DE102007028896B4

DE102007028896B4 - Planetenachsanordnung, Planetengetriebe und Verfahren zum Verdrehen einer Planetenachse

Info

Publication number: DE102007028896B4
Application number: DE102007028896A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Liesegang; Matthias Hofmann; Andreas Schlereth
Original assignee: SKF AB
Current assignee: SKF AB
Priority date: 2007-06-22
Filing date: 2007-06-22
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2027-06-23
Also published as: DE102007028896A1

Abstract

Planetenachsanordnung eines Planetengetriebes (10), bei dem wenigstens ein Planetenrad (18) auf einer Planetenachse (26) drehbar lagerbar ist, die in einer entsprechenden Aufnahme eines Planetenträgers (20) zum drehstarren Lagern vorgesehenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) wenigstens einen Kanal (32) umfasst, der ausgehend von einer außerhalb des Planetenträgers (20) zu liegen kommenden Oberfläche der Planetenachse (26) in einem Außenmantelabschnitt der Planetenachse (26) mündet, mit dem die Planetenachse (26) in der Aufnahme des Planetenträgers (20) zum Lagern vorgesehen ist, und die Kanalmündung durch die Aufnahme des Planetenträgers (20) fest verschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Planetenachsanordnung, ein Planetengetriebe und ein Verfahren zum Verdrehen einer Planetenachse.
Planetengetriebe eignen sich aufgrund ihrer kompakten Bauweise für unterschiedliche Anwendungen. Bei einem Planetengetriebe erfolgt eine Leistungsverzweigung von einem Sonnenrad auf zwei oder mehr Planetenräder, die mit einem Hohlrad in Eingriff stehen. Die Planetenräder sind an einem Planetenträger befestigt, der mit der Abtriebswelle verbunden ist. Die Planetenräder sind mittels Wälzlagern an Planetenachsen drehbar gelagert. Letztere sind mit dem Planetenträger drehstarr verbunden. Dabei wirkt auf die Planetenachsen im Lagerbereich praktisch nur eine Punktlast. Demzufolge ist auch ein auf der Planetenachse fest eingepasster Lagerinnenring ungleichmäßig belastet, so dass die Laufbahnen des Lagerinnerings ungleichmäßig abgenutzt werden. Gleiches gilt auch für Laufbahnen, die direkt auf die Planetenachse eingearbeitet sind. Faktisch nutzt man dadurch nur ein Drittel der gesamten Laufbahn aus. Um eine gleichmäßige Belastung und damit auch eine gleichmäßige Abnutzung der gesamten Laufbahnen zu ermöglichen, wird in der DE 20 2005 013 329 U1 ein Planetengetriebe für eine Windkraftanlage vorgeschlagen, bei dem die Planetenachsen in den jeweiligen Planetenträgerbohrungen drehbar gelagert und über einen Arretierstift gehalten sind. Bei gelöstem Arretierstift können die Planetenachsen verdreht werden. Ein Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass einerseits eine möglichst enge Passung für die Kraftübertragung erforderlich ist und andererseits die Passung aber auch genügend Spiel zum Verdrehen der Planetenachse aufweisen muss. Dieser Zielkonflikt führt zu hohen Anforderungen an die Herstellung hinsichtlich der zulässigen Toleranz. Außerdem sind bei der erwähnten Lösung zusätzliche Teile erforderlich.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Planetenachsanordnung, ein verbessertes Planetengetriebe und ein verbessertes Verfahren zum Verdrehen von Planetenachsen zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche 1, 11 und 22 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Pressverband zwischen Planetenachse und Planetenträger eine übliche Übertragung hoher Kräfte erlaubt. Während des Betriebs liegen also keine Beeinträchtigungen im Vergleich zu einem üblichen Planetengetriebe vor, da die reibschlüssige Verbindung des Pressverbandes lediglich für das Verdrehen der Planetenachsen temporär aufgehoben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind in den Planetenachsen Kanäle vorgesehen, die einen Druckanschluss zum Einbringen des Drucköls aufweisen und jeweils im Bereich der Passflächen mit einer Austrittsöffnung versehen sind, um das Drucköl jeweils zwischen der Planentenachse und der Wandung der Bohrung einzubringen und die Wandung aufzuweiten. Das Drucköl kann außerhalb des Planetengetriebes zur Verfügung gestellt werden und über die Kanäle von innen in den Zwischenraum eingebracht werden, um den Pressverband zu lösen. Selbstverständlich ist es auch möglich, die Kanäle in dem Planetenträger im Bereich der Wandungen der gepassten Bohrungen vorzusehen, um das Drucköl über Austrittsöffnungen zwischen der Planetenachse und dem Planetenträger einzubringen.
