Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Getriebevorrichtung und insbesondere ein Planetengetriebe mit einem vereinfachten Aufbau.

Planetengetriebe sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Im Allgemeinen sind Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, einem Hohlrad mit Innenverzahnung und dazwischen angeordneten Planetenrädern, welche an Planetenträgern gelagert sind, aufgebaut. Ferner sind sogenannte Wolfromgetriebe bekannt, welche bei einer hohen Übersetzung sehr gute Wirkungsgrade aufweisen. Wolfromgetriebe bestehen üblicherweise aus einem antreibenden Sonnenrad und einem oder mehreren Planetenrädern sowie zwei Hohlrädern. Durch die Vielzahl von Zahneingriffen zwischen den einzelnen Zahnrädern kommt es zusammen mit einer Lagerung der drehenden Teile häufig zu Überbestimmungen, die im Zusammenwirken mit fertigungsbedingten Toleranzen der einzelnen Bauteile zu einem unrunden Lauf, unerwünschten Geräuschen sowie zu einem verschlechterten Wirkungsgrad führen können. Darüber hinaus

ist ein Zusammenbau derartiger Getriebe sehr arbeitsaufwendig und teuer, weil die einzelnen Bauteile, insbesondere die Zahnräder, oft nur in einer Position verbaut werden können. Um derartige Getriebe beispielsweise in Fahrzeugen, insbesondere in Verbindung mit Hilfs- oder Komfortantrieben, verwenden zu können, wäre es wünschenswert, eine Vereinfachung des Zusammenbaus von Wolfromgetrieben für eine Großserienherstellung zu ermöglichen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie einen einfachen Aufbau aufweist und schnell und kostengünstig zusammengebaut werden kann. Ferner wird erfindungsgemäß erreicht, dass auftretende Lagerkräfte an den Planeten derart verteilt werden, dass alle Zahnräder gleichmäßig belastet werden. Ferner können erfindungsgemäß Überbestimmungen vermieden werden, so dass ein verschleißarmer und geräuscharmer Lauf des Getriebes erreicht werden kann. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Planetenradelemente in einem Steg gelagert sind und die radiale Lagerung des Steges nur über die Verzahnungen erfolgt. Somit ist für einen Steg der Planetenradelemente kein eigenes Lager erforderlich. Durch die Ausnutzung der wirkenden Verzahnungskräfte ist es somit möglich, den Steg nur über die Zahneingriffe radial zu lagern. Mit anderen Worten ist der Steg derart in der Getriebevorrichtung angeordnet, dass der Steg ausschließlich über die

Planetenradelemente selbst gelagert ist. Die Lagerungen im Steg übernehmen dabei die in Summe an den Verzahnungen auftretenden, radial nach innen wirkenden Lasten, so dass die Planeten nicht in das Sonnenrad gedrückt werden. Weiterhin

gleichen die Lagerungen im Steg die nach innen wirkenden Lasten aus, so dass der Steg keine radialen Lasten an eine Lagerung abgeben muss. Dadurch kann auf eine Lagerung des Steges selbst verzichtet werden.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung ein Wolfromgetriebe. Ein derartiges Wolfromgetriebe umfasst ein Sonnenrad, ein erstes und ein zweites Hohlrad sowie wenigstens ein Planetenradelement, welches mit dem ersten und zweiten Hohlrad kämmt.

Um einen besonders einfachen und leicht zu montierenden Aufbau aufzuweisen, ist der Steg als frei in der Getriebevorrichtung angeordnetes scheibenförmiges Element ausgebildet. Ein Planetenradelement ist dabei in einem Schlitz gelagert, welcher in dem scheibenförmigen Element gebildet ist. Um einen in Axialrichtung möglichst kompakten Aufbau bereitzustellen, ist das scheibenförmige Element vorzugsweise ringförmig mit einer mittleren Öffnung ausgebildet. Durch die mittlere Öffnung ist das Sonnenrad geführt.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung umfasst das Planetenradelement ein erstes Planetenrad und ein zweites Planetenrad. Zwischen dem ersten Planetenrad und dem zweiten Planetenrad ist eine nutförmige Ausnehmung angeordnet, an welcher das Planetenradelement im Steg gelagert ist. Das erste Planetenrad kämmt dabei mit dem ersten Hohlrad und das zweite Planetenrad kämmt mit dem zweiten Hohlrad.

Vorzugsweise ist der als scheibenförmiges Element ausgebildete Steg in Axialrichtung in der Mitte des Planetenradelements angeordnet. Dadurch kann eines oder mehrere Planetenradelemente mit lediglich einem Steg gelagert werden.

