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Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 3. Derartige Getriebe eignen sich vornehmlich für die Anwendung im Antriebsstrang einer Windkraftanlage.
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Bei Windkraftgetrieben wird gewöhnlich seitens der Windkraftfanlagenhersteller ein Versatz zwischen einer Drehachse einer Eingangswelle und einer Drehachse einer Ausgangswelle vorgegeben. Diese Vorgabe schränkt die Wiederverwendung von Teilen des Getriebes ein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu eliminieren. Insbesondere soll die Wiederverwendbarkeit von Teilen des Getriebes bei variierendem Versatz einer Drehachse der Eingangswelle und einer Drehachse der Ausgangswelle verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Getriebe nach Anspruch 1 und ein Getriebe nach Anspruch 3. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
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Das Getriebe nach Anspruch 1 weist eine erste Planetenstufe mit einer Eingangswelle und einer Ausgangswelle auf. Die Planetenstufe umfasst ein Hohlrad, einen Planetenträger, mehrere Planetenräder und ein Sonnenrad. Die Planetenräder sind drehbar in dem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Hohlrad und/oder dem Sonnenrad. Genau zwei der drei Komponenten Hohlrad, Planetenträger und Sonnenrad sind drehbar gelagert, die dritte Komponente drehfest. Die Drehachsen der beiden drehbar gelagerten Komponenten sind deckungsgleich, verlaufen insbesondere parallel zueinander. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle der Planetenstufe sind drehfest mit jeweils einer der beiden drehbaren Komponenten verbunden. Bevorzugt ist das Hohlrad drehfest angeordnet, während der Planetenträger und das Sonnenrad drehbar gelagert sind. Der Planetenträger ist in dem Fall drehfest mit der Eingangswelle verbunden, das Sonnenrad mit der Ausgangswelle.
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Die Eingangswelle und/oder die Ausgangswelle weisen ein Mittel auf, das einen Winkelversatz zulässt. Das Mittel ist drehfest mit der Eingangswelle bzw. der Ausgangswelle verbunden. Es ist mindestens zweistückig, mit einem ersten Stück und einem zweiten Stück, ausgeführt. Das erste Stück und das zweite Stück sind drehfest miteinander verbunden und können gegeneinander verkippt werden.
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Eine Verkippung bezeichnet eine Verdrehung orthogonal zu einer Drehachse des ersten Stücks bzw. des zweiten Stücks. Zwischen der Drehachse des ersten Stücks und der Drehachse des zweiten Stücks entsteht dadurch ein Winkelversatz. Infolge des Winkelversatzes verlaufen die Drehachsen des ersten Stücks und des zweiten Stücks nicht mehr deckungsgleich, sondern zueinander abgewinkelt. Die Winkel, in denen die Drehachsen dann zueinander stehen, sind von 0 und von 180° verschieden. Vorzugsweise liegen die Winkel außerhalb eines Bereichs von -10° bis 10° und eines Bereichs von 170° und 190°.
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Das Mittel kann an einer beliebigen axialen Stelle der Eingangswelle bzw. der Ausgangswelle angeordnet sein. Insbesondere kann sich das Mittel an einem der zwei Wellenenden befinden. Auch ist es möglich, das Mittel auf einem Mittelstück der Welle, d.h. zwischen den Wellenenden zu positionieren.
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Als Mittel, das einen Winkelversatz zulässt, kommt bevorzugt eine Passverzahnung zum Einsatz. Auch können eine Hardyscheibe oder ein Kardangelenk verwendet werden.
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Das Mittel erlaubt einen erfindungsgemäßen Winkelversatz der ersten Planetenstufe gegenüber einer Drehachse einer Eingangswelle und/oder einer Ausgangswelle des Getriebes. Dies bedeutet, dass zwischen den Drehachsen der drehbaren Komponenten der ersten Planetenstufe und der Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des Getriebes ein Winkelversatz besteht. Die Drehachsen verlaufen also nicht deckungsgleich oder parallel, sondern abgewinkelt zueinander. Die Winkel zwischen den Achsen sind von 0 und von 180° verschieden. Die Eingangswelle und die Ausgangswelle des Getriebes verlaufen dabei bevorzugt parallel zueinander.