Weiterhin bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der an den Planetenachsen im Bereich der Passflächen jeweils zwei sich gegenüberliegende oder mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Austrittsöffnungen der Kanäle vorgesehen sind. Dadurch wird das Drucköl gleichmäßiger verteilt und der Vorgang des Aufweitens beschleunigt.
Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Druckanschlüsse an den Stirnseiten der Planetenachsen angeordnet sind. Mit Hilfe der Druckanschlüsse lässt sich eine Verbindungsleitung einer Vorrichtung zur Druckerzeugung über passende Kupplungsstücke anschließen. Durch die Anordnung an den Stirnseiten lassen sich die Verbindungsleitungen anschließen, ohne dabei über den Gehäuseumfang hinauszuragen.
Um zu gewährleisten, dass sich bei einer Aufweitung des Pressverbands auch die Kanten der Bohrungen des Planetenträgers von der Planetenachse abheben, sind in einer bevorzugten Ausführungsform die Wandungen der Bohrungen im Bereich ihrer Rinder mit Hochdruckdichtungen versehen.
Vorzugsweise sind die Planetenachsen bei gelöstem Pressverband jeweils mit einem Verdrehwerkzeug drehbar, wobei ein stirnseitiger Werkzeugansatz vorgesehen ist. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Verdrehschlüssel in Form eines Vierkant- oder Sechskantschlüssels handeln, der mittig hohl ist und auf die Achse aufgesteckt werden kann, ohne den Bereich der Druckanschlüsse zu verdecken.
Zweckmäßigerweise verfügt das Gehäuse des Planetengetriebes über wenigstens eine mit einem Deckel verschließbare Öffnung, wobei die Stirnseiten und die Öffnung relativ zueinander bewegbar sind und die Stirnseiten der Planetenachsen über die Öffnung zugänglich sind. Zum Verdrehen der Planetenachsen wird lediglich die verschließbare Öffnung geöffnet und der Planetenträger soweit gedreht, bis die Planentenachse vor der Inspektionsöffnung steht, so dass die Druckanschlüsse zum Einbringen des Drucks und das Verdrehwerkzeug angesetzt werden können.
Die zuletzt genannte Ausführungsform kann noch dadurch ergänzt werden, dass eine Bremse zum Festlegen des Planetenträgers vorgesehen ist, um den Vorgang insgesamt zu vereinfachen.
Die Erfindung befasst sich auch mit einem Verfahren zum Verdrehen von Planetenachsen eines Planetengetriebes mit einem Planetenträger und wenigstens zwei Planetenachsen, auf denen jeweils ein Planetenrad mit wenigstens einem Wälzlager drehbar gehalten ist, dessen Innenring auf der Planetenachse drehstarr befestigt ist, wobei die Planetenachsen jeweils in wenigstens einer gepassten Bohrung des Planetenträgers lösbar gehalten sind und die Bohrungen zylindrisch sind. Erfindungsgemäß sind die Planetenachsen in den Bohrungen durch einen Pressverband reibschlüssig gehalten. Der Pressverband zwischen dem Planetenträger und den Planetenachsen wird mittels eines unter Druck eingebrachten Öls aufgeweitet und temporär gelöst. Bei gelöstem Pressverband werden die Planetenachsen in Bezug zum Planetenträger gedreht. Der gelöste Zustand des Pressverbands dauert dabei nur solange an, wie der hohe Druck gehalten wird. Sobald der Druck nachlässt oder aufhört, nehmen die gepassten Bohrungen wieder ihre ursprüngliche Form ein und es kommt wieder zu dem Pressverband zwischen dem Planetenträger und den Planetenachsen. Durch das Verdrehen der Planetenachsen, beispielsweise in festgelegten Intervallschritten um ein bestimmtes Winkelmaß, z. B. 120°, kann die Lebensdauer des Lagers deutlich erhöht werden.
