DE102021203603A1

DE102021203603A1 - Getriebeanorndung mit einer Drehfixierung für einen Lagerring

Info

Publication number: DE102021203603A1
Application number: DE102021203603.1A
Authority: DE
Inventors: Andy Maes; David Vleurinck; Ben Goesaert
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2021-09-02

Abstract

Getriebeanordnung (101) mit einem Gehäuseteil (103), einem Lager (105), einer Welle (107), einem Passelement (113) und einer Abdeckung (111); wobei die Welle (107) mittels des Lagers (105) drehbar in dem Gehäuseteil (103) gelagert ist; wobei die Abdeckung (111) mindestens drehfest in dem Gehäuseteil (103) fixiert ist und einen zwischen dem Gehäuseteil (103) und der Welle (107) verlaufenden Spalt mindestens teilweise abdeckt; und wobei das Passelement (113) formschlüssig in einen Ring (105a) des Lagers (105) eingreift; dadurch gekennzeichnet, dass das Passelement (113) formschlüssig in die Abdeckung (111) eingreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Getriebeanordnung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Um zu verhindern, dass sich der Außenring eines Hauptlagers eines Windkraftgetriebes in seinem Lagersitz dreht, wird dieser gemäß aus dem Stand der Technik bekannter Lösungen mit einem Passelement gesichert. Das Passelement greift in entsprechende Aussparungen des Getriebegehäuses und des Außenrings ein. Dadurch wird der Außenring drehfest mit dem Getriebegehäuse verbunden. Diese Lösung ist von Nachteil, da das Getriebegehäuse im Bereich des Hauptlagers hoch belastet ist. In diesem Bereich befinden sich in der Regel Drehmomentstützen, die das Antriebsmoment, mit dem das Getriebe beaufschlagt ist, aufnehmen. Wird in diesem Bereich ein Passelement eingebracht, kommt es zu lokalen Spannungsspitzen. Dies erhöht das Risiko einer Materialermüdung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe verfügbar zu machen, das die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Getriebeanordnung nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und nachfolgender Beschreibung.
Mit Getriebeanordnung wird eine Anordnung bezeichnet, die zur Verwendung in einem Getriebe bzw. als Teil des Getriebes ausgebildet ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Getriebe um ein Windkraftgetriebe, das heißt, um ein Getriebe zur Verwendung im Antriebsstrang einer Windkraftanlage.
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung umfasst ein Gehäuseteil, ein Lager, eine Welle, ein Passelement und eine Abdeckung. Die Welle ist mittels des Lagers drehbar in dem Gehäuseteil gelagert.
Die Abdeckung ist mindestens bezüglich einer Drehachse der Welle drehfest in dem Gehäuseteil fixiert. Die Abdeckung ist also so mit dem Gehäuseteil gefügt, dass eine Verdrehung der Abdeckung relativ zu dem Gehäuseteil um die Drehachse der Welle nicht möglich ist. Vorzugsweise ist die Abdeckung vollständig drehfest in dem Gehäuseteil fixiert. In dem Fall besteht zwischen der Abdeckung und dem Gehäuseteil eine Fügeverbindung, die keinerlei Relativdrehung zulässt. Auch kann die Abdeckung verschiebefest, das heißt ohne die Möglichkeit einer Verschiebung der Abdeckung relativ zu dem Gehäuseteil, in dem Gehäuseteil fixiert sein. Daraus resultiert eine starre Fixierung der Abdeckung in dem Gehäuseteil, das heißt eine Fixierung, die keinerlei Relativbewegungen zwischen der Abdeckung und dem Gehäuseteil zulässt.
Die Abdeckung deckt das Lager mindestens teilweise ab. Dies bedeutet, dass die Abdeckung einen Spalt mindestens teilweise abdeckt, der zwischen dem Gehäuseteil und der Welle verläuft. Der Spalt verläuft vollständig und in sich geschlossen um die Welle herum. Insbesondere kann der Spalt im engeren Sinne oder im weiteren Sinne rotationssymmetrisch zu der Drehachse der Welle sein. Die Symmetrieachse des Spalts stimmt vorliegend mit der Drehachse der Welle überein.
Ein Element, das im weiteren Sinne rotationssymmetrisch ist, kann durch Drehung um mindestens einen Winkel auf sich selbst abgebildet werden. Bei Rotationssymmetrie im engeren Sinne ist das Element durch Drehung um jeden Winkel um eine Symmetrieachse auf sich selbst abbildbar.
Das Passelement greift formschlüssig in einen Ring des Lagers ein. Der Ring weist also eine Aussparung auf, in die das Passelement formschlüssig eingreift. Ein Teil des Passelements befindet sich in der Aussparung, sodass zwischen der Aussparung und dem Passelement eine formschlüssige Verbindung zustande kommt.
Der Ring bildet eine Lauffläche des Lagers aus, die mit einer weiteren Lauffläche dergestalt korrespondiert, dass sich zwischen den Laufflächen Wälzkörper befinden, die auf den Laufflächen abrollen, oder zwischen den Laufflächen ein Lagerspalt verläuft. Bezüglich der Drehachse der Welle verläuft der Ring außermittig. Dies bedeutet, dass der Ring die Drehachse der Welle umgibt, ohne dass diese den Ring schneidet. Stattdessen schneidet die Drehachse der Welle einen von dem Ring umschlossenen Raum.
