DE102015225923A1

DE102015225923A1 - Housing for a transmission, in particular integral transmission

Info

Publication number: DE102015225923A1
Application number: DE102015225923.4A
Authority: DE
Inventors: Joachim Rasch; Birgit Kromer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-18
Publication date: 2016-06-23
Also published as: EP3234409A1; WO2016097272A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gehäuse für ein Getriebe, nämlich eines Integralgetriebes, wobei in dem Getriebegehäuse die Anordnung von mehreren Rädern, die miteinander in Wirkverbindung stehen, vorgesehen ist, wobei die Räder mit drehbaren Wellen gekoppelt sind, die in entsprechenden Lagerstellen lagern. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Lagerstellen (7) mit Lagerelementen (3) belegbar sind, wobei das Lagerelement (3) ein separates von dem Getriebegehäuse (1) unabhängiges Bauteil ist, wobei das Lagerelement (3) Anschlusselemente (10) zur Befestigung an dem Getriebegehäuse (1) und mindestens ein Lager (16) zur Aufnahme einer Welle (17) eines Rades aufweist.The invention relates to a housing for a transmission, namely an integral operation, wherein in the gear housing, the arrangement of a plurality of wheels, which are operatively connected to each other, is provided, wherein the wheels are coupled with rotatable shafts which are stored in corresponding bearings. According to the invention, it is provided that the bearing points (7) can be assigned bearing elements (3), wherein the bearing element (3) is a separate component independent of the gearbox housing (1), wherein the bearing element (3) has connecting elements (10) for attachment to the Gear housing (1) and at least one bearing (16) for receiving a shaft (17) of a wheel.

Description

Erfindung betrifft ein Gehäuse für ein Getriebe, insbesondere ein Integralgetriebe für eine Getriebeturbomaschine, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruchs 1.The invention relates to a housing for a transmission, in particular an integral transmission for a gear turbomachine, having the features of the preamble of claim 1.

Getriebe für Turbomaschinen wirken mit Kompressoren, Expandern, Dampfturbinen, Motoren und Generatoren zusammen. In der EP 1 691 081 B1 ist eine mehrstufige Getriebeturbomaschine mit einem integrierten Getriebe und mit An- und/oder Abtriebsaggregaten gezeigt, wobei als An- und Abtriebsaggregate Kompressoren, Dampfturbinen, Gasturbinen, Motoren, Generatoren und Expander vorgesehen sein können. Solche Getriebe zeichnen sich dadurch aus, dass einerseits die Anordnung dieser Aggregate in derselben horizontalen Ebene vorgesehen ist und andererseits durch das Vorhandensein eines Antriebsrads mit einer Vielzahl von Abtriebsritzeln, wodurch die Integration einer Vielzahl von Möglichkeiten mit sich bringt. Der Antrieb und damit eine Leistungsübertragung erfolgt von einem Antriebsrad auf Räder, die unterschiedliche Radien zeigen, aber vorzugsweise parallel ausgerichtete Wellen aufweisen. Als Räder können beispielsweise Zahnräder vorgesehen sein. Gearboxes for turbomachinery interact with compressors, expanders, steam turbines, motors and generators. In the EP 1 691 081 B1 is a multi-stage geared turbomachine with an integrated transmission and with input and / or output units shown, which can be provided as input and output units compressors, steam turbines, gas turbines, motors, generators and expander. Such transmissions are characterized in that on the one hand the arrangement of these units is provided in the same horizontal plane and on the other hand by the presence of a drive wheel with a plurality of output sprockets, whereby the integration of a variety of possibilities brings with it. The drive and thus a power transmission takes place from a drive wheel to wheels that show different radii, but preferably have parallel aligned waves. As wheels, for example, gears may be provided.