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Durch den Winkelversatz der ersten Planetenstufe ermöglicht es die Erfindung, einen Achsversatz, d.h. einen Abstand zwischen der Drehachse der Eingangswelle und der Drehachse der Ausgangswelle zu variieren. Dazu muss lediglich der Winkelversatz der ersten Planetenstufe angepasst werden. Weitere Änderungen des Getriebes sind nicht erforderlich.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Getriebe mindestens eine Stirnradstufe auf. Eine Stirnradstufe zeichnet sich dadurch aus, dass die Drehachsen jeweils zweier Einheiten von drehfest miteinander verbundenen Komponenten - eine Einheit besteht gewöhnlich aus einer Welle mit einem oder mehreren Zahnrädern - parallel und voneinander beabstandet verlaufen. Ein Eingangsstirnrad der Stirnradstufe, d.h. das Stirnrad der Stirnradstufe, das in einem von der Stirnradstufe zu übertragenden Drehmomentfluss am weitesten eingangsseitig angeordnet ist, ist drehfest mit der Ausgangswelle der ersten Planetenstufe verbunden. Insbesondere kann die Ausgangswelle der ersten Planetenstufe zugleich Eingangswelle der Stirnradstufe sein.
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Das Eingangsstirnrad der Stirnradstufe weist gegenüber der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des Getriebes keinen Winkelversatz auf. Eine Drehachse des Eingangsstirnrads und die Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des Getriebes verlaufen also parallel zueinander.
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Weiterbildungsgemäß weist die Ausgangswelle der ersten Planetenstufe ein Mittel auf, das einen Winkelversatz zulässt. Dies ermöglicht es, die Planetenstufe gegenüber der Stirnradstufe zu verkippen, sodass zwischen der Planetenstufe und der Stirnradstufe ein Winkelversatz besteht.
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Die erfindungsgemäße Idee einer Variation des Abstands zwischen der Drehachse der Eingangswelle und der Ausgangswelle des Getriebes lässt sich nicht nur über einen Winkelversatz der Planetenstufe realisieren, sondern auch über einen Winkelversatz innerhalb der Stirnradstufe. Ein entsprechendes Getriebe weist mindestens eine Stirnradstufe mit einer Eingangswelle auf. Auf der Eingangswelle ist ein Mittel vorgesehen, das einen Winkelversatz zulässt. In axialer Richtung kann das Mittel beliebig positioniert sein, insbesondere an einem der beiden Wellenenden oder in einem dazwischenliegenden Bereich der Eingangswelle. Zwischen dem Mittel und der Eingangswelle besteht eine drehfeste Verbindung. Das Mittel selbst ist wie oben beschrieben aufgebaut.
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Das Mittel ermöglicht einen erfindungsgemäßen Winkelversatz eines Eingangsstirnrads der Stirnradstufe, das drehfest mit der Eingangswelle verbunden ist, gegenüber einer Drehachse einer Ausgangswelle der Stirnradstufe.
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Das Eingangsstirnrad der Stirnradstufe ist in einer bevorzugten Weiterbildung gegenüber einem weiteren Stirnrad der Stirnradstufe verkippt, d.h. zwischen den Drehachsen des Eingangsstirnrads und des weiteren Stirnrads besteht ein Winkelversatz. Die Drehachse des weiteren Stirnrads verläuft parallel zu der Drehachse der Ausgangswelle des Getriebes.
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Das Eingangsstirnrad und das weitere Stirnrad kämmen miteinander. Um dies zu ermöglichen, sind das Eingangsstirnrad und/oder das weitere Zahnrad als Beveloid- oder Kegelräder weitergebildet.
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Das weitere Stirnrad ist vorzugsweise auf der Ausgangswelle angeordnet und drehfest mit dieser verbunden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Getriebe sowohl die erste Planetenstufe als auch die genannte Stirnradstufe auf. Dabei besteht, wie oben beschrieben, ein Winkelversatz der ersten Planetenstufe gegenüber der Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des Getriebes und des Eingangsstirnrads der Stirnradstufe gegenüber der Drehachse der Ausgangswelle der Stirnradstufe.
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In einer bevorzugten Weiterbildung sind die Ausgangswelle der ersten Planetenstufe und das Eingangsstirnrad drehfest miteinander verbunden. Die Ausgangswelle der ersten Planetenstufe bildet dadurch zugleich eine Eingangswelle der Stirnradstufe.
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Das Getriebe ist bevorzugt mit einer zweiten Planetenstufe weitergebildet. Die zweite Planetenstufe ist in Richtung eines von dem Getriebe zu übertragenden Drehmomentflusses vor der ersten Planetenstufe angeordnet. Eine Ausgangswelle der zweiten Planetenstufe ist drehfest mit der Eingangswelle der ersten Planetenstufe verbunden. Insbesondere können die Eingangswelle und die Ausgangswelle einstückig verbunden sein, d.h. eine Welle zwischen der ersten Planetenstufe und der zweiten Planetenstufe dient der ersten Planetenstufe als Eingangswelle und der zweiten Planetenstufe als Ausgangswelle.
