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Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Aus dem Stand der Technik sind Windkraftgetriebe bekannt, bei denen eine Sonnenwelle über eine Passverzahnung drehfest mit einer Hohlwelle einer nachgelagerten Getriebestufe verbunden ist. Die Sonnenwelle ist freischwebend, d.h. sie wird ausschließlich durch ein Sonnenrad, das mit Planetenrädern kämmt, und die Passverzahnung bzw. die Hohlwelle getragen. Muss die Hohlwelle zu Wartungszwecken demontiert werden, besteht das Problem, die Sonnenwelle zu fixieren.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen verbessertes Getriebe verfügbar zu machen. Insbesondere soll die Demontierbarkeit und damit die Wartbarkeit des Getriebes verbessert werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten und ergeben sich aus dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
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Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst eine Sonnenwelle und eine weitere Welle. Auf der Sonnenwelle ist ein Sonnenrad fixiert. Das Sonnenrad ist mindestens drehfest auf der Sonnenwelle fixiert. Bevorzugt besteht zwischen dem Sonnenrad und der Sonnenwelle eine starre Verbindung, d.h. eine Verbindung, die keinerlei Relativbewegungen zulässt.
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Das Sonnenrad ist Teil einer Planetenstufe, die darüber hinaus ein oder mehrere Planetenräder, einen Planetenträger und ein Hohlrad aufweist. Die Planetenräder sind in dem Planetenträger gelagert und kämmen jeweils mit dem Sonnenrad und/oder dem Hohlrad. Genau zwei der drei Komponenten Sonnenrad, Planetenträger und Hohlrad sind um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert. Die dritte Komponente ist gehäusefest, d.h. relativ zu einem Getriebegehäuse drehfest, fixiert.
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Eine der zwei genannten Wellen ist mindestens teilweise als Hohlwelle ausgebildet. Bevorzugt handelt es sich bei der weiteren Welle um die Hohlwelle.
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Die Sonnenwelle und die weitere Welle bilden eine Passverzahnung, welche die Sonnenwelle und die weitere Welle drehfest miteinander verbindet. Durch die drehfeste Verbindung sind die Sonnenwelle und die weitere Welle relativ zueinander nicht verdrehbar.
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Eine Passverzahnung bezeichnet allgemein eine Vielfach-Mitnehmerverbindung zwischen einer Welle und einer Nabe. Die Welle und die Nabe bilden dabei mehrere Flanken aus, die paarweise miteinander in Kontakt stehen. Die miteinander in Kontakt stehenden Flanken bilden Wirkflächenpaare zur Übertragung von Drehmomenten zwischen der Welle und der Nabe. Zur Übertragung eines Drehmoments wird dabei zwischen jeweils zwei miteinander in Kontakt stehenden Zahnflanken eine Kraft übertragen. Eine Passverzahnung kann etwa als Passverzahnung mit Evolventenflanken, als Passverzahnung mit Keilflanken oder als Passverzahnung mit Kerbflanken ausgeführt sein. Vorliegend bildet etwa die weitere Welle die Nabe der Passverzahnung.
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Die Sonnenwelle ist unter anderem in der Passverzahnung gelagert. Dies bedeutet, dass die Passverzahnung die Sonnenwelle trägt und gegen mindestens einen Teil ihrer eigenen Schwerkraft abstützt. Da die weitere Welle einen Teil der Passverzahnung bildet, impliziert dies, dass die Sonnenwelle in der weiteren Welle gelagert ist, und damit die weitere Welle die Sonnenwelle trägt und gegen mindestens einen Teil ihrer eigenen Schwerkraft abstützt.
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Bevorzugt ist die Sonnenwelle darüber hinaus in den Planetenrädern gelagert. Dies bedeutet, dass die Planetenräder die Sonnenwelle tragen und gegen mindestens einen weiteren Teil ihrer eigenen Schwerkraft abstützen. Die Lagerung der Sonnenwelle in den Planetenrädern erfolgt über das Sonnenrad. Dies bedeutet, dass die Sonnenwelle über das mit den Planetenrädern kämmende Sonnenrad in den Planetenrädern gelagert ist.
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Wenn etwa zu Wartungszwecken die weitere Welle entfernt wird, entfällt ein Teil der Lagerung der Sonnenwelle. Daher ist erfindungsgemäß ein Stützelement vorgesehen, das die Sonnenwelle anstelle der Passverzahnung gegen die Schwerkraft abstützt, wenn die weitere Welle entfernt wurde. Das Stützelement fixiert die Sonnenwelle in ihrer Einbaulage und verhindert so, dass die Sonnenwelle beim Ausbau der weiteren Welle verrutscht oder verkippt.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist bevorzugt als Teil eines Windkraftgetriebes.
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Bevorzugt ist die Anordnung mit einer Getriebekomponente weitergebildet, zu der die Sonnenwelle relativ verdrehbar ist. Bei der Getriebekomponente kann es sich etwa um den oben genannten Planetenträger oder eine gehäusefeste Struktur handeln.
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Eine gehäusefeste Struktur zeichnet sich dadurch aus, dass sie starr, d.h. ohne die Möglichkeit einer Relativbewegung, in dem Getriebegehäuse fixiert ist. Insbesondere bildet das Getriebegehäuse selbst eine gehäusefeste Struktur.
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Das Stützelement ist weiterbildungsgemäß in der Getriebekomponente fixiert. Die Getriebekomponente und das Stützelement bilden dabei bevorzugt physisch voneinander getrennte Stücke, sind also nicht einstückig miteinander verbunden. Vorzugsweise ist die Fixierung des Stützelements in der Getriebekomponente formschlüssig. Insbesondere kann die Fixierung lösbar sein. So ist das Stützelement vorzugsweise mit der Getriebekomponente verschraubt.
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In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Stützelement bezüglich der Drehachse axial zwischen dem Sonnenrad und der Passverzahnung angeordnet. Dies bedeutet, dass das Stützelement und das Sonnenrad sich auf unterschiedlichen Seiten einer orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten ersten Ebene befinden. Das Stützelement und die Passverzahnung befinden sich auf unterschiedlichen Seiten einer zweiten orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten Ebene. Das Stützelement befindet sich dann zwischen der ersten Ebene und der zweiten Ebene.
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Die Sonnenwelle ist bevorzugt mit einer Schulter weitergebildet. Eine Schulter bezeichnet einen bezüglich der Mittelachse einer Welle radial verlaufenden kreisringförmigen Bereich der Oberfläche der Welle. Die Schulter ist rotationssymmetrisch zu der Mittelachse. Sie verbindet gewöhnlich zwei zylindrische Bereiche der Oberfläche der Welle, die unterschiedliche Durchmesser aufweisen.
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Weiterbildungsgemäß ist die Schulter axial zwischen dem Sonnenrad und dem Stützelement angeordnet. Dies bedeutet, dass sich die Schulter und das Sonnenrad auf unterschiedlichen Seiten einer orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten dritten Ebene befinden, während sich die Schulter und das Stützelement auf unterschiedlichen Seiten einer orthogonal zu der Drehachse ausgerichteten vierten Ebene befinden. Die Schulter befindet sich dann zwischen der dritten und der vierten Ebene.
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Die Schulter dient dazu, die Sonnenwelle gegen axiale Verschiebung zu sichern, wenn die weitere Welle entfernt wird. Zu diesem Zweck hinterschneidet die Schulter das Stützelement. Dies bedeutet, dass mindestens eine zylindrische Fläche, deren Mittelachse mit der Drehachse identisch ist, sowohl die Schulter als auch das Stützelement schneidet. Ein Abstand zwischen dem Stützelement und der Drehachse ist also an seiner kleinsten Stelle geringer als ein Abstand zwischen der Schulter und der Drehachse an seiner größten Stelle.