Über unterschiedliche Zähnezahlen der Verzahnungen bzw. unterschiedliche Teilkreisdurchmesser werden gewünschte Übersetzungen bzw. Übersetzungsverhältnisse (Leistungsstufen) in den einzelnen Getriebestufen realisiert. Demnach sind die einzelnen Wellen einerseits hinsichtlich ihrer Verzahnungsgeometrie und andererseits hinsichtlich der Mittenposition der Wellen zum Antriebsrad untereinander gekoppelt.About different numbers of teeth of the gears or different pitch diameter desired translations or ratios (power levels) in the individual gear stages are realized. Accordingly, the individual shafts on the one hand with respect to their Verzahnungsgeometrie and on the other hand with respect to the center position of the waves coupled to the drive wheel with each other.

Aufgrund der Anzahl der jeweiligen Wellen weisen solche Getriebe eine Vielzahl von Lagerelementen auf. Due to the number of respective shafts such transmissions have a plurality of bearing elements.

Das Getriebe ist in einem Gussgehäuse untergebracht, das vorzugsweise in der Lagerebene der Wellen geteilt ist. Hierfür weist das Gussgehäuse Wandungen auf, die einen Hohlraum einschließen, in dem die Räder frei drehbar sind. Die Räder sind mit Wellen gekoppelt, die in Lagerelementen gelagert sind, wobei die Lagerelemente jeweils im Bereich der Wandung des Gussgehäuses vorgesehen sind.The gear is housed in a cast housing, which is preferably divided in the storage plane of the waves. For this purpose, the cast housing on walls, which include a cavity in which the wheels are freely rotatable. The wheels are coupled with shafts which are mounted in bearing elements, wherein the bearing elements are each provided in the region of the wall of the cast housing.

Um unterschiedliche Lagerabstände der jeweiligen Wellen zu realisieren, können die Lagerelemente bei solchen Gussgehäusen oval ausgebildet sein, so dass diese nach Herstellung des Gussgehäuses noch mechanisch bearbeitet werden können, um Lagerelemente für die jeweilige Position der Wellen bereitzustellen. Dies hat aber zur Folge, dass zum einen genau in diesen Bereichen bei der Herstellung eine Gussanhäufung vorliegt, was wiederum impliziert, dass die Gefahr von Lunkern besteht. Als Lunker bezeichnet man einen bei der Erstarrung gegossener Teile entstandenen Hohlraum. Solche Hohlräume führen aber dazu, dass gerade im Bereich der Lager, in denen hohe Kräfte wirken, Strukturschwächungen des Gehäuses vorliegen, die zu einem Bruch solcher Lager führen. Lunker können zudem zu Undichtheiten führen.In order to realize different bearing distances of the respective shafts, the bearing elements may be formed in such cast casings oval, so that they can still be machined after production of the cast housing to provide bearing elements for the respective position of the waves. However, this has the consequence that on the one hand in these areas in the production of a cast accumulation, which in turn implies that there is a risk of voids. As voids one calls a cavity formed during the solidification of cast parts. However, such cavities lead to structural weaknesses of the housing, which lead to a breakage of such bearings, especially in the area of the bearings in which high forces act. Voids can also lead to leaks.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Variabilität solcher Gehäuse nicht sehr hoch ist. Die Toleranzen zur Positionierung unterschiedlicher Räder mit unterschiedlichen Durchmessern sind gering. Ein Auswechseln von Rädern mit anderen Durchmessern ist nach der Bearbeitung nicht mehr möglich. Zudem ist die Nachbearbeitung solcher Lagerelemente nach dem Gießverfahren aufwendig und teuer, da es sich in der Regel auch um sehr große Gehäuse handelt.Another disadvantage is the fact that the variability of such housing is not very high. The tolerances for positioning different wheels with different diameters are low. Replacing wheels with other diameters is no longer possible after machining. In addition, the post-processing of such bearing elements by the casting process is complicated and expensive, since it is usually also very large housing.

