Planetengetriebe

Vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit einem ersten und zweiten Hohlrad und mindestens vier Doppelplaneten gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Planetengetriebe können in verschiedenen technischen Gebieten eingesetzt werden, beispielsweise im Bereich der Industrieroboter. Für verschiedene Funktionen, wie beispielsweise einen Greifarm, sind Kabel, Drähte, Rohre oder ähnliches erforderlich, die eine Versorgung mit Strom oder Hydraulikflüssigkeit ermöglichen oder Signale weiterleiten können. Derzeit ist es jedoch eine komplexe Angelegenheit, Kabel etc. entlang der Planetengetriebe zu führen.

Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Planetengetriebe bereitzustellen, das eine einfache und kostengünstige Durchführung von Kabeln und ähnlichem ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Planetengetriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.

Ein solches Planetengetriebe weist ein erstes und ein zweites Hohlrad sowie zumindest vier Doppelplaneten auf. Jeder der Doppelplaneten weist ein erstes und ein zweites Zahnrad auf, die um eine gemeinsame Welle rotierbar angeordnet sind. Die Verzahnung des ersten Zahnrads jedes Doppelplaneten greift in die Verzahnung des ersten Hohlrads ein und die Verzahnung des zweiten Zahnrads jedes Doppelplaneten greift in die Verzahnung des zweiten Hohlrads ein. Der bei einem Planetengetriebe vorgesehene Antrieb, d.h. ein Element, welches durch eine Welle angetrieben wird, kann beispielsweise durch eines der Hohlräder implementiert werden, wobei das andere Hohlrad als Abtrieb wirkt. Da die Doppelplaneten jeweils mit einem Zahnrad in Kontakt mit dem ersten Hohlrad und mit dem anderen Zahnrad in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad sind, wird die Bewegung des als Antrieb wirkenden Hohl- rads auf das als Abtrieb wirkende Hohlrad übertragen. Es sind jedoch auch andere Kombinationen möglich. Beispielsweise kann ein Planetenträger vorgesehen sein, der mit den Doppelplaneten gekoppelt ist und als Antrieb wirkt. In diesem Fall können beide Hohlräder als Abtrieb wirken. Eine umgekehrte Anordnung, d.h. die Hohlräder als Antrieb und der Planetenträger als Abtrieb, ist ebenfalls möglich. Es kann auch ein Hohlrad fest angeordnet sein. Auf diese Weise können 3-Wellen-Getriebe realisiert werden, bei denen alle Wellen beliebig frei, angetrieben, abgetrieben oder fixiert sein können.

Um nun zu ermöglichen, dass Kabel, Drähte, Rohre und ähnliches durch das Planetengetriebe geführt werden, sind die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst, dass eine vorbestimmte Größe eines Innenraums des Planetengetriebes gegeben ist. Das bedeutet, dass die Doppelplaneten so ausgewählt sind, dass durch den Innenraum des Planetengetriebes Kabel etc. durchgeführt werden können. Alternativ kann die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst sein, dass eine vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder eine vorbestimmte Tragfähigkeit gegeben ist. Vorzugsweise wird die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst, dass zumindest zwei, am meisten bevorzugt alle drei, dieser vorgegebenen Bedingungen erfüllt sind. Beispielsweise kann die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst sein, dass eine hohe Torsionssteifigkeit und/oder Tragfähigkeit des Planetengetriebes und gleichzeitig ausreichend Platz zum Durchführen von Kabel, Drähten und ähnlichem bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann das Planetengetriebe in Bezug auf ein oder mehrere Rahmenbedingungen hin optimiert werden.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Anzahl und Größe der Doppelplaneten so angepasst, dass die vorbestimmte Größe des Innenraums des Planetengetriebes, die vorbestimmte Torsionssteifigkeit und/oder die vorbestimmte Tragfähigkeit maximiert und ein Außendurchmesser der Hohlräder minimiert wird. Dies kann insbesondere durch entsprechende Anpassung des Verhältnisses des Innendurchmessers des ersten und des zweiten Hohlrads zu der Anzahl und Größe der Doppelplaneten erfolgen. Durch Berücksichtigung des Außendurchmessers der Hohlräder wird auch der verfügbare Bauraum, d.h. der maximal mög- liehe Außendurchmesser des Planetengetriebes, berücksichtigt werden. Auf diese Weise werden zusätzlich zur hohen Tragfähigkeit, Torsionssteifigkeit und Platz zur Durchführung von Kabeln etc. geringe Anforderungen an den erforderlichen Bauraum der Anwendung, in der das Planetengetriebe eingesetzt wird, gestellt.

