DE102013201074A1 - Hollow shaft for gearbox used in wind-power plant, has toothed wheel which is provided with radial inner wheel portion formed in radial outer annular gear portion that is rotationally fixed and coupled to radial inner wheel portion - Google Patents
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- Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hohlwelle für ein Getriebe, insbesondere für eine Windkraftanlage, sowie ein Getriebe mit einer derartigen Hohlwelle gemäß der im Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 10 näher definierten Art. The present invention relates to a hollow shaft for a transmission, in particular for a wind turbine, and a transmission with such a hollow shaft according to the closer defined in the preamble of
Allgemein bekannt sind Hohlwellen für Getriebe, die im Bereich ihres Außenumfangs mit einem Zahnrad drehfest gekoppelt sind. Um eine ausreichende Lebensdauer des Getriebes sicher zu stellen, besteht das gesamte Zahnrad aus qualitativ hochwertigem Verzahnungswerkstoff, insbesondere hochfestem Einsatzstahl für Zahnräder. Derartige Verzahnungswerkstoffe sind sehr schwer und teuer. Hollow shafts for transmissions, which are non-rotatably coupled in the region of their outer circumference with a gear, are generally known. In order to ensure a sufficient service life of the transmission, the entire gear consists of high-quality gear material, in particular high-strength case steel for gears. Such gear materials are very heavy and expensive.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen. The problem underlying the invention is solved by the features of
Es wird eine Hohlwelle für ein Getriebe, insbesondere einer Windkraftanlage, vorgeschlagen, die ein mit einer Außenverzahnung ausgebildetes Zahnrad umfasst. Das Zahnrad ist mit der Hohlwelle im Bereich ihres Außenumfangs drehfest gekoppelt. Ein beispielsweise in die Hohlwelle eingeleitetes Drehmoment ist somit auf das Zahnrad übertragbar. Das Zahnrad ist mit einem radial inneren Radkörper und einem radial äußeren Zahnring zweiteilig ausgebildet. Der Zahnring ist drehfest mit dem Radkörper gekoppelt und im Vergleich zu diesem aus einem anderen Material ausgebildet. Infolgedessen kann für den Zahnring und den Radkörper unter Berücksichtigung ihrer individuellen Anforderungen ein für diese jeweils optimales Material gewählt werden. So ist es nicht zwingend notwendig, dass das gesamte Zahnrad beispielsweise aus einem hochfesten Einsatzstahl ausgebildet ist, da nur im Bereich des Zahnrings sehr hohe Belastungen auftreten. Infolgedessen kann der Radkörper anstelle von dem sehr teueren Verzahnungswerkstoff aus einem preiswerteren Material, insbesondere Gussmetall, ausgebildet sein. Hierdurch können die Herstellungskosten des Hohlrades gesenkt werden. Des Weiteren kann eine merkliche Gewichtsersparnis erzielt werden, indem die Materialien für den Radkörper und den Zahnring unabhängig voneinander und gezielt unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Anforderungen gewählt werden, so dass die Vorrichtung, welche die Hohlwelle und das Zahnrad umfasst, ein möglichst geringes Gewicht bei zugleich maximaler Lebensdauer aufweist. It is proposed a hollow shaft for a transmission, in particular a wind turbine, which comprises a gear formed with an external toothing. The gear is rotatably coupled to the hollow shaft in the region of its outer periphery. An example introduced into the hollow shaft torque is thus transferable to the gear. The gear is formed in two parts with a radially inner wheel body and a radially outer toothed ring. The toothed ring is rotatably coupled to the wheel body and formed in comparison to this of a different material. As a result, an optimum material can be selected for the toothed ring and the wheel body, taking into account their individual requirements. So it is not absolutely necessary that the entire gear is formed for example of a high-strength steel case, since only in the range of the toothed ring very high loads occur. As a result, the wheel body instead of the very expensive gear material from a cheaper material, in particular cast metal, be formed. As a result, the manufacturing cost of the ring gear can be reduced. Furthermore, a significant weight saving can be achieved by the materials for the wheel body and the toothed ring are selected independently and specifically taking into account their respective requirements, so that the device comprising the hollow shaft and the gear, the lowest possible weight at the same time maximum Life has.
