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Die Erfindung betrifft ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 2 und ein Getriebe nach dem Oberbegriff von Anspruch 3.
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Getriebe von Windkraftanlagen stützen sich gewöhnlich auf die Eingangswelle ab. Die Eingangswelle ist zweifach in einem Maschinenträger gelagert. Zudem ist die Eingangswelle drehbar in einem Gehäuse des Getriebes gelagert. Über diese Lagerung „hängt“ das Getriebe an der Eingangswelle. Durch das resultierende Biegemoment entstehen Verformungen, die sich im Zahneingriff störend auswirken.
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Aus der Druckschrift
EP 2 202 409 A1 ist eine Windkraftanlage bekannt, bei der ein Rotor drehfest mit einem Hohlrad einer Planetenstufe verbunden ist. Die Planetenräder der Planetenstufe sind paarweise drehfest miteinander verbunden und in einem Getriebegehäuse gelagert. Ein erstes Planetenrad jeweils eines Paars kämmt mit dem Hohlrad, ein zweites Planetenrad mit einem Sonnenrad der Planetenstufe. Bei dieser Anordnung ist allerdings der Rotor in dem Getriebegehäuse gelagert. Insbesondere stützt sich das Getriebegehäuse nicht an dem Rotor ab. Es kommt daher nicht zu den eingangs beschriebenen Verformungen.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, eine Kraft auf das Getriebegehäuse aufzubringen, die der Gewichtskraft des Getriebegehäuses und damit dem oben beschriebenen Kippmoment entgegenwirkt. Die Kraft kann durch eine gezielte Anordnung von Drehmomentstützen oder durch ein eigens dafür vorgesehenes Federelement oder einen Aktor aufgebracht werden.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Idee wird umgesetzt durch ein erstes Getriebe nach Anspruch 1, ein zweites Getriebe nach Anspruch 2 und ein drittes Getriebe nach Anspruch 3. Insbesondere kann es sich dabei um Getriebe einer Windkraftanlage handeln. Das Getriebe weist jeweils eine Eingangswelle und ein Getriebegehäuse auf. Die Eingangswelle ist drehbar in einer Stützstruktur, etwa in einem Maschinenträger einer Windkraftanlage, und in dem Getriebegehäuse gelagert. Die drehbare Lagerung der Eingangswelle kann in genau einer Lagerstelle oder in genau zwei Lagerstellen erfolgen.
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Das Getriebe weist bevorzugt eine eingangsseitige Planetenstufe auf. Diese umfasst einen Planetenträger, drehbar in dem Planetenträger gelagerte Planetenräder, ein Hohlrad und ein Sonnenrad. Die Planetenräder kämmen jeweils mit dem Hohlrad und dem Sonnenrad. Der Planetenträger und das Sonnenrad sind drehbar gelagert. Weiterhin ist der Planetenträger drehfest mit der Eingangswelle verbunden.
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Das Getriebegehäuse des ersten Getriebes ist in genau zwei Lagerstellen in der Stützstruktur befestigt. Insbesondere kann das Getriebegehäuse zwei Drehmomentstützen aufweisen, die jeweils in einer der Lagerstellen in der Stützstruktur befestigt sind.
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Die Gewichtskraft des Getriebegehäuses ruft ein Drehmoment entlang einer Achse, die durch die zwei Lagerstellen verläuft, hervor. Dieses Drehmoment wird über die Lagerung der Eingangswelle abgestützt. Um eine Verkippung des Getriebegehäuses zu vermeiden, sind die Lagerstellen erfindungsgemäß axial zueinander versetzt und/oder in einem unterschiedlichen Abstand zu einer Drehachse der Eingangswelle angeordnet.
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Bei einer axial zueinander versetzten Anordnung der Lagerstellen lässt sich eine radiale, d.h. orthogonal zu der Drehachse der Eingangswelle verlaufende Ebene angeben, die zwischen den Lagerstellen hindurch verläuft. Die Lagerstellen befinden sich dann auf unterschiedlichen Seiten der Ebene. Der Abstand der Lagerstellen zu der Drehachse der Eingangswelle bezeichnet die Länge eines Lots von einem Mittelpunkt der jeweiligen Lagerstelle auf die Drehachse der Eingangswelle.
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Die Lagerstellen sind nicht entlang der Drehachse der Eingangswelle angeordnet. Die Drehachse verläuft also nicht durch die Lagerstellen. Dies bedeutet, dass der Abstand der Lagerstellen zu der Drehachse der Eingangswelle von 0 verschieden ist.
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Über die Eingangswelle wird das Getriebe mit einem Eingangsdrehmoment beaufschlagt. Das Eingangsdrehmoment wird von dem Getriebe gewandelt und liegt in gewandelter Form als Ausgangsdrehmoment an einer Ausgangswelle des Getriebes an. Die Differenz zwischen Eingangsdrehmoment und Ausgangsdrehmoment wird von den Lagerstellen aufgenommen. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Lagerstellen führt dies zu einer Kraft, die in radialer Richtung auf das Getriebegehäuse wirkt. Durch geeignete Ausgestaltung der Lagerstellen lässt sich so die Gewichtskraft des Getriebegehäuses kontern.