Bevorzugt wird das Verhältnis des Innendurchmessers des ersten und des zweiten Hohl- rads zu der Anzahl der Doppelplaneten derart optimiert, dass der Durchmesser des verfügbaren Innenraums ausreichend groß ist, um die in der Anwendung benötigten Kabel, Drähte oder sonstige Leitungen durchführen zu können.

Hierzu können beispielsweise bei der Verwendung von vier Doppelplaneten in einem Planetengetriebe, diese jeweils mit einem Durchmesser von mindestens 18 Zähnen x Modul und mit einem Hohlraddurchmesser von mindestens 48 Zähnen x Modul genutzt werden. Wird der Hohlraddurchmesser auf mindestens 60 Zähnen x Modul erhöht, kann die Anzahl der Doppelplaneten um zwei auf sechs erhöht werden, ohne den Durchmesser, insbesondere den Modul, der Doppelplaneten zu erhöhen. Dieses Vorgehen erhöht zum einen insbesondere die Biege- und die Torsionssteifigkeit des Getriebes sowie die Lasttragfähigkeit. Darüber hinaus bietet das Getriebe nun einen größeren Platz im Inneren des Getriebes, konzentrisch um die Getriebeachse, um z. B. Kabel oder Rohre durch das Getriebe hindurchzuführen. Eine Erhöhung des Hohlraddurchmessers auf mindestens 76 Zähnen x Modul erlaubt die Anordnung von acht Doppelplaneten, eine Erhöhung auf mindestens 92 Zähne erlaubt die Anordnung von zehn Doppelplaneten und eine Erhöhung auf mindestens 104 Zähne erlaubt die Anordnung von zwölf Doppelplaneten. Mit jeder Erhöhung der Zähnezahl und damit der Anzahl der Planeten werden die Biege- und Torsionssteifigkeit, die Lasttragfähigkeit und die Fähigkeit zur Durchführung größerer Kabel und Rohre durch das Getriebe signifikant erhöht, ohne dabei den einzelnen Planeten zu ändern.

Dieser Zusammenhang gilt auch z. B. bei einer Doppelplanetenzähnezahl von 31 , wobei die Hohlradzähnezahlen für vier, sechs, acht, zehn oder zwölf Doppelplaneten dann 80, 100, 120, 140 und 160 wären. Planetenzähnezahlen von mehr als 31 sowie eine Erhöhung der Anzahl von Doppelplaneten auf mehr als zwölf ist ebenfalls möglich.

Vorteilhafterweise sind die Doppelplaneten identisch zueinander und die Hohlräder können, je nach Anwendung, in ihrer Größe angepasst werden. Die Skalierung des Planetenge- triebes erfolgt dann lediglich über die Größe der Hohlräder und die Anzahl der Doppelplaneten.

Gemäß einer Ausführungsform ist eine Röhre in dem Innenraum des Planetengetriebes angeordnet. Die Längsachse der Röhre ist dabei koaxial mit der Rotationsachse der Hohlräder und fällt insbesondere mit der Rotationsachse der Hohlräder zusammen. Diese Röhre kann eine Hohlwelle oder eine Hülse sein, in der Leitungen, wie z.B. Kabel, Drähte etc., durchgeführt werden können. Durch die Verwendung einer solchen Röhre können die Leitungen vor einem Kontakt mit den Verzahnungen der Doppelplaneten und damit vor Beschädigungen geschützt werden.

