DE102011084154A1

DE102011084154A1 - Gehäuse für ein Getriebe einer Windkraftanlage

Info

Publication number: DE102011084154A1
Application number: DE102011084154A
Authority: DE
Inventors: Christopher B. Ross
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2011-10-07
Publication date: 2013-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuse (1), insbesondere für ein Getriebe einer Windkraftanlage, mit einem entlang einer zentralen Drehachse (A) angeordneten ersten (2) und zweiten Bauteil (3), die drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei die Bauteile (2; 3) in ihrem jeweiligen Verbindungsbereich (4a; 4b) Zähne (6a; 6b) aufweisen, die formschlüssig ineinandergreifen. Erfindungsgemäß sind die Zähne (6a; 6b) in Bezug zur Drehachse (A) in einem in Umfangsrichtung beschränkten Winkelbereich (7a; 7b) des jeweiligen Bauteils (2; 3) ausgebildet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse so wie ein Getriebe, insbesondere für eine Windkraftanlage, gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
Aus der WO 2010/005790 A2 ist eine Windkraftanlage mit einem Getriebe bekannt. Das Getriebe weist eine Zahnradübersetzung auf, die in einem Außengehäuse integriert ist. Das Außengehäuse weist eine Drehmomentübertragungsverbindung auf, der einen ersten Bereich des Getriebes mit einem zweiten Bereich des Außengehäuses koppelt. Die Drehmomentübertragungsverbindung weist ineinanderpassende Vertiefungen zwischen dem ersten und dem zweiten Bereich des Getriebes auf. Die ineinanderpassenden Vertiefungen sind über den gesamten Umfang des Verbindungsbereichs angeordnet. Ferner sind die ineinanderpassenden Vertiefungen auf die zentrale Drehachse radial ausgerichtet.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und 15 gelöst. Weitere vorteilhafte ausgestellte Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen.
Es wird ein Gehäuse, insbesondere für ein Getriebe einer Windkraftanlage vorgeschlagen, dass ein erstes und ein zweites Bauteil umfasst, die entlang einer zentralen Drehachse angeordnet sind. Die beiden Bauteile sind drehfest miteinander gekoppelt. Hierfür weisen die beiden Bauteile in ihrem jeweiligen Verbindungsbereich Zähne auf, die formschlüssig ineinander greifen. Die Zähne sind in Bezug zur Drehachse in einem in Umfangsrichtung beschränkten Winkelbereich des jeweiligen Bauteils ausgebildet. Vorteilhafterweise weisen die Verbindungsbereiche der beiden Bauteile demnach Zwischenbereiche auf, in denen keine Zähne ausgebildet sind. Hier liegen die beiden Bauteile sehr eng aneinander. Vorteilhafterweise kann demnach in diesen Bereichen eine Hochdruckölleitung ausgebildet sein, die sich über den zahnfreien Verbindungsbereich von dem ersten Bauteil zum zweiten Bauteil erstreckt. Eine Dichtung erfolgt durch die im zahnlosen Zwischenbereich ausgebildeter Dichtfläche, die beim Verschrauben der beiden Bauteile derart fest aneinander gepresst werden, dass eine dichte Verbindung ausgebildet ist. Ferner kann vorteilhafterweise die Anzahl der zum Verbinden der beiden Bauteil benötigten Verbindungselemente, insbesondere Schrauben und/oder Bolzen, reduziert werden. Ferner können auch kleinere Befestigungsmittel somit Verwendung finden. Grund hierfür ist im Wesentlichen das verzahnte ineinander greifen der beiden Bauteile, da somit die Befestigungsmittel im Wesentlichen auf Zug belastet werden. Die durch das Drehmoment für gewöhnlich einwirkenden Scherkräfte werden gänzlich von der Verzahnung aufgenommen. Infolgedessen ist eine Beschädigung der Befestigungsmittel und somit ein Lösen der beiden Bauteile voneinander ausgeschlossen.
