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Die Erfindung betrifft einen Planetenträger nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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1 verdeutlicht den Aufbau eines aus dem Stand der Technik bekannten Planetenträgers 101. Mittels eines Lagers 103 ist der Planetenträger 101 drehbar gelagert, etwa in einem Getriebegehäuse. Der Planetenträger 101 ist ausgebildet, Planetenbolzen aufzunehmen. Hierzu weist der Planetenträger 101 Bolzensitze 105 auf, in welche die Planetenbolzen eingeführt werden können. Die Planetenbolzen wiederum dienen der Aufnahme von drehbar in den Planetenbolzen gelagerten Planetenrädern.
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Das Lager 103 wird in Abhängigkeit von den aufzunehmenden Lasten gewählt. Damit sind die Breite l2 und der Innendurchmesser d2 des Lagers 103 festgelegt.
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An den Planetenträger 101 ist eine Rotorwelle 107 angeformt. Auch deren Abmessungen, insbesondere der Außendurchmesser d1, werden in Abhängigkeit von zu erwartenden Lastfällen gewählt.
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Durch die Abmessungen der Rotorwelle 107 und des Lagers 103 sind auch die Abmessungen einer Lageraufnahme 109 definiert. Die Lageraufnahme 109 dient der Fixierung des Lagers 103 auf dem Planetenträger 101 und entspricht einem Bereich des Planetenträgers 101, der sich zwischen der Rotorwelle 107 und dem Lager 103 erstreckt. Hierbei handelt es sich um einen kreisringförmigen Bereich mit rechteckigem Querschnitt, dessen Breite der Breite l2 des Lagers 103 entspricht. Der Außendurchmesser dieses Bereichs entspricht dem Innendurchmesser d2 des Lagers 103. Der Innendurchmesser des kreisringförmigen Bereichs der Lageraufnahme 109 entspricht dem Außendurchmesser d1 der Rotorwelle 107. Somit weist der Planetenträger 101 einen l2 breiten und (d2 – d1)/2 hohen Bereich auf, der die Lageraufnahme 109 bildet.
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Das im Bereich der Lageraufnahme 109 befindliche Material des Planetenträgers 101 bereitet beim Gießen des Planetenträgers 101 Probleme. Um hier eine ausreichende Materialqualität zu gewährleisten, sind spezielle Maßnahmen erforderlich, die sich in erhöhten Herstellungskosten niederschlagen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planetenträger unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile auszugestalten. Insbesondere sollen bei gleichbleibender oder verbesserter Belastbarkeit die Herstellungskosten reduziert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Planetenträger nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Der Planetenträger weist mindestens ein Fixierelement und einen Grundkörper auf. Vorzugsweise besteht der Planetenträger aus dem Fixierelement und dem Grundkörper.
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Mittels mindestens eines Lagers kann der Planetenträger drehbar gelagert werden. Die Drehachse des Planetenträgers entspricht dabei der Drehachse des Lagers.
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Der Planetenträger ist mindestens zweistückig ausgebildet. Dabei bildet das Fixierelement ein erstes Stück, der Grundkörper ein zweites Stück des Planetenträgers. Insbesondere sind also das Fixierelement und der Grundkörper nicht einstückig miteinander verbunden. Der Grundkörper und/oder das Fixierelement selbst können aber einstückig ausgebildet sein.
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Unter dem Grundkörper kann ein Stück des Planetenträgers verstanden werden, das alle Bereiche des Planetenträgers umfasst, die nicht zu dem Fixierelement gehören.
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Erfindungsgemäß dient das Fixierelement als Lagersitz. Das Fixierelement ist also ausgebildet, das Lager und den Grundkörper mindestens in axialer Richtung, das heißt in eine beliebige orthogonal zu der Drehachse des Planetenträgers verlaufende Richtung, gegeneinander zu fixieren. Translatorische Relativbewegungen des Lagers und des Grundkörpers zueinander, mindestens in axialer Richtung, werden durch das Fixierelement verhindert.
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Das Fixierelement ist keine Komponente des Lagers. Insbesondere handelt es sich bei dem Fixierelement weder um einen Innenring noch um einen Außenring des Lagers. Stattdessen sind sowohl Ausführungsformen denkbar, bei denen das Fixierelement den Innenring und den Grundkörper mindestens in radialer Richtung gegeneinander fixiert, als auch Ausführungsformen, bei denen das Fixierelement den Außenring und den Grundkörper mindestens in radialer Richtung gegeneinander fixiert.
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Vorzugsweise ist ausschließlich das Fixierelement ausgebildet, das Lager und den Grundkörper gegeneinander zu fixieren. Neben dem Fixierelement gibt es also kein weiteres derart ausgebildetes Mittel.
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Der erfindungsgemäße Planetenträger ermöglicht es, den Grundkörper ohne den Lagersitz zu gießen. Die Probleme, die der Lagersitz beim Gießen bereiten würde, werden somit vermieden. Stattdessen wird nach dem Gießen und einer möglichen spanenden Bearbeitung des Grundkörpers das Fixierelement aufgebracht, das den Lagersitz bildet und separat gefertigt werden kann.
