgt über das Sonnenrad (Ritzel), das mit einer Motorwelle verbunden ist; der Abtrieb erfolgt über die Planetenräder auf das weitere Hohlrad, das auf eine Abtriebswelle wirkt. Oder umgekehrt, als Übersetzung einer Schnelle.) Das als Festglied ausgebildete Hohlrad weist eine kleine Zähnezahldifferenz gegenüber dem Antriebshohlrad auf. Die Planeten greifen in beide Hohlräder ein.

Die Gesamtübersetzung des Wolfromgetriebes setzt sich aus den Einzelübersetzungen der Teilgetriebe zusammen:

• a) Antrieb - Planeten - Festglied,
• b) Antrieb - Planeten - Abtrieb.

Aus einer geringen Zähnezahldifferenz der Hohlräder ergibt sich eine hohe Übersetzung.

Der Abstand der Planeten voneinander wird durch die geometrische Bedingung in der Verzahnung bestimmt.

Durch die konstruktive Vorgabe einer geringen Zähnezahldifferenz zwischen den Hohlrädern und eine entsprechende Profilverschiebung der Verzahnung in den Hohlrädern können Planeten mit durchgehender Verzahnung verwendet werden. Bei Verwendung von Planeten mit durchgehender Verzahnung ist allerdings der nutzbare Übersetzungsbereich eingeschränkt. Durch geringe Zähnezahldifferenzen sind nur sehr große Übersetzungen realisierbar.

Bei dem in der "Antriebstechnik" beschriebenen zweistufigen Planetengetriebe wird auf herkömmliche Planetenträger verzichtet. Statt dessen erfolgt die Abstützung der Planeten über sogenannte Laufkörper (Laufrollen). Die Verwendung von Laufkörpern (Laufrollen) erfordert konstruktive Maßnahmen: Es ist mindestens einseitig eine Lagerung mit mindestens einem Lagerträger erforderlich. Dies ist mit zusätzlichen Herstellungskosten verbunden. Auch wird für die Lagerträger ein zusätzlicher Bauraum benötigt.

Die im wesentlichen mit den Ansprüchen 1 und 4 gelöste Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein zweistufiges Planetengetriebe vom Wolfrom-Typ zu schaffen, bei dem auf die Verwendung der geschilderten Laufkörper (Laufrollen) und auf Verwendung sonstiger Planetenträger verzichtet werden kann.

Durch den Einsatz eines Stufenplaneten kann der nutzbare Übersetzungsbereich erweitert werden, da größere Freiheiten in der Festlegung der Zähnezahlen der Hohlräder gegeben sind.

Die radiale Abstützung des mit dem Antriebsrad in Eingriff stehenden Planeten erfolgt über eine als Hilfsrad dienende "Stützsonne", dessen Achse mit der Hauptachse fluchtet. (Die Hauptachse ist diejenige Achse, auf der einerseits der Antrieb, andererseits der Abtrieb angeordnet sind.)

Das Flankenspiel zwischen Stützsonne und Planetenrad muß kleiner oder gleich ausgelegt werden wie das Spiel in den leistungsübertragenden Verzahnungen.

Als Lager für die Stützsonne können Gleit- oder Wälzlager zum Einsatz kommen.

Da sich die Stützsonne auch in den Zahneingriffen von selbst zentrieren kann, ist es nicht zwingend erforderlich, eine Lagerung vorzusehen. Insbesondere bei kleinem Flankenspiel kann es sogar notwendig sein, auf eine Lagerung der Stützsonne zu verzichten.

Um die Kraftübertragung vom Antrieb zum Abtrieb synchron, schlupffrei und zuverlässig zu gewährleisten, sind Antriebs-, Abtriebs-, Fest- und Planetenräder als Zahnräder ausgebildet, deren Verzahnungen vorzugsweise so dimensioniert sind, daß die Verzahnungen von Antriebs-, Abtriebs- und Festrad mit den Verzahnungen der Planetenräder kämmen können.

Da die Stützsonne lediglich eine radiale Abstützung der Planetenräder gewährleisten soll und da auf die Stützsonne keine tangentialen Kräfte wirken, (d. h.: Es wirkt kein Drehmoment auf die Stützsonne,) ist es nicht erforderlich, die Stützsonne als Zahnrad auszubilden.