Nachfolgend wird anhand der beigefügten Zeichnungen näher auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung eingegangen. Es zeigen:
1 im Querschnitt einen Ausschnitt eines Planetengetriebes im normalen Betriebszustand und
2 den Ausschnitt nach 1 während des Verdrehens der Planetenachse.
1 zeigt schematisch ein Planetengetriebe 10 mit einem Gehäuse 12, einer Antriebswelle 14 und einem auf der Antriebswelle angeordneten Sonnenrad 16. Das Sonnenrad 16 steht mit drei Planetenrädern 18 in Eingriff, von denen in dem Ausschnitt nur eins zu sehen ist. Die Planetenräder 18 sind an einem Planetenträger 20 gehalten und stehen mit einem Hohlrad 22 in Eingriff. Die Planetenräder 18 sind jeweils über Wälzlager 24 an einer Planetenachse 26 drehbar gelagert. Die Planetenachsen 26 sind in gepassten Bohrungen 28, 30 des Planetenträgers 20 lösbar gehalten, wobei die Bohrungen 28, 30 zylindrisch sind und die Planetenachsen 26 in den Bohrungen 28, 30 durch einen Pressverband reibschlüssig gehalten sind.
In der Planetenachse 26 sind Kanäle 32 vorgesehen, die im Bereich der Stirnseite der Planetenachse 26 jeweils einen Anschluss 34 zum Anschließen einer Druckölquelle aufweisen. Um das Drucköl 36 im Bereich der Passflächen der Planetenachse 26 besser verteilen zu können, sind die Kanäle 32 jeweils mit zwei sich gegenüberliegenden Austrittsöffnungen 38 versehen.
Das Gehäuse 12 verfügt über eine mit einem Deckel 40 verschließbare Öffnung 42. In 2 ist der Deckel 40 des Gehäuses 12 abgenommen, so dass die Stirnseiten der Planetenachsen 26 über die Öffnung 42 zugänglich sind. Die Stirnseiten der Planetenachsen 26 und die Öffnung 42 können relativ zueinander bewegt werden, um die Stirnseite einer der Planetenachsen 26 mit der Öffnung 42 fluchtend anzuordnen. Nach Ausrichten des Planetenträgers 20 in Bezug zu der Öffnung 42 wird der Planetenträger 20 mit einer nicht gezeigten Bremse festgelegt.
Zum Verdrehen der Planetenachsen 26 in Bezug zu dem Planetenträger 20 ist in 2 ein Verdrehwerkzeug auf die Planetenachse 26 aufgesteckt. Um den Pressverband zwischen dem Planetenträger 20 und den Planetenachsen 26 durch Aufweitung zu lösen, wird von einer nicht gezeigten Vorrichtung Druck zur Verfügung gestellt, mit dem das Drucköl 36 in den Kanälen 32 beaufschlagt wird. Dazu weist die Vorrichtung zur Druckerzeugung Kupplungsstücke 46 zur Übergabe des Drucks an die Kanäle 32 auf. Die Druckanschlüsse 34 können dabei so ausgebildet sein, dass sie sich beim Entfernen der Kupplungsstücke 46 verschließen, so dass möglichst kein Drucköl austritt. Durch elastische Abdichtungen der Druckanschlüsse 34 kann der Druckabfall gewährleistet werden.
Das Drucköl 36 dringt über die Auslassöffnungen 38 zwischen die Passflächen des Planetenträgers 20 und der Planetenachse 26 und weitet die Bohrungen 28, 30 des Planetenträgers 20 auf. Um zu gewährleisten, dass sich auch die Kanten der Bohrungen 28, 30 aufweiten, sind die Lagerflächen der Bohrungen 28, 30 im Bereich ihrer Ränder mit Hochdruckdichtungen 48 versehen, die einen Druckabfall durch seitlich unkontrolliert austretendes Öl 36 verhindern, so dass sich im Idealfall ein geschlossenes System ergibt.