Infolge des außermittigen Verlaufs des Rings ist das Passelement bezüglich der Drehachse der Welle außermittig angeordnet. Die Drehachse der Welle schneidet also auch das Passelement nicht. Dies hat zur Folge, dass das Passelement mit dem Ring aufgrund der formschlüssigen Verbindung bezüglich der Drehachse der Welle drehfest verbunden ist.
Erfindungsgemäß greift das Passelement auch formschlüssig in die Abdeckung ein. Im Einzelnen weist die Abdeckung eine weitere Aussparung auf, in die das Passelement formschlüssig eingreift. Ein weiterer Teil des Passelements ist also in der Aussparung der Abdeckung angeordnet.
Bezüglich der Drehachse der Welle besteht durch den Formschluss zwischen dem Passelement und der Abdeckung ebenso eine drehfeste Verbindung. Durch die drehfeste Verbindung zwischen dem Passelement und dem Ring auf der einen Seite und dem Passelement und der Abdeckung auf der anderen Seite kommt eine drehfeste Verbindung zwischen dem Ring und der Abdeckung zustande. Durch die Erfindung ist der Ring des Lagers also drehfest in der Abdeckung fixiert. Das Passelement dient entsprechend als Verdrehsicherung für den Ring.
Die Erfindung ist von Vorteil, da die Abdeckung neben Kräften, die durch das Passelement eingeleitet werden, keinerlei Kräfte aufnehmen muss. Die Fixierung der Abdeckung in dem Gehäuseteil kann großflächig erfolgen. Dies verhindert die Entstehung hoher lokaler Spannungsspitzen. Insbesondere bei hoch belasteten Gehäuseteilen ist dies im Hinblick auf mögliche Materialermüdungen von Vorteil.
In einer bevorzugten Weiterbildung bildet der Gehäuseteil einen Lagersitz für den Ring. Der Ring ist weiterbildungsgemäß in dem Lagersitz aufgenommen. Dies bedeutet, dass der Ring in den Lagersitz eingesetzt ist und sich mindestens teilweise in dem Lagersitz befindet.
Der Ring kann kraftschlüssig in den Lagersitz eingepasst sein. Dies bedeutet, dass der Ring gegenüber einer Drehung um die Drehachse des Lagers krafftschlüssig in dem Lagersitz fixiert ist. Eine solche kraftschlüssige Verbindung ist zwar nicht verdrehsicher, wirkt aber großflächig innerhalb der gesamten Berührfläche zwischen dem Ring und dem Lagersitz. Dies ist in Hinblick auf die Vermeidung lokaler, durch den Ring in dem Lagersitz induzierter Spannungsspitzen vorteilhaft.
Auch kann eine Übergangspassung oder einer Lospassung zwischen dem Ring und dem Lagersitz bestehen. Dadurch lässt sich eine weitergehende Reduzierung von Lasten, die innerhalb des Lagersitzes wirken, erzielen.
Das Gehäuseteil bildet in einer weiteren bevorzugten Weiterbildung mindestens eine Drehmomentstütze aus. Insbesondere kann das Gehäuseteil die Drehmomentstütze einstückig ausbilden. Weiterbildungsgemäß lassen sich über das Gehäuseteil Drehmomente aus dem Getriebe in die Drehmomentstütze einleiten und durch die Drehmomentstütze kontern. Dadurch kann es zu hohen Spannungsbelastungen des Gehäuseteils kommen. In dem Zusammenhang ist eine erfindungsgemäße Fixierung des Rings von Vorteil, da eine zusätzliche Belastung des Gehäuseteils vermieden wird.
Bevorzugt ist die Abdeckung mit mindestens einer Dichtung weitergebildet. Diese dichtet einen Spalt ab, der zwischen der Abdeckung und der Welle verläuft. Dieser Spalt ist Teil des obengenannten, zwischen dem Gehäuseteil und der Welle verlaufenden Spalt. Insbesondere kann die Dichtung in der Abdeckung fixiert sein und den Spalt zwischen der Abdeckung und der Welle mindestens teilweise abdecken. Die Dichtung ist beispielsweise als Labyrinthdichtung oder Wellendichtrichtung ausgestaltet. Im letztgenannten Fall weist die Dichtung mindestens eine Dichtlippe auf, die auf einer Mantelfläche der Welle aufliegt.
Bevorzugt ist die Welle als Getriebeeingangs- oder Ausgangswelle weitergebildet. Dies bedingt, dass sich ein Teil der Welle innerhalb des Gehäuses und ein weiterer Teil außerhalb des Gehäuses befindet. Insbesondere kann der oben genannte Gehäuseteil eine Öffnung aufweisen, durch welche die Welle hindurch verläuft.
Die Welle kann einstückig eine oder mehrere Laufflächen des Lagers ausbilden. In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Lager stattdessen einen weiteren Ring auf, der gegenüber der Welle ein separates Teil bildet und auf der Welle angebracht ist. Insbesondere kann es sich bei dem eingangs genannten Ring um einen Außenring des Lagers handeln, während der weitere Ring einen Innenring bildet.
Die erfindungsgemäße Getriebeanordnung oder eine bevorzugte Weiterbildung ist bevorzugt als Teil eines Windkraftgetriebes weitergebildet. Ein Windkraftgetriebe bezeichnet ein Getriebe, das zur Übertragung der Antriebsleistung im Antriebsstrang einer Windkraftanlage ausgebildet ist. Die oben genannte Welle bildet weiterbildungsgemäß eine Eingangswelle, Hauptwelle genannt, des Windkraftgetriebes.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 eine Getriebeanordnung.