Die beiden Bauteile können einzeln oder aber auch zusammen das Außengehäuse des Getriebes bilden. Ferner kann zumindest eins der beiden Bauteile alternativ oder zusätzlich einen Teil des Getriebes bilden. So kann beispielsweise eines der beiden Bauteile als ein Hohlrad und/oder als ein Planetenträger eines Planetengetriebes ausgebildet sein. Ferner kann eines der beiden Bauteile als eine Drehmomentstütze einer Windkraftanlage ausgebildet sein. Beide Bauteile sind statisch und führen demnach keine Drehbewegung durch. Das Gehäuse ist lösbar mit der dafür vorgesehenen Windkraftanlage verbunden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Winkelbereich im Wesentlichen auf einen Winkel α von ≤ 90° beschränkt ist, da somit auch mehrere Winkelbereiche an den beiden Bauteilen ausgebildet sein können. Ferner ist somit eine sehr schnelle und einfache Fertigung der Zähne in den Winkelbereich, insbesondere durch Fräsen, möglich.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Verbindungsbereiche an gegenüberliegenden Stirnflächen der beiden Bauteile ausgebildet sind, da somit eine einfach Montage ermöglich wird.
Ferner können die Zähne sehr einfach gefertigt werden, wenn sie sich ausgehend vom Außenumfang des jeweiligen Verbindungsbereichs in Richtung seines Innenumfangs erstrecken. Somit kann von radial außerhalb die Fertigung der Zähne erfolgen. Wenn sich die Zähne nicht vollständig bis zum Innenumfang erstrecken, kann das Gehäuse vorteilhafterweise mittels eines somit ausgebildeten Kragens abgedichtet werden, so dass ein Austreten von Schmiermittel aus dem Gehäuse im Wesentlichen vermieden wird. Alternativ ist es aber auch vorteilhaft, wenn sich die Zähne ausgehend vom Außenumfang vollständig bis zum Innenumfang erstrecken, da somit die Zähne größere Kräfte aufnehmen können.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Winkelbereich eines der beiden Bauteile eine Basiserhebung und der des anderes Bauteils eine mit dieser korrespondierende Basisvertiefung aufweist. Die Basiserhebung und die Basisvertiefung sind radial zur Drehachse ausgerichtet. Vorteilhafterweise kann somit in Referenz zur Basisvertiefung bzw. Basiserhebung eine exakte Anordnung des Winkelbereichs in einem speziellen Winkel in Referenz zur Drehachse erfolgen. Diesbezüglich ist es ebenso vorteilhaft, wenn die Basiserhebung und die Basisvertiefung im jeweiligen Winkelbereich mittig angeordnet sind.
Vorteilhaft ist es, wenn sich die Zähne des jeweiligen Winkelbereichs parallel zur Basiserhebung und/oder Basisvertiefung erstrecken. Somit können die restlichen Zähne des Winkelbereichs sehr schnell und einfach gefertigt werden, z. B. durch das Fertigungsverfahren Räumen. Vorteilhafter Weise werden ferner beide Bauteil durch die parallel ausgerichteten Zähne lediglich durch einen Winkelbereich und in auch nur einer Richtung formschlüssig geführt.
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Zähen jeweils zwei Flankenflächen und eine dazwischen angeordnete Kopffläche aufweisen. Die Zähne können jede beliebige Form aufweisen, wobei die Flankenflächen und/oder die Kopfflächen beispielsweise konkav und/oder konvex ausgebildet sein können. Ferner können die Flankenflächen zueinander parallel oder winklig ausgerichtet sein. Die Zähne sind ferner derart ausgebildet, dass die Flankenflächen des ersten Bauteils an denen des zweiten Bauteils anliegen und zwischen den Kopfflächen und dem jeweiligen Bauteil ein Spalt ausgebildet ist. Somit ist sichergestellt, dass die beiden Bauteile ausschließlich an ihren Flankenflächen, die aneinander liegen, geführt sind. Infolgedessen liegen beide Bauteile in den zahnlosen Verbindungsbereichen derart eng aneinander an, dass eine dichte Verbindung insbesondere für eine Hochdruckölleitung ausgebildet ist.
Um ein Verrutschen der beiden Bauteile zueinander, insbesondere in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, ausschließen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die beiden Bauteile jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Winkelbereiche aufweisen. Zwischen den voneinander beabstandeten Winkelbereichen sind demnach die zahnlosen Zwischenbereiche ausgebildet.
Eine besonders gute Führung der beiden Bauteile zueinander ist insbesondere dann sichergestellt, wenn jeweils zwei benachbarte Winkelbereiche eines Bauteils zueinander in Umfangsrichtung um einen Winkel β von 45°, 90°, 120° und/oder 180° versetzt sind.