Wenn die Verzahnungen der Zahnräder des Planetengetriebes, d.h. die Verzahnungen der Doppelplaneten und die Verzahnungen der Hohlräder, ineinandergreifen, kann ein Spiel zwischen den Verzahnungen auftreten. Dies kann insbesondere nachteilig sein, wenn die Zahnräder ihre Rotationsrichtung ändern, zum Beispiel sowohl eine Vorwärts- als auch eine Rückwärtsbewegung durchführen, da das Spiel zwischen den Zahnrädern dann verursachen kann, dass deren Verzahnungen, unter Umständen ungleich, aneinanderstoßen. Dies kann zu einer ungewünschten Abnutzung der Zahnräder führen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind daher jeweils zwei benachbart angeordnete Doppelplaneten der zumindest vier Doppelplaneten so angeordnet, dass das erste Zahnrad eines ersten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten im Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des ersten Zahnrads des ersten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des ersten Hohlrads ist, und dass das zweite Zahnrad des ersten Doppelplaneten gegen den Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des zweiten Zahnrads des ersten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads ist. Zusätzlich ist das erste Zahnrad eines zweiten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten gegen den Uhrzeigersinn derart vorgespannt, dass die Verzahnung des ersten Zahnrads des zweiten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des ersten Hohlrads ist, und dass das zweite Zahnrad des zweiten Doppelplaneten im Uhrzeigersinn derart vorgespannt ist, dass die Verzahnung des zweiten Zahnrads des zweiten Doppelplaneten in Kontakt mit der Verzahnung des zweiten Hohlrads ist. Auf diese Weise werden die Verzahnungen der Zahnräder des ersten Doppelplaneten in zwei verschiedene Richtungen, einmal im Uhrzeigersinn, einmal gegen den Uhrzeigersinn gegen die Hohlräder (tangential) vorgespannt. Dadurch besteht aufgrund der Vorspannung bereits ein Kontakt zwischen den Verzahnungen der Hohlräder und den Verzahnungen der Zahnräder des Doppelplaneten. Zusätzlich wird dieser Kontakt durch die Vorspannung in unterschiedliche Richtungen auch im Betrieb aufrechterhalten und ein Spiel zwischen den Verzahnungen wird vermieden. Gleichzeitig werden die Verzahnungen der Zahnräder des zweiten Doppelplaneten gegengleich, d.h. einmal gegen den Uhrzeigersinn und einmal im Uhrzeigersinn, gegen die Hohlräder (tangential) vorgespannt.

Insbesondere sind, über den Innenumfang der Hohlräder gesehen, immer zwei benachbarten Doppelplaneten gegensätzlich vorgespannt. Dies führt zu einer besonders guten Kraftverteilung der Vorspannung auf die Hohlräder und damit zu einer stabilen Anordnung.

Wenn die Zahnräder der jeweiligen Doppelplaneten vorgespannt sind, können diese in ihrer Position zueinander fixiert werden. Dies kann beispielsweise durch Verschweißen, Löten, Kleben, einen radialen oder axialen Reibschluss oder Formschluss erfolgen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad jeweils eine Schrägverzahnung auf, wobei das erste Hohlrad und das zweite Hohlrad dazu ausgebildet sind, in einer ersten Rotationsrichtung und einer zweiten entgegengesetzten Rotationsrichtung zu rotieren, und wobei die Verzahnungen des ersten und des zweiten Zahnrads der zumindest vier Doppelplaneten jeweils eine Schrägverzahnung sind, wobei jede Schrägverzahnung eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke hat, die entgegengesetzt zu der ersten Zahnflanke ist, wobei eine Oberflächennormale der ersten Zahnflanke in die erste Rotationsrichtung gerichtet ist und eine Oberflächennormale der zweiten Zahnflanke in die zweite Rotationsrichtung gerichtet ist.

Zur Verhinderung eines Spiels zwischen den Verzahnungen der Hohlräder und der Doppelplaneten sind gemäß dieser Ausführungsform jeweils zwei benachbart angeordnete Doppelplaneten der zumindest vier Doppelplaneten so angeordnet, dass ein erstes Kraft ausübendes Element eine erste Kraft in einer ersten Richtung ausübt, sodass die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Zahnrads eines ersten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schräg- Verzahnung des ersten Hohlrads sind, und dass die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Zahnrads des ersten Doppelplaneten in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads sind, wodurch eine Vorspannung auf die Hohlräder in der ersten und der zweiten Rotationsrichtung bereitgestellt wird. Des Weiteren übt ein zweites Kraft ausübendes Element eine zweite Kraft in einer zweiten Richtung aus, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, so dass die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Zahnrads eines zweiten Doppelplaneten der zwei benachbarten Doppelplaneten in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Hohlrads sind, und dass die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Zahnrads des zweiten Doppelplaneten in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads sind, wodurch eine Vorspannung auf die Hohlräder in der ersten und der zweiten Rotationsrichtung bereitgestellt wird.