Die in 1 dargestellte Getriebeanordnung 101 umfasst einen Gehäuseteil 103, ein Wälzlager 105, eine Welle 107 und eine Abdeckung 111. Die Lageranordnung 101 ist etwa Teil eines Windkraftgetriebes, wobei die Welle 107 als Hauptwelle und das Wälzlager 105 entsprechend als Hauptlager ausgestaltet sind. Das Wälzlager 105 kann insbesondere, wie in 1 dargestellt, als Kegelrollenlager ausgestaltet sein.
Der Gehäuseteil 103 bildet Drehmomentstützen aus. Entsprechend werden hohe Stützkräfte in den Gehäuseteil 103 eingeleitet. Eine Drehfixierung eines äußeren Lagerrings 105a des Wälzlagers 105 erfolgt deshalb nicht über den Gehäuseteil 103, sondern über die Abdeckung 111.
Die Drehfixierung des äußeren Lagerrings 105a wird realisiert durch ein quaderförmiges Passelement 113. Dieses greift in eine radial verlaufende Nut des Außenrings 105a und in eine radial verlaufende Nut der Abdeckung 111 ein. Bei einer Drehung eines inneren Lagerrings 105b des Lagers 105 auf den äußeren Lagerring 105a einwirkende Momente, die zu einer Verdrehung des Außenrings 105a führen würden, werden so formschlüssig in die Abdeckung 111 eingeleitet.
Der Gehäuseteil 103 bildet einen Schraubflansch aus, mit dem die Abdeckung 111 verschraubt ist. Über den Schraubflansch werden die Kräfte großflächig in den Gehäuseteil 103 eingeleitet. Lokale Spannungsspitzen im Bereich des Passelements 113 treten so lediglich in der Abdeckung 111 auf. Da die Abdeckung 111 darüber hinaus keinen weiteren Belastungen ausgesetzt ist, ist das Risiko von Bauteilschäden infolge der Spannungsspitzen gering.
Bezugszeichenliste

101: Getriebeanordnung
103: Gehäuseteil
105: Wälzlager
105a: äußerer Lagerring
105b: innerer Lagerring
107: Welle
111: Abdeckung
113: Passelement

Claims

Getriebeanordnung (101) mit einem Gehäuseteil (103), einem Lager (105), einer Welle (107), einem Passelement (113) und einer Abdeckung (111); wobei die Welle (107) mittels des Lagers (105) drehbar in dem Gehäuseteil (103) gelagert ist; wobei die Abdeckung (111) mindestens drehfest in dem Gehäuseteil (103) fixiert ist und einen zwischen dem Gehäuseteil (103) und der Welle (107) verlaufenden Spalt mindestens teilweise abdeckt; und wobei das Passelement (113) formschlüssig in einen Ring (105a) des Lagers (105) eingreift; dadurch gekennzeichnet, dass das Passelement (113) formschlüssig in die Abdeckung (111) eingreift.
Getriebeanordnung (101) nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (105a) in einem Lagersitz des Gehäuseteils (103) aufgenommen ist.
Getriebeanordnung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass ein weiterer Ring (105b) des Lagers (105) auf der Welle (107) angebracht ist.
Getriebeanordnung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (103) mindestens eine Drehmomentstütze ausbildet.
Getriebeanordnung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (111) mindestens eine Dichtung aufweist, die den Spalt abdichtet.
Getriebeanordnung (101) nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt zu einer Drehachse der Welle (107) rotationssymmetrisch ist.
Getriebeanordnung (101) nach einem der vorhergehenden zwei Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (107) als Getriebeeingangs- oder Ausgangswelle ausgebildet ist.
Getriebeanordnung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die Abdeckung (111) eine zu einer Drehachse der Welle (107) rotationssymmetrische Grundform hat.
Windkraftgetriebe; gekennzeichnet durch eine Getriebeanordnung (101) nach einem der vorhergehenden Ansprüche; wobei die Welle (107) eine Hauptwelle des Windkraftgetriebes bildet.