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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 näher definierten Art.
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Für eine gleichmäßige Lastverteilung in einem Planetengetriebe werden insbesondere bei Windenergieanlagen in der Regel drei oder mehr Planetenräder eingesetzt. Hierdurch wird die Anzahl der Zahneingriffe erhöht, so dass die Last auf eine Vielzahl einzelner Bauteile verteilt wird, wodurch diese wiederum kleiner und leichter ausgebildet sein können. Weist das Planetengetriebe jedoch drei oder mehr Planetenräder auf, kann insbesondere aufgrund von Fertigungstoleranzen eine ungleichmäßige Aufteilung der Last auf die einzelnen Planetenräder erfolgen.
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Zur Schaffung eines Lastausgleichs und einer damit im Wesentlichen gleichmäßigen Belastung aller Planetenräder ist aus der
US 2008/0194378 A1 ein Planetengetriebe bekannt, das entlang einer zentralen Achse ein Sonnenrad aufweist, das von einem Hohlrad umgeben ist. Radial zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad sind Planetenräder angeordnet, die in das Sonnenrad und das Hohlrad eingreifen. Ferner weist das Planetengetriebe einen Planetenträger auf, an dem ein Planetenbolzen an lediglich einem seiner Enden mit einem Flansch befestigt ist. Der Planetenbolzen weist somit ein freies Ende auf. Das freie Ende des Planetenbolzens ragt in das Planentenrad hinein. Der Bolzen ist flexibel ausgebildet. Am freien Ende des Bolzens ist zusätzlich eine flexible Hülse befestigt, die sich in Richtung des Flansches erstreckt und den Bolzen in diesem Bereich beabstandet umgibt. Zur drehbaren Lagerung des Planetenrades ist zwischen der flexiblen Hülse und dem Planetenrad ein Lager angeordnet. Zum Lastausgleich verbiegt sich sowohl der Bolzen als auch die Hülse.
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Ferner ist aus der
DE 10 2004 004 351 A1 ein Umlaufgetriebe für eine Windenergieanlage mit mehreren Planetenrädern und einem Sonnenrad, dessen Eingangswelle mit dem Rotor und dessen Abgangswelle mit dem Generator der Windenergieanlage verbunden ist, bekannt. Die Planetenräder und das Sonnenrad besitzen eine Doppelschrägverzahnung, wobei mindestens eines der Planetenräder und/oder das Sonnenrad auf einem Stift drehbar gelagert ist. Der Stift ist nur an einem seiner beiden Enden in einem Planetenträger gelagert. Das andere Ende ist frei. Vergleichbar zur
US 2008/0194378 A1 ist auch bei dieser Lösung im Bereich des freien Endes eine Hülse angeordnet, die sich zum im Planetenträger befestigten Ende hin erstreckt und den Stift mit Spiel umgibt. Damit ein Lastausgleich erfolgen kann, ist der Stift flexibel ausgebildet, wobei dieser einen Bereich mit minimiertem Durchmesser aufweist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
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Es wird ein Planetengetriebe mit einem zentralen Sonnenrad, einem Hohlrad, welches das Sonnenrad umgibt, und Planetenrädern vorgeschlagen. Die Planetenräder sind radial zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet und mittels jeweils eines Planetenbolzens zwischen zwei gegenüberliegenden Wangen eines Planetenträgers gehalten. Der Planetenbolzen ist im Bereich zumindest eines seiner beiden Enden drehfest mit der jeweiligen Wange gekoppelt. Im Verbindungsbereich zwischen Planetenbolzen und Wange ist ein elastisches Element angeordnet, so dass der das Planetenrad haltende Planetenbolzen zum Lastausgleich gegenüber dem Planetenträger im Wesentlichen in radialer Richtung elastisch verschiebbar ist. Durch die flexible Lagerung des Planetenbolzens mit Hilfe des elastischen Elements in der Wange selbst, sind zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise die bei der
DE 10 2004 004 351 A1 sowie
US 2008/0194378 A1 notwendige Hülse, überflüssig. Infolgedessen ist es möglich, das Planetengetriebe sehr kompakt auszubilden. Ferner bestehen weitaus mehr Freiräume in der Auslegung des Planetengetriebes durch den zusätzlich verfügbaren Bauraum. Des Weiteren können die Herstellungskosten aufgrund der Bauteilreduktion reduziert werden. Ferner wird die Fertigung und Montage des Planetengetriebes hierdurch vereinfacht.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Planetenbolzen im Bereich seines Endes in einer Aussparung der Wange gehalten ist und das elastische Element zwischen dem Außenumfang des Planetenbolzens und dem Innenumfang der Aussparung angeordnet ist. Somit können mittels des elastischen Elements nicht nur in radialer Richtung wirkende Lastunterschied durch ein entsprechendes Verschieben des Planetenbolzens ausgeglichen werden, sondern auch in jegliche andere Richtung, insbesondere in tangentialer Richtung.