Falls die Stützsonne ein Zahnrad ist, sollte das Flankenspiel der zwischen Stützsonne und Planetenrad wirkenden Zähne vorzugsweise kleiner oder gleich ausgelegt sein wie das Spiel in den leistungsübertragenden Verzahnungen.

Anstelle der Abstützung der Planeten mittels einer Stützsonne kann die Führung des Planeten vorzugsweise auch in der Weise erfolgen, daß die Länge des zwischen Antriebsrad und Festrad befindlichen Teils des (der) Planeten mindestens das 1,5-fache des Planetendurchmessers beträgt.

Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wolfromgetriebes um Planeten mit durchgehender Verzahnung oder um sogenannte Stufenplaneten handelt. Auf eine Stützsonne kann hier in jedem Fall verzichtet werden.

Wird die Zähnezahldifferenz zwischen den Hohlrädern gering gewählt, dann wird es durch eine entsprechende Profilverschiebung der Verzahnungen in den Hohlrädern möglich, einen Planeten mit durchgehender Verzahnung zu verwenden. Die Abwälzbedingungen werden dabei sowohl in der Paarung Planet - Abtriebshohlrad und Planet - Festglied nicht verletzt.

Insbesondere der einstufige Planet mit seiner durchgehenden Verzahnung kann sich wegen seiner - bezogen auf den Durchmesser - relativen Länge sehr gut in der Verzahnung der Antriebswelle zentrieren. Es kann somit auf den herkömmlichen Steg mit der Planetenlagerung verzichtet werden.

Der Abstand der Planeten wird durch die geometrischen Bedingungen in der Verzahnung bestimmt.

Wegen der durchgehenden Verzahnung der Planeten wird allerdings der nutzbare Übersetzungsbereich eingeschränkt. Durch die geringe Zähnezahldifferenz sind nur sehr große Übersetzungen realisierbar.

Insgesamt weist das erfindungsgemäße Wolfromgetriebe folgende Vorteile auf:

• - geringe Herstellkosten (wenige Teile, zylindrische Planeten, spanlose Fertigung z. B. Sintern oder Walzen möglich),
• - geringer Bauraumbedarf,
• - Hohlwellenfähigkeit,
• - hoher Wirkungsgrad,
• - keine Wälz- oder Gleitlager.

Bei Verwendung des erfindungsgemäßen Wolfromgetriebes zur Kraftübertragung in einer elektromechanisch betätigbaren Kraftfahrzeugbremse ("Bremsaktuator") kann wegen der Variabilität der Planetenstufung eine präzise Anpassung der Getriebeübersetzung an bestehende Spindelsteigungen erfolgen.

Im folgenden wird das erfindungsgemäße Wolfromgetriebe anhand zweier Ausführungsbeispiele beschrieben.

Fig. 1 zeigt die Prinzipdarstellung eines Wolfromgetriebes mit Stützsonne;

Fig. 2 zeigt die Teilansicht eines Längsschnitts durch ein erfindungsgemäßes Wolfromgetriebe mit Stützsonne;

Fig. 3 zeigt die Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Wolfromgetriebes ohne Stützsonne.

Die in Fig. 1 wiedergegebene Prinzipdarstellung zeigt ein auf einer Antriebsachse 2 befindliches Antriebsrad 4. Dieses Antriebsrad 4 stützt sich über ein zwischengeschaltetes Planetenrad 6 an einem Festrad 8 ab. Das Planetenrad 6 ist ein sogenanntes Stufenrad, welches aus zwei auf einer gemeinsamen Achse fest miteinander verbundenen Zahnrädern 6a, 6b besteht. Das eine der beiden Planetenräder 6a stellt - wie gesagt - die Wirkverbindung zwischen dem Antriebsrad 4 und dem Festrad 8 dar, während das andere Planetenrad 6b einerseits mit einem Abtriebsrad 10 in Eingriff steht und sich andererseits gegen eine erfindungsgemäße "Stützsonne" 12 abstützt.