Vorteilhaft ist es, wenn der Zahnring größtenteils aus Stahl, insbesondere 18CrNiMo7-8, und der Radkörper größtenteils aus Gusseisen besteht. So kann zum einen mittels des aus Gusseisen bestehenden Radkörpers das Gewicht des Zahnrings reduziert und zum anderen die Lebensdauer durch den aus Stahl ausgebildeten Zahnring auf einem gleich hohen Niveau gehalten werden. It is advantageous if the toothed ring largely consists of steel, in particular 18CrNiMo7-8, and the wheel body mostly of cast iron. Thus, on the one hand reduces the weight of the toothed ring by means of the existing cast iron wheel body and on the other hand, the life can be maintained by the trained steel gear ring at an equal level.
Diese Vorteile sind noch stärker ausgeprägt, wenn der Zahnring in Radialrichtung des Zahnrades dicker als der Radkörper ausgebildet ist. These advantages are even more pronounced when the toothed ring in the radial direction of the gear is thicker than the wheel body.
Um eine einwandfreie Drehmomentübertragung zwischen dem Radkörper und dem Zahnring sicher zu stellen, ist es vorteilhaft, wenn der Zahnring in Umfangsrichtung des Zahnrads, insbesondere mittels Aufschrumpfung, kraftschlüssig und/oder, insbesondere mittels ineinandergreifender Erhebungen und/oder Vertiefungen, formschlüssig mit dem Radkörper verbunden ist. In order to ensure a perfect torque transmission between the wheel body and the toothed ring, it is advantageous if the toothed ring in the circumferential direction of the gear, in particular by means of shrinking, frictionally and / or, in particular by means of interlocking elevations and / or depressions, positively connected to the wheel body ,
Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Radkörper und/oder der Zahnring in ihrem Verbindungsbereich einen Anschlag, insbesondere eine Ringnut und/oder einen Kragen, aufweisen, bis zu dem der Zahnring bei der Montage von einer Stirnseite des Radkörpers in Axialrichtung aufschiebbar ist. Hierdurch kann eine definierte Einbaulage des Zahnrings relativ zum Radkörper festgelegt werden, so dass eine ordnungsgemäße Befestigung des Zahnrings am Radköper sichergestellt werden kann. Likewise, it is advantageous if the wheel body and / or the toothed ring in its connection region a stop, in particular an annular groove and / or a collar, to which the toothed ring during assembly of an end face of the wheel body in the axial direction can be pushed. In this way, a defined mounting position of the toothed ring can be set relative to the wheel body, so that a proper attachment of the toothed ring can be ensured on Radköper.
Des Weiteren kann der Anschlag derart ausgebildet sein, dass er als Zentrierung für den Zahnring wirkt. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn der Radkörper im Verbindungsbereich mit dem Zahnring einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden Kragen aufweist, der in eine Ringnut des Zahnrings passgenau und/oder formschlüssig eingreift. Furthermore, the stop can be designed such that it acts as a centering for the toothed ring. In this regard, it is advantageous if the wheel body in the connection region with the toothed ring has a circumferentially extending collar which engages in an annular groove of the toothed ring with a precise fit and / or positive fit.
Die Herstellungskosten der Hohlwelle können reduziert werden, wenn die Hohlwelle mit dem Radkörper, insbesondere aus Gusseisen, einteilig ausgebildet ist. Ferner kann somit die Montage der Vorrichtung beschleunigt werden, da eine separate Befestigung des Radkörpers auf der Hohlwelle entfällt. The manufacturing cost of the hollow shaft can be reduced if the hollow shaft with the wheel body, in particular made of cast iron, is integrally formed. Furthermore, thus the assembly of the device can be accelerated because a separate attachment of the wheel body is omitted on the hollow shaft.