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Um ein Verrutschen des elastischen Elementes gegenüber dem Planetenbolzen und/oder dem Planetenträger auszuschließen, ist es vorteilhaft, wenn das elastische Element form-, stoff- und/oder kraftschlüssig mit dem Planetenbolzen und/oder dem Planetenträger verbunden ist.
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Ein besonders zuverlässiger, kostengünstiger und einfach zu realisierender Verrutschschutz kann dadurch sichergestellt werden, indem der Planetenbolzen, insbesondere an seinem Außenumfang, und/oder der Planetenträger, insbesondere am Innenumfang seiner Aussparung, zuminderst einen Absatz aufweist, in welchen das elastische Element formschlüssig eingreift. Diesbezüglich ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Absätze als Nuten und/oder Rippen ausgebildet sind, die sich am Außenumfang des Planetenbolzens und/oder am Innenumfang der Aussparung des Planetenträgers im Wesentlichen parallel zur Wellenlängsachse erstrecken.
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Um ein Lösen des elastischen Elements vom Planetenbolzen und/oder Planetenträger auszuschließen, ist es vorteilhaft, wenn das elastische Element mit dem Planetenbolzen und/oder dem Planetenträger mittels Vulkanisieren stoffschlüssig verbunden ist.
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Wenn das elastische Element als Ring ausgebildet ist, wird vorteilhafterweise in jede beliebige Richtung, vorzugsweise jedoch in tangentialer und/oder radialer Richtung, ein Lastausgleich möglich. Ferner wird durch eine ringartige Form des elastischen Elements eine schnelle und einfache Montage begünstigt.
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Vorteilhaft ist es, wenn das elastische Element radial-, tangential- und/oder umfangselastisch ausgebildet ist. Hierdurch können im Wesentlichen in jede Richtung ungleichmäßige Lastverteilungen ausgeglichen werden.
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Vorteilhaft ist es, wenn das elastische Element ein elastisches Band, insbesondere aus Gummi und/oder eine Feder, insbesondere aus Metall, aufweist. Somit können die unterschiedlichen Materialeigenschaften kombiniert werden, um das elastische Element, insbesondere hinsichtlich Elastizität, Flexibilität, Dämpfung sowie Wirkrichtung auszulegen.
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Um die Materialkosten gering zu halten, ist es vorteilhaft, wenn im Verbindungsbereich mehrere Federn, insbesondere Hülsenfedern, über den Außenumfang des Planetenbolzens verteilt angeordnet sind. Vorteilhafterweise können die Federn in Vertiefungen des Planetenbolzens und/oder des Planetenträgers eingreifen, so dass hierdurch ein Verrutschen der Federn bei Lasteinwirkung vermieden wird. Selbstverständlich ist auch jegliche andere Art von Feder denkbar.
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Wenn es gewünscht ist, dass die unterschiedlichen Eigenschaften des elastischen Bandes und zumindest einer Feder kombiniert werden sollen, so ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Feder in dem elastischen Band eingebettet ist, so dass ein Verrutschen der Feder gegenüber dem elastischen Band im Wesentlichen ausgeschlossen ist.