Aufgrund der Vorspannung existiert ein Kontakt zwischen den Schrägverzahnungen der Hohlräder und den Schrägverzahnungen der Räder der Doppelplaneten bereits während des Anlaufens. Zusätzlich kann dieser Kontakt mittels der Kraft ausübenden Elemente während des Betriebs beibehalten werden, indem die Vorspannung aufrechterhalten wird, und somit kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Schrägverzahnungen vermieden werden.

Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad jedes Doppelplaneten sind bezüglich einander fixiert. Durch diese Fixierung ist es möglich, die erste bzw. die zweite Kraft gleichzeitig auf beide Zahnräder der Doppelplaneten auszuüben, sodass die ersten Zahnflanken sowie die zweiten Zahnflanken jeweils in Kontakt mit den ersten oder zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten bzw. zweiten Hohlrads sind.

Das Verzahnungsspiel zwischen den zwei Hohlrädern und den Doppelplaneten wird aufgrund der Verwendung der vorgespannten Doppelplaneten vermieden. Aufgrund der Vorspannung des zweiten Doppelplaneten, die in der entgegengesetzten Richtung zu der Vorspannung des ersten Doppelplaneten ist, kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Verzahnungen vermieden und weiter verbessert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine erste Hälfte der Doppelplaneten in der ersten Rotationsrichtung vorgespannt und eine zweite Hälfte der Doppelplaneten in der zweiten Rotationsrichtung vorgespannt, wobei die erste Hälfte und die zweite Hälfte der Dop- pelplaneten alternierend angeordnet sind. Auf diese Weise können die erste und die zweite Kraft sowie die Vorspannung in der ersten Rotationsrichtung und die Vorspannung in der zweiten Rotationsrichtung gleichmäßig verteilt und dadurch weiter verbessert werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Kraft und die zweite Kraft höher als eine axiale Kraft, die durch das Kämmen der Schrägverzahnungen der Doppelplaneten und der Hohlräder während der Rotation ausgeübt wird. Durch eine solche Verteilung zwischen der ersten und der zweiten Kraft und den axialen Kräften kann ein elastisches Verhalten des Systems reduziert werden. Dies bedeutet, dass vermieden werden kann, dass sich die Doppelplaneten in der ersten und zweiten Richtung während des Betriebs des Planetengetriebes bewegen. In dem Planetengetriebe sind die erste Kraft und die zweite Kraft vorzugsweise gleich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann das Kraft ausübende Element ein Federelement, ein magnetisches Element und/oder ein hydraulisches Element sein. Auch irgendeine andere Art von Kraft ausübendem Element kann möglich sein.

Wie bereits oben erläutert, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform die Anzahl der Doppelplaneten ein Vielfaches von zwei. Dadurch sind immer zwei Doppelplaneten mit gegengleicher Vorspannung vorhanden, wodurch die unterschiedliche Vorspannung umlaufend gleichmäßig verteilt wird. Durch die Verwendung von vier oder mehr Doppelplaneten kann das Spiel zwischen den zwei Hohlrädem und den Doppelplaneten sowie ein Verdrehen der Hohlräder zueinander in alle Rotationsrichtungen, das heißt vorwärts und rückwärts, optimal verhindert werden. Vorzugsweise sind sechs oder mehr Doppelplaneten vorgesehen. Durch eine höhere Anzahl an Doppelplaneten kann insbesondere die Lastkapazität des Planetengetriebes erhöht werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können. Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.