Um zum einen das benötigte Bauvolumen des Zahnrads gering zu halten und zum anderen ein Verkippen des Zahnrings gegenüber dem Radkörper ausschließen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Radkörper und der Zahnring in ihrem Verbindungsbereich im Wesentlichen die gleiche Breite aufweisen. On the one hand to keep the required volume of construction of the gear low and on the other to be able to exclude tilting of the toothed ring relative to the wheel body, it is advantageous if the wheel body and the toothed ring in their connection region have substantially the same width.
Das Gewicht des Zahnrads kann zusätzlich reduziert werden, wenn der Radkörper in einem in Radialrichtung vom Verbindungsbereich beabstandeten Bereich eine Taillierung aufweist. The weight of the gear can be additionally reduced if the wheel body in a radially spaced from the connection region region has a sidecut.
Eine sehr bauraumsparende Integration der Hohlwelle in ein dafür vorgesehenes Getriebe kann sichergestellt werden, wenn die Hohlwelle an ihrem Innenumfang zumindest im Bereich eines ihrer beiden Enden eine Innenverzahnung zum drehfesten Koppeln mit einer dafür vorgesehenen Sonnenradwelle aufweist. A very space-saving integration of the hollow shaft in a dedicated gear can be ensured when the hollow shaft at her Inner circumference has at least in the region of one of its two ends an internal toothing for non-rotatable coupling with a sun gear shaft provided therefor.
Es wird ein Getriebe, insbesondere für eine Windkraftanlage, vorgeschlagen, die eine antriebsseitige Planetenstufe und zumindest eine dieser Planetenstufe nachgeschaltete Parallelstufe aufweist. Die Parallelstufe umfasst eine Hohlwelle, durch die sich eine Sonnenradwelle der Planetenstufe zumindest teilweise erstreckt. Die Sonnenradwelle ist im Bereich ihres freien Endes drehfest mit der Hohlwelle, insbesondere im Bereich des der Sonnenwelle abgewandten Endes, gekoppelt. Die Hohlwelle ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Infolgedessen kann für den Zahnring und den Radkörper unter Berücksichtigung ihrer individuellen Anforderungen ein für diese jeweils optimales Material gewählt werden. So ist es nicht zwingend notwendig, dass das gesamte Zahnrad beispielsweise aus einem hochfesten Einsatzstahl ausgebildet ist, da nur im Bereich des Zahnrings sehr hohe Belastungen auftreten. Infolgedessen kann der Radkörper anstelle von dem sehr teueren Verzahnungswerkstoff aus einem preiswerteren Material, insbesondere Gussmetall, ausgebildet sein. Hierdurch können die Herstellungskosten des Hohlrades gesenkt werden. Des Weiteren kann eine merkliche Gewichtsersparnis erzielt werden, indem die Materialien für den Radkörper und den Zahnring unabhängig voneinander und gezielt unter Berücksichtigung ihrer jeweiligen Anforderungen gewählt werden, so dass die die Hohlwelle und das Zahnrad umfassende Vorrichtung ein möglichst geringes Gewicht bei zugleich maximaler Lebensdauer aufweist. It is a transmission, in particular for a wind turbine, proposed, having a drive-side planetary stage and at least one of these planetary stage downstream parallel stage. The parallel stage comprises a hollow shaft through which a sun gear shaft of the planetary stage extends at least partially. The sun gear is rotatably coupled in the region of its free end with the hollow shaft, in particular in the region of the end facing away from the sun shaft. The hollow shaft is formed according to the preceding description, wherein said features may be present individually or in any combination. As a result, an optimum material can be selected for the toothed ring and the wheel body, taking into account their individual requirements. So it is not absolutely necessary that the entire gear is formed for example of a high-strength steel case, since only in the range of the toothed ring very high loads occur. As a result, the wheel body instead of the very expensive gear material from a cheaper material, in particular cast metal, be formed. As a result, the manufacturing cost of the ring gear can be reduced. Furthermore, a significant weight saving can be achieved by the materials for the wheel body and the toothed ring are selected independently and specifically taking into account their respective requirements, so that the device comprising the hollow shaft and the gear has the lowest possible weight at the same time maximum life.
