Die Erfindung geht aus von einem Verstellgetriebe mit einem Elektromotor und einem Planetengetriebe vom Wolfromtyp.

Stand der Technik Bei Verstellgetrieben gibt es einerseits sehr hohe Anforderungen bezüglich der Kompaktheit in Relation zur Drehmomentkapazität, andererseits muss das Verstellgetriebe auch möglichst kostengünstig ausgeführt werden. Die Kompaktheit wird im Stand der Technik aus der Kombination eines kleinen, hochdrehenden, Elektromotors mit einem hoch untersetzenden Getriebe erreicht. Die Herausforde- rung besteht dabei, dieses hochuntersetzende Getriebe baulich kompakt wie auch kostengünstig darzustellen. Dabei wird beispielsweise ein Wolfromgetriebe verwendet, ein Getriebetyp welcher sich sehr kompakt und mit hoher Untersetzung darstellen lässt. Ein solches Getriebe ist ein Planetengetriebe, das wenigstens zwei an einem gemeinsamen Planetenträger drehbar gelagerte Planetenrad- paare und zwei zueinander im Wesentlichen koaxial angeordnete Hohlräder, nämlich ein gehäusefestes Stützrad und ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Abtriebsrad umfasst, wobei sich die Zahnzahlen der beiden Hohlräder um eine vorbestimmte ganze Zahl (ΔΖ) unterscheiden, und wobei eines der Planetenräder jedes Planetenradpaars mit dem Stützrad kämmt, während das jeweils andere Planetenrad dieses Planetenradpaars mit dem Abtriebsrad kämmt.

Charakteristisch für diese Wolfrom-Getriebe ist, dass die Differenz der Zahnzahlen von Stützrad und Abtriebsrad ein ganzzahliges Vielfaches der Anzahl der Plane- tenradpaare ist. Im günstigsten Fall entspricht die Zahndifferenz von Stützrad und Abtriebsrad exakt der Zahl der Planetenradpaare. Allerdings sind diese Getriebe relativ aufwendig und teure aufgebaut und besitzen Planetenträger. Der Planetenträger ist ein aufwändiges Bauteil, das vor allem Platz beansprucht und mit zwei Lagern pro Planet ausgestaltet ist. Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verstellgetriebe zur Verfügung zu stellen, das einfach und kostengünstig aufgebaut ist.

Die Lösung besteht darin, dass das Wolfromgetriebe bezüglich der Zahneingriffe einerseits längssymmetrisch, oder wenigstens annähernd längssymmetrisch aus- geführt wird, um eine Verkippung des Doppelplaneten von vorherein zu verhindern. Damit wirken bei einer Drehmomentbelastung am Getriebe, auf dem Doppelplaneten nur noch Abdrängkräfte, sogenannte radiale Zahneingriffskräfte, die den Doppelplaneten aus den Zahneingriffen in den beiden Hohlrädern in Richtung der Achsmitte des Wolfromgetriebes abdrängen. Diese Abdrängkräfte werden bei einem herkömmlichen Wolfromgetriebe, ebenso wie die Verkippungskräfte, durch die Lagerungen der Doppelplaneten am Planetenträger aufgenommen. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, die reinen Abdrängkräfte durch einen oder mehrere einfache Stützringe, deren Achse mit der des Wolfromgetriebes zusammenfällt, aufzunehmen, wobei die Stützringe an einem zylindrischen Absatz am Doppelplaneten abrollen.

Mit vorliegender Erfindung wird der aufwendige Planetenträger durch einen oder mehrere einfache Stützringe ersetzt.

Gelöst wird die Aufgabe im speziellen durch ein Verstellgetriebe mit einem Elekt- romotor und einem Planetengetriebe vom Wolfromtyp, wobei das Planetengetriebe mindestens einen Stützring als Auflager für Planeten als Ersatz für einen Planetenträger besitzt. Dadurch werden in vorteilhafterweise die radialen Abdrängkräfte der Doppelplaneten in einem längssymmetrisch aufgebauten Wolfromgetriebe durch Stützringe, die an einem Absatz der Doppelplaneten abrollen, aufgenommen. Die Lösung führt zu einer Kostenreduktion, sowie zu einer Geräuschreduktion durch den Wegfall mehrerer Lagerstellen, wie sie im Planetenträger ansonsten vorgesehen wären.

Bei im Durchmesser sehr kleinen Ausführungen eines Wolfromgetriebes gibt es zu wenig Platz, insbesondere für Wälzlager zur Lagerung der Doppelplaneten. Bei solchen kleinen Getrieben entfallen die Lager zu Gänze.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der beispielhaften Ausführungsform im

Längsschnitt

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Planeten.

Figuren 3a, 3b und 3c zeigen unterschiedliche Ausführungsformen.

