-
Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
-
Aus der Druckschrift
DE 8712192 U1 sind Gleitlager bekannt, die eine Welle radial und axial fixieren. Die Lagerung der Welle erfolgt hier nach Art einer Fest-Loslagerung. Dabei wird die Welle in axialer Richtung durch ein genau ein Lager fixiert. Dieses Lager fixiert also die Welle in eine erste axiale Richtung und eine zweite, entgegengesetzt zu der ersten Richtung verlaufende Richtung. Die weiteren Lager sind reine Radiallager, die keinerlei axiale Führung der Welle übernehmen.
-
Wie in
2 der Druckschrift
DE 8712192 U1 angedeutet, kann das Axiallager mehrstückig ausgeführt sein. Eine erste Hälfte und eine zweite Hälfte des Axiallagers sind dabei in einer gemeinsamen Wandung eines Getriebegehäuses untergebracht. Auf der Welle angeordnete Zahnräder befinden sich entsprechend zwischen dem Axiallager und einem Radiallager.
-
Die Druckschriften
EP 0021223 B1 und
EP 2284394 A1 offenbaren Druckkämme, mit denen schrägverzahnte Zahnräder relativ zueinander in axialer Richtung fixiert werden können.
-
Für Großgetriebe, wie etwa Windkraftgetriebe, werden bisher vorwiegend Wälzlager verwendet. Gleitlager kommen lediglich vereinzelt, wenn spezielle Gegebenheiten dies erfordern, als Radiallager zum Einsatz.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile verfügbar zu machen. Insbesondere sollen die Vorteile, die gemeinhin einem Gleitlager zugeschrieben werden, für Großgetriebe, insbesondere für Windkraftgetriebe, nutzbar gemacht werden. Dabei sollen der Bauraumbedarf in axialer Richtung minimiert sowie die Entwicklungs- und Herstellungskosten gesenkt werden.
-
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, Gleitlager so auszugestalten, dass sie ohne weitere Modifikationen der Getriebestruktur anstelle von Wälzlagern verwendet werden können.
-
Ein erfindungsgemäßes Getriebe weist eine erste Welle, ein erstes Lager, ein zweites Lager und ein erstes Zahnrad auf. Bei dem Getriebe kann es sich insbesondere um ein Windkraftgetriebe handeln. Windkraftgetriebe zeichnen sich dadurch aus, dass sie in der Lage sind hohe Leistungen, typischerweise Leistungen von mehr als 1 MW oder auch mehr als 5 MW, zu übertragen.
-
Die erste Welle ist mittels des ersten Lagers und des zweiten Lagers drehbar gelagert. Insbesondere kann die Welle in einer ortsfesten Stützstruktur, etwa einem Getriebegehäuse, gelagert sein.
-
Das erste Zahnrad ist auf der ersten Welle angeordnet. Dies bedeutet, dass das Zahnrad auf der ersten Welle fixiert ist. Dabei trägt die erste Welle das erste Zahnrad. Relativ zu der ersten Welle ist das erste Zahnrad drehfest fixiert. Zwischen der ersten Welle und dem ersten Zahnrad ist also keine Verdrehung möglich. Auch eine Verschiebung des ersten Zahnrads relativ zu der ersten Welle in radialer Richtung wird durch die beschriebene Fixierung verhindert. Darüber hinaus ist das erste Zahnrad relativ zu der ersten Welle vorzugsweise in axialer Richtung verschiebefest fixiert.
-
Das erste Zahnrad kann etwa auf die erste Welle aufgeschrumpft werden, so dass zwischen dem ersten Zahnrad und der ersten Welle eine kraftschlüssige Verbindung entsteht. Auch ist eine einstückige Verbindung zwischen dem ersten Zahnrad und der ersten Welle möglich.
-
Mit der Welle ist auch das erste Zahnrad relativ zu der ortsfesten Stützstruktur verdrehbar.
-
Bei dem ersten Lager und dem zweiten Lager handelt es sich um Gleitlager. Das erste Lager und das zweite Lager bilden jeweils ein erstes Gleitflächenpaar und ein zweites Gleitflächenpaar aus. Weitere Gleitflächenpaare weisen das erste Lager und das zweite Lager nicht auf. Das bedeutet, dass das erste Lager und das zweite Lager jeweils genau zwei Gleitflächenpaare – das erste Gleitflächenpaar und das zweite Gleitflächenpaar – umfassen.
