DE102016218639A1

DE102016218639A1 - Windkraftgetriebe mit Schwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE102016218639A1
Application number: DE102016218639.6A
Authority: DE
Inventors: Frederik Vanhollebeke
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-09-28
Filing date: 2016-09-28
Publication date: 2018-03-29
Also published as: WO2018059927A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (113) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (111). Das Hohlrad (107) ist drehbar gelagert; wobei das Hohlrad (107) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (111) mit der Struktur (111) gekoppelt ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und dem Oberbegriff von Anspruch 3.
Aus den Druckschriften US 2005/0017512 A1 , US 2008/0067815 A1 , DE 10 2007 021 213 A1 und DE 10 2009 011 084 A1 sind Mittel zum Dämpfen von Drehschwingungen in Windkraftgetrieben bekannt. Diesen Mitteln ist gemein, dass sie drehbar im Kraftfluss des Getriebes angeordnet sind. Insbesondere ist es möglich, die Mittel in eine Welle zu integrieren, so dass ein erster Teil der Welle durch das Mittel mit einem zweiten Teil der Welle verbunden wird. Dadurch lassen sich gezielt die Schwingungseigenschaften der Welle beeinflussen.
Durch die Anordnung des Mittels im Kraftfluss vergrößert sich der Bauraumbedarf insbesondere in axialer Richtung. Dies ist problematisch, da an Windkraftgetriebe die Anforderung gestellt wird, möglichst kompakt zu bauen.
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 Schwingungseigenschaften des Getriebes bei geringem Bauraumbedarf verbessert werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe nach Anspruch 1 und ein Getriebe nach Anspruch 3. Eine bevorzugte Weiterbildung ist in Anspruch 2 enthalten.
Das erfindungsgemäße Getriebe weist mindestens eine Planetenstufe auf. Diese umfasst einen drehbaren Planetenträger, ein drehbar gelagertes Sonnenrad, ein Hohlrad und ein oder mehrere drehbar in dem Planetenträger gelagerte Planetenräder. Jedes Planetenrad kämmt mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Auf diese Weise lässt sich ein Drehmomentfluss von dem Planetenträger zu dem Sonnenrad übertragen. Insbesondere kann der Planetenträger drehfest mit einer Eingangswelle des Getriebes verbunden sein. Das Sonnenrad ist drehfest mit einer Sonnenwelle verbunden, die entweder eine weitere Getriebestufe antreibt oder als Ausgangswelle des Getriebes drehfest mit einer Eingangswelle eines Generators verbunden ist. Ein derartiges Getriebe eignet sich vornehmlich zur Verwendung in einer Windkraftanlage.
Um einen Drehmomentfluss von dem Planetenträger zu dem Sonnenrad übertragen zu können, ist das Hohlrad gewöhnlich drehfest fixiert. Erfindungsgemäß aber ist das Hohlrad drehbar gelagert. Um dennoch einen Drehmomentfluss übertragen zu können, wird eine zusätzliche Drehmomentstütze benötigt. Daher ist eine Feder- und/oder Dämpfungselement als Drehmomentstütze vorgesehen.
Das Feder- und/oder Dämpfungselement koppelt das Hohlrad mit einer drehfesten Struktur, etwa mit einem Gehäuse des Getriebes. Durch das Feder- und/oder Dämpfungselement wird eine Drehung des Hohlrads gegenüber der drehfesten Struktur gefedert und/oder gedämpft. Das Feder- und/oder Dämpfungselement ist so zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur eingespannt, dass eine von dem Feder- und/oder Dämpfungselement aufgebrachte Feder- und/oder Dämpfungskraft zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur wirkt. Eine Drehung des Hohlrads geht mit einer Aktuierung des Feder- und/oder Dämpfungselement einher. Durch die Aktuierung wiederum wird die von dem Feder- und/oder Dämpfungselement aufgebrachte Feder- und/oder Dämpfungskraft hervorgerufen. Das Feder- und/oder Dämpfungselement wirkt daher der Drehung des Hohlrads entgegen.
Die erfinderische Idee wird alternativ verwirklicht durch ein Feder- und/oder Dämpfungselement, welches das Hohlrad drehest mit der drehfesten Struktur koppelt und durch ein Feder- und/oder Dämpfungselement, welches das Sonnenrad drehest mit der drehfesten Struktur koppelt.
Bei dem Feder- und/oder Dämpfungselement kann es sich um ein Federelement, ein Dämpfungselement oder ein Feder- und Dämpfungselement handeln. Als Federelement ist das Feder- und/oder Dämpfungselement ausgebildet, eine Federkraft aufzubringen, die zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur wirkt. Eine zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur wirkende Dämpfungskraft wird von dem Feder- und/oder Dämpfungselement aufgebracht, wenn es als Dämpfungselement ausgebildet ist. Als Feder- und Dämpfungselement bringt das Feder- und/oder Dämpfungselement eine Federkraft und eine Dämpfungskraft zwischen dem Hohlrad und der drehfesten Struktur auf.
Die genannten Kräfte, insbesondere deren Beträge sind abhängig von einer Belastung des Feder- und/oder Dämpfungselements durch eine Drehung bzw. Drehschwingung des Hohlrads.
Die Erfindung dient der Verminderung von Drehschwingungen in dem Getriebe. Da die Zahnräder und Wellen des Getriebes im Inneren seines Gehäuses untergebracht sind, ist die Bauraumsituation nach außen hin, d. h. zum Gehäuse hin regelmäßig entspannter. Der im Bereich des Gehäuses zur Verfügung stehende Bauraum lässt sich daher vorteilhaft für die Unterbringung des Feder- und/oder Dämpfungselements nutzen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Feder- und/oder Dämpfungselement als aktives Element ausgestaltet, dessen Eigenschaften von einem Steuergerät beeinflusst werden. So ist das Steuergerät ausgebildet, eine Feder- und/oder Dämpfungskennlinie des Feder- und/oder Dämpfungselements zu beeinflussen. Auf diese Weise lässt sich die Effektivität der Schwingungsreduktion weiter verbessern.
Der erfindungsgemäßen Idee entspricht es, wenn anstelle des Feder- und/oder Dämpfungselements ein Aktor vorgesehen ist. Dieser koppelt das Hohlrad mit der drehfesten Struktur. Der Aktor ist damit in der Lage, einen Drehwinkel zwischen dem Sonnenrad und der drehfesten Struktur zu verändern. Auf diese Weise können gezielt Schwingungen in das Getriebe eingeleitet werden, die bezüglich der zu eliminierenden Schwingungen als Gegenschwingungen, d. h. als Schwingungen gleicher Art mit umgekehrtem Vorzeichen, wirken.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:
1 eine Planetenstufe.
Die in 1 dargestellte Planetenstufe 101 weist einen drehbar gelagerten Planetenträger 103, ein drehbar gelagertes Sonnenrad 105, ein drehbar gelagertes Hohlrad 107 und drehbar in dem Planetenträger 103 gelagerte Planetenräder 109 auf. Die Planetenräder 109 kämmen mit dem Hohlrad 107 und dem Sonnenrad 105.
Das Hohlrad 107 ist über einen Dämpfer 111 mit einem Getriebegehäuse 113 gekoppelt. In Reaktion auf ein von dem Hohlrad 107 aufgebrachtes Drehmoment bewirkt der Dämpfer 111 eine Feder- und/oder Dämpfungskraft. Insbesondere ist das Hohlrad 107 nicht frei gegenüber dem Getriebegehäuse 113 verdrehbar, da der Dämpfer 111 als Drehmomentstütze ausgebildet ist. Somit lässt sich trotz der drehbaren Lagerung des Hohlrads 107 ein Drehmomentfluss von dem Planetenträger 103 zu dem Sonnenrad 105 übertragen.
Bezugszeichenliste