Eine besonders einfache Fertigung des Gehäuses ist dann gewährleistet, wenn eines der beiden Bauteile, insbesondere das erste Bauteil, in zumindest einem seiner Winkelbereiche ausschließlich Vertiefungen und das andere Bauteil in dem entsprechend korrespondierenden Winkelbereich ausschließlich Erhebungen aufweist, mittels derer die Zähne ausgebildet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn beide Bauteile im Verbindungsbereich mehrere Bohrungen aufweisen, in denen Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben und/oder Bolzen angeordnet sind, mittels derer die beiden Bauteile in Richtung der Drehachse lösbar verbunden sind. Vorteilhaft ist es, wenn zumindest eine der Bohrungen im zahnfreien Verbindungsbereich als Hochdruckölleitung ausgebildet ist.
Wenn zwischen der Kopffläche der Zähne und des jeweiligen Bauteils ein Spalt ausgebildet ist, kann Getriebeöl, insbesondere im Bereich der Ölwanne des Getriebes, aus dem Gehäuse austreten, auch wenn es nicht unter Druck steht. Um dem entgegen zu wirken, ist es vorteilhaft, wenn im Bereich des Außenumfangs des Verbindungsbereichs eine Dichtungsvorrichtung angeordnet ist, die die Verzahnung, insbesondere die Spalte, abdeckt und somit abdichtet.
Eine besonders kostengünstig herstellbare Dichtungsvorrichtung kann realisiert werden, wenn sie als Metallband mit einer Spannvorrichtung und einem radial innenliegenden Gummiband ausgebildet ist. Das Metallband kann eine Unterbrechung aufweisen, wobei die beiden Enden mittels der Spannvorrichtung, die insbesondere als ein Spannbolzen ausgebildet ist, derart zueinander zieht, dass das Gummiband mittels des Metallbandes dicht an die Verzahnung, insbesondere gegen die Spalte, gedrückt ist.
Vorgeschlagen ist ferner ein Getriebe, insbesondere für eine Windkraftanlage, mit einer Antriebswelle, einer Übersetzung und einer Abtriebswelle, die in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei das Gehäuse entlang einer zentralen Drehachse angeordnetes erstes und zweites Bauteil aufweist, die drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei die Bauteile in ihrem jeweiligen Verbindungsbereich Zähne aufweisen, die formschlüssig ineinander greifen. Die Zähne sind in Bezug zur Drehachse in einem Umfangsrichtung beschränkten Winkelbereich des jeweiligen Bauteils ausgebildet. Hierdurch kann vorteilhafterweise ein sehr robustes und in der Herstellung kostengünstiges Gehäuse realisiert werden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1a ein erstes, als Drehmomentstütze ausgebildetes, Bauteil eines Gehäuses in perspektivischer Ansicht,
1b eine Detailansicht des Verbindungsbereichs des ersten Bauteils,
2a ein zweites, als Hohlrad eines Planetetengetriebe ausgebildetes, Bauteil des Gehäuses in perspektivischer Ansicht,
2b eine Detailansicht des Verbindungsbereichs des zweiten Bauteils,
3a das Gehäuse in perspektivischer Ansicht mit miteinander verbundenem ersten und zweiten Bauteil in perspektivischer Ansicht,
3b eine Detailansicht des Verbindungsbereichs des verbundenen Gehäuses,
4a das Gehäuse in perspektivischer Ansicht mit einer zusätzlichen Dichtungsvorrichtung im Verbindungsbereich,
4b eine Detailansicht der Dichtungsvorrichtung im Bereich ihrer Spannvorrichtung,
5a einen Schnitt durch das Gehäuse entlang der Drehachse A und
5b sowie 5c jeweils eine Detailansicht dieser Schnittansicht im Verbindungsbereich.
Ein in den Figuren nicht weiter dargestelltes Getriebe einer Windkraftanlage umfasst ein Gehäuse 1, dass ein erstes Bauteil 2 gemäß 1a und ein zweites Bauteil 3 gemäß 2a aufweist. Beide sind entlang einer zentralen Drehachse A angeordnet und, wie in 3a dargestellt, drehfest miteinander gekoppelt.