In Figur 1 ist ein Längsschnitt eines Versteilantriebs 1 dargestellt. Der Versteilantrieb sitzt in einem Gehäuse 2, das über Flansche 3 an einem Einbauort befestigt ist. Ein solcher Versteilantrieb wird beispielsweise für die Einstellung der Kom- pression eines Verbrennungsmotors eingesetzt, bei dem die Ansteuerung einer Pleulanordnung zur Einstellung der Kompression des Motors dient.

Ein Elektromotor 5 mit seinem Rotor 6 treibt den Versteilantrieb an und ist baulich über einen Schraube 1 6 direkt mit dem Getriebe und dem Sonnenrad 8 verbunden. Das Sonnenrad dreht sich um die Mittenachse, die gestrichelt eingezeichnet ist. Voraussetzung zur Realisierung der Erfindung ist eine längssymmetrische Ausführung des Wolfromgetriebes, welches zumindest ein zusätzliches Hohlrad benötigt. Die Hohlräder 9,10,1 1 sind entlang der Längsachse angeordnet, wobei die Hohlräder 9 und 1 1 symmetrisch um das mittlerer Hohlrad 10 im Gehäuse sitzen. Das mittlere Hohlrad 10 ist mit dem Abtrieb 4 verbunden. Das Hohlrad 1 1 ist im Gehäuse gehalten und stützt sich in Richtung des Flansches 3 ab. Das Hohlrad 9 muss sich mittig zum Rotor hin abstützen und trägt die Kraft in Richtung der Schraube, beziehungsweise der Gehäusewandung ein, die sich entlang der Längsachse erstreckt. Um die Symmetrie der Anordnung zu erhalten müssen die Lagerungen und Gehäuseanbindungen, sowie die Materialien der beiden äußeren Hohlräder von ähnlicher Steifigkeit sein. Das ist insofern nicht einfach zu realisieren, weil des Hohlrad 1 1 über eine dicke und steife Gehäuse- und Flansch- Verbindung verfügt und das Hohlrad 9 über einen sehr langen Weg mit dem Gehäuse verbunden ist. Die Verbindung des Hohlrads 10 mit dem Gehäuse 2 bzw. einem Flansch der Getriebebefestigung erfolgt achsmittig, also innerhalb des Sonnenrades.

In den Hohlräder sind Stufenplanten 30 angeordnet, die über Bolzen 7 gelagert sind.

Ein Stufenplanet 30 besteht im Beispiel aus einem Planet 9, einem mittigen Pla- net 10 und einem Planet 1 1 .

Der Bolzen 7 begrenzt jeweils einen Stufenplaneten 30, wobei beide Enden des Bolzens zylindrische Absätze 17 bilden, an denen Stützringe 15 abrollen. Planet 9 und Planet 1 1 sind bezüglich der Verzahnungsgeometrie identisch oder nahezu identisch ausgeführt. Der Stufenplanet 30 wirkt mit dem Hohlrad 9 und Hohlrad 1 1 zusammen, die bezüglich der Verzahnungsgeometrie identisch oder nahezu identisch ausgeführt sind. Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf das Wolfromgetriebe. Der Stufenplanet 30 besitzt einen Abrollpunkt 20 oder ersten Wälzpunkt zwischen dem zylindrischen Absatz 17 am Doppelplanet, z.B. am Bolzenende, und dem Stützring 15. Durch den Rollkontakt entsteht sehr wenig Reibleistung, was dem Wirkungsgrad dieses Getrie- bes zugutekommt.

Der Abrollpunkt 21 , der zweite Wälzpunkt, zwischen dem zylindrischen Absatz 17 am Doppelplanet 30 und dem Stützring 15 ist ebenfalls ein Rollkontakt. Dadurch entsteht ebenfalls sehr wenig Reibleistung.

Der Stützring 15 wird vorzugsweise nur über die zylindrischen Absätze 17 der Doppelplaneten 30 geführt und ist also schwebend platziert.

Er ermöglicht dadurch eine besser Kräftegleichverteilung auf die einzelnen Planeten im Getriebe durch Minimierung von mechanischen Überbestimmungen. Solche mechanischen Überbestimmungen werden bei Systemen mit Planetenträgern erreicht, führen aber tendenziell zu höheren Verschleißen. Ein zweiter Stützring 15 ist als eine Ausführungsform integriert. Dieser umgreift die zylindrischen Absätze an den Doppelplaneten 30 von außen.

