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Die Erfindung befasst sich mit der Lagerung in einem Planetengetriebe.
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Planetengetriebe sind allgemein im Stand der Technik bekannt. So zeigt
DE 10 2013 213 662 A1 ein Planetengetriebe für eine Windkraftanlage. Dieses Planetengetriebe wird von einem außenverzahnten Sonnenrad, einem stehenden, innenverzahnten Hohlrad und außenverzahnten Planetenrädern gebildet. Jedes der in kämmendem Eingriff zwischen Sonnenrad und Hohlrad stehenden Planetenräder wird drehbar von einer Planetenachse aufgenommen. Alle Planetenachsen sind drehfest mit einem drehbaren Planetenträger verbunden.
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Die Lagerung der Planetenräder ist als Wälzlagerung ausgeführt, indem ein mehrreihiges Zylinderrollenlager zwischen den jeweiligen Planetenrädern und der jeweiligen Planetenachse vorgesehen ist.
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Die Lagerung des Planetenträgers gegenüber dem stehenden Hohlrad wird ebenfalls von zwei, einreihig ausgebildeten Zylinderrollenlagern übernommen, die im Abstand der axialen Breite des Planetengetriebes zueinander angeordnet sind. Dabei werden die bei Planetengetrieben unvermeidbaren axialen Lasten von seitlichen Borden an den einreihigen Zylinderrollenlagern aufgenommen.
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Auch ist es bekannt, Kegelrollenlager zur Lagerung von Planetenträgern gegenüber dem Hohlrad zu verwenden. Hierzu wird auf
DE 100 64 815 A1 hingewiesen. Da sich im Laufe des Betriebs Planetengetriebe aber erwärmen und daher ausdehnen, ist es zur Kompensation solcher thermischen Effekte erforderlich, Kegelrollenlager während der Montage vorzuspannen, so dass ein als wünschenswert erachtetes Betriebsspiel während des Betriebs erhalten bleibt. Solche Einstellarbeiten zur Einbringung einer notwendigen Vorspannung sind aber komplex und erhöhen daher den Aufwand erheblich.
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Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Planetengetriebe, insbesondere eines Planetengetriebes für Windkraftanlagen fortzubilden.
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Darstellung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 5 angegeben. Anspruch 6 bezieht auf eine Windkraftanlage, welche ein erfindungsgemäßes Planetengetriebe zum Gegenstand hat.
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Wird der Planetenträger mittels mindestens eines Gleitlagers drehbar in oder an einem stehenden Bauteil gelagert, wird gegenüber einem Wälzlager nicht nur Bauvolumen und Gewicht eingespart, sondern auch Geräuschemissionen und Stoßanfälligkeiten gemindert.
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Eine gleichzeitige Aufnahme von Axial- und Radialkräften durch das jeweilige Gleitlager ist dann gegeben, wenn die jeweiligen Gleitflächen der ein Gleitlager bildenden Gleitpartner bezogen auf die Drehachse DA des Gleitlagers angestellt ausgebildet sind.
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Temperaturbedingte Veränderungen des Planetengetriebes und deren Einfluss auf den Gleitlagerspalt sind gebannt, wenn sich zumindest ein Gleitpartner eines Gleitlagers unter Zwischenordnung eines Vorspannelements am Planetenträger oder dem stehenden Bauteil abstützt.
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Eine hohe Flexibilität bei der Auslegung von Gleitlagern in Planetengetrieben ist dann gegeben, wenn die über das Vorspannelement bewirkte Abstützung des jeweiligen Gleitpartners am Planetenträger oder dem stehenden Bauteil entweder zwischen Axialflächen oder Radialflächen und/oder zwischen Axial- und Radialflächen dieses Gleitpartners und dem Planetenträger oder dem stehenden Bauteil erfolgt.
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Hohe Standzeiten sind dann gegeben, wenn die Vorspannelemente aus Elastomerwerkstoffen oder metallischen Federn gebildet sind.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine erste Ausführungsform nach der Erfindung;
- 2 eine zweite Ausführungsform nach der Erfindung;
- 3 eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 4 eine weitere Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 5 noch eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 6 noch eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 7 noch eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 8 noch eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 9 noch eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 10 noch eine Variante entsprechend der Ausführungsform gemäß 2;
- 11 eine weitere Ausführungsform gemäß 2;
- 12 eine Kombination aus den Ausführungen gemäß 2 und 11;
- 13 zwei Ausführungen von ein Gleitlager bildenden Gleitpartnern und
- 14 eine Windkraftanlage.