Sind die Anzahl der Räder des Getriebes oder die Übersetzungsverhältnisse zu ändern, so ist zu berücksichtigen, dass die Anordnung der jeweiligen Wellen nur in einem geringem Toleranzbereich erfolgen kann, ohne dass das Gussgehäuse neu entwickelt werden muss. Ist einmal eine Lagerposition für eine Welle ausgebildet, so kann diese auch nicht mehr verändert werden. Bei entsprechenden Änderungen ist auf ein neu gestaltetes Gussgehäuse zurückzugreifen.If the number of wheels of the transmission or the gear ratios to change, it should be noted that the arrangement of the respective waves can be done only in a small tolerance range, without the cast housing must be redeveloped. Once a storage position for a shaft is formed, it can not be changed. If changes have been made, use a redesigned cast housing.

Dies führt dazu, dass keine kostengünstige Fertigung solcher Getriebegehäuse erfolgen kann. Zudem ist es aufgrund der Vielzahl von Ausführungsmöglichkeiten von Getriebegehäusen nicht möglich, eine entsprechende Lagerhaltung zu planen.This means that no cost-effective production of such gear housing can be done. In addition, it is not possible to plan a corresponding storage due to the large number of execution options of gear housings.

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Getriebegehäuse der vorstehenden Art derart weiterzubilden, dass dieses für verschiedene Wellenabstände der in den Gehäusen angeordneten Räder verwendet werden kann.Therefore, the object of the invention is to develop transmission housing of the above type such that it can be used for different shaft spacings of the wheels arranged in the housings.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, ein Grundgehäuse vorzugweise aus Gussmaterial bereitzustellen, wobei das Grundgehäuse ein- oder mehrteilig ausgebildet sein kann. An dem Grundgehäuse ist eine Vielzahl von Lagerstellen vorgesehen. Diese Lagerstellen eignen sich aber nicht zur Aufnahme der Wellen für das Getriebe. Diese Lagerstellen sind große Ausnehmungen bzw. Aussparungen innerhalb des Grundgehäuses. Die Aussparungen sind um ein Vielfaches grösser als die Durchmesser der jeweiligen Wellen, die mit einem Lager aufgenommen werden sollen. Somit gibt eine Lagerstelle nur die grobe Position der jeweiligen Wellen an.The basic idea of the invention is to provide a base housing preferably made of cast material, wherein the base housing may be formed in one or more parts. At the base housing a plurality of bearings is provided. These bearings are not suitable for receiving the shafts for the transmission. These bearings are large recesses or recesses within the basic housing. The recesses are many times larger than the diameter of the respective shafts, which are to be accommodated with a bearing. Thus, a bearing indicates only the rough position of the respective waves.

Die Lagerstellen sind derart ausgebildet, dass ein Lagerelement oder mehrere Lagerelemente aufgenommen werden können, die zum einen mit dem Grundgehäuse fest verbindbar sind und zum anderen Aufnahmelager für die Wellen bereitstellen. Dieses Lagerelement ist daher ein separates Bauteil, das in die Lagerstelle einbringbar ist. Das Lagerelement und das Grundgehäuse können aus dem gleichen Material bestehen. Denkbar ist es auch, wenn das Lagerelement aus einem anderen Material als es das Grundgehäuse aufweist, besteht. Das Lagerelement kann somit auch speziell ausgestaltet sein. Dies bedeutet, dass im Bereich der Befestigung an dem Grundgehäuse andere Materialeigenschaften vorliegen als im Bereich der Aufnahme für die Wellen. Die Aufnahmebereiche für die Wellen können bereits mit Schmiermittel versehen sein.The bearings are designed such that a bearing element or a plurality of bearing elements can be accommodated, on the one hand with the base housing are firmly connected and provide the other recording storage for the waves. This bearing element is therefore a separate component which can be introduced into the bearing. The bearing element and the base housing may be made of the same material. It is also conceivable if the bearing element made of a different material than it has the basic housing exists. The bearing element can therefore also be specially designed. This means that other material properties are present in the area of the attachment to the base housing than in the area of the receptacle for the shafts. The receiving areas for the waves can already be provided with lubricant.