Vorzugsweise ist die Zähnezahl des ersten Planetenrads und der des zweiten Planetenrads gleich oder unterschiedlich. Weiter bevorzugt ist dabei auch der Durchmesser des ersten Planetenrads von dem des zweiten Planetenrads unterschiedlich.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Planetenradelement mittels eines ersten scheibenförmigen Elements und eines zweiten scheibenförmigen Elements gelagert. Das erste und das zweite scheibenförmige Element lagern das Planetenradelement dabei jeweils an ihren in Axialrichtung liegenden Enden. Somit ist das Planetenradelement in Axialrichtung zwischen zwei scheibenförmigen Elementen angeordnet. Weiter bevorzugt sind das erste und das zweite scheibenförmige Element mittels eines Verbindungselements miteinander verbunden. Dadurch wird eine steifere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung erreicht. Als Verbindungselement wird vorzugsweise ein U-förmiges Element verwendet. Das

Verbindungselement kann durch Ausstanzen und Umbiegen einstückig mit einem der scheibenförmigen Elemente hergestellt werden.

Bevorzugterweise ist das Planetenradelement ein einzelnes Planetenrad, welches eine vorbestimmte Breite aufweist und gleichzeitig mit dem ersten und dem zweiten Hohlrad kämmt. Mit anderen Worten ist das Planetenradelement als ein Zahnrad

mit einer Breite gebildet, so dass es gleichzeitig mit dem ersten und zweiten Hohlrad kämmen kann.

Vorzugsweise umfasst die erfindungsgemäße Getriebevorrichtung genau zwei Planetenradelemente, welche am Sonnenrad einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dies ermöglicht ein gegenseitiges Aufheben der über die Planetenradelemente radial nach innen gerichteten Kräfte. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Getriebevorrichtung drei Planetenradelemente, welche jeweils in einem Winkel von 120° zueinander angeordnet sind.

Es sei angemerkt, dass bei der erfindungsgemäßen Getriebevorrichtung das erste Hohlrad feststehend angeordnet ist und ein Abtrieb vorzugsweise über das zweite Hohlrad erfolgt.

Zeichnung

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende

Zeichnung Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

Figur 1 eine schematische Darstellung eines Wolfromgetriebes gemäß einem ersten

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 2 eine Schnittansicht durch ein Wolfromgetriebe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Figur 3 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B von Figur 2,

Figur 4 eine perspektivische Ansicht von Bauteilen des in den Figuren 2 und 3 gezeigten Wolfromgetriebes während eines Montagevorgangs,

Figur 5 eine schematische Ansicht eines Wolfromgetriebes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und

Figur 6 eine perspektivische Ansicht eines Wolfromgetriebes gemäß einem dritten

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein Wolfromgetriebe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Wie aus der schematischen Darstellung des Wolfromgetriebes 1 in Figur 1 ersichtlich ist, umfasst das Wolfromgetriebe 1 ein Sonnenrad 2, welches über eine Antriebswelle 7 angetrieben wird. Ferner umfasst das Wolfromgetriebe 1 drei kleine Innenradelemente 3, 16, 17 (vgl. Figur 3), wobei in Figur 1 nur das erste Planetenradelement 3 im Schnitt sichtbar ist. Weiterhin umfasst das Wolfromgetriebe 1 ein erstes Hohlrad 5 und ein zweites Hohlrad 6. Das erste Hohlrad 5 ist feststehend an einem Gehäuse 9 angeordnet. Das zweite Hohlrad 6 ist mit einer Abtriebswelle 8 verbunden.

Das erste Planetenradelement 3 ist an einem Steg 4 gelagert. Der Steg 4 ist selbst frei im Wolfromgetriebe 1 angeordnet, d.h. es sind keine separaten Lagerstellen für den Steg 4 vorgesehen. Die radiale Lagerung des Steges 4 erfolgt nur über die Verzahnungen der Planetenradelemente 3, 16, 17, des

Sonnenrads 2 und der Hohlräder 5, 6. Wie insbesondere aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich ist, ist der Steg 4 als scheibenförmiges Element ausgebildet. Hierbei sind im Steg 4 drei schlitzförmige Ausnehmungen 14 gebildet, in welchen die Planetenradelemente 3, 16, 17 gelagert sind.

Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, sind die Planetenradelemente dabei in axialer Richtung X-X des Getriebes in ihrer Mitte gelagert. Wie aus Figur 2 ersichtlich ist, ist das erste Planetenradelement 3 derart ausgebildet, dass es ein erstes Planetenrad 10 und ein zweites Planetenrad 11 umfasst. Das Bezugszeichen 12 kennzeichnet dabei eine Planetenradachse. Der Durchmesser und die Zähnezahl des ersten Planetenrades 10 und des zweiten Planetenrades 11 sind dabei gleich. Wie in Figur 2 gezeigt, kämmt das erste Planetenrad 10 mit dem feststehenden, ersten Hohlrad 5 und das zweite Planetenrad 11 kämmt mit dem zweiten Hohlrad 6. Das Sonnenrad 2 weist dabei eine derartige Länge in Axialrichtung auf, dass es gleichzeitig mit beiden Planetenrädern 10, 11 des ersten Planetenradelements 3 kämmt.