-
Das erste Gleitflächenpaar des ersten Lagers und das erste Gleitflächenpaar des zweiten Lagers beschränken die Beweglichkeit der Welle ausschließlich in radialer Richtung. Das erste Gleitflächenpaar und das zweite Gleitflächenpaar sind also für sich betrachtet als Radiallager ausgestaltet. Die beiden ersten Gleitflächenpaare beschränken translatorische Bewegungen der ersten Welle in jede Richtung orthogonal zu einer Drehachse der ersten Welle. Insbesondere können jeweils eine innere und eine äußere Mantelfläche eines geraden Kreiszylinders das erste Gleitflächenpaar des ersten Lagers und das erste Gleitflächenpaar des zweiten Lagers bilden.
-
Analog beschränken das zweite Gleitflächenpaar des ersten Lagers und das zweite Gleitflächenpaar des zweiten Lagers die Beweglichkeit der Welle ausschließlich in axialer Richtung. Die zweiten Gleitflächenpaare sind also für sich genommen jeweils als Axiallager ausgestaltet. Dabei beschränkt das zweite Gleitflächenpaar des ersten Lagers die Beweglichkeit der ersten Welle in genau eine erste axiale Richtung. Das zweite Gleitflächenpaar des zweiten Lagers beschränkt die Beweglichkeit der ersten Welle in genau eine zweite, entgegengesetzte zu der ersten Richtung verlaufende axiale Richtung.
-
Die erste Richtung und die zweite Richtung verlaufen parallel zu der Drehachse der ersten Welle. Weiterhin können die erste Richtung und die zweite Richtung entweder voneinander weg oder aufeinander zuweisen. Im ersten Fall weist die erste Richtung ausgehend von dem zweiten Gleitflächenpaar des ersten Lagers von dem zweiten Gleitflächenpaar des zweiten Lagers weg. Analog weist die zweite Richtung ausgehend von dem zweiten Gleitflächenpaar des zweiten Lagers von dem zweiten Gleitflächenpaar des ersten Lagers weg. Im zweiten Fall weist die erste Richtung ausgehend von dem zweiten Gleitflächenpaar des ersten Lagers in Richtung des zweiten Gleitflächenpaars des zweiten Lagers. Die zweite Richtung weist dann ausgehend von dem zweiten Gleitflächenpaar des zweiten Lagers in Richtung des zweiten Gleitflächenpaars des ersten Lagers. Dies entspricht im ersten Fall einer X-Anordnung und im zweiten Fall einer O-Anordnung des ersten Lagers und des zweiten Lagers.
-
Das zweite Gleitflächenpaar des ersten Lagers und das zweite Gleitflächenpaar des zweiten Lagers bestehen vorzugsweise jeweils aus zwei einander zugerichteten bzw. einander gegenüberstehenden kreisringförmigen Flächen.
-
Die beschriebene Lagerung der ersten Welle durch das erste Lager und das zweite Lager führt dazu, dass die erste Welle um genau die oben genannte Drehachse drehbar ist. Weitere Drehachsen besitzt die Welle nicht. Translatorisch verschiebbar ist die Welle lediglich im Rahmen eines optional vorhandenen Lagerspiels.
-
Erfindungsgemäß ist das erste Zahnrad mindestens teilweise zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager angeordnet. Dies bedeutet, dass mindestens eine zwischen einem Punkt des ersten Lagers und einem Punkt des zweiten Lagers verlaufende Strecke das Zahnrad schneidet bzw. durch das Zahnrad hindurch verläuft. Insbesondere kann die genannte Strecke durch eine Bohrung in dem Zahnrad, die zur Aufnahme der Welle dient, hindurch verlaufen.
-
Dass das erste Zahnrad mindestens teilweise zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager angeordnet ist, bedeutet zu dem, dass es eine erste und eine zweite ebene Fläche gibt, die parallel zueinander verlaufen, und zwischen denen sich mindestens ein Teil des ersten Zahnrads befindet. Darüber hinaus befinden sich das erste Lager und der genannte Teil des ersten Zahnrads auf verschiedenen Seiten der ersten Fläche, sowie der Teil des ersten Zahnrads und das zweite Lager auf verschiedenen Seiten der zweiten Fläche. Die erste Fläche verläuft also zwischen dem ersten Lager und dem Teil des ersten Zahnrads. Entsprechend verläuft die zweite Fläche zwischen dem Teil des ersten Zahnrads und dem zweiten Lager.