Sobald der Pressverband temporär gelöst ist, wird die Planetenachse 26 mit dem Verdrehwerkzeug gedreht. Durch das Drucköl 36 zwischen den Oberflächen der Planetenachse 26 und den Wandungen der Bohrungen 28, 30 wird der Reibungswiderstand reduziert, so dass das Verdrehen ohne großen Kraftaufwand erfolgen kann.
Die Planetenachse 26 ist bei gelöstem Pressverband vorzugsweise axial gehalten. Dazu ist die Planetenachse 26 beispielsweise gestuft ausgebildet und weist drei Bereiche 50, 52, 54 mit unterschiedlichen Durchmessern auf. Der Bereich 52 bildet gegenüber dem Bereich 54, d. h. dem Teil des Planetenträgers 20 mit der Bohrung 30, einen Absatz zum Anliegen an dem Planetenträger 20. Durch ein Lagerelement 56 ist der erforderliche Abstand zwischen dem Planetenrad 18 und dem Planetenträger 20 gewährleistet. Das Halten in axialer Richtung während des Verdrehens der Planetenachse 26 hat den Vorteil, dass die Planetenachse 26 nach dem Verdrehen in Bezug zum Planetenträger 20 nicht erneut in axialer Richtung justiert werden muss.
Rechnerisch wirkt auf die Planetenachse 26 und damit auch auf den starr mit der Planetenachse 26 verbundenen inneren Lagerring zwar nur eine Punktlast, dennoch wirkt sich dies in einer verstärkten Abnutzung der Laufbahn in einem Bereich von ca. einem Drittel der gesamten Laufbahnlänge aus. Durch ein wiederholtes Verdrehen um beispielsweise 120° lassen sich auch die anderen Laufbahnbereiche abnutzen. Das Verdrehen kann im Rahmen üblicher Wartungsarbeiten oder auch in anderen Intervallen durchgeführt werden.
Im Anschluss an das Verdrehen der Planetenachse 26 werden die Kupplungsstücke 46 entfernt und die Planetenachse 26 wird wieder durch Verpressen in den Bohrungen 28, 30 des Planetenträgers 20 drehstarr gehalten. Nach dem Verschließen der Öffnung 42 mit dem Deckel 40 kann das Planetengetriebe 10 wieder normal benutzt werden.

Claims

Planetenachsanordnung eines Planetengetriebes (10), bei dem wenigstens ein Planetenrad (18) auf einer Planetenachse (26) drehbar lagerbar ist, die in einer entsprechenden Aufnahme eines Planetenträgers (20) zum drehstarren Lagern vorgesehenen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) wenigstens einen Kanal (32) umfasst, der ausgehend von einer außerhalb des Planetenträgers (20) zu liegen kommenden Oberfläche der Planetenachse (26) in einem Außenmantelabschnitt der Planetenachse (26) mündet, mit dem die Planetenachse (26) in der Aufnahme des Planetenträgers (20) zum Lagern vorgesehen ist, und die Kanalmündung durch die Aufnahme des Planetenträgers (20) fest verschlossen ist.
Planetenachsanordnung nach Anspruch 1, wobei der Kanal (32) von einer Stirnseite der Planetenachse (26) ausgeht.
Planetenachsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Kanal (32) mit mehreren in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Austrittsöffnungen (38) im Außenmantelabschnitt mündet.
Planetenachsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Außenmantelabschnitt kreiszylindermantelförmig ist.
Planetenachsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Außenmantelabschnitt presssitzartig in der Aufnahme des Planetenträgers (20) angeordnet ist.
Planetenachsanordnung nach Anspruch 5, wobei die Aufnahme an ihren beiden axialen Enden hin zur Planetenachse (26) mit Abdichtungen ausgebildet ist.
Planetenachsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei beiderseits des Planetenrads (18) jeweils wenigstens ein derartiger Außenmantelabschnitt vorgesehen ist.