Das erste Bauteil 2 ist in dem in 1a dargestellten Ausführungsbeispiel als Drehmomentstütze ausgebildet. Hierfür weist es Befestigungsbereiche 27a, 27b zum Verbinden mit der hier nicht dargestellten Windkraftanlage auf. Das erste Bauteil 2 stützt demnach das Getriebe in diesen Befestigungsbereichen 27a, 27b ab. Selbstverständlich kann das erste Bauteil 2 aber auch ebenso als jedes andere beliebige Teil eines Getriebegehäuses und/oder des Getriebes ausgebildet sein.
Zum Verbinden mit dem in 2a dargestellten zweiten Bauteil 3 weist das erste Bauteil 2 gemäß 1a einen Verbindungsbereich 4a auf, der vorzugsweise, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, an der Stirnfläche 5a des ersten Bauteils 2 über den gesamten Umfang ausgebildet ist. Im Verbindungsbereich 4a, weist das erste Bauteil 2 Zähne 6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’ auf, wobei der Übersichtlichkeit halber lediglich einer der Zähne mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Zähne 6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’ sind in Bezug zur Drehachse A – um die sich insbesondere eine hier nicht dargestellte Antriebs- und/oder Abtriebswelle des Getriebes 1 zu drehen vermögen – ausschließlich in bestimmten Winkelbereichen 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ des ersten Bauteils 2 ausgebildet. Die Winkelbereiche 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ sind in Umfangsrichtung winkelmäßig beschränkt, insbesondere auf einen Winkel α von im Wesentlichen ≤ 90°. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel α im Wesentlichen 45°. Vorteilhafterweise können somit im Verbindungsbereich 4a mehrere voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Winkelbereiche 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ ausgebildet sein. Die vorliegenden vier Winkelbereiche 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ sind jeweils zueinander um einen Winkel β von 90° versetzt.
Die Zähne 6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’ sind durch Vertiefungen 8a, 8a’, 8a’’, 8a’’’ in der Stirnfläche 5a ausgebildet, wobei auch hier der Übersichtlichkeit halber lediglich eine der Vertiefungen mit einem Bezugszeichen versehen ist. Die Vertiefungen 8a, 8a’, 8a’’, 8a’’’ erstrecken sich ausgehend vom Außenumfang 9a des Verbindungsbereichs 4a bis zu seinem Innenumfang 10a.
In jedem der Winkelbereiche 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ ist jeweils eine Basisvertiefung 11a, 11a’, 11a’’, 11a’’’ ausgebildet. Die Basisvertiefungen 11a, 11a’, 11a’’, 11a’’’ sind im jeweiligen Winkelbereich 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ mittig angeordnet. Ferner sind die Basisvertiefung 11a, 11a’, 11a’’, 11a’’’ zur Drehachse A radial ausgerichtet. Die übrigen Vertiefungen 8a, 8a’, 8a’’, 8a’’’ bzw. die durch diese gebildeten Zähne 6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’ sind im jeweiligen Winkelbereich 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ nicht radial zur Drehachse A ausgerichtet, sondern erstrecken sich parallel zur jeweiligen Basisvertiefung 11a, 11a’, 11a’’, 11a’’’.
Der durch den Winkel β bestimmte Versatz zweier benachbarter Winkelbereiche 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ bemisst sich referenziert auf die jeweiligen Basisvertiefung 11a, 11a’, 11a’’, 11a’’’ der entsprechenden Winkelbereiche 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’. Da dieser Versatz im vorliegenden Fall 90° (Winkel β) beträgt, fluchten die entsprechenden Vertiefungen 8a, 8a’, 8a’’, 8a’’’ bzw. die Zähne 6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’ der zwei in Bezug zur Drehachse gegenüberliegenden Winkelbereiche 7a und 7a’’ bzw. 7a’ und 7a’’’ miteinander. Demnach erfolgt mittels der beiden gegenüberliegenden Winkelbereiche 7a und 7a’’ eine horizontale Führung und mittels der beiden um 90° versetzten Winkelbereiche 7a’ und 7a’’’ eine vertikale Führung des dafür vorgesehenen zweiten Bauteils 3 (vgl. 3a).