-
Insbesondere kann das erste Zahnrad axial mindestens teilweise zwischen dem ersten Lager und dem zweiten Lager angeordnet sein. Dabei verläuft die oben genannte Strecke axial. Die oben genannte erste Fläche und die zweiten Fläche sind dann radial, d.h. orthogonal zu der Drehachse der ersten Welle ausgerichtet.
-
Das erfindungsgemäße Getriebe lässt eine in axialer Richtung besonders raumsparende Bauweise zu. Darüber hinaus ist es möglich, ein Getriebe, in dem bisher Wälzlager verbaut waren, ohne tiefgreifende konstruktive Änderungen mit Gleitlagern auszustatten. Insbesondere sind die Abmessungen und Abstände der Wellen und Zahnräder relativ zueinander können dabei unverändert bleiben. Änderungen der äußeren Geometrie, die kostspielige Änderungen der Peripherie des Getriebes nach sich ziehen würden, bleiben somit erspart.
-
In einer bevorzugten Weiterbildung bildet die erste Welle eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des ersten Lagers aus. Insbesondere kann die Welle dabei einstückig ausgestaltet sein. Darüber hinausgehend ist es möglich, dass die erste Welle auch eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des zweiten Lagers ausbildet. Beispielsweise kann die Welle jeweils einen Steg aufweisen, wobei eine Seitenfläche des Stegs als die genannte Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des ersten Lagers oder die genannte Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars fungiert. Das erste Gleitflächenpaar des ersten Lagers und/oder das erste Gleitflächenpaar des zweiten Lagers sind dann als herkömmliche Radiallager ausgestaltet.
-
In einer darüber hinaus bevorzugten Weiterbildung weist das Getriebe mindestens eine Bundbuchse auf, die als zweites Lager dient und auf der ersten Welle fixiert ist. Die Bundbuchse bildet eine Gleitfläche des ersten Gleitflächenpaars und eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des zweiten Lagers aus. Vorzugsweise ist eine weitere Bundbuchse als erstes Lager vorgesehen. Diese bildet entsprechend eine Gleitfläche des ersten Gleitflächenpaars und eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des ersten Lagers aus.
-
Durch die Verwendung von Bundbuchsen vereinfacht sich die Geometrie der ersten Welle. Weiterhin ist es möglich die erste Welle und das zweite Zahnrad aus einem Stück zu fertigen. Für das erste Zahnrad wird dabei ein Schleifauslauf benötigt. Der Bereich, der für den Schleifauslauf benötigt wird und für das erste und/oder zweite Lager benötigte Bauraum können sich axial überschneiden. Bei der Verwendung von Bundbuchsen ist dies unproblematisch, da die Bundbuchsen nach der Fertigung des ersten Zahnrads montiert werden können.
-
Neben dem ersten Zahnrad kann das Getriebe ein zweites Zahnrad aufweisen, das analog zu dem ersten Zahnrad auf einer zweiten Welle angeordnet und mittels eines dritten Lagers und eines vierten Lagers drehbar gelagert sein kann. Das zweite Zahnrad kämmt mit dem ersten Zahnrad. Weiterhin können beide Zahnräder schräg verzahnt sein. Bevorzugt weist die erste Welle dabei einen ersten Druckkamm, auch Druckring, Druckglied, Tragkamm oder Tragring genannt, auf.
-
Ein Druckkamm bezeichnet allgemein eine Ausformung einer Welle mit einer Wirkfläche, die zusammen mit einer Wirkfläche eines Zahnrads ein Wirkflächenpaar bildet. An dem Wirkflächenpaar findet eine axiale Abstützung der Welle und des Zahnrads gegeneinander statt. Das Wirkflächenpaar verhindert also eine translatorische Verschiebung der Welle relativ zu dem Zahnrad in eine axiale Richtung. Insbesondere kann es sich bei dem Wirkflächen des Wirkflächenpaares jeweils um eine radial verlaufende, d.h. orthogonal zu einer Drehachse der Welle und/oder des Zahnrads ausgerichtete ebene Fläche handeln.