Diese Ausführungsform ist auch nochmals in Figur 3b dargestellt, wobei hier die inneren Stützringe in einer weiteren alternativen Ausführungsform weggelassen sind. Die Verwendung von zwei Stützringe 15 innen und außen kann bei hohen Drehzahlen und geringer Drehmomentbelastung am Getriebe vorteilhaft sein, da die Doppelplaneten 30 durch die Fliehkraft in die Verzahnung der Hohlräder hineinge- presst würden, was zu hoher Reibung und Verschleiß an den Zahnflanken führen würde. Dieser äußere Stützring 15 könnte auch bewusst entsprechend elastisch z.B. durch dünne Wandstärke ausgeführt werden, sodass er, mit einem entsprechendem reduziertem Durchmesser, im eingebauten Zustand eine Vorspannkraft in den Abrollpunkten 20 und 21 hervorruft. Dies wirkt sich auch sehr vorteilhaft auf das Geräuschverhalten dieses Getriebes aus.

In der Zeichnung angedeutet sind radiale Zahneingriffskräfte 22, die am Doppel- planeten30 im Eingriff mit den Hohlrädern wirken und die resultierende radiale Kraft aus allen Zahneingriffen eines Doppelplaneten 30 mit den Hohlrädern 9,10,1 1 darstellen.

Weiterhin ist die radiale Zahneingriffskräfte 23 eingezeichnet, die am Doppelplaneten 30 im Eingriff mit dem Sonnenrad 8 wirken und die resultierende radiale Kraft aus allen Zahneingriffen eines Doppelplaneten mit dem Sonnenrad darstel- len. Diese radiale Zahneingriffskraft 23 ist viel kleiner als die radialen Zahneingriffskräfte 22. Die Differenzen dieser radialen Eingriffskräfte werden jeweils vom Stützring 15 oder den Stützringen 15 aufgenommen. Dadurch wird verhindert, dass es zu einem Klemmen nämlich zu einem beidseitigen Anliegen der Zahnflanken im Zahneingriff zwischen der Planeten 30 und dem Sonnenrad 8 kommt. Bei rotationssymmetrischer Anordnung der Planeten stellt sich ein optimaler Kräfteausgleich im Stützring ein, sodass sich eine möglichst gute Gleichverteilung der Zahnkräfte in den unterschiedlichen Doppelplaneten einstellt.

Die Verzahnung des Sonnenrades 8 greift optional nur in die Verzahnung des mittleren Planetenrades 13, oder in die eines Planetenrades 12, oder 13, oder in beiden Planetenrädern 12 und 13.

Der mindestens eine Stützring 15 verhindert dass die Planeten 30, durch die hohen radialen Abdrängkräfte die in den Zahneingriffen der Planetenräder mit den Hohlrädern auftreten, mit ihrer Verzahnung in die Verzahnung des Sonnenrades 8 gepresst werden womit es zu einen Klemmen, einem beidseitigen Anliegen der Zahnflanken mit Vorspannung, in diesem Zahneingriff kommen würde. Dies hätte einen dramatischen Einbruch des Wirkungsgrades und einen hohen Verschleiß dieser Verzahnungen zur Folge. Durch den Stützring wird das verhindert, so dass das Sonnenrad 8 sogar aus Kunststoff hergestellt werden kann. In einer Ausführungsform degeneriert der Doppelplanet 30 zu einem breiten Planeten. Die Verzahnung von Planet 13 und Planet 12 bzw. 14 haben gleiche Zähnezahl und Zahnmodul, oder/und haben eine identische Zahnform und sind zuei- nander nicht verdreht. Damit müssen auch die Hohlräder 9 und 1 1 , sowie Hohlrad

10 gleichen Zahnmodul haben. Die Hohlräder 9 bzw. 1 1 haben in diesem Fall gegenüber dem Hohlrad 10 eine kleine Zähnezahldifferenz, beispielsweise von 2, 3 oder 4. Ein ordentlicher Zahneingriff dieser Hohlräder in den Planeten 30 wird dann durch Profilverschiebung erreicht. Die Verbindung der beiden äußeren Hohlräder 9 und 1 1 wird, wie in Fig.1 gezeigt, im Getriebelängsbereich also entlang der Getriebeachse des Wolfromgetriebes, das der Achse Sonnenrad und Achse der Hohlräder entspricht, an denen die Zahneingriffe stattfinden, im achsnahen Bereich durch eine Art„Welle" realisiert die sich innerhalb des Innendurchmessers des Sonnenrades befindet.

Innerhalb der Drehmomentverbindung der beiden gehäusefesten Hohlräder 9 und

1 1 wird der Elektromotor 5 samt Rotor 6 dieses Motors untergebracht.