Das erste Bauteil 2 weist im Verbindungsbereich 4a Bohrungen 14a auf, die für Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben und/oder Bolzen, vorgesehen sind. Die Bohrungen 14a sind sowohl in den beschränkten Winkelbereichen 7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’ als auch in den zahnfreien Zwischenbereichen 28a, 28a’, 28a’’, 28a’’’ ausgebildet. In den zahnfreien Zwischenbereichen 28a, 28a’, 28a’’, 28a’’’ können einzelne Bohrungen 14a auch als Hochdruckölleitungen 16a ausgebildet sein. Wenn diese die Hochdruckölleitung 16a ausbildenden Bohrungen 14a nicht im Bereich des beschränkten Winkelbereiche 7, 7’, 7’’, 7’’’ ausgebildet sind, sondern in den zahnfreien Zwischenbereichen 28a, 28a’, 28a’’, 28a’’’, kann eine Austreten von Getriebeöl, selbst bei sehr hohem Druck, vermieden werden.
Exemplarisch ist in 1b der Winkelbereich 7a des ersten Bauteils 2 detailliert dargestellt, wonach jeder der durch die Vertiefungen 8a gebildeten Zähne 6a jeweils zwei Flankenflächen 12a und eine dazwischen angeordnete Kopffläche 13a aufweist. Die Vertiefungen 8a entsprechen im Wesentlichen der Negativform der Zähne 6a. Demnach sind jeweils zwei benachbarte Zähne 6a mittels einer der Vertiefungen 8a voneinander beabstandet, wobei der Abstand im Wesentlichen der Kopffläche 13a entspricht.
2a, zeigt das zweite Bauteil 3 des Gehäuses 1. Dieses ist im vorliegenden Ausbildungsbeispiel als Hohlrad eines nicht weiter dargestellten Planetengetriebes ausgebildet. Selbstverständlich kann das zweite Bauteil 3 aber auch als jegliches andere Teil des Getriebes und/oder Gehäuses 1 ausgebildet sein. Analog zu 1a weist auch das in 2a dargestellte zweite Bauteil 3 einen Verbindungsbereich 4b auf, der an einer Stirnseite 5b des zweiten Bauteils 3 ausgebildet ist. Im Verbindungsbereich 4b sind ebenso mehrere voneinander beabstandete Winkelbereichen 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ ausgebildet, die jeweils Zähne 6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’ aufweisen. Die Winkelbereiche 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ sind jeweils auf den identischen Winkel α von 45° des ersten Bauteils 2 beschränkt. Ferner sind jeweils zwei benachbarte Winkelbereiche 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ des zweiten Bauteils 3 um den identischen Winkel β des ersten Bauteils 2 voneinander versetzt. Der Winkel β beträgt im folgenden Ausführungsbeispiel 90°. Im Verbindungsbereich 4b sind auch hier zwischen zwei benachbarten Winkelbereichen 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ Zwischenbereiche 28b, 28b’, 28b’’, 28b’’’ ausgebildet, die diese voneinander beabstanden. Auch weist das zweite Bauteil 3 Bohrungen 14b auf, die für Befestigungsmittel vorgesehen sind oder aber auch als Hochdruckölleitung ausgebildet sein können. Die Bohrungen 14b sind in den gleichen Winkelintervallen der Bohrungen 14a des ersten Bauteils 2 angeordnet.
Im Unterschied zum ersten Bauteil 2 sind die Zähne 6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’ des zweiten Bauteils 3 mittels Erhebungen 17b, 17b’, 17b’’, 17b’’’ ausgebildet, die sich im Verbindungsbereich 4a von der Stirnfläche 5b in Richtung des ersten Bauteils 2 erheben. Auch weist das zweite Bauteil 3 in jedem seiner Winkelbereiche 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ eine mittig angeordnete Basiserhebung 18b, 18b’, 18b’’, 18b’’’ auf, die zur Drehachse A radial ausgerichtet ist. Die übrigen Zähne 6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’ bzw. die diese bildenden Erhebungen 17b, 17b’, 17b’’, 17b’’’ sind in dem jeweiligen Winkelbereich 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ parallel zur jeweiligen Basiserhebung 18b, 18b’, 18b’’, 18b’’’ ausgebildet. Demnach erstrecken sich alle Erhebungen 17b, 17b’, 17b’’, 17b’’’ der beiden sich gegenüberliegenden Winkelbereiche 7b und 7b’’ fluchtend zueinander in horizontaler Richtung, wo hingegen sich die beiden zu diesen um 90° versetzten Winkelbereiche 7b’ und 7b’’’ in vertikaler Richtung erstrecken. Demnach erfolgt durch die beiden Winkelbereiche 7b und 7b’’ eine horizontale und durch die Winkelbereiche 7b’ und 7b’’’ eine vertikale Führung.