-
Im vorliegenden Fall ist der erste Druckkamm ausgebildet, das zweite Zahnrad in eine erste axiale Richtung zu stützen. Darüber hinaus bildet der erste Druckkamm eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des ersten Lagers aus. Dies ist besonders vorteilhaft, da das zweite Zahnrad über den Druckkamm in dem ersten Lager abgestützt wird. Der Druckkamm leitet also Axialkräfte, die von dem zweiten Zahnrad aufgebracht werden, lediglich an das erste Lager weiter. Besondere Maßnahmen zur Stabilisierung des Druckkamms in axialer Richtung erübrigen sich damit.
-
Analog zu dem ersten Druckkamm kann die erste Welle einen zweiten Druckkamm aufweisen, der ausgebildet ist, dass zweite Zahnrad in eine zweite, entgegengesetzt zu der ersten Richtung verlaufende axiale Richtung abzustützen. Der zweite Druckkamm bildet dabei bevorzugt eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars des zweiten Lagers aus.
-
Als besonders vorteilhaft haben sich Bundbuchsen erwiesen, die den ersten Druckkamm und/oder den zweiten Druckkamm ausbilden.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
-
1 Gleitlager in x-Anordnung mit einem zweiteiligen Gehäuse;
-
2 Gleitlager in x. Anordnung mit einem einteiligen Gehäuse;
-
3 Bundbuchsen im x-Anordnung; und
-
4 Gleitlager in o-Anordnung.
-
Die in 1 dargestellte erste Welle 101 ist mittels eines ersten Lagers 103 und eines zweiten Lagers 105 drehbar in einem Getriebegehäuse 107 gelagert. Auf der ersten Welle 101 ist ein erstes Zahnrad 109 angeordnet.
-
Ein erstes Gleitflächenpaar 111 des ersten Lagers 103 und ein erstes Gleitflächenpaar 113 des zweiten Lagers 105 sind jeweils in Umfangsrichtung um die erste Welle 101 verlaufend angeordnet und fixieren die erste Welle 101 in radialer Richtung.
-
Ein zweites Gleitflächenpaar 115 des ersten Lagers 103 und ein zweiten Gleitflächenpaar 117 des zweiten Lagers 105 sind jeweils radial ausgerichtet und fixieren die erste Welle 101 in axialer Richtung. Aus der Perspektive von 1 fixiert das erste Lager 103 die Welle 101 gegenüber einer Verschiebung nach links. Entsprechend fixiert das zweite Lager 105 die Welle 101 gegenüber einer Verschiebung nach rechts. Dies entspricht einer aus dem Stand der Technik bekannten X-Anordnung von Wälzlagern.
-
Die Welle 101 weist einen ersten Steg 119 und einen zweiten Steg 121 auf. Der erste Steg 119 und der zweite Steg 121 bilden jeweils eine Gleitfläche des zweiten Gleitflächenpaars 115 des ersten Lagers 103 bzw. des zweiten Gleitflächenpaars 117 des zweiten Lagers 105 auf. Weiterhin bildet die Welle 101 in Umfangsrichtung verlaufende Gleitflächen des ersten Gleitflächenpaars 111 des ersten Lagers 115 und des ersten Gleitflächenpaars 113 des zweiten Lagers 105 aus.
-
Als Gegenstück weisen das erste Lager 103 und das zweite Lager 105 jeweils einen Außenring 123, 125 auf. Der Außenring 123 des ersten Lagers 103 und der Außenring 125 des zweiten Lagers 105 sind jeweils in dem Getriebegehäuse 107 fixiert. Beide Außenringe 123, 125 sind mit einer Nut versehen, in die ein entsprechender Steg des Getriebegehäuses 107 eingreift und so den Außenring 123, 125 formschlüssig fixiert.
-
Dies erfordert zur Montage eine zweiteilige Ausgestaltung des Gehäuses 107. Die Lager 103, 105 werden zunächst in einen ersten Teil des Gehäuses 107 eingelegt. Ein zweiter Teil des Gehäuses 107 wird anschließend auf den ersten Teil aufgesetzt, sodass das Gehäuse 107 geschlossen wird und die Lager 103, 105 sind.
-
Eine Variante, die geeignet ist, in einem einteiligen Gehäuse 107 montiert zu werden, ist in 2 dargestellt. Hier weisen die äußeren Lagerschalen 123, 125 anstelle einer Nut einen Bund auf. Dieser ermöglicht es, die Außenringe 123, 125 von außen in das Gehäuse 107 einzusetzen. Eine Fixierung der äußeren Lagerschalen 123, 125 in dem Getriebegehäuse 107 in axialer Richtung erfolgt dabei formschlüssig, indem etwa die äußeren Lagerschalen 123, 125 in das Gehäuse 107 eingedehnt werden.