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Wege zum Ausführen der Erfindung
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In 1 ist ein Planetengetriebe 1 gezeigt. Dieses Planetengetriebe 1 umfasst ein Hohlrad 2, ein Sonnenrad 3 und mindestens ein Planetenrad 4. Das Hohlrad 2 ist mit einer Innenverzahnung 5 versehen. Das Sonnenrad 3 und die jeweiligen Planetenräder 4 haben Außenverzahnungen 6.1, 6.2.
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Die jeweiligen Planetenräder 4 sind drehbar auf einer Planetenachse 7 gelagert, wobei diese drehbewegliche Lagerung der jeweiligen Planetenräder 4 auf der Planetenachse 7 in dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel von einem vierreihigen Zylinderrollenlager 8 übernommen wird. Selbstverständlich können in einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel die Planetenräder 4 auch mittels eines Gleitlagers drehbeweglich auf der Planetenachse 7 angeordnet sein.
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Wie der Darstellung gemäß 1 leicht entnommen werden kann, sind die jeweiligen Planetenräder 4 zwischen dem Hohlrad 2 und dem Sonnenrad 3 angeordnet und stehen dabei mit ihrer Außenverzahnung 6.2, mit der Außenverzahnung 6.1 des Sonnenrades 3 und mit der Innenverzahnung 5 des Hohlrades 2 in kämmender Wirkverbindung. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewiesen, dass im Sinne dieser Anmeldung als Hohlrad 2 nicht nur die reine Innenverzahnung 5 aufweisender Kreisring verstanden wird, sondern Hohlräder 2 im Sinne dieser Anmeldung auch Fortführungen umfassen, die an Stirnseiten des Kreisrings in axialer und/oder Richtung anschließen.
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Wie bei anderen Planetengetrieben auch, rotiert während des Betriebs auch bei dem in 1 gezeigten Planetengetriebe 1 die Planetenachse 7 zusammen mit dem Planetenträger 9, mit welchen die Planetenachsen 7 drehfest verbunden sind, um die Drehachse DA des Planetengetriebes 1. Um die drehende Relativbewegung des Planetenträgers 9 gegenüber dem in diesem Ausführungsbeispiel stehenden Bauteil in der Form des Hohlrads 2 zu lagern, sind zwei in axialem Abstand zueinander angeordnete Gleitlager 10.1, 10.2 vorgesehen, wobei die radial inneren Gleitpartner 11.1 dieser Gleitlager 10.n mit dem Planetenträger 9 und die radial äußeren Gleitpartner 11.2 dieser Gleitlager 10.n mit dem Hohlrad 2 drehfest verbunden sind. Wie der Darstellung gemäß 1 leicht entnommen werden kann, haben die Gleitflächen 12.1 - 12.4 der jeweilen Gleitpartner 11.n bezogen auf die Drehachse DA dieses Planetengetriebes 1 einen angestellten Verlauf. Ähnlich einem Kegelrollenlager in X-Anordnung schneiden auch in 1 die durch die angestellten, gepaarten Gleitflächen 12.1, 12.2 bzw. 12.3, 12.4 verlaufenden Drucklinien die Drehachse DA axial zwischen den beiden Gleitlagern 10.1, 10.2. Deshalb kann bei der in 1 gezeigten Gleitlagerung auch von einer Gleitlagerung in X-Anordnung gesprochen werden.
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Nur der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass - wie alle anderen in den übrigen Figuren gezeigten Gleitlager 10.n auch - die Gleitlager 10.1, 10.2 gemäß 1 als hydrodynamische Gleitlager ausgebildet sein können.