Die feste Verbindung zwischen Grundgehäuse und Lagerelement kann beispielsweise durch Schrauben oder gleichwirkende Befestigungsmittel erreicht werden. Die exakten Positionen der Aufnahmelager in Bezug auf das Grundgehäuse sind von der Ausgestaltung des Lagerelements abhängig. Dadurch ist es möglich, in Abhängigkeit von der entsprechenden Auswahl des Lagerelements unterschiedliche Positionen der Wellen mit ein- und demselben Grundgehäuse zu realisieren.The fixed connection between the base housing and bearing element can be achieved for example by screws or equivalent fastening means. The exact positions of the receiving bearing with respect to the base housing are dependent on the design of the bearing element. This makes it possible, depending on the corresponding selection of the bearing element to realize different positions of the waves with one and the same basic housing.

Die Lagerelemente sind bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Scheibe oder Flansch ausgebildet. Das Lagerelement weist einen Befestigungsbereich auf, der mit dem Grundgehäuse des Getriebegehäuses zusammenwirkt und über Befestigungsmittel an diesem entweder lösbar oder unlösbar befestigt wird. Zudem weist das Lagerelement einen Lagerbereich auf. Dieser Lagerbereich ist derart gestaltet, dass dieser zumindest mittelbar (entweder über Lagermittel, wie beispielsweise Kugellager, oder direkt) die um die eigene Achse drehbare Welle aufnimmt. Dafür wird ein Lager für die Welle bereitgestellt. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Lagerelement nur eine Hälfte darstellt, nämlich dann, wenn das Grundgehäuse ebenfalls zumindest zweiteilig ausgebildet ist. Erst durch Zusammenfügen der einzelnen Teile des Grundgehäuses bildet dann das Lagerelement auch ein vollständiges funktionsfähiges Element.The bearing elements are formed in a preferred embodiment as a disc or flange. The bearing element has a fastening region, which cooperates with the base housing of the transmission housing and is attached via fastening means on this either releasably or permanently. In addition, the bearing element has a storage area. This storage area is designed such that it at least indirectly (either via bearing means, such as ball bearings, or directly) receives the shaft rotatable about its own axis. For this a bearing for the shaft is provided. It can be provided that the bearing element is only one half, namely, when the base housing is also formed at least in two parts. Only by joining the individual parts of the basic housing then forms the bearing element and a complete functional element.

Ist das Getriebegehäuse in zumindest zwei Gehäuseteile an einer Schnittstellenebene unterteilt, sind eine erste Hälfte einer einzelnen Lagerstelle und demzufolge ein Lagerelement in einem ersten Gehäuseteil und die andere Hälfte der Lagerstelle und ein weiteres Lagerelement im zweiten Gehäuseteil angeordnet. Das einzelne Lagerelement ist dann vorzugsweise ein in Draufsicht halbkreisrundes Segment, wobei stirnseitig eine flache Seite gebildet ist, die ein Lager umfasst, d.h. entweder ausbildet oder aufnimmt. Das Getriebegehäuse weist zur Aufnahme der Lagerelemente kreisförmige Aussparungen auf. Dabei werden die Aussparungen am Getriebegehäuse und die Lagerelemente mit dem selben Einpaßdurchmesser gefertigt und die Lagerelemente mit dem Getriebegehäuse verbunden. Im montierten Zustand kann dann die Lagergasse zur Ausbildung oder Aufnahme eines Lagers entsprechend den Erfordernissen des Einsatzfalles gefertigt werden.If the gear housing is divided into at least two housing parts on an interface plane, a first half of a single bearing and consequently a bearing element in a first housing part and the other half of the bearing and a further bearing element in the second housing part are arranged. The individual bearing element is then preferably a semicircular segment in plan view, wherein a flat side is formed on the end face, which comprises a bearing, i. either trains or picks up. The gear housing has circular recesses for receiving the bearing elements. The recesses are made on the gear housing and the bearing elements with the same Einpaßdurchmesser and the bearing elements connected to the transmission housing. In the assembled state, the storage lane can then be made to form or accommodate a bearing according to the requirements of the application.