Planetenachsanordnung nach Anspruch 7, wobei jedem der Außenmantelabschnitte ein eigener Kanal (32) oder beiden Außenmantelabschnitten ein gemeinsamer Kanal (32) zugeordnet ist.
Planetenachsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Planetenrad (18) auf der Planetenachse (26) wälzgelagert ist.
Planetenachsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Planetenachse (26) an einem axialen Ende mit einem Werkzeugansatz zum Verdrehen der Planetenachse (26) gegenüber dem Planetenträger (20) ausgebildet ist.
Planetengetriebe (10) mit einem Gehäuse (12), einem Planetenträger (20) und wenigstens einer Planetenachse (26), auf der ein Planetenrad (18) drehbar gehalten ist, wobei die Planetenachse (26) in wenigstens einer gepassten Bohrung (28, 30) des Planetenträgers (20) lösbar gehalten ist und die Bohrung (28, 30) zylindrisch ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) in der Bohrung (28, 30) durch einen Pressverband reibschlüssig gehalten ist und der Pressverband zwischen dem Planetenträger (20) und den Planetenachsen (26) durch Aufweitung mit einem Drucköl (36) temporär lösbar ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenrad (18) über wenigstens ein Wälzlager (24) drehbar auf der Planetenachse (26) gelagert ist.
Planetengetriebe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Wälzlager (24) einen Innenring umfasst, der auf der Planetenachse (26) drehstarr befestigt ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Planetenachse (26) wenigstens ein Kanal (32) vorgesehen ist, der einen Druckanschluss (34) zum Einbringen des Drucköls (36) aufweist und im Bereich der Passfläche mit wenigstens einer Austrittsöffnung (38) versehen ist, um das Drucköl (36) zwischen der Planetenachse (26) und der Wandung der Bohrung (28, 30) einzubringen und die Lagerung aufzuweiten.
Planetengetriebe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Planetenachse (26) im Bereich der Passfläche jeweils zwei sich gegenüberliegende oder mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Austrittsöffnungen (38) des Kanals (32) vorgesehen sind.
Planetengetriebe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckanschluss (34) an einer der Stirnseiten der Planetenachse (26) angeordnet ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerfläche der Bohrung (28, 30) im Bereich ihrer Ränder mit Hochdruckdichtungen (48) versehen ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) bei gelöstem Pressverband mit einem Verdrehwerkzeug drehbar ist, wobei ein stirnseitiger Werkzeugansatz vorgesehen ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) bei gelöstem Pressverband axial gehalten ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) über wenigstens eine mit einem Deckel (40) verschließbare Öffnung (42) verfügt, eine der Stirnseiten der Planetenachse (26) und die Öffnung (42) relativ zueinander bewegbar sind und die Stirnseite über die Öffnung (42) zugänglich ist.
Planetengetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremse zum Festlegen des Planetenträgers (20) vorgesehen ist.
Verfahren zum Verdrehen einer Planetenachse (26) eines Planetengetriebes (10) mit einem Planetenträger (20), wobei auf der Planetenachse (26) ein Planetenrad (18) drehbar gehalten ist und die Planetenachse (26) in wenigstens einer gepassten Bohrung (28, 30) des Planetenträgers (20) lösbar gehalten ist und die Bohrung (28, 30) zylindrisch ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) in der Bohrung (28, 30) durch einen Pressverband reibschlüssig gehalten ist, der Pressverband zwischen dem Planetenträger (20) und der Planetenachse (26) mittels eines unter Druck stehenden Öls (36) aufgeweitet und temporär gelöst wird und die Planetenachse (26) bei gelöstem Pressverband in Bezug zum Planetenträger (20) gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Drucköl (36) über mindestens einen Druckanschluss (34) in einem Kanal (32) eingebracht wird, der in der Planetenachse (26) vorgesehen ist und im Bereich der reibschlüssigen Lagerung mindestens eine Austrittsöffnung (38) aufweist, und durch die Austrittsöffnung (38) zwischen die Wandung der Bohrung (28, 30) und die Planetenachse (26) gelangt.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Planetenachse (26) bei gelöstem Pressverband mit einem Verdrehwerkzeug um ein festgelegtes Maß gedreht wird.