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Bevorzugt fixiert das Fixierelement das Lager und den Grundkörper gegeneinander, indem es Kräfte zwischen dem Lager und dem Grundkörper leitet. Das Fixierelement bildet also zwischen dem Grundkörper und dem Lager mindestens einen Lastpfad auf. Dieser Lastpfad beziehungsweise die zwischen dem Lager und dem Grundkörper geleiteten Kräfte verlaufen vollständig innerhalb des Fixierelements. Vorzugsweise verläuft der Lastpfad in vorwiegend radialer Richtung, das heißt in einem Winkel zu der Drehachse des Planetenträgers, der 45 übersteigt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Fixierelement mindestens eine erste Wirkfläche, die mit einer Wirkfläche des Lagers ein erstes Wirkflächenpaar bilden kann und eine zweite Wirkfläche, die mit einer Wirkfläche des Grundkörpers ein zweites Wirkflächenpaar bilden kann, auf. Das erste Wirkflächenpaar ist ausgebildet, das Lager und das Fixierelement mindestens in axialer Richtung gegeneinander zu fixieren. Das zweite Wirkflächenpaar ist entsprechend ausgebildet, das Fixierelement und den Grundkörper mindestens in axialer Richtung gegeneinander zu fixieren. Insbesondere dienen die beiden Wirkflächenpaare daher dazu, die oben genannten Kräfte zu übertragen.
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Vorzugsweise steht das Fixierelement direkt im Kontakt zu dem Grundkörper und zu dem Lager. Dies bedeutet, dass die erste Wirkfläche und die Wirkfläche des Lagers ebenso wie die zweite Wirkfläche und die Wirkfläche des Grundkörpers in direktem Kontakt stehen. Zwischen der ersten Wirkfläche und der Wirkfläche des Lagers und zwischen der zweiten Wirkfläche und der Wirkfläche des Grundkörpers befindet sich also weder ein Spalt noch ein Mittel, das einen indirekten Kontakt herstellt.
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Zwischen dem Fixierelement und zwischen dem Lager sowie zwischen dem Fixierelement und dem Planetenträger besteht vorzugsweise mindestens eine formschlüssige Verbindung. Darüber hinaus kann eine kraftschlüssige Verbindung bestehen. Die beiden oben gennannten Wirkflächenpaare bilden also einen Formschluss und/oder einen Kraftschluss aus.
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Der Planetenträger dient dazu, mindestens ein Planetenrad drehbar zu lagern. Vorzugsweise ist der Planetenträger darüber hinaus drehfest mit einer Welle verbindbar oder verbunden. Insbesondere kann der Planetenträger mit der Welle einstückig verbunden sein. Bei der Welle kann es sich um eine Antriebswelle handeln, das heißt eine Welle, mit welcher der Planetenträger angetrieben wird. Insbesondere kann es sich um eine Rotorwelle einer Strömungskraftanlage, etwa einer Windkraftanlage, handeln. Ein strömendes Fluid, etwa Wind, treibt dabei den Rotor an, der drehfest mit der Rotorwelle verbunden ist.
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Der Grundkörper weist mindestens eine Wange auf. Hierunter ist ein Teil des Planetenträgers zu verstehen, der dazu dient, einen Planetenbolzen zu fixieren. Zu diesem Zweck weist die Wange einen Bolzensitz auf, in den der Planetenbolzen eingeführt werden kann. Der Bolzensitz dient also dazu, den Planetenbolzen in der Wange zu fixieren. Der Planetenbolzen wiederum ist zur Aufnahme des Planetenrads vorgesehen.
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Der Planetenträger ist bevorzugt derart weitergebildet, dass die Welle und das Lager sich auf derselben Seite der Wange befinden, insbesondere in axialer Richtung. Es gibt also eine – vorzugsweise in radialer Richtung – durch die Wange verlaufende Ebene, wobei die Welle und das Lager sich auf derselben Seite der Ebene befinden. Weiterhin ist das Lager bevorzugt, insbesondere in axialer Richtung, zwischen mindestens einem Teil der Welle und mindestens einem Teil der Wange angeordnet. Es gibt also eine – vorzugsweise in radialer Richtung – durch das Lager verlaufende Ebene, wobei der Teil der Welle und der Teil der Wange sich auf unterschiedlichen Seiten der Ebene befinden. Eine derartige Anordnung bedingt, dass das Lager auch zwischen mindestens einem Teil der Welle und dem Planetenrad angeordnet sein muss. Weiterhin muss das Lager dann zwischen dem oben genannten Rotor und dem Planetenrad angeordnet sein.
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Während 1 den Stand der Technik veranschaulicht, stellt 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Übereinstimmende Bezugszeichen kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt
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1 einen einstückigen Planetenträger; und
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2 einen Planetenträger mit separatem Lagersitz.
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Der in 1 dargestellte, einstückig mit dem übrigen Planetenträger 101 verbundene Lagersitz 109 ist gemäß 2 als ein separater Ring 201 ausgeführt. Der Ring 201 ist mit einem durch den Rest des Planetenträgers 101 gebildeten Grundkörper 203 zweistückig verbunden.
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Der Ring 201 bildet einen rotationssymmetrischen Körper mit einer mittigen Aussparung. Im Querschnitt ist der Ring 201 rechteckig. Die Breite des Rings 201 entspricht der Breite l1 des Lagers 103. Die Höhe des Rechtecks ist gleich oder geringer als die Hälfte der Differenz aus dem Innendurchmesser d2 des Lagers 103 und dem Außendurchmesser d1 der Rotorwelle 107.
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Zur Montage des Planetenträgers 101 wird der Ring 201 auf den vorbereiteten Grundkörper 203 aufgeschoben. Um den Ring 201 auch in axialer Richtung gegenüber dem Grundkörper 203 zu fixieren, kann der Ring 201 erhitzt und durch Abkühlung auf den Grundkörper 203 aufgeschrumpft werden. Anschließend ist eine Bearbeitung des Rings 201 möglich, um den Außendurchmesser des Rings in Hinblick auf eine gewünschte Passung in Abhängigkeit des Innendurchmesser d2 des Lagers 103 festzulegen.
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Analog wird das Lager 103 erhitzt und auf den Ring 201 aufgeschoben werden, so dass es durch Abkühlung auf den Ring 201 aufschrumpft.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Planetenträger
- 103
- Lager
- 201
- Ring
- 203
- Grundkörper