Der Stützring 15, oder ein bzw. mehrere weitere Stützringe 15 können elastisch und etwas größer ausgeführt werden, sodass die Doppelplaneten 30 im eingebauten Zustand radial nach außen gegen die Verzahnung der Hohlräder 9,10,1 1 ge- drückt und somit vorgespannt werden. Diese Vorspannung hat deutlich günstigeren Einfluss auf eine Spielfreiheit des Getriebes und hat auch deutlich weniger negativen Einfluss auf den Wirkungsgrad. Damit ist zumindest eine Vorspannung zwischen Hohlrad 10 und Planetenrad 13 oder Hohlrad 9 und Hohlrad 1 1 mit den Planetenrädern 12, sowie 14 realisiert. Dies führt insbesondere bei mit wechseln- dem Drehmoment belasteten Getrieben zu einem großen Vorteil im Geräuschverhalten.

Durch gezielte Verdrehung der beiden Hohlräder 9 und 1 1 kann eine bewusste Schrägstellung der Doppelplaneten 30 erreicht werden, sodass beim Drehmo- mentwechsel eine Vorspannung in den Zahneingriffen verbleibt und damit das Geräuschverhalten deutlich verbessert wird.

Im Weiteren kann die Drehsteifigkeit jeweils zwischen den Hohlrädern 9 und 1 1 hin zum Gehäuseflansch bewusst unterschiedlich ausgelegt werden, sodass bei hoher Drehmomentbelastung in einer Vorzugsrichtung die Doppelplaneten optimal keine Schiefstellung haben und damit ein optimaler Flankenkontakt vorliegt.

Dadurch vermeidet man Kantenpressungen mit deutlich überhöhten Druckspannungen und im Drehmoment freien Zustand des Getriebes erfährt der Doppelplanet eine Schiefstellung, sodass sich hier eine kleine Vorspannung in den Zahnein- griffen einstellt was das Geräuschverhalten deutlich verbessert.

Die Drehsteifigkeitskennlinie der Steifigkeit jeweils zwischen den Hohlrädern 9 und 1 1 hin zum Gehäuseflansch kann durch zusätzliche Maßnahmen oder spezielle Materialen bewusst einen„Knick" bzw. ein progressives oder degressives Verhalten aufweisen, sodass bei hoher Belastung der Planet 30 keine Schiefstellung erfährt und sich der Doppelplanet bei Drehmoment freien Zustand des Getriebes schräg stellt, sodass sich hier eine kleine Vorspannung in den Zahneingriffen einstellt was das Geräuschverhalten deutlich verbessert.

Wie in Fig.2 gezeigt kann ein zusätzlicher Stützring 15 verwendet werden der entweder steif ausgeführt bzw. auch elastisch ausgeführt sein kann und mit Vor- Spannung auf der Außenseite des zylindrischen Absatzes 17 an den Doppelplaneten 30 drückt. Mit einem steifen Stützring 15 kann ein doppeltes Flankenanliegen zwischen Planeten- und Hohlradverzahnungen verhindert werden bzw. kann mit einem elastischen vorgespannten Stützring 15 eine Verspannung in den Abrollpunkten 20 und 21 erreicht werden was dem Geräuschverhalten zugutekommen sollte.

Die Zahneingriffe können auch auf unterschiedlichste Weise verspannt werden, wobei herkömmlichen Splitgears eingesetzt werden. In einer Ausführungsform ist der Außendurchmesser des Stützringes 15 mit dem Wälzkreisdurchmesser des Sonnenrades 8 identisch. Damit ist der Durchmesser des zylindrischen Absatzes 17 am Stufenplaneten 30 ebenfalls identisch mit dem Wälzkreisdurchmesser des Planetenrades, welches mit dem Sonnenrad 8 im Eingriff steht. Damit kann der Stützring 15 auch einteilig mit dem Sonnenrad 8 ausgeführt werden. Durch diese Maßnahme können auch die Zahneingriffsgeräusche gedämpft werden.

In Figur 3c wird einen Alternative für den Stützring 15 aufgezeigt. Es wird nur ein Stützring 15 symmetrisch zum Zahneingriff platziert, wobei dann der mittige Pla- net 10 geteilt ist.

In der gezeigten Ausführungsform sind drei Planeten dargestellt. Der Versteilantrieb lässt sich aber auch mit einer größeren Anzahl an Planeten verwirklichen.

Bezugszeichen

1 Verstellgetriebe 15 Stützring

2 Gehäuse 1 6 Welle

3 Flansch 17 zylindrischer Absatz

4 Abtrieb 18 Radiale Zahneingriffskräfte 1

5 Elektromotor 19 Radiale Zahneingriffskräfte 2

6 Rotor 20 Abrollpunkt 1

7 Bolzen 21 Abrollpunkt 2

8 Sonnenrad 22 Radiale Zahneingriffskraft 1

9, 10,1 1 Hohlräder 23 Radiale Zahneingriffskraft 2

12,13,14 Planeten des Stufenpl 30 Stufenplanet

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