DE102011117656A1

DE102011117656A1 - Planetengetriebe

Info

Publication number: DE102011117656A1
Application number: DE102011117656A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Bauer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2011-11-04
Filing date: 2011-11-04
Publication date: 2013-05-08
Also published as: WO2013064208A1; US20140256502A1; US9702435B2; CN104081092B; CN104081092A

Abstract

Planetenstufe 10 eines Planetengetriebes mit einem Getriebegehäuse 11, in dem ein Hohlrad 24, zumindest ein Planetenrad 19 und ein Sonnenrad 14 drehbar angeordnet sind, wobei das Hohlrad 24 über einen Mitnehmer 23 mit einem Element 21, insbesondere einer Sonnenradwelle einer vorgeschalteten Planetenradstufe, verbunden ist und drehbar in dem Getriebegehäuse 11 gelagert ist. Erfindungsgemaß wird ein robustheitsgesteigertes Planetengetriebe 10 bereitgestellt. Erreicht wird dies dadurch, dass das Hohlrad 24 auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Mitnehmer (23) mit einer Hohlradstütze 25 verbunden ist, die in dem Getriebegehäuse 11 gelagert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Planetenstufe eines Planetengetriebes mit einem Getriebegehäuse, in der ein Hohlrad, zumindest ein Planetenrad und ein Sonnenrad drehbar angeordnet sind, wobei das Hohlrad über einen Mitnehmer mit einem Element, insbesondere einer Sonnenradwelle einer vorgeschalteten Planetenradstufe verbunden ist und drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert ist.
Ein derartiges Planetengetriebe ist aus der EP 1 240 443 B1 bekannt. Dieses Planetengetriebe ist für eine Windkraftanlage ausgelegt und weist zwei Planetenstufen A1 und A2 auf, die mit einem Summiergetriebe B, das ebenfalls ein Planetengetriebe ist, verschaltet sind. Die Hohlräder der Stufe A2 und des Summiergetriebes B sind mit einem Mitnehmer verbunden, der drehbar in einem Getriebegehäuse gelagert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein robustheitsgesteigertes Planetengetriebe bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Hohlrad auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Mitnehmer mit einer Hohlradstütze verbunden ist, die in dem Getriebegehäuse gelagert ist. Durch diese zusätzliche Lagerung wird die Robustheit des Planetengetriebes deutlich gesteigert, es ist verwindungssteifer und es ist möglich mit dem erfindungsgemäßen Planetengetriebe bei gleichen Abmessungen und sonstigen Auslegungen gegenüber einem Planetengetriebe ohne Hohlradstütze deutlich höhere Leistungen und Drehmomente zu übertragen.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Hohlradstütze über ein stützenseitiges Kegelrollenlager in dem Getriebegehäuse gelagert. Ein Kegelrollenlager hat sich als besonders geeignet für die Lagerung der Hohlradstütze erwiesen, wobei aber auch andere Lagerbauarten zur Lagerung der Hohlradstütze eingesetzt werden können.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Mitnehmer über ein mitnehmerseitiges Kegelrollenlager in dem Getriebegehäuse gelagert. Auch hier hat sich der Einsatz eines Kegelrollenlagers besonders bewährt, wobei aber auch hier andere Lagerbauarten verbaut werden können.
In Weiterbildung der Erfindung sind das mitnehmerseitige Kegelrollenlager und das stützenseitige Kegelrollenlager tandemförmig angeordnet. Tandemförmige Anordnung bedeutet, dass die Druckmittelpunktslinien der Kegelrollenlager parallel zueinander verlaufen. Durch diese Ausgestaltung ist eine axiale Einstellung beziehungsweise Verspannung der der beiden Kegelrollenlager ermöglicht. Kegelrollenlager ermöglichen prinzipiell die problemlose Einleitung von Axialkräften und Radialkräften in die Lagerung. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Lagerung des Hohlrades axial vorspannbar. Die zweiseitige vorgespannte Abstützung des Hohlrades wirkt einer eventuellen Aufweitung des Hohlrades entgegen und ermöglicht die Aufnahme von hohen Axialkräften und von Kippmomenten, insbesondere bei einer schrägverzahnten Verzahnungsgeometrie. Alle diese Ausgestaltungen tragen zu einer Erhöhung der Robustheit des Planetengetriebes und der Möglichkeit höhere Leistungen und Momente zu übertragen bei.