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Zwischen der zweiten Planetenstufe und einer Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des Getriebes besteht weiterbildungsgemäß kein Winkelversatz. Dies impliziert, dass ein Winkelversatz zwischen der ersten Planetenstufe und der zweiten Planetenstufe bzw. zwischen dem Eingangsstirnrad der Stirnradstufe und der zweiten Planetenstufe besteht. Die Drehachsen der drehbaren Komponenten der zweiten Planetenstufe verlaufen parallel zu der Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des Getriebes.
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Das beschriebene Getriebe ist bevorzugt als ein erstes Getriebe Teil einer Getriebebaureihe, die darüber hinaus ein zweites Getriebe mit einer ersten Planetenstufe aufweist. Eine Getriebebaureihe besteht aus mehreren Getrieben mit einem oder mehreren übereinstimmenden technischen Merkmalen.
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Der Winkelversatz zwischen der ersten Planetenstufe des ersten Getriebes gegenüber der Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des ersten Getriebes unterscheidet sich weiterbildungsgemäß von einem Winkelversatz der Planetenstufe des zweiten Getriebes gegenüber einer Drehachse einer Eingangswelle und/oder einer Ausgangswelle des zweiten Getriebes. Dies schließt nicht aus, dass der Winkelversatz der Planetenstufe des zweiten Getriebes gegenüber der Drehachse der Eingangswelle und/oder der Ausgangswelle des zweiten Getriebes 0 beträgt. Durch den unterschiedlichen Winkelversatz ergeben sich unterschiedliche Abstände zwischen den Drehachsen der Eingangs- und der Ausgangswelle des jeweiligen Getriebes.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Getriebebaureihe sind die Planetenstufe des ersten Getriebes und die Planetenstufe des zweiten Getriebes baugleich. Dies bedeutet, dass die beiden Planetenstufen in ihren physikalischen Parametern - insbesondere hinsichtlich ihrer Material- und Geometrieeigenschaften - im Rahmen der auftretenden Fertigungstoleranzen übereinstimmen. Unterschiedlich ist lediglich die Einbaulage der beiden Planetenstufen.
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Bevorzugt sind auch die anderen Getriebestufen des ersten Getriebes und des zweiten Getriebes untereinander baugleich. So können das erste Getriebe und das zweite Getriebe eine zweite Planetenstufe aufweisen, die der ersten Planetenstufe vorgeschaltet ist, und eine Stirnradstufe, die der ersten Planetenstufe nachgeschaltet ist. Die zweite Planetenstufe des ersten Getriebes und die zweite Planetenstufe des zweiten Getriebes stimmen in ihren physikalischen Parametern - insbesondere hinsichtlich ihrer Material- und Geometrieeigenschaften - im Rahmen der auftretenden Fertigungstoleranzen überein. Gleiches gilt für die Stirnradstufe des ersten Getriebes und die Stirnradstufe des zweiten Getriebes.
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Eine Getriebebaureihe mit einem ersten Getriebe und einem zweiten Getriebe kann alternativ oder ergänzend ein erstes Getriebe und ein zweites Getriebe umfassen, die jeweils eine Stirnradstufe mit einem Eingangsstirnrad aufweisen. Dabei ist der Winkelversatz des Eingangsstirnrads der Stirnradstufe des ersten Getriebes gegenüber der Drehachse der Ausgangswelle der Stirnradstufe des ersten Getriebes von einem Winkelversatz des Eingangsstirnrads der Stirnradstufe des zweiten Getriebes gegenüber einer Drehachse einer Ausgangswelle der Stirnradstufe des ersten Getriebes verschieden. Einen Winkelversatz des Eingangsstirnrads der Stirnradstufe des zweiten Getriebes von 0 schließt dies nicht aus.
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Den Stirnradstufen des ersten Getriebes und des zweiten Getriebes kann jeweils eine erste Planetenstufe und gegebenenfalls eine zweite Planetenstufe vorgeschaltet sein. Die ersten Planetenstufen des ersten Getriebes und des zweiten Getriebes sind bevorzugt baugleich, und die zweiten Planetenstufen des ersten Getriebes und des zweiten Getriebes sind bevorzugt baugleich, d.h. die ersten Planetenstufen bzw. die zweiten Planetenstufen stimmen in ihren physikalischen Parametern - insbesondere hinsichtlich ihrer Material- und Geometrieeigenschaften - im Rahmen der auftretenden Fertigungstoleranzen überein.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 ein Getriebe mit verkippter Planetenstufe und achsparallelen Stirnrädern;
- 2 ein Getriebe mit gemeinsam verkippter Planetenstufe und Stirnrad;
- 3 ein Getriebe mit achsparallelen Planetenstufen und verkipptem Stirnrad; und
- 4 ein Getriebe mit verkippter Planetenstufe und verkipptem Stirnrad.
