Mehrstufiges Untersetzungsgetriebe

Die vorliegende Erfindung betrifft ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE 2420232 A1 ist ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe bekannt, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist und bei dem eine zweite Untersefzungsstufe drei Ritzel umfasst, die an jeweils unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahπeingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritzel drehfest mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist und die beiden anderen Ritzel über eine Stirnradstufe triebiich mit dem Hohlrad des Pianetengetriebes verbunden sind. Bei relativ kompakter Bauform können mit einem derartigen Getriebe sehr hohe Drehmomente hochübersetzend übertragen werden.

Das gezeigte Getriebe ist jedoch für Präzisionsanwendungen aufgrund der fehlenden Spielfreiheit nicht geeignet. Für eine Verwendung als Robotergetriebe ist das Getriebe auch aufgrund schlechter Voraussetzungen für die Verlegung von Versorgungs- und Steuerieitungen nur bedingt geeignet. Als nachteilig wird ferner erachtet, dass das System statisch überbestimmt ist, was zur Folge hat, dass je nach Toferanzlage der einzelnen Bauteile von den einzelnen Ritzeln ein mehr oder weniger großer Teil des gesamten Drehmoments übertragen wird. Gerade bei der sehr steifen Lagerung der einzelnen Baufeile bei einem Präzisionsgetriebe ist eine gleichmäßige Drehmomenfverteilung nur sehr schwer zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung iiegt die Aufgabe zugrunde, ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe anzugeben, welches für eine Anwendung als Robotergetriebe geeignet ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmaie des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Demnach wird ein mehrstufiges Untersetzungsgetriebe vorgeschlagen, bei dem eine erste Untersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgebildet ist, mit einem antreibbaren ersten Sonnenrad, mit mehreren in einem ersten drehbar gelagerten Planetenträger drehbar gelagerten ersten Planetenrädem, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem ersten Sonnenrad und einem ebenfalls drehbar gelagerten ersten Hohlrad stehen, bei dem eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritze! umfasst, die beide an unterschiedlichen Stellen am Umfang in Zahneingriff mit einem Großrad stehen und von denen ein erstes Ritze! drehfest mit dem ersten Planetenträger verbunden ist und ein zweites Ritzel über eine drehrichtungsυmkehrende Zahnradstufe trieblich mit dem ersten Hohlrad verbunden ist.

Erfindungsgemäß sind die Ritzel und das Großrad konisch ausgebildet und es sind Einstellmittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad vorhanden, so dass das Verzahnungsspiei einsteilbar und minimierbar ist. Ferner weist das Großrad einen Zentraldurchlass auf, der für die Durchführung von Versorgungs- und Steuerleitungen nutzbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der ersten Untersetzungsstufe eine weitere als Planetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet, wobei ein zweiter Planetenträger drehfest mit dem ersten Sonnenrad verbunden ist, zweite Planetenräder im zweiten Planetenträger drehbar gelagert sind und in ständigem Zahneingriff mit einem drehantreibbaren zweiten Sonnenrad und einem mit dem ersten Hohirad drehfest verbundenen, zweiten Hohlrad stehen. Auf diese Weise können höhere übersetzungen dargestellt werden, wobei die Ausführung des Vorschaltgetriebes sehr kompakt und günstig herstellbar ist.

Dies gilt insbesondere dann, wenn gemäß einer wetteren Ausgestaltung das erste und das zweite Hohlrad als ein einziges Hohiradbauteil ausgebildet sind, wobei die ersten und die zweiten Planetenräder mit ihren Verzahnungen an unterschiedlichen axialen Bereichen des Hohlradbauteils eingreifen, oder wenn gar das Hohlrad bautet! eine durchgehende Verzahnung aufweist, die kostengünstig herstellbar ist.

Besonders vorteilhafte Verhältnisse ergeben sich, wenn beide Ritzel die gleiche Zähnezahi aufweisen und wenn die drehrichtungsumkehrende Zahnradstufe im Verhältnis (u/(u+1 )) ins Langsame untersetzt ist, wobei u dem Verhältnis der Hohlrad- zu Sonnenrad-Zähnezahl beim vorgeschalteten Planetengetriebe entspricht.

Wenn besonders hohe Drehmomente und Leistungen übertragen werden sollen, können zwei, drei oder noch mehr erfindungsgemäße Untersetzungsgetriebe in der Weise kombiniert werden, dass sie ein gemeinsames Großrad aufweisen.