-
In 3 ist ein Ausführungsbeispiel mit einer ersten Bundbuchse 301 anstelle des ersten Stegs 119 und einer zweiten Bundbuchse 303 anstelle des zweiten Stegs 121 dargestellt. Die Bundbuchsen 301, 303 bilden jeweils eine Fläche des ersten Wirkflächenpaars 111 und des zweiten Wirkflächenpaars 115 des ersten Lagers 103 bzw. des ersten Wirkflächenpaars 113 und des zweiten Wirkflächenpaars 117 des zweiten Lagers 105. Da sich die Bundbuchsen 301, 303 auf eine herkömmliche Welle aufschieben lassen, vereinfacht sich die Herstellung.
-
Weiterhin sind die Bundbuchsen 301, 303 von Vorteil, wenn zur Herstellung der Verzahnung 109 ein Schleifauslauf erforderlich ist. 3 stellt einen solchen Schleifauslauf 305 dar. Die Bundbuchsen 301, 303 ermöglichen eine axiale Überlappung der Lager 103, 105 mit dem Schleifauslauf 305.
-
Während die in den 1 bis 3 dargestellte Konfiguration der Lager 103, 105 einer x-Anordnung entspricht, stellt 4 eine o-Anordnung der Lager 103, 105 dar. Ausgehend von der Entfernung der 1 dargestellte Anordnung sind in 4 der erste Steg 119 und der zweite Steg 121 nach außen gerückt. Auf diese Weise verhindert der erste Steg 119 aus der Perspektive von 4 eine axiale Verschiebung der Welle 101 nach rechts. Der zweite Steg 121 verhindert entsprechend eine axiale Verschiebung der Welle 101 nach links.
-
5 zeigt eine Anordnung nach Art von 3 zusammen mit einer zweiten Welle 501 und einem zweiten Zahnrad 503. Das zweite Zahnrad 503 ist auf der zweiten Welle 501 angeordnet und kämmt mit dem ersten Zahnrad 109. Mittels eines dritten Lagers 505 und eines vierten Lagers 507 ist die zweite Welle 501 drehbar in dem Getriebegehäuse 107 gelagert.
-
Das erste Zahnrad 109 und das zweite Zahnrad 105 sind schräg verzahnt. Bei dem dritten Lager 505 und dem vierten Lager 507 handelt es sich jedoch um reine Radiallager, die keinerlei Axialführung der zweiten Welle 501 übernehmen können. Um dennoch die zweite Welle 501 mit dem zweiten Zahnrad 503 in axialer Richtung zu fixieren und die durch die Schrägverzahnung auftretenden Axialkräfte aufnehmen zu können, sind die erste Bundbuchse 301 und die zweite Bundbuchse 303 als Druckkämme ausgebildet. Die radialen Stege der Bundbuchsen 301, 303 sind über das erste Zahnrad 109 hinausgehend so verlängert, dass sie mit dem zweiten Zahnrad 503 seitlich in Kontakt kommen. Der äußere Teil des zweiten Zahnrads 503 wird dabei von den Bundbuchsen 301, 303 eingefasst und auf diese Weise axial fixiert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 101
- erste Welle
- 103
- erstes Lager
- 105
- zweites Lager
- 107
- Getriebegehäuse
- 109
- erstes Zahnrad
- 111
- erstes Gleitflächenpaar des ersten Lagers
- 113
- erstes Gleitflächenpaar des zweiten Lagers
- 115
- zweites Gleitflächenpaar des ersten Lagers
- 117
- zweites Gleitflächenpaar des zweiten Lagers
- 119
- erster Steg
- 121
- zweiter Steg
- 123
- Außenring des ersten Lagers
- 125
- Außenring des zweiten Lagers
- 301
- erste Bundbuchse
- 303
- zweite Bundbuchse
- 305
- Schleifauslauf
- 501
- zweite Welle
- 503
- zweites Zahnrad
- 505
- drittes Lager
- 507
- viertes Lager
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 8712192 U1 [0002, 0003]
- EP 0021223 B1 [0004]
- EP 2284394 A1 [0004]
