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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger nach dem Oberbegriff Anspruch 1, insbesondere zur Verwendung in einer Planetenstufe eines Getriebes einer Windkraftanlage.
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1 zeigt einen aus dem Stand der Technik bekannten Planetenträger 101 mit einer Aussparung 103 zur Aufnahme eines Planetenbolzens 105. Die Aussparung 103 wird von einem Kragen 107 umsäumt.
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Nach außen hin – in 1 zur linken Seite hin – ist der Planetenträger 101 glattflächig ausgebildet. Der Kragen 107 steht in das Innere des Planetenträgers 101 vor.
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Die Aussparung 103 fixiert den Planetenbolzen 105 in radialer Richtung formschlüssig.
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In axialer Richtung wird der Planetenbolzen 105 gewöhnlich mittels eines Pressverbands fixiert. Um einen solchen Pressverband herzustellen, wird der Planetenträger 101 vor der Montage des Planetenbolzens 105 erhitzt. Nach dem Einführen des Planetenbolzens 105 in die Aussparung 103 schrumpft der Planetenträger 101 durch die einsetzende Abkühlung auf den Planetenbolzen 105 auf.
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Die Steifigkeit der Aussparung 103 gegenüber einer Belastung in radialer Richtung ist im Bereich des Kragens 107 geringer, als im Bereich des Planetenträgers 101. Dies führt dazu, dass sich eine Durchbiegung des Planetenbolzens 105, die im Betrieb durch die Belastung der Planetenräder entsteht, bis in die Aussparung 103 hinein fortpflanzt. Die entlang der Biegelinie wirkende Kraft besitzt also im Bereich der Aussparung 103 eine axiale Komponente.
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Übersteigt die axiale Komponente einen Schwellenwert, löst sich der Schrumpfverband. Dies beschränkt die die Belastbarkeit des Planetenbolzens.
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Aufgabe der Erfindung ist, einen Planetenträger so auszugestalten, dass die den aus dem Stand der Technik bekannten Ausführungsformen innewohnenden Nachteile vermieden werden. Insbesondere soll die Belastbarkeit der Planetenbolzen verbessert werden.
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Ein erfindungsgemäßer Planetenträger weist mindestens eine erste Aussparung und eine zweite Aussparung auf, die jeweils zur Aufnahme eines Planetenbolzens dienen. Insbesondere sind die erste Aussparung und die zweite Aussparung so ausgebildet, dass sie gemeinsam einen einzigen Planetenbolzen aufnehmen können. Bei der der ersten Aussparung und der zweiten Aussparung handelt es sich also jeweils um einen Planetensitz. Dabei bedeutet Aufnehmen des Planetenbolzens, dass der Planetenbolzen in die erste Aussparung und/oder in die zweite Aussparung eingeführt wird und die erste Aussparung und/oder die zweite Aussparung den Planetenbolzen fixieren. Die Fixierung erfolgt mindestens in axialer Richtung. Vorzugsweise wird der Planetenbolzen auch in radialer Richtung fixiert. Hierzu eignet sich Pressverband, vorzugsweise ein Schrumpfverband.
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Um den Schrumpfverband auszubilden, wird der Planetenträger erhitzt, bevor dann der Planetenbolzen in die erste Aussparung und/oder in die zweite Aussparung eingeführt wird. Durch die nachfolgende Abkühlung des Planetenträgers schrumpft dieser auf den Planetenbolzen auf. In der ersten Aussparung und/oder in der zweiten Aussparung entsteht infolge dessen ein Schrumpfverband.
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Bei der ersten Aussparung und der zweiten Aussparung handelt es sich vorzugsweise jeweils um einen offenen Hohlraum, d.h. um einen Hohlraum mit mindestens einer Öffnung. Bevorzugt ist der Hohlraum zylinderförmig und die Öffnung entsprechend kreisförmig.
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Um den Planetenbolzen in den Planetenträger einführen zu können, wird weiterhin bevorzugt, dass eine der beiden Aussparungen – die erste Aussparung oder die zweite Aussparung – zwei Öffnungen aufweist, durch die der Planetenbolzen hindurchgeführt werden kann. Die andere der beiden Aussparungen kann ebenso mit zwei Öffnungen versehen sein, weist aber bevorzugt genau eine Öffnung auf. Insbesondere kann die erste Aussparung zwei Öffnungen oder genau eine Öffnung aufweisen. Die Öffnungen werden auch als Mündungen bezeichnet.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, die Steifigkeit des Planetenträgers im Bereich der ersten Aussparung dadurch zu erhöhen, dass der Planetenträger um die erste Aussparung herum zu der zweiten Aussparung hin massiver ausgestaltet wird. Ein auf Höhe der ersten Aussparung in radialer Richtung durch den Planetenträger verlaufender Querschnitt schneidet also zu der zweiten Aussparung hin mehr Material. Die ist gleichbedeutend mit einer größeren Fläche bzw. einem größeren Flächeninhalt des Querschnitts.