Das Großrad und die Ritzel können, um besonderen Einbauverhältnissen Rechnung zu tragen, auch als Kegelräder mit nichtparalfeien Drehachsen ausgebildet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes und

Fig. 3 eine schematische 3D Ansicht auf eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Getriebes.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes mehrstufiges Untersetzungsgetriebe 1. Eine erste Untersetzungsstufe wird gebildet aus einem Planetengetriebe 8, während eine zweite Untersetzungsstufe zwei Ritzel 4, 6 umfasst, die mit einem Großrad 2 an unterschiedlichen Stellen am Umfang des Großrades in Eingriff sind. Dabei ist das erste Ritzel 4 drehfest verbunden mit einem Piane- tenträger 10 des Pianetengetriebes 8 und das zweite Ritzel ist über eine von Stirnrädern 12, 14 gebildete Stirnradstufe in trieblicher Verbindung mit einem Hohlrad 16 des Planetengetriebes 8 Ober- und unterhalb der Mittellinie in Fig. 1 sind verschiedene Schnittebenen gezeigt. Aus Fig. 2 und 3 ist die Lage der Stirnräder 12, 14 zueinander ersichtlich, die miteinander in Eingriff sind.

Das Planetengetriebe 8 wirkt also als Differentialgetriebe, bei dem Planetenträger 10 und Hohlrad 16 über die Stimradstufe 12, 14, die Ritzel 4 und das Großrad 2 miteinander trieblich gekoppelt sind.

In dem Planetenträger 10 sind auf Planetenbolzen 18 Pfanetenräder 20 drehbar gelagert, welche in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem Hohlrad 16 und einem Sonnenrad 22 stehen.

Dem aus Sonnenrad 22, Planetenrädern 20 und Hohlrad 16 gebildeten Planetengetriebe 8 ist eine weitere, als Pianetenstufe ausgebildete Untersetzungsstufe vorgeschaltet. Diese umfasst die auf dem Planetenträger 24 gelagerten Planetenräder 26, die in gleichzeitigem Zahneingriff mit dem von einem nicht gezeigten Elektromotor antreibbaren Sonnenrad 28 und dem Hohlrad 16 stehen.

Dabei ist wesentlich, dass die Hohlräder der beiden Planetenstufen drehfest miteinander verbunden sind. In der dargestellten Ausführungsform sind die

Hohlräder in einem Hohiradbauteil 16 vereint, welches sogar eine durchgehende Verzahnung aufweist. Die Planetenräder 20 und 26 sind also an unterschiedlichen axialen Bereichen desselben Hohirads 16 mit diesem in Eingriff.

Die Tatsache, dass das Hohlrad während des Betriebes nicht stillsteht, wirkt sich dabei in vorteilhafter Weise auf die übersetzung der vorgeschalteten Planetenstufe aus.

Sowohl die Ritze! 4, 6 als auch das Großrad sind konisch ausgebildet. Eiπstellscheiben 30, welche zwischen dem Sprengring 32 und dem Lagerinnen- ring des Ritzeiagers 34 angeordnet sind, dienen als Einstell mittel für die Einstellung der Axialposition jedes Ritzels gegenüber dem Großrad. Damit kann das Verzahnungsspiel zwischen Ritze! und Großrad, das sich auf das Gesamtspiel des Getriebes am stärksten auswirkt, eingestellt bzw. eliminiert werden, so dass eine für ein Robotergetriebe notwendige Präzision erreicht wird. Für die Ritzel 4, 6 ist jeweils noch ein zweites Lager 36 auf der anderen Seite der Verzahnungsebene angeordnet, welches axial zwischen dem Ritzel und der Verzahnungsebene der Stirnräder 12, 14 angeordnet ist.

Das Großrad weist einen Zentraldurchlass 40 auf, der bei einem Robo- tergetriebe zur Durchführung von Steuer und Versorgungsleitungen genutzt werden kann.

Zwischen dem Großrad 2 und der relativ zum Großrad verdrehbaren Baueinheit 42, in welcher auch die Ritzel gelagert sind, sind zwei axial angestellte Lager 44, 46 in O-Anordnung vorhanden. Diese Art der Lagerung ist präzise und erlaubt hohe Axial- und Querkräfte abzustützen.

Gleiche Positionen sind in den weiteren Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen.

Bezugszeichen

1 Untersetzungsgetriebe

2 Großrad

4 Ritzel

6 Ritzel

8 Planetengetriebe

10 Planetenträger

12 Stirnrad

14 Stirnrad

16 Hohlrad

18 Planetenbolzen

20 Planetenrad

22 Sonnenrad

24 Planetenträger

26 PSanetenrad

28 Sonnenrad

30 Einsteüscheibe

32 Sprengring

34 Lager

36 Lager

40 Zentraldurchlass

42 Baueinheit

44 Lager

46 Lager