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Getriebe Evoloid-Planetengetriebe-Baukasten für höhere Untersetzungen

| Autor / Redakteur: Hans-Erich Maul / Lilli Bähr

Maul Konstruktionen hat einen speziellen Baukasten für Evoloid-Planetengetriebe mit drei Planeten entwickelt. Damit sollen wesentlich höhere Untersetzungen je Stufe als mit herkömmlichen Planetengetrieben sowie sehr hohe Wirkungsgrade möglich sein.

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Auf dem Bild ist die Geometrie einer Planetenstufe mit i=24:1 zu sehen: Zähnezahl der Planeten(gelb)=11, Zähnezahl der Sonne(blau)=1, Zähnezahl Hohlrad(grau)
Auf dem Bild ist die Geometrie einer Planetenstufe mit i=24:1 zu sehen: Zähnezahl der Planeten(gelb)=11, Zähnezahl der Sonne(blau)=1, Zähnezahl Hohlrad(grau)
(Bild: Maul Konstruktionen)

Aus dem aktuellen Stand der Technik ist ein Planetengetriebe bekannt, welches ein Sonnenrad mit Zähnezahl 1 verwendet. Dieses Getriebe ist jedoch als Standgetriebe mit zwei Planeten angemeldet. Der Nachteil dieser Anordnung ist die geringere Belastbarkeit im Vergleich zu Planetengetrieben mit drei Planeten. Eine Anmeldung über die Lage der Eingriffsgeraden und der Eingriffswinkel ist das Patent DE 10 2014 213 145 A1. In diesem werden Planetengetriebe für den Betrieb ins Schnelle beschrieben. Diese Dimensionierung eignet sich aber nicht für eine Untersetzung ins Langsame.

Um höhere Untersetzungen je Stufe als mit herkömmlichen Planetengetriebe zu ermöglichen, hat Maul Konstruktionen nun einen speziellen Baukasten für Evoloid-Planetengetriebe entwickelt, der drei Planeten verwendet. Die Vorteile sowie die Geometrie, Eingriffe und Dimensionierungen des Baukastens werden im Folgenden beschrieben.

Bildergalerie

Vorteile von Evoloid-Planetengetriebe-Baukästen gegenüber bekannten Baukästen:

  • Höhere Untersetzungen je Stufe
  • Gute Wirkungsgrade bei Betrieb ins Langsame und ins Schnelle
  • Gute Statik und damit höchstbelastbar
  • Bis zu hoher Untersetzung rückdrehbar
  • Beliebig kombinierbare Stufen untereinander und mit Antriebs- und Abtriebsadapter
  • Wenige Bauteile
  • Geräuscharm
  • Kostengünstiger als vergleichbare Baukästen

Vorteile von Planetengetrieben gegenüber anderen Getrieben:

  • Kompakte, hochbelastbare Bauweise
  • Gleichzeitiges Tragen vieler Zähne
  • Relativ hohe Untersetzung in einer Stufe
  • Kombinationen mehrerer Stufen durch Hintereinanderschalten möglich

Vorteile von Planetengetrieben mit drei Planeten:

  • Gute Verteilung der Belastung auf bis zu 2 × 3 = 6 Zähne (bei Schrägverzahnung)
  • Symmetrische Kraftecke als gleichseitiges Dreieck
  • Zentrieren der Sonne und des Hohlrades durch die Planetenkräfte

Deshalb werden Planetengetriebe mit drei Planeten bevorzugt gebaut.

Planetengetriebe mit drei Planeten in Evoloidverzahnung

Bei Planetengetrieben mit drei Planeten in Evoloidverzahnung entsteht folgendes Problem: Um eine hohe Untersetzung je Stufe zu erreichen muss die Sonne klein und die Planeten groß werden, denn bei beispielsweise einer Untersetzung von etwa 12:1 stoßen die Planeten aneinander und kollidieren.

Abhilfe schaffen verkleinerte Planetendurchmesser und eine negative Profilverschiebung. So rücken die Planeten auf den Achsen näher zusammen. Wird zudem noch der Schrägungswinkel der Verzahnung erhöht, sodass eine Überdeckung oberhalb von ca. 2 entsteht, soll die Verzahnung sehr gut lauffähig sein.

Erhält die Sonne außerdem eine große positive Profilverschiebung, sodass diese im Durchmesser größer wird, kann die Zähnezahl der Planeten auf bis zu 11 gesteigert werden. Dies ergibt dann eine Standübersetzung von 23:1 = 23 bei Zähnezahl Hohlrad =23 / Zähnezahl Sonne =1; bei Hohlrad plus 2 × Planetenzähnezahl=11 + Sonnenzähnezahl=1.

Die Umlaufübersetzung beträgt damit 23/1 +1 = 24:1.

Wirkungsgrad bei verschiedenen Getriebestufen

Eine solche Getriebestufe hat bei guter Schmierung und der Verwendung guter Materialien einen Wirkungsgrad oberhalb von 90%.

Ein solches zweistufiges Getriebe hat bei einer Untersetzung von 24 × 24= 576:1 noch einen Wirkungsgrad von oberhalb 80%.

Ein dreistufiges Getriebe hat bei einer Untersetzung von 24 × 24 × 24= 13824:1 bei einem Wirkungsgrad von oberhalb 70%.

Die Verzahnungen sind mit ziehender Reibung am Hohlrad und stoßender Reibung an der Sonne gestaltet und die Lagerungen in Radialrichtung mit Nadellager kompakt ausgeführt. Die Sonne erhält eine aus der Feinwerktechnik bekannte Spitzenlagerung, welches das Getriebe reibungsarm macht und rückdrehbar ist bis hin zu sehr hohen Untersetzungen.

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