Es zeigen:

Fig. 1 : eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform eines Planetengetriebes;

Fig. 2: eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform eines Planetengetriebes;

Fig. 3 : eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform eines Planetengetriebes;

Fig. 4: ein Diagramm, das ein Verhältnis der Zähnezahl der Hohlräder und Doppelplaneten für verschiedene Anzahlen von Doppelplaneten in den Planetengetrieben von Figuren 1 bis 3 darstellt;

Fig. 5: eine Draufsicht des Planetengetriebes von Fig. 1 gemäß einer ersten Variante einer Vorspannung in dem Planetengetriebe;

Fig. 6: eine Draufsicht des Planetengetriebes von Fig. 1 gemäß einer zweiten Variante einer Vorspannung in dem Planetengetriebe; und

Fig. 7: eine Schnittansicht des Planetengetriebes von Fig. 6.

Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.

Fig. 1 zeigt ein Planetengetriebe 1, welches ein erstes Hohlrad 2 und ein zweites Hohlrad (in Figur 1 nicht gezeigt) aufweist. Des Weiteren weist das Planetengetriebe 1 einen ersten Doppelplaneten 6, einen zweiten Doppelplaneten 8, einen dritten Doppelplaneten 10 sowie einen vierten Doppelplaneten 12 auf. Die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 weisen jeweils zwei Zahnräder auf, wobei in Fig. 1 jeweils nur das erste Zahnrad 14, 18, 22, 26 zu sehen ist. Die ersten Zahnräder 14, 18, 22, 26 sind dabei in Kontakt mit dem ersten Hohlrad 2 und die zweiten Zahnräder sind in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad.

Um nun zu ermöglichen, dass Kabel, Drähte, Rohre und ähnliches durch das Planetengetriebe 1 geführt werden, sind die Anzahl und Größe der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 so angepasst, dass eine vorbestimmte Größe eines Innenraums 30 des Planetengetriebes 1 gegeben ist. Das bedeutet, dass die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 so ausgewählt sind, dass durch den Innenraum 30 des Planetengetriebes 1 Kabel etc. durchgeführt werden können. Insbesondere ist die Anzahl und Größe der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 so angepasst, dass eine hohe Torsionssteifigkeit und/oder Tragfähigkeit des Planetengetriebes 1 und gleichzeitig ausreichend Platz zum Durchführen von Kabel, Drähten und ähnlichem bereitgestellt wird.

Wird mehr Raum zum Durchführen von Kabeln und ähnlichem benötigt, kann der Innenraum 30 vergrößert werden, indem mehr Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 verwendet werden, die die gleiche Größe bzw. Zähnezahl x Modul haben. Wie in Figuren 2 und 3 gezeigt ist, kann die Anzahl der Doppelplaneten beispielsweise auf sechs (Fig. 2) oder acht (Fig. 3) erhöht werden. Werden sechs Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34 verwendet, wird der Innenraum bereits größer. Werden acht Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 wird der Innenraum noch größer. Die Größe bzw. Zähnezahl x Modul der Hohlräder 2 wird entsprechend ebenfalls erhöht. Bei allen drei gezeigten Varianten des Planetengetriebes 1 der Figuren 1 bis 3 können also dieselben Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 verwendet werden, wodurch sich dann der Außenumfang entsprechend vergrößert.

Ist der Außenumfang des Planetengetriebes 1 durch den vorhandenen Raum in der Anwendung, in der das Planetengetriebe 1 eingesetzt wird, beschränkt, können alternativ kleinere Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 verwendet werden, um dennoch den Innenraum 30 auf einer vorbestimmten Größe zu halten. Die Auswahl der Größe und Anzahl der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 kann, wie bereits erläutert, basierend auf einer gewünschten Torsionssteifigkeit, Tragfähigkeit und Innenraumgröße erfolgen.

Um die Torsionssteifigkeit, Tragfähigkeit und Innenraumgröße zu optimieren, kann für eine bestimmte Größe der Hohlräder, die durch den Hohlraddurchmesser (Zähnezahl x Modul) definiert ist, eine bestimmte Anzahl von Doppelplaneten in Abhängigkeit von deren Größe, ebenfalls definiert durch den Durchmesser (Zähnezahl x Modul), verwendet werden. Mögliche Verhältnisse der Hohlraddurchmesser zu den Doppelplanetendurchmessern für unterschiedliche Anzahlen von Doppelplaneten ist in Fig. 4 dargestellt. Hierbei ist auf der x-Achse die Hohlradzähnezahl z2 dargestellt und auf der y-Achse die Planetenzähnezahl zl dargestellt.

