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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Planetengetriebe mit mindestens einer Planetenstufe, umfassend ein über Planetenräder mit einem äußeren Hohlrad verbundenes Sonnenrad, wobei Ölzuführmittel zur Druckölschmierung zumindest der Planetenradlagerung vorgesehen sind, welche mindestens einen in einem drehenden Planetenträger der Planetenräder eingebrachten Ölführungskanalabschnitt umfassen, wobei zwischen dem Planetenträger und einem benachbarten Getriebeteil ein Drehdurchführungsring angeordnet ist, um einen im benachbarten Getriebeteil eingebrachten Ölführungskanalabschnitt mit dem Ölführungskanalabschnitt des Planetenträgers zu verbinden.
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Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf die Windkraftanlagentechnik. Bei Windkraftanlagen werden Planetengetriebe der hier interessierenden Art dazu verwendet, eine langsame Drehzahl eines wind beaufschlagten Rotors ins Schnelle zu übersetzen, um einen nachgeschalteten Generator zur Erzeugung elektrischer Energie zu betreiben. Für Windkraftanlagen höherer Leistung kommen mehrstufige Planetengetriebe zum Einsatz, welche auch leistungsverzweigt ausgeführt sein können. Insbesondere bei Planetengetrieben höherer Leistung wird eine Druckölschmierung dazu verwendet, um die Wälzlagerstellen - insbesondere der Planetenräder - mit ausreichend Schmieröl zu versorgen. Zum Transport des Schmieröls an die Wälzlagerstellen ist die betreffende Planetenstufe mit einem Ölzuführungskanalsystem versehen.
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Stand der Technik
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Aus der WO 2006/ 053 940 A1 ist bekannt, ein Planetengetriebe mit einer Rohrleitung bekannt. Die Rohrleitung ist in einem Getriebegehäuse fixiert und leitet mit Druck beaufschlagtes Öl einem Verteilerring zu.
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Die
DE 10 2009 031 320 A1 offenbart ein Planetengetriebe mit einem Hohlrad, mehreren in einem Planetenradträger gelagerten Planetenrädern und einem Sonnenrad sowie einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle. Außerdem ist ein in einem Getriebegehäuse konzentrisch zur Sonnenradachse angeordneter Einsatzring vorgesehen, der von einem Schmierstoffverteilungskanal durchdrungen ist. Der Schmierstoffverteilungskanal ist einerseits mit einer Schmierstoffpumpe und andererseits mit Schmierstoffzuführungskanälen im Planetenradträger verbunden. Darüber hinaus ist der Einsatzring als Gleitlager oder Gleitlagerelement für den Planetenradträger ausgestaltet.
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Die
DE 10 2013 222 847 A1 betrifft ein Getriebe, insbesondere für eine Windkraftanlage, mit einem Getriebegehäuse und mit mindestens einer Planetenstufe, wobei die Planetenstufe mindestens einen Planetenträger mit mindestens einem ersten Kanal zum Leiten von Schmierstoff aufweist, wobei der Planetenträger mittels mindestens eines Lagers, bei dem es sich insbesondere um das Rotorlager handeln kann, drehbar in dem Getriebegehäuse gelagert ist, und wobei mindestens ein Teil des Getriebegehäuses, mindestens ein Teil des Planetenträgers und mindestens ein Teil des Lagers einen Hohlraum bilden. Der erste Kanal ist so ausgebildet, dass aus dem ersten Kanal Schmierstoff in den Hohlraum austreten kann, sodass mindestens ein Teil des Schmierstoffs in das Lager gelangt.
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Die
EP 1 431 575 A2 offenbart ein gattungsgemäßes Planetengetriebe für eine Windkraftanlage. Eine getriebeeingangsseitige Planetenstufe wird über den Planetenträger angetrieben. Das Hohlrad ist ortsfest zum Getriebegehäuse ausgebildet und eine Sonnenradwelle bildet den Abtrieb der Planetenstufe. Die Planetenräder der Planetenstufe sind am Planetenträger über Wälzlager gelagert, welche von einem getriebeinternen Ölzuführungssystem mit Schmieröl versorgt werden. Im Rahmen des Ölzuführungssystems wird Schmieröl von außen über das Getriebegehäuse und einem als Drehdurchführung dienenden, im Querschnitt abgewinkelten Drehdurchführungsring geleitet. Hierfür ist der Drehdurchführungsring mit einem radialen und einem hiervon abgehenden axialen Kanalabschnitt durchzogen, welche dem Winkelprofil des Drehdurchführungsrings folgen. Endseitig des radialen Kanalabschnitts ist eine Einmündung in eine Ringnut vorgesehen, welche seitens des Planetenträgers ausgebildet ist. Von hier aus erstreckt sich ein weiterer Kanalabschnitt in Richtung der Planetenradlagerung. Ein Teil des in die Ringnut einmündenden Schmieröls gelangt über einen Leckagespalt in den Bereich der Verzahnung der Planetenstufe, um eine zusätzliche Verzahnungsschmierung vorzunehmen. Das Ölzuführungskanalsystem umfasst mehrere radiale Kanalabschnitte, welche wegen der Einhaltung von Mindestmaterialstärken bei den zugeordneten Bauteilen die Planetenstufe in Axialrichtung entsprechend verlängern, was auch zu einer Erhöhung des Gesamtgewichts beiträgt.