Sowohl die Achse 14 des Abtriebsrads 10 als auch die Achse 16 des als Stützsonne 12 bezeichneten Hilfsrades fluchten mit der Antriebsachse 2.

Die in Fig. 2 dargestellte Konstruktion zeigt im Längsschnitt dieselben Bauelemente: Ein auf einer Antriebswelle 18 angebrachtes Antriebsrad 4, einen Stufenplaneten 6 mit einem ersten 6a und mit einem zweiten Zahnrad 6b, ein ortsfest angeordnetes Festrad 8 und ein auf einer Abtriebswelle 20 befindliches Abtriebsrad 10. Auch hier wird das zweite Planetenrad 6b durch eine "Stützsonne" 12 gegen das als Hohlrad ausgebildete Abtriebsrad 10 abgestützt.

Bei der in Fig. 3 dargestellten alternativen Ausführungsform der Erfindung kann auf eine Stützsonne (12) verzichtet werden, da die Relation Länge 22 zu Durchmesser 24 des Planeten 6 so groß gewählt wurde, daß der Planet nicht übermäßig verkanten kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die günstige Relation Länge 22 zu Durchmesser des Planeten 6 problemlos zu realisieren, da es sich bei dem Planeten 6 um einen einfachen Planeten mit durchgehender Verzahnung handelt.

Die erfindungsgemäßen Wolfromgetriebe umfassen - wie üblich -vorzugsweise jeweils drei oder vier Planeten.

Bezugszeichenliste

2

Antriebsachse

4

Antriebsrad

6

Planetenrad

8

Festrad

6

a,

6

b Zahnräder des Planetenrades

10

Abtriebsrad

12

"Stützsonne", Hilfsrad

14

Achse des Abtriebsrades

16

Achse der "Stützsonne"

18

Antriebswelle, Motorwelle

20

Abtriebswelle

22

Länge des Planeten

24

Durchmesser des Planeten

Claims (7)

1. Zweistufiges, stegloses Planetengetriebe in Wolfromanordnung, bestehend aus:
einem als Antriebsrad (4) dienenden Sonnenrad (Ritzel), das mit der Antriebsachse (2) der Motorwelle (18) verbunden ist,
einem mit einer Antriebswelle (20) verbundenen, als Abtriebsrad (10) dienenden Hohlrad,
einem Festrad (8), das als weiteres Hohlrad dem Antriebshohlrad (4) gegenübersteht, und
mindestens einem Planetenrad (6), das einerseits zwischen Fest- (8) und Antriebsrad (4) in Eingriff stehend angeordnet ist und andererseits mit dem Abtriebshohlrad (10) in Wirkverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß das Planetenrad (bzw. die Planetenräder) (6) als Stufenplanet(en) (6a, 6b) ausgebildet ist (sind),
wobei die dem Abtriebsrad (10) zugeordnete Stufe (6a) von einem Hilfsrad ("Stützsonne" 12) abgestützt wird,
und wobei die Drehachse (16) fluchtend zur Antriebs/Abtriebsachse (2/14) verläuft.

2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Antriebs- (4), Abtriebs- (10), Fest- (8) und Planetenräder (6) Zahnräder sind, wobei die Verzahnungen von Antriebs- (4), Abtriebs- (10) und Festrad (8) so dimensioniert sind,
daß sie mit der Verzahnung des Planetenrades (der Planetenräder) (6) kämmen können.

3. Getriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsonne (12) ein Zahnrad ist, wobei das Flankenspiel der zwischen Stützsonne (12) und Planetenrad (6) wirkenden Zähne kleiner oder gleich ausgelegt ist wie das Spiel in den leistungsübertragenden Verzahnungen.

4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsonne (12) mittels eines Gleit- oder Wälzlagers gelagert ist.

5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützsonne (12) keine Lagerung aufweist.

6. Getriebe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen Antriebsrad (4) und Festrad (8) befindliche Teil (6a) des (der) Planeten (6) mindestens 1,5 mal so lang ist wie sein Durchmesser.

7. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, zur Kraftübertragung in einer elektromechanisch betätigbaren Kraftfahrzeugbremse ("Bremsaktuator").