Das erste Planetenrad 3 weist ferner eine nutförmige, in Umfangsrichtung verlaufende Ausnehmung 13 auf, an welcher das erste Planetenradelement 3 im Steg 4, genauer der schlitzförmigen Ausnehmung 14 des Steges 4, gelagert ist. Weiterhin ist im Steg 4 eine zentrale Ausnehmung 15 gebildet, welche einen Durchmesser aufweist, der etwas größer als ein maximaler Außendurchmesser des Sonnenrades 2 ist, um einen Kontakt zwischen dem Sonnenrad 2 und dem Steg 4 zu vermeiden. Somit ist der Steg 4 des ersten Ausführungsbeispiels als ringscheibenförmiges Element mit drei schlitzförmigen Ausnehmungen 14 zur Lagerung der Planetenradelemente 3, 16 und 17 gebildet. Die

schlitzförmigen Ausnehmungen 14 sind dabei in einem Winkel von jeweils 120° zueinander angeordnet. Somit ist es unter Ausnutzung der wirkenden Verzahnungskräfte möglich, den Steg 4 nur über die Zahneingriffe radial zu lagern. Dadurch kann auf eine separate Lagerung des Steges verzichtet werden. Ferner ist eine einfache Montage möglich, da die Planetenradelemente einfach von außen in den Steg 4 eingesetzt werden können und anschließend eine problemlose Montage im Getriebe möglich ist. Im montierten Zustand übernehmen die Lagerungen der Planetenradelemente 3, 16, 17 im Steg 4 die in Summe an den Verzahnungen auftretende, radial nach innen wirkende Last, so dass die Planetenradelemente nicht in das Sonnenrad 2 gedrückt werden. Hierbei werden die Lasten ausgeglichen, so dass der Steg 4 keine radialen Lasten an eine Lagerung abgeben muss. Dadurch kann auf eine Lagerung des Steges 4 verzichtet werden. Weiterhin kann der Steg gegebenenfalls auftretende tangentiale Kräfte durch eine torsionssteife Auslegung so auffangen, dass kein Verkippen der einzelnen Zahnräder zueinander auftreten kann.

Da sich somit erfindungsgemäß ein Gleichgewicht hinsichtlich der Position des Steges im Getriebe ergibt, wird weiterhin der Verschleiß und die Geräuschentwicklung während des Betriebes reduziert, Ferner kann eine Verbesserung des

Wirkungsgrades des Getriebes durch die freie Anordnung des Steges 4 im Getriebe erreicht werden.

Da sich die Lage des Steges somit frei einstellen kann, wird eine gleichmäßige Belastung der Zahnräder der

Planetenradelemente erreicht. Weiterhin treten keine Überbestimmungen auf, welche zu Schwankungen im Gleichlauf und insbesondere zu Geräuschen führen können.

Da der scheibenförmige Steg 4 biegesteif ausgeführt ist, kann er auch gegebenenfalls auftretende tangentiale Kippmomente auffangen und so ein Verkippen der Zahnräder des Wolfromgetriebes vermeiden. Der Steg 4 wird somit vorzugsweise aus einem Stahlmaterial oder einem Blechmaterial ausreichender Dicke hergestellt.

Figur 4 deutet den Montagevorgang des Wolfromgetriebes 1, wobei die Planetenradelemente 3, 16, 17 vorab in die schnittförmigen Ausnehmungen 14 eingeführt werden und anschließend das erste und das zweite Hohlrad 5, 6 jeweils von außen auf die Planetenradelemente geschoben wird. Anschließend kann das Sonnenrad eingeführt werden. Aus Gründen einer besseren Darstellbarkeit wurde in Figur 4 auf die Darstellung des Sonnenrads verzichtet.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 5 ein Wolfromgetriebe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.

Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind beim zweiten Ausführungsbeispiel die Planetenradelemente und das Sonnenrad 2 unterschiedlich ausgebildet. Wie aus Figur 5 ersichtlich ist, umfasst das Planetenradelement 3 ein erstes Planetenrad 18 und ein zweites Planetenrad 19. Das erste Planetenrad 18 kämmt mit dem feststehenden ersten Hohlrad 5 und das zweite Planetenrad 19 kämmt mit dem mit der Abtriebswelle 8 verbundenen zweiten Hohlrad 6. Dabei ist der Durchmesser des ersten Planetenrades 18 größer als der des zweiten Planetenrades 19. Ferner weisen die beiden Planetenräder 18, 19 unterschiedliche Zähnezahlen auf. Wie weiter aus Figur 5 ersichtlich ist, ist das Sonnenrad 2 des