2b zeigt exemplarisch einen der Winkelbereiche 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’ des zweiten Bauteils 3. Die Zähne 6b sind durch jeweils eine Erhebung 17b gebildet, die sich im Verbindungsbereich 4b ausgehend von der Stirnfläche 5b in Richtung des dafür vorgesehenen ersten Bauteils 2 erstrecken. Analog zum ersten Bauteil 2 sind auch beim zweiten Bauteil 3 die Zähne 6b durch zwei Flankenflächen 12b und eine dazwischenliegenden Kopffläche 13b gebildet. Zwei benachbarte Zähne 6b sind voneinander jeweils beabstandet, wobei der Abstand im Wesentlichen der Kopffläche 13a des mit diesem korrespondierenden Zahns 6a des ersten Bauteils 2 entspricht. Mittig im Winkelbereich 7b ist die Basiserhebung 18b angeordnet.
3a zeigt das Gehäuse 1 im verbundenen Zustand, wobei die beiden Bauteile 2, 3 an ihren Verbindungsbereichen 4a, 4b im Bereich ihrer Stirnflächen 5a, 5b aneinanderliegen. Der Übersichtlichkeit halber ist gemäß 3a lediglich einer der Winkelbereiche 7, 7’, 7’’, 7’’’ mit Bezugszeichen versehen. Die Zähne 6a des ersten Bauteils 2 greifen mit denen des zweiten Bauteils 3 formschlüssig ineinander. Hierfür sind die beschränkten Winkelbereiche 7, 7’, 7’’, 7’’’ des ersten Bauteils 2 mit denen des zweiten Bauteils 3 winkelmäßig ausgerichtet. Somit sind die beiden Bauteile 2, 3 miteinander drehfest gekoppelt. Ferner liegen die beiden Bauteile 2, 3 an ihren entsprechenden Zwischenbereichen 28, 28’, 28’’, 28’’’, derart dicht aneinander, dass ein Austreten von Getriebeöl in diesen Bereichen ausgeschlossen ist. Um die beiden Bauteile 2, 3 miteinander in Richtung der Drehachse A zu fixieren, sind diese mit Befestigungsmitteln 15 miteinander verbunden. Hierfür sind die Befestigungsmittel 15 in die jeweils zueinander koaxial ausgerichteten Bohrungen 14a, 14b des ersten 2 und zweiten Bauteils 3 eingeführt und fixiert (vgl. 5a und 5b). Ferner liegen die als Hochdruckölleitung 16a, 16b ausgebildeten Bohrungen des ersten Bauteils 2 und des zweiten Bauteils 3 koaxial zueinander.
Exemplarisch ist in 3b einer der umfangsmäßig beschränkten Winkelbereiche 7, 7’, 7’’, 7’’’ dargestellt, in denen die beiden Bauteile 2, 3 miteinander verzahnt sind. Hierbei greift die Basiserhebung 18b formschlüssig in die Basisvertiefung 11a ein. Ferner greifen die parallel zu diesen ausgerichteten Zähne 6a, 6b formschlüssig ineinander. Die Flankenflächen 12a, 12b und die dazwischenliegenden Kopffläche 13a, 13b der Zähne 6a, 6b der beiden Bauteile 2, 3 sind derart ausgebildet, dass die Flankenflächen 12a des ersten Bauteils 2 an den Flankenflächen 12b des zweiten Bauteils 3 dicht anliegen. Zwischen den Kopfflächen 13a, 13b und dem jeweils gegenüberliegenden Bauteil 2, 3 ist jeweils ein Spalt 19 ausgebildet, da die Zähne 6a, 6b kürzer ausgebildet sind als die Tiefe der entsprechend korrespondierenden Vertiefung. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die beiden Bauteile 2, 3 in den zahnfreien Zwischenbereichen 28, 28’, 28’’, 28’’’ des Verbindungsbereichs 4a, 4b spielfrei aneinander liegen, sodass eine dichte Verbindung zwischen dem ersten 2 und dem zweiten Bauteil 3, insbesondere im Bereich der Hochdruckölleitung 16a, 16b, ausgebildet ist (vgl. 3a).