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Die WO 2003/ 078 870 A1 offenbart demgegenüber eine technische Lösung für ein Ölzuführungssystem einer Planetenstufe, welche im Rahmen der Drehdurchführung ohne radiale Kanalabschnitte auskommt. Hierbei wird ein Ölzuführungskanal von außen her in Axialrichtung durch das Getriebegehäuse hindurchgeführt und mündet in einen Drehdurchführungsring ein, welcher am Planetenträger befestigt ist und eine dynamische Abdichtung gegenüber einer Umfangsnut seitens des Getriebegehäuses vornimmt. Das Schmieröl gelangt von hier aus seitens des Planetenträgers in einen Planetenträgerbolzen und wird von dort aus in Richtung der Planetenradlager weiter verteilt. Bei dieser technischen Lösung wird der Drehdurchführungsring, welcher in der Regel aus einem Dichtungsmetall, vorzugsweise Bronze, besteht, an dem Planetenträger mit mehreren äquidistant zueinander beabstandeten Schrauben verschraubt.
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Diese Art der Befestigung berücksichtigt allerdings nicht die auf den Drehdurchführungsring aufgrund von Bauteilverformungen einwirkenden Lasten. Denn während des Betriebs ist der Planetenträger erheblichen elastischen Verformungen ausgesetzt, welche über die verschiedenen Lasteinwirkungsstellen auf dieses komplexe Bauteil einwirken.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Planetenstufe mit einen Drehdurchführungsring umfassende Ölzuführungsmittel dahingehend weiter zu verbessern, dass die Funktion des Drehdurchführungsrings unbeeinflusst von der Verformung des Planetenträgers bleibt und zugleich eine zuverlässige Schraubbefestigung sichergestellt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem Planetengetriebe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass ein Drehdurchführungsring an einer Planetenwange eines drehenden Planetenträgers über mehrere axial verlaufende Schrauben befestigt ist, welche entlang des Umfangs des Drehdurchführungsrings zumindest teilweise einen unterschiedlichen Abstand zueinander aufweisen.
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Somit wendet sich die erfindungsgemäße Lösung ab von dem herkömmlichen Konstruktionsprinzip, nach dem eine sichere Ringbefestigung über gleichbeabstandet zueinander angeordnete Befestigungsmittel zu erzielen ist, wie beispielsweise bei einer Flanschverbindung üblich. Die erfindungsgemäße Lösung stellt im Unterschied hierzu eine belastungssituationsoptimierte Ringbefestigung dar, da erkannt wurde, dass der Planetenträger im Betrieb unter Last - also bei Anliegen eines Antriebsmoments - entlang des Umfangs Zonen unterschiedlicher Verformung ausgesetzt ist. Dem entsprechend ist der Drehdurchführungsring vorzugsweise in Umfangsbereichen mit hoher Planetenträgerverformung mit weniger Schrauben befestigt, als in Umfangsbereichen mit dem gegenüber weniger Planetenträgerverformung, was ein entsprechend ungleichmäßiges Bohrbild ergibt. Durch den Entfall von Schrauben in Umfangsbereichen hoher Verformungen des Drehdurchführungsrings wird eine überhöhte Spannungsbeanspruchung der Schrauben in diesen Bereichen vermieden, welche sowieso unweigerlich zu Spannungsbrüchen der Schrauben führen würde. Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung wurde erkannt, dass in diesen hoch beanspruchten Umfangsbereichen durchaus auf Schrauben verzichtet werden kann, ohne die Dichtheit der Drehdurchführung zu beinträchtigen.
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Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme ist vorgesehen, dass die Ringfläche des Drehdurchführungsring ballig ausgebildet ist, um Ringspaltverluste zu minimieren. Außerdem kommt es in der Phase des Anlaufens der Planetenstufe unter ungünstigen Bedingungen durch die balligere Ringfläche nur zu einen Linienkontakt in der Ringnut seitens des gegenüberliegenden Getriebeteils. Hierdurch wird ein höherer Verschleiß aufgrund sogenannten Fressens vermieden.