zweiten Ausführungsbeispiels derart ausgebildet, dass seine axiale Länge so gewählt ist, dass es nur mit dem ersten Planetenrad 18 des Planetenradelements 3 kämmt. Der Steg 4 des zweiten Ausführungsbeispiels ist wie im ersten Ausführungsbeispiel mit schlitzförmigen Ausnehmungen zur Lagerung der Planetenradelemente gebildet und lagert die Planetenradelemente zwischen dem ersten Planetenrad 18 und dem zweiten Planetenrad 19. Wie im ersten Ausführungsbeispiel sollen im zweiten Ausführungsbeispiel drei Planetenradelemente angeordnet sein. Durch die unterschiedlichen Durchmesser des ersten und zweiten Planetenrades der Planetenradelemente ist auch der Durchmesser zwischen dem ersten Hohlrad 5 und dem zweiten Hohlrad 6 unterschiedlich. Genauer ist der Durchmesser des zweiten Hohlrades 6 kleiner als der des ersten Hohlrades 5.

Ansonsten entspricht die Ausgestaltung des Wolfromgetriebes 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dem des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 6 ein Wolfromgetriebe 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei gleiche bzw. funktional gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind.

Figur 6 ist eine schematische, perspektivische Ansicht von ausgewählten Bauteilen des Wolfromgetriebes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Wie im ersten

Ausführungsbeispiel sind die Planetenradelemente 3, 16, 17 derart gebildet, dass ein Durchmesser des ersten und zweiten Planetenrades jedes Planetenradelementes jeweils gleich ist. Wie aus Figur 6 ersichtlich ist, ist beim dritten

Ausführungsbeispiel jedoch ein einzelnes, durchgehendes Zahnrad an jedem Planetenradelement 3, 16, 17 gebildet. Dieses einzelne, durchgehende Zahnrad kämmt in einem ersten Bereich mit dem ersten Hohlrad und einem zweiten Bereich mit dem zweiten Hohlrad. Ein derartiges einzelnes, durchgehendes Zahnrad mit einer vorbestimmten Breite kann dabei besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden.

Die Lagerung der Planetenradelemente 3, 16, 17 erfolgt dabei in Axialrichtung an beiden Enden der Planetenradelemente an vorstehenden Stummelachsen 3a, 16a, 17a. Der Steg 4 umfasst ein erstes, scheibenförmiges Stegelement 20 und ein zweites, scheibenförmiges Stegelement 21. Das erste, scheibenförmige Stegelement 20 weist drei schlitzförmige Ausnehmungen 22 auf und das zweite scheibenförmige Stegelement 21 weist ebenfalls drei schlitzförmige Ausnehmungen 23 auf. Weiterhin weisen die beiden scheibenförmigen Stegelemente 20, 21 wieder jeweils eine zentrale mittlere Ausnehmung 15 auf, durch welche eine nicht gezeigte Antriebswelle bzw. ein Sonnenrad geführt ist.

Die beiden scheibenförmigen Stegelemente 20, 21 sind mittels dreier Verbindungselemente 24 fest miteinander verbunden. Die Verbindungselemente 24 sind U-förmig gebildet und weisen eine axiale Länge auf, welche etwas länger als die axiale

Länge der durchgehenden Zahnräder der Planetenradelemente 3, 16, 17 ist, so dass sich die Planetenradelemente frei im Steg 4 drehen können. Besonders kostengünstig kann der Steg 4 des dritten Ausführungsbeispiels hergestellt werden, wenn er als zweiteiliges Blechstanzelement ausgeführt ist, wobei beispielsweise beim Ausstanzen des ersten scheibenförmigen Stegelements 20 gleich entsprechend gebildete Zungen für die Verbindungselemente 24 mit ausgestanzt werden, wobei die Zungen nach dem Ausstanzen anschließend umgebogen werden und

an ihrem freien Ende mit dem zweiten scheibenförmigen Stegelement 21, z.B. mittels Schweißen oder Verklemmen, verbunden werden. Die Ausgestaltung des Steges 4 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel weist dabei eine besonders hohe Torsionssteifigkeit auf.

Ansonsten entspricht die Ausbildung des Wolfromgetriebes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.

Hinsichtlich der Beschreibung der Ausführungsbeispiele sei angemerkt, dass die Zahl der Planetenradelemente des

Wolfromgetriebes beispielsweise auch zwei sein kann, welche dann im Getriebe einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch wird ein Ausgleich der nach innen gerichteten Kräfte erreicht. Es wäre ferner auch möglich, abhängig vom Einsatzzweck, vier oder noch mehr Planetenradelemente im Getriebe vorzusehen. Die Anordnung der Planetenradelemente muss dabei lediglich so gestaltet sein, dass sich die Kräfte gegenseitig aufheben, so dass auf eine separate Lagerung für den Steg verzichtet werden kann.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, zu verlassen.