Um das Austreten von Getriebeöl, insbesondere im Bereich der in 3b erkennbaren Spalten 19, zu vermeiden, weist das Gehäuse 1 gemäß 4a am Außenumfangs 9 des Verbindungsbereiches 4 eine Dichtungsvorrichtung 20 auf. Diese erstreckt sich über die Verzahnung der beiden Bauteile 2, 3 und deckt somit die zwischen den Kopfflächen 13 und den entsprechend gegenüberliegenden Bauteil 2, 3 vorliegenden Spalte 19 ab (vgl. 5b und 5c).
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Dichtungsvorrichtung 20 gemäß 4b als Metallband 21 mit einer Spannvorrichtung 22 und mit einem radial innenliegenden Gummiband 23 ausgebildet. Das Metallband 21 weist eine Unterbrechung 24 auf, in deren Bereich die Spannvorrichtung 22 angeordnet ist. Diese zieht die beiden freien Enden 25 des Metallbandes 21 derart aneinander, dass das Metallband 21 das Gummiband 23 dicht an den Außenumfang 9 des ersten 2 und zweiten Bauteils 3 im Bereich des Verbindungsbereichs 4a, 4b presst. Somit ist im Wesentlichen ausgeschlossen, dass in Verbindungsbereich 4a, 4b Schmiermittel aus dem Gehäuse 1 austritt.
5a zeigt das Gehäuse 1 im Querschnitt. In der in 5b und 5c dargestellten Detailansicht der Verbindungsbereiche 4a, 4b ist zu erkennen, dass die Dichtungsvorrichtung 20 am Außenumfang 9 der beiden Bauteile 2, 3 im Verbindungsbereich 4a, 4b dicht anliegt. Um ein Falschmontage bzw. ein Verrutschen der Befestigungsvorrichtung 20 zu vermeiden, weist das erste Bauteil 2 einen Absatz 26 auf. Sobald die Dichtungsvorrichtung 20 am Absatz 26 anliegt, ist sichergestellt, dass das Gummiband der Dichtungsvorrichtung 20 im Bereich der Verzahnung der beiden Bauteile 2, 3 angeordnet ist und somit eine zuverlässige Abdichtung des Gehäuses 1 gewährleistet.
Das zweite Bauteil 3, das in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlrad des Planetengetriebes ausgeführt ist, kann in anderen Ausführungsbeispielen auch auf beiden Stirnseiten erfindungsgemäße Verbindungsbereiche (4a, 4b) mit Zähnen (6a, 6b) aufweisen. Dabei müssen die beidseitig angrenzenden Bauteile des Gehäuses 1 entsprechende Gegenflächen mit passenden Zähnen aufweisen.
Ein solches Hohlrad, mit beidseitig gleichartigen Verbindungsbereichen (4a, 4b) mit Zähnen (6a, 6b) kann z.B. nach einer bestimmten Betriebszeit ausgebaut und um 180 Grad um eine vertikale Achse verdreht wieder eingebaut werden. Auf diese Weise werden bei einseitig auftretenden hohen Belastungen in einer Umfangsrichtung nach dem Umbau die jeweils gegenüberliegenden Zahnflanken der Zähne (6a, 6b) mit den hohen Lasten beaufschlagt.
In einer hier nicht dargestellten alternativen Ausführungsform, können die Winkelbereiche eines Bauteils auch unterschiedlich ausgebildet sein. So müssen die Zähne nicht ausschließlich durch Erhebungen oder Vertiefungen gebildet sein, sonder vielmehr ist auch eine Kombination dieser Merkmale denkbar. Ferner ist die Geometrie der Zähne nicht auf die Form des Ausführungsbeispiels beschränkt. Vielmehr ist jede beliebige Form oder Geometrie der Zähne denkbar. Auch kann die Anzahl der Winkelbereiche, deren Beschränkung auf den Winkel α sowie deren Versatz zueinander um den Winkel β beliebig variieren.