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Das Getriebegehäuse des zweiten Getriebes ist erfindungsgemäß in genau einer Lagerstelle in der Stützstruktur befestigt. Diese Lagerstelle ist horizontal versetzt zu der Drehachse der Eingangswelle angeordnet. Dies bedeutet, dass die Lagerstelle auf einer der beiden Seiten einer vertikal verlaufenden Ebene liegt, in welcher sich die Drehachse der Eingangswelle befindet. Die oben beschriebene Drehmomentdifferenz bewirkt in der erfindungsgemäßen Lagerstelle eine Kraft, mit der sich die Gewichtskraft des Getriebegehäuses kontern lässt.
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Zum Kontern der Gewichtskraft des Getriebegehäuses weist das dritte Getriebe ein Federelement oder einen Aktor auf. Das Federelement oder der Aktor ist so angeordnet, dass eine vertikal gerichtete Kraft auf das Getriebegehäuse ausgeübt wird.
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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 einen Antriebsstrang einer Windkraftanlage;
- 2 ein Getriebe;
- 3a, 3a eine einzelne, rotorseitig angeordnete Drehmomentstütze;
- 4a, 4b eine einzelne, generatorseitig angeordnete Drehmomentstütze;
- 5 ein Federelement;
- 6a, 6b, 6c axial beabstandete Drehmomentstützen; und
- 7 Drehmomentstützen unterschiedlicher Länge.
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Eine Eingangswelle 101 überträgt, wie in 1 dargestellt, ein Antriebsdrehmoment von einem Rotor 103 zu einem Getriebe 105. Die Eingangswelle 101 ist mittels eines ersten Lagers 107a und eines zweiten Lagers 107b drehbar in einem Maschinenträger einer Windkraftanlage gelagert. Über eine Drehmomentstütze 107 ist das Getriebe 105 drehfest in dem Maschinenträger verankert.
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2 stellt den Aufbau einer eingangsseitigen Planetenstufe 201 des Getriebes 105 dar. Die Planetenstufe 201 weist einen Planetenträger 203 auf. Zwischen dem Planetenträger 203 und der Eingangswelle 101 besteht eine starre Verbindung. Die Planetenstufe 201 weist Planetenträgerlager 205 auf, mit denen der Planetenträger 203 drehbar in einem Getriebegehäuse 207 gelagert ist.
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Über die Planetenträgerlager 205 stützt sich das Getriebegehäuse 207 zusammen mit seinen Innereien auf die Planetenträgerlager 205 ab. Dadurch kommt es zu einer Schiefstellung des Getriebegehäuses 207.
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Die in den 3a, 3b, 4a und 4b dargestellten Varianten des Getriebes 105 weisen nur eine einzige Drehmomentstütze 301 auf. Ein von dem Rotor 103 über die Eingangswelle 101 in das Getriebe 105 eingeleitetes Drehmoment wird von der Drehmomentstütze 301 aufgenommen. Dadurch wirkt in der Drehmomentstütze 301 eine Kraft R. Je nach Anordnung der Drehmomentstütze 301 auf eine der beiden Seiten des Getriebes 105 wirkt die Kraft R nach oben oder nach unten.
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Bei der in den 3a und 3b dargestellten rotorseitigen Anordnung der Drehmomentstütze 301 befinden sich die Drehmomentstütze 301 und der Masseschwerpunkt des Getriebegehäuses 105 auf unterschiedlichen axialen Seiten der Planetenträgerlager 205. Um das von der Gewichtskraft G auf das Getriebegehäuse 105 aufgebrachte Kippmoment zu kontern, muss entsprechend die in der Drehmomentstütze 301 wirkende Kraft R nach unten gerichtet sein.
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Bei der in den 4a und 4b dargestellten Variante des Getriebes 105 ist die Drehmomentstütze 301 generatorseitig angeordnet. Entsprechend wirkt die Kraft R hier nach oben.
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5 zeigt ein Federelement 501, das eine Federkraft F aufbringt, die auf das Getriebe 105 wirkt. Die Kraft F ist der Gewichtskraft G entgegengerichtet.
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Varianten des Getriebes 105 mit einer ersten Drehmomentstütze 601 und einer zweiten Drehmomentstütze 602 sind in den 6a, 6b, 6c und 7 dargestellt. Gemäß den 6a, 6b und 6c sind die erste Drehmomentstütze 601 und die zweite Drehmomentstütze 603 axial zueinander versetzt angeordnet.
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7 zeigt eine erste Drehmomentstütze 601 und eine zweite Drehmomentstütze 603, die unterschiedlich lang sind. Insbesondere sind ein Abstand eines Angriffspunkts einer Kraft F1 in der ersten Drehmomentstütze 601 von einer Drehachse der Eingangswelle 101 und ein Abstand eines Angriffspunkts einer Kraft F2 in der zweiten Drehmomentstütze 603 von derselben Drehachse unterschiedlich.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Eingangswelle
- 103
- Rotor
- 105
- Getriebe
- 107a
- erstes Lager
- 107b
- zweites Lager
- 107
- Drehmomentstütze
- 201
- Planetenstufe
- 203
- Planetenträger
- 205
- Planetenträgerlager
- 207
- Getriebegehäuse
- 301
- Drehmomentstütze
- 501
- Federelement
- 601
- erste Drehmomentstütze
- 603
- zweite Drehmomentstütze
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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