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Spiel des Hohlrads mit dem stützenseitigen Kegelrollenlager einstellbar. Die Einstellbarkeit ist beispielsweise für die genaue Einstellung der axialen Vorspannung vorteilhaft. Dadurch, dass die Einstellung auf der Seite der Hohlradstütze erfolgt ist eine gute Zugänglichkeit erreicht, weil vorzugsweise auf dieser Seite des Planetengetriebes ein Getriebegehäusedeckel angeordnet ist.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Hohlrad kraft- und/oder formschlüssige mit dem Mitnehmer und/oder der Hohlradstütze verbunden. Beispielsweise kann das Hohlrad zusammen mit dem Mitnehmer und der Hohlradstütze durch Schraubbolzen und Muttern verspannt sein, indem die Schraubbolzen in Gewindesacklöcher in dem Mitnehmer eingeschraubt sind, das Hohlrad und die Hohlradstütze in entsprechenden Bohrungen durchdringen und auf der Hohlradstützenseite von außen mit einer Mutter verspannt sind. In dieser Ausgestaltung lässt sich die Baueinheit bestehend aus dem Mitnehmer, dem Hohlrad und der Hohlradstütze gut montieren, wobei darüber hinaus durch den auf der Hohlradstützenseite vorhandenen Deckel in dem Getriebegehäuse gegebenenfalls auch eine Kontrolle der Verschraubung möglich ist.
In Weiterbildung der Erfindung ist das Planetenrad in einem Planetensteg gelagert, wobei der Planetensteg koaxial zu der Hohlradwelle mit einer Planetenradwelle verbunden ist und wobei der Planetensteg mit einer koaxial zu der Hohlradwelle angeordneten und drehbar in dem Getriebegehäuse gelagerten Planetenstegwelle verbunden, insbesondere aber einstückig ausgebildet ist. Der Planetensteg ist über ein mitnehmerseitiges und ein stützenseitiges Kegelrollenlager in dem Getriebegehäuse gelagert. Neben dem Hohlrad ist somit auch der Planetensteg beidseitig gelagert, wobei diese Lagerung insbesondere unter Verwendung von Kegelrollenlagern ebenfalls zu einer Erhöhung der Robustheit des Planetengetriebes beiträgt. Dabei ist die Lagerung mit der Verwendung von Kegelrollenlagern konstruktiv günstig umsetzbar und auch problemlos zu montieren und zu warten.
In Weiterbildung der Erfindung sind das stegseitige Kegelrollenlager und das stegstützenseitige Kegelrollenlager x-förmig zueinander angeordnet. X-förmige Anordnung bedeutet, dass die Kegelrollen x-förmig zueinander ausgerichtet sind. Kegelrollenlager ermöglichen die problemlose Einleitung von Axialkräften und Radialkräften in die Lagerung. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Lagerung des Planetenstegs axial vorspannbar, um insbesondere das Spiel des Planetenstegs einzustellen. Diese Einstellung erfolgt auf der Seite der Hohlradstütze und kann somit durch den abgenommenen Getriebegehäusedeckel einfach erfolgen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Planetengetriebe eine Getriebestufe eines Strömungskraftanlagengetriebes, insbesondere eines Meeresströmungskraftanlagengetriebes oder eines Windkraftanlagengetriebes. Insbesondere bei diesen Anwendungen ist der Einsatz von äußerst robusten und leistungsfähigen Planetengetrieben wichtig beziehungsweise sinnvoll.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Windkraftanlage mit einem erfindungsgemäß ausgestalteten Planetengetriebe und
2 eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Planetengetriebes mit einer Hohlradstütze.