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Gemäß einer anderen die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass die Schrauben mit ungleicher Winkelteilung ausgebildet sind, um eine definierte Einbaulage sicherzustellen. Hierdurch können Querspannungseinflüsse auf die Schrauben vermieden werden und ein spannungsoptimaler Verlauf der Schraube längs zur Belastungsachse wird berücksichtigt. Hierdurch wird die Positionierung und Zuordnung zu den zuführenden Ölkanalabschnitten zuverlässig sichergestellt.
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Die Schrauben sind vorzugsweise als Zylinderkopfschrauben ausgebildet, welche überstandslos in korrespondierende Senkbohrungen im Drehdurchführungsring eingesetzt sind und in Gewindegrundbohrungen seitens des Planetenträgers eingeschraubt sind. Die Senkbohrungen im vorzugsweise bronzenen Drehdurchführungsring werden durch spanende Bearbeitung hergestellt. Daneben ist es auch möglich, den Drehdurchführungsring aus Stahl oder einem anderen Trägermaterial mit einer Bronzebeschichtung herzustellen.
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Das axial zum Planetenträger benachbarte Getriebeteil, über welches die Ölzuführung zur Planetenstufe erfolgt, kann gemäß einer ersten Ausführungsform als ortsfestes Getriebegehäuseteil ausgebildet sein. Daneben ist es jedoch auch möglich, dass das benachbarte Getriebeteil als Mitnehmerscheibe der Sonnenradwelle einer vorgeschalteten Planetenstufe oder dergleichen ausgebildet ist, falls ein mehrstufiges Getriebe vorhanden ist.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Ausführungsbeispiele
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Seitenansicht einer Planetenstufe mit Ölzuführungsmitteln zur Öldruckschmierung;
- 2 eine Detailansicht D im Bereich des Öldurchführungsrings nach 1, und
- 3 eine Draufsicht auf den Öldurchführungsring mit ungleichmäßigem Lochbild.
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Gemäß 1 umfasst eine hier exemplarisch und rein schematisch dargestellte Planetenstufe eines Planetengetriebes ein über Planetenräder 1 mit einem äußeren Hohlrad 2 verbundenes Sonnenrad 3. Das Hohlrad 2 ist ortsfest gegenüber einem Getriebegehäuse 4 angeordnet. Über einen Planetenträger 5 für die Planetenräder 1 erfolgt der Antrieb mittels eines - nicht weiter dargestellten - Rotors. Das Sonnenrad 3 ist an einer abtriebsseitigen Sonnenradwelle 9 befestigt.
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Zwischen dem drehenden Planetenträger 5 und dem benachbart hierzu angeordneten Getriebegehäuse 4 ist ein am Planetenträger 5 befestigter Drehdurchführungsring 6 für eine Schmierölzufuhr vorgesehen. Der Drehdurchführungsring 6 ist Bestandteil einer Druckölschmierung für die Wälzlager und die Verzahnung der Planetenstufe und verbindet einen seitens des Getriebegehäuses 4 eingebrachten Ölführungskanalabschnitt 7 mit einem Ölführungskanalabschnitt 8 im Planetenträger 5.
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Nach 2 ist der Drehdurchführungsring 6 an einer Planetenwange 10 des drehenden Planetenträgers 5 über mehrere axial verlaufende Schrauben 11 (exemplarisch) befestigt.
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In Richtung des Ölführungskanalabschnitts 7 im Getriebegehäuse 4 ist die Ringfläche 12 des Drehdurchführungsrings 6 ballig ausgebildet. Der Drehdurchführungsring 6 besteht aus einer Bronzelegierung und weist Senkbohrungen 13 zur überstandslosen Aufnahme der Schrauben 11 auf, welche als Zylinderkopfschrauben ausgebildet sind. Die Schrauben 11 greifen in Gewindegrundbohrungen 14 seitens des Planetenträgers 5 ein. Der seitens des Planetenträgers 5 eingebrachte Ölführungskanalabschnitt 8 ist in dieser Detaildarstellung D mit verdeckten Körperkanten (Strichlinien) illustriert und ist auch den Drehdurchführungsring 6 axial durchdringend an einer Umfangsstelle angeordnet, welche nicht als Schraubverbindungsstelle genutzt wird.
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Nach 3 sind die Schrauben 11 (exemplarisch) entlang des Umfangs mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet. Demnach ist der Drehdurchführungsring 6 in Umfangsbereichen A mit hoher Planetenträgerverformung mit weniger Schrauben 11 befestigt, als in Umfangsbereichen B mit demgegenüber geringerer Planetenträgerverformung.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass das Getriebeteil, durch welchen die Schmierölzuführung zum Drehdurchführungsring 6 am Planetenträger 5 verläuft, nicht als Getriebegehäuse, sondern als ein anderes benachbartes Getriebeteil ausgebildet ist, beispielsweise als Mitnehmerscheibe der Sonnenradwelle einer vorgeschalteten Planetentstufe oder dergleichen.