Das Lagerelement kann auch derart ausgestaltet sein, dass sein Befestigungsbereich in einen flanschartigen oder nutartigen Bereich einpassbar ist. Der Bereich für das Aufnahmelager ist vorzugsweise breiter ausgestaltet, um insbesondere dem Auflager eine breite flächige Auflage zu bieten.The bearing element can also be designed such that its attachment region can be fitted in a flange-like or groove-like region. The area for the receiving warehouse is preferably made wider, in particular to provide the support a wide areal edition.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, dass sowohl das Grundgehäuse als auch die unterschiedlichen Lagerelemente auf Lager gelegt werden können, da ein bedarfsgerechter Zusammenbau möglich ist und nicht, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, dass für jede Ausführungsform ein neues Grundgehäuse geschaffen werden muss.This results in the advantage that both the basic housing and the different bearing elements can be stored in stock, since a needs-based assembly is possible and not, as is known in the prior art that a new basic housing must be created for each embodiment ,

Durch die Verwendung von Lagerelementen in Verbindung mit dem Grundgehäuse wird auch der Nachteil kompensiert, dass im Bereich der Lagerstellen Gusshäufungen und die damit verbundenen Lunkerstellen auftreten.The use of bearing elements in conjunction with the basic housing also compensates for the disadvantage that cast piles and the voids associated therewith occur in the region of the bearing points.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following description, the claims and the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine perspektivische Ansicht auf einen Teil eines Getriebegehäuse mit Grundgehäuse und Lagerelementen; 1 a perspective view of a part of a transmission housing with basic housing and bearing elements;

2 eine perspektivische Ansicht auf das Getriebegehäuse ohne Lagerelemente; 2 a perspective view of the transmission housing without bearing elements;

3 eine perspektivische Ansicht auf ein Lagerelement. 3 a perspective view of a bearing element.

In 1 ist das Grundgehäuse 2 des Getriebegehäuses 1 eines Getriebes, insbesondere Integralgetriebes mit entsprechenden Lagerelementen 3 gezeigt. Das Grundgehäuse 2, dessen eine Hälfte in der Zeichnung dargestellt ist, weist Gehäusewandungen 4 auf, die einen Hohlraum 5 einschließen. Der Hohlraum 5 dient zur Aufnahme der unterschiedlichen Räder für das Getriebe. An der Schnittstellenebene 6 sind in dem Grundgehäuse Lagerstellen 7 vorgesehen. Diese Lagerstellen 7 sind im Querschnitt rund gestaltet, derart, dass eine Hälfte der Lagerstelle in dem ersten Teil des Grundgehäuses 2 und ein weiterer Teil im weiteren Teil des Grundgehäuses 2 vorgesehen ist, wobei der weitere Teil des Grundgehäuses in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Die Lagerstellen 7 entsprechen den ungefähren Positionen, die von den jeweiligen Wellen eingenommen werden.In 1 is the basic housing 2 of the gearbox 1 a transmission, in particular integral operation with corresponding bearing elements 3 shown. The basic housing 2 , one half of which is shown in the drawing, has housing walls 4 on that a cavity 5 lock in. The cavity 5 serves to accommodate the different wheels for the transmission. At the interface level 6 are in the basic housing bearings 7 intended. These bearings 7 are designed in cross-section around, such that one half of the bearing in the first part of the basic housing 2 and another part in the other part of the basic housing 2 is provided, wherein the further part of the basic housing is not shown in the drawings. The bearings 7 correspond to the approximate positions taken by the respective waves.