1 zeigt eine Seitenansicht einer Windkraftanlage 1 mit ihren wesentlichen Baugruppen. Die Windkraftanlage 1 weist einen Turm 2 auf, auf dem eine um eine Vertikalachse drehbar gelagerte Gondel 3 in Form eines Maschinengehäuses angeordnet ist. In der Gondel 3 ist ein Getriebe drehfest befestigt, wobei das Getriebe 4 eine Antriebswelle 5 und eine Abtriebswelle 6 aufweist. Die Antriebswelle 5 des Getriebes 4 ist mit einer Nabe 7 eines mehrere Rotorblätter 8 aufweisenden Rotors verbunden. Die Abtriebswelle 6 ist mit einer anzutreibenden Antriebsvorrichtung in Form eines Generators 9 drehverbunden. Das Getriebe 4 ist so ausgelegt, dass es eine langsame Drehbewegung der Antriebswelle 5 in eine schnelle Drehbewegung der Abtriebswelle 6 umsetzt. Mittels der Windkraftanlage 1 wird elektrische Energie erzeugt, in dem der von dem Wind in Drehbewegung versetzte Rotor die Drehbewegung über die Antriebswelle 5 in das Getriebe 4 einleitet. Das Getriebe 4 setzt die Drehbewegung in eine schnellere Drehbewegung um und schließlich wird über die Abtriebswelle 6 die schnelle Drehbewegung zur Erzeugung von Strom auf den Generator 9 übertragen.
2 zeigt einen Ausschnitt aus dem Getriebe 4, wobei der Ausschnitt eine eine Planetenstufe 10 des Getriebes 4 darstellendes Planetengetriebe betrifft, das insbesondere als Summiergetriebe B Bestandteil des Getriebes 4 ist.
Die Planetenstufe 10 weist ein andeutungsweise dargestelltes Getriebegehäuse 11 auf, das mit dem oder den Gehäuse(n) des weiteren Getriebes 4 verbunden, beispielsweise verschraubt ist. In dem Getriebegehäuse 11 ist ein zentrales Durchführungsrohr 12 angeordnet, an das sich eine Sonnenradwelle 13, die ein Sonnenrad 14 trägt, anschließt. Die Sonnenradwelle 13 ist in dem Getriebegehäuse 11 drehbar gelagert und stellt eine Ausgangswelle dar, die direkt oder über ein Stirnradgetriebe mit der Abtriebswelle 6 verbunden ist.
Weiterhin weist die Planetenstufe 10 einen Planetensteg 15 auf, der mit einer Planetenstegwelle 16 verbunden ist. Die Planetenstegwelle 16 ist drehbar in einem ersten Lager, das als erstes (mitnehmerseitiges) Kegelrollenlager 17a ausgebildet ist, gelagert. Der Planetensteg 15 ist mit einer Planetenradwelle 18 verbunden, auf der ein Planetenrad 19 drehbar gelagert ist. Auf der gegenüberliegenden Seite zu dem mitnehmerseitigen Kegelrollenlager 17a ist der Planetensteg 15 in einem stützenseitigen Kegelrollenlager 17b gelagert. Die Kegelrollenlager 17a, 17b sind x-förmig zueinander angeordnet, wobei das Kegelrollenlager 17b zusätzlich einstellbar ist. Zur Einstellung ist das Kegelrollenlager 17b axial verstellbar, so dass durch die x-förmige Anordnung der Kegelrollen der beiden Kegelrollenlager 17a, 17b die axiale Vorspannung des Planetenstegs 15 einstellbar ist. Der Planetensteg 15 ist vorzugsweise strebenartig ausgebildet und trägt in entsprechenden Bohrungen insgesamt drei auf dem Umfang verteil angeordnete Planetenradwellen 18, auf denen jeweils ein Planentenrad 19 angeordnet ist.
Die Planetenstegwelle 16 ist wiederum von einem Element 21, insbesondere einer Sonnenradwelle einer vorgeschalteten Planetenradstufe, umgeben, die ebenfalls in einem mitnehmerseitigen Kegelrollenlager 22a gelagert ist. Das Element 21, das im Bereich der Planetenstufe 10 gleichzeitig auch die Hohlradwelle dieser Stufe ist, ist mit einem Mitnehmer 23 verbunden, der mit einem Hohlrad 24 der Planetenstufe 10 verbunden, insbesondere verschraubt ist. Das Hohlrad 24 kämmt in bekannter Weise mit den drei Planetenrädern 19, die ihrerseits mit dem Sonnenrad 14 kämmen. Auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Mitnehmer 23 ist das Hohlrad 24 mit einer Hohlradstütze 25 verbunden, insbesondere verschraubt. Die Verschraubung kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass Schraubenbolzen in den Mitnehmer 23 eingesetzt werden, die das Hohlrad 24 und die Hohlradstütze 25 in einer Bohrung durchdringen und mit Muttern auf der Hohlradstützenseite verspannt sind. Die Hohlradstütze 25 ist in einen Kegelrollenlager 22b gelagert, das ebenfalls einstellbar ist. Dabei sind die Kegelrollenlager 22a, 22b x-förmig zueinander angeordnet, so dass durch eine axiale Verstellung des Kegelrollenlagers 22b die Vorspannung auf die Hohlradstütze 25 eingestellt werden kann.
Die so ausgebildete Planetenstufe 10 ist durch die dargestellte Ausführung insgesamt robustheitsgesteigert und kann höhere Momente übertragen.
Bezugszeichenliste