Wie aus Fig. 4 abgelesen werden kann, können beispielsweise bei der Verwendung von vier Doppelplaneten in einem Planetengetriebe (durchgezogene Linie), diese jeweils mit einem Durchmesser von mindestens 18 Zähnen x Modul und mit einem Hohlraddurchmesser von mindestens 48 Zähnen x Modul genutzt werden. Wird der Hohlraddurchmesser auf mindestens 60 Zähnen x Modul erhöht, kann die Anzahl der Doppelplaneten um zwei auf sechs erhöht werden, ohne den Durchmesser der Doppelplaneten zu erhöhen.

Eine höhere Anzahl von Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 kann ebenfalls verwendet werden. Bevorzugt ist immer eine Anzahl von Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 vorgesehen, die ein Vielfaches von zwei ist. Durch eine solche Anzahl von Doppelplaneten kann eine besonders gute Kraftverteilung und Reduzierung eines Spiels zwischen den Verzahnungen der Hohlräder 2, 4 und den Verzahnungen der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12, 32, 34, 36, 38 erfolgen, wie im Folgenden unter Bezugnahme auf Figuren 5 bis 7 beschrieben wird. In diesen Figuren sind jeweils vier Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 vorhanden. Dieselben Prinzipien sind jedoch auch auf Planetengetriebe 1 mit sechs, acht, zehn, ..., Doppelplaneten anwendbar.

Eine erste Variante einer Spielreduzierung ist in Figur 5 beschrieben. In der hier gezeigten Ausführungsform sind die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 über einen Planetenträger 40 miteinander verbunden. Um eine Durchführung von Kabeln und ähnlichem zu ermöglichen, kann der Planetenträger 40 eine Durchgangsöffnung (nicht gezeigt) aufweisen.

In der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform ist das erste Hohlrad 2 größer als das zweite Hohlrad 4. Des Weiteren ist das erste Hohlrad 2 fest, wobei der Planetenträger 40 als Antrieb, der in Pfeilrichtung rotiert, und das zweite Hohlrad 4 als Abtrieb wirken. Andere Ausgestaltungen sowie Größenverhältnisse der Hohlräder 2, 4 und Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 sind ebenfalls möglich. Die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 weisen jeweils zwei Zahnräder 14, 16 (erster Doppelplanet 6), 18, 20 (zweiter Doppelplanet 8), 22, 24 (dritter Doppelplanet 10), 26, 28 (vierter Doppelplanet 12) auf. Die ersten Zahnräder 14, 18, 22, 26 sind dabei in Kontakt mit dem ersten Hohlrad 2 und die zweiten Zahnräder 16, 20, 24, 28 sind in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad 4.

Um ein Spiel zwischen den Verzahnungen der Zahnräder 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 sowie der Hohlräder 2, 4 zu verhindern, werden die Zahnräder 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 aller Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 vorgespannt. Hierzu wird das erste Zahnrad 14 des ersten Doppelplaneten 6 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Das zweite Zahnrad 16 des ersten Doppelplaneten 6 wird gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist.

Spiegel verkehrt wird das erste Zahnrad 20 des zweiten Doppelplaneten 8 gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Gleichzeitig wird das zweite Zahnrad 22 des zweiten Doppelplaneten 8 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist.

Dies wird für die Doppelplaneten 10, 12 ebenfalls durchgeführt: Das erste Zahnrad 22 des dritten Doppelplaneten 10 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Das zweite Zahnrad 24 des dritten Doppelplaneten 10 wird gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie ebenfalls durch einen Pfeil angedeutet ist. Spiegelverkehrt wird das erste Zahnrad 26 des vierten Doppelplaneten 12 gegen den Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des ersten Hohlrads 2 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist. Gleichzeitig wird das zweite Zahnrad 28 des vierten Doppelplaneten 8 im Uhrzeigersinn gegen die Verzahnung des zweiten Hohlrads 4 vorgespannt, wie es durch den Pfeil angedeutet ist.