Vorteilhaft ist es, wenn die Sonnenradwelle einen Biegebereich aufweist, so dass sie sich zum Ausgleich von Desachsierungen oder Verkippungen gegenüber der Hohlwelle, die im Bereich ihrer beiden Enden drehbar gelagert ist, verbiegen kann. It is advantageous if the sun gear shaft has a bending region, so that it can bend to compensate for offsets or tilting relative to the hollow shaft, which is rotatably mounted in the region of its two ends.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: The invention is explained in more detail with reference to drawings. Show it:
Das antriebsseitige Drehmoment wird mittels einer Antriebswelle
Die Sonnenradwelle
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Hohlwelle
Alternativ oder zusätzlich ist es aber auch ebenso denkbar, dass der Radkörper und/oder der Zahnring in einem hier nicht dargestellten Ausführungsbeispiel Erhebungen und/oder Vertiefungen aufweisen, die derart ineinander greifen, dass der Radkörper und der Zahnring in Umfangsrichtung formschlüssig miteinander gekoppelt sind. Alternatively or additionally, however, it is also conceivable for the wheel body and / or the toothed ring to have elevations and / or recesses in an exemplary embodiment which engage in one another such that the wheel body and the toothed ring are positively coupled to one another in the circumferential direction.
Die Außenverzahnung
Um die Herstellungskosten sowie das Gewicht der die Hohlwelle
Der wesentliche Unterschied des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, dass der Radkörper
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind. The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Variations within the scope of the claims are also possible as a combination of features, even if they are shown and described in different embodiments.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Getriebe transmission
- 22
- Planetenstufe planetary stage
- 33
- erste Parallelstufe first parallel stage
- 44
- zweite Parallelstufe second parallel stage
- 55
- Antriebswelle drive shaft
- 66
- Planetenräder planetary gears
- 77
- Sonnenradwelle sun
- 88th
- Hohlrad ring gear
- 99
- Hohlwelle hollow shaft
- 1010
- Zahnrad gear
- 1111
- erstes Stirnrad first spur gear
- 1212
- zweites Stirnrad second spur gear
- 1313
- Abtriebswelle output shaft
- 1414
- Innenumfang inner circumference
- 1515
- Innenverzahnung internal gearing
- 1616
- freies Ende free end
- 1717
- Biegebereich bending area
- 1818
- Außenverzahnung external teeth
- 1919
- Außenumfang outer periphery
- 2020
- Radkörper Wheel center
- 2121
- Zahnring toothed ring
- 2222
- Verbindungsbereich connecting area
- 2323
- Anschlag attack
- 2424
- Kragen collar
- 2525
- Ringnut ring groove
- 2626
- Taillierung sidecut
- 2727
- Schweißnaht Weld
Claims (10)
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE201310201074 DE102013201074A1 (en) | 2013-01-24 | 2013-01-24 | Hollow shaft for gearbox used in wind-power plant, has toothed wheel which is provided with radial inner wheel portion formed in radial outer annular gear portion that is rotationally fixed and coupled to radial inner wheel portion |
Publications (1)
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---|---|
DE102013201074A1 true DE102013201074A1 (en) | 2014-07-24 |
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ID=51064480
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE201310201074 Withdrawn DE102013201074A1 (en) | 2013-01-24 | 2013-01-24 | Hollow shaft for gearbox used in wind-power plant, has toothed wheel which is provided with radial inner wheel portion formed in radial outer annular gear portion that is rotationally fixed and coupled to radial inner wheel portion |
Country Status (1)
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