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.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Erstes Bauteil
3: Zweites Bauteil
4: Verbindungsbereich
5: Stirnfläche
6: Zahn
7: Beschränkter Winkelbereich
8: Vertiefung
9: Außenumfang
10: Innenumfang
11: Basisvertiefung
12: Flankenfläche
13: Kopffläche
14: Bohrung
15: Befestigungsmittel
16: Hockdruckölleitung
17: Erhebung
18: Basiserhebung
19: Spalt
20: Dichtungsvorrichtung
21: Metallband
22: Spannvorrichtung
23: Gummiband
24: Unterbrechung
25: Freies Ende
26: Absatz
27: Befestigungsbereiche
28: Zwischenbereiche
A: zentrale Drehachse
α: Überstreichungswinkel eines Winkelbereichs
β: Winkelversatz zwischen zwei Winkelbereichen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2010/005790 A2 [0002]

Claims

Gehäuse (1), insbesondere für ein Getriebe einer Windkraftanlage, mit einem entlang einer zentralen Drehachse (A) angeordneten ersten (2) und zweiten Bauteil (3), die drehfest miteinander gekoppelt sind, wobei die Bauteile (2; 3) in ihrem jeweiligen Verbindungsbereich (4a; 4b) Zähne (6a; 6b) aufweisen, die formschlüssig ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (6a; 6b) in Bezug zur Drehachse (A) in einem in Umfangsrichtung beschränkten Winkelbereich (7a; 7b) des jeweiligen Bauteils (2; 3) ausgebildet sind.
Gehäuse nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich (7a; 7b) im Wesentlichen auf einen Winkel α von kleiner gleich 90° beschränkt ist.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsbereiche (4a; 4b) an gegenüberliegenden Stirnflächen (5a; 5b) der beiden Bauteile (2; 3) ausgebildet sind.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zähne (6a; 6b) ausgehend vom Außenumfang (9a; 9b) des jeweiligen Verbindungsbereichs (4a; 4b) in Richtung seines Innenumfangs (10a; 10b), insbesondere bis zu diesem, erstrecken.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbereich (7a; 7b) eines der beiden Bauteile (2; 3) eine Basiserhebung (18b) und der des anderen Bauteils (2; 3) eine mit dieser korrespondierende Basisvertiefung (11a) aufweist, die beide zur Drehachse (A) radial ausgerichtet sind.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiserhebung (18b) und die Basisvertiefung (11a) im jeweiligen Winkelbereich (7a; 7b) mittig angeordnet sind.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Zähne (6a; 6b) des jeweiligen Winkelbereichs (7a; 7b) parallel zur Basiserhebung (18b) und/oder Basisvertiefung (11a) erstrecken.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne (6a; 6b) jeweils zwei Flankenflächen (12a; 12b) und eine dazwischen angeordnete Kopffläche (13a; 13b) aufweisen und derart ausgebildet sind, dass die Flankenflächen (12a; 12b) des ersten Bauteils (2) an denen des zweiten Bauteils (3) anliegen und zwischen den Kopfflächen (13a; 13b) und dem jeweiligen Bauteil (2; 3) ein Spalt (19) ausgebildet ist.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bauteile (2; 3) jeweils mehrere voneinander in Umfangsrichtung beabstandete Winkelbereiche (7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’; 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’) aufweisen.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei benachbarte Winkelbereiche (7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’; 7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’) eines Bauteils (2; 3) zueinander in Umfangsrichtung um einen Winkel β von 45°, 90°, 120° und/oder 180° versetzt sind.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Bauteile (2; 3), insbesondere das erste Bauteil (2), in zumindest einem seiner Winkelbereiche (7a, 7a’, 7a’’, 7a’’’) ausschließlich Vertiefungen (8a) und das andere Bauteil (2; 3) in dem entsprechend damit korrespondierenden Winkelbereich (7b, 7b’, 7b’’, 7b’’’) ausschließlich Erhebungen (17b) aufweist, die die Zähne (6a, 6a’, 6a’’, 6a’’’; 6b, 6b’, 6b’’, 6b’’’) ausbilden.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Bauteile (2; 3) im Verbindungsbereich (4a; 4b) mehrere Bohrungen (14a; 14b) aufweisen, in denen Befestigungsmittel (15), insbesondere Schrauben und/oder Bolzen, angeordnet sind, mittels derer die beiden Bauteile (2; 3) in Richtung der Drehachse (A) lösbar verbunden sind.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Außenumfangs (9a; 9b) des Verbindungsbereichs (4a; 4b) eine Dichtungsvorrichtung (20) angeordnet ist, die die Verzahnung, insbesondere die Spalte (19), abdeckt.
Gehäuse nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsvorrichtung (20) als Metallband (21) mit einer Spannvorrichtung (22) und einem radial innenliegenden Gummiband (23) ausgebildet ist.
Getriebe, insbesondere für eine Windkraftanlage, mit einer Antriebswelle, einer Übersetzung und einer Abtriebswelle, die in einem Gehäuse (1) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.