Die Lagerstellen 7 sind durch die Lagerelemente 3 geprägt. Ein solches Lagerelement 3 für eine Hälfte des Grundgehäuses ist in Alleinstellung in 3 dargestellt. Es besteht aus einem halbkreisförmigen Segment 9, das vorzugsweise halbkreisförmig einen Anschlussbereich 10 für die Montage an dem Getriebegehäuse 1 mittels Befestigungselementen 11 vorsieht. Die Befestigungselemente 11 sind in dem vorliegenden Beispiel Schrauben, die Bohrungen 12 an einem Befestigungsbereich 13 durchdringen, wobei der Kopf der Schraube auf dem Anschlussbereich 10 anliegt und das Segment 9 gegen das Grundgehäuse 2 presst. Zudem weist der Anschlussbereich Lagerflächen 14 auf, die in Wirkverbindung mit weiteren Lagerflächen 15 an dem Getriebegehäuse 1 stehen. Die Breite bzw. der Halbdurchmesser des Anschlussbereichs 10 ist grösser als der des eigentlichen Segments 9. The bearings 7 are through the bearing elements 3 embossed. Such a bearing element 3 for one half of the basic housing is in isolation in 3 shown. It consists of a semicircular segment 9 , which preferably has a semicircular connection area 10 for mounting on the gearbox 1 by means of fastening elements 11 provides. The fasteners 11 are in the present example screws, the holes 12 at a mounting area 13 penetrate, with the head of the screw on the connection area 10 is present and the segment 9 against the basic housing 2 pressed. In addition, the connection area has storage areas 14 on, in operative connection with other storage areas 15 on the gearbox 1 stand. The width or half diameter of the connection area 10 is greater than that of the actual segment 9 ,

Auf der flachen Seite 8 des halbkreisförmigen Segments 9 ist stirnseitig ein Lager 16 zur Aufnahme einer Welle (Achse 17 strichpunktiert dargestellt) vorgesehen. Durch das Andrücken des Gegensegments zusammen mit dem Gegengehäuse (beides in den Zeichnungen nicht dargestellt) entsteht ein vollständiges Getriebegehäuse 1.On the flat side 8 of the semicircular segment 9 is a frontal bearing 16 for receiving a shaft (axis 17 shown in phantom). By pressing the counter segment together with the counter housing (both not shown in the drawings) creates a complete gear housing 1 ,

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Getriebegehäuse gearbox
22: Grundgehäuse Headers
33: Lagerelemente bearing elements
44: Gehäusewandungen housing walls
55: Hohlraum cavity
66: Schnittstellenebene Interface level
77: Lagerstellen bearings
88th: flache Seite flat side
99: Segment segment
1010: Anschlusselement connecting element
1111: Befestigungselement fastener
1212: Bohrung drilling
1313: Befestigungsbereich fastening area
1414: Lagerflächen storage areas
1515: Lagerflächen storage areas
1616: Lager camp
1717: Welle wave

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1691081 B1 [0002]

Claims

Housing for a transmission, in particular transmission housing of an integral operation, a. wherein in the gear housing, the arrangement of a plurality of wheels, which are in operative connection with each other is provided, b. the wheels being coupled to rotatable shafts which are stored in corresponding bearing points, characterized in that the bearing points ( 7 ) with bearing elements ( 3 ) are assignable, wherein the bearing element ( 3 ) a separate from the transmission housing ( 1 ) independent component, wherein the bearing element ( 3 ) Connection elements ( 10 ) for attachment to the transmission housing ( 1 ) and at least one depository ( 16 ) for receiving a wave ( 17 ) of a wheel.

Housing according to claim 1, characterized in that the connection element ( 10 ) is formed flange-like and fasteners ( 11 ) through holes provided ( 12 ) is penetrable.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission housing ( 1 ) is made of a cast material.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing element ( 3 ) consists of a metal or cast.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission housing is divided into at least two housing parts on an interface plane, wherein a first half of a single bearing point in a first housing part and the other half are arranged in the second housing part.

Housing according to one of the preceding claims, characterized in that the bearing element ( 3 ) a semicircular segment in plan view ( 9 ) and thereby a flat side ( 8th ), which is a warehouse ( 16 ).