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In den 1 bis 4 ist jeweils ein Getriebe 101 dargestellt, das eine erste Planetenstufe 103, eine zweite Planetenstufe 105 und eine Stirnradstufe 107 aufweist. Die zweite Planetenstufe 105 ist eingangsseitig angeordnet und bildet eine Eingangswelle 109 des Getriebes 101 aus. Der zweiten Planetenstufe 105 ist der ersten Planetenstufe 103 nachgeschaltet. Beide Planetenstufen 103, 105 sind über eine erste Zwischenwelle 111 gekoppelt.
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Der ersten Planetenstufe 103 ist die Stirnradstufe 107 nachgeschaltet. Beide Getriebestufen 103, 107 sind über eine zweite Zwischenwelle 113 gekoppelt.
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Auf der zweiten Zwischenwelle 113 ist ein erstes Stirnrad 115 der Stirnradstufe 107 angeordnet, das drehfest mit der zweiten Zwischenwelle verbunden ist. Das erste Stirnrad 115 kämmt mit einem zweiten Stirnrad 117. Das zweite Stirnrad 117 ist auf einer Ausgangswelle 119 des Getriebes 101 angeordnet und drehfest mit der Ausgangswelle 119 verbunden.
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Gemäß 1 weist die erste Planetenstufe 103 gegenüber der zweiten Planetenstufe 105 und der Stirnradstufe 107 einen Winkelversatz auf. Dies bedeutet, dass die Drehachsen der ersten Planetenstufe 103 gegenüber den Drehachsen der zweiten Planetenstufe 105 und der Stirnradstufe 107 nicht parallel verlaufen. Die Drehachsen der zweiten Planetenstufe 105 und der Stirnradstufe 107 verlaufen hingegen parallel zueinander.
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Der Winkelversatz der ersten Planetenstufe 103 wird ermöglicht durch eine Passverzahnung auf der ersten Zwischenwelle 111 und eine Passverzahnung auf der zweiten Zwischenwelle 113.
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Das in 2 dargestellte Getriebe unterscheidet sich von dem in 1 dargestellten Getriebe durch eine verkippte Anordnung des ersten Stirnrads 115. Eine Drehachse des ersten Stirnrads 115 verläuft parallel zu den Drehachsen der ersten Planetenstufe 103. Dadurch ist die Drehachse des ersten Stirnrads 115 gegenüber der Drehachse der Eingangswelle 109 und der dazu parallel verlaufenden Drehachse der Ausgangswelle 119 verkippt. Auch ist das erste Stirnrad 115 gegenüber dem zweiten Stirnrad 117 verkippt. Aus diesem Grund ist das erste Stirnrad 115 als Kegelrad ausgeführt.
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Die zweite Zwischenwelle 113 des Getriebes 101 gemäß 2 fluchtet mit der Drehachse des ersten Stirnrads 115. Insbesondere verläuft eine Drehachse der zweiten Zwischenwelle 113 parallel zu den Drehachsen des ersten Stirnrads 115 und der ersten Planetenstufe 103.
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Im Gegensatz dazu ist die zweite Zwischenwelle 113 des in 3 dargestellten Getriebes 101 mit einer Steckverzahnung versehen, die eine Verkippung des ersten Stirnrads 115 gegenüber der zweiten Planetenstufe 103 erlaubt. Die erste Planetenstufe 103 und die zweite Planetenstufe 105 sind hier achsgleich ausgerichtet, d.h. zwischen der ersten Planetenstufe 103 und der zweiten Planetenstufe 105 besteht kein Winkelversatz. Auch hier gemäß 3 das erste Stirnrad 115 gegenüber dem zweiten Stirnrad 117 verkippt und entsprechend als Kegelrad ausgeführt.
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Bei dem in 4 dargestellten Getriebe 101 ist die erste Planetenstufe 103 analog zu 2 verkippt. Zusätzlich ist das erste Stirnrad 115 analog zu 3 gegenüber der ersten Planetenstufe 103 und zugleich gegenüber dem zweiten Stirnrad 117 und der Ausgangswelle 119 verkippt. Das erste Stirnrad 115 ist entsprechend auch hier als Kegelrad ausgeführt.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Getriebe
- 103
- erste Planetenstufe
- 105
- zweite Planetenstufe
- 107
- Stirnradstufe
- 109
- Eingangswelle
- 111
- erste Zwischenwelle
- 113
- zweite Zwischenwelle
- 115
- erstes Stirnrad
- 117
- zweites Stirnrad
- 119
- Ausgangswelle