Auf diese Weise werden die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 alternierend gegengleich vorgespannt. Dies führt dazu, dass die Vorspannung gleichmäßig umfänglich verteilt ist und ein Spiel zwischen den Zahnrädern 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28 und den Hohlrädem 2, 4 verhindert werden, welches sich im Betrieb schädlich auf das Planetengetriebe 1 auswirken würde.

Eine andere Variante zur Spielreduzierung ist in Figuren 6 und 7 gezeigt. In der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform ist das erste Hohlrad 2 größer als das zweite Hohlrad 4. Das erste Hohlrad 2 kann als ein Antrieb wirken und das zweite Hohlrad 4 kann als ein Abtrieb wirken. Andere Ausführungsformen sowie Proportionen der Hohlräder 2, 4 und der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 sind auch möglich.

Wie auch in der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform weisen die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 weisen jeweils zwei Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 auf. Die ersten Zahnräder 14, 18, 22, 26 sind in Kontakt mit dem ersten Hohlrad 2 und die zweiten Zahnräder 16, 20, 24, 28 sind in Kontakt mit dem zweiten Hohlrad 4. Aufgrund dieses Kontakts zwischen den Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 und den Hohlrädern 2, 4 wird eine Bewegung des ersten Hohlrads 2 in einer ersten Rotationsrichtung 46 oder einer zweiten Rotationsrichtung 48 auf das zweite Hohlrad 4 übertragen und umgekehrt. Die Rotationsrichtungen 46, 48 der Hohlräder 2, 4 sind durch Pfeile 46, 48 in den Figuren angegeben.

Fig. 7 zeigt Schnittansichten jedes Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 in Kombination mit den Hohlrädem 2, 4. Wie in Fig. 7 gesehen werden kann, haben die Hohlräder 2, 4 und die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 jeweils eine Schrägverzahnung 50. Jede Schrägverzahnung 50 hat eine erste Zahnflanke und eine zweite Zahnflanke, die entgegengesetzt zu der ersten Zahnflanke ist. Eine Oberflächennormale der ersten Zahnflanken ist in die erste Rotationsrichtung 46 des ersten und des zweiten Hohlrads 2, 4 gerichtet und eine Oberflächennormale der zweiten Zahnflanken ist in die zweite Rotationsrichtung 48 der Hohlräder 2, 4 gerichtet.

Wenn die Räder (die Hohlräder 2, 4 und somit auch die Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12) ihre Rotationsrichtung 46, 48 ändern, d. h. eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung durchführen und/oder eine oszillierende Bewegung zwischen den zwei Rotationsrichtungen durchführen, kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Verzahnungen 50 ein ungleiches Bewegungsprofil der Räder verursachen. Um das Verzahnungsspiel zwischen den Schrägverzahnungen 50 der Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 und der Hohlräder 2, 4 zu minimieren, sind daher in dieser Variante ein oder mehrere Kraft ausübende Elemente 52, 54 vorgesehen. Ein erstes Kraft ausübendes Element 52 übt eine erste Kraft in einer ersten Richtung aus und ein zweites Kraft ausübendes Element 54 übt eine zweite Kraft in einer zweiten Richtung aus, die entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist. Die erste Richtung und die zweite Richtung sind senkrecht zu der ersten und der zweiten Rotationsrichtung 46, 48.

In der in Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsform wird die erste Kraft auf den ersten und den vierten Doppelplaneten 6, 12 ausgeübt und die zweite Kraft wird auf den zweiten und den dritten Doppelplaneten 8, 10 ausgeübt. Aufgrund der ersten Kraft sind die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der ersten Zahnräder 14, 26 des ersten und des vierten Doppelplaneten 6, 12 in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Hohlrads 2. Zusätzlich sind die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der zweiten Zahnräder 16, 28 des ersten und des vierten Doppelplaneten 6, 12 in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads 4. Aufgrund dieses Kontakts wird eine Vorspannung auf die Hohlräder 2, 4 in der ersten Rotationsrichtung 46 bereitgestellt.