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Erfindungsgemäß weist entsprechend ein erster in radialer Richtung verlaufender, d.h. orthogonal zur der Symmetrieachse des Planetenbolzens bzw. zu der Symmetrieachse der ersten Aussparung bzw. zu der Symmetrieachse der zweiten Aussparung bzw. zu der Drehachse eines auf den Planetenbolzen angebrachten Planetenrads, verlaufender Querschnitt durch den Planetenträger einen größeren Flächeninhalt auf, als ein zweiter in radialer Richtung verlaufender Querschnitt durch den Planetenträger. Dabei verläuft die erste Aussparung sowohl durch den ersten Querschnitt als auch durch den zweiten Querschnitt. Der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt umgeben also jeweils eine freie Fläche, die durch die erste Aussparung begrenzt wird. Der erste Querschnitt und der zweite Querschnitt umschließen die erste Aussparung, bzw. verlaufen um die erste Aussparung herum.
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Der erste Querschnitt ist – insbesondere in axialer Richtung, d.h. in Richtung der Symmetrieachse des Planetenbolzens bzw. der Symmetrieachse der ersten Aussparung bzw. der Symmetrieachse der zweiten Aussparung bzw. der Drehachse eines auf den Planetenbolzen angebrachten Planetenrads – näher zur der zweiten Aussparung hin angeordnet, als der zweite Querschnitt. Dies bedeutet, dass der erste Querschnitt von dem zweiten Querschnitt aus – insbesondere in axialer Richtung – zu der zweiten Aussparung hin angeordnet ist. Der zweite Querschnitt und die zweite Aussparung befinden sich auf unterschiedlichen Seiten einer Ebene, in welcher der erste Querschnitt liegt. Der erste Querschnitt befindet sich also auf der gleichen Seite einer Ebene, in welcher der zweite Querschnitt liegt, wie die zweite Aussparung.
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Aufgrund des größeren Flächeninhalts des ersten Querschnitts weist der Planetenträger um die erste Aussparung herum in Richtung der zweiten Aussparung mehr Material auf. Dies vergrößert die Steifigkeit des Planetenträgers gegenüber einer Belastung in radialer Richtung vornehmlich dort, wo der Planetenbolzen in die erste Aussparung hineinführt. Hierdurch wird verhindert, dass sich eine Durchbiegung des Planetenbolzens innerhalb der ersten Aussparung fortpflanzt. Die auf den Pressverband in axialer Richtung wirkenden Kräfte werden somit reduziert. Somit erhöht sich die Belastbarkeit des Planetenbolzens.
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Zur Verringerung der in axialer Richtung wirkenden Kräfte hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn der erste Querschnitt mit einer Mündung der ersten Aussparung in einer Ebene liegt. Bei dieser Mündung kann es sich um die einzige Mündung der ersten Aussparung handeln. Alternativ kann die erste Aussparung zwei Mündungen aufweisen. Da der erste Querschnitt näher zu der zweiten Aussparung hin angeordnet ist, als der zweite Querschnitt, ist in diesem Fall die Mündung, die mit dem ersten Querschnitt in einer Ebene liegt, näher zu der zweiten Aussparung angeordnet, als die eine der anderen beiden Mündungen. Die andere der beiden Mündungen und die zweite Aussparung befinden sich also auf unterschiedlichen Seiten der genannten Ebene. Die Mündung, die mit dem ersten Querschnitt in einer Ebene liegt, befindet sich auf der gleichen Seite einer Ebene, in welcher die andere der beiden Mündungen liegt, wie die zweite Aussparung. Die Mündung, die mit dem ersten Querschnitt in einer Ebene liegt, ist von der anderen der beiden Mündungen aus in axialer Richtung zu der zweiten Aufnahme hin angeordnet.
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Zur Aufnahme der Planetenbolzen weisen Planetenträger gewöhnlich zwei gegenüberliegend angeordnete Seitenstücke auf. Zwischen den Seitenstücken verlaufen die Planetenbolzen. Weiterhin sind zwischen den Seitenstücken Bereiche freigelassen, in denen sich die Planetenräder drehen können.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens ein Seitenstück vorgesehen, dass zur Vergrößerung der Fläche des ersten Querschnitts und damit zur Erhöhung der Steifigkeit in diesem Bereich beiträgt. Dies hat den Vorteil, dass kein zusätzliches Material erforderlich ist.
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Das Seitenstück weist in der Ausführungsform die erste Aussparung auf. Der erste Querschnitt verläuft mindestens teilweise durch das Seitenstück. Vorzugsweise verläuft der erste Querschnitt vollständig durch das Seitenstück.