1: Windkraftanlage
2: Turm
3: Gondel
4: Getriebe
5: Antriebswelle
6: Abtriebswelle
7: Nabe
8: Rotorblatt
9: Generator
10: Planetenstufe
11: Getriebegehäuse
12: Durchführungsrohr
13: Sonnenradwelle
14: Sonnenrad
15: Planetensteg
16: Planetenstegwelle
17a, 17b: Kegelrollenlager
18: Planetenradwelle
19: Planetenrad
21: Hohlradwelle
22a, 22b: Kegelrollenlager
23: Mitnehmer
24: Hohlrad
25: Hohlradstütze

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1240443 B1 [0002]

Claims

Planetenstufe (10) eines Planetengetriebes mit einem Getriebegehäuse (11), in dem ein Hohlrad (24), zumindest ein Planetenrad (19) und ein Sonnenrad (14) drehbar angeordnet sind, wobei das Hohlrad (24) über einen Mitnehmer (23) mit einem Element (21), insbesondere einer Sonnenradwelle einer vorgeschalteten Planetenradstufe verbunden ist und drehbar in dem Getriebegehäuse (11) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) auf der gegenüberliegenden Seite zu dem Mitnehmer (23) mit einer Hohlradstütze (25) verbunden ist und dass die Hohlradstütze (25) drehbar in dem Getriebegehäuse (11) gelagert ist.
Planetenstufe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlradstütze (25) über ein stützenseitiges Kegelrollenlager (22b) in dem Getriebegehäuse (11) gelagert ist.
Planetenstufe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (23) über ein mitnehmerseitiges Kegelrollenlager (22a) in dem Getriebegehäuse (11) gelagert ist.
Planetenstufe (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mitnehmerseitige Kegelrollenlager (22a) und das stützenseitige Kegelrollenlager (22b) zueinander tandemförmig angeordnet sind.
Planetenstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Hohlrades (24) axial einstellbar ist, insbesondere axial vorspannbar, als auch mit axialem Spiel einstellbar ist.
Planetenstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (24) kraft- und/oder formschlüssig mit dem Mitnehmer (23) und/oder der Hohlradstütze (25) verbunden ist.
Planetenstufe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein das zumindest eine Planetenrad (19) aufnehmender Planetensteg (15) über ein mitnehmerseitiges Kegelrollenlager (17a) und ein stützenseitiges Kegelrollenlager (17b) in dem Getriebegehäuse 11 gelagert ist.
Planetenstufe (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mitnehmerseitige Kegelrollenlager (17a) und das stützenseitige Kegelrollenlager (17b) zueinander x-förmig angeordnet sind.
Planetenstufe (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung des Planetenstegs (15) einstellbar ist, insbesondere axial vorspannbar, als auch mit axialem Spiel einstellbar ist.
Planetenstufe (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Planetenstufe (10) eine Getriebestufe eines Strömungskraftanlagengetriebes, insbesondere eines Meeresströmungskraftanlagengetriebes oder eines Windkraftanlagengetriebes ist.
Windkraftanlage nach einem der vorherigen Ansprüche.