Zusätzlich sind aufgrund der zweiten Kraft die zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der ersten Zahnräder 18, 22 des zweiten und des dritten Doppelplaneten 8, 10 in Kontakt mit den ersten Zahnflanken der Schrägverzahnung des ersten Hohlrads 2. Zusätzlich sind die ersten Zahnflanken der Schrägverzahnungen 50 der zweiten Zahnräder 20, 24 des zweiten und des dritten Doppelplaneten 8, 10 in Kontakt mit den zweiten Zahnflanken der Schrägverzahnung des zweiten Hohlrads 4. Aufgrund dieses Kontakts wird eine Vorspannung auf die Hohlräder 2, 4 in der zweiten Rotationsrichtung 48 bereitgestellt.

Indem der erste und der vierte Doppelplanet 6, 12 in die Richtung des ersten Hohlrads 2 gedrückt werden, sind die Schrägverzahnungen 50 des ersten und des vierten Doppelplaneten 6, 12 in Kontakt mit den Schrägverzahnungen des ersten und des zweiten Hohlrads 2, 4. Indem der zweite und der dritte Doppelplanet 8, 10 in die Richtung des zweiten Hohlrads 4 gedrückt werden, sind die Schrägverzahnungen 50 des zweiten und des dritten Doppelplaneten 8, 10 in Kontakt mit den Schrägverzahnungen des ersten und des zweiten Hohlrads 2, 4. Aufgrund dieser Vorspannung existiert ein Kontakt zwischen den Schrägverzahnungen 50 der Hohlräder 2, 4 und den Schrägverzahnungen 50 der Zahnräder 14, 16; 18, 20; 22, 24; 26, 28 der Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 bereits während des Anlaufens. Zusätzlich kann dieser Kontakt mittels der Kraft ausübenden Elemente 52, 54 während des Betriebs beibehalten werden, indem die Vorspannung aufrechterhalten wird, und somit kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Schrägverzahnungen 50 vermieden werden.

Die Kraft ausübenden Elemente 52, 54 können beispielsweise als Federn, magnetische Elemente, hydraulische Elemente oder irgendeine andere Art von Element implementiert werden, das in der Lage ist, eine Kraft auf die Doppelplaneten 6, 8, 10, 12 auszuüben. Diese Kraft könnte auch durch einen unterschiedlichen Verzahnungswinkel zwischen den Hohlrädem 2 und 4 erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Gesamtmenge der ersten Kraft, die durch die ersten Kraft ausübenden Elemente 52 ausgeübt wird, und die Gesamtmenge der zweiten Kraft, die durch die zweite Kraft ausübenden Elemente 54 ausgeübt wird, gleich.

Durch das oben beschriebene Planetengetriebe ist es somit möglich, die Anzahl und Größe der Doppelplaneten in Bezug auf den benötigten Innenraum zu optimieren, unter Umständen unter Berücksichtigung der Dimensionen des Hohlrads, einer vorbestimmten Torsionssteifigkeit und/oder Tragfähigkeit. Des Weiteren kann ein Verzahnungsspiel zwischen den Hohlrädem und den Doppelplaneten vermieden werden.

Bezugszeichenliste

1 Planetengetriebe

2 erstes Hohlrad

4 zweites Hohlrad

6 erster Doppelplanet

8 zweiter Doppelplanet

10 dritter Doppelplanet

12 vierter Doppelplanet

14 erstes Zahnrad des ersten Doppelplaneten

16 zweites Zahnrad des ersten Doppelplaneten

18 erstes Zahnrad des zweiten Doppelplaneten

20 zweites Zahnrad des zweiten Doppelplaneten

22 erstes Zahnrad des dritten Doppelplaneten

24 zweites Zahnrad des dritten Doppelplaneten

26 erstes Zahnrad des vierten Doppelplaneten

28 zweites Zahnrad des vierten Doppelplaneten

30 Innenraum

32 fünfter Doppelplanet

34 sechster Doppelplanet

36 siebter Doppelplanet

38 achter Doppelplanet

40 Planetenträger

46 erste Rotationsrichtung

48 zweite Rotationsrichtung

50 S chrägverzahnung

52 erstes Kraft ausübendes Element

54 zweites Kraft ausübendes Element