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Um eine gleichmäßige Druckverteilung in dem Pressverband zwischen dem Planetenträger und dem Planetenbolzen zu erreichen, sind grundsätzlich Planetensitze mit kreisringförmigem Querschnitt von Vorteil. Entsprechend ist der zweite Querschnitt in einer weiterhin bevorzugten Ausführungsform kreisringförmig ausgestaltet.
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Durch Weiterführung des Prinzips des kreisringförmigen Querschnitts ergibt sich eine bevorzugte Ausführungsform, bei der jeder dritte in radialer Richtung, d.h. orthogonal zur Symmetrieachse des Planetenbolzens, bzw. zur Drehachse eines auf den Planetenbolzen gelagerten Planetenrads, verlaufende Querschnitt durch den Planetenträger kreisringförmig ist und/oder mindestens teilweise durch das Seitenstück verläuft. Insbesondere verläuft der dritte Querschnitt durch die erste Aussparung.
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Eine besonders einfache Struktur der Aufnahme des Planetenbolzens ergibt sich, wenn jeder dritte Querschnitt der beschriebenen Art den gleichen Flächeninhalt aufweist. Dies bedeutet, dass die Breite bzw. die Wandstärke jedes dieser Querschnitte gleich ist.
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Weiterhin bevorzugt wird eine Ausführungsform, bei der mindestens ein Teil der ersten Aussparung die Form eines mindestens einseitig offenen Hohlzylinders hat. Ein einseitig offener Hohlzylinder ist ein Hohlzylinder mit einer offenen Stirnseite, d.h. ein Hohlzylinder mit einer Aussparung an einer der beiden Stirnseiten. Der Hohlzylinder kann nicht nur einseitig, sondern auch beidseitig, d.h. an beiden Stirnseiten, offen sein. Ein solcher Hohlzylinder weist jeweils eine Aussparung an beiden Stirnseiten auf.
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Ein weiterer Teil der ersten Aussparung wird bevorzugt durch das Seitenstück gebildet. Vorzugsweise wird die erste Aussparung ausschließlich durch den mindestens einseitigen Hohlzylinder und das Seitenstück gebildet.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird im Folgenden anhand der Darstellung der 2 näher erläutert. 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes Ausführungsbeispiel. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren kennzeichnen gleiche oder funktionsgleiche Merkmale.
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Im Einzelnen zeigt:
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1 eine Aussparung zur Aufnahme eines Planetenbolzens mit einer vorstehenden, kragenförmigen Struktur; und
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2 eine Aussparung zur Aufnahme eines Planetenbolzens in Form eines einseitig offenen Hohlzylinders.
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Der in 2 dargestellte Planetenträger 101 weist ein Seitenstück 201 mit einem einseitig offenen Hohlzylinder 203 auf. In dem Seitenstück 201 befindet sich ein Durchgang mit kreisförmigem Querschnitt. An diesem Durchgang geht das Seitenstück 201 in den Hohlzylinder 203 über. Der Durchgang des Seitenstücks 201 bildet somit zusammen mit dem Inneren des Hohlzylinders 203 eine Aussparung 103 zur Aufnahme eines Planetenbolzens 105.
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Der Planetenbolzen 105 ist im Inneren des Planetenträgers 101 angeordnet. Entsprechend befindet sich Hohlzylinder 203 außerhalb des Planetenträgers, bzw. ist von außen an dem Planetenträger 101, bzw. an dessen Seitenteil 201 angebracht. Insbesondere bildet der Hohlzylinder 203 eine becherförmige Aufnahme des Planetenbolzens 105, wobei der Becher an seinem Rand in den Planetenträger 101, bzw. in dessen Seitenstück 201 übergeht.
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In 2 sind weiterhin ein erster in radialer Richtung verlaufender Querschnitt 205 durch den Planetenträger 101 und ein zweiter in radialer Richtung verlaufender Querschnitt 207 durch den Planetenträger 101 eingezeichnet. Der erste Querschnitt 205 verläuft mindestens teilweise durch das Seitenstück 201. Der zweite Querschnitt 207 verläuft durch den Hohlzylinder 203. Folglich ist der zweite Querschnitt 207 kreisringförmig. Insbesondere weist der erste Querschnitt 205 einen größeren Flächeninhalt als der zweite Querschnitt 207 auf. Die Steifigkeit der abgebildeten Struktur gegenüber einer Belastung durch den Planetenbolzen 105 ist daher im Bereich des ersten Querschnitts 205 größer als im Bereich des zweiten Querschnitts 207.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Planetenträger
- 103
- Aussparung
- 105
- Planetenbolzen
- 107
- Kragen
- 201
- Seitenstück
- 203
- Hohlzylinder
- 205
- erster Querschnitt
- 207
- zweiter Querschnitt