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Die Ausführungsform gemäß 2 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 1 lediglich dadurch, dass die jeweiligen Gleitpartner 11.1, 11.2 gegenüber Hohlrad 2 und dem Planetenträger 9 sowohl in axialer als auch in radialer Richtung vorgespannt sind. Dazu wird ein Vorspannelement 13 vorgesehen, welches die jeweiligen Gleitpartner 11.n bis auf die Gleitflächen 12.n umgibt und mithin die jeweiligen Gleitpartner 11.n am Planetenträger 9 und Hohlrad 2 abstützt. Dieses Vorspannelement wird von einem Elastomer 14 gebildet. Dieses Vorspannelement 13 muss nicht notwendig bereits im montierten Zustand auf die jeweiligen Gleitpartner 11. n eine (Vorspann-) Kraft ausüben, sondern kann nach der Montage genauso gut auch bloß den vorgesehen Abstand zwischen Planetenträger 9 bzw. Hohlrad 2 und jeweiligem Gleitpartner 11.n ausfüllen, ohne dass dabei das jeweilige Vorspannelement 13 in irgendeiner Weise komprimiert ist. Kommt es nämlich während des Betriebs des Planetengetriebes 1 zu einer betriebsbedingten Erwärmung des Planetengetriebes 1, werden in beiden Fällen eine damit einhergehende thermische Veränderung der Größe des Gleitlagerspalt G zwischen den jeweiligen Gleitpartnern 11.1. 11.2 bzw. 11.3, 11.4 diese Veränderungen durch Expansion und/oder Komprimierung des Elastomers automatisch ausgeglichen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 dadurch, dass dort die jeweiligen Gleitflächen 12.n der jeweiligen Gleitpartner 11.1, 11.2 der beiden Gleitlager 10.1, 10.2 keine angestellte Ausrichtung zur Drehachse DA haben, sondern zu dieser parallel verlaufen.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 4 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 dadurch, dass dort lediglich die radial äußeren Gleitpartner 11.2 der beiden Gleitlager 10.1, 10.2 mittels eines Vorspannelements 13 am Hohlrad 2 axial und radial abgestützt sind, während die anderen - radial inneren - Gleitpartner 11.1 sich direkt am Planetenträger 9 abstützen.
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In 5 ist eine Umkehrung der Verhältnisse gemäß 4 gezeigt. Daher stützen sich dort auch nur die radial inneren Gleitpartner 11.1 der beiden Gleitlager 10.1, 10.2 13 mittels des Vorspannelements 13 am Planetenträger 9 ab.
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6 zeigt eine Kombination aus den Ausführungsformen gemäß 4 und 5. Daher stützt sich dort auch nur der radial innere Gleitpartner 11.1 des Gleitlagers 10.1 über das Vorspannelement 13 am Planetenträger 9 ab, während beim anderen Gleitlager 10.2 sich der radial äußere Gleitpartner 11.2 durch das Vorspannelement 13 nur am Hohlrad 2 abstützt. Selbstverständlich können die in 6 gezeigten Verhältnisse umgekehrt ausgebildet sein. Dann würden sich nur der Gleitpartner 11.2. des Gleitlagers 10.1 am Hohlrad 2 und nur der Gleitpartner 11.1 des Gleitlagers 10.2 am Planetenträger abstützen.
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In den 7 und 8 sind Ausführungsformen gezeigt, bei denen insgesamt nur einer der vier Gleitpartner 11.n der beiden Gleitlager 10.n vorgespannt mit dem Hohlrad 2 oder dem Planetenträger 9 unter Zwischenordnung eines Vorspannelements 13 verbunden ist, indem die axialen und radialen Flächen nur eines Gleitpartners 11.n mit den jeweiligen Flächen von Hohlrad 2 oder Planetenträger 9 in Kontakt stehen. Bei der Ausführungsform gemäß 7 ist dies für den radial äußeren Gleitpartner 11.2 des Gleitlagers 10.1 gezeigt, während sich bei der Ausführungsform gemäß 8 nur der radial innere Gleitpartner 11.1 des Gleitlagers 10.2 in der beschriebenen Weise am Planetenträger 9 abstützt.
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Die Ausführungsform gemäß 9 unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß 2 dadurch, dass die Gleitpartner 11.1, 11.2 von beiden Gleitlagern 10.n ausschließlich axial vorgespannt sind, indem die Vorspannelemente 13 sich ausschließlich zwischen Axialflächen von Hohlrad 2, Planetenträger 9 und den Gleitpartnern 11.1, 11.2 erstrecken. Wie die Detailzeichnung zu Fig, 9 zeigt, werden alle Vorspannelemente 13 nicht von einem Elastomer, sondern von einer metallischen Feder 15 gebildet.
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Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 2 erfolgt bei der Ausführungsform gemäß 10 die Vorspannung der Gleitflächen 11.1, 11.2 der beiden Gleitlager 10.n ausschließlich radial. Dazu sind die Vorspannelemente 13 zwischen beteiligten Radialflächen von Hohlrad 2, Planetenträger 9 und den Gleitpartnern 11.1, 11.2 vorgesehen. Auch wenn bei den in 9 und 10 gezeigten Ausführungsformen die Vorspannelemente 13 zwischen allen Radialflächen bzw. allen Axialflächen der beteiligten Gleitlager 10.n vorgesehen sind, kann diese Art der nur axialen oder nur radialen Vorspannung -wie in den Fig, 7 und 8 angedeutet- auch nur auf eines der beiden Gleitlager 10.n beschränkt sein. Auch gehört es zum Offenbarungsgehalt der Erfindung, dass nur einer der beiden Gleitpartner 11.1; 11.2 des Gleitlagers 10.1 entsprechend der Ausführungsform gemäß 9 axial und nur einer oder beide Gleitpartner 11.1, 11.2 des anderen Gleitlagers 10.2 radial vorgespannt ist bzw. mit einem entsprechenden Vorspannelement 13 in Wirkverbindung steht.