101: Planetenstufe
103: Planetenträger
105: Sonnenrad
107: Hohlrad
109: Planetenrad
111: Dämpfer
113: Getriebegehäuse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2005/0017512 A1 [0002]
US 2008/0067815 A1 [0002]
DE 102007021213 A1 [0002]
DE 102009011084 A1 [0002]

Claims

Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (113) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (111); dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (107) drehbar gelagert ist; wobei das Hohlrad (107) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (111) mit der Struktur (111) gekoppelt ist.
Getriebe nach Anspruch 1; gekennzeichnet durch mindestens ein Steuergerät; wobei das Steuergerät ausgebildet ist, eine Feder- und/oder Dämpfungskennlinie des Feder- und/oder Dämpfungselements (111) zu beeinflussen.
Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (113) und mindestens einem Aktor; dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (107) drehbar gelagert ist; wobei das Hohlrad (107) über den Aktor mit der Struktur (111) gekoppelt ist.
Getriebe mit mindestens einem Planetenträger (103), mindestens einem drehbar gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem drehbar gelagerten Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (113) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (111); dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (103) drehbar gelagert ist; wobei der Planetenträger (103) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (111) mit der Struktur (111) gekoppelt ist.
Getriebe mit mindestens einem drehbaren Planetenträger (103), mindestens einem gelagerten Sonnenrad (105), mindestens einem drehbar gelagerten Hohlrad (107), mindestens einer drehfesten Struktur (113) und mindestens einem Feder- und/oder Dämpfungselement (111); dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (105) drehbar gelagert ist; wobei das Sonnenrad (105) über das Feder- und/oder Dämpfungselement (111) mit der Struktur (111) gekoppelt ist.