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Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Querschnitt durch einen Planetenträger eines Planetengetriebes entlang der Wellenlängsachse,
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2 einen Querschnitt B-B durch den Planetenträger mit einem elastischen Element und
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3 einen Querschnitt B-B durch den Planetenträger mit einer alternativen Ausführung des elastischen Elements.
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1 zeigt einen Querschnitt durch ein Planetengetriebe 1 entlang der Wellenlängsachse A. Das Planetengetriebe 1 weist ein zentrales Sonnenrad, ein Hohlrad, welches das Sonnenrad umgibt, und Planetenräder auf, die radial zwischen dem Sonnenrad und dem Hohlrad angeordnet sind. Zur Wahrung der Übersichtlichkeit ist das Sonnenrad, das Hohlrad sowie die Planetenräder in den vorliegenden Figuren nicht dargestellt.
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Die Planetenräder sind jeweils mittels eines Planetenbolzens 2a, 2b, 2c, 2d zwischen zwei gegenüberliegenden Wangen 3a, 3b eines Planetenträgers 4 gehalten. Der Planetenbolzen 2a ist im Bereich seiner beiden Enden 5a, 5b drehfest mit der jeweiligen Wange 3a, 3b gekoppelt. So ragt der Planetenbolzen 2a mit seinen Enden 5a, 5b jeweils in eine Aussparung 6a, 6b der Wangen 3a, 3b.
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Um die insbesondere aufgrund von Fertigungstoleranzen bedingte ungleichmäßige Belastung der Planetenräder kompensieren zu können, weist das Planetengetriebe 1 im Verbindungsbereich zwischen Planetenbolzen 2a und der jeweiligen Wange 3a, 3b jeweils ein elastisches Element 7a, 7b auf. Die elastischen Elemente 7a, 7b sind jeweils im Bereich der beiden Enden 5a, 5b des Planetenbolzens 2a an dessen Außenumfang 8 angeordnet. Zur drehfesten Kopplung des Planetenbolzens 2a mit der jeweiligen Wange 3a, 3b ist das elastische Element 7a, 7b ferner mit dem Innenumfang 9a, 9b der jeweiligen Aussparung 6a, 6b fest verbunden. Die somit zwischen dem Außenumfang 8 des Planetenbolzens 2a und dem Innenumfang 9a, 9b der jeweiligen Aussparung 6a, 6b angeordneten elastischen Elemente 7a, 7b ermöglichen nunmehr einen Lastausgleich zwischen den hier nicht dargestellten Planetenrädern. Hierzu sind die jeweils die Planetenräder haltenden Planetenbolzen 2a, 2b, 2c, 2d gegenüber dem Planetenträger 4, insbesondere in radialer Richtung, elastisch verschiebbar. Während eines Lastausgleiches wird entweder der radial äußere Bereich des elastischen Elementes 7a, 7b bei einer nach außen gerichteten Verschiebung, bzw. der radial innenliegende Bereich der elastischen Elemente 7a, 7b bei einer radial nach innen gerichteten Verschiebung des Planetenbolzens 2a komprimiert.
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2 und 3 zeigen unterschiedliche Ausführungsbeispiele des elastischen Elements 7 gemäß dem Querschnitt B-B (vgl. 1). Um ein Verdrehen oder Verrutschen des Planetenbolzens 2 gegenüber dem Planetenträger 4 zu vermeiden, ist sowohl der Planetenbolzen 2 als auch die Wange 3 des Planetenträgers 4 mit dem elastischen Element 7 form-, stoff- und/oder kraftschlüssig verbunden. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Planetenbolzen 2 an seinem Außenumfang 8 und die Wange 3 des Planetenträger 4 an seinem Innenumfang 9 der Aussparung 6 Absätze 10a, 10b auf. Die Absätze 10a, 10b sind als Nuten und Rippen ausgebildet, die sich zumindest im Verbindungsbereich zwischen Planetenbolzen 2 und Wange 3 mit dem elastischen Element 7 in Längsrichtung des Planetenbolzens 2 erstrecken. Das elastische Element 7 greift in die Absätze 10a des Planetenbolzens 2 sowie in die Absätze 10b der Wange 3 formschlüssig ein. Aufgrund dieser Verzahnung ist ein Verrutschen und Verdrehen des Planetenbolzens 2, des elastischen Elements 7 sowie der Wange 3 zueinander ausgeschlossen.