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Auch ist die Ausführung der Erfindung nicht nur auf Gleitlager 10.n beschränkt, deren Drucklinien der jeweils gepaarten Gleitflächen 12.1, 12.2 bzw. 12.3, 12.4 des jeweiligen Gleitlagers 10.1. 10.2 die Drehachse DA zwischen den beiden Gleitlagern 10.1,10.2 schneiden. Eine solche Anordnung ist in 11 gezeigt. Ähnlich einem Kegelrollenlager in O-Anordnung schneiden sich dort die durch die angestellten, gepaarten Gleitflächen 12.1, 12.2 bzw. 12.3, 12.4 verlaufenden Drucklinien von beiden Gleitlagern 10.1, 10.2 die Drehachse DA nicht zwischen den beiden Gleitlagern 10.1, 10.2, sondern außerhalb des Bereichs zwischen den beiden Gleitlagern 10.1, 10.2.
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Selbstverständlich muss bei Varianten der Ausführungsform gemäß 11 das jeweilige Vorspannelement 13 nicht jeden der Gleitpartner 11.1. 11.2 von beiden Gleitlagern 10.1, 10.2 radial und axial abstützen. Vielmehr sind auch in einer Gleitlagerung in O-Anordnung gemäß 11 Ausführungsformen analog der 4 bis 10 realisierbar.
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Neben den X- bzw. O- Anordnungen der jeweiligen Gleitpartner 11.1, 11.2 der beiden Gleitlager 10.1, 10.2 von Planetengetrieben 1 werden von der Erfindung auch sogenannte Tandemanordnungen eingeschlossen, bei den die Drucklinien von beiden angestellten Gleitlagern 10.1, 10.2 sich nicht schneiden, sondern im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Wie leicht nachvollzogen werden kann, stellt sich eine solche Tandemanordnung etwa dann ein, wenn man so wie in 12 gezeigt bei einem Planetengetriebe 1 entsprechend 2 dessen Gleitlager 10.1 unverändert lässt und lediglich dessen Gleitlager 10.2 durch ein entsprechend 11 ausgerichtetes Gleitlager 10.2.ersetzt oder in der Umkehrung dieser Verhältnisse das Gleitlager 10.1 eines Planetengetriebes 1 gemäß 11 mit einem entsprechend 4 ausgerichteten Gleitlager 10.2 kombiniert.
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Auch wenn die in den bisher dargestellten Ausführungsbeispielen die die Gleitlager 10.1; 10.2 bildenden Gleitpartner 11.1, 11.2 einen geraden Verlauf haben, können die jeweiligen Gleitpartner 11.1, 11.2 auch einen bogenförmigen Verlauf haben. So zeigt 13a ein Gleitlager 10.1; 10.2, bei welchem beide Gleitpartner 11.1, 11.2 eine aufeinander abgestimmte sphärische Kontur haben. Zur Verminderung von Kantenpressung kann -wie 13b zeigt- auch nur einer der beiden Gleitpartner 11.1 eine sphärische Kontur haben.
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Die Ausführungen eines Planetengetriebes 1 entsprechend 1 bis 12 können Teil einer in 14 gezeigten Windkraftanlage 16 sein und dort zwischen Rotorwelle 17 und Generator 18 angeordnet sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Planetengetriebe
- 2
- Hohlrad
- 3
- Sonnenrad
- 4
- Planetenrad
- 5
- Innenverzahnung
- 6.n
- Außenverzahnung
- 7
- Planetenachse
- 8
- Zylinderrollenlager
- 9
- Planetenträger
- 10.n
- Gleitlager
- 11.n
- Gleitpartner
- 12.n
- Gleitflächen
- 13
- Vorspannelement
- 14
- Elastomer
- 15
- Feder
- 16
- Windkraftanlage
- 17
- Rotorwelle
- 18
- Generator
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013213662 A1 [0002]
- DE 10064815 A1 [0005]