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Durch die Hinterschneidung des Stützelements bildet die Schulter gegenüber dem Stützelement ein axiales Widerlager. Dieses blockiert eine Verschiebung der Sonnenwelle ausgehend von dem Sonnenrad in Richtung des Stützelements.
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Mindestens ein Teil des Stützelements ist in einer bevorzugten Weiterbildung ringförmig ausgestaltet. Der mindestens eine Teil des Stützelements hat also die Form eines Toroids. Dessen Querschnittsfläche ist bevorzugt rechteckig.
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Bevorzugt ist ein radial innerer Teil des Stützelements ringförmig ausgestaltet bzw. hat die Form eines Toroids mit bevorzugt rechteckiger Querschnittsfläche. Insbesondere kann das gesamte Stützelement ringförmig ausgestaltet sein.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Übereinstimmende Bezugsziffern kennzeichnen dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale. Im Einzelnen zeigt:
- 1 einen Ausschnitt eines Getriebes.
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Eine in 1 dargestellte Planetenstufe 101 weist ein Hohlrad 103, mehrere Planetenräder 105, einen Planetenträger 107 und ein Sonnenrad 109 auf. Das Hohlrad 103 ist drehfest in einem Getriebegehäuse 111 fixiert. Die Planetenräder 105 sind jeweils drehbar in dem Planetenträger 107 gelagert. Dieser wiederum ist drehbar in dem Getriebegehäuse 111 gelagert. Die Planetenräder 105 kämmen jeweils mit dem Hohlrad 103 und dem Sonnenrad 109.
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Das Sonnenrad 109 ist auf einer Sonnenwelle 113 fixiert. Insbesondere können das Sonnenrad 109 und die Sonnenwelle 113 einstückig miteinander verbunden sein.
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Das Sonnenrad 109 befindet sich an einem axialen Ende der Sonnenwelle 113. An einem gegenüberliegenden axialen Ende weist die Sonnenwelle 113 eine Außenverzahnung auf. Diese bildet mit einer korrespondierenden Innenverzahnung einer Hohlwelle 115 eine Passverzahnung 117. Durch die Passverzahnung 117 sind die Sonnenwelle 113 und die Hohlwelle 115 drehfest miteinander verbunden.
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Die Sonnenwelle 113 und die Hohlwelle 115 sind um eine gemeinsame Drehachse drehbar gelagert. Die Lagerung der Sonnenwelle 113 erfolgt ohne Lager. Stattdessen wird die Sonnenwelle 113 auf einer Seite von dem Sonnenrad 109 und der Passverzahnung 117 in Position gehalten. Das Sonnenrad 109 wiederum wird von den Planetenrädern 105 in Position gehalten. Auf der anderen Seite stützt sich die Sonnenwelle über die Passverzahnung 117 in der Hohlwelle 115 ab.
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Würde man die Sonnenwelle 113 nach Demontage der Hohlwelle 115 „hängen lassen“, würden die Verzahnungen des Sonnenrads 109 und der Planetenräder 105 fehlbelastet und unter Umständen beschädigt. Zudem bestünde die Gefahr, dass die Sonnenwelle 113 mit dem Sonnenrad 109 aus der Planetenstufe 101 „herausrutscht“. Um dies zu verhindern, weist der Planetenträger 107 einen Ring 119 auf. Dieser ist koaxial zu der Sonnenwelle 113 angeordnet und stützt die Sonnenwelle 113, wenn die Hohlwelle 115 entfernt wurde.
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Die Sonnenwelle 113 weist eine Schulter 121 auf, welche den Ring 119 hinterschneidet. Dadurch bildet der Ring 119 ein Widerlager für die Schulter 121, das ein „herausrutschen“ der Sonnenwelle 113 aus der Planetenstufe 101 verhindert.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Planetenstufe
- 103
- Hohlrad
- 105
- Planetenrad
- 107
- Planetenträger
- 109
- Sonnenrad
- 111
- Getriebegehäuse
- 113
- Sonnenwelle
- 115
- Hohlwelle
- 117
- Passverzahnung
- 119
- Ring
- 121
- Schulter