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Das elastische Element 7 ist als geschlossener Ring ausgebildet und erstreckt sich vorzugsweise über den Außenumfang 8 des Planetenbolzens 2. Ferner ist das elastische Element 7 als elastisches Band ausgebildet, das aus Gummi hergestellt ist und mittels Vulkanisieren stoffschlüssig mit dem Planetenbolzen 2 und dem Planetenträger 4 verbunden ist. Insbesondere aufgrund der ringförmigen Ausgestaltung des elastischen Elements 7 ist der Planetenbolzen 2 nicht nur in radialer Richtung des Planetengetriebes 1 (vergleiche 1) sondern auch in jede beliebige andere Richtung verschiebbar ausgebildet.
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Alternativ oder auch zusätzlich kann das elastische Element 7 gemäß 3 Federn 12 aufweisen oder als eine solche ausgebildet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Federn 12 um Hülsenfedern, die derart angeordnet sind, dass der Planetenbolzen 2 zum Lastausgleich gegenüber der Wange 3 des Planetenträgers 4 elastisch verschiebbar ist. Die vorliegende Erfindung ist keineswegs auf Hülsenfedern eingeschränkt. Vielmehr sind jegliche anderen Federnart vorstellbar, wie beispielsweise Schraubenfedern, Spiralfedern, Blattfedern, Tellerfedern, Membranfedern, Luftfedern, Gasdruckfedern, Evolutfedern und/oder Ringfedern.
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Zwischen dem Planetenbolzen 2 und dem Innenumfang 9 der Aussparung 6 sind mehrere Federn 12 über den Außenumfang 8 des Planetenbolzens 2 gleichmäßig verteilt angeordnet. Somit kann sich der Planetenbolzen 2 in jede Richtung gegenüber der Wange 3 elastisch verschieben, um hierdurch einen Lastausgleich zwischen den hier nicht dargestellten Planetenrädern bewirken zu können. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist sowohl der Planetenbolzen 2 an seinem Außenumfang 8 als auch die Aussparung 6 an ihrem Innenumfang 9 Absätze 10a, 10b auf, die in Längsrichtung des Bolzens erstreckende Nuten ausbilden. Die Absätze 10a, 10b sind in den gleichen Winkelintervallen angeordnet wie die Federn 12. Somit greifen die Federn 12 formschlüssig in die durch die Absätze 10a, 10b gebildeten Nuten ein, so dass ein Verrutschen des Planetenbolzens 2, der Federn 12 sowie der Wange 3 zueinander vermieden wird.
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In einer hier nicht dargestellten Ausführungsform kann selbstverständlich das elastische Element aus einer Kombination der in 2 und 3 dargestellten Variante ausgebildet sein. Demnach wäre in dem aus Gummi hergestellten elastischen Band zumindest eine aus Metall hergestellte Feder, insbesondere form-, stoff- und/oder kraftschlüssig, in den elastischen Band eingebettet. Vorteilhafterweise könnten somit die elastischen Eigenschaften der Feder und des elastischen Bandes kombiniert werden. Auch könnte somit die Elastizität des elastischen Elements in Abhängigkeit der Richtung unterschiedlich ausgelegt werden. So könnte beispielsweise in radialer Richtung eine geringere Steifigkeit durch Weglassen von metallischen Federn und in tangentialer Richtung durch Hinzufügen von metallischen Federn erhöht werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn sie in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Planetenbolzen
- 3
- Wange
- 4
- Planetenträger
- 5
- Ende
- 6
- Aussparung
- 7
- Elastisches Element
- 8
- Außenumfang
- 9
- Innenumfang
- 10
- Absatz
- 11
- Elastisches Band
- 12
- Feder
- A
- Wellenlängsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2008/0194378 A1 [0003, 0004, 0006]
- DE 102004004351 